DE19814569C2 - Zahnräderwechselgetriebe mit einem Zahnräder-Synchronisiergetriebe - Google Patents

Abstract

Bei einem Zahnräderwechselgetriebe mit synchronisiergetriebe zum Beschleunigen oder Verzögern der Eingangswelle auf die jeweilige Synchrondrehzahl des neuen Ganges vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnräderwechselgetriebe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Zahnräderwechselgetriebe der eingangs genannnten Art (FR 1.003.128) ist es erforderlich, daß sowohl der Stufensprung zwischen den Gängen stets gleich als auch das Verhältnis zwischen den Übersetzungen der Zahnradstufen des Synchronisiergetriebes gleich dem konstanten Stufensprung der Gänge ist. Auf diese Weise kann die Synchronisierung nur beim sequentiellen Schalten der Gänge - also nicht beim Schalten mit Überspringen von einem oder mehreren Gängen - und nur bei ausgerückter Hauptkupplung durchgeführt werden. Bei einer Ausführungsform dieses bekannten Zahnräderwechselgetriebes wird das Synchronisiergetriebe von einer in Abhängigkeit von der Motordrehzahl arbeitenden Regeleinrichtung derart gesteuert, daß die die Übersetzung größer als 1 aufweisende Zahnradstufe bei Erreichen eines unteren Grenzwertes der Motordrehzahl und die andere Zahnradstufe bei Erreichen eines oberen Grenzwertes der Motordrehzahl eingesetzt wird.

Bei einem bekannten gattungsfremden Zahnräderwechselgetriebe der Vorgelegebauart (WO 91/13271 A1) sind synchronisiergliederfreie Zahnradkupplungen für die den Gängen zugeordneten Zahnradstufen sowie ein zentrales Synchronisiergetriebe vorgesehen. Die Gangschaltungen erfolgen im eingerückten Zustand der Hauptkupplung nach Art einer Lastschaltung unter Vermittlung des Synchronisiergetriebes, das in Form einer Zahnradstufe mit einer Übersetzung gleich oder kleiner als die Übersetzung des höchsten Vorwärtsganges oder in Form eines stufenlosen Reibgetriebes mit einem verstellbare kegelförmige Antriebsscheiben miteinander verbindenden endlosen Umschlingungsmittel Verwendung findet. Bei diesem bekannten Zahnräderwechselgetriebe kann das Synchronisiergetriebe nur bei Schaltungen im Zugbetrieb des Antriebsmotores wirksam sein - die Verhältnisse für das Synchronisieren bei Schaltungen im Schubbetrieb des Antriebsmotores sind in dieser Druckschrift nicht angesprochen.

Bei einem weiteren bekannten Zahnräderwechselgetriebe (EP 0 202 800 B1) anderer Art ist einem Hauptgetriebe der Vorgelegebauart mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang ein zweistufiges Nachschaltgetriebe im Kraftfluß nachgeordnet, durch welches die Gangzahl des Hauptgetriebes verdoppelt wird. Im Kraftfluß zwischen den beiden koaxialen Vorgelegewellen von Hauptgetriebe und Nachschaltgetriebe ist ein Zahnräder- Synchronisiergetriebe in Form eines Umlaufrädergetriebes angeordnet, dessen Planetenträger ständig mit der Ausgangswelle des Hauptgetriebes über die Vorgelegewelle des Nachschaltgetriebes in Antriebsverbindung steht - dessen äußeres Zentralrad durch eine im Synchronisierzustand "Rückschalten" eingerückte reibschlüssige Bremse abbremsbar ist - und dessen inneres Zentralrad sowohl ständig mit der Vorgelegewelle des Hauptgetriebes verbunden als auch durch eine weitere, im Synchronisierzustand "Hochschalten" eingerückte reibschlüssige Bremse abbremsbar ist. Bei diesem bekannten Zahnräderwechselgetriebe wird die Hauptkupplung bei den Gangwechseln jeweils ausgerückt, so daß Lastschaltungen nicht möglich sind, wobei die direkt auf die Vorgelegewelle des Hauptgetriebes arbeitende Bremse des Zahnräder- Synchronisiergetriebes bei einem fiktiven, unter eingerückter Hauptkupplung vollzogenen Gangwechsel wertvolle Antriebsenergie vernichten würde.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist im wesentlichen darin zu sehen, Gangwechsel auch unter Überspringen mehrerer Gänge, also wahlfreie Gangwechsel mit Lastschaltcharakter ohne unnötige Vernichtung von Antriebsenergie zu ermöglichen.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung wird der Kraftfluß während des Gangwechsels nur unwesentlich eingeschränkt, weil der Antriebsmotor aufgrund der Beibehaltung des eingerückten Zustandes der Hauptkupplung ständig mit der Ausgangswelle verbunden bleibt und im Zahnräder- Synchronisiergetriebe während der Synchronisierung ein Getriebezustand mit definitiver Getriebeübersetzung auch bei einer Hochschaltung eingestellt ist. Gegenüber einer herkömmlichen Getriebeumschaltung mit Synchronisiervorgang unter vollständiger Unterbrechung der Drehmomentübertragung ist bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung auf jeden Fall eine Verbesserung in Richtung Lastschaltcharakter erreicht.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung ist der bauliche Aufwand in vorteilhafter Weise reduziert, indem beide Zahnradstufen des Zahnräder-Synchronisiergetriebes sowohl zum Synchronisieren als auch zur Bildung einer Gangübersetzung verwendet sind.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung sind durch die von der Hauptkupplung unabhängige Arbeitsweise der die Übersetzung größer als 1 aufweisenden Zahnradstufe des Synchronisiergetriebes auch wahlfreie Gangschaltungen im Schubbetrieb des Antriebsmotores mit Lastschaltcharakter, ermöglicht.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung hat sich die Verwendung von Zahnradstufen in Form eines jeweiligen Standgetriebes für das Zahnräder-Synchronisiergetriebe nach den Patentansprüchen 2 bis 4 als vorteilhaft ergeben.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung konnte der Bauraum in den Richtungen der Getriebewellen durch die Verwendung eines Umlaufrädergetriebes für die eine Zahnradstufe des Zahnräder-Synchronisiergetriebes nach einem oder beiden der Patentansprüche 5 und 6 besonders gering gehalten werden.

Die Patentansprüche 7 bis 10 haben eine vorteilhafte Einbindung des die eine Zahnradstufe des Zahnräder-Synchronisiergetriebes bildenden Umlaufrädergetriebes in das Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung zum Gegenstand.

Die Patentansprüche 11 bis 15 haben vier vorteilhafte Ausführungsformen für die Ausgestaltung des als eine Zahnradstufe des Zahnräder-Synchronisiergetriebes bei dem Zahnräderwewchselgetriebe nach der Erfindung verwendeten Umlaufrädergetriebes zum Gegenstand, wobei Teilübersetzungen von zwei dieser Ausführungsformen zur Bildung einer jeweiligen Gangübersetzung verwendet sind.

Bei der einen auch zur Bildung von Gangübersetzungen vorgesehenen Ausführungsform eines Umlaufrädergetriebes, das als Zahnradstufe des Zahnräder-Synchronisiergetriebes bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung nach wenigstens einem der Patentansprüche 11 bis 15 ausgebildet ist, kann auch eine Teilübersetzung für einen Rückwärtsgang nach Patentanspruch 16 vorgesehen sein.

Eine vorteilhafte, insbesondere axial kurz bauende Ausführungsform eines Umlaufrädergetriebes mit Teilübersetzungen für einen Rückwärtsgang und wenigstens einen Vorwärtsgang, das als Zahnradstufe eines Zahnräder- Synchronisiergetriebes bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung einsetzbar ist, hat Patentanspruch 17 zum Gegenstand.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung hat sich die Ausgestaltung als Zwei- oder Dreiwellengetriebe nach Patentanspruch 19 oder 20 als vorteilhaft ergeben.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung sind im wesentlichen folgende Vorteile erreicht.

Durch ein Zahnräder-Synchronisiergetriebe mit zwei Zahnradstufen, von denen die eine als Umlaufrädergetriebe ausgebildet sein kann, wird eine Beschleunigung oder Verzögerung der Eingangswelle des Zahnräderwechselgetriebes von dessen Ausgangswelle her ermöglicht.

Die Zahnradstufen des Synchronisiergetriebes können mindestens die Übersetzung der größten Gangstufung (z. B. zwischen dem I. Gang und dem II. Gang) ausgleichen. Eine größere Spreizung dieser Übersetzung ist möglich, um durch nur eine Gangschaltung mehrere Gänge überspringen zu können. Auf diese Weise ist es erreicht, daß ein Gangwechsel wahlfrei stattfinden kann.

Das Zahnräder-Synchronisiergetriebe bzw. dessen Zahnradstufen können für sich allein die Übersetzung eines oder mehrerer Vorwärtsgänge (z. B. des niedrigsten und des höchsten) und/oder des Rückwärtsganges bilden. Hierdurch werden Bauraum, Gewicht und Kosten beträchtlich verringert.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von sieben in der Zeichnung mehr oder weniger schematisch dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben.

In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 ein Zahnräderwechselgetriebe in einer Zweiwellenausführung mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, bei welchem das Zahnräder- Synchronisiergetriebe als Standgetriebe ausgebildet ist und ausschließlich zum Synchronisieren verwendet wird,

Fig. 2 ein Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung in einer Zweiwellenausführung mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, bei welchem das Zahnräder- Synchronisiergetriebe als Standgetriebe ausgebildet ist, dessen Zahnradstufen zusätzlich zur Bildung je einer Gangübersetzung verwendet sind,

Fig. 3 ein Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung in einer Dreiwellen(vorgelege)ausführung mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, bei welchem das Zahnräder-Synchronisiergetriebe als Standgetriebe ausgebildet ist, dessen Zahnradstufen zusätzlich zur Bildung je einer Gangübersetzung verwendet sind,

Fig. 4 ein Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung in einer Zweiwellenausführung mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, bei welchem das Zahnräder- Synchronisiergetriebe als Umlaufrädergetriebe ausgebildet ist, das mit seinen zwei Teilübersetzungen zusätzlich zur Bildung je eines Vorwärtsganges verwendet ist,

Fig. 5 ein Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung in einer Zweiwellenausführung mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, bei welchem das Zahnräder- Synchronisiergetriebe als Umlaufrädergetriebe ausgebildet ist, das mit seinen zwei Teilübersetzungen zusätzlich zur Bildung je eines Vorwärtsganges verwendet ist,

Fig. 6 ein Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung in einer Zweiwellenausführung, bei welchem das Zahnräder- Synchronisiergetriebe als Umlaufrädergetriebe ausgebildet ist, das mit seinen zwei Teilübersetzungen zusätzlich zur Bildung je eines Vorwärtsganges verwendt ist, und

Fig. 7 ein Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung in einer Zweiwellenausführung mit wenigstens fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, bei welchem das Zahnräder-Synchronisiergetriebe als Umlaufrädergetriebe ausgebildet ist, das mit seiner wenigstens einen Teilübersetzung für Vorwärtsfahrt und seiner Teilübersetzung für Rückwärtsfahrt zusätzlich zur Bildung je einer zugehörigen Gangübersetzung verwendet ist.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe der Fig. 1 ist eine Eingangswelle 9 einerseits durch eine nur zu Anfahrzwecken verwendete ein- und ausrückbare reibschlüssige Hauptkupplung 8 mit der Kurbelwelle 67 eines Antriebsmotores und andererseits durch Zahnradstufen 10 bis 14 von fünf Vorwärtsgängen I bis V sowie durch eine Zahnradstufe 15 eines Rückwärtsganges R mit einer parallelen Ausgangswelle 17 verbunden. Die Losräder 18 bis 23 dieser sechs Zahnradstufen sind paarweise durch synchrongliederfreie formschlüssige Wechselzahnradkupplungen 24 bis 26 mit der Ausgangswelle 17 kuppelbar.

Das in bekannter Weise die Drehrichtungsumkehr der Ausgangswelle 17 für den Rückwärtsgang R vermittelnde Zwischenzahnrad der Zahnradstufe 15 ist nicht mehr dargestellt.

Hauptkupplung 8 und Wechselzahnradkupplungen 24 bis 26 werden durch hilfskraftbetriebene Kupplungsstellglieder 68 bis 71 betätigt, die von einer nicht mehr dargestellten elektronischen Steuereinheit gesteuert sind, die in Abhängigkeit u. a. von Drehzahlsensoren 73 und 74 für die Ist-Drehzahlen von Kurbelwelle 67 und Ausgangswelle 17 arbeitet.

Um bei einem Gangwechsel die Drehzahl des dem neuen Gang zugehörigen Losrades an die Drehzahl der Ausgangswelle 17 anzupassen, ist ein Zahnräder-Synchronisiergetriebe 16 vorgesehen, das als Standgetriebe ausgebildet und im Kraftfluß zwischen Ein- und Ausgangswelle 9 und 17 angeordnet ist.

Das Zahnräder-Synchronisiergetriebe 16 weist eine Zahnradstufe 38 mit einer Teilübersetzung größer als 1 auf, welche bei den Rückschaltungen in einen jeweils niedrigeren Vorwärtsgang durch eine reibschlüssige Kupplung 33 in den Kraftfluß einschaltbar ist. Die koaxial zur Eingangswelle 9 angeordnete Kupplung 33 ist mit dem in gleicher Art angeordneten Losrad 50 der Zahnradstufe 38 verbunden, deren Festrad 49 mithin drehfest auf der Ausgangswelle 17 sitzt.

Das Zahnräder-Synchronisiergetriebe 16 weist eine Zahnradstufe 42 mit einer Teilübersetzung kleiner als 1 auf, welche bei den Hochschaltungen in einen jeweils höheren Vorwärtsgang durch eine reibschlüssige Kupplung 28 in den Kraftfluß einschaltbar ist. Die Kupplung 28 ist koaxial zur Eingangswelle 9 angeordnet, mit dem auf der Eingangswelle 9 sitzenden Losrad 48 der Zahnradstufe 42 verbunden und zusammen mit der Kupplung 33 als Wechselzahnradkupplung ausgebildet, die zwischen den Losrädern 48 und 50 angeordnet ist sowie durch ein von der elektronischen Steuereinheit gesteuertes Kupplungsstellglied 72 betätigt wird. Das mit dem Losrad 48 kämmende Festrad 47 der Zahnradstufe 42 sitzt mithin auf der Ausgangswelle 17.

Das Zahnräderwechselgetriebe der Fig. 2 unterscheidet sich von dem Zahnräderwechselgetriebe der Fig. 1 dadurch, daß bei ersterem anstelle der Zahnradstufe 10 für den niedrigsten Vorwärtsgang I zusätzlich die Zahnradstufe 38 des Zahnräder- Synchronisiergetriebes 16 sowie anstelle der Zahnradstufe 14 für den höchsten Vorwärtsgang V zusätzlich die Zahnradstufe 42 des Zahnräder-Synchronisiergetriebes 16 verwendet ist. Im übrigen sind für gleiche Getriebemerkmale bei beiden Zahnräderwechselgetrieben dieselben Bezugszahlen verwendet, so daß auf die Beschreibung der Fig. 1 verwiesen werden kann.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe der Fig. 3 ist eine Eingangswelle 9 einerseits durch eine nur zu Anfahrzwecken ein- und ausrückbare reibschlüssige Hauptkupplung 8 mit einer Kurbelwelle 67 eines Antriebsmotores und andererseits durch eine Getriebekonstante (Zahnradstufe) 75 mit einer parallelen Vorgelegewelle 27 verbunden. Die Getriebekonstante 75 besteht aus einem koaxial und drehfest zur Eingangswelle 9 angeordneten Stirnzahnrad 76 und einem mit letzterem kämmenden sowie koaxial und drehfest zur Vorgelegewelle 27 angeordneten Stirnzahnrad 77.

Eine koaxial zur Eingangswelle 9 angeordnete Ausgangswelle 17 ist mit der Vorgelegewelle 27 durch den Vorwärtsgängen II, III und IV zugeordnete Zahnradstufen 11 bis 13, eine dem Rückwärtsgang zugeordnete Zahnradstufe 15 sowie durch ein Zahnräder-Synchronisiergetriebe 16 in Antriebsverbindung bringbar. Die Losräder 19 bis 21 und 23 der ausschließlich Gängen zugeordneten Zahnradstufen 11 bis 13 und 15 sind jeweils paarweise mit einer Wechselzahnradkupplung 25 bzw. 24 verbunden und dadurch fakultativ mit der Vorgelegewelle 27 kuppelbar.

Das Zahnräder-Synchronisiergetriebe 16 weist eine Zahnradstufe 38 mit einer Übersetzung größer als 1 auf, welche durch eine reibschlüssige Kupplung 33 in den Kraftfluß einschaltbar ist, wenn sich das Zahnräderwechselgetriebe in dem Synchronisierzustand "Rückschalten" befindet oder in den niedrigsten Vorwärtsgang I geschaltet werden soll. Das Losrad 50 der Zahnradstufe 38 und die Kupplung 33 sind sowohl miteinander verbunden als auch koaxial zur Ausgangswellle 17 angeordnet, während das mit dem Losrad 50 kämmende Festrad 49 drehfest und koaxial zur Vorgelegewelle 27 angeordnet ist.

Das Zahnräder-Synchronisiergetriebe 16 weist eine Zahnradstufe 42 mit einer Übersetzung kleiner als 1 auf, welche durch eine reibschlüssige Kupplung 28 in den Kraftfluß einschaltbar ist, wenn sich das Zahnräderwechselgetriebe im Synchronisierzustand "Hochschalten" befindet oder in den höchsten Vorwärtsgang V geschaltet werden soll. Das Losrad 48 der Zahnradstufe 42 und die Kupplung 28 sind sowohl miteinander verbunden als auch koaxial zur Ausgangswelle 17 angeordnet, während das mit dem Losrad 48 kämmended Festrad 47 drehfest und koaxial zur Vorgelegewelle 27 angeordnet ist.

Die zwischen den Losrädern 48 und 50 angeordneten Kupplungen 28 und 33 sind sowohl als Wechselzahnradkupplung ausgebildet als auch durch ein gemeinsames hilfskraftbetriebenes Kupplungsstellglied 72 betätigbar.

Die Hauptkupplung 8 sowie die synchrongliederfreien Wechselzahnradkupplungen 24 und 25 sind durch je ein hilfskraftbetriebenes Kupplungsstellglied 68 bis 70 betätigbar, wobei alle Kupplungsstellglieder 68 bis 72 durch eine elektronische Steuereinheit steuerbar sind, welche in Abhängigkeit u. a. von Drehzahlsensoren 73 und 74 für die Ist- Werte der Drehzahlen von Ein- und Ausgangswelle 9 und 17 arbeitet.

Die Zahnräderwechselgetriebe der Fig. 4 bis 7 unterscheiden sich von dem Zahnräderwechselgetriebe in Zweiwellenbauart der Fig. 2 im wesentlichen nur dadurch, daß die eine als Standgetriebe ausgebildete Zahnradstufe des Zahnräder- Synchronisiergetriebes 16 der Fig. 2 durch eine als Umlaufrädergetriebe 39 in Fig. 4 oder 40 in Fig. 5 oder 43 in Fig. 6 oder 44 in Fig. 7 ausgebildete Zahnradstufe ersetzt ist. Demzufolge weisen die Zahnräder-Synchronisiergetriebe 16 der Fig. 4 bis 7 noch eine mit dem zugehörigen Umlaufrädergetriebe im Kraftfluß in Reihe liegende, als Standgetriebe ausgebildete Zahnradstufe 42 (Fig. 4 und 5) oder 41 (Fig. 5 und 6) auf. Bei der Zahnradstufe 42 der Fig. 4 und 5 sind das Festrad 47 drehfest und koaxial zur Ausgangswelle 17 und das mit dem Festrad kämmende Losrad 48 drehbar und koaxial zur Eingangswelle 9 angeordnet. Bei der Zahnradstufe 41 der Fig. 6 und 7 sind das Festrad 45 ebenfalls drehfest und koaxial zur Ausgangswelle 17 und das zugehörige Losrad 46 drehbar und koaxial zur Eingangswelle 9 angeordnet.

Im übrigen sind gleiche Getriebemerkmale der Zahnräderwechselgetriebe der Fig. 2 bis 7 mit denselben Bezugszahlen versehen, so daß auch auf die der Fig. 2 zugehörige Beschreibung verwiesen werden kann.

Bei dem Umlaufrädergetriebe 39 der Fig. 4 ist ein mit der Eingangswelle 9 in ständiger Antriebsverbindung stehendes äußeres Zentralrad 51 durch eine reibschlüssige ein- und ausrückbare Kupplung 29 mit einem mit dem Losrad 48 in ständiger Antriebsverbindung stehenden Planetenträger 59 verbunden. Die Kupplung 29 ist durch das Kupplungsstellglied 72 betätigbar.

Auf dem Planetenträger 59 drehbar gelagerte Planetenräder 78 kämmen sowohl mit dem äußeren Zentralrad 51 als auch mit einem inneren Zentralrad 55, wobei das letztere durch eine reibschlüssige, ein- und ausrückbare Bremse 34 festbremsbar ist. Die Bremse 34 ist durch ein hilfskraftbetriebenes Bremsstellglied 79 betätigbar, das durch die elektronische Steuereinheit steuerbar ist.

Im eingerückten Zustand der Bremse 34 ist einerseits - wenn sich das Zahnräderwechselgetriebe im Synchronisierzustand "Rückschalten" befindet - die Eingangswelle 9 durch das Umlaufrädergetriebe 39 ins Schnelle antreibbar; andererseits befindet sich das Umlaufrädergetriebe 39 in einer Teilübersetzung größer als 1 für den niedrigsten Vorwärtsgang I.

Bei eingerückter Kupplung 29 läuft das Umlaufrädergetriebe 39 als Block um, so daß einerseits - wenn sich das Zahnräderwechselgetriebe im Synchronisierzustand "Hochschalten" befindet, die Drehzahl der Eingangswelle 9 über die Zahnradstufe 42 verringerbar ist; andererseits ist über die Zahnradstufe 42 eine Übersetzung kleiner als 1 wirksam, so daß der höchste Vorwärtsgang V geschaltet ist.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe der Fig. 5 ist das Losrad 48 der Zahnradstufe 42 mit einem Planetenträger 60 des Umlaufrädergetriebes 40 drehfest verbunden, auf dem Planetenräder 78 drehbar gelagert sind, welche sowohl mit einem inneren Zentralrad 52 als auch mit einem äußeren Zentralrad 56 im Kämmeingriff stehen. Der Planetenträger 60 ist durch eine reibschlüssige ein- und ausrückbare Kupplung 29 mit dem äußeren Zentralrad 56 verbunden, das noch durch eine reibschlüssige ein- und ausrückbare Bremse 35 festbremsbar ist. Die Kupplung 29 ist durch das Kupplungsstellglied 72 betätigbar, während die Bremse 35 durch ein hilfskraftbetriebenes Bremsstellglied 79 betätigbar ist, welches von der elektronischen Steuereinheit steuerbar ist.

Im eingerückten Zustand der Kupplung 29 ist einerseits - wenn sich das Zahnräderwechselgetriebe im Synchronisierzustand "Hochschalten" befindet, die Drehzahl der Eingangswelle 9 unter Vermittlung der Zahnradstufe 42 verringerbar; andererseits ist das Zahnräderwechselgetriebe durch die wirksame Teilübersetzung der Zahnradstufe 42 in den höchsten Vorwärtsgang V geschaltet.

Im eingerückten Zustand der Bremse 35 ist im Umlaufrädergetriebe 40 eine Teilübersetzung größer als 1 wirksam, so daß einerseits - wenn sich das Zahnräderwechselgetriebe im Synchronisierzustand "Rückschalten" befindet, die Drehzahl der Eingangswelle 9 erhöht werden kann; andererseits ist zwischen Ein- und Ausgangswelle 17 die Übersetzung des niedrigsten Vorwärtsganges I geschaltet.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe der Fig. 6 ist das Losrad 46 der Zahnradstufe 41 mit einem inneren Zentralrad 61 des Umlaufrädergetriebes 43 drehfest verbunden, dessen mit der Eingangswelle 9 drehfest verbundener Planetenträger 53 Planetenräder 78 lagert, welche sowohl mit dem inneren Zentralrad 61 als auch mit einem äußeren Zentralrad 57 kämmen. Das äußere Zentralrad 57 ist durch eine reibschlüssige ein- und ausrückbare Bremse 30 festbremsbar, welche durch ein hilfskraftbetriebenes Bremsstellglied 79 betätigbar ist, das von der elektronischen Steuereinheit gesteuert wird. Der Planetenträger 53 ist durch eine reibschlüssige ein- und ausrückbare Kupplung 36 mit dem inneren Zentralrad 61 verbunden, welche durch das Kupplungsstellglied 72 betätigbar ist.

Im eingerückten Zustand der Kupplung 36 läuft das Umlaufrädergetriebe 43 als Block um, so daß einerseits - wenn sich das Zahnräderwechselgetriebe im Synchronisierzustand "Rückschalten" befindet, die Drehzahl der Eingangswelle 9 durch die Zahnradstufe 41 mit der Teilübersetzung größer als 1 erhöht werden kann; andererseits ist das Zahnräderwechselgetriebe über die wirksame Zahnradstufe 41 in den niedrigsten Vorwärtsgang I geschaltet.

Im eingerückten Zustand der Bremse 30 ist das Umlaufrädergetriebe 43 in eine Teilübersetzung kleiner als 1 geschaltet, so daß einerseits - wenn sich das Zahnräderwechselgetriebe im Synchronisierzustand "Hochschalten" befindet, die Drehzahl der Eingangswelle 9 verringerbar ist; andererseits ist das Zahnräderwechselgetriebe in den höchsten Vorwärtsgang V geschaltet.

Bei dem Zahnräderwechselgetriebe der Fig. 7 ist das Losrad 46 der Zahnradstufe 41 durch eine reibschlüssige ein- und ausrückbare Kupplung 31 mit dem inneren Zentralrad 62 des Umlaufrädergetriebes 44 und durch eine reibschlüssige ein- und ausrückbare Kupplung 37 mit dem Planetenträger 58 des Umlaufrädergetriebes 44 verbunden, dessen äußeres Zentralrad 54 drehfest mit der Eingangswelle 9 verbunden ist. Auf dem noch durch eine reibschlüssige ein- und ausrückbare Bremse 32 festbremsbaren Planetenträger 58 sind Doppelplaneten 66 gelagert, welche jeweils aus zwei miteinander kämmenden Einzelplaneten 64 und 65 bestehen. Die Einzelplaneten 64 kämmen zusätzlich noch mit dem äußeren Zentralrad 54, während die Einzelplaneten 65 zusätzlich noch mit dem inneren Zentralrad 62 kämmen, welches auch durch eine reibschlüssige ein- und ausrückbare Bremse 63 festbremsbar ist. Die Bremsen 32 und 63 sind durch je ein hilfskraftbetriebenes Bremsstellglied 79 bzw. 82 betätigbar - während die Kupplungen 31 und 37 durch je ein hilfskraftbetriebenes Kupplungsstellglied 80 und 81 betätigbar sind, wobei diese Stellglieder wiederum von der elektronischen Steuereinheit gesteuert werden.

Im eingerückten Zustand von Kupplung 31 und Bremse 32 sind das Losrad 46 mit dem inneren Zentalrad 62 verbunden und der Planetenträger 58 festgebremst. Auf diese Weise ist das Umlaufrädergetriebe 44 in eine Teilübersetzung kleiner als 1 geschaltet, so daß einerseits - wenn sich das Zahnräderwechselgetriebe im Synchronisierzustand "Hochschalten" befindet, die Drehzahl der Eingangswelle 9 verringerbar ist; andererseits ist das Zahnräderwechselgetriebe in die Übersetzung des höchsten Vorwärtsganges V gebracht.

Im eingerückten Zustand der Kupplungen 31 und 37 läuft das Umlaufrädergetriebe 44 als Block um, wodurch die Teilübersetzung größer als 1 der Zahnradstufe 41 wirksam ist, so daß einerseits - wenn sich das Zahnräderwechselgetriebe im Synchronisierzustand "Rückschalten" befindet, die Drehzahl der Eingangswelle 9 erhöht werden kann; andererseits ist das Zahnräderwechselgetriebe in die Übersetzung des niedrigsten Vorwärtsganges I geschaltet.

Im eingerückten Zustand von Kupplung 37 und Bremse 63 sind das Losrad 46 der Zahnradstufe 41 mit dem Planetenträger 58 verbunden und das innere Zentralrad 62 festgebremst. Auf diese Weise ist das Zahnräderwechselgetriebe in den Rückwärtsgang R geschaltet.

Beschreibung der Schalt- und Synchronisiervorgänge Einlegen des I. und R-Ganges (Fig. 1 u.2)

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird die Haupt(Anfahr)kupplung 8 durch das Kupplungsstellglied 68 ausgerückt. Über die Kupplung 28 wird die Eingangswelle 9 an der stillstehenden Ausgangswelle 17 abgebremst. Nunmehr kann die Wechselzahnradkupplung 24 zum Einschalten der Zahnradstufe 10 des I. Ganges oder der Zahnradstufe 15 des R-Ganges durch das Kupplungsstellglied 69 betätigt werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist durch die Kupplung 33 die auch als Übersetzung für den I. Gang verwendete Zahnradstufe 38 des Synchronisiergetriebes 16 in den Kraftfluß einschaltbar.

Über die Hauptkupplung 8 ist in beiden Fällen das Fahren und Anfahren im I oder R-Gang möglich.

Hochschaltung I. Gang ⇒ II. Gang

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird die Wechselzahnradkupplung 24 zum Abschalten der Zahnradstufe 10 des I. Ganges in ihre Neutralstellung betätigt. Gleichzeitig wird die Kupplung 28 zum Einschalten der Zahnradstufe 42 in den Kraftfluß aktiviert. Hierdurch wird die Eingangswelle 9 abgebremst, bis das Losrad 19 der Zahnradstufe 11 des II. Ganges auf die Drehzahl der Ausgangswelle 17 gebracht ist. Wenn dieser Synchronisiervorgang beendet ist, kann die Wechselzahnradkupplung 25 zum Einrücken der Zahnradstufe 1 des II. Ganges betätigt werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird die Kupplung 33 zum Abschalten der Zahnradstufe 38 des I. Ganges ausgerückt. Gleichzeitig wird die Kupplung 28 zum Einschalten der Zahnradstufe 42 eingerückt, so daß die Eingangswelle 9 abgebremst wird, bis letztere die dem II. Gang zugehörige Synchrondrehzahl erreicht hat und somit die Wechselzahnradkupplung 24 zum Einrücken der Zahnradstufe 11 des II. Ganges betätigbar ist.

Alle weiteren Gänge sind in der entsprechenden Weise unter Vermittlung einer der beiden Zahnradstufen des Synchronisiergetriebes 16 schaltbar, d. h., abhängig von der Schaltrichtung (Hoch- oder Rückschalten) wird die Eingangswelle 9 in ihrer Drehzahl so beeinflußt, daß der gewünschte Gang bei Erreichen der Synchrondrehzahl schaltbar ist.

Grundsätzlich kann gesagt werden, daß die Zahnradstufen des Synchronisiergetriebes 16 als Gangstufen auslegbar sind, wenn die geometrischen Bedingungen (Bauraum und Gangstufenauslegung) dies zulassen.

In der einfachsten Ausführung ist es denkbar, daß nur eine der beiden Zahnradstufen für einen Vorwärtsgang benutzt wird. Wenn die beiden Zahnradstufen jedoch für den niedrigsten und den höchsten Vorwärtsgang verwendet werden, ist bei einer Schaltung eines Zwischenganges die Option Hoch- oder Rückschaltung frei wählbar.

Unter Bezugnahme auf die Zahnräderwechselgetriebe der Fig. 4 bis 6, bei denen die eine Zahnradstufe als Umlaufrädergetriebe ausgebildet ist, erfolgt die Gangumschaltung unter Vermittlung des Synchronisiergetriebes 16 analog zu den Ausführungen der Fig. 1 und 2. Auch hier kann wenigstens eine der beiden Zahnradstufen des Synchronisiergetriebes 16 als Fahrgang benutzt werden.

Einlegen des I. und des R-Ganges (Fig. 6)

Die Haupt(Anfahr)kupplung 8 wird geöffnet. Die Kupplung 36 des Umlaufrädergetriebes 43 wird eingerückt, so daß die Eingangswelle 9 nach Null abgebremst wird. Danach kann entweder der R-Gang durch Einrücken der Zahnradstufe 15 über die Betätigung der Wechselzahnradkupplung 24 eingelegt oder unter Beibehaltung des Einrückzustandes der Kupplung 36 und somit der Wirksamkeit der Übersetzung der Zahnradstufe 41, welche gleich der Übersetzung des I. Ganges ausgelegt ist, mit Einrücken der Hauptkupplung 8 im I. Gang angefahren werden.

Hochschaltung I. Gang ⇒ II. Gang (Fig. 6)

Die Kupplung 36 wird ausgerückt - die Bremse 30 eingerückt. Dadurch wird das Umlaufrädrgeriebe 43 im Sinne einer Abbremsfunktion für die Eingangswelle 9 aktiv, so daß bei Erreichen der Synchrondrehzahl die Wechselzahnradkupplung 24 durch das Kupplungsstellglied 69 zum Einrücken der Zahnradstufe 11 des II. Ganges betätigt werden kann.

Hochschaltung IV. Gang ⇒ V. Gang (Fig. 6)

Die Zahnradstufe 13 des IV. Ganges wird durch Betätigung der Wechselzahnradkuplung 25 in deren Neutralstellung ausgerückt. Danach wird die Bremse 30 eingerückt, so daß der Planetenträger 53 das innere Zentralrad 61 ins Schnelle und somit die Ausgangswelle 17 mit der Übersetzung des V. Ganges antreibt.

Rückschaltung V. Gang ⇒ IV. Gang (Fig. 6)

Die Bremse 30 wird gelöst und die Kupplung 36 eingerückt, so daß die Eingangswelle 9 von der Ausgangswelle 17 über die Zahnradstufe 41 bis auf die Synchrondrehzahl des IV. Ganges beschleunigt wird. Nach Erreichen der Synchrondrehzahl werden die Kupplung 36 ausgerückt und gleichzeitig die Zahnradstufe 13 des IV. Ganges durch Betätigen der Wechselzahnradkupplung 25 eingerückt.

Das Einlegen des I. oder R-Ganges sowie die Gangschaltungen und Synchronisiervorgänge ergeben sich bei den Zahnräderwechselgetrieben der Fig. 4, 5 und 7 - soweit nicht bereits oben beschrieben - analog zu den korrespondierenden Funktionen des Zahnräderwechselgetriebes der Fig. 6.

Claims (20)

1. Zahnräderwechselgetriebe, bei dem eine mit einer ein- und ausrückbaren reibschlüssigen Hauptkupplung ständig verbundene Eingangswelle durch jeweils einer Gangübersetzung zugehörige Zahnradstufen oder durch ein zentrales Zahnräder- Synchronisiergetriebe mit einer Ausgangswelle in Antriebsverbindung bringbar ist sowie die Losräder der den Gangübersetzungen zugehörigen Zahnradstufen jeweils durch eine zugehörige synchrongliederfreie Zahnradkupplung mit ihrer Welle kuppelbar sind, und bei dem das Zahnräder-Synchronisiergetriebe bei einem Gangwechsel in einen höheren Gang durch Einrücken einer zugehörigen Reibschlußverbindung in einen Synchronisierzustand "Hochschalten" bringbar ist, in welchem die Drehzahl der Eingangswelle auf die dem zu schaltenden höheren Gang entsprechende niedrigere Synchrondrehzahl einsteuerbar ist, und bei dem das Zahnräder- Synchronisiergetriebe bei einem Gangwechsel in einen niedrigeren Gang durch Einrücken einer zugehörigen Reibschlußverbindung in einen Synchronisierzustand "Rückschalten" bringbar ist, in welchem die Drehzahl der Eingangswelle auf die dem zu schaltenden niedrigeren Gang entsprechende höhere Synchrondrehzahl einsteuerbar ist, wobei in dem Synchronisierzustand "Rückschalters" eine eine Übersetzung größer als 1 aufweisende Zahnradstufe und im Synchronisierzustand "Hochschalten" eine eine Übersetzung kleiner als 1 aufweisende Zahnradstufe jeweils des Zahnräder- Synchronisiergetriebes in die Antriebsverbindung zwischen Ein- und Ausgangswelle eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkupplung (8) während eines jeweiligen Gangwechsels im eingerückten Zustand gehalten sowie die die Übersetzung kleiner als 1 aufweisende Zahnradstufe (42 in Fig. 2 u. 3 oder 43 in Fig. 6 oder 44 in Fig. 7) des Zahnräder-Synchronisiergetriebes (16) zusätzlich in einem der oberen Vorwärtsgänge und die die Übersetzung größer als 1 aufweisende Zahnradstufe (38 in Fig. 2 u. 3 oder 41 in Fig. 6 u. 7) des Zahnräder- Synchronisiergetriebes (16) zusätzlich in einem der unteren Vorwärtsgänge jeweils in die Antriebsverbindung zwischen Ein- und Ausgangswelle (9 u. 17) eingeschaltet ist.

2. Zahnräderwechselgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Reibschlußverbindungen (28 u. 33 in Fig. 2 u. 3 oder 29 u. 34 in Fig. 4 oder 29 u. 35 in Fig. 5 oder 30 u. 36 in Fig. 6 oder 31, 32 u. 31, 37 in Fig. 7) des Zahnräder- Synchronisiergetriebes (16) koaxial zur Eingangswelle (9) angeordnet sind.

3. Zahnräderwechselgetriebe nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Zahnradstufe (41 in Fig. 6 u. 7 oder 42 in Fig. 1-5) des Zahnräder- Synchronisiergetriebes (16) als Standgetriebe aus zwei miteinander kämmenden Stirnzahnrädern (45, 46 in Fig. 6 u. 7 oder 47, 48 in Fig. 1-5) gebildet ist, von denen das eine Stirnzahnrad (45 in Fig. 6 u. 7 oder 47 in Fig. 1-5) koaxial zur Ausgangswelle (17) angeordnet und das andere Stirnzahnrad (46 in Fig. 6 u. 7 oder 48 in Fig. 1-5) mit der zugehörigen Reibschlußverbindung (36 in Fig. 6 oder 31, 37 in Fig. 7 oder 28 in Fig. 1-3 oder 29 in Fig. 4 u. 5) verbunden ist.

4. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Reibschlußverbindungen (28 u. 33 in Fig. 2 u. 3) des Zahnräder-Synchronisiergetriebes (16) axial zwischen zwei Stirnzahnrädern (48 u. 50) des Zahnräder-Synchronisiergetriebes (16) angeordnet sind.

5. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem einen Synchronisierzustand ("Rückschalten" in Fig. 6 u. 7 oder "Hochschalten" in Fig. 4 u. 5) zugehörige Zahnradstufe (41 in Fig. 6 u. 7 oder 42 in Fig. 4 u. 5) in Form eines Standgetriebes und die dem anderen Synchronisierzustand ("Hochschalten" in Fig. 6 u. 7 oder "Rückschalten" in Fig. 4 u. 5) zugehörige Zahnradstufe in Form eines Umlaufrädergetriebes (43 in Fig. 6 oder 44 in Fig. 7 oder 39 in Fig. 4 oder 40 in Fig. 5) ausgebildet ist.

6. Zahnräderwechselgetriebe nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Standgetriebe (41 in Fig. 6 u. 7 oder 42 in Fig. 4 u. 5) und das Umlaufrädergetriebe (39 in Fig. 4 oder 40 in Fig. 5 oder 43 in Fig. 6 oder 44 in Fig. 7) zueinander im Kraftfluß in Reihe angeordnet sind.

7. Zahnräderwechselgetriebe nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Getriebeglied (51 in Fig. 4 oder 52 in Fig. 5 oder 53 in Fig. 6 oder 54 in Fig. 7) des Umlaufrädergetriebes (39 in Fig. 4 oder 40 in Fig. 5 oder 43 in Fig. 6 oder 44 in Fig. 7) eine ständige Antriebsverbindung mit der Eingangswelle (9) aufweist.

8. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Patentansprüche 1 bis dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Getriebeglied (55 in Fig. 4 oder 56 in Fig. 5 oder 57 in Fig. 6 oder 58 in Fig. 7) des Umlaufrädergetriebes (39 in Fig. 4 oder 40 in Fig. 5 oder 43 in Fig. 6 oder 44 in Fig. 7) zur Bildung einer Teilübersetzung größer oder kleiner als 1 mit einer Bremse (34 in Fig. 4 oder 35 in Fig. 5 oder 30 in Fig. 6 oder 32 in Fig. 7) verbunden ist.

9. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Patentansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes Getriebeglied (59 in Fig. 4 oder 60 in Fig. 5 oder 61 in Fig. 6 oder 62 in Fig. 7) des Umlaufrädergetriebes (39 in Fig. 4 oder 40 in Fig. 5 oder 43 in Fig. 6 oder 44 in Fig. 7) eine Antriebsverbindung mit einem Zahnrad (48 in Fig. 4 u. 5 oder 46 in Fig. 6 u. 7) des Standgetriebes (42 in Fig. 4 u. 5 oder 41 in Fig. 6 u. 7) aufweist.

10. Zahnräderwechselgetriebe nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (48 in Fig. 4 u. 5 oder 46 in Fig. 6 u. 7) des Standgetriebes (42 in Fig. 4 u. 5 oder 41 in Fig. 6 u. 7) ein Losrad ist.

11. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Patentansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Bremse (34 in Fig. 4 oder 35 in Fig. 5 oder 30 in Fig. 6) verbundene Getriebeglied des Umlaufrädergetriebes (39 in Fig. 4 oder 40 in Fig. 5 oder 43 in Fig. 6) ein Zentralrad (55 in Fig. 4 oder 56 in Fig. 5 oder 57 in Fig. 6) ist.

12. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Patentansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Eingangswelle (9) in Antriebsverbindung stehende Getriebeglied des Umlaufrädergetriebes (39 in Fig. 4 oder 40 in Fig. 5 oder 44 in Fig. 7) ein Zentralrad (51 in Fig. 4 oder 52 in Fig. 5 oder 54 in Fig. 7) ist.

13. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Patentansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Eingangswelle (9) in Antriebsverbindung stehende Getriebeglied des Umlaufrädergetriebes (43 in Fig. 6) ein Planetenträger (53) ist.

14. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Patentansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Getriebeglied des Umlaufrädergetriebes (43 in Fig. 6 oder 44 in Fig. 7) ein Zentralrad (61 in Fig. 6 oder 62 in Fig. 7) ist.

15. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Patentansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Getriebeglied des Umlaufrädergetriebes (39 in Fig. 4 oder 40 in Fig. 5) ein Planetenträger (59 in Fig. 4 oder 60 in Fig. 5) ist.

16. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Patentansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufrädergetriebe (44) wenigstens eine Teilübersetzung (Bremse 32 eingerückt) für Vorwärtsfahrt und eine Teilübersetzung (Bremse 63 eingerückt) für Rückwärtsfahrt aufweist und die Teilübersetzungen an der Bildung je einer zugehörigen Gangübersetzung (I + V{oder VI} + R) beteiligt sind.

17. Zahnräderwechselgetriebe nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufrädergetriebe (44) aus jeweils zwei miteinander kämmenden Einzelplaneten (64, 65) gebildete Doppelplaneten (66) aufweist, von denen der eine Einzelplanet (64) mit einem äußeren Zentralrad (54) und der andere Einzelplanet (65) mit einem inneren Zentralrad (62) kämmt, daß das äußere Zentralrad (54) eine ständige Antriebsverbindung mit der Eingangswelle (9) aufweist, und daß das innere Zentralrad (62) und der Planetenträger (58) jeweils wechselweise sowohl abbremsbar als auch mit der Ausgangswelle (17) in Antriebsverbindung bringbar sind.

18. Zahnräderwechselgetriebe nach Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Zentralrad (62) und der Planetenträger (58) gemeinsam mit der Ausgangswelle (17) in Antriebsverbindung (Kupplungen 31 u. 37) bringbar sind.

19. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Patentansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle (17 in den Fig. 2 u. 4-7) parallel zur Eingangswelle (9) liegt und sowohl die ausschließlich den Gängen (I-V u. R) zugeordneten Zahnradstufen (10-15) als auch das Zahnräder-Synchronisiergetriebe (16) wirkungsmäßig jeweils eine direkte Antriebsverbindung zwischen Ein- und Ausgangswelle (9 u. 17) herstellen.

20. Zahnräderwechselgetriebe nach einem der Patentansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle (17 in Fig. 3) koaxial zur Eingangswelle (9) liegt und sowohl die ausschließlich den Gängen (I-V u. R) zugeordneten Zahnradstufen (11-13 u. 15) als auch das Zahnräder- Synchronisiergetriebe (16) wirkungsmäßig jeweils unter Zwischenschaltung einer Vorgelegewelle (27) eine indirekte Antriebsverbindung zwischen Ein- und Ausgangswelle (9 u. 17) herstellen.