WO1994001301A1 - Antrieb für motorgetriebene strassenfahrzeuge, insbes. pkw sowie getriebeanordnung für einen solchen antrieb - Google Patents

Antrieb für motorgetriebene strassenfahrzeuge, insbes. pkw sowie getriebeanordnung für einen solchen antrieb Download PDF

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Ernst Plöchinger
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/091—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears including a single countershaft
    • F16H3/0915—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears including a single countershaft with coaxial input and output shafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location or kind of gearing
    • B60K17/06—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location or kind of gearing of change-speed gearing
    • B60K17/08—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location or kind of gearing of change-speed gearing of mechanical type

Definitions

  • the invention relates to a drive according to the preamble of claim 1 and to a gear arrangement according to the preamble of claim 16.
  • the invention has for its object to show a drive and a transmission arrangement with which or with which a vehicle can be inexpensively realized, which is adapted with regard to its drive to the individual needs or tasks for which this vehicle is to be used.
  • a drive according to the characterizing part of patent claim 1 or a gear arrangement according to the characterizing part of patent claim 16 is formed.
  • the invention which can also be used in the car sector in particular, has the advantage that a motor vehicle, which can be manufactured relatively inexpensively in the usual large-scale production, can be easily adapted to individual wishes or tasks by retrofitting the additional or intermediate gear.
  • the intermediate gear is designed so that it can be switched from the driver's seat.
  • the intermediate gear is provided in the drive train between the standard drive gear and the differential of the driven axle and, moreover, this intermediate gear has a shift position which is the gear ratio one, i.e. corresponds to a through drive, the vehicle equipped with the intermediate gear retains its standard design specified properties.
  • the intermediate gear is brought into its second shift position only in special situations, for example when a particularly high torque is required on the driven axis, i.e. activated.
  • the intermediate gear has two shafts, each of which preferably has a flange for flange-mounting on further drive elements forming the drive train, e.g. to at least one propeller shaft forming part of the drive train.
  • the latter together with the intermediate gear and possibly a torque arm, preferably forms an installation kit adapted to the respective type of vehicle.
  • the intermediate gear is preferably designed such that it can be installed either as a reduction gear or as a transmission gear, ie turned.
  • the standard “travel gear” is to be understood as the manual gearbox or automatic gearbox provided as standard in the vehicle.
  • the standard drive of a vehicle can be adapted to special conditions, e.g.
  • a traction vehicle for a trailer (e.g. caravan, cargo trailer, etc.);
  • Figure 1 is a schematic representation of a vehicle drive according to the invention.
  • FIG. 2 shows a simplified functional illustration of the intermediate gear of the drive according to FIG. 1;
  • Fig. 4 is a section along the line II of Fig. 3; 5 and 6 in a representation similar to FIG. 1, two further possible embodiments of the drive.
  • 1 is the engine of a motor vehicle, not a motor vehicle, which is designed as an internal combustion engine.
  • the output shaft of the motor is in the usual way via a clutch, not shown, to the driving or manual transmission 2, which in the embodiment shown drives the two wheels 3 of the rear axle 4 via an articulated shaft 5 and a differential 6.
  • This intermediate gear has two shafts 8 and 9, which in the illustrated embodiment are arranged axially and each have a flange 10, with which the shaft 8 is detachably attached to a flange 11 of the output shaft of the gearbox 2 and the shaft 9 is also detachably attached to a flange 12 of the propeller shaft 5 is connected.
  • the propeller shaft 5 has a cardan joint arrangement in the region of the flange 12 and a further cardan joint arrangement in the region of its other end, i.e. in the area of the flange 13 there, with which the propeller shaft 5 is connected to the input shaft of the differential 6.
  • the intermediate gear 7 and the associated cardan shaft 5 are part of a construction or retrofit kit that allows to increase the pulling force of the car instead of the standard provided, not shown cardan shaft or cardan shaft, which connects the gearbox 2 directly to the differential 6, to provide the intermediate gear 7 in series with the PTO shaft 5.
  • the intermediate gear 7, which is designed to be as small and compact as possible for retrofitting in the drive train of standard vehicles, has only two shift positions, which can be switched optionally from the driver's seat of the motor vehicle, namely a shift position for a through drive in which the the two shafts 7 and 8 are directly connected to one another and the ratio i of the intermediate gear is equal to one, and a second shift position in which the intermediate gear 7 acts as a reduction gear when it is mounted in the drive train as shown in FIG. 1, ie the translation i is less than 1.
  • the translation is about half a step change of the standard gearbox 2 and is on the order of between about 0.8 and 0.9.
  • the intermediate gear 7, which is constructed in the embodiment shown as a spur gear with an intermediate shaft 21, consists in detail of the closed housing 14, which is formed in two parts and consists of the cup-shaped housing part 14 'and the plate-shaped housing part 14''.
  • the shafts 8 and 9 are rotatably mounted in the housing, these shafts being rotatably connected to one another by an attached bearing and thus forming a common, but two-part main shaft.
  • a gear wheel 15 is rotatably mounted on the shaft 8.
  • Another gear 16 is fixed to the shaft 9.
  • a synchronizing device 17 which is fixedly connected to the shaft 8 and with which the gear wheel 15 or the gear wheel 16 can optionally be coupled to the shaft 8.
  • the synchronizing device 17 has the ring 18 which is customary in such devices and in which the shift fork 19 which is provided on a shift shaft 20 engages.
  • the latter can be displaced in the direction of its axis lying parallel to the common axis of the shafts 8 and 9 by a predetermined stroke in the housing 14 in order to switch the synchronizing device 17 or the intermediate gear.
  • the switching force is applied by an actuating or actuating device, for example can be a mechanical actuation device (lever arrangement, cable pull, etc.), an electrical actuation device (eg linear motor) or a pneumatic actuation device (eg compressed air cylinder).
  • the actuating device is a hydraulic drive, as will be described in more detail below. This hydraulic drive makes it possible to generate the forces required for switching the intermediate gear 7 with small dimensions.
  • the hydraulic drive also allows convenient installation of the intermediate gear 7 and the actuating and control elements for this gear.
  • the intermediate shaft 21 is rotatably mounted, which is parallel with its axis to the common axis of the shafts 8 and 9 and on which two gears, namely the one with the gear 15 constantly engaged Gear 22 and the gear 23 constantly engaged with the gear 16 are provided.
  • One advantage of the intermediate gear 7 is, inter alia, also in that all gears 15, 16, 22 and 23 are constantly engaged.
  • the power transmission takes place directly from shaft 8 to shaft 9.
  • the other switching position which is only intended for special driving conditions of the motor vehicle
  • the power transmission takes place from Shaft 8 via the gearwheels 15 and 22 to the intermediate shaft 21 and from there via the gearwheels 23 and 16 to the shaft 9.
  • FIG. 3 shows the design of the housing 14 as a two-part housing with the cup-shaped housing 14 'and the plate-shaped housing 14''.
  • the selector shaft 20 is mounted in the housing 14 and in this case specifically in the bottom of the cup-like housing part 14 and in the plate-shaped housing part 14 ′′, specifically the selector shaft 20 in this way that it is provided at both ends with a piston 24 which is guided in a cylinder 25 in the axial direction of the shift shaft 20.
  • One cylinder 25 is provided in the bottom of the cup-like housing part 14 'and the other cylinder 25 in the plate-shaped housing part 14''.
  • Each cylinder 25 is provided with a cylinder cover 25 ', which is removably located on the outside of the housing. The respective cylinder 25 and the associated cylinder cover 25 'are held on the housing by several common screws 26.
  • Each cylinder 25 forms, together with the associated piston 24, a cylinder space 27 which can be acted upon by a pressure medium, ie in the embodiment shown, a pressurized hydraulic fluid, in each case controlled via the hydraulic line 28.
  • a pressure medium ie in the embodiment shown, a pressurized hydraulic fluid
  • Each piston 24 is secured with a screw 29 lying coaxially with the axis of the control shaft 20 on the respective end face of the control shaft 20. At the same time, this screw 29 forms a stop with its head, which projects slightly beyond the piston surface of the respective piston 24 that delimits the cylinder space 27, with which the stroke of the control shaft 20 is limited in one or the other direction.
  • this stop formed by the head of the screw 29 can be adjusted so that an optimal functioning of the synchronizing device 17 is achieved in both switching positions, in particular also in such a way that no or essentially no axial forces act between the shift fork 19 and the ring 18 in each switching position.
  • the hydraulic control makes it possible to rigidly lock the shift shaft 20 in its two switching or end positions by the hydraulic fluid in a cylinder space 27.
  • a spring element 31 is additionally provided in the interior of the housing 14, specifically on the plate-shaped housing part 14 ′′. This spring element 31 is made like a fork with two spring arms 32 made of spring steel.
  • the spring arms 32 are each arranged with their free ends in a groove 33 which is provided on the end of the cylinder 25 '' attached to the housing part 14 '' which is remote from the cylinder cover 25 '.
  • the two grooves 33 lie in a common plane perpendicular to the axis of the control shaft 20 and are each continuous, that is, they extend from the outer surface into the interior of the cylinder 25.
  • two annular locking grooves 34 are provided, which are in the axial direction are distanced from each other in such a way that in one switching position of the switching shaft the two spring arms 32 engage in one latching groove and in the other switching position the two spring arms 32 engage in the other latching groove 34.
  • the intermediate gear 7 has the following technical data:
  • the intermediate gear 7 is intended for retrofitting in a series car, the intermediate gear 7, which has fastening elements on the housing 14 for attachment to the car or to car parts, and the propeller shaft 5 to one form the appropriate car type kit.
  • the original propeller shaft of the car as the cardan shaft 5, after a corresponding reduction.
  • FIGS. 5 and 6 show further installation variants of the intermediate gear 7 that differ from FIG. 1.
  • the shaft 8 of the intermediate gear 7 is connected to the manual transmission 2 via the propeller shaft 5 and the shaft 9 of the intermediate gear 7 flanged directly to the input shaft of the differential 6.
  • two cardan shafts 35 are used, with which the intermediate gear 7 is connected to the manual transmission 2 or to the differential 6.
  • the intermediate gear is operated in a particularly simple manner. Before switching the intermediate gear 7, the driver of the car first actuates the clutch provided as standard and then switches the intermediate gear 7 to the desired shift stage, for example at the push of a button. Then the clutch of the vehicle is engaged again. In vehicles with automatic transmissions, the shifting of the intermediate transmission 7 can take place with the vehicle stationary, the engine running and the transmission position "N" of the automatic transmission.
  • the maintenance of the intermediate gear is unproblematic and is limited to a routine oil level check and, if necessary, a change of lubricating oil. Since the intermediate gear 7 is designed to be as compact and small as possible for retrofitting, and accordingly the housing 14 has only a small surface area, it may be necessary to provide a lubricating oil system 36 for sufficient cooling or dissipation of heat loss. This is on a cheap, Easily accessible location of the body of the vehicle is mounted and connected via pipe and hose lines to the intermediate gear 7, the housing 14 also has an oil fill opening and an oil drain opening, each of which is closed by a screw.
  • the lubricating oil system 36 has, inter alia, an oil filter, an oil pump driven by a motor and an oil cooler.
  • connection of the lubricating oil system to the intermediate gear 7 via the pipe and hose lines also contributes to a flexible and unproblematic installation of the intermediate gear 7. Since the lubricating oil system 36 is provided in an easily accessible position of the body, a convenient control of the oil level of the intermediate gear 7 is also possible there.
  • the intermediate gear 6 is used as a reduction gear, which is effective when, in special circumstances, a particularly high tractive force is necessary for the car, for example for pulling out a boat trailer, caravan or similar trailer from a heavy one Off-road, on extreme work trips etc.
  • the intermediate gear 7 is not only symmetrical in terms of its design, but generally also in terms of design, this gear can also be installed reversed, i.e. be installed in such a way that the shaft 9 forms the drive shaft and the shaft 8 forms the output shaft, that is to say the gear acts as a transmission gear.
  • this installation it is among other things possible, in driving situations in which no particularly high torque is required, not only to increase the possible top speed of a car, but in particular to reduce the engine speed, which results in a significant reduction in noise and a reduction in pollutant emissions.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb bzw. auf eine Getriebeanordnung für motorgetriebene Straßenfahrzeuge, insbesondere für PKW. In einem Antriebsstrang zwischen dem Motor (1) und einem Differentialgetriebe (6) einer angetriebenen Achse (4) ist zusätzlich zu dem Fahrgetriebe (2) ein für den nachträglichen Einbau bestimmtes schaltbares Zwischengetriebe (7) vorgesehen.

Description

Antrieb für motorgetriebene Straßenfahrzeuge, insbes. PKW sowie Getriebeanordnung für einen solchen Antrieb
Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb gemäß Oberbe¬ griff Patentanspruch 1 sowie auf eine Getriebeanordnung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 16.
Der Wettbewerb im Kraftfahrzeugbau und insbes. auch bei der Herstellung von PKW macht eine Fertigung in großen Stück¬ zahlen zwingend notwendig. Aus Rationalisierungsgründen sind außerdem viele Kraftfahrzeugfirmen, die im Außenverhältnis noch als Wettbewerber auftreten, dazu übergegangen, bei der Entwicklung und Fertigung von Fahrzeugteilen, beispielsweise auch bei der Entwicklung und Fertigung von Antrieben zusam¬ menzuarbeiten. Weitere Einschränkungen der Hersteller von Kraftfahrzeugen in ihrer Angebotspalette ergeben si h durch Gesetze, Vorschriften, Normung, Straßenverhältnisse, Umwelt¬ bestimmungen usw.. Die Herstellung von Fahrzeugen, die in technischer Hinsicht an individuelle Wünsche und Bedürfnisse von Kunden angepaßt sind, ist mit der standardisierten Großfertigung weitestgehend nicht mehr möglich. Andererseits sind Einzelanfertigungen von Kraftfahrzeugen, die individuel¬ len Wünschen gerecht werden könnten, in den meisten Fällen schon aus Kostengründen nicht realisierbar.
In vielen Fällen besteht aber dennoch der Wunsch nach einem Fahrzeug, welches hinsichtlich seines Antriebssystems den speziellen Bedürfnissen und Aufgaben, für die das Fahrzeug eingesetzt werden soll, angepaßt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb sowie eine Getriebeanordnung aufzuzeigen, mit dem bzw. mit der kostengünstig ein Fahrzeug realisierbar ist, welches hin¬ sichtlich seines Antriebs an die individuellen Bedürfnisse oder Aufgaben, für die dieses Fahrzeug eingesetzt werden soll, angepaßt ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Antrieb entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 bzw. eine Getriebeanordnung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 16 ausgebildet.
Die Erfindung, die insbes. auch im PKW-Bereich verwendbar ist, hat u.a. den Vorteil, daß ein Kraftfahrzeug, welches in der üblichen Großfertigung relativ preiswert hergestellt werden kann, durch den nachträglichen Einbau des Zusatz- bzw. Zwischengetriebes den individuellen Wünschen bzw. Aufgaben problemlos angepaßt werden kann. Das Zwischengetriebe ist hierbei so ausgebildet, daß es vom Fahrersitz aus geschaltet werden kann.
Da das Zwischengetriebe in den Antriebsstrang zwischen dem serienmäßig vorhandenen Fahrgetriebe und dem Differential der angetriebenen Achse vorgesehen wird und außerdem dieses Zwischengetriebe eine Schaltstellung aufweist, der das Übersetzungsverhältnis Eins ist, also einem Durchtrieb entspricht, behält das mit dem Zwischengetriebe ausgestattete Fahrzeug seine durch die serienmäßig Ausbildung festgelegten Eigenschaften bei. Nur in besonderen Situationen, beispiels¬ weise dann, wenn ein besonders hohes Drehmoment an der angetriebenen Achse notwendig ist, wird das Zwischengetriebe in seine zweite Schaltstellung gebracht, d.h. wirksam geschaltet.
Das Zwischengetriebe besitzt zwei Wellen, die jeweils vorzugsweise mit einem Flansch zum Anflanschen an weitere, den Antriebsstrang bildende Antriebselemente gestatten, so u.a. an wenigstens eine einen Teil des Antriebsstranges bildende Gelenkwelle. Letztere bildet bevorzugt zusammen mit dem Zwischengetriebe und ggfs. einer Drehmomentstütze einen an den jeweiligen Typ des Fahrzeugs angepaßten Einbausatz.
Bevorzugt ist das Zwischengetriebe so ausgebildet, daß es wahlweise als Untersetzungsgetriebe oder als Übersetzungs¬ getriebe, d.h. gewendet eingebaut werden kann. Unter serienmäßiges "Fahrgetriebe" ist im Sinne der Erfindung das im Fahrzeug serienmäßig vorgesehene Schaltgetriebe oder automatische Getriebe zu verstehen.
Mit dem Zwischengetriebe kann der serienmäßige Antrieb eines Fahrzeugs an spezielle Verhältnisse angepaßt werden, z.B.
erhöhte Zugkraftbedarf bei Verwendung des Fahrzeugs als Zugfahrzeug für einen Anhänger (z.B. Wohnwagen, Lastenan¬ hänger, usw. );
Anpassung des Fahrzeugs an geänderte Straßenverhältnisse, z.B. an schlechten fahrbaren Zustand, an extreme Steigungen usw. ;
Anpassung des Antriebs an spezielle Ländergesetzgebung, z.B. Tempolimit, bei gleichzeitiger Erhöhung der Beschleunigungs¬ werte;
Senkung der Motordrehzahl zur Lärmreduzierung und Verringe¬ rung der Schadstoffemissionen; Steigerung der Spitzengeschwindigkeit.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran¬ sprüche.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Fahrzeugantrieb gemäß der Erfindung;
Fig. 2 in vereinfachter Funktionsdarstellung das Zwischenge¬ triebe des Antriebs gemäß Fig. 1;
Fig. 3 in Detaildarstellung die Schaltwelle sowie den
Hydraulik-Antrieb für diese Schaltwelle bei einer Ausführungsform des Zwischengetriebes;
Fig. 4 einen Schnitt entsprechend der Linie I-I der Fig. 3; Fig. 5 und 6 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 zwei weitere, mögliche Ausführungsformen des Antriebs.
In den Figuren ist 1 der als Verbrennungsmotor ausgebildete Motor eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs, nämlich eines PKW. Die Ausgangswelle des Motors ist in üblicher Weise über eine nicht dargestellte Kupplung mit dem Fahr- bzw. Schaltgetriebe 2, welches bei der dargestellten Ausführungs¬ form die beiden Räder 3 der Hinterachse 4 über eine Gelenk¬ welle 5 und ein Differential 6 antreibt.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des PKW-Antriebs ist zwischen dem Ausgang des Schaltgetriebes 2, welches das bei dem PKW werksseitig, d.h. vom PKW-Hersteller eingebaute übliche Mehrgangetriebe ist, und der Gelenkwelle 5 ein Zusatz- bzw. Zwischengetriebe 7 vorgesehen.
Dieses Zwischengetriebe besitzt zwei Wellen 8 und 9, die bei der dargestellten Ausführungsform achsgleich angeordnet sind und jeweils einen Flansch 10 aufweisen, mit welchem die Welle 8 lösbar an einem Flansch 11 der Ausgangswelle des Schaltge¬ triebes 2 und die Welle 9 ebenfalls lösbar an einem Flansch 12 der Gelenkwelle 5 verbunden ist. Die Gelenkwelle 5 besitzt im Bereich des Flansches 12 eine Kardan-Gelenkanordnung sowie eine weitere Kardan-Gelenkanordnung im Bereich ihres anderen Endes, d.h. im Bereich des dortigen Flansches 13, mit welchem die Gelenkwelle 5 mit der Eingangswelle des Differentials 6 verbunden ist.
Das Zwischengetriebe 7 und die zugehörige Gelenkwelle 5 sind Bestandteil eines Bau- bzw. Nachrüstsatzes, der es gestattet, zur Erhöhung der Zugkraft des PKW anstelle der serienmäßig vorgesehenen, nicht dargestellten Gelenk- oder Kardanwelle, die das Schaltgetriebe 2 direkt mit dem Differential 6 verbindet, das Zwischengetriebe 7 in Serie mit der Gelenk¬ welle 5 vorzusehen. Das Zwischengetriebe 7, welches für den nachträglichen Einbau in den Antriebsstrang serienmäßiger Fahrzeuge möglichst klein und kompakt ausgebildet ist, besitzt nur zwei Schaltstellun¬ gen, die vom Fahrersitz des Kraftfahrzeugs aus wahlweise geschaltet werden können, und zwar eine SchaltStellung für einen Durchtrieb, bei der die beiden Wellen 7 und 8 unmittel¬ bar miteinander verbunden sind und die Übersetzung i des Zwischengetriebes gleich Eins ist, sowie eine zweite Schalt¬ stellung, bei der das Zwischengetriebe 7 bei seiner in der Fig. 1 dargestellten Montage im Antriebsstrang als Unter¬ setzungsgetriebe wirkt, d.h. die Übersetzung i kleiner als 1 ist. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt die Übersetzung etwa dem halben Stufensprung des serienmäßigen Schaltgetriebes 2 und liegt in der Größenordnung zwischen etwa 0,8 und 0,9.
Das Zwischengetriebe 7, welches bei der dargestellten Ausführungsform als Stirnradgetriebe mit Zwischenwelle 21 aufgebaut ist, besteht im Detail aus dem geschlossenen Gehäuse 14, welches zweiteilig ausgebildet ist und aus dem napfförmigen Gehäuseteil 14' und dem plattenförmigen Gehäuse¬ teil 14'' besteht. Im Gehäuse sind die Wellen 8 und 9 drehbar gelagert, wobei diese Wellen miteinander durch eine ange¬ stellte Lagerung drehbar verbunden sind und somit eine gemeinsame, allerdings zweiteilige Hauptwelle bilden. Auf der Welle 8 ist ein Zahnrad 15 drehbar gelagert. Ein weiteres Zahnrad 16 ist mit der Welle 9 fest verbunden. Zwischen den beiden Zahnrädern 15 und 16 befindet sich eine Synchronisier¬ einrichtung 17, die fest mit der Welle 8 verbunden ist und mit der wahlweise das Zahnrad 15 oder das Zahnrad 16 an die Welle 8 ankuppelbar ist. Die Synchronisiereinrichtung 17 besitzt den bei solchen Einrichtungen üblichen Ring 18, in welchen die Schaltgabel 19 eingreift, die an einer Schalt¬ welle 20 vorgesehen ist. Letztere ist in Richtung ihrer parallel zur gemeinsamen Achse der Wellen 8 und 9 liegenden Achse um einen vorgegebenen Hub im Gehäuse 14 verschiebbar, um die Synchronisiereinrichtung 17 bzw. das Zwischengetriebe zu schalten. Das Aufbringen der Schaltkraft erfolgt durch eine Betätigungs- oder Stelleinrichtung, die beispielsweise eine mechanische Betätigungseinrichtung (Hebelanordnung, Seilzug usw.), eine elektrische Betätigungseinrichtung (z.B. Linearmotor) oder eine pneumatische Betätigungseinrichtung (z.B. Druckluftzylinder) sein kann. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Betätigungseinrichtung ein hydrauli¬ scher Antrieb, wie dies nachfolgend noch näher beschrieben wird. Dieser hydraulische Antrieb ermöglicht es, bei kleinen Abmessungen die für das Schalten des Zwischengetriebes 7 notwendigen Kräfte zu erzeugen. Der hydraulische Antrieb gestattet weiterhin auch einen bequemen Einbau des Zwischen¬ getriebes 7 und der Betätigungs- und Steuerelemente für dieses Getriebe.
Im Gehäuse 14, welches beispielsweise aus Aluminiumguß hergestellt ist, ist weiterhin die Zwischenwelle 21 drehbar gelagert, die mit ihrer Achse parallel zu der gemeinsamen Achse der Wellen 8 und 9 liegt und auf der zwei Zahnräder, nämlich das mit dem Zahnrad 15 ständig in Eingriff stehende Zahnrad 22 und das mit dem Zahnrad 16 ständig in Eingriff stehende Zahnrad 23 fest vorgesehen sind.
Ein Vorteil des Zwischengetriebes 7 besteht u.a. auch darin, daß sämtliche Zahnräder 15, 16, 22 und 23 ständig in Eingriff stehen. In der einen Schaltstellung des Zwischengetriebes (bei Durchtrieb) erfolgt die Kraftübertragung direkt von der Welle 8 auf die Welle 9. In der anderen Schaltstellung (Untersetzung), die an sich nur für besondere Fahrbedingungen des Kraftfahrzeuges vorgesehen ist, erfolgt die Kraftüber¬ tragung von der Welle 8 über die Zahnräder 15 und 22 auf die Zwischenwelle 21 und von dieser über die Zahnräder 23 und 16 auf die Welle 9. In diesem Fall ergibt sich dann ein Über¬ setzungsverhältnis i = nß/ng = Z15/Z22 * Z23/Z15.
Die Figuren 3 und 4 zeigen mehr im Detail die Schaltwelle 20 und den zugehörigen hydraulischen Antrieb. Weiterhin ist insbes. aus der Fig. 3 die Ausbildung des Gehäuses 14 als zweiteiliges Gehäuse mit dem napfförmigen Gehäuse 14' und dem plattenförmigen Gehäuse 14' ' ersichtlich. Ebenso wie die Wellen 8 und 9 und die Zwischenwelle 21 ist auch die Schaltwelle 20, wie oben ausgeführt, im Gehäuse 14 und dabei speziell im Boden des napfartigen Gehäuseteils 14 sowie im plattenförmigen Gehäuseteil 14' ' gelagert, und zwar die Schaltwelle 20 in der Weise, daß sie beidendig mit einem Kolben 24 versehen ist, der jeweils in einem Zylinder 25 in Achsrichtung der Schaltwelle 20 verschiebbar geführt ist. Der eine Zylinder 25 ist im Boden des napfartigen Gehäuseteiles 14' und der andere Zylinder 25 in dem plattenförmigen Gehäuseteil 14' ' vorgesehen. Jeder Zylinder 25 ist mit einem Zylinderdeckel 25' versehen, der sich abnehmbar an der Außenseite des Gehäuses befindet. Durch mehrere gemeinsame Schrauben 26 sind der jeweilige Zylinder 25 und der zugehöri¬ ge Zylinderdeckel 25' am Gehäuse gehalten.
Jeder Zylinder 25 bildet zusammen mit dem zugehörigen Kolben 24 einen Zylinderraum 27, der mit einem Druckmedium, d.h. bei der dargestellten Ausführungsform mit einer unter Druck stehenden hydraulischen Flüssigkeit beaufschlagt werden kann, und zwar jeweils gesteuert über die Hydraulik-Leitung 28. Jeder Kolben 24 ist mit einer achsgleich mit der Achse der Schaltwelle 20 liegenden Schraube 29 an der jeweiligen Stirnseite der Schaltwelle 20 befestigt. Diese Schraube 29 bildet gleichzeitig mit ihrem Kopf, der geringfügig über die den Zylinderraum 27 begrenzende Kolbenfläche des jeweiligen Kolbens 24 wegsteht, einen Anschlag, mit dem der Hub der Schaltwelle 20 in der einen bzw. der anderen Richtung begrenzt ist. Durch Verwendung von Unterleg-Scheiben 30 mit unterschiedlicher Dicke oder durch Verwendung einer unter¬ schiedlichen Anzahl solcher Scheiben 30 kann dieser von dem Kopf der Schraube 29 gebildete Anschlag so eingestellt werden, daß eine optimale Arbeitsweise der Synchronisierein¬ richtung 17 in beiden Schaltstellungen erreicht ist, insbes. auch derart, daß in jeder Schaltstellung zwischen der Schaltgabel 19 und dem Ring 18 keine oder im wesentlichen keine axialen Kräfte wirken. Durch die hydraulische Steuerung ist es möglich, die Schalt¬ welle 20 in ihren beiden Schalt- bzw. Endstellungen durch die in einen Zylinderraum 27 befindliche hydraulische Flüssigkeit starr zu verriegeln. Bei der dargestellten Ausführungsform ist zusätzlich hierzu im Inneren des Gehäuses 14 ein Feder¬ element 31 vorgesehen, und zwar an dem plattenförmigen Gehäuseteil 14' '. Dieses Federelement 31 ist gabelartig mit zwei Federarmen 32 aus Federstahl hergestellt. Die Federarme 32 sind mit ihren freien Enden jeweils in einer Nut 33 angeordnet, die an dem dem Zylinderdeckel 25' entfernt liegenden Ende des am Gehäuseteil 14' ' befestigten Zylinders 25 vorgesehen ist. Die beiden Nuten 33 liegen in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Achse der Schaltwelle 20 und sind jeweils durchgehend ausgebildet, d.h. sie reichen von der Außenfläche bis in das Innere des Zylinders 25. An dem betreffenden Kolben 24 sind zwei ringförmige Rastnuten 34 vorgesehen, die in Achsrichtung voneinander derart beabstan¬ det sind, daß in der einen Schaltstellung der Schaltwelle die beiden Federarme 32 in die eine Rastnut und in der anderen Schaltstellung die beiden Federarme 32 in die andere Rastnut 34 eingreifen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Zwischenge¬ triebe 7 folgende technische Daten auf:
Maximales Antriebsmoment: 1 200 Nm Maximale Antriebsdrehzahl: 8 000 U/min Übersetzung: 0,88 bzw. 1,0.
Wie oben ausgeführt wurde, ist das Zwischengetriebe 7 für den nachträglichen Einbau in einen Serien-PKW bestimmt, wobei das Zwischengetriebe 7, welches am Gehäuse 14 Befestigungs¬ elemente für eine Befestigung am PKW oder an PKW-Teilen aufweist, sowie die Gelenkwelle 5 einen an den betreffenden PKW-Typ angepaßten Bausatz bilden. Grundsätzlich ist es auch möglich, als Gelenkwelle 5 die ursprüngliche Kardanwelle des PKW zu verwenden, und zwar nach entsprechender Kürzung. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, in der Verbindung zwischen dem Schaltgetriebe 2 und der Welle 9 des Zwischengetriebes eine elastische Kupplung vorzusehen.
Zur AbStützung des Differenzmomentes ist es zweckmäßig, eine Drehmomentenstütze zwischen dem Zwischengetriebe 7 und dem serienmäßigen Schaltgetriebe 2 derart vorzusehen, daß auf die Lagerstellen des Schaltgetriebes 2 keine unzulässigen Querkräfte übertragen werden können.
Die Figuren 5 und 6 zeigen weitere, von der Figur 1 abwei¬ chende Einbauvarianten des Zwischengetriebes 7. Bei der Variante der Fig. 5 ist die Welle 8 des Zwischengetriebes 7 über die Gelenkwelle 5 mit dem Schaltgetriebe 2 verbunden und die Welle 9 des Zwischengetriebes 7 direkt an die Eingangs¬ welle des Differentials 6 angeflanscht. Bei der Ausführung nach Fig. 6 sind zwei Gelenkwellen 35 verwendet, mit denen das Zwischengetriebe 7 mit dem Schaltgetriebe 2 bzw. mit dem Differential 6 verbunden ist.
Die Bedienung des Zwischengetriebes erfolgt auf besonders einfache Weise. Der Fahrer des PKW betätigt vor einem Schalten des Zwischengetriebes 7 zunächst die serienmäßig vorhandene Kupplung und schaltet dann beispielsweise per Knopfdruck das Zwischengetriebe 7 in die jeweils gewünschte Schaltstufe. Anschließend wird die Kupplung des Fahrzeugs wieder eingerückt. Bei Fahrzeugen mit Automatik-Getrieben kann die Schaltung des Zwischengetriebes 7 bei stehendem Fahrzeug, laufendem Motor und Getriebestellung "N" des Automatik-Getriebes erfolgen.
Die Wartung des Zwischengetriebes ist unproblematisch und beschränkt sich auf eine routinemäßige Ölstand-Kontrolle sowie ggfs. auf einen Schmieröl-Wechsel. Da das Zwischenge¬ triebe 7 für den nachträglichen Einbau möglichst kompakt und klein ausgebildet ist und demnach das Gehäuse 14 nur eine geringe Oberfläche besitzt, kann es für eine ausreichende Kühlung bzw. Abführung von Verlustwärme notwendig sein, eine Schmierölanlage 36 vorzusehen. Diese ist an einer günstigen, leicht zugänglichen Stelle der Karosserie des Fahrzeugs montiert und über Rohr- und Schlauchleitungen mit dem Zwischengetriebe 7 verbunden, dessen Gehäuse 14 außerdem über eine Öleinfüllöffnung und eine Ölablaßöffnung verfügt, die jeweils durch eine Schraube verschlossen sind. Die Schmier¬ ölanlage 36 besitzt u.a. ein Olfilter, eine durch einen Motor angetriebene Ölpumpe sowie einen Ölkühler. Die Verbindung der Schmierölanlage mit dem Zwischengetriebe 7 über die Rohr- und Schlauchleitungen trägt ebenfalls zu einem flexiblen und unproblematischen Einbau des Zwischengetriebes 7 bei. Da die Schmierölanlage 36 an einer leicht zugänglichen Position der Karosserie vorgesehen ist, ist dort auch eine bequeme Kontrolle des Ölstandes des Zwischengetriebes 7 möglich.
Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen wird das Zwischengetriebe 6 als Untersetzungsgetriebe verwendet, welches dann wirksam ist, wenn bei besonderen Umständen eine besonders hohe Zugkraft für den PKW notwendig ist, beispiels¬ weise zum Herausziehen eines Bootsanhängers, Wohnwagens oder dergl. Anhänger aus einem schweren Gelände, bei extremen Werkfahrten usw.
Da das Zwischengetriebe 7 nicht nur von seiner Bauform, sondern generell in konstruktiver Hinsicht symmetrisch ausgeführt ist, kann dieses Getriebe auch gewendet eingebaut werden, d.h. derart eingebaut werden, daß die Welle 9 die Antriebswelle und die Welle 8 die Abtriebswelle bilden, das Getriebe also als Übersetzungsgetriebe wirkt. Mit diesem Einbau ist es u.a. möglich, in Fahrsituationen, in denen kein besonders hohes Drehmoment notwendig ist, nicht nur die mögliche Spitzengeschwindigkeit eines PKW zu steigern, sondern insbes. die Motordrehzahl zu reduzieren, womit sich eine wesentliche Lärmreduzierung und Verringerung der Schadstoffemissionen ergeben.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwand¬ lungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. Aufstellung der verwendeten Bezugsziffern
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Claims

1 ,->1 2P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Antrieb für motorgetriebene Straßenfahrzeuge, insbe¬ sondere für PKW, mit einer in einem Antriebsstrang zwischen dem Motor (1) und einem Differentialgetriebe (6) einer angetriebenen Achse (4) vorgesehenen Getriebe¬ anordnung, die zusätzlich zu einem Fahrgetriebe (2) ein für den nachträglichen Einbau bestimmtes, schaltbares Zwischengetriebe aufweist, welches zwei Wellen (8, 9), die durch eine Lagerung, beispielsweise Festlagerung oder angestellte Lagerung, drehbar miteinander verbunden sind und eine gemeinsame, zweiteilige Hauptwelle bilden, eine Zwischenwelle (21) mit Zahnrädern (22, 23), die mit Zahnrädern (15, 16) der Hauptwelle zusammenwirken, sowie eine Kupplungseinrichtung (17) besitzt, die über eine Stelleinrichtung derart schaltbar ist, daß die Leistungs¬ übertragung in einem Schaltzustand der Kupplungsein¬ richtung (17) direkt über die beiden Wellen (7, 8) der Hauptwelle und in einem anderen Schaltzustand der Kupplungseinrichtung über die Zahnräder (15, 16, 22, 23) und die Zwischenwelle erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung eine Synchronisierein¬ richtung (17) ist und die Stelleinrichtung von wenigstens einem Stellzylinder, vorzugsweise Hydraulikzylinder (25) gebildet ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengetriebe (7) zum Schalten eine Schaltstange oder Schaltwelle (20) aufweist, die in einem Gehäuse (14) des Zwischengetriebes (7) um einen vorgegebenen Hub ver¬ schiebbar ist, und daß die Schaltwelle (20) an wenigstens einem Ende einen Kolben (24) besitzt, der in einem Zylinder (25) der Stelleinrichtung verschiebbar ist.
3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle (20) zur Bildung zweier Hydraulikzylinder beidendig jeweils einen in einem Zylinder (25) geführten Kolben (24) aufweist.
4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Schaltstellungen des Zwischengetriebes (7) durch Einrasten wenigstens eines federnden Rastele¬ mentes (31, 32) in jeweils eine Gegenrast (34) fixiert sind.
5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Zwischengetriebe (7) nur zwei Schalt¬ stellungen besitzt, und zwar eine erste Schaltstellung, mit einem Übersetzungsverhältnis von Eins und eine zweite Schaltstellung mit einer Übersetzung kleiner oder größer als Eins.
6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltstellung einem Durchtrieb entspricht, vorzugsweise in der Form, daß die beiden Wellen (8, 9) antriebsmäßig unmittelbar miteinander verbunden sind.
7. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Zwichengetriebe (7) für einen wahl- weisen Einbau als Untersetzungs- oder Übersetzungs¬ getriebe ausgebildet ist.
8. Antrieb nach einem der Ansprüche 2 - 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Einstellung des Hubes der Schaltwelle (20) an dem wenigstens einem Kolben (24) ein über die Kolbenfläche vorstehender einstellbarer Anschlag vorge¬ sehen ist, und daß dieser Anschlag von dem Kopf einer Schraube (29) gebildet ist.
9. Antrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Anschlags zwischen dem Kopf der Schraube
(29) und einer benachbarten Fläche des Kolbens (24) in ihrer Anzahl und/oder Dicke unterschiedliche Scheiben
(30) verwendet sind.
10. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Übersetzung des Zwischengetriebes (7) etwa dem halben Stufensprung des serienmäßigen Fahrge¬ triebes entspricht, beispielsweise zwischen 0,9 und 0,8, vorzugsweise 0,88 beträgt.
11. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 - 10, gekennzeichnet durch wenigstens eine das Zwischengetriebe (7) mit dem Fahrgetriebe (2) und/oder mit dem Differential (6) verbindende Gelenkwelle (5, 35), die zusammen mit dem Zwischengetriebe einen an das Fahrzeug angepaßten Bau-bzw. Nachrüstsatz bildet.
12. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 - 11, gekennzeichnet durch eine Drehmomentstütze zwischen dem Fahrgetriebe (2) und dem Zwischengetriebe (7), die vorzugsweise ebenfalls Bestandteil des Bausatzes ist.
13. Getriebeanordnung für motorgetriebene Straßenfahrzeuge, insbesondere für PKW, mit einem ein serienmäßiges Fahrgetriebe aufweisenden Antriebsstrang zwischen dem Motor (1) und einem Differentialgetriebe (6) einer angetriebenen Achse (4), wobei die Getriebeanordnung zusätzlich zu einem Fahrgetriebe (2) ein für den nach¬ träglichen Einbau bestimmtes, schaltbares Zwischen¬ getriebe aufweist, welches zwei Wellen (8, 9), die durch eine Lagerung, beispielsweise durch ein Festlager oder eine angestellte Lagerung drehbar miteinander verbunden sind und eine gemeinsame, zweiteilige Hauptwelle bilden, eine Zwischenwelle (21) mit Zahnrädern (22, 23), die mit Zahnrädern (15, 16) der Hauptwelle zusammenwirken, sowie eine Kupplungseinrichtung (17) besitzt, die über eine Stelleinrichtung derart schaltbar ist, daß die Leistungs- Übertragung in einem Schaltzustand der Kupplungsein¬ richtung (17) direkt über die beiden Wellen (7, 8) der Hauptwelle und in einem anderen Schaltzustand der Kupplungseinrichtung über die Zahnräder (15, 16, 22, 23) und die Zwischenwelle erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung eine Synchronisierein¬ richtung (17) ist und die Stelleinrichtung von wenigstens einem Hydraulikzylinder (25) gebildet ist.
14. Getriebeanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Zwischengetriebe (7) zum Schalten eine Schaltwelle (20) aufweist, die in einem Gehäuse (14) des Zwischengetriebes (7) um einen vorgegebenen Hub ver¬ schiebbar ist, und daß die Schaltwelle (20) an wenigstens einem Ende einen Kolben (24) besitzt, der in einem Zylinder (25) der Stelleinrichtung verschiebbar ist.
15. Getriebeanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Schaltwelle (20) zur Bildung zweier Hydraulikzylinder beidendig jeweils einen in einem Zylinder (25) geführten Kolben (24) aufweist.
16. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 13 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstellungen des Zwischengetriebes (7) durch Einrasten wenigstens eines federnden Rastelementes (31, 32) in jeweils eine Gegen¬ rast (34) fixiert sind.
17. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 13 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengetriebe (7) nur zwei Schaltstellungen besitzt, und zwar eine erste SchaltStellung, mit einem Übersetzungsverhältnis von Eins und eine zweite Schaltstellung mit einer Übersetzung kleiner oder größer als Eins.
18. Getriebeanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die erste Schaltstellung einem Durchtrieb entspricht, vorzugsweise in der Form, daß die beiden Wellen (8, 9) antriebsmäßig unmittelbar miteinander verbunden sind.
19. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 13 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwichengetriebe (7) für einen wahlweisen Einbau als Untersetzungs- oder Über¬ setzungsgetriebe ausgebildet ist.
20. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 14 - 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Hubes der Schaltwelle (20) an dem wenigstens einem Kolben (24) ein über die Kolbenfläche vorstehender einstellbarer Anschlag vorgesehen ist, und daß dieser Anschlag von dem Kopf einer Schraube (29) gebildet ist.
21. Getriebeanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Einstellung des Anschlags zwischen dem Kopf der Schraube (29) und einer benachbarten Fläche des Kolbens (24) in ihrer Anzahl und/oder Dicke unterschied¬ liche Scheiben (30) verwendet sind.
22. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 13 - 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung des Zwischen¬ getriebes (7) etwa dem halben Stufensprung des serien¬ mäßigen Fahrgetriebes entspricht, beispielsweise zwischen 0,9 und 0,8, vorzugsweise 0,88 beträgt.
23. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 13 - 22, gekennzeichnet durch wenigstens eine das Zwischengetriebe (7) mit dem Fahrgetriebe (2) und/oder mit dem Differen¬ tial (6) verbindende Gelenkwelle (5, 35), die zusammen mit dem Zwischengetriebe einen an das Fahrzeug angepaßten Bau-bzw. Nachrüstsatz bildet.
24. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 13 - 23, gekennzeichnet durch eine Drehmomentstütze zwischen dem Fahrgetriebe (2) und dem Zwischengetriebe (7), die vorzugsweise ebenfalls Bestandteil des Bausatzes ist.
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