DE4320318C2 - Mehrgang-Stufengetriebe - Google Patents

Mehrgang-Stufengetriebe

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DE4320318C2 DE4320318A DE4320318A DE4320318C2 DE 4320318 C2 DE4320318 C2 DE 4320318C2 DE 4320318 A DE4320318 A DE 4320318A DE 4320318 A DE4320318 A DE 4320318A DE 4320318 C2 DE4320318 C2 DE 4320318C2
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gears
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Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrgang-Stufengetriebe mit einer Antriebswelle, mit einer ersten und einer zweiten Zwischenwelle und mit einer Abtriebswelle, bei dem die Wellen zueinander parallel, jedoch nur jeweils paarweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, und auf den Wellen angeordnete Zahnräder jeweils zu Paaren miteinander kämmen, ferner Schaltmuffen zum drehfesten Verbinden jeweils eines der als Losräder ausgebildeten Zahnräder der Paare mit der sie jeweils tragenden Welle vor­ gesehen sind, während das jeweils andere Rad der Paare als Festrad ausgebildet ist, wobei
  • - auf der Antriebswelle angeordnet sind:
    • - ein Festrad für den ersten Gang,
    • - ein Festrad für den zweiten Gang,
    • - ein Festrad für den fünften Gang,
    • - ein Losrad für den dritten Gang,
    • - ein Losrad für den vierten Gang und
    • - eine erste, in zwei Schaltrichtungen verschiebbare Schaltmuffe zum wahlweisen Verbinden der Losräder des dritten und vierten Ganges mit der Antriebswelle;
  • - auf der ersten Zwischenwelle angeordnet sind:
    • - ein erstes Abtriebs-Festrad,
    • - ein Losrad für den ersten Gang,
    • - ein Losrad für den zweiten Gang und
    • - eine dritte, in zwei Schaltrichtungen verschiebbare Schaltmuffe zum wahlweisen Verbinden der Losräder des ersten und zweiten Ganges mit der ersten Zwischenwelle;
  • - auf der zweiten Zwischenwelle angeordnet sind:
    • - ein Losrad des fünften Ganges,
    • - ein Losrad des Rückwärtsganges,
    • - eine zweite, in zwei Schaltrichtungen verschiebbare Schaltmuffe zum wahlweisen Verbinden der Losräder des fünften und des Rückwärtsganges mit der zweiten Zwischenwelle und
    • - ein zweites Abtriebs-Festrad;
  • - auf der Abtriebswelle angeordnet ist:
    • - ein Zahnrad, das mit dem zweiten Abtriebs-Festrad auf der zweiten Zwischenwelle kämmt.
Ein Mehrgang-Stufengetriebe der vorstehend genannten Art ist aus der Druckschrift DE-OS 41 16 189 bekannt.
Die in der genannten Druckschrift beschriebenen Schaltgetriebe sind als Fünfgang-Getriebe ausgebildet. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Getriebe werden insgesamt vier Wellen verwendet, nämlich eine Eingangswelle, drei Zwischenwellen sowie eine Ausgangswelle. Zur Darstellung der fünf Vorwärtsgänge sowie des Rückwärtsganges sind auf der Eingangswelle sowie den drei Zwischenwellen insgesamt 14 Zahnräder in sechs Radsatzebenen angeordnet. Zum Einlegen der insgesamt sechs Gänge dienen drei Schaltmuffen, von denen jeweils eine auf der Eingangswelle sowie auf der ersten und der zweiten Zwischenwelle angeordnet ist. Die dritte Zwischenwelle dient lediglich als Umkehrstufe für den Rückwärtsgang. Sie trägt zu diesem Zweck lediglich ein einziges Zahnrad, das zum einen mit dem Losrad für den Rück­ wärtsgang auf der zweiten Zwischenwelle sowie andererseits mit dem Festrad für den ersten Gang auf der Eingangswelle kämmt. Beide Zwischenwellen sind mit einem Abtriebsritzel versehen, die beide mit einem Zahnrad auf der Ausgangswelle kämmen, um die Drehmomente von den Zwischenwellen auf die Ausgangswelle zu übertragen. Bei dem bekannten Getriebe befinden sich die Festräder für den ersten, zweiten und fünften Gang auf der Eingangswelle und die Festräder für den dritten und den vierten Gang auf der ersten Zwischenwelle.
Ein weiteres, ähnliches Mehrgang-Stufengetriebe ist aus der Druckschrift DE-PS 33 20 494 bekannt.
Bei diesem bekannten Mehrgang-Stufengetriebe ist die Anordnung von Antriebswelle und zweiter Zwischenwelle konventionell, indem jeweils (für die niedrigen vier Vorwärtsgänge) zwei Zahnräder als Festräder und zwei weitere Zahnräder als Los- bzw. Schalt­ räder auf den beiden genannten Wellen angeordnet sind. Bei dem bekannten Getriebe ist die Funktion des Rückwärtsganges auf die erste Zwischenwelle verlagert. Hierzu trägt die erste Zwischenwelle zwei Losräder, die über eine weitere Schaltmuffe miteinander drehfest verbindbar, aber weiterhin auf der ersten Zwischenwelle drehbar angeordnet sind. Diese beiden Losräder der ersten Zwischenwelle kämmen jeweils mit einem Losrad auf der Antriebswelle und der zweiten Zwischenwelle, nämlich mit dem Losrad des dritten Ganges auf der Antriebswelle und dem Losrad des ersten Ganges auf der zweiten Zwischenwelle. Zusätz­ lich ist bei dem bekannten Getriebe noch ein Zahnradpaar für einen fünften Gang auf der Antriebswelle bzw. der zweiten Zwischenwelle vorgesehen.
Das bekannte Getriebe weist eine geringere axiale Baulänge, verglichen mit älteren Getriebetypen auf, bei denen alle fünf Vorwärtsgänge und der Rückwärtsgang eines 5-Gang-Getriebes in parallelen Zahnradpaar-Ebenen auf zwei Getriebewellen angeordnet waren.
Bei dem bekannten Getriebe werden jedoch insgesamt vier Schalt­ muffen benötigt. Eine erste, in zwei Schaltrichtungen verschieb­ bare Schaltmuffe für den dritten und den vierten Gang ist auf der Antriebswelle, eine zweite, ebenfalls in zwei Schaltrich­ tungen verschiebbare Schaltmuffe für den ersten und den zweiten Gang ist auf der zweiten Zwischenwelle, eine weitere, nur in einer Schaltrichtung verschiebbare Schaltmuffe für den fünften Gang ist ebenfalls auf der zweiten Zwischenwelle und eine vierte, ebenfalls nur in einer Schaltrichtung verschiebbare Schaltmuffe für den Rückwärtsgang ist, wie bereits erwähnt, auf der ersten Zwischenwelle angeordnet.
Ein weiteres Mehrgang-Stufengetriebe mit mindestens zwei Zwischenwellen ist noch aus der DE-OS 41 36 455 bekannt. Dieses bekannte Getriebe ist ein 6-Gang-Getriebe. Zum wahlweisen Einlegen der sechs Vorwärtsgänge dienen drei jeweils in zwei Schaltrichtungen verschiebbare Schaltmuffen, während zum Einlegen des Rückwärtsganges eine weitere, nur in einer Schaltrichtung verschiebbare Schaltmuffe vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrgang-Stufenge­ triebe der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß mit einem Minimum von Bauelementen und Schaltaufwand und damit einem Minimum an Bauraum eine größtmögliche Anzahl von Vorwärtsgängen sowie ein Rückwärtsgang synchronisiert wahlweise einlegbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
  • - das auf der Abtriebswelle (15) angeordnete Zahnrad (50) nur mit dem zweiten Abtriebs-Festrad (40) kämmt;
  • - das Losrad für den Rückwärtsgang mit dem Losrad für den ersten Gang kämmt;
  • - auf der zweiten Zwischenwelle ferner angeordnet sind:
    • - ein Festrad für den dritten Gang, und
    • - ein Festrad für den vierten Gang;
  • - zur Drehmomentübertragung im ersten und im zweiten Gang das erste Abtriebs-Festrad mit dem Losrad für den dritten Gang kämmt, um das Drehmoment im ersten und im zweiten Gang über das Festrad für den dritten Gang, die zweite Zwischenwelle und das zweite Ab­ triebs-Festrad auf die Abtriebswelle zu übertragen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise gelöst. Beim erfindungsgemäßen Getriebe wird nämlich, verglichen mit dem eingangs genannten Getriebe gemäß DE-OS 41 16 189, die dritte Zwischenwelle sowie ein Zahnrad eingespart, weil beim erfindungsgemäßen Getriebe der Rückwärtsgang direkt in den Radsatz des ersten Ganges integriert ist. Ferner wird durch die Übertragung des Drehmomentes von der ersten Zwischen­ welle (erster und zweiter Gang) zur Abtriebswelle der Radsatz des dritten Ganges mit benutzt. Damit kämmt das Zahnrad der Abtriebswelle nur noch mit einem einzigen Abtriebs-Festrad, nämlich dem auf der zweiten Zwischenwelle. Auf diese Weise entsteht ein größerer Freiheitsgrad bei der Anordnung der Abtriebswelle, verglichen mit dem bekannten Getriebe gemäß DE-OS 41 16 189, bei dem das Zahnrad der Abtriebswelle mit zwei Abtriebsritzeln kämmen muß, die auf der ersten und der zweiten Zwischenwelle angebracht sind.
Verglichen mit dem bekannten Getriebe gemäß DE-PS 33 20 494 ergibt sich der Vorteil, daß für das synchronisierte, wahlweise Einlegen des Rückwärtsganges nicht mehr jeweils eine separate, nur in einer Schaltrichtung verschiebbare Schaltmuffe vorgesehen ist, sondern vielmehr der Rückwärtsgang in der Weise integriert ist, daß der Rückwärtsgang sowie der fünfte Vorwärtsgang über eine gemeinsame, in zwei Schaltrichtungen verschiebbare Schalt­ muffe einlegbar sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Getriebes, dargestellt am Beispiel eines 5-Gang-Getriebes mit synchronisiertem Rückwärts­ gang; und
Fig. 2 bis 6 schematische Darstellungen der beteiligten Zahnräder in den Ebenen II bis VI von Fig. 1.
In Fig. 1 bezeichnet 10 insgesamt ein Getriebe, nämlich ein 5-Gang-Getriebe mit synchronisiertem Rückwärtsgang. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung auch bei Getrieben mit anderer Gangzahl einsetzbar ist, insbesondere auch bei einem 4-Gang- Getriebe oder einem 6-Gang-Getriebe, jeweils ebenfalls mit synchronisiertem Rückwärtsgang.
Das Getriebe 10 umfaßt eine Antriebswelle 11, die von einem (nicht dargestellten) Antriebsmotor angetrieben wird.
Parallel zur Antriebswelle 11 umfaßt das Getriebe eine erste Zwischenwelle 13 sowie eine zweite Zwischenwelle 14. Schließlich ist noch eine Abtriebswelle 15 vorgesehen, die unmittelbar zu den Antriebsrädern eines Fahrzeuges führt.
Die Darstellung der Fig. 1 ist eine sogenannte abgewickelte Darstellung, bei der sich die vier Wellen 11, 13, 14 und 15 in einer Ebene befinden. In der Realität liegen diese Wellen 11, 13, 14, 15 jedoch zwar zueinander parallel, jedoch lediglich paarweise in einer gemeinsamen Ebene. Dies ist in den Fig. 2 bis 6 für die Wellen 11, 13 und 14 verdeutlicht.
Die Antriebswelle 11 trägt Zahnräder 20 bis 24. Dabei sind die Zahnräder 20 bis 22 als Festräder drehstarr mit der Antriebswelle 11 verbunden, während die Zahnräder 23 und 24 als Los- bzw. Schalträder drehbar auf der Antriebswelle 11 angeordnet sind.
Mittels einer Schaltmuffe 25 üblicher Bauart, die in zwei Schaltrichtungen verschiebbar ist, kann wahlweise eines der beiden Losräder 23 oder 24 drehstarr mit der Antriebswelle 11 verbunden werden.
Die erste Zwischenwelle 13 trägt Zahnräder 30 bis 32. Die Zahnräder 30 und 31 sind dabei wiederum als Los- bzw. Schalträder und das Zahnrad 32 als Festrad ausgebildet. Eine Schaltmuffe 33 dient zur wahlweisen drehstarren Verbindung der Zahnräder 30 oder 31 mit der ersten Zwischenwelle 13.
Die zweite Zwischenwelle 14 des Getriebes 10 trägt Zahnräder 40 bis 44. Die Zahnräder 40, 43 und 44 sind dabei als Festräder ausgebildet, während die Zahnräder 41 und 42 als Los- oder Schalträder frei drehbar auf der zweiten Zwischenwelle 14 angeordnet sind. Eine Schaltmuffe 45, die ebenfalls in zwei Schaltrichtungen verschiebbar ist, dient zum wahlweisen dreh­ starren Verbinden eines der beiden Losräder 41 oder 42 mit der zweiten Zwischenwelle 14.
Das Festrad 40 der zweiten Zwischenwelle 14 kämmt mit einem Zahnrad 50 der Abtriebswelle 15, das Teil eines Differentials 51 herkömmlicher Bauart ist.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dient die erste Schaltmuffe 25 zum Einlegen des dritten Ganges (linke Stellung) und des vierten Ganges (rechte Stellung). Die zweite Schaltmuffe 33 dient zum Einlegen des ersten Ganges (linke Stellung) bzw. des zweiten Ganges (rechte Stellung). Die dritte Schaltmuffe 45 dient zum Einlegen des Rückwärtsganges (linke Stellung) bzw. des fünften Ganges (rechte Stellung).
Wie aus den Seitendarstellungen der Fig. 2 bis 6 folgt, sind unterschiedliche Zahnradpaare der drei Wellen 11, 13, 14 in den diversen Ebenen miteinander in Eingriff.
In der Ebene II von Fig. 1, dargestellt in Fig. 2, kämmt zum Beispiel das Festrad 20 der Antriebswelle 11 mit dem Losrad 30 (das ist das Schaltrad des ersten Ganges) der ersten Zwischen­ welle 13 und dieses wiederum kämmt mit dem Losrad 41 (das ist das Schaltrad des Rückwärtsganges) der zweiten Zwischenwelle 14.
In den Ebenen III und IV entsprechend den Darstellungen der Fig. 3 und 4 befinden sich jeweils nur in herkömmlicher Weise zwei Zahnradpaare 21/31 bzw. 22/42 miteinander in Eingriff. Durch diese Radpaare werden der zweite bzw. der fünfte Gang dargestellt.
In der Ebene V von Fig. 1, entsprechend der Detaildarstellung in Fig. 5, findet wiederum ein Kraftfluß über alle drei Wellen 11, 13, 14 statt. Hierzu kämmt das Losrad 23 (das ist das Schaltrad des dritten Ganges) auf der Antriebswelle 11 gleich­ zeitig mit dem Festrad 32 auf der ersten Zwischenwelle 13 und dem Festrad 43 auf der zweiten Zwischenwelle 14.
In der Ebene VI, entsprechend der Darstellung in Fig. 6, findet sich wiederum nur ein Zahnradpaar 24/44 zur Darstellung des vierten Ganges.
Im ersten Gang läuft somit der Kraftfluß über die Elemente 11, 20, 30, 33, 13, 32, 23, 43, 14, 40, 50, 15.
Im zweiten Gang läuft somit der Kraftfluß über die Elemente 11, 21, 31, 33, 13, 32, 23, 43, 14, 40, 50, 15.
Im dritten Gang läuft somit der Kraftfluß über die Elemente 11, 25, 23, 43, 14, 40, 50, 15.
Im vierten Gang läuft somit der Kraftfluß über die Elemente 11, 25, 24, 44, 14, 40, 50, 15.
Im fünften Gang läuft somit der Kraftfluß über die Elemente 11, 22, 42, 45, 14, 40, 50, 15.
Im Rückwärtsgang läuft somit der Kraftfluß über die Elemente 11, 20, 30, 41, 45, 14, 40, 50, 15.
Aus der vorstehenden Erläuterung wird erkennbar, daß das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes eine kurze Bauweise aufweist, bei der die Anzahl der Synchroneinrichtungen an den Schaltmuffen 25, 33 und 45 sowie deren Betätigungselemente optimal genutzt werden.
Verglichen mit dem eingangs erläuterten bekannten Getriebe wird zwar bei dem erfindungsgemäßen Getriebe der Kraftfluß im ersten und im zweiten Gang über mehr Zahnräder geleitet, so daß zusätzliche Zahneingriffe und damit gewisse Verluste verbunden sind, bei dem geringen Fahrzeuganteil dieser Gänge führt dies jedoch lediglich zu einer vernachlässigbaren Einbuße an Gesamtwirkungsgrad.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel kann, wie bereits weiter oben erwähnt, in mannigfaltiger Weise variiert werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So ist es bei­ spielsweise möglich, den fünften Gang und den Rückwärtsgang von der zweiten Zwischenwelle 14 auf die erste Zwischenwelle 13 zu verlagern und man kann in entsprechender Bauweise auch Getriebe mit höheren Gangzahlen realisieren.

Claims (2)

  1. Mehrgang-Stufengetriebe mit einer Antriebswelle (11), mit einer ersten und einer zweiten Zwischenwelle (13, 14) und mit einer Abtriebswelle (15), bei dem die Wellen (11, 13, 14, 15) zueinander parallel, jedoch nur jeweils paarweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, und auf den Wellen (11, 13, 14) angeordnete Zahnräder (20-24, 30-32, 40-44) jeweils zu Paaren (20/30, 21/31, 22/42, 23/43, 24/44, 30/41, 32/23) miteinander kämmen, ferner Schaltmuffen (25, 33, 45) zum drehfesten Verbinden jeweils eines der als Losräder (23, 24, 30, 31, 41, 42) ausgebildeten Zahnräder der Paare (20/30, 21/31, 22/42, 23/43, 24/44, 30/41, 32/23) mit der sie jeweils tragenden Welle (11, 13, 14) vorgesehen sind, während das jeweils andere Rad der Paare (20/30, 21/31, 22/42, 23/43, 24/44, 30/41, 32/23) als Festrad (20, 21, 22, 32, 43, 44) ausgebildet ist, wobei
    • - auf der Antriebswelle (11) angeordnet sind:
      • - ein Festrad (20) für den ersten Gang,
      • - ein Festrad (21) für den zweiten Gang,
      • - ein Festrad (22) für den fünften Gang,
      • - ein Losrad (23) für den dritten Gang,
      • - ein Losrad (24) für den vierten Gang, und
      • - eine erste, in zwei Schaltrichtungen verschiebbare Schaltmuffe (25) zum wahlweisen Verbinden der Losräder (23, 24) des dritten und vierten Ganges mit der Antriebswelle (11);
    • - auf der ersten Zwischenwelle (13) angeordnet sind:
      • - ein erstes Abtriebs-Festrad (32),
      • - ein Losrad (30) für den ersten Gang,
      • - ein Losrad (31) für den zweiten Gang und
      • - eine dritte, in zwei Schaltrichtungen verschiebbare Schaltmuffe (33) zum wahlweisen Verbinden der Losräder (30, 31) des ersten und zweiten Ganges mit der ersten Zwischenwelle (13);
    • - auf der zweiten Zwischenwelle (14) angeordnet sind:
      • - ein Losrad (42) des fünften Ganges,
      • - ein Losrad (41) des Rückwärtsganges,
      • - eine zweite, in zwei Schaltrichtungen verschiebbare Schaltmuffe (45) zum wahlweisen Verbinden der Losräder (41, 42) des fünften und des Rückwärtsganges mit der zweiten Zwischenwelle (14) und
      • - ein zweites Abtriebs-Festrad (40);
    • - auf der Abtriebswelle (15) angeordnet ist:
      • - ein Zahnrad (50), das mit dem zweiten Abtriebs- Festrad (40) auf der zweiten Zwischenwelle (14) kämmt;
  2. dadurch gekennzeichnet, daß
    • - das auf der Abtriebswelle (15) angeordnete Zahnrad (50) nur mit dem zweiten Abtriebs-Festrad (40) kämmt;
    • - das Losrad (41) für den Rückwärtsgang mit dem Losrad (30) für den ersten Gang kämmt;
    • - auf der zweiten Zwischenwelle (14) ferner angeordnet sind:
      • - ein Festrad (43) für den dritten Gang und
      • - ein Festrad (44) für den vierten Gang;
    • - zur Drehmomentübertragung im ersten und im zweiten Gang das erste Abtriebs-Festrad (32) mit dem Losrad (23) für den dritten Gang kämmt, um das Drehmoment im ersten und im zweiten Gang über das Festrad (43) für den dritten Gang, die zweite Zwischenwelle (14) und das zweite Abtriebs-Festrad (40) auf die Abtriebs­ welle (15) zu übertragen.
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