-
Die
Erfindung betrifft ein Mehrganggetriebe in Vorgelegebauweise, insbesondere
ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
-
Aus
der
DE 43 30 170 C2 ist
ein Sechsgang-Doppelkupplungsgetriebe bekannt, welches getriebeeingangsseitig
mit einer so genannten Doppelkupplung ausgeführt ist, die aus zwei reibschlüssigen Schaltelementen
besteht. Dabei wird ein über eine
Motorwelle anliegendes Antriebsmoment einer Antriebsmaschine entsprechend
einer jeweils in den Schaltelementen eingestellten Übertragungsfähigkeit
auf eine erste zentrale Getriebeeingangswelle oder auf eine auf
der zentralen Getriebeeingangswelle gelagerten und als Hohlwelle
ausgeführten
zweiten Getriebeeingangswelle geleitet. Die beiden Getriebeeingangswellen
sind jeweils mit einem Zahnrad drehfest verbunden, die jeweils mit
Zahnrädern
kämmen,
welche jeweils drehfest mit einer Vorgelegewelle verbunden sind.
Die beiden Vorgelegewellen sind konzentrisch zueinander angeordnet,
wobei eine als Hohlwelle ausgeführte
Vorgelegewelle auf einer zentralen weiteren Vorgelegewelle gelagert
ist.
-
Zum
Einstellen der verschiedenen Gangstufen ist das Sechsgang-Doppelkupplungsgetriebe
mit weiteren über
Synchronisierungen zuschaltbaren Zahnradpaarungen ausgeführt, wobei
das der jeweils eingestellten Gesamtgetriebeübersetzung entsprechend gewandelte
Antriebsmoment der Antriebsmaschine über eine koaxial zum Getriebeeingang
angeordnete Getriebeausgangswelle weitergeleitet wird.
-
Nachteilig
dabei ist jedoch, dass die im Bereich der mit der als Hohlwelle
ausgeführten
Vorgelegewelle, die nachfolgend als Vorgelegehohlwelle be zeichnet
wird, wirkverbundenen Zahnradpaarungen wirkenden hohen Verzahnungskräfte über die
Lagerung zwischen der Vorgelegehohlwelle und der zentralen Vorgelegewelle
bzw. der Vorgelegezentralwelle bei Vorliegen einer Differenzdrehzahl,
die aus den unterschiedlichen Übersetzungen
der Zahnradpaarungen zwischen den Getriebeeingangswellen und den
Vorgelegewellen verursacht werden, übertragen werden müssen und
anschließend
die auf die Vorgelegezentralwelle geführten Kräfte über die Lagereinrichtungen
der Vorgelegezentralwelle im Gehäuse bei
nochmaliger Drehzahldifferenz ins Gehäuse eingeleitet werden. Diese
Anordnung ist durch ungünstige
Belastungskennwerte gekennzeichnet, die eine niedrige Lebensdauer
des Getriebes zur Folge haben, was jedoch im Hinblick auf die Betriebskosten eines
Kraftfahrzeuges über
dessen gesamte Lebensdauer unerwünscht
ist.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Mehrganggetriebe
in Vorgelegebauweise zur Verfügung
zu stellen, das günstige Belastungskennwerte
sowie eine hohe Lebensdauer aufweist.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einem Mehrganggetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
-
Das
erfindungsgemäße Mehrganggetriebe
in Vorgelegebauweise mit zwei konzentrisch angeordneten Vorgelegewellen
und mit zwei Lastschaltelementen, wobei jeweils eine erste Hälfte der
Schaltelemente mit einem Antriebsaggregat in Wirkverbindung steht
und jeweils eine zweite Hälfte
der Schaltelemente mit jeweils einer Getriebeeingangswelle des Getriebeeingangs
verbunden ist, und wobei die Getriebeeingangswellen und die Vorgelegewellen
in einem Gehäuse
gelagert sind und mit Zahnrädern wirkverbunden
sind, die als Zahnradpaarungen jeweils paarweise miteinander in
Eingriff stehen und zur Darstellung der Getriebegesamtübersetzung
in den Kraftfluss zu- und ab schaltbar sind, weist günstige Belastungskennwerte
und eine daraus wiederum resultierende hohe Lebensdauer auf.
-
Dies
wird dadurch erreicht, dass eine zentrale erste Vorgelegewelle im
Bereich ihres ersten Endes direkt im Gehäuse über eine erste Lagereinrichtung
gelagert ist und im Bereich ihres zweiten Endes in einer als Hohlwelle
ausgeführten
zweiten Vorgelegewelle über
eine zweite Lagereinrichtung und eine dritte Lagereinrichtung gelagert
ist, wobei die Vorgelegehohlwelle im Bereich ihres dem in der Vorgelegehohlwelle
gelagerten Endes der Vorgelegezentralwelle zugewandten Endes direkt über eine
vierte Lagereinrichtung im Gehäuse
gelagert ist.
-
Der
besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ergibt sich aus der Tatsache,
dass die hohen Radial- und Tangentialkräfte der Zahnradpaarungen zwischen
der Vorgelegehohlwelle und der Getriebeeingangswellen sowie zwischen
der Vorgelegehohlwelle und der Getriebeausgangswelle auf direktem
Wege in das Gehäuse
des Mehrganggetriebes über
die dritte Lagereinrichtung übertragbar
sind.
-
Darüber hinaus
sind in radialer Richtung wirkende Lagerkräfte der vierten Lagereinrichtung
auf direktem Weg, d. h. im Wesentlichen ohne Hebelarm und damit
ohne zusätzliche
Schiefstellungen der Vorgelegehohlwelle, auf die dritte Lagereinrichtung übertragbar,
wodurch eine Lagerbelastung der dritten Lagereinrichtung gering
ist.
-
Auch
hinsichtlich einer Montage des erfindungsgemäßen Mehrganggetriebes ergeben
sich durch die erfindungsgemäße Lösung weitere
Vorteile, da zunächst
die Vorgelegezentralwelle und die Vorgelegehohlwelle vormontierbar
sind. Ein zwischen dem Getriebeeingang und der dritten und vierten
Lagereinrichtung angeordnetes und mit der Vorgelegezentralwelle
drehfest verbunde nes Zahnrad wird erst zu einem späteren Zeitpunkt
mit der Vorgelegezentralwelle verbunden. Die Vorgelegehohlwelle wird über das
freie Ende der Vorgelegezentralwelle gesteckt und anschließend werden
beide Vorgelegewellen in ein Gehäuseteil
des Mehrganggetriebes montiert. Daran anschließend wird das vorgenannte Zahnrad
auf die Vorgelegezentralwelle montiert, wenn das die dritte Lagereinrichtung
abstützende Gehäuseteil
montiert ist.
-
Zusätzlich bietet
das erfindungsgemäße Lagerkonzept
des Mehrganggetriebes hinsichtlich der Gestaltung des Getriebegehäuses Vorteile,
da die dritte Lagereinrichtung und ein Festlager einer als Getriebezentraleingangswelle
ausgeführten
Getriebeeingangswelle in einer gemeinsamen Lagerebene positionierbar
sind und damit kosten- und bauraumgünstig in einer Lagerplatte
gelagert werden können.
-
Weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Patentansprüchen
und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen
Ausführungsbeispielen,
wobei in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Übersichtlichkeit
halber für bau-
und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet
werden.
-
Es
zeigt:
-
1 ein
Räderschema
einer ersten Ausführungsform
eines Mehrganggetriebes nach der Erfindung;
-
2 ein
Räderschema
eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Mehrganggetriebes;
und
-
3 ein
Räderschema
einer dritten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mehrganggetriebes.
-
1 zeigt
ein Mehrganggetriebe 1 in Vorgelegebauweise, welches getriebeeingangsseitig zwei
Lastschaltelemente 2, 3 aufweist, über welche ein über eine
Motorwelle 4 anstehendes Drehmoment wahlweise auf eine
zentrale Getriebeeingangswelle 5 oder eine konzentrisch
zu der zentralen Getriebeeingangswelle 5 angeordnete, auf
dieser gelagerten und als Hohlwelle ausgeführten zweiten Getriebeeingangswelle 6 führbar ist.
-
Das
zweite Lastschaltelement 3 ist radial innerhalb des ersten
Lastschaltelementes 2 angeordnet, so dass das Mehrganggetriebe 1 in
axialer Richtung eine geringere Baulänge aufweist als bei nebeneinander
angeordneten Lastschaltelementen, wobei die in 1 dargestellte
radial ineinander verschachtelte Anordnung der Lastschaltelemente 2, 3 die
Abmessungen des Mehrganggetriebes 1 am Getriebeeingang
in Umfangsrichtung im Vergleich zu nebeneinander angeordneten Lastschaltelementen
vergrößert.
-
Die
als Hohlwelle ausgeführte
zweite Getriebeeingangswelle bzw. die Getriebeeingangshohlwelle 6 ist
mit einem ersten als Stirnrad ausgeführten Zahnrad 7 drehfest
verbunden, welches mit einem zweiten ebenfalls als Stirnrad ausgeführten Zahnrad 8 kämmt. Das
Zahnrad 8 ist mit einer zentralen Vorgelegewelle bzw. einer
Vorgelegezentralwelle 9 drehfest verbunden, welche sich
im Wesentlichen über die
gesamte Länge
des Mehrganggetriebes erstreckt.
-
Die
zentrale Getriebeeingangswelle bzw. die Getriebeeingangszentralwelle 5 ist
mit einem dritten Zahnrad 10 drehfest verbunden, welches
mit einem vierten Zahnrad 11 kämmt, das mit einer als Hohlwelle
ausgeführten
zweiten Vorgelegewelle bzw. einer Vorgelegehohlwelle 12,
welche auf der Vorgelegezentralwelle 9 montiert ist, drehfest
verbunden.
-
Eine
koaxial zu der Getriebeeingangszentralwelle 5 sowie der
Motorwelle 4 angeordnete Getriebeausgangswelle 13 trägt mehrere
Zahnräder 13A bis 13E,
welche mit Zahnrädern 12A und 9B bis 9E der
Vorgelegehohlwelle 12 bzw. der Vorgelegezentralwelle 9 kämmen, so
dass das Mehrganggetriebe 1 mit sieben Zahnradpaarungen
ZP1 bis ZP7 ausgeführt
ist.
-
Um
die verschiedenen Übersetzungsstufen des
Mehrganggetriebes 1, welches als ein so genanntes Doppelkupplungsgetriebe
ausgebildet ist, darstellen zu können,
sind des Weiteren vier als Synchronisierungen ausgeführte Schaltelemente
S23, S34, S56 und S7 vorgesehen, über welche die Zahnradpaarungen
ZP3, ZP4, ZP5, ZP6 und ZP7 in den Kraftfluss des Mehrganggetriebes 1 zuschaltbar
bzw. aus diesem abschaltbar sind. Zusätzlich sind die Getriebeeingangszentralwelle 5 und
die Getriebeausgangswelle 13 über die Synchronisierung S23
drehfest miteinander verbindbar, so dass ein direkter Durchtrieb
mit der Getriebegesamtübersetzung "1" darstellbar ist.
-
Zusätzlich ist
im Bereich der Zahnradpaarung ZP7 zwischen dem mit der Vorgelegezentralwelle 9 drehfest
verbundenen Zahnrad 9E und dem als Losrad ausgeführten und
auf der Getriebeausgangswelle 13 angeordneten Zahnrad 13E ein
weiteres in 1 strichliert dargestelltes
Zahnrad 14 vorgesehen, so dass bei zugeschalteter Zahnradpaarung
ZP7 eine Drehrichtungsumkehr an der Getriebeausgangswelle 13 vorliegt
und beim Einsatz des Mehrganggetriebes 1 in einem Kraftfahrzeug
eine Rückwärtsfahrtstufe
zur Verfügung
steht.
-
Die
Vorgelegezentralwelle 9 ist im Bereich ihres dem Getriebeausgang
zugewandten Endes über eine
erste Lagereinrichtung 15 in einem in 1 lediglich
stark schematisiert dargestellten Gehäuse 16 des Mehrganggetriebes 1 gelagert,
wobei die erste Lagereinrichtung 15 vorliegend eine Lagerung
darstellt, die sowohl Radialkräfte
als auch in Richtung des Getriebeeingangs bzw. des Getriebeausgangs wirkende
Axialkräfte
aufnehmen und im Gehäuse 16 abstützen kann.
-
Zusätzlich ist
die Vorgelegezentralwelle 9 im Bereich ihres dem Getriebeeingang
zugewandten zweiten Endes über
eine zweite Lagereinrichtung 17 und eine dritte Lagereinrichtung 18 in
der Vorgelegehohlwelle 12 gelagert, wobei vorliegend über die zweite
Lagereinrichtung 17 und dritte Lagereinrichtung 18 im
Wesentlichen lediglich in radialer Richtung an der Vorgelegezentralwelle 9 angreifende
Kräfte auf
die Vorgelegehohlwelle 12 übertragbar sind.
-
Die
Vorgelegehohlwelle 12 ist im Bereich ihres dem in der Vorgelegehohlwelle 12 gelagerten zweiten
Endes der Vorgelegezentralwelle 9 zugewandten Endes direkt über eine
vierte Lagereinrichtung 19 im Gehäuse 16 des Mehrganggetriebes 1 gelagert,
wobei die vierte Lagereinrichtung 19 wie die erste Lagereinrichtung 15 sowohl
Radialkräfte
als auch Axialkräfte
aufnehmen und im Gehäuse 16 abstützen kann.
-
Die
erste Lagereinrichtung 15 und die vierte Lagereinrichtung 19 sind
bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
als Festlager, beispielsweise als Rillenkugellager, doppeltes Schrägkugellager, Vierpunktlager,
doppeltes Kegelrollenlager oder dergleichen, ausgeführt, wohingegen
die zweite Lagereinrichtung 17 und die dritte Lagereinrichtung 18 jeweils
als Loslager, wie beispielsweise als Nadellager, Zylinderrollenlager
oder dergleichen, ausgebildet sind.
-
In 2 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäß ausgeführten Mehrganggetriebes 1 dargestellt,
welches sich von der in 1 dargestellten Ausführungsform
des Mehrganggetriebes 1 lediglich im Bereich der Lagereinrichtungen
der Vorgelegehohlwelle 12 im Gehäuse 16 unterschei det,
weshalb in der nachfolgenden Beschreibung lediglich auf die Unterschiede
eingegangen wird.
-
Bei
dem in 2 dargestellten Mehrganggetriebe 1 ist
die vierte Lagereinrichtung 19 ebenfalls als Loslager ausgebildet,
wobei zur Abstützung
der an der Vorgelegehohlwelle 12 angreifenden Axialkräfte zusätzlich zwei
Axiallagereinrichtungen 20, 21 vorgesehen sind, über welche
die an der Vorgelegehohlwelle 12 angreifenden Axialkräfte in die
Vorgelegezentralwelle 9 einleitbar sind. Die Axiallagereinrichtungen 20 und 21 sind
vorliegend als Axialrillenkugellager ausgeführt und können bei weiteren nicht näher dargestellten
Ausführungsbeispielen
des Mehrganggetriebes nach der Erfindung in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden
Anwendungsfalles auch als Nadellager, Axialgleitlager oder dergleichen
ausgeführt
sein.
-
Die
erste Axiallagereinrichtung 20 ist vorliegend zwischen
dem mit der Vorgelegezentralwelle 9 drehfest verbundenen
zweiten Zahnrad 8 und dem dem zweiten Zahnrad 8 zugewandten
Ende der Vorgelegehohlwelle 12 angeordnet. Die zweite Axiallagereinrichtung 21 ist
zwischen einem mit der Vorgelegezentralwelle 9 drehfest
verbundenen Element 22 der Synchronisierung 34 und
dem der Synchronisierung 34 zugewandten Ende der Vorgelegehohlwelle 12 positioniert.
Damit werden in Richtung des Getriebeeingangs an der Vorgelegehohlwelle 12 angreifende
Axialkräfte über die
erste Axiallagereinrichtung 20 und das zweite Zahnrad 8 in
die Vorgelegezentralwelle 9 eingeleitet und über die
als Festlager ausgeführte
erste Lagereinrichtung 15 in das Gehäuse 16 des Mehrganggetriebes 1 eingeleitet
und abgestützt. Die
in Richtung des Getriebeausgangs an der Vorgelegehohlwelle 12 angreifenden
Axialkräfte
werden über
die zweite Axiallagereinrichtung 21 in die Vorgelegezentralwelle 9 und
damit in das Gehäuse 16 des Mehrganggetriebes 1 eingeleitet
und abgestützt.
-
Die
in 2 dargestellte Ausführungsform des Mehrganggetriebes 1 weist
im Vergleich zu dem in 1 dargestellten Mehrganggetriebe 1 im
Bereich der vierten Lagereinrichtung 19 in Radialrichtung
einen geringeren Bauraumbedarf auf, da die in 2 als
Loslager ausgeführte
vierte Lagereinrichtung 19 in radialer Richtung kleinere
Abmessungen aufweist als bei der Ausführung als Festlager gemäß 1.
Zusätzlich
wird im Bereich der vierten Lagereinrichtung 19 gemäß 2 auch
in axialer Richtung weniger Bauraum benötigt, da die bei der Ausführung als
Festlager erforderliche axiale Sicherung der vierten Lagereinrichtung
gemäß 1 im
Gehäuse 16 des
Mehrganggetriebes 1 entfällt.
-
Ein
weiteres und von den in 1 und 2 dargestellten
Ausführungsformen
des erfindungsgemäß ausgebildeten
Mehrganggetriebes 1 abweichendes Ausführungsbeispiel ist in 3 dargestellt, bei
dem die erste Lagereinrichtung 15, die zweite Lagereinrichtung 17 und
die vierte Lagereinrichtung 19 jeweils als ein so genanntes
Schräglager
ausgebildet sind, das sowohl Radialkräfte als auch in eine definierte
Richtung wirkende Axialkräfte
aufnehmen kann. Da sich das in 3 dargestellte
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Mehrganggetriebes 1 lediglich
im Bereich der Lagerungen der Vorgelegezentralwelle 9 und
der Vorgelegehohlwelle 12 von den in 1 und
in 2 dargestellten Ausführungsbeispielen unterscheidet,
wird wie in der Beschreibung zu 2 bei der
nachfolgenden Beschreibung zu 3 lediglich
auf die Unterschiede näher
Bezug genommen.
-
Die
dritte Lagereinrichtung 18 ist vorliegend wie bei den Mehrganggetrieben 1 gemäß 1 und 2 als
Loslager ausgeführt,
so dass über
die dritte Lagereinrichtung 18 lediglich Radialkräfte übertragbar
sind. Die erste Lagereinrichtung 15 ist vorliegend derart
ausgeführt,
dass sowohl Radialkräfte
als auch in Richtung des Getriebeausgangs gerichtete Axialkräfte von
der als Kegelrollenlager ausgeführten
ersten Lagereinrichtung 15 im Gehäuse 16 des Mehrganggetriebes 1 abstützbar sind.
Die vierte Lagereinrichtung 19 ist ebenfalls als Kegelrollenlager
ausgeführt
und stützt
sowohl Radialkräfte
als auch in Richtung des Getriebeeingangs an der Vorgelegezentralwelle 9 oder
der Vorgelegehohlwelle 12 angreifende Axialkräfte im Gehäuse 16 des
Mehrganggetriebes 1 ab.
-
Damit
an der Vorgelegezentralwelle 9 in Richtung des Getriebeeingangs
angreifende Axialkräfte
oder an der Vorgelegehohlwelle 12 in Richtung des Getriebeausgangs
angreifende Axialkräfte
im Gehäuse 16 abstützbar sind,
ist die zweite Lagereinrichtung 17, welche ebenfalls als
Kegelrollenlager ausgeführt
ist, derart ausgebildet, dass die jeweils über die erste Lagereinrichtung 15 oder über die
vierte Lagereinrichtung 19 nicht im Gehäuse abstützbaren Axialkräfte von
der Vorgelegezentralwelle 9 auf die Vorgelegehohlwelle 12 oder
in umgekehrter Richtung von der Vorgelegehohlwelle 12 auf
die Vorgelegezentralwelle 9 führbar sind und dann jeweils über die
erste Lagereinrichtung 15 oder die vierte Lagereinrichtung 19 im
Gehäuse 16 abstützbar sind.
-
Selbstverständlich liegt
es auch hier im Ermessen des Fachmannes die erste Lagereinrichtung 15,
die zweite Lagereinrichtung 17 und die vierte Lagereinrichtung 19 in
Abhängigkeit
des jeweils vorliegenden Anwendungsfalls abweichend von der Ausführung als
Kegelrollenlager auch als Schrägkugellager
oder dergleichen auszuführen,
um die an die Lagereinrichtungen gestellten Anforderungen erfüllen zu
können.
-
Bei
allen drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des Mehrganggetriebes 1 nach
der Erfindung sind die vierte Lagereinrichtung 19 und ein
Festlager 23 der Getriebeeingangszentralwelle 5 in
einer gemeinsamen Lagerebene angeordnet, wodurch sich erhebliche
Vorteile in der Gestaltung des Gehäuses 16 des Mehrganggetriebes 3 bieten,
da die vierte Lagereinrichtung 19 und das Festlager 23 in
einer in 2 näher dargestellten gemeinsamen
Lagerplatte 24 anordenbar sind. Das Festlager 23 ist
vorliegend zwischen der ersten Zahnradpaarung ZP1 und der zweiten
Zahnradpaarung ZP2 direkt an der Getriebeeingangszentralwelle 5 angeordnet
und vorzugsweise als Rillenkugellager oder dergleichen ausgebildet.
-
Bei
einer Weiterbildung der in 2 dargestellten
Ausführungsform
des Mehrganggetriebes 1 ist es vorgesehen, dass sich die
Vorgelegehohlwelle über
die beiden Axiallagereinrichtungen nicht in der in 2 dargestellten
Art und Weise auf der Vorgelegezentralwelle sondern direkt im Gehäuse des
Mehrganggetriebes abstützt,
wodurch eine Belastung der ersten Lagereinrichtung in axialer Richtung
herabgesetzt ist und die erste Lagereinrichtung kleiner dimensioniert
werden kann.
-
- 1
- Mehrganggetriebe
- 2,
3
- Lastschaltelement
- 4
- Motorwelle
- 5
- Getriebeeingangszentralwelle
- 6
- Getriebeeingangshohlwelle
- 7
- erstes
Zahnrad
- 8
- zweites
Zahnrad
- 9
- Vorgelegezentralwelle
- 9B–9E
- Zahnräder der
Vorgelegezentralwelle
- 10
- drittes
Zahnrad
- 11
- viertes
Zahnrad
- 12
- Vorgelegehohlwelle
- 12A
- Zahnrad
- 13
- Getriebeausgangswelle
- 13A
bis 13E
- Zahnräder der
Getriebeausgangswelle
- 14
- weiteres
Zahnrad
- 15
- erste
Lagereinrichtung
- 16
- Gehäuse des
Mehrganggetriebes
- 17
- zweite
Lagereinrichtung
- 18
- dritte
Lagereinrichtung
- 19
- vierte
Lagereinrichtung
- 20
- erste
Axiallagereinrichtung
- 21
- zweite
Axiallagereinrichtung
- 22
- Element
der Synchronisierung S34
- 23
- Festlager
der Getriebeeingangszentralwelle
- 24
- Lagerplatte
- S23,
S34,
- Synchronisierung
- S56,
S7
-
- ZP1
bis ZP7
- Zahnradpaarung