DE102009051464B4

DE102009051464B4 - Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102009051464B4
Application number: DE102009051464.3A
Authority: DE
Inventors: Johann Märkl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2029-10-31
Also published as: DE102009051464A1

Abstract

Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere für den Längseinbau und Frontantrieb mit seitlich dazu angebautem Achsdifferenzial (32), mit einer Eingangswelle (16), einer Zwischenwelle (18) und einer das Achsdifferenzial (32) über ein Zahnritzel (28) antreibenden Abtriebswelle (20), sowie mit mehreren, auf den Wellen (16, 18, 20) angeordneten und mittels Synchronkupplungen (66, 68, 70) schaltbaren Zahnradsätzen zur Bildung unterschiedlicher Vorwärtsgänge, wobei die auf der Eingangswelle (16) und der Zwischenwelle (18) durch Zahnradsätze (38, 50; 40, 52; 42, 54; 44, 56; 46, 58; 48, 60) gebildeten Vorwärtsgänge (1 bis 6) über miteinander kämmende Zahnräder (62, 64) auf der Zwischenwelle (18) und der Abtriebswelle (20) auf die Abtriebswelle (20) abtreiben, und wobei auf der Abtriebswelle (20) und auf der Zwischenwelle (18) zumindest eine zusätzliche Übersetzungsstufe (R, B, E) für einen weiteren Gang angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückwärtsgang (R) über ein kuppelbares Loszahnrad (72) auf der Abtriebswelle (20), über ein Umkehrzahnrad (78) und über einen Zahnradsatz (38, 50) eines auf der Zwischenwelle (18) und der Eingangswelle (16) gebildeten Vorwärtsganges gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere für den Längseinbau und Frontantrieb mit seitlich dazu angebautem Achsdifferenzial, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei Wechselgetrieben (Schaltgetrieben) ist es üblich, die Übersetzungsstufen mit den entsprechenden Zahnradsätzen zwischen der Eingangswelle und der Zwischenwelle anzuordnen, wobei die Zwischenwelle dann eine Abtriebswelle antreibt, die über ein Antriebsritzel trieblich mit dem vor dem Wechselgetriebe positionierten Achsdifferenzial verbunden ist. Die Anzahl der Übersetzungsstufen bestimmt zwangsläufig die Baulänge des Wechselgetriebes.
Aus der DE 10 2004 017 163 A1 ist ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeuggetriebe für den Quereinbau bekannt, insbesondere für den Front-Quereinbau.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wechselgetriebe der gattungsgemäßen Bauart vorzuschlagen, mittels dem ohne Zunahme dessen Baulänge mehr Übersetzungsstufen verwirklichbar sind, die zudem in ihrer Anordnung und in ihrem Übersetzungsverhältnis besonders vorteilhaft auslegbar sind.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beinhalten die Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die auf der Eingangswelle und der Zwischenwelle durch Zahnradsätze gebildeten Vorwärtsgänge über miteinander kämmende Festzahnräder auf der Zwischenwelle und der Abtriebswelle auf die Abtriebswelle abtreiben. Auf der Zwischenwelle und auf der Abtriebswelle kann insbesondere zumindest eine zusätzliche Übersetzungsstufe für einen weiteren Gang, insbesondere einen Vorwärtsgang und gegebenenfalls einen Rückwärtsgang, angeordnet sein. Ohne Zunahme der Baulänge des Getriebes können somit ein, bevorzugt zwei weitere Übersetzungsstufen verwirklicht werden, oder ohne zusätzlichen Gang die Baulänge reduziert werden.
Erfindungsgemäß ist der Rückwärtsgang über ein kuppelbares Loszahnrad auf der Abtriebswelle, über ein Umkehrzahnrad und über einen Zahnradsatz eines auf der Zwischenwelle und der Eingangswelle gebildeten Vorwärtsganges gebildet. Diese Anordnung ermöglicht zusätzliche Freiheitsgrade in der Übersetzungsauslegung des Rückwärtsganges, zum Beispiel könnte das Umkehrzahnrad gestuft mit unterschiedlichen Zähnezahlen ausgeführt sein. Damit kann ohne die Verwendung im Durchmesser voluminöser Zahnräder ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis bereitgestellt werden.
Des Weiteren kann ein Vorwärtsgang auf der Abtriebswelle und der Zwischenwelle über einen als Vorgelege wirkenden Zahnradsatz für einen Vorwärtsgang auf der Eingangswelle und der Zwischenwelle über- oder untersetzt sein. Damit sind extreme Übersetzungsverhältnisse ins Langsame (Berg- oder Geländegang) oder ins Schnelle (Supereconomygang) verwirklichbar, wobei besonders vorteilhaft der vorhandene Zahnradsatz einer Übersetzungsstufe auf der Eingangswelle und der Zwischenwelle als Vorgelegestufe genutzt wird.
Der Vorwärtsgang kann dabei bevorzugt durch ein kuppelbares Loszahnrad auf der Abtriebswelle, zwei zu einer Baueinheit fest verbundene Loszahnräder auf der Zwischenwelle und ein Festzahnrad auf der Eingangswelle gebildet sein, woraus u. a. auch eine unkomplizierte Anordnung der Schaltvorrichtung in einem an sich üblichen H-förmigen Schaltmuster resultiert.
Besonders bevorzugt kann das Wechselgetriebe einschließlich des Rückwärtsganges acht Übersetzungsstufen aufweisen, von denen sechs Übersetzungsstufen durch Zahnradsätze zwischen der Eingangswelle und der Zwischenwelle und zwei Übersetzungsstufen durch Zahnradsätze zwischen der Abtriebswelle, der Zwischenwelle und der Eingangswelle gebildet sind.
Ferner können jeweils zwei Übersetzungsstufen mittels je einer den Loszahnrädern zugeordneten Doppelsynchronkupplung schaltbar sein, wobei zwei Doppelsynchronkupplungen auf der Eingangswelle und je eine Doppelsynchronkupplung auf der Zwischenwelle und der Abtriebswelle angeordnet sind. Über die Doppelkupplungen können bei einer relativ einfachen Gestaltung der Schaltvorrichtung jeweils zwei Übersetzungsstufen geschaltet werden, die über nur vier Schaltgassen aus einer Vorwählgasse heraus geschaltet werden können.
Schließlich können baulich besonders günstig die Doppelsynchronkupplungen auf der Zwischenwelle und der Abtriebswelle im Wesentlichen in einer einheitlichen Rotationsebene und dem Getriebeeingang bzw. dem Achsdifferenzial näher liegend und die beiden Doppelsynchronkupplungen auf der Eingangswelle dahinter positioniert sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einer Eingangswelle, einer Zwischenwelle und einer auf ein seitlich positioniertes Achsdifferenzial abtreibenden Abtriebswelle, das acht Übersetzungsstufen zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle aufweist;
2 ein Schaltbild der über eine Schaltvorrichtung schaltbaren Übersetzungsstufen des Wechselgetriebes nach 1, mit einem in einer einheitlichen Schaltgasse schaltbaren Rückwärtsgang und einem Berggang; und
3 ein weiteres, alternatives Schaltbild der über eine Schaltvorrichtung schaltbaren Übersetzungsstufen des Wechselgetriebes nach 1, mit einem in einer einheitlichen Schaltgasse schaltbaren Rückwärtsgang R und einem Supereconomygang E.
In der 1 ist stark abstrahiert ein längs in ein Kraftfahrzeug mit Frontantrieb einbaubares Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 10 dargestellt, in dessen Gehäuse 12 über einheitlich mit 14 bezeichnete Wälzlager eine Eingangswelle 16, eine Zwischenwelle 18 und eine Abtriebswelle 20 drehbar gelagert sind.
Die Eingangswelle 16 ist über ein Schwungrad 22 (zum Beispiel ein Zweimassenschwungrad) und eine Trennkupplung 24 trieblich mit der Antriebswelle 26 einer an das Gehäuse 12 angeflanschten Brennkraftmaschine verbunden.
Ferner treibt die Abtriebswelle 20 über ein Antriebsritzel 28 und ein Tellerrad 30 ein seitlich an das Gehäuse 12 des Wechselgetriebes 10 angebautes Achsdifferenzial 32 an, dessen Achshalbwellen 34, 36 die Räder einer Achse des Kraftfahrzeuges antreiben.
Die Eingangswelle 16 trägt ausgehend von der Trennkupplung 24 zwei Festzahnräder 38, 40 und vier Loszahnräder 42, 44, 46, 48, die mit (wiederum von links ausgehend) zwei Loszahnrädern 50, 52 und vier Festzahrädern 54, 56, 58, 60 auf der Zwischenwelle 18 kämmen und Zahnradsätze bilden, die von ihren Übersetzungen her so ausgelegt sind, dass sie einen 1. bis 6. Vorwärtsgang darstellen. Von der Spreizung her können die Übersetzungsverhältnisse so ausgelegt sein, dass der 1. Gang als regulärer Anfahrgang und der 6. Gang bereits als Economygang eingesetzt ist.
Die Zwischenwelle 18 treibt dabei über ein Festzahnrad 62 und ein Festzahnrad 64 in einer ständigen Verbindung auf die Abtriebswelle 20 und diese auf das Achsdifferenzial 32 ab.
Die Vorwärtsgänge 1 bis 6 sind mittels jeweils zwischen zwei benachbarten Loszahnrädern 50, 52; 42, 44 und 46, 48 angeordneten Doppelsynchronkupplungen 66, 68, 70 schaltbar, indem sie jeweils ein Loszahnrad mit der korrespondierenden Welle 16 oder 18 trieblich verbinden.
Die nur angedeuteten Doppelsynchronkupplungen 66, 68, 70 können herkömmlicher, dem Fachmann geläufiger Bauart sein und werden in bekannter Weise über eine nicht dargestellte Schaltvorrichtung mit in die Schaltmuffe der Doppelsynchronkupplungen 66, 68, 70 eingreifenden Schaltgabeln nach einem noch zu beschreibenden Schaltmuster betätigt.
Auf der Abtriebswelle 20 sind zwei weitere Loszahnräder 72, 74 drehbar gelagert, die mittels einer vierten Doppelsynchronkupplung 76 mit der Abtriebswelle 20 über die besagte Schaltvorrichtung kuppelbar sind.
Das Loszahnrad 72 kämmt ferner ständig mit einem im Gehäuse 12 drehbar gelagerten Umkehrzahnrad 78, dessen Verzahnung so breit ausgelegt ist, dass das Umkehrzahnrad 78 ferner ständig mit dem Loszahnrad 50 auf der Zwischenwelle 18 in Eingriff ist und somit bei an die Abtriebswelle 20 gekuppelten Loszahnrad 72 einen Rückwärtsgang R bildet. Der Kraftfluss verläuft dabei von dem Festzahnrad 38 auf der Eingangswelle 16 auf das nicht geschaltete Loszahnrad 50 und von diesem über das Umkehrzahnrad 78 und das geschaltete Loszahnrad 72 auf die Abtriebswelle 20. Das Umkehrzahnrad 78 kann gegebenenfalls gestuft mit unterschiedlichen Zähnezahlen ausgeführt sein, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis im Rückwärtsgang festzulegen.
Das zweite Loszahnrad 74 kämmt mit einem Loszahnrad 80, das mit dem Loszahnrad 52 auf der Zwischenwelle 18 eine feste Baueinheit bildet; das heißt, dass mit dem Kuppeln des Loszahnrades 52 mittels der Doppelsynchronkupplung 66 auch das Loszahnrad 80 mit der Zwischenwelle 18 trieblich verbunden ist. Bei geeigneter Übersetzung ist auch ein Entfall des Losrads 52 möglich, so dass das Losrad 80 direkt mit dem Festrad 40 kämmt.
In einer ersten Auslegung bildet das mit der Abtriebswelle 20 gekuppelte Loszahnrad 74' einen stark ins Langsame übersetzten Berggang B. Der Kraftfluss verläuft dabei über das Festzahnrad 40 auf der Eingangswelle 16, über das nicht geschaltete Loszahnrad 52 auf der Zwischenwelle 18 als Vorgelegestufe und sodann von dem in fester Koppelung ausgeführten Loszahnrad 80' auf das mit der Abtriebswelle 20 gekuppelte Loszahnrad 74' und schließlich auf die Abtriebswelle 20.
In einer alternativen Auslegung bildet das mit der Abtriebswelle 20 gekuppelte (eine geringere Zähnezahl aufweisende) Loszahnrad 74 in Verbindung mit dem eine größere Zähnezahl aufweisende Loszahnrad 80 einen stark ins Schnelle übersetzten Vorwärtsgang E (Supereconomygang), der eine entsprechende Antriebsdrehzahlabsenkung der Brennkraftmaschine im Fahrbetrieb sicherstellt. Der Kraftfluss im Übrigen von der Eingangswelle 16 über die Zwischenwelle 18 zur Abtriebswelle 20 ist wie vorbeschrieben.
Die Übersetzungsstufen B oder E können als Sondergänge ausgelegt sein, die nur bei bestimmten Fahranforderungen (zum Beispiel Anfahren am Berg oder Autobahnfahrt) geschaltet werden, sie können aber auch in den Übersetzungssprüngen so ausgelegt sein, dass bei einer größeren Gesamtspreizung des Wechselgetriebes gleichmäßige, komfortabel fahrbare Übersetzungen verwirklicht sind.
Die Doppelsynchronkupplungen 66, 76 mit den zugehörigen Zahnradsätzen zur Bildung des Rückwärtsganges R und des Vorwärtsganges B oder E sind in baulich günstiger Weise auf der Zwischenwelle 18 und der Abtriebswelle 20 im Wesentlichen in einer einheitlichen Rotationsebene und dem Getriebeeingang (Trennkupplung 24) bzw. dem Achsdifferenzial 32 näher liegend angeordnet als die beiden Doppelsynchronkupplungen 68, 70, die auf der Eingangswelle 16 dahinter positioniert sind.
Gemäß dem in 2 dargestellten Schaltmuster können bei einer H-förmigen Auslegung der Schaltvorrichtung und einer Vorwählgasse 82 der Berggang B und der Rückwärtsgang R bevorzugt in einer einheitlichen Schaltgasse 84 liegen, die über die Doppelsynchronkupplung 76 (1) geschaltet werden. In Vorwählrichtung von links nach rechts liegt die Schaltgasse 84 zur Erzielung einer ergonomisch und effizient bedienbaren Gangfolge vor den benachbarten, parallelen Schaltgassen 86 zum Schalten der Vorwärtsgänge 1 bis 6. Die Übersetzungsstufen können so ausgelegt sein, dass der Berggang B nur zum Anfahren an einer Steigung dient, während der 1. Gang ein Anfahren bei ebenem Gelände zulässt.
Sind die Übersetzungsstufen mit einem stark ins Schnelle ausgelegtem E-Vorwärtsgang (3) ausgelegt, so liegen bevorzugt der E-Vorwärtsgang und der Rückwärtsgang R – die wiederum mit der Doppelsynchronkupplung 76 schaltbar sind – in einer einheitlichen Schaltgasse 88, die in Vorwählrichtung von links nach rechts betrachtet hinter den Vorwärtsgängen 1 bis 6 liegen. Die Auslegung der Übersetzungsstufen kann so sein, dass der 6. Vorwärtsgang bereits ein ins Schnelle übersetzter, drehzahlsenkender Schongang und der E-Vorwärtsgang noch stärker ins Schnelle übersetzt ist und insbesondere bei Autobahnfahrten geschaltet wird.
Das in der 1 dargestellte Wechselgetriebe 10 könnte gegebenenfalls auch für einen Allradantrieb eines Kraftfahrzeuges konzipiert sein. In diesem Falle müsste die Abtriebswelle 20 als Hohlwelle ausgeführt sein und auf ein Zwischenachsdifferenzial wirken, über das eine nach vorne zum Achsdifferenzial 32 führende Abtriebs-Halbwelle und eine nach hinten zum Anschluss eines hinteren Achsdifferenziales führende Abtriebs-Halbwelle angeschlossen wäre.

Claims

Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere für den Längseinbau und Frontantrieb mit seitlich dazu angebautem Achsdifferenzial (32), mit einer Eingangswelle (16), einer Zwischenwelle (18) und einer das Achsdifferenzial (32) über ein Zahnritzel (28) antreibenden Abtriebswelle (20), sowie mit mehreren, auf den Wellen (16, 18, 20) angeordneten und mittels Synchronkupplungen (66, 68, 70) schaltbaren Zahnradsätzen zur Bildung unterschiedlicher Vorwärtsgänge, wobei die auf der Eingangswelle (16) und der Zwischenwelle (18) durch Zahnradsätze (38, 50; 40, 52; 42, 54; 44, 56; 46, 58; 48, 60) gebildeten Vorwärtsgänge (1 bis 6) über miteinander kämmende Zahnräder (62, 64) auf der Zwischenwelle (18) und der Abtriebswelle (20) auf die Abtriebswelle (20) abtreiben, und wobei auf der Abtriebswelle (20) und auf der Zwischenwelle (18) zumindest eine zusätzliche Übersetzungsstufe (R, B, E) für einen weiteren Gang angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückwärtsgang (R) über ein kuppelbares Loszahnrad (72) auf der Abtriebswelle (20), über ein Umkehrzahnrad (78) und über einen Zahnradsatz (38, 50) eines auf der Zwischenwelle (18) und der Eingangswelle (16) gebildeten Vorwärtsganges gebildet ist.
Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Abtriebswelle (20) und der Zwischenwelle (18) über eine Doppelsynchronkupplung (76) ein schaltbarer Vorwärtsgang (B oder E) und/oder ein schaltbarer Rückwärtsgang (R) angeordnet sind.
Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorwärtsgang (B oder E) auf der Abtriebswelle (20) und der Zwischenwelle (18) über einen als Vorgelege wirkenden Zahnradsatz (40, 52) für einen Vorwärtsgang auf der Eingangswelle (16) und der Zwischenwelle (18) über- oder untersetzt ist.
Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärtsgang (B) als stark ins Langsame untersetzter Berggang ausgelegt ist.
Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärtsgang (E) als stark ins Schnelle übersetzter Economygang ausgelegt ist.
Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärtsgang (B oder E) durch ein kuppelbares Loszahnrad (74, 74') auf der Abtriebswelle (20), durch ein Losrad (80', 80) auf der Zwischenwelle (18) und ein Festzahnrad (40) auf der Eingangswelle (16) gebildet ist.
Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Loszahnrad (80', 80) zusammen mit einem weiteren Loszahnrad (52) eine feste Baueinheit bildet, in der das Loszahnrad (52) mit dem Festzahnrad (40) auf der Eingangswelle (16) kämmt und das Loszahnrad (80', 80) mit dem von der Abtriebswelle (20) getragenen Loszahnrad (74, 74') kämmt.
Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einschließlich des Rückwärtsganges (R) acht Übersetzungsstufen vorgesehen sind, von denen sechs Übersetzungsstufen durch Zahnradsätze (38, 50; 40, 52; 42, 54; 44, 56; 46, 58; 48, 60) zwischen der Eingangswelle (16) und der Zwischenwelle (18) und zwei Übersetzungsstufen durch Zahnradsätze (38, 50, 78, 72; 40, 52, 80, 74) zwischen der Eingangswelle (16), der Zwischenwelle (18) und der Abtriebswelle (20) gebildet sind.
Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Übersetzungsstufen mittels je einer den Loszahnrädern (42, 44; 46, 48; 50, 52; 72, 74) zugeordneten Doppelsynchronkupplung (68, 70, 66, 76) schaltbar sind, wobei zwei Doppelsynchronkupplungen (68, 70) auf der Eingangswelle (16) und je eine Doppelsynchronkupplung (66, 76) auf der Zwischenwelle (16) und der Abtriebswelle (20) angeordnet sind.
Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelsynchronkupplungen (66, 76) auf der Zwischenwelle (18) und der Abtriebswelle (20) im Wesentlichen in einer einheitlichen Rotationsebene und dem Getriebeeingang (Trennkupplung 24) bzw. dem Achsdifferenzial (32) näher liegend und die beiden Doppelsynchronkupplungen (68, 70) auf der Eingangswelle (16) dahinter positioniert sind.