DE928214C

DE928214C - Mehrgruppen-Zahnraederwechselgetriebe fuer Kraftfahrzeuge mit Gangschaltkupplungen

Info

Publication number: DE928214C
Application number: DEE4745A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl-Ing Ehrlenspiel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-12-09
Filing date: 1951-12-09
Publication date: 1955-05-26

Description

Mehrgruppen-Zahnräderwechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit Gangschaltkupplungen Die Erfindung befaßt sich mit Verbesserungen bei Mehrgruppen-Zahnräderwechselgetrieben für Kraftfahrzeuge mit formschlüssigen Schaltkupplungen mit oder ohne besonderen Synchronisierungseinrichtungen (mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigt).
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß anschließend an eine zweistufige Getriebegruppe beliebig viele Räderpaare und die zugehörigen Schaltkupplungen derart angeordnet sind, daß jeweils das eine Rad jedes dieser anschließenden Räderpaare statt des vorhergehenden Rades und das andere Rad statt des nachfolgenden Rades mit der zugehörigen Welle gekuppelt oder von dieser getrennt werden kann, wobei sämtliche Räder außer dem letzten lose auf ihren Wellen sitzen. Die Schaltkupplungen bilden erfindungsgemäß an sich bekannte Wechselkupplungen (Doppelkupplungen) und sind bei den an das zwei- oder mehrstufige Gruppengetriebe anschließenden Räderpaaren in der Aufeinanderfolge von Radpaar zu Radpaar abwechslungsweise auf der einen und auf der anderen der parallel zueinander liegenden Wellen angeordnet. Dabei sind die zusätzlichen Räderpaare für die Erzielung der Grundgänge mit entsprechenden Radgrößen derart hintereinandergereiht, daß das Gangschalten von der niedersten Geschwindigkeitsstufe aufwärts und umgekehrt in fortlaufender Reihenfolge mit ein und demselben Schalthebel durchführbar ist, und zwar so, daß nicht zuerst sämtliche Gänge des Grundgetriebes geschaltet werden und diese nach Umschalten des Gruppengetriebes mit großem Sprung sich entsprechend übersetzt wiederholen, sondern daß laufend zwischen jedem Gang des Grundgetriebes ein oder mehrere Gänge des Gruppengetriebes eingeschaltet werden, wobei mit dem Grundgetriebe auch das Gruppengetriebe gleichzeitig mit ein und demselben Schalthebel auf seinen ersten oder letzten Gang zurückgeschaltet wird. Die Getriebewellen (Antriebswelle, Nebenwelle und Abtriebswelle) können ungeachtet der Anzahl der angefügten Räderpaare je ununterbrochen einstückig ausgeführt sein.
Bei bisher bekanntgewordenen Mehrgruppengetrieben wird eine drei- oder viergängige Getriebegruppe durch eine hohe- Übersetzung verdoppelt, also eine Straßenganggruppe zu einer Acker- oder Geländeganggruppe übersetzt. Solche Mehrgruppengetriebe lassen sich überhaupt nicht fortlaufend vom niedersten zum höchsten Gang schalten. Bei einer weiteren bekannten Bauart eines Vielgang-Zahnräderwechselgetriebes sind in Anpassung an die Rädergruppierung die zwischen den Rädern befindlichen Kupplungen so angeordnet, daß beim fortlaufenden Übergehen von einem zu einem anderen der Getriebegänge jeweils die Verschieberichtung der zu bewegenden Schaltmuffen zu wechseln ist, wodurch die Betätigungsvorrichtung für die einzelnen Schaltgabeln in ihrer Ausbildung sich sehr umständlich und verwickelt gestaltet. Damit, daß bei den Getriebebauarten gemäß der Erfindung bei allen Aufwärtsschaltungen die Bewegungen der Schaltmuffen stets gleichgerichtet und bei allen Aufwärtsschaltungen in umgekehrter Richtung ebenfalls alle gleichgerichtet sind, vereinfacht sich die Schaltung so sehr, daß die Bewegung des Schalthebels in einer einfachen Schaltkulisse erfolgen kann.
Die Erfindung umfaßt noch eine Weiterbildung von Mehrgruppengetrieben der eingangs erwähnten Art, und zwar eine Ausführung, bei der die Antriebswelle und die Abtriebswelle nebeneinanderliegend angeordnet sind. Es handelt sich hier um eine neuartige Lösung hinsichtlich des Anschlusses eines der zweistufigen Getriebegruppen unmittelbar folgenden zusätzlichen Räderpaares, wobei die Verwendung einer besonderen Nebenwelle vermieden ist. Dabei kann eine aus drei Räderpaaren gebildete Getriebegruppe verwendet sein, in welcher zwei axial verbundene Räder auf der Antriebswelle und zwei weitere, ebenfalls axial verbundene Räder auf der Abtriebswelle lose drehbar gelagert sind, wobei von diesen Rädern zwei gegenüber befindliche Räder miteinander kämmen, während mit den anderen beiden Rädern je ein Gegenrad der Antriebs- bzw. Abtriebswelle im Eingriff steht, und daß zwischen jedem dieser Gegenräder und j e einem Rad der axial verbundenen Räder je eine Wechselkupplung vorgesehen ist, durch die entweder die Gegenräder oder die axial verbundenen Räder mit ihren Wellen kuppelbar sind. Dieses Getriebe besitzt nur die Antriebswelle und die Abtriebswelle, und jede Welle ist ununterbrochen durchgehend ausgebildet. Antrieb - und Abtrieb können beliebig auf beiden Seiten erfolgen. Ein derart ausgebildetes Getriebe ist noch im Sinne des eingangs offenbarten Erfindungsgedankens ergänzungsfähig durch Anschluß weiterer Räderpaare, wobei wieder jeweils das eine Rad jedes der zusätzlichen Räderpaare statt des vorhergehenden Rades mit der zugeordneten Welle gekuppelt werden kann.
. Ein weiterer Schritt in der Verbesserung der Getriebe besteht gemäß der Erfindung darin, daß im Gegensatz zu bisher bekannten Schalteinrichtungen (Schaltgliedermechanismus) mittels eines einzigen Hebels in einfacher Weise sowohl die Grundgänge des Getriebes geschaltet werden können als auch das Wechseln der Getriebegruppen durchführbar ist. Erfindungsgemäß werden die Getriebegänge des Gruppengetriebes jeweils zwischen j e zwei Gängen des Grundgetriebes geschaltet, und das Schalten vom niedersten Gang zum höchsten Gang und umgekehrt erfolgt in einem Zuge zwangläufig. Vorzugsweise wird zum Betätigungshebel eine Schaltkulisse od. dgl. angeordnet, die als Führung für den Schalthebel dient. Die Schalthebelbewegungen ergeben an bzw. in der Kulisse etwa einen sägezahnförmigen Linienzug mit geraden oder kurvenförmigen Diagonalübergangslinien. Schlechthin kann man von einem zickzackförmigen Kulissenführungsschlitz sprechen, wobei in der Z-Form durch die Zusammenlegung zweier senkrecht zueinander gerichteten Hebelbewegungen eine schräg gerichtete geradlinig oder kurvenförmig verlaufende Hebelbewegung zustande kommt. Die Hebelbewegungen können bei ihrer Übertragung zur eigentlichen Wirkungsstelle am bzw. im Getriebe in bekannter Weise umgewandelt werden, sofern es erforderlich ist. Hierfür kommen die bekannten Fernschalteinrichtungen in Betracht. Vorteilhaft wird der Schalthebel in der Nähe der Lenksäule angeordnet oder baulich mit der Lenksäule vereinigt.
Die Zeichnung zeigt Beispiele von Ausführungsformen, bei denen die verschiedenen Merkmale der Erfindung Anwendung finden.
Abb. I zeigt schematisch ein Getriebe, eingerichtet für die Erzielung von sechs Vorwärtsgängen bzw. mit der gestrichelt angedeuteten Ergänzung für acht Vorwärtsgänge; Abb. 2 ist das zum Getriebe der Abb. I gehörige Schaltbild; Abb.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Getriebes für die Erzielung von sechs Vorwärtsgängen, wobei die Abtriebswelle nicht wie bei Abb. z gleichachsig zur Antriebswelle angeordnet ist, sondern versetzt zur Antriebswelle liegt. Das Getriebe erscheint in einem seiner Betriebszustände; Abb. ¢ ist das Schaltbild zum Getriebe der Abb. 3. In den weiteren Abbildungen erscheinen verschiedene Beispiele von Schalthebelanordnungen bzw. -ausbildungen.
Abb. 5 zeigt ein Beispiel einer Hebelausbildung; Abb. 6 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäß gestalteten Schaltkulisse; Abb.7 zeigt eine gegenüber Abb.6 etwas abgeänderte Kulisse; Abb.8 zeigt ein Beispiel einer Doppelschaltkulisse.
Das erfindungsgemäß durchgebildete Gruppengetriebe, wie es Abb. i zeigt, hat die Antriebswelle i und die Abtriebswelle 2 gleichachsig hintereinander angeordnet. Die Nebenwelle ist mit 3 bezeichnet. Jede der drei Wellen ist ununterbrochen durchgehend, also aus einem Stück. Die zweistufige Hauptgetriebegruppe besteht aus den beiden Räderpaaren 5, 6 und 7, 8, von denen die Räder 6, 8 auf der Nebenwelle 3 festsitzen. Das Rad 5 ist lose laufend auf der Antriebswelle i gelagert, kann aber mit dieser Welle gekuppelt werden, und das Rad 7 lagert lose drehbar im Gehäuse, während sowohl die Antriebswelle i als auch die Abtriebswelle 2 innerhalb der Nabe des Rades 7 gelagert sind. Von dem ersten zusätzlichen Räderpaar 9, Io ist das Rad 9 lose drehbar auf der Abtriebswelle 2 gelagert. Zwischen den Rädern 5, 7 bzw. 7, 9 tragen die Wellen i und 2 die Schaltmuffen I5, I6 mit geeigneten Klauenkränzen, und dazu passende Gegenklauenkränze sind auch. an den Rädern 5, 7, 9 vorgesehen, so daß es möglich ist, je nach Erfordernis einerseits mittels der Schaltmuffe I5 entweder das Rad 5 oder das Rad 7 mit der Antriebswelle i zu kuppeln. Andererseits vermittelt die Schaltmuffe I6 entweder das Kuppeln des Rades 7 oder des Rades 9 mit der Abtriebswelle 2. In gleicher Weise sind mittels einer Schaltmuffe I8 die Räder Io, I2 wechselweise mit der Nebenwelle 3 kuppelbar. Wenn noch ein weiteres Räderpaar 2I, 22 mitverwendet wird, wie in der Zeichnung durch gestrichelte Linien angedeutet ist, so wird das Rad 2I lose laufend auf der Abtriebswelle gelagert und erhält einen Klauenkranz an seiner Nabe, um mit Hilfe einer auf der Abtriebswelle 2 mitdrehbar, jedoch verschiebbar angeordneten Klauenschaltmuffe 20 mit der Abtriebswelle 2 gekuppelt werden zu können. In diesem Falle wird auch das Rad i I lose drehbar angeordnet und mit einem Klauenkranz an seiner Nabe versehen, um im Wechsel zum Rad 2I ebenfalls mit der Abtriebswelle 2 gekuppelt werden zu können. Das Rad 22 sitzt hierbei fest auf der Nebenwelle 3. Beim Anschluß eines vierten zusätzlichen Räderpaares kommt die Wechselkupplungsvorrichtung wieder auf die Nebenwelle 3, wobei dann jedoch das Rad 22 lose laufend auf dieser Welle zu lagern und mit einem Klauenkranz zu versehen ist.
Wie beim beschriebenen Getriebe das Schalten vor sich geht, ist an Hand der Abb. 2 erkennbar. Die Übertragung ist möglich von der Antriebswelle i aus sowohl über das Räderpaar 5, 6 mit höherer Geschwindigkeit als auch über das Räderpaar 7, 8 mit geringerer Geschwindigkeit unter entsprechender Heranziehung der folgenden Räderpaare für die Bildung der aufeinanderfolgenden Gangstufen aufwärts und abwärts. Wenn man also die Schaltmuffe I5 nach links verschiebt und damit das Rad 5 mit der Antriebswelle i kuppelt, so kann der Übertrieb von der Welle i über die Räder 5, 6, die Welle 3 und die Räder I2, II auf die Welle 2 erfolgen oder aber über die Räder 5, 6 und Io, 9 auf die Welle 2. Noch anders ist es möglich über die Räder 5, 6, die Welle 3 und die Räder 8, 7 auf die Welle z. Bei der Rechtsstellung der Kupplungsmuffe I5 kann der Übertrieb über die Räder 7, 8, die Welle 3 und die Räder I2, II auf die Welle 2 erfolgen. Läßt man die Kupplungsmuffe I5 in Rechtsstellung und bringt die Kupplungsmuffe I6 in Linksstellung, so ist die Abtriebswelle 2 mit der Antriebswelle i gekuppelt und damit der direkte Gang erreichbar. Zwei weitere Geschwindigkeitsstufen sind erreichbar, wenn noch die in Abb. i mit gestrichelten Linien angedeuteten Räder 2I und 22 eingebaut sind, deren Mitverwendung durch Rechtsverschiebung der Kupplungsmuffe 2o veranlaßt wird.
Bei Abb. 3 handelt es sich um ein den .einleitend gegebenen Grundgedanken entsprechendes Getriebe, das insbesondere für die Erzielung von sechs Vorwärtsgeschwindigkeitsstufen, d. h. bei entsprechender Vermehrung der Räder auch für mehr als sechs Gänge eingerichtet ist. Mit der Antriebswelle 45 liegt gleichachsig eine Zwischenwelle 47 gelagert, und parallel zu diesen beiden Wellen verläuft die Abtriebswelle 46, und zwar durchgehend ununterbrochen. Die motorseitig befindliche zweistufige Getriebegruppe besteht aus den beiden Räderpaaren 48, 49 und 5o, 5I, wobei zwischen dem auf der Antriebswelle 45 lose gelagerten Rad 48 und dem auf der Zwischenwelle 47 befestigten Rad 5o eine auf der Antriebswelle 45 mitdrehbare, jedoch axial verschiebbare Doppelkupplungsmuffe 55 dazu dient, entweder das Rad 48 mit der Antriebswelle 45 zu kuppeln oder eine Verbindung zwischen der Antriebswelle 45 und der Zwischenwelle 47 herzustellen. Die mit den Rädern 48, 5o kämmenden Gegenräder 49 und 5I sind axial miteinander fest verbunden und lose laufend auf der Abtriebswelle 46 gelagert. Der weitere Ausbau des Getriebes erfolgt durch zusätzliche Räderpaare, z. B. bestehen zwei zusätzliche Räderpaare 56, 57 und 58, 59, wie aus der Zeichnung ersichtlich. Die Räder 56 und 58 lagern lose laufend auf der Zwischenwelle 47, und von den Gegenrädern ist das Rad 57 lose laufend auf der Abtriebswelle 46 und das Rad 59 festsitzend auf dieser Welle angeordnet. Zwischen den Rädern 56 und 58 ist auf der Zwischenwelle 47 die Doppelkupplungsmuffe 6o mitdrehbar, aber verschiebbar gelagert, und eine gleiche Kupplungsmuffe 61 trägt die Abtriebswelle 46 zwischen den Rädern 51 und 57.
Wie aus dem Schaltbild der Abb. 4 zu erkennen ist, sind mit dem dargestellten Getriebe sechs Vorwärtsgangstufen erzielbar. Die Anzahl der Gangstufen läßt sich erhöhen, wenn weitere Räderpaare angeschlossen werden.
Die Schaltmittel gemäß Abb.5 bis 8 können z. B. wie folgt ausgebildet sein.
Gemäß Abb.5 bestehen zwei Schaltglieder als Rohrstücke 65 und 66, die ineinandergelagert sind. Es ist so gedacht, daß beide Rohre wahlweise einzeln oder beide zugleich um ihre Längsachse zu verdrehen sind und daß diese Verdrehbewegungen mit an den unteren Enden der Rohre angebrachten Schwenkhebeln (in der Zeichnung nicht dargestellt) auf Schaltmuffen oder Schaltschienen übertragen werden, wozu beliebige andere Mittel bekannter Art verwendet werden können. Am äußeren Rohr 65 ist ein Lagerkopf 67 angebracht, der in einer Gabel 68 mit Drehbolzen 69 endet. Der Bolzen 69 trägt schwenkbar den doppelarmigen Handhebel 7o, dessen einer Arm mit einem etwa kugeligen Ende in den gabelartig ausgebildeten Kopf- 71 eines innerhalb des Rohres 66 verschiebbaren Stößels 72 greift. Im Stößel 72 sitzt ein Stift 73, der in eine Schrägnut 74 des Rohres 66 ragt. Wird der Hebel 70 um seinen Drehpunkt 69 z. B. aus der in Abb. 5 mit ausgezogenen Linien dargestellten Lage in der Pfeilrichtung bewegt, so verschiebt sich der Stößel 72 nach oben, und dabei wird mit Hilfe des Stiftes 73 und der Schrägnut 74 dem Rohr 66 eine Drehbewegung erteilt. Es ist erforderlich, daß der Stößel 72 .sich nicht unabhängig dreht. Die Verhinderung dieses Drehens geschieht dadurch, daß der Stößel 72 mit einem an seinem Kopf 71 befindlichen Vorsprung in einer senkrechten Nut 75 eines ortsfesten Teiles 76 Führung erhält. Die zur geeigneten Führung des Schalthebels, dienende Kulisse kann z. B. für ein vierstufiges Getriebe gemäß Abb. 6 oder 7 gestaltet sein. In gleicher oder ähnlicher Weise erhält eine Kulisse für Getriebe z. B. doppelter Anzahl Geschwindigkeitsstufen ihre Form, wie es Abb. 8 zeigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Mehrgruppen-Zahnräderwechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit formschlüssigen Gangschaltkupplungen mit oder ohne Synchronisierungseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an eine zwei- oder mehrstufige Getriebegruppe beliebig viele Räderpaare derart angeordnet sind, daß jeweils das eine Rad jedes dieser anschließenden Räderpaare statt des vorhergehenden (benachbarten) Rades und das andere Rad statt des nachfolgenden (benachbarten) Rades mit der zugeordneten Welle gekuppelt oder von dieser getrennt werden kann, wobei sämtliche Räder, außer dem letzten kupplungslosen, lose auf ihren Wellen sitzen.
2. Mehrgruppen - Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß für die sich an das zwei- oder mehrstufige Gruppengetriebe reihenden zusätzlichen Räderpaare Wechselkupplungen (Doppelkupplungen) vorgesehen sind, und zwar in ihrer Aufeinanderfolge von Radpaar zu Radpaar, abwechslungsweise auf der -einen und auf der anderen der parallel zueinander liegenden Getriebewellen.
3. Mehrgruppen - Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Räderpaare für die Erzielung der Grundgänge mit entsprechenden Radgrößen derart hintereinandergereiht sind, daß das Gangschelten von der niedersten Geschwindigkeitsstufe zur höchsten Stufe auf wärts und umgekehrt in dieser Reihenfolge und stets in derselben Richtung mit ein und demselben Schalthebel durchführbar ist.
4. Ausführungsform eines Mehrgruppen-Zähnräderwechselgetriebes nach den Ansprüchen I bis 3 in der Ausführung, bei der die Antriebswelle und die Abtriebswelle nebeneinanderliegend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle ein Antriebsrad (48) lose laufend gelagert trägt, das mit einem auf der gleichachsigen Zwischenwelle festsitzenden Rad (5o) zusammen eine Wechselkupplung aufweist, wovon die Schaltmuffe (55) auf der Antriebswelle mittels Keilnuten axial verschiebbar geführt ist, so daß mit der Antriebswelle entweder das auf ihr lose gelagerte Rad (48) oder die Zwischenwelle (47) gekuppelt werden kann, und daß die Gegenräder zu den erstgenannten Rädern (49, 51) fest miteinander verbunden und auf der Abtriebswelle lose laufend angeordnet sind, aber beide zusammen mit der Abtriebswelle gekuppelt werden können.
5. Mehrgruppen - Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet; daß für das Bewegen mehrerer Schaltschienen bzw. Schaltmuffen ein für die gleichzeitige Erzeugung von zwei verschiedenen Bewegungen geeigneter Hebel vorgesehen ist, wobei für diese Hebelbewegungen bis zu ihrer Wirkungsstelle (im Getriebe) an sich bekannte Umwandlungsmittel vorhanden sein können.
6. Mehrgruppen - Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel eingerichtet ist zur Erzeugung beispielsweise einer waagerechten Bewegung zum Schalten der Grundgänge und beispielsweise einer senkrechten Bewegung zum Wechseln der Getriebegruppen oder umgekehrt.
7. Mehrgruppen - Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebegänge des Gruppengetriebes jeweils zwischen j e zwei Gängen des Grundgetriebes geschaltet werden und das Schalten vom niedersten Gang zum höchsten Gang und umgekehrt in einem zickzackförmigen Zuge zwangläufig, z. B. durch Anordnung einer Kulisse, erfolgt. B. Mehrgruppen - Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen i bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Schaltkulisse, deren Führungsschlitz zickzackförmig gestaltet ist, wobei durch Zusammenlegung zweier senkrecht zueinander erfolgenden Hebelbewegungen eine schräg gerichtete oder kurvenförmig in schräger Richtung erfolgende Hebelbewegung zustande kommt. g. Mehrgruppen - Zahnräderwechselgetriebe nach den Ansprüchen i bis 8 mit einer Schalteinrichtung in einer Ausführungsform, die gekennzeichnet ist durch einen an einem drehbaren Glied (Rohr od. dgl.) befestigten Hebel (67) und einem diesen Hebel mittels einer quer stehenden Achse angelenkten, zusätzlichen Hebel (70), der in einer zur Schwenkbewegung des erstgenannten Hebels (67) quer verlaufenden Richtung unabhängig bewegt werden kann; die Bewegungen beider Hebel können gleichzeitig miteinander ausgeführt werden. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 412 749, 556 358, 678 711, 731 165, 701 537, 696 162, 720 884, 711 220, 844 253; ausgelegte Unterlagen der deutschen Patentanmeldung p 220 11 / 63 c.