DE3883123T2

DE3883123T2 - Bereichserweitertes Doppelverteilergetriebe.

Info

Publication number: DE3883123T2
Application number: DE88308148T
Authority: DE
Inventors: Melvern Walter Fletcher; David George Wylie
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2008-09-03
Also published as: EP0309108A2; AU603317B2; IN171376B; EP0309108B1; BR8804507A; JPH01108443A; DE3883123D1; EP0309108A3; AU2224188A; CN1032844A; US4876924A; CA1324511C; KR890005426A; KR910004562B1; CN1015195B; ES2042758T3

Description

Hintergrund der Erfindung

Bereich der Erfindung

Die Erfindung betrifft Verbundgetriebe der Splitbauart und insbesondere ein Verbundgetriebe der Splitbauart mit einer wahlweisen einzuschaltenden und auszuschaltenden erweiteren Rangegruppe, um einen größeren Bereich von Übersetzungen zu überdecken, insbesondere in den niedrigen Gängen und/oder um die Verwendung einer an die Vorgelegewelle der Hilfsgruppe angeschlossenen Zapfwellenantriebseinrichtung zu ermöglichen
Vorzugsweise wird der erweiterte Rangebereich eingeschaltet, um eine zusätzliche Ganguntersetzung nur in den niedrigen Gängen der Hauptgetriebegruppe zu erreichen und es werden dabei dieselben oder im wesentlichen dieselben Komponenten der Haupt- und der Hilfsgetriebegruppe verwendet, wie bei Standard (ohne erweiterten Rangbereich)- Verbundgetrieben der Splitbauart.

Beschreibung des Standes der Technik

Verbundgeschwindigkeitswechselgetriebe mit einer mehrgängigen Hauptgetriebegruppe, die in Serie mit einer oder mehreren mehrgängigen Hilfsgetriebegruppen verbunden sind, sind aus dem Stand der Technik durchaus bekannt. Derartige Getriebe werden üblicherweise bei Schwerlasterfahrzeugen verwendet und sind von der Split- oder der Rangebauart oder einer Kombination aus beiden, wie dies aus den US- PSen 3 105 395, 3 648 546, 3 799 002, 3 921 469, 3 924 484, 2 932 988 und 3 229 551 ersichtlich ist. Die US-A 4 735 109 zeigt ein teilgesperrtes Verbundgetriebe der Splitbauart.
Die vorliegende Erfindung ist speziell zur Verwendung in Verbindung mit teilgesperrten Verbundgeschwindigkeitswechselgetrieben der Splitbauart geeignet, wie sie in dem europäischen Patent 0 071 353 beschrieben sind, wobei deren Offenbarungsgehalt dem Stand der Technik wiedergibt. Kurz gesagt werden solchen teilgesperrten Getriebe durch die Rechtsnachfolgerin für diese Erfindung, die Eaton Corporation,und ihre britische Tochter, Eaton Ltd, unter dem Warenzeichen "Twin-Splitter" vertrieben und diese Getriebe umfassen eine mehrgängige Hauptgetriebegruppe, die in Serie mit einer gesperrten (blocked)"Splithilfsgetriebegruppe" in Serie liegt.
Obwohl halbgesperrte Geschwindigkeitswechselgetriebe der Splitbauart sehr gut akzeptiert werden, entsteht bei bestimmten Anwendungen ein Bedarf nach einem erweiterten übersetzungsbereich in den niedrigen Gängen und/oder an Anordnungen, die die Verwendung einer Hilfsgruppe mit Vorgelegezapfwelle ermöglichen (PTO "power take off"- Einrichtung).
Gemäß der entsprechend Anspruch 1 definierten Erfindung werden die Nachteile des Standes der Technik durch die Verwendung einer erweiterten Rangegruppe beseitigt oder minimiert, die zusammen mit einem im übrigen im wesentlichen standardmäßigen teilgesperrten Verbundgetriebe der Splitbauart verwendet wird und die einen erweiterten übersetzungsbereich bei niedrigen Gängen für das Getriebe schafft und/oder es ermöglicht, daß die Getriebeausgangswelle wahlweise von der Hilfsgetriebegruppen-Vorgelegewelle antriebsmäßig abgekoppelt wird, um die Verwendung einer von der Hilfsvorgelegewelle angetriebenen Zapfwelleneinrichtung zu ermöglichen.
Dies wird bei einem im übrigen standardmäßigen teilgesperrten Verbundgetriebe in der Splitbauart erreicht, indem das Ausgangszahnrad der Hilfsgruppe drehfest mit einer Hohlwelle verbunden wird, die sowohl gegenüber der Getriebehauptwelle als auch gegenüber der Ausgangswelle des Getriebes unabhängig drehbar ist. Ein Vorgelegewellenzahnrad der erweiterten Rangegruppe wird von der Hilfsgruppenvorgelegewelle angetrieben und kämmt ständig mit einem Ausgangswellenzahnrad der erweiterten Rangegruppe, das die Getriebeausgangswelle umgibt, jedoch bezüglich dieser unabhängig drehbar ist. Kupplungsmittel der erweiterten Rangegruppe sind so gestaltet, daß sie drei auswählbare Stellungen haben. In der ersten Stellung verbindet die Kupplung der Rangegruppe die Hohlwelle antriebsmäßig mit der Ausgangswelle womit sich die Standardbetriebsweise einer Hilfsgetriebegruppe der Splitbauart ergibt. In der zweiten Position der Kupplung der Rangegruppe ermöglicht die Kupplung eine unabhängige Rotation der Hohlwelle, der Ausgangswelle und des Ausgangszahnrades der Rangegruppe, wodurch die Vorgelegewelle(n) der Hilfsgruppe unabhängig von der Ausgangswelle zwecks Betriebs einer Zapfwelleneinrichtung an der Hilfsgruppenvorgelegewelle angetrieben werden kann (können). In der dritten, vorzugsweise nur in den niedrigen Gängen der Hauptgetriebegruppe zulässigen Stellung der Kupplung der Rangegruppe ist das Ausgangswellenzahnrad der Rangegruppe drehfest mit der Ausgangswelle verbunden und die Hohlwelle ist unabhängig von der Ausgangswelle drehbar, was einen mehrgängigen tiefen Untersetzungsbereich ergibt, abhängig davon, welches der Hauptwellenzahnräder der Splitgruppe angekuppelt ist.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Verbundgetriebe der Splitbauart zu schaffen, das eine erweiterte Rangegruppe aufweist, die einen erweiterten Übersetzungsbereich ergibt und/oder die Verwendung von mit Hilfe der Hilfsgruppenvorgelegewelle angetriebenen Zapfwelleneinrichtungen
Diese und andere Aufgaben sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der Figurenbeschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Figuren:

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß der Erfindung mit einem zwölfgängigen Verbundgetriebe der Splitbauart mit einer damit in Serie liegenden erweiterten Rangegruppe.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Getriebe nach Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Schaltmusters des Getriebes nach Fig. 1.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Schalthebelknopf und die Hauptsteuerungen für das Getriebe nach Fig. 1.
Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt der Hilfs- und der erweiterten Rangegruppe des Getriebes nach Fig. 1 unter Veranschaulichung des normalen Leistungsflußes, wobei sich in die Kupplung der Rangegruppe in ihrer ersten Stellung befindet.
Fig. 6 zeigt eine Ansicht ähnlich wie Fig. 5, wobei die erweiterte Rangegruppe in ihrer Leerlaufstellung dargestellt ist, um die Verwendung einer von einer Hilfsteilvorgelegewelle getriebenen Zapfwelleneinrichtung zu ermöglichen, wobei sich die Kupplung der Rangegruppe in ihrer zweiten Stellung befindet.
Fig. 7 ist ähnlich wie Fig. 5 und zeigt den Leistungsfluß bei eingeschaltetem unterem Bereich, wobei sich die Kupplung für die erweiterte Rangegruppe in ihrer dritten Stellung befindet.
Fig. 8 zeigt eine Tabelle, die die verfügbaren Gänge eines typischen Getriebes der in Fig. 1 veranschaulichten Bauart verfügbar sind.
Fig. 9 ist eine Zahnradtabelle.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Wenn nun im einzelnen auf die Vorrichtung Bezug genommen wird, wird ersichtlich, daß eine detaillierte Beschreibung sowohl des Aufbaus als auch der Funktion der Sperrglieder und des gesperrten Getriebes, die jene Sperrglieder verwenden, in den obenerwähnten Veröffentlichungen erläutert und beansprucht ist.
Eine bestimmte Terminologie wird in der nachstehenden Beschreibung lediglich zur einfacheren Bezugnahme gebraucht und ist nicht beschränkend. Die Worte "nach oben" "nach unten" "nach rechts" und "nach links" bezeichnen Richtungen in den Figuren auf die Bezug genommen ist. Die Worte "vorne" und "hinten" bezeichnen entsprechend das vordere und das hintere Ende des Getriebes, wie dies üblicherweise in einem Fahrzeug eingebaut ist bzw. die die linke bzw. die rechte Seite des in Fig. 1 gezeigten Getriebes darstellen. Die Worte "nach innen" und "nach außen" sind Richtungen auf den geometrischen Mittelpunkt der Einrichtung und dessen bezeichnete Teile zu bzw. davon weg. Die Terminologie umfaßt die oben im Einzelnen erwähnten Worte, Ableitungen hiervon und Worte ähnlicher Bedeutung.
Der Ausdruck "Verbundgetriebe" wird verwendet, um ein Getriebe zu bezeichnen, das eine Hauptgetriebegruppe sowie eine Hilfsgetriebegruppe umfaßt, die in Serie liegt, wobei die ausgewählte Gangübersetzung in der Hauptgetriebegruppe durch eine weitere ausgewählte Gangübersetzung in dem Hilfsgetriebeteil ergänzt wird. Der Ausdruck "Verbundgetriebe der Splitbauart", wie er hier verwendet ist, soll ein Verbundgetriebe bezeichnen, bei dem die Hilfsgruppe dazu verwendet wird, unterschiedliche wählbare Sprünge oder Unterteilungen der Gangübersetzung, die in die Hauptgetriebegruppe eingelegt ist, zu liefern.
Bei einem Verbundgetriebe der Splitbauart weist die Hauptgetriebegruppe üblicherweise verhältnismäßig große Sprünge auf, die durch den Hilfsteil gesplittet oder unterteilt werden. Der Ausdruck "hochschalten", wie er hier verwendet wird, soll das Schalten auf einem niedrigeren Gang in einen höheren Gang bedeuten. Der hier verwendete Ausdruck "herunterschalten" soll das Schalten aus einer höheren Gangstufe in eine niedrigere Gangstufe bedeuten. Die verwendeten Ausdrücke "unterer Geschwindigkeitsgang", "niedriger Gang" und/oder erster Gang bezeichnen alle Gangübersetzungen, die bei Betrieb mit der niedrigsten Vorwärtsgeschwindigkeit in einem Getriebe verwendet werden, d. h. jenen Satz von Gängen, die die höchste Untersetzung für die Eingangswelle des Getriebes ergeben.
Der Ausdruck "blocked transmission", "gesperrtes Getriebe" oder "gesperrte Getriebegruppe" soll ein Geschwindigkeitswechselgetriebe oder eine Getriebegruppe bezeichnen, bei denen ein ausgewähltes Zahnrad drehfest an eine Welle mittels einer formschlüssigen Kupplung angekuppelt wird und ein Sperrglied verwendet wird, um solch ein Ankuppeln zu verhindern, bis die Teile der formschlüssigen Kupplung im wesentlichen synchron laufen, wobei diese Synchronbedingung durch Manipulation seitens des Fahrers und/oder automatische Manipulation der Getriebeeingangs- und/oder -ausgangswelle erreicht wird, damit die beteiligten Teile durch die Synchronbedingung hindurchlaufen, jedoch nicht dadurch , daß ein Reibeingriff der beteiligten Kupplungsteile ausreicht, damit eines der Kupplungsteile und die zugehörigen Dinge bzw. Anordnungen mit dem anderen Kupplungsteil umlaufen.
Was den Einbau der relativ starren Sperringe in das erfindungsgemäße System des schaltbaren Hilfsgeschwindigkeitswechselgetriebes anbelangt, ist zu erwähnen, daß die Sperringe zwischen den beiden gegeneinander axial verschiebbaren Teilen oder Gliedern wenigstens einer, vorzugsweise der meisten oder aller formschlüssiger Kupplungen des Hilfsgetriebeteiles angeordnet werden und die üblichen Reibmittel dazu vorgesehen sind, daß sie die Sperringe veranlassen, mit einem der Teile der entsprechenden Kupplungsglieder umzulaufen, wenn sie während eines Einkuppelvorganges aufeinander zu bewegt werden. Eines dieser Kupplungsteile ist häufig einstückig mit einem Hauptwellenzahnrad in Gestalt einer Kupplungsinnenverzahnung daran ausgebildet. Wenn der Einkuppelvorgang stattfindet, beschränken die Sperringe eine derartige axiale Bewegung, bis im wesentlichen die Synchronität zwischen beteiligten Kupplungsteilen bei einem gegebenen Schaltvorgang erfaßt wird.
Die Sperringe bei der vorliegenden Erfindung und die anderen Kupplungsglieder eines gegebenen einkuppelbaren Paares von Kupplungsteilen sind üblicherweise mit komplementär vor laufenden Ausnehmungen oder Schrägflächen an deren Sperrzähnen oder -teilen, damit sie unter dem Einfluß der Federvorspannung zum Entsperren neigen, wenn die Hauptwelle ansonsten mit keinem anderen Hauptwellenzahnrad verbunden ist und somit eine minimale Trägheit aufweist. Die Abwinkelung an den Sperringzähnen reicht jedoch nicht aus, um ein Entsperren während eines normalen Schaltvorganges zu bewirken,und stört somit nicht die erforderliche Sperrwirkung bei einem normalen Schaltvorgang. Es wurde festgestellt, daß komplementäre Rampenwinkel zwischen etwa 15º und 25º, vorzugsweise um 20º, einen befriedigenden Betrieb ergeben, wenn sie in Verbindung mit den üblicherweise auftretenden Federkräften und Kupplungsträgheitsmassen verwendet werden. Wie anhand der US-Patente 3 921 469 und 3 924 484 zu sehen ist, die beide oben erwähnt sind, können ferner Mittel vorgesehen sein, durch die ein deutlicher axialer Druck bei einem Minimum an Druck in Umfangsrichtung ständig zwischen dem Sperring und den hierdurch blockierten Kupplungsteilen erzeugt wird. Auf diese Weise werden die Sperringe bei einer Axialbewegung des zuletzt erwähnten Kupplungselementes in Eingriff mit dem Antriebskonus des anderen Kupplungselementes gedrückt und werden hierdurch gegen die Wirkung ihrer eigenen Trägheit in der richtigen Stellung bezüglich des zugeordneten Zahnrades gehalten. Dies stellt sicher, daß in den meisten Betriebssituationen die Sperringe sich, ehe sie mit der Sperrfläche der Kupplung in Berührung kommen, in der gewünschten Stellung befinden.
Verbundgetriebe, insbesondere der Splitbauart, werden üblicherweise unter Verwendung einer "A · B"-Schreibweise bezeichnet mit:
A = die Anzahl der wählbaren Vorwärtsgänge oder Leistungswege in der Hauptgetriebegruppe;
B = die Anzahl der wählbaren Gänge oder Leistungswege in der Hilfsgetriebegruppe; und
A · B = die Gesamtzahl der verfügbaren Getriebe-Vorwärtsgänge.
Dementsprechend kann ein zwölfgängiges Verbundgetriebe der Splitbauart ein "6 · 2", ein 4 · 3", ein " 3 · 4" oder ein "2 · 6"-Getriebe sein.
In den Fig. 1 und 2 ist nunmehr ein zwölf Vorwärtsgänge aufweisendes teilgesperrtes "4 · 3" Verbundgetriebe der Splitbauart gezeigt, das eine erweiterte Rangegruppe aufweist, die sich in Serie anschließt. Das Getriebe 10 enthält eine Hauptgruppe 12, die in Serie mit einer Hilfsgruppe 14 angeordnet ist, die ihrerseits in Serie mit einer erweiterten Rangegruppe 15 liegt, wobei jede der Gruppen eine Anzahl auswählbarer Gänge oder Leistungswege hat. Die Haupt-, die Hilfs- und die erweiterte Rangegruppe sind alle mittels üblicher Gehäuseeinrichtungen 16 gekapselt.
Das Getriebe 10 umfaßt eine Eingangswelle 18, die neben ihrem hinteren Ende durch ein Lager 20 abgestützt ist und die mit einem Eingangszahnrad 20 versehen ist, das mittels einer Profilverzahnung auf dieser drehfest sitzt. Das Eingangszahnrad 22 treibt gleichzeitig mit gleichen Drehzahlen eine Reihe von Hauptgruppenvorgelegewellen an. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist das Getriebe mit zwei Hauptgruppenvorgelegewellen 24 und 26 versehen, die an einander gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle 28 angeordnet sind, die ihrerseits koaxial zu der Eingangswelle 18 ausgerichtet und mit einem Führungsteil 30 an ihrem Vorderende versehen ist, das in dem Hinterende der Eingangswelle 18 aufgenommen und dadurch gestützt ist.
Die Eingangswelle 18 wird normalerweise nur in einer Richtung durch einen Primärantrieb angetrieben, beispielsweise durch einen drosselgesteuerten Dieselmotor E über eine wahlweise zu betätigende, normalerweise eingerückte Reibungshauptkupplung C. Die Kupplung C kann wahlweise durch Betätigung eines Pedals P ausgerückt werden, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Der Kupplung C kann eine bekannte Kupplungsbremse zugeordnet sein.
Jede der Hauptgruppenvorgelegewellen 24 und 26 ist mit einer identischen Gruppe von Vorgelegewellenzahnrädern 36, 38, 40, 42 und 44 versehen, wobei die Gruppen Paare von Zahnrädern bilden, die gleiche Größe und gleiche Anzahl von Zähnen aufweisen und an diametral gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle 28 angeordnet sind, wie beispielsweise das Zahnrad 36. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, können die Vorgelegewellenzahnräder 42 und 44 durch Evolventenverzahnungen gebildet sein, die unmittelbar in den Hauptgruppenvorgelegewellen ausgebildet sind.
Eine Anzahl von Hauptgruppenhauptwellenzahnrädern 46, 48, 50 und 52 umgibt die Hauptwelle 28 und ist, zeitlich einander ausschließend, wahlweise mit der Hauptwelle durch verschiebbare Kupplungsmuffen kuppelbar, wie dies aus dem Stand der Technik wohlbekannt ist.
Die Hauptwellenzahnräder 46, 48 und 50 der Hauptgruppe umgeben die Hauptwelle 28, wobei sie ständig mit den diametral gegenüberliegenden Paaren der Vorgelegewellenzahnräder 38, 40 bzw. 42 kämmen und durch diese schwimmend gelagert sind; diese Lagerungsart und die besonderen sich hieraus ergebenden Vorteile sind im einzelnen in den US- Patenten 3 105 395 und 3 335 616 beschrieben, die beide auf den Inhaber des vorliegenden Schutzrechtes lauten. Das Hauptwellenzahnrad 52 ist das Rückwärtszahnrad und es kämmt ständig mit einem Paar Vorgelegewellenzahnrädern 44 mittels üblicher zwischengeschalteter Loszahnräder (nicht veranschaulicht). Die am weitesten vorne liegenden Vorgelegewellenzahnräder 36 kämmen ständig mit dem Eingangszahnrad 22, durch das sie angetrieben sind, um simultan die Vorgelegewellen 24 und 26 rotieren zu lassen, sobald die Eingangswelle drehangetrieben ist.
Die Hauptwellenzahnräder 46, 48, 50 und 52 der Hauptgruppe und die Vorgelegewellenzahnräder 36, 38, 40, 42 und 44 der Hauptgruppe sowie die Losräder stehen ständig im Eingriff und werden über das Eingangszahnrad 22 angetrieben, womit sie auf diese Weise in Kombination den Eingangsteil des Getriebes 10 darstellen.
Ersichtlicherweise sind eine Reihe von Anlageringen 54 vorgesehen, um die Hauptwellenzahnräder der Hauptgruppe gegenüber der Hauptwelle 28 axial zu fixieren.
Verschiebliche Kupplungsmuffen 56, 58 und 60 sind mit der Hauptwelle 28 profilverzahnt, um gegenüber dieser längsverschieblich, jedoch drehfest zu sein, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Die verschiebbare Muffe 56 wird mittels einer Schaltgabel 62 axial verschoben, um das Zahnrad 52 an die Hauptwelle anzukuppeln. Die verschiebbare Muffe 58 wird mit Hilfe der Schaltgabel 64 verschoben, um entweder das Zahnrad 50 oder das Zahnrad 48 an die Hauptwelle anzukuppeln. Um das Zahnrad 46 an die Hauptwelle oder das Eingangs Zahnrad 42 (und damit die Eingangswelle 18) an die Hauptwelle anzukuppeln, ist die verschiebliche Muffe 60 mittels der Schaltgabel 66 zu verschieben. Die Schaltgabeln 62, 64 und 66 sind an Schaltstangen oder -schienen (von denen lediglich die eine mit dem Bezugszeichen 68 veranschaulicht ist) einer bekannten Schaltstangengehäuseanordnung 70 verbunden, die mittels üblicher Schalthebel oder Fernwirkmechanismen 72 zu betätigen ist. Die vorliegende Erfindung ist auch bei Getrieben verwendbar, die einen entfernt angeordneten mechanischen, elektrischen oder fluidbetätigten Schaltmechanismus anstelle des Schaltstangengehäuses 70 und des Schalthebels 72 verwenden.
Die Betrachtung der Splithilfsgruppe 14 nunmehr zeigt, daß sich die Hauptwelle 28 dort hinein erstreckt und koaxial zu einer Ausgangswelle 74 ist, in der sie geführt ist und die wiederum innerhalb des Gehäuses 16 durch geeignete, insgesamt mit 76 bezeichnete Lager gelagert ist. Die Hilfsgruppe beinhaltet ferner eine Anzahl von Hilfsgruppenvorgelegewellen 78 und 80, von denen jede identische Gruppen von Vorgelegewellenzahnrädern 84, 86 und 88 trägt.
Wie dies aus dem Stand der Technik bekannt und in dem oben erwähnten US-Patent 3 105 395 beschrieben ist, sind zur Minimierung der Längs- und der Querabmessungen eines Verbundgetriebes mit Zwillingsvorgelegewellen die Vorgelegewellen 24 und 26 der Hauptgruppe um 42º gegenüber den Vorgelegewellen der Hilfsgruppe versetzt. Die Vorgelegewellen der Hauptgruppe sind in dem Gehäuse 16 mittels Lager 90 und 92 gelagert, während die Vorgelegewellen 78 und 80 der Hilfsgruppe in dem Gehäuse 16 mit Hilfe der Lager 94 und 96 gelagert sind. Ein Zapfenteil 98, das in einer Bohrung 100 auf genommen ist, lagert das Hinterende der Hauptwelle 28.
Zwei Hauptwellenzahnräder 108 und 111 der Hilfsgruppe umgeben die Hauptwelle 28 und kämmen ständig mit den Vorgelegewellenzahnradpaaren 84 bzw. 86 der Hilfsgruppe und werden durch diese gelagert. Ein Ausgangszahnrad 112 ist mit einer Hohlwelle 200 profilverzahnt, um bezüglich dieser längsverschieblich, jedoch drehfest zu sein. Das Ausgangszahnrad 112 kämmt ständig mit dem Paar Vorgelegewellenzahnrädern 88 der Hilfsgruppe.
Elastisch vorgespannte Kupplungsglieder 116, 118 und 120 sind mit der Hauptwelle 28 profilverzahnt und bilden in Verbindung mit den (in Fig. 2 gezeigten) Sperringen 124, 126 bzw. 128 gesperrte Kupplungseinrichtungen, wie sie in den US-Patenten 3 799 002, 3 921 469 und 3 924 484 beschrieben sind, um zeitlich einander ausschließend wahlweise die Zahnräder 108, 110 bzw. 112 an die Hauptwelle 28 anzukuppeln. Die Kupplung 116 ist mittels einer Feder 130 in Achsrichtung nach rechts vorgespannt, wobei ihre axiale Bewegung durch einen formschlüssigen Anschlag 134 begrenzt ist. Kupplungsglieder 118 und 120 sind durch eine Feder 136, die die Hauptwelle umgibt, in Achsrichtung voneinander weg vorgespannt, wobei ihre axiale Bewegung durch Anschläge 138 und 140 begrenzt ist.
Die axiale Bewegung des Ausgangszahnrades 114 geschieht mit Hilfe einer Schaltgabel 142, die durch eine Schaltzylinderanordnung 144 betätigbar ist. Die Hauptwellenzahnräder 108 und 110 sind zur gemeinsamen axialen Bewegung, aber unabhängigen Drehung mittels eines Ringes 146 miteinander verbunden und werden durch eine Schaltgabel 148 bewegt, die durch die Schaltzylinderanordnung betätigbar ist. Die Schaltzylinderanordnung 144 bildet einen entfernt angeordneten Servomechanismus, mit dessen Hilfe die Zahnräder 108, 110, 112 wahlweise, jedoch zeitlich einander ausschließend, an die Hauptwelle 28 anzukuppeln sind. Selbstverständlich bedeutet das Ankuppeln des Zahnrades 112 an die Hauptwelle 28, daß die Hauptwelle 28 unmittelbar mit der Hohlwelle 200 gekuppelt wird.
Die erweiterte Rangegruppe des Getriebes 10 umfaßt ein Ausgangswellenzahnrad 202, das die Ausgangswelle 74 umgibt und dieser gegenüber frei drehbar ist. Das Ausgangswellenzahnrad 202 der erweiterten Rangegruppe kämmt ständig mit Vorgelegewellenzahnrädern 204 der erweiterten Rangegruppe und wird durch diese Zahnräder gelagert, wobei diese Vorgelegewellenzahnräder 204 der erweiterten Rangegruppe von den Hilfsgruppenvorgelegewellenanordnungen 78 und 80 gelagert und bezüglich dieser drehfest sind. Eine Kupplung 206 der erweiterten Rangegruppe ist drehfest mit der Ausgangswelle 74 profilverzahnt und gegenüber dieser axial verschieblich. Die Kupplung 206 der Rangegruppe wird mittels einer Schaltgabel 208 axial positioniert, die durch eine Kolbenzylinderanordnung 210 mit drei Stellungen kontrolliert wird.
Kurz gesagt führt das Unterdrucksetzen der mittleren Kammer 210B und die Entlüftung der äußeren Kammern 210A und 210C der Anordnung 210 dazu, daß die Kupplung 206 der Rangegruppe eine erste bzw. am weitesten links liegende Position einnimmt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Das Unterdrucksetzen der äußeren Kammern 210A und 210C sowie die Entlüftung der mittleren Kammer 210B der Anordnung 210 führt dazu, daß die Kupplung 206 eine zweite oder mittlere Stellung gemäß Fig. 6 einnimmt. Wenn die linke Kammer 210A unter Druck gesetzt und die Kammern 210B und 210C der Anordnung 210 entlüftet werden, führt dies dazu, daß die Kupplung 206 eine dritte oder am weitesten rechts liegende Position gemäß Fig. 7 einnimmt.
Wenn gemäß Fig. 5 die Kupplung 206 der erweiterten Rangegruppe in ihrer ersten oder am weitesten links liegenden Position steht, führt dies dazu, daß die Hohlwelle 200 drehfest mit der Ausgangswelle 74 gekuppelt ist und sich das Ausgangszahnrad 202 der Rangegruppe unabhängig von der Ausgangswelle 74 dreht. In diesem Zustand besteht in der erweiteren Rangegruppe 15 eine direkte Antriebsverbindung zwischen der Hohlwelle 200 und der Ausgangswelle 74 des Getriebes 10. Wie durch eine ausgezogene Linie 202 verdeutlicht, entspricht der Leistungsfluß einem Sperren der erweiterten Rangegruppe 15 bzw. einem Umgehen, womit die Getriebeübersetzungsverhältnisse jene sind, die ausschließlich durch die Gruppen 12 und 14 bestimmt sind. In dieser Stellung arbeitet dann das Getriebe im wesentlichen genauso wie die Getriebe, die in dem europäischen Patent 0 071 353 veranschaulicht sind.
Gemäß Fig. 6 befindet sich die Kupplung 206 der Rangegruppe in ihrer zweiten oder, bezogen auf die Längsrichtung, mittleren Stellung, in der die Hohlwelle 200 unabhängig von der Ausgangswelle 74 und das Ausgangszahnrad 202 der Rangegruppe unabhängig von der Ausgangswelle 74 drehbar sind. Angenommen, ein Zahnrad der Hauptgruppe ist an die Hauptwelle 28 und ein Zahnrad 108, 110 oder 112 der Hilfsgruppe sei ebenfalls an die Hauptwelle 28 angekuppelt, dann werden in dieser Stellung die Vorgelegewellen 78 und 80 der Hilfsgruppe über die Eingangswelle 18 angetrieben, ohne daß die Ausgangswelle 74 angetrieben wird. Eine ausgezogene Linie 222 veranschaulicht den Leistungsfluß zu der Vorgelegewelle 80 der Hilfsgruppe, wobei das Ausgangszahnrad 112 mittels der Kupplung 120 an die Hauptwelle 28 angekuppelt ist. Dieser Zustand ist selbstverständlich zweckmäßig, um ein Zapfwellengerät anzutreiben, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet. Gestrichelte Linien 224 und 226 zeigen, daß alternative Getriebeübersetzungsleistungspfade eingeschaltet werden können, um ebenfalls die Zapfwellenantriebseinrichtung durch Hilfsvorgelegewellen anzutreiben
In Fig. 7 befindet sich die Kupplung 206 der Rangegruppe in ihrer dritten oder am weitesten rechts liegenden Position. In dieser Stellung ist die Hohlwelle 200 unabhängig bezüglich der Ausgangswelle 74 drehbar, während das Ausgangszahnrad 202 der Rangegruppe gegenüber der Ausgangswelle 74 drehfest ist. In diesem Zustand führt, wie durch eine durchgezogene Linie 230 und gestrichelte Linien 232 und 234 gezeigt ist, der Leistungsfluß in dem Getriebe über die Hauptwelle 28, an die ein beliebiges Hauptwellenzahnrad 108, 110 oder 112 der Hilfsgruppe angekuppelt ist, zu den Vorgelegewellen 78 und 80 der Hilfsgruppe über die Vorgelegewellenzahnräder 204 der Rangegruppe und das Ausgangswellenzahnrad 202 der Rangegruppe zu der Ausgangswelle 74. Zweckmäßigerweise wird die dritte Stellung der Kupplung 206 der Rangegruppe nur dann ausgewählt oder ist nur dann auswählbar, wenn sich die Getriebehauptgruppe in ihrem untersten Gang befindet, d. h. wenn das Hauptwellenzahnrad 50 (oder das Rückwärtsgangzahnrad 52) der Hauptgruppe mit Hilfe der Kupplung 58 an die Hauptwelle 28 angekuppelt ist. Die Zahnräder 202 und 204 der erweiterten Rangegruppe werden so bemessen, daß das Verhältnis zwischen der Anzahl der Zähne des Zahnrades 202 gegenüber der Anzahl der Zähne des Zahnrades 204 größer als das Verhältnis der Anzahl der Zähne des Zahnrades 110 gegenüber der Anzahl der Zähne des Zahnrades 86 ist, so daß ein größeres Verhältnis zustandekommt, wenn sich die Kupplung der Rangegruppe in der dritten Stellung befindet, verglichen mit der ersten Stellung.
Fig. 8 zeigt die Übersetzungsverhältnisse, die bei einem typischen Getriebe, wie es in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist, verfügbar sind. Kurz gesagt, sind die Übersetzungsverhältnisse 1, 2 und 3 jene Übersetzungsverhältnisse, die durch Verwendung der gemäß Fig. 7 geschalteten Rangegruppe zu erhalten sind, während die Verhältnisse 4 bis 15 jene Übersetzungsverhältnisse sind, die erzielt werden, wenn die Rangegruppe, wie in Fig. 5 gezeigt, gesperrt ist. Die verfügbaren Übersetzungsverhältnisse sind sowohl für ein Standardgetriebe ("TSO-Übersetzungsverhältnis") als auch ein Overdrive-Getriebe ("TSO-Übersetzungsverhältnis") verfügbar sind. Wie anhand der Fig. 3 und 8 zu sehen ist, kann das Getriebe 10 als auch ein mit fünfzehn Vorwärtsgängen versehenes "4·3+3"-Getriebe angesehen werden.
Das Schaltmuster für das Getriebe 10 ist in Fig. 3 dargestellt. Es ist zu erkennen, daß nur in dem unteren Gang der Hauptgetriebegruppe die von der erweiterten Rangegruppe bereitgehaltenen Übersetzungsverhältnisse zu erreichen sind. Wie in Fig. 8 gezeigt, ist der Bereich niedriger Drehzahl auch im Rückwärtsbetrieb einzuschalten.
Die Steuerung der Servoeinrichtungen 144 und 210 geschieht durch Steuermittel, wie dem in Fig. 4 gezeigten Auswahlknopf 250. Der Steuerauswahlhauptknopf 250 wird an dem Gangschalthebel befestigt. Typischerweise umfaßt der Steuerauswahlhauptknopf 250 ein erstes bewegliches Teil, wie einen Knebel 252 oder einen anderen Schwenkmechanismus, der drei typische Stellungen ("Lo", "Int" und "Hi") aufweist, um einen der Leistungswege der Hilfsgruppe oder Drehzahlen auswählen zu können. Der Steuerauswahlhauptknopf 250 weist auch ein zweites bewegliches Teil, wie einen Knebel 254, mit drei typischen Stellungen ("D", "PTO" und "DR") auf, um den normalen Antriebszustand,die Zapfwellenantriebsstellung der Hilfsvorgelegewelle oder den Zustand mit starker Untersetzung in der erweiterten Rangegruppe 15 auszuwählen. Vorzugsweise wird durch entweder mechanische und/oder elektrische Maßnahmen eine Verriegelung geschaffen, um zu verhindern, daß die DR- Stellung ausgewählt wird, es sei denn, daß sich die Hauptgetriebegruppe in ihrem unteren Gang (und/oder Rückwärtsgang) befindet.
Typischerweise sind die Hauptsteuerung 250 und die Servoeinrichtungen 144 und 210 fluid- und/oder elektrisch betätigt und eine geeignete Master/Slave-Ventilanordnung und/oder -Schaltung ist vorhanden. Steuerungen dieser Art sind im Stand der Technik bekannt, wie dies aus dem US- Patent 4 555 959 zu sehen ist.
Unter Berücksichtigung der obigen Ausführungen ist zu sehen, daß unter Hinzufügen einer verhältnismäßig einfachen, erweiterten Rangegruppe an verhältnismäßig standardisierte Komponenten eines Verbundgetriebes der Splitbauart ein Splitverbundgetriebe geschaffen wird, das einen erweiterten Bereich von Übersetzungen oder unteren Gängen aufweist und/oder die Verwendung von zapfwellengetrieben Geräten mittels Vorgelegewellen der Hilfsgruppe gestattet, wobei diese Geräte verwendbar sind, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet.
Als Alternative kann auch eine erweiterte Rangegruppe verwendet werden, die am oberen Ende (hohe Drehzahl) liegt, um einen erweiterten Übersetzungsbereich in den Overdrivestufen zu erhalten.

Claims

1. Eine Splitgruppe aufweisendes Geschwindigkeitswechselverbundgetriebe (10) mit einem Gehäuse (16), das ein Grundgetriebe (12) mit mehreren Gangstufen aufweist, das in Serie mit einer Hilfsgetriebegruppe (14) mit mehreren Gangstufen liegt,

wobei die Hauptgetriebegruppe (12) aufweist: eine Eingangswelle (18), auf der ein Eingangszahnrad (22) drehfest sitzt, eine mit der Eingangswelle im wesentlichen koaxiale Hauptwelle (28)? die in die Hilfsgruppe ragt, wenigstens eine Vorgelegewelle (24, 26), die in dem Gehäuse drehbar gelagert und durch das Eingangszahnrad angetrieben ist, eine Anzahl von drehfest mit der Vorgelegewelle verbundenen Vorgelegewellenzahnrädern (36, 38, 40, 42, 44), einer Anzahl von Hauptwellenzahnrädern (46, 48, 50, 52), die die Hauptwelle umgeben, mit dieser jedoch nicht ständig in Eingriff stehen und ständig durch die Vorgelegewellenzahnräder angetrieben sind, und Hauptgruppen-Klauenkupplungsanordnungen (56, 58, 60), um wahlweise, jedoch zeitlich einander ausschließend, die Hauptwellenzahnräder mit der Hauptwelle zu kuppeln;

wobei die Hilfsgetriebegruppe (14) enthält: wenigstens eine Hilfs-Vorgelegewelle (78, 80), die in dem Gehäuse drehbar gelagert ist, eine mit der Hauptwelle im wesentlichen koaxiale Zwischenwelle (200), eine Anzahl von Hilfs-Vorgelegewellenzahnrädern (84, 86, 88), die auf der Hilfs-Vorgelegewelle drehfest angeordnet sind, ein Ausgangszahnrad (112), das mit der Zwischenwelle drehfest profilverzahnt ist und ständig mit einem (88) der Hilfs-Vorgelegewellenzahnräder in Eingriff steht, wenigstens einem Hilfs-Hauptwellenzahnrad (108, 110), das die Hauptwelle umgibt und gegenüber dieser drehbar ist; wobei das Hilfs- Hauptwellenzahnrad ständig mit einem anderen (84, 86) der Hilfs-Vorgelegewellenzahnräder kämmt und mit Klauenkupplungsanordnungen (116, 118, 120) der Hilfsgruppe, um wahlweise, jedoch zeitlich einander ausschließend, das Hilfs-Hauptwellenzahnrad bzw. das Ausgangszahnrad mit der Hauptwelle zu kuppeln;

wobei Hauptgruppen-Schaltmittel (72) zum wahlweisen Bewegen der Kupplungsanordnungen der Hauptgruppe relativ zu der Hauptwelle vorgesehen sind; und

wobei Hilfsgruppen-Schaltmittel (155) enthalten sind, um wahlweise die Klauenkupplungsanordnung der Hilfsgruppe relativ zu der Hauptwelle zu bewegen; gekennzeichnet durch:

eine erweitere Bereichgruppe (15) (range-Gruppe) mit mehreren Gängen, die in Serie mit der mehrere Gangstufen aufweisenden Hilfsgetriebegruppe liegt und aufweist:

eine Ausgangswelle (74), die im wesentlichen mit der Hauptwelle und der Zwischenwelle koaxial sowie gegenüber diesen unabhängig drehbar ist;

ein Bereichsgruppen-Vorgelegewellenzahnrad (204), das mit der Hilfs-Vorgelegewelle (78, 80) drehfest ist;

eine Bereichsgruppen-Ausgangswellenzahnrad (202) das die Ausgangswelle umgibt und bezüglich dieser unabhängig drehbar ist;

eine Bereichsgruppen-Kupplung (206), die eine erste auswählbare. Stellung, um die Zwischenwelle mit der Ausgangswelle drehfest zu kuppeln, damit das Bereichs gruppen-Ausgangszahnrad unabhängig von der Ausgangswelle rotiert, eine zweite auswählbare Position, damit die Zwischenwelle, die Ausgangswelle und das Beichsgruppen-Ausgangswellenzahnrad unabhängig voneinander rotieren; und eine dritte auswählbare Stellung aufweist, um das Bereichsgruppen-Ausgangswellenzahnrad drehfest mit der Ausgangswelle zu kuppeln, damit eine unabhängige Rotation zwischen der Zwischenwelle und der Ausgangswelle möglich ist; und

Bereichsgruppen-Schaltmittel (210) zum wahlweisen Positionieren der Bereichsgruppen-Kupplung in einer ausgewählten der drei auswählbaren Stellungen.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereichsgruppen-Kupplung (206) eine formschlüssige Klauenkupplung ist.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereichsgruppen-Kupplung drehfest auf der Ausgangswelle gelagert und bezüglich dieser axial bewegbar ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle (200) ein im wesentlichen zylindrisches teleskopartig in der Ausgangswelle gelagertes Teil ist.

5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Teil mit einer Außenverzahnung versehen ist, die ständig mit einer Innenverzahnung an dem Ausgangszahnrad (112) in Eingriff steht und wahlweise mit einer Innenverzahnung kuppelbar und davon abkuppelbar ist, die an der Bereichsgruppen-Kupplung (206) vorgesehen ist.

6. Getriebe nach Anspruch 1 oder 5, bei dem die Bereichsgruppen-Schaltmittel ein Hauptsteuerteil (254) und einen davon entfernt liegenden slave-Stellantrieb (210) umfassen und wobei die Bereichsgruppen-Steuermittel Mittel enthalten, um ein Überführen der Bereichsgruppen-Kupplung in ihre dritte Position zu verhindern, wenn nicht in der Grundgetriebegruppe eine der untersten Vorwärtsgangstufen oder Rückwärtsgangstufen eingelegt ist.

7. Getriebe nach Anspruch 1, bei dem die Klauenkupplungsanordnungen (116, 118, 120) der Hilfsgruppe nachgiebig gesperrte Klauenkupplungsanordnungen sind.

8. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Anzahl der Zähne des Bereichsgruppen-Ausgangswellenzahnrades (202) zu der Anzahl der Zähne des Bereichsgruppen-Vorgelegewellenzahnrades (204) größer ist als die größten Verhältnisse der Zähne der Hilfsgruppe-Hauptwellenzahnräder (108, 110) oder des Ausgangswellenzahnrades (112) zu der Anzahl der Zähne der Hilfsgruppe-Vorgelegewellenzahnräder (84, 86 bzw. 88), die damit in Eingriff stehen.

9. Getriebe nach Anspruch 1, bei dem die Bereichsgruppen- Schaltmittel ein Hauptsteuerteil (254) und einen abgesetzt angeordneten slave-Stellantrieb (210) enthält und bei dem die Bereichsgruppen-Steuermittel Mittel umfassen, um zu verhindern, daß die Bereichsgruppe-Kupplung in ihre dritte Stellung gebracht wird, wenn nicht in der Grundgetriebegruppe die höchste Vorwärtsgangstufe eingelegt ist.

10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Anzahl der Zähne des Bereichsgruppen-Ausgangswellenzahnrades (202) zu der Anzahl der Zähne des Bereichsgruppen-Vorgelegewellenzahnrades (204) kleiner ist als die kleinsten Verhältnisse der Zähne der Hilfsgruppe-Hauptwellenzahnräder (108, 110) oder des Ausgangswellenzahnrades (112) zu der Anzahl der Zähne der Hilfsgruppe-Vorgelegewellenzahnräder (84, 86 bzw. 88), die damit in Eingriff stehen.