DE102007051300A1

DE102007051300A1 - Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102007051300A1
Application number: DE200710051300
Authority: DE
Inventors: Johann Märkl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2027-10-27
Also published as: DE102007051300B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit mehreren zwischen einer Eingangswelle und zumindest einer Abtriebswelle angeordneten, über Synchronkupplungen aktivierbaren Zahnradstufen zum Schalten von Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, wobei die Zahnradstufe für den Rückwärtsgang mit einem Umkehr-Zahnrad zusammenwirkt. Zur baulich und fertigungstechnisch günstigen Bereitstellung eines weiteren, schaltbaren Vorwärtsganges (L) wird vorgeschlagen, dass das Umkehr-Zahnrad (16) drehfest auf einer Zwischenwelle (22) angeordnet ist, die ein weiteres Gangzahnrad (24) trägt, welches Gangzahnrad (24) über ein drehbar gelagertes Zwischenzahnrad (26) auf das zweite Gangzahnrad (30) des weiteren Vorwärtsganges (L) abtreibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige, auch als Schaltgetriebe bezeichnete, Wechselgetriebe beispielsweise für Personenkraftfahrzeuge weisen meist fünf oder sechs Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang auf. Der erste Gang (Anfahrgang) ist dabei so „kurz" auszulegen, dass ein Anfahren des Kraftfahrzeuges auch unter erschwerten Bedingungen (Berg, Gelände, Anhängerbetrieb, Beladung) sicher möglich ist. Die weiteren Gangübersetzungen sind zur Vermeidung großer Gangsprünge entsprechend anzupassen. Stellt man einen weiteren, besonders kurz übersetzten Vorwärtsgang (z. B. einen Geländegang) parat, so resultiert daraus ein beträchtlicher Mehraufwand mit Änderungen an beiden Getriebewellen, dem Getriebegehäuse, etc; zudem ist es schwierig, bei vorhandenen Wechselgetrieben und gegebenen Bauraumverhältnissen besonders kurze Übersetzungen mit einem entsprechend großen Abtriebszahnrad zu verwirklichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wechselgetriebe der gattungsgemäßen Bauart vorzuschlagen, bei dem mit baulich und fertigungstechnisch günstigen Mitteln ein weiterer Vorwärtsgang herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Umkehr-Zahnrad des Rückwärtsganges drehfest auf einer Zwischenwelle angeordnet ist, die ein weiteres Gangzahnrad trägt, welches Gangzahnrad über ein drehbar gelagertes Zwischenzahnrad auf das zweite Gangzahnrad des weiteren Vorwärtsganges abtreibt. Dementsprechend wird quasi der weitere Vorwärtsgang an den Rückwärtsgang angehängt bzw. über das antreibende Rückwärts-Gangzahnrad, das Umkehrzahnrad und ein weiteres Zwischenzahnrad bereitgestellt. Dies ermöglicht unter Verwendung günstig dimensionierter Zahnraddurchmesser einen größeren Freiheitsgrad in der Auslegung der Übersetzung dieses Vorwärtsganges, wobei als weiterer Vorteil die das antreibende Rückwärts-Gangzahnrad tragende Getriebewelle unverändert bleiben kann, also kein zusätzliches Zahnrad erfordert und deshalb besser für ein Baukastensystem mit Wechselgetrieben mit und ohne weiterem Vorwärtsgang verwendbar ist.
Der weitere Vorwärtsgang kann insbesondere ein besonders kurz übersetzter, nicht zum regulären Anfahren des Kraftfahrzeuges ausgelegter Berg- und/oder Geländegang sein, der nur dann geschaltet wird, wenn besondere Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeuges wie Anhängerbetrieb, starke Steigungen, Geländebetrieb, etc. vorliegen.
Zur Erzielung kurzer Übersetzungsverhältnisse bei einer baulich besonders gedrängten Konstruktion kann das Gangzahnrad auf der Zwischenwelle kleiner als das Umkehr-Zahnrad des Rückwärtsganges und kleiner als das abtreibende Gangzahnrad des Vorwärtsganges ausgelegt sein.
Des Weiteren können in getriebetechnisch einfacher Weise der Rückwärtsgang und der weitere Vorwärtsgang axial einander benachbart angeordnet und mittels einer einzigen, doppelt wirkenden Synchronkupplung schaltbar sein.
Bevorzugt sind dabei beide schaltbaren Loszahnräder des Rückwärtsganges und des weiteren Vorwärtsganges sowie die doppelt wirkende Synchronkupplung auf der Abtriebswelle angeordnet, die entsprechend modifiziert ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können bei einer H-Schaltvorrichtung des Kraftfahrzeuges der Rückwärtsgang und der weitere Vorwärtsgang in einer einheitlichen Schaltgasse liegen, wodurch die regulären Schaltvorgänge vereinfacht und Fehlschaltungen weitestgehend vermieden sind. Insbesondere kann dabei die gemeinsame Schaltgasse für den Rückwärtsgang und den weiteren Vorwärtsgang durch eine Rastierung oder Sperre gegen unbeabsichtigtes Anwählen gesichert sein.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen. Es zeigen:
1 als Blockschaltbild ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit mehreren Vorwärtsgängen, einem Rückwärtsgang und einem weiteren, als Berg- oder Geländegang ausgeführten Vorwärtsgang,
2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der 1 durch das Wechselgetriebe im Bereich des Rückwärtsganges, und
3 ein Schaltbild der Schaltvorrichtung des Wechselgetriebes nach den 1 und 2.
In der 1 ist mit 10 ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe bzw. Schaltgetriebe für Personenkraftfahrzeuge bezeichnet, das jedoch nur soweit beschrieben ist, als dies für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.
Das Wechselgetriebe 10 weist eine Eingangswelle 12 und eine Abtriebswelle 14 auf, die antriebs- und abtriebsseitig in bekannter Weise trieblich mit Antriebseinrichtungen (Brennkraftmaschine) und Abtriebseinrichtungen (Antriebswellen, Differenzial, etc) verbunden sind.
Zwischen der Eingangswelle 12 und der Abtriebswelle 14 sind im Ausführungsbeispiel sechs alternierend schaltbare Zahnradsätze bzw. Vorwärtsgänge 1 bis 6 angeordnet, die in bekannter Weise über Synchronkupplungen (nicht dargestellt) aktivierbar sind.
Ferner ist ein Rückwärtsgang R vorgesehen, mit einem antreibenden Gangzahnrad 16 auf der Eingangswelle 12, einem Umkehr-Zahnrad 18 und einem Gangzahnrad 20 auf der Abtriebswelle 14.
Das Umkehr-Zahnrad 18 ist drehfest auf einer in dem nicht dargestellten Getriebegehäuse des Wechselgetriebes 10 drehbar gelagerten Zwischenwelle 22 angeordnet, die axial benachbart zum Umkehr-Zahnrad 18 ein Gangzahnrad 24 eines weiteren Vorwärtsganges L (low = Berg-, Geländegang, etc.) trägt. Das Gangzahnrad 24 kämmt mit einem Zwischenrad 26 (vgl. 2, in 1 nur angedeutet), das auf einer gehäusefesten Achse 28 drehbar gelagert ist. Das Zwischenzahnrad 26 treibt auf das auf der Abtriebswelle 14 angeordnete, zweite Gangzahnrad 30 des weiteren Vorwärtsganges L.
Die beiden auf der Abtriebswelle 14 befindlichen Gangzahnräder 20, 30 des Rückwärtsganges R und des weiteren Vorwärtsganges L sind Loszahnräder, die über eine gemeinsame, dazwischen angeordnete Synchronkupplung 32 mit einer axial verschiebbaren Schaltmuffe 34 alternierend mit der Abtriebswelle 14 kuppelbar sind. Die Synchronkupplung 32 kann herkömmlicher Bauart sein.
Ferner sind die Zahnräder 16, 18, 24 Festzahnräder, die mit ihren korrespondierenden Wellen 12, 22 fest verbunden sind.
Das besonders „kurz" ausgelegte Übersetzungsverhältnis des weiteren Vorwärtsganges L definiert sich aus dem Verhältnis der wirksamen Durchmesser des antreibenden Gangzahnrades 16 und des Umkehrzahnrads 18 und dem Verhältnis des quasi als Nachgelege wirkenden Gangzahnrades 24 und Gangzahnrades 30. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist dabei das Gangzahnrad 16 auf der Eingangswelle 12 kleiner als das UmkehrZahnrad 18 und das Gangzahnrad 24 wiederum kleiner als das Gangzahnrad 30, also eine doppelte Übersetzung ins Langsame.
Das mit den beiden Gangzahnrädern 20, 30 in Eingriff befindliche Zwischenrad 26 ist räumlich günstig mit einer Achsanordnung gemäß 2 angeordnet und dient lediglich der für den beschriebenen Antriebszug über die Zahnräder 16, 18, 20, 26, 30 erforderlichen, weiteren Drehrichtungsumkehr zur Abtriebswelle 14.
Durch die beschriebene Anordnung der Gangzahnräder 20, 30 auf der Abtriebswelle 14 kann gemäß 3 ein H-Schaltbild der nicht dargestellten Schaltvorrichtung des Kraftfahrzeuges verwirklicht werden, bei der über an sich übliche Betätigungsmittel mit z. B. Schaltschienen und über die Synchronkupplungen in vier Schaltgassen 36, 38, 40, 42 die sechs Vorwärtsgänge 1 bis 6, der Rückwärtsgang R und der weitere Vorwärtsgang L schaltbar sind.
Die Schaltgassen 36, 38, 40, 42 sind in bekannter Weise über eine Vorwählgasse 44 miteinander verbunden. Dabei ist in der Vorwählgasse 44 eine nur angedeutete Sperre 46 vorgesehen, die beim Vorwählen von der Schaltgasse 40 für den 1. und 2. Vorwärtsgang in die Schaltgasse 42 für den Rückwärtsgang R oder den weiteren Vorwärtsgang L überwunden werden muss (z. B. durch Anheben oder Niederdrücken des Schalthebels oder durch Überwinden einer federnd nachgiebigen Rastierung – derartige Sperren 46 sind vielfach bekannt).
Durch die axial benachbarten Gangzahnräder 20, 30, die über die gemeinsame, doppeltwirkende Synchronkupplung 32 alternierend schaltbar sind, können in einfacher Weise mittels nur einer Schaltschiene, die auf die Schaltmuffe 34 wirkt, über ein nicht dargestelltes Gestänge mit ggf. einem Schalthebel in der gemeinsamen Schaltgasse 42 der Rückwärtsgang R oder der weitere Vorwärtsgang L geschaltet werden.
Die Übersetzungen des Wechselgetriebes 10 bzw. seiner Gänge sind so ausgelegt, dass bei regulärem Fahrbetrieb mit dem 1. Gang angefahren wird. Dieses Anfahr-Übersetzungsverhältnis und die Übersetzungsverhältnisse der anschließenden Vorwärtsgänge 2 bis 6 können länger als üblich ausgelegt sein, weil außergewöhnlich hohe Anfahrmomente (Anfahren am Berg, bei hoher Beladung, im Gelände, etc.) nicht abgedeckt sein müssen.
Liegen außergewöhnliche Verhältnisse vor, so kann nunmehr durch Anwählen des weiteren Vorwärtsganges L gefahren oder angefahren werden. Es kann zweckmäßig sein, wenn die Bedienungsperson bei einem Anfahren in L anschließend den 1. Gang überspringt. Es versteht sich, dass der höchste Gang (6) ggf. als drehzahlsenkender Schongang (E-Gang) ausgeführt sein kann.
Die beschriebene Ausbildung des weiteren Vorwärtsganges L ermöglicht es, mit vermindertem Mehraufwand modulare Getriebesysteme zu realisieren, z. B. Wechselgetriebe 10 mit und ohne einem weiteren Vorwärtsgang L. Dabei können zumindest teilweise Gleichteile verwendet sein, z. B. die Eingangswelle 12, die Zahnräder 18, 26, Gehäuseteile, Schaltvorrichtung, etc.
Anstelle von sechs Vorwärtsgängen 1 bis 6 kann das Wechselgetriebe 10 auch nur mit vier oder fünf Vorwärtsgängen ausgeführt sein. Das Wechselgetriebe 10 kann auch ein Dreiwellengetriebe mit z. B. zwei auf ein Differenzial treibenden Abtriebswellen (Doppelkupplungsgetriebe) sein.
Der zusätzliche Gang kann zur Spreizungserweiterung „nach oben" verwendet werden, um z. B. einen E-Gang zu erhalten oder eine Kombination mit einem Dieselmotor zu ermöglichen. Hierzu kann die Achsübersetzung in etwa in dem Verhältnis länger ausgeführt sein wie der zusätzliche Gang kürzer ist zum bisherigen ersten Gang. D. h., dass der zusätzliche Gang der erste Gang wird, während die bisherigen Gänge ggf. neu gestuft und der bisherige höchste Gang eine deutlich längere Gesamtübersetzung ergibt.

Claims

Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit mehreren zwischen einer Eingangswelle (12) und zumindest einer Abtriebswelle (14) angeordneten, über Synchronkupplungen aktivierbaren Zahnradstufen zum Schalten von Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang (R), wobei die Zahnradstufe für den Rückwärtsgang (R) mit einem Umkehr-Zahnrad (18) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung eines weiteren, schaltbaren Vorwärtsganges (L) das Umkehr-Zahnrad (18) drehfest auf einer Zwischenwelle (22) angeordnet ist, die ein weiteres Gangzahnrad (24) trägt, welches Gangzahnrad (24) über ein drehbar gelagertes Zwischenzahnrad (26) auf das zweite Gangzahnrad (30) des weiteren Vorwärtsganges (L) abtreibt.
Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Vorwärtsgang (L) ein besonders kurz übersetzter, nicht zum regulären Anfahren des Kraftfahrzeuges ausgelegter Berg- und/oder Geländegang ist.
Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gangzahnrad (24) auf der Zwischenwelle (22) kleiner als das Umkehr-Zahnrad (18) des Rückwärtsganges (R) und kleiner als das abtreibende Gangzahnrad (30) des Vorwärtsganges (L) ist.
Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückwärtsgang (R) und der weitere Vorwärts gang (L) axial einander benachbart angeordnet und mittels einer doppelt wirkenden Synchronkupplung (32) schaltbar sind.
Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide schaltbaren Loszahnräder (20, 30) des Rückwärtsganges (R) und des weiteren Vorwärtsganges (L) sowie die doppelt wirkende Synchronkupplung (32) auf der Abtriebswelle (14) angeordnet sind.
Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer H-Schaltvorrichtung des Kraftfahrzeuges der Rückwärtsgang (R) und der weitere Vorwärtsgang (L) in einer einheitlichen Schaltgasse (42) liegen.
Wechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Schaltgasse (42) für den Rückwärtsgang (R) und den weiteren Vorwärtsgang (L) der Schaltvorrichtung durch eine Rastierung oder Sperre (46) gegen unbeabsichtigtes Anwählen gesichert ist.