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Die Erfindung betrifft ein Zahnradwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Getriebeantriebswelle und einer Getriebeabtriebswelle, synchronisierten Vorwärtsgängen mit Synchronisiereinrichtungen und einem Rückwärtsgang, der auf einer zur Getriebeantriebswelle parallelen Achse ein Rücklaufrad für die Richtungsumkehr aufweist, das mit einem zugeordneten Rad auf der Antriebswelle in Eingriff steht und mit mindestens einem Schaltglied zur drehfesten Verbindung von Loszahnrädern mit der jeweilig zugeordneten Welle.
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Die
DE 33 20 494 C2 , beschreibt ein mehrgängiges Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, das als Getriebe in sogenannter Zwei-Wellen-Bauart ausgeführt ist. Dieses Getriebes weist sowohl auf der Eingangswelle, der Abtriebswelle als auch der Rücklaufachse Fest- und Losräder mit Synchronisiereinrichtungen auf, denen entsprechenden Schaltelementen zugeordnet sind.
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Dieses Wechselgetriebe weist zur Betätigung der Schaltelemente der Vorwärtsgänge mehrere Schaltstangen auf, die entsprechenden Schaltgabeln zur Betätigung der Schaltelemente tragen. Durch eine Anordnung der Zahnradpaare innerhalb des Wechselgetriebes ermöglichen die Betätigung der beiden Schaltelemente für den 5. Gang und den Rückwärtsgang über eine gemeinsame Schaltstange, die dazu gegensinnig bewegt werden muss. Diese Ausführungsform ist für klein bauende Zwei-Wellen Getriebe aufwendig und hinsichtlich des innerhalb des Getriebes erforderlichen Bauraumes nicht optimal.
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Die gattungsbildende
DE 198 40 621 A1 offenbart ein Zwei-Wellen-Getriebe, bei dem alle Schaltglieder für Vorwärts- und den Rückwärtsgang gemeinsam auf der Getriebeabtriebswelle angeordnet sind. Alle Schaltglieder sind als Schiebemuffen mit Innenverzahnung ausgeführt, die ein auf der Getriebeabtriebswelle angeordnetes Losrad mit dieser Welle koppeln, wobei das Losrad mit einem an der Getriebeeingangswelle angeordneten Festrad bzw. bei dem Rückwärtsgang mit einem mit diesem Festrad kämmenden Zwischenrad, kämmt. Diese Lösung ist hinsichtlich des konstruktiven Aufwandes nicht optimal.
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Ausgehend hiervon ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das gattungsbildende Getriebe in der Art weiterzubilden, dass die getriebliche Anordnung der Komponenten hinsichtlich des konstruktiven Aufwandes innerhalb des Zahnradwechselgetriebes optimiert wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Zahnradwechselgetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen genannt.
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In einem Zahnradwechselgetriebe der eingangs beschriebenen Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass Schaltglieder für wenigstens einen Vorwärts- und den Rückwärtsgang gemeinsam auf einer Getriebeantriebs- oder Getriebeabtriebswelle angeordnet sind. Der Kern der Erfindung liegt darin, durch die Anordnung der Mehrzahl der Schaltglieder auf einer Welle den Aufbau der inneren Schaltung im Zahnradwechselgetriebe deutlich zu vereinfachen, indem mehrere Funktionen in einem Bauteil zusammengefasst werden.
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Eine denkbare Umsetzung einer solchen Integration ist es, ein Schaltglied so zu gestalten, das es wechselseitig zur Betätigung eines Vorwärtsganges und zur Betätigung des Rückwärtsganges ausgelegt ist. Eine solche Gestaltung ermöglicht es, dass in der Regel vorhandene separate Schaltglied zur kraftschlüssigen Anbindung des Rückwärtsganges entfallen zu lassen, da diese Aufgabe von einem Schaltglied eines Vorwärtsganges übernommen wird.
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Um den von einem Zahnradwechselgetriebe benötigten Bauraum zu minimieren, ist es sinnvoll im Getriebeinneren neben den vorstehend beschriebenen Maßnahmen weitere Bauteilintegrationen vorzunehmen, um so die Anzahl der benötigten Bauelemente zu minimieren. Ein solche Integrationsmaßnahme ist beispielsweise, Schaltglieder so zu gestalten, das sie an ihrem Außenumfang mit einer Laufverzahnung versehen werden. Dadurch können sie neben ihrer eigentlichen Funktion, Loszahnräder kraftschlüssig mit einer Welle zu verbinden, auch die Aufgabe der Momentenübertragung über die Verzahnung übernehmen.
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Eine denkbare und bevorzugte Ausführungsform eines solchen Schaltgliedes mit einer am Außenumfang ausgeführten Laufverzahnung ist das Schaltglied, welches zur Betätigung des Rückwärtsganges vorgesehen ist. Diese Ausführungsform wird vorzugsweise dann verwendet, wenn der Rückwärtsgang als unsynchronisierter Rückwärtsgang ausgeführt ist. Gründe, den Rückwärtsgang unsynchronisiert auszuführen, können bauraumtechnischer Natur sein, da durch das Fehlen einer Synchronisiereinrichtung die Möglichkeit gegeben ist, das Zahnradwechselgetriebe kompakter zu gestalten. Aber auch Kostenaspekte können eine Rolle spielen, wenn ein Zahnradwechselgetriebe in preissensiblen Einsatzbereichen verwendet werden soll.
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Vorteilhafter Weise werden bei einer, wie vorstehend beschriebenen, Ausführungsform eines Zahnradwechselgetriebes die Schaltglieder für wenigstens einen Vorwärts- und den Rückwärtsgang auf der Getriebeabtriebswelle angeordnet. Dadurch wird der getriebeinterne Aufbau bezüglich des Rückwärtsganges erheblich vereinfacht, was sich vorteilhaft au die Herstellkosten auswirkt.
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Um eine kompakte Bauform des Zahnradwechselgetriebes zu erhalten und den Fertigungsaufwand zu minimieren, wird bei einer solchen Konstruktion die Mehrzahl der Losräder vorzugsweise auf der Getriebeabtriebswelle angeordnet. Dadurch ist es möglich die Getriebeabtriebswelle fertigungstechnisch so zu gestalten, das sich die Mehrzahl der Lagerstellen für die Losräder auf einen Welle befinden, was den Fertigungsaufwand der Welle erheblich reduziert, weil beispielsweise kein Verzahnungsbearbeitungen erforderlich sind. Diese Anordnung bedingt außerdem, dass auf der Getriebeantriebswelle nur Festräder vorhanden sind, was die Herstellung einer solchen Welle vereinfachen kann, indem Verzahnungen beispielsweise einstückig in die Welle integriert werden. Eine solche Ausführung ermöglicht den Entfall von Fügeprozessen, da für einzelne Gangstufen keine separaten Zahnräder auf der Getriebeantriebswelle gefügt werden müssen.
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Unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Vorteile die einzelnen Gänge im Zahnradwechselgetriebe vorzugsweise so angeordnet, dass das Festzahnrad für den ersten Gang und ein Festzahnrad für den Rückwärtsgang gegenüberliegend endseitig auf der Getriebeantriebswelle angeordnet sind. Da sich bei diesen Festrädern aufgrund der Übersetzungen die kleinsten Außendurchmesser ergeben, ist die Verwendung einer Getriebeantriebswelle mit integrierten Verzahnungen für die entsprechenden Gangstufen möglich.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das für den Rückwärtsgang zur Drehrichtungsumkehr erforderliche Rücklaufrad drehbar auch einer feststehenden Rücklaufachse gelagert. Diese Rücklaufachse wird vorzugsweise in dem Bereich des Getriebes angeordnet, in dem zum einen mehr Bauraum zu Verfügung steht und zum anderen aufgrund der Gehäusekonstruktion die größte Gehäusesteifigkeit vorhanden ist. Der Bauraum befindet sich vorzugsweise im Bereich des Achsantriebes bzw. des Kupplungsgehäuses. Es wird daher vorgeschlagen, das Schaltglied für den Rückwärtsgang dem Abtriebszahnrad benachbart anzuordnen. Allerdings ist auch die Anordnung des Rücklaufrades auf einer drehbar gelagerten Welle denkbar, die sowohl drehmomentübertragend als auch drehmomentfrei ausgeführt sein kann.
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Um den Anforderungen hinsichtlich der kompakten Bauweise und des einfachen Aufbaus des Zahnradwechselgetriebes Rechnung zu tragen, sind die Schaltglieder so angeordnet, dass mindestens zwei, vorzugsweise aber alle im Zahnradwechselgetriebe vorhandenen Schaltglieder mit einer gemeinsamen Schaltstange betätigt werden können. Dadurch wird der Aufbau innerhalb des Zahnradwechselgetriebes erheblich vereinfacht, und somit werden auch die Kosten des Zahnradwechselgetriebes positiv beeinflusst.
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Als vorteilhafte Ausführung für die Auslegung des Rückwärtsganges wird eine Anordnung vorgeschlagen, bei der das Schaltglied mit der Laufverzahnung für den Rückwärtsgang zum Einsatz kommt und dieses direkt mit dem Rücklaufrad für den Rückwärtsgang in Eingriff bringbar ist, um einen Kraftfluss zwischen der Getriebeantriebswelle und der Getriebeabtriebswelle herzustellen.
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Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zahnradwechselgetriebes ergibt sich aus der detaillierten Beschreibung der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1 eine schematisierte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Zahnradwechselgetriebes;
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2 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zahnradwechselgetriebes gemäß 1.
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1 zeigt demnach ein erfindungsgemäßes Zahnradwechselgetriebe 10 mit einer Getriebeantriebswelle 11, einer Getriebeabtriebswelle 12 sowie einer Rücklaufachse 13. Die einzelnen Wellen bzw. Achsen sind achsparallel zueinander angeordnet, liegen jedoch nicht in einer Ebene. Das Zahnradwechselgetriebe 10 ist über eine trennbare Reibkupplung 2 mit der Kurbelwelle 3 eines Motors 4 verbunden.
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Die Getriebeantriebswelle 11 ist zum einen zwischen dem Festzahnrad 19 für den Rückwärtsgang und der Reibkupplung 2 motorseitig über ein Kegelrollenlager 8 und zum anderen über ein Kegelrollenlager 9 neben dem Festzahnrad 14 für den ersten Gang drehbar gelagert.
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Auf der Getriebeantriebswelle 11 sind, von dem Kegelrollenlager 9 aus gesehen, ein Festzahnrad 14 für den ersten Gang, ein Festzahnrad 15 für den zweiten Gang, ein Festzahnrad 16 für den dritten Gang, ein Festzahnrad 17 für den vierten Gang, ein Festzahnrad 18 für den fünften Gang und schließlich ein Festzahnrad 19 für den Rückwärtsgang angeordnet und drehfest mit dieser Getriebeantriebswelle 11 verbunden.
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Auf der Getriebeabtriebswelle 12 sind bis auf das Abtriebszahnrad 30 alle anderen Gangzahnräder als Losräder ausgebildet, die über Schaltglieder, die als Schiebemuffen 20, 21 und 22 ausgeführt sind, drehfest mit dieser Getriebeabtriebswelle 12 verbindbar sind.
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Die Getriebeabtriebswelle 12 ist zum einen motorseitig neben dem Abtriebszahnrad 30 über ein Kegelrollenlager 6 und zum anderen über eine Kegelrollenlager 7 neben dem Loszahnrad 24 für den ersten Gang drehbar gelagert.
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Diese Getriebeabtriebswelle 12 trägt demnach von dem Kegelrollenlager 7 aus gesehen zunächst das Loszahnrad 24 für den ersten Gang. Daran schließt sich die Schiebemuffe 20 zur Betätigung des ersten und zweiten Ganges an. Das Loszahnrad 25 für den zweiten Getriebegang und das Loszahnrad 26 sind benachbart angeordnet und befinden sich im Anschluss an die Schiebemuffe 20 auf der Getriebeabtriebswelle 12.
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Auf das Losrad 26 für den dritten Gang folgt in der Anordnung die zur Betätigung erforderliche Schiebemuffe 21, die auch zur drehfesten Verbindung des Loszahnrades 27 des vierten Ganges dient. Diesem benachbart ist das Loszahnrad 28 für den fünften Gang auf der Getriebeabtriebswelle 12 angeordnet. Zwischen dem Loszahnrad 28 für den fünften Gang und dem Abtriebszahnrad 30 befindet sich noch die Schiebemuffe 22 zur Verbindung des Loszahnrades 28 mit der Getriebeabtriebswelle 12. Diese Schiebemuffe 22 weist als Besonderheit auf, dass sie auf der dem Abtriebzahnrad 30 zugewandten Seite am Außendurchmesser mit einer Laufverzahnung 29 versehen ist und somit als Loszahnrad für den Rückwärtsgang dient.
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Zur Schaltung des Rückwärtsganges wird die Schiebemuffe 22 mit dem auf der Rücklaufachse 13 angeordneten Rücklaufrad 23 verbunden. Dieses Rücklaufrad 23 steht mit dem Festzahnrad 19 auf der Getriebeantriebswelle 11 permanent in Eingriff und dient der Drehrichtungsumkehr zwischen der Getriebeantriebswelle 11 und der Getriebeabtriebswelle 12. Diese Anordnung der Schiebemuffen führt erfindungsgemäß dazu, dass zur Betätigung aller Schiebemuffen (20, 21, 22) nur eine Schaltstange im Zahnradwechselgetriebe erforderlich ist, was den internen Aufbau des Zahnradwechselgetriebes erheblich vereinfacht.
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2 veranschaulicht die konstruktive Ausführung des in 1 schematisch dargestellten Zahnradwechselgetriebes. Die anhand der 1 erläuterten Bauteile sind in 2 mit den entsprechenden Bezugziffern versehen. Die Beschreibung der Mehrzahl der Bauteile entspricht der in 1, so dass bei der Beschreibung der 2 nur die Unterschiede näher erläutert werden.
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Die Gestaltung der Getriebeantriebswelle 11 ist bei dieser Konstruktion so erfolgt, das die Trennkupplung 2 über eine am motorseitigen Wellenende angebrachte Steckverzahnung 31 mit der Getriebeantriebswelle 11 drehfest verbunden werden kann. Weiterhin befindet sich auf der Getriebeantriebswelle 11 zwischen der Steckverzahnung 31 und dem Kegelrollenlager 8 eine Dichtfläche 32, die in Verbindung mit einem Wellendichtring 5 das Zahnradwechselgetriebe 10 beispielsweise gegenüber einem Kupplungsraum abdichtet.
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In der Schnittansicht ist sichtbar dargestellt, das alle Vorwärtsgänge synchronisiert ausgeführt sind. Auf der Getriebeabtriebswelle 12 ist zu erkennen, dass sich neben den Schaltmuffen 20, 21 und 22 jeweils Synchronisierreinrichtungen 33, 34, 35, 36 und 37 befinden, die den einzelnen Loszahnrädern 24, 25, 26, 27 und 28 zugeordnet sind.
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Des Weiteren ist der Schnittdarstellung zu entnehmen, dass das Abtriebszahnrad 30 und die Getriebeabtriebswelle 12 einstückig ausgeführt sind. Diese Ausführungsform biete die Möglichkeiten einer kosten- und fertigungsoptimalen Ausgestaltung der Getriebeabtriebswelle 12 durch Funktionsintegration.
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Natürlich stellt die in der speziellen Beschreibung diskutierte und in der Zeichnung gezeigte Ausführungsform nur ein illustratives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten anhand gegeben. Raddurchmesser, Zähnezahlen, Materialien und sonstigen Auslegungsmerkmale der einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Anordnung können vom Fachmann an die Anforderungen des Einzelfalls angepasst werden.
