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Die Erfindung betrifft ein Mehrganggetriebe in Vorgelegebauweise, insbesondere ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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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.
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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.
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Nachteilig dabei ist jedoch, dass die im Bereich der mit der als Hohlwelle ausgeführten Vorgelegewelle, die nachfolgend als Vorgelegehohlwelle bezeichnet 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.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Mehrganggetriebe in Vorgelegebauweise zur Verfügung zu stellen, das günstige Belastungskennwerte sowie eine hohe Lebensdauer aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Mehrganggetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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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 abschaltbar sind, weist günstige Belastungskennwerte und eine daraus wiederum resultierende hohe Lebensdauer auf.
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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 Antriebsaggregat zugewandten Endes direkt über eine vierte Lagereinrichtung im Gehäuse gelagert ist, die erste Lagereinrichtung als Festlager ausgeführt ist und die zweite Lagereinrichtung, die dritte Lagereinrichtung sowie die vierte Lagereinrichtung jeweils als Loslager ausgebildet sind und wobei die vierte Lagereinrichtung und ein Festlager der Getriebeeingangswelle in einer gemeinsamen Lagerebene angeordnet sind.
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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 einer gemeinsamen Lagerebene in das Gehäuse des Mehrganggetriebes über die dritte Lagereinrichtung übertragbar sind.
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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.
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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 verbundenes 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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. Dabei ist die vierte Lagereinrichtung 19 als Loslager ausgebildet, wobei zur Abstützung der an der Vorgelegehohlwelle 12 angreifenden Axialkräfte 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.
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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.
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Die dargestellte Ausführungsform des Mehrganggetriebes 1 weist im Bereich der vierten Lagereinrichtung 19 in Radialrichtung einen geringen Bauraumbedarf auf, da die als Loslager ausgeführte vierte Lagereinrichtung 19 in radialer Richtung kleine Abmessungen aufweist. Zusätzlich wird im Bereich der vierten Lagereinrichtung 19 auch in axialer Richtung nur wenig Bauraum benötigt.
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Die erste Lagereinrichtung 15 ist 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.
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Bei dem erfindungsgemäßen Mehrganggetriebe 1 ist 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 gemeinsamen Lagerplatte 24 anordnbar 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.
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Bezugszeichenliste
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- 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, S56, S7
- Synchronisierung
- ZP1 bis ZP7
- Zahnradpaarung
