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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe für einen Antriebsstrang eines
Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Straßenfahrzeugs.
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Ein
Getriebe dieser Art dient dazu, beispielsweise bei einem Straßenfahrzeug
die Antriebsleistung eines Antriebsaggregats des Fahrzeugs mit verschiedenen Übersetzungsstufen,
die auch als Gänge bezeichnet
werden, auf Antriebsräder
des Fahrzeugs zu übertragen.
Hierzu besitzt ein derartiges Getriebe zumindest eine Eingangswelle,
die wenigstens ein Eingangsrad drehfest trägt. Eine Kupplung dient dazu,
die Antriebswelle des Antriebsaggregats bedarfsabhängig mit
der Eingangswelle des Getriebes zu verbinden. Des weiteren umfasst
das Getriebe eine Ausgangswelle, die für jedes Eingangszahnrad der
Eingangswelle jeweils ein Ausgangszahnrad drehbar trägt, wobei
das jeweilige Ausgangszahnrad mit dem zugeordneten Eingangszahnrad
kämt und dadurch
einen Gang (Übersetzungsstufe)
des Getriebes bildet.
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Üblicherweise
umfasst ein Getriebe außerdem
wenigstens eine Synchronisationseinrichtung, die zwei benachbarten
Ausgangszahnrädern
zugeordneten ist. Die Synchronisationseinrichtung kann beispielsweise
so ausgestaltet sein, dass sie zwischen drei Schaltstellungen umschaltbar
ist. In einer ersten Schaltstellung verbindet sie weder das eine noch
das andere Antriebszahnrad drehfest mit der Antriebswelle. In der
zweiten Schaltstellung verbindet sie nur das eine Antriebszahnrad
drehfest mit der Antriebswelle, während sie in der dritten Schaltstellung
nur das andere Antriebszahnrad drehfest mit der Antriebswelle verbindet.
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Aus
der WO 01/29440 A1 ist ein anderes Getriebe bekannt, das auf einer
Eingangswelle zwei Eingangszahnräder
drehbar trägt.
Auf einer Ausgangswelle sind zwei Ausgangszahnräder drehfest angeordnet. Auch
hier kämmt
jeweils ein Eingangszahnrad eines der Ausgangszahnräder und
bildet dabei einen Gang des Getriebes. Den beiden Eingangszahnrädern ist
eine Synchronisationseinrichtung zugeordnet, die so ausgestaltet
ist, dass sie zwischen zwei Schaltstellungen umschaltbar ist. In
der ersten Schaltstellung verbindet die Synchronisationseinrichtung
nur das eine Eingangszahnrad drehfest mit der Eingangswelle. In
der zweiten Schaltstellung verbindet sie nur das andere Eingangszahnrad
drehfest mit der Eingangswelle.
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Beim
bekannten Getriebe ist eine Synchronisationseinrichtung mit einem
drehfest an der Eingangswelle angeordneten Grundkörper und
mit zwei Schiebemuffen ausgestattet. Beide Schiebemuffen sind drehfest
und axial verschiebbar am Grundkörper angeordnet
und sind jeweils zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten
Stellung verstellbar. Bei aktiviertem ersten Gang befinden sich
beide Schiebemuffen in ihrer ersten Stellung. Beide Schiebemuffen
sind über
Mitnehmerkonturen mit dem ersten Eingangszahnrad drehfest gekoppelt.
Bei einem Zugbetrieb, also bei einer Antriebsmomentübertragung
von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle, ist ein lastunterbrechungsfreies
Schalten vom ersten Gang in den zweiten Gang möglich. Hierzu wird zunächst nur die
im Zugbetrieb entlastete Schiebemuffe in die zweite Stellung überführt, in
der sie mit dem zweiten Eingangszahnrad in Eingriff kommt. Sobald
dieser Eingriff wirksam wird, ist der zweite Gang aktiviert und
die am ersten Eingangszahnrad angreifende Schiebemuffe wird entlastet.
Durch Federkraft angetrieben wird nun auch diese Schiebemuffe in
ihre zweite Stellung überführt und
kommt mit dem zweiten Eingangszahnrad in Eingriff. Im Schubbetrieb,
also bei einer Bremsmomentübertragung
von der Ausgangswelle auf die Eingangswelle, ist ebenfalls ein lastunterbrechungsfreies
Schalten vom zweiten Gang in den ersten Gang möglich, das analog zum zuvor
beschriebenen Schaltvorgang erfolgt.
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Beide
Schiebemuffen weisen sowohl für
das erste Eingangszahnrad als auch für das zweite Eingangszahnrad
Mitnehmerkonturen auf, die jedoch in Umfangsrichtung entgegengesetzt
orientiert sind. Auf diese Weise sind bei einem Zugbetrieb nur die Mitnehmerkonturen
der einen Schiebemuffe belastet, während die andere Schiebemuffe
entlastet ist. In einem Schubbetrieb sind dann nur die Mitnehmerkonturen
der anderen Schiebemuffe belastet, während die eine Schiebemuffe
dann entlastet ist.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
ein Getriebe der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform
anzugeben, die sich insbesondere durch einen erhöhten Schaltkomfort auszeichnet.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
den Gegenstand des unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Getriebe,
das zwei Eingangswellen aufweist und mit einer Doppelkupplung zum wahlweise
Verbinden der Antriebswelle mit wenigstens einer der Eingangswellen
ausgestattet ist, eine Synchronisationseinrichtung, die zwei benachbarten Ausgangszahnrädern zugeordnet
ist, von denen das eine mit einem Eingangszahnrad der ersten Eingangswelle
und das andere mit einem Einganszahnrad der zweiten Eingangswelle
kämmt,
so auszugestalten, dass sie zwischen vier Schaltstellungen umschaltbar
ist. In einer ersten Schaltstellung verbindet die Synchronisationseinrichtung
weder das eine noch das andere Ausgangszahnrad drehfest mit der Ausgangswelle.
In der zweiten Schaltstellung verbindet sie nur das eine Ausgangszahnrad
drehfest mit der Ausgangswelle. In der dritten Schaltstellung verbindet
sie sowohl das eine als auch das andere Ausgangszahnrad drehfest
mit der Ausgangswelle. In der vierten Schaltstellung verbindet sie
nur das andere Ausgangszahnrad drehfest mit der Ausgangswelle. Durch
diese Bauweise ist es möglich,
die den beiden Ausgangszahnrädern
zugeordneten Gänge
des Getriebes lastunterbrechungsfrei zu Schalten. Dies erhöht den Komfort
des Getriebes.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Synchronisationseinrichtung mit einem drehfest an der Ausgangswelle
angeordneten Grundkörper
und mit zwei Schiebemuffen ausgestattet, die jeweils drehfest und
axial verschiebbar am Grundkörper
angeordnet sind. Die beiden Schiebemuffen sind jeweils zwischen
einer Aktivstellung, in der die jeweilige Schiebemuffe zwischen
dem Grundkörper
und ausschließlich
dem zugeordneten Ausgangszahnrad eine drehfeste Verbindung herstellt, und
einer Passivstellung verstellbar, in das zugeordnete Ausgangszahnrad
relativ zum Grundkörper drehbar
ist. Durch diese Ausgestaltung der Synchronisationseinrichtung dient
die eine Schiebemuffe ausschließlich
zum Aktivieren des einen Ausgangszahnrads, während die andere Schiebemuffe
ausschließlich
zum Aktivieren des anderen Ausgangszahnrads dient.
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Vorzugsweise
erfolgt die drehfeste Kopplung zwischen der Ausgangswelle und dem
jeweiligen Ausgangszahnrad mittels Kraftschluss oder mittels Reibschluss,
der durch die jeweilige Schiebemuffe aktivierbar und deaktivierbar
ist. Hierdurch ist grundsätzlich
jede Schiebemuffe sowohl im Zugbetrieb als auch im Schubbetrieb
dazu in der Lage, die jeweilige drehfeste Verbindung zwischen dem
zugeordneten Ausgangszahnrad und der Ausgangswelle herzustellen.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines Getriebes,
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2a bis 2d jeweils
einen stark vereinfachten Ausschnitt des Getriebes, in dem in 1 mit II
gekennzeichneten Bereich und
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3 eine
Explosionsdarstellung einer Synchronisationseinrichtung des Getriebes.
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Entsprechend 1 umfasst
ein erfindungsgemäßes Getriebe 1,
das zum Einbau in einen nicht näher
dargestellten Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise
eines Straßenfahrzeugs,
vorgesehen ist, eine erste Eingangswelle 2, eine zweite Eingangswelle 3,
eine Ausgangswelle 4 und eine Doppelkupplung 5.
Die erste Eingangswelle 2 trägt drehfest wenigstens ein
Eingangszahnrad 6. Im vorliegenden Fall trägt die erste
Eingangswelle 2 vier Eingangszahnräder 6, die unterschiedlichen
Gängen des
Getriebes 1 zugeordnet sind, nämlich einem ersten Gang, einem
dritten Gang, einem fünften
Gang und einem Rückwärtsgang.
Dementsprechend sind die einzelnen Eingangszahnräder 6 auch mit 61 , 63 , 65 und 6R bezeichnet.
In entsprechender Weise trägt auch
die zweite Eingangswelle 3 zumindest ein Eingangszahnrad 6 drehfest.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
sind drei Eingangszahnräder 6 vorgesehen, die
einem zweiten Gang, einem vierten Gang und einem sechsten Gang zugeordnet
sind und im folgenden daher auch mit 62 , 64 , 66 bezeichnet
werden.
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Die
Ausgangswelle 4 weist für
jedes Eingangszahnrad 6 ein drehbar an der Ausgangswelle 4 angeordnetes
Ausgangszahnrad 7 auf. Jedes Ausgangszahnrad 7 kämmt permanent
eines der Eingangszahnräder 6 und
bildet mit diesem zusammen einen Gang des Getriebes 1.
Entsprechend dem jeweils zugeordneten Gang sind auch die Ausgangszahnräder im folgenden
mit 71 , 72 , 73 , 74 , 75 , 76 und 7R bezeichnet.
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Die
Doppelkupplung 5 ist so ausgestaltet, dass sie eine Antriebswelle 8 eines
nicht gezeigten Antriebsaggregats des Fahrzeugs wahlweise mit der ersten
Eingangswelle 2 oder mit der zweiten Eingangswelle 3 oder
mit beiden Eingangswellen 2, 3 verbinden kann.
Ein mit einer derartigen Doppelkupplung 5 ausgestattetes
Getriebe 1 kann auch als Doppelkupplungsgetriebe bezeichnet
werden.
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Das
Getriebe 1 ist außerdem
mit einer Synchronisationseinrichtung 9 ausgestattet, die
mit zwei Ausgangszahnrädern 7 unterschiedlicher
Eingangswellen 2, 3 zusammenwirkt. Hierzu ist
diese Synchronisationseinrichtung 9 zwei benachbarten Ausgangszahnrädern 7 zugeordnet,
hier den Ausgangszahnrädern 76 und 73 .
Dabei ist das eine Ausgangszahnrad 73 der
ersten Eingangswelle 2 zugeordnet, da es mit einem Eingangszahnrad 63 der ersten Eingangswelle 2 kämmt. Im
Unterschied dazu ist das andere Ausgangszahnrad 76 der
zweiten Eingangswelle 3 zugeordnet, da es mit einem Eingangszahnrad 66 kämmt, das
der zweiten Eingangswelle 3 zugeordnet ist.
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Das
Getriebe 1 kann außerdem
mit anderen Synchronisationseinheiten 10, 11 und 12 ausgestattet
sein. Die Synchronisationseinheit 10 ist zwei Ausgangszahnräder 72 und 74 zugeordnet,
die zwei Eingangszahnräder 62 und 64 kämmen, die
beide der zweiten Eingangswelle 3 zugeordnet sind. Die
Synchronisationseinheit 11 ist zwei Ausgangszahnrädern 71 , 75 zugeordnet,
die zwei Eingangszahnräder 61 , 65 kämmen, die
beide der ersten Eingangswelle 2 zugeordnet sind. Schließlich ist
die Synchronisationseinheit 12 ausschließlich dem
Rückwärtsgang
R zugeordnet.
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Entsprechend
den 2a bis 2d ist
die Synchronisationseinrichtung 9, die zwei Gängen (dritter
Gang und sechster Gang) verschiedener Eingangswellen 2, 3 zugeordnet
ist, zwischen vier Schaltstellungen umschaltbar. Die Synchronisationseinrichtung 9 ist
in den 2a bis 2d stark vereinfacht
wiedergegeben; insbesondere ist nur ein radial außenliegender
Bereich im Längsschnitt
gezeigt.
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In
ihrer ersten Schaltstellung 1, die in 2a wiedergegeben
ist, verbindet die Synchronisationseinrichtung 9 weder
das eine Ausgangszahnrad 76 noch
das andere Ausgangszahnrad 73 drehfest
mit der Antriebswelle 4, die jeweils nur durch eine unterbrochene
Linie angedeutet ist. Zur Vereinfachung der Darstellung sind beispielsweise
die zugehörigen
Eingangszahnräder 63 und 66 weggelassen.
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In
der in 2b gezeigten zweiten Schaltstellung
II verbindet die Synchronisationseinrichtung 9 ausschließlich das
eine Ausgangszahnrad 76 drehfest
mit der Ausgangswelle 4. Eine entsprechende Momentübertragung
ist durch einen Pfeil 13 angedeutet.
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In
der in 2c gezeigten dritten Schaltstellung
III verbindet die Synchronisationseinrichtung 9 beide Ausgangszahnräder 76 und 73 drehfest
mit der Antriebswelle 4.
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In
der vierten Schaltstellung IV, die in 2d gezeigt
ist, verbindet die Synchronisationseinrichtung 9 nur das
andere Ausgangszahnrad 73 drehfest mit
der Ausgangswelle 4.
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Um
eine drehfeste Kopplung zwischen dem jeweiligen Ausgangszahnrad 7 und
der Ausgangswelle 4 zu erzielen, ist die Synchronisationseinrichtung 9 entsprechend
den 2a bis 2d und 3 mit
wenigstens einer Kupplungseinrichtung 14 ausgestattet.
Im vorliegenden Fall weist die Synchronisationseinrichtung 9 zwei
derartige Kupplungseinrichtungen 14 auf, wobei jede Kupplungseinrichtung 14 einem
der Ausgangszahnräder 7 zugeordnet
ist. Vorzugsweise arbeiten die Kupplungseinrichtungen 14 mit
Kraftschluss oder Reibschluss. Dies ermöglicht eine verschleißarme Synchronisation.
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Die
Synchronisationseinrichtung 9 ist mit einem Grundkörper 15 ausgestattet,
der drehfest mit der Ausgangswelle 4 verbunden ist. Beispielsweise über eine
nicht näher
bezeichnete axiale Innenverzahnung. Des weiteren weist die Synchronisationseinrichtung 9 zwei
Schiebemuffen 16 auf, die jeweils drehfest, jedoch axial
verschiebbar am Grundkörper 15 angeordnet
sind. Die beiden Schiebemuffen 16 sind jeweils zwischen
einer Aktivstellung und einer Passivstellung verstellbar. Die 2b und 2c zeigen
die links dargestellte Schiebemuffe 16 in ihrer Aktivstellung.
Die rechts dargestellte Schiebemuffe 16 ist in den 2c und 2d in
ihrer Aktivstellung wiedergegebenen. Die linke Schiebemuffel 16 ist
in den in 2a und 2d in
ihrer Passivstellung, während
die rechte Schiebemuffe 16 in den 2a und 2b in
ihrer Passivstellung ist. In ihrer Aktivstellung stellt die jeweilige
Schiebemuffe 16 ausschließlich zwischen dem ihr zu geordneten
Ausgangszahnrad 7 und dem Grundkörper 15 und über diesen
mit der Ausgangswelle 4 eine drehfeste Verbindung her.
In der Passivstellung gibt die jeweilige Schiebemuffe 16 das
ihr zugeordnete Ausgangszahnrad 7 frei, so dass dieses
relativ zum Grundkörper 15 und
somit relativ zur Ausgangswelle 4 frei drehbar ist.
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Zur
drehfesten Verbindung des Grundkörpers 15 mit
dem jeweiligen Ausgangszahnrad 7 sind die Kupplungseinrichtungen 14 vorgesehen
und hierzu jeweils zwischen der jeweiligen Schiebemuffe 16 und
dem zugeordneten Ausgangszahnrad 7 angeordnet. Die Kupplungseinrichtungen 14 sind
durch eine Verstellung der jeweils zugeordneten Schiebemuffe 16 in
deren Aktivstellung betätigbar.
Die betätigte
Kupplungseinrichtung 14 verbindet dann die jeweilige Schiebemuffe 16 drehfest
mit dem zugeordneten Ausgangszahnrad 7. Diese drehfeste
Verbindung wird vorzugsweise mittels Kraftschluss oder Reibschluss
hergestellt. Durch Verstellen der jeweiligen Schiebemuffe 16 in
deren Passivstellung wird die jeweils zugeordnete Kupplungseinrichtung 14 unbetätigt, wodurch
die jeweilige Verbindung zwischen Schiebemuffe 16 und zugehörigem Ausgangszahnrad 7 gelöst wird.
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Um
die Schiebemuffen 16 relativ zum Grundkörper 15 axial verschieben
zu können,
sind hier nicht gezeigte Betätigungszangen
vorgesehen, die in üblicher
Weise an der jeweiligen Schiebemuffe 16 angreifen. Beispielsweise
greift eine derartige Betätigungszange
in eine umfangsmäßige Ringnut 17 ein, die
an der jeweiligen Schiebemuffe 16 ausgebildet ist. Derartige
Betätigungszangen
sind beim erfindungsgemäßen Getriebe 1 so
ausgestaltet, dass sie die beiden Schiebemuffen 16 unabhängig voneinander
aktivieren und deaktivieren können,
um auf diese Weise die vier Schaltstellung der Synchronisationseinrichtung 9 zu
realisieren.
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Entsprechend 3 kann
jeder Schiebemuffe 16 eine Vorsynchronisationseinrichtung 18 zugeordnet
sein. Jede Vorsynchronisationseinrichtung 18 umfasst beispielsweise
mehrere, hier drei Steine 19 sowie nicht gezeigte Federmittel.
Mit Hilfe einer derartigen Vorsynchronisationseinrichtung 18 kann
beim Verstellen der jeweiligen Schiebemuffe 16 eine An- oder
Vorsynchronisation zwischen der jeweiligen Schiebemuffe 16 und
dem zugeordneten Ausgangszahnrad 7 bewirkt werden. Beim
Vorsynchronisieren wird in der Kupplungseinrichtung 4 durch
Reibung die Drehzahldifferenz zwischen der Schiebemuffe 16 und
dem jeweiligen Ausgangszahnrad 7 abgebaut.
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Für die drehfeste
Kopplung zwischen Grundkörper 15 und
den Schiebemuffen 16 ist der Grundkörper 15 vorzugsweise
mit einer axialen Außenverzahnung 20 ausgestattet.
Diese muss in Umfangsrichtung ersichtlich nicht geschlossen umlaufen,
sondern kann wie hier segmentartig aufgebaut sein, wobei zwischen
benachbarten Außenverzahnungssegmenten
Lücken
vorhanden sein können.
Die beiden Schiebemuffen 16 weisen hierzu jeweils eine
komplementäre
Innenverzahnung 21 auf.
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Desweiteren
sind hier an den Schiebemuffen 16 radial innen an den Innenseiten
der Schiebemuffen 16 jeweils mehrere Laschen 22 vorgesehen,
die jeweils axial über
die jeweilige Schiebemuffe 16 vorstehen. Z.B. sind jeweils
drei Laschen 22 an jeder Schiebemuffe 16 angeordnet,
die umfangsmäßig gleichmäßig verteilt
sind. Dabei sind die Laschen 22 der einen Schiebemuffe 16 in
Umfangsrichtung versetzt zu den Laschen 22 der anderen
Schiebemuffe 16 angeordnet. Die Laschen 22 sind
dabei fluchtend zu den Lücken
zwischen benachbarten Segmenten der Außenverzahnung 20 des
Grundkörpers 15 angeordnet.
Auf diese Weise können
sich die Laschen 22 der einen Schiebemuffe 16 bis
in einen nicht näher
bezeichneten Raum erstrecken, der radial zwischen der jeweils anderen
Schiebemuffe 16 und dem Grundkörper 15 ausgebildet
ist. Besagter Raum befindet sich in den Lücken zwischen den Segmenten der
Außenverzahnung 20 des
Grundkörpers 15.
Auf den Innenseiten der Laschen 22 laufen die Steine 19, die
in einer mittigen Nut verrasten. Bei der Vorsynchronisation werden
die Steine 19 gegen den äußeren Synchronring 26 gedrückt, wodurch
sie eine Kraft bzw. ein Moment auf den äußeren Synchronring 26 übertragen.
In der Folge kommt es zu einem Reibschluss zwischen den Synchronringen 25 und 26,
der die Drehzahldifferenz abbaut. Bei Drehzahlgleichheit gleitet
die Schiebemuffe 16 über
den äußeren Synchronring 26 auf
den Kupplungskörper 23,
wodurch dann Formschluss vorliegt. Dabei werden die Steine 19 entrastet
und relativ zur Schiebemuffe 16 zurückgedrückt.
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Die
jeweilige Kupplungseinrichtung 14 umfasst im Einzelnen
einen sogenannten Kupplungskörper 23,
der drehfest mit dem jeweiligen Ausgangszahnrad 7 gekoppelt
ist, einen inneren Synchronring 24, der drehfest mit einem äußeren Synchronring 26 verbunden
ist, einen Reibring 25, der drehfest mit dem Kupplungskörper 23 verbunden
ist und den äußeren Synchronring 26,
der drehfest mit der jeweiligen Schiebemuffe 16 verbunden
ist.