-
Die Erfindung betrifft ein Zweiwellenschaltgetriebe eines Motorfahrzeugs. Das Zweiwellenschaltgetriebe weist eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle auf. Auf der Antriebswelle sind Antriebszahnräder angeordnet und auf der Abtriebswelle sind Abtriebszahnräder angeordnet. Schaltelemente bringen paarweise die Antriebszahnräder mit Abtriebszahnrädern über Synchronkupplungen in Eingriff.
-
Ein derartiges Zweiwellenschaltgetriebe für ein Motorfahrzeug ist aus der Druckschrift
US 5,392,665 bekannt, wobei die Antriebswelle in einer einseitigen Synchronkupplung mit einer weiteren auf der Antriebswelle angeordneten Hohlwelle gekoppelt werden kann und die Abtriebswelle zusätzlich eine weitere Hohlwelle aufweist, mit der die Abtriebswelle über doppelte Synchronkupplungen gekoppelt werden kann. Durch die Anordnung der Hohlwellen ist es bei dem bekannten Stand der Technik möglich, mit zwei doppelseitigen Synchronkupplungen auszukommen, um sechs Gänge einzeln zu schalten, wobei nur vier Zahnradpaare für die Vorwärtsgänge vorgesehen sind. Dieses wird durch die auf der Abtriebswelle und auf der Antriebswelle angeordneten Hohlwellen ermöglicht.
-
Dieses Sechsganggetriebe hat den Nachteil, dass praktisch vier Wellen herzustellen sind, nämlich eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle und zusätzlich zwei Hohlwellen, die auf der Antriebswelle bzw. auf der Abtriebswelle angeordnet sind. Ein weiterer Nachteil ist, dass insgesamt vier Synchronkupplungen erforderlich sind, nämlich eine erste einseitige Synchronkupplung, um die Hohlwelle auf der Antriebswelle mit der Antriebswelle zu verbinden, und eine zweite einseitige Synchronkupplung, um auf der Abtriebswelle das Abtriebsritzel des Rückwärtsganges zuschalten zu können. Schließlich wird eine dritte doppelseitige Synchronkupplung benötigt, um einerseits zwei Antriebszahnräder wahlweise mit Abtriebszahnrädern auf der Hohlwelle der Abtriebswelle zu verbinden und andererseits die Hohlwelle auf der Abtriebswelle mit der Abtriebswelle bzw. mit der Hohlwelle der Antriebswelle zu verbinden.
-
In der Summe werden folglich vier Synchronkupplungen für das bekannte Sechsganggetriebe benötigt. Somit ist mit dem bekannten Getriebe der Nachteil verbunden, dass es technisch aufwendig ist und einen komplexen Kraftfluss für die Realisierung von sechs Vorwärtsgängen mittels vier Zahnradpaaren plus einem Zahnradpaar mit Umkehrzahnrad für den Rückwärtsgang benötigt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Sechsganggetriebe zu schaffen, das ohne großen Aufwand auch als Fünfganggetriebe unter Einsparung von Materialien, Zahnradpaaren und Synchronkupplungen für den sechsten Gang in kostengünstiger Weise hergestellt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden mit den abhängigen Ansprüchen offenbart.
-
Erfindungsgemäß wird ein Zweiwellenschaltgetriebe eines Motorfahrzeugs geschaffen. Das Zweiwellenschaltgetriebe weist eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle auf. Auf der Antriebswelle sind Antriebszahnräder angeordnet und auf der Abtriebswelle sind Abtriebszahnräder angeordnet. Schaltelemente bringen paarweise die Antriebszahnräder mit Abtriebszahnrädern über Synchronkupplungen in Eingriff. Dabei sind das Antriebszahnrad des niedrigsten Ganges mit dem geringsten Zahnkranzdurchmesser auf einem ersten Endabschnitt und das Antriebszahnrad des höchsten Ganges mit dem größten Zahnkranzdurchmesser auf einem dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt der Antriebswelle angeordnet. Damit ist das Antriebszahnrad des höchsten Ganges auf der Antriebswelle in einem Bereich angeordnet, der am weitesten von der Motorkupplung entfernt ist.
-
Dieses hat den Vorteil, dass jederzeit das Sechsganggetriebe und die Antriebswelle sowie die Abtriebswelle gekürzt werden können, um das gleiche Zweiwellenschaltgetriebe für ein Sechsganggetriebe, ein Fünfganggetriebe, ein Vierganggetriebe oder ein Dreiganggetriebe einzusetzen, wozu lediglich entweder die Zahnradkombinationen mit den zugehörigen Synchronkupplungen weggelassen werden oder zusätzlich auch die Antriebswelle und die Abtriebswelle, ohne die übrigen Komponenten zu ändern, gekürzt werden können.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich des ersten Endabschnitts der Antriebswelle ein Drehrichtungsumkehrzahnrad auf einer Hilfsachse angeordnet, wobei das Drehrichtungsumkehrzahnrad gleichzeitig mit einem Antriebszahnrad und einem Abtriebszahnrad für einen Rückwärtsgang kämmt. Dazu ist das Antriebszahnrad auf der Antriebswelle zwischen der Motorkupplung und dem Antriebszahnrad für den ersten Gang angeordnet, somit ist das Antriebszahnrad für den Rückwärtsgang der Motorkupplung am nächsten.
-
Ferner ist es vorgesehen, dass an dem zweiten Endabschnitt auf einer der zwei Wellen des Zweiwellenschaltgetriebes eine einseitig wirkende Synchronkupplung für einen sechsten Gang angeordnet ist. Da der höchste Gang am weitesten von der Motorkupplung entfernt auf dem zweiten Endabschnitt angeordnet ist, kann in vorteilhafter Weise die einseitig wirkende Synchronkupplung entweder auf der Antriebswelle im zweiten Endabschnitt oder auf der Abtriebswelle angeordnet werden. Das zu übertragende Drehmoment für den sechsten Gang auf der Antriebswelle ist jedoch deutlich größer als das Drehmoment, das auf der Abtriebswelle aufgrund des Übersetzungsverhältnisses wirksam wird, so dass die einseitig wirkende Synchronkupplung auf der Abtriebswelle ein geringeres Drehmoment zu übertragen hat und somit auch mit geringeren Durchmessern realisiert werden kann. Deshalb ist die Anordnung der einseitig wirkenden Synchronkupplung auf der Abtriebswelle bevorzugt.
-
Da der erste Gang und der Rückwärtsgang auf der Antriebswelle von der Motorkupplung aus gesehen hintereinander angeordnet sind, ist es bevorzugt, zwischen dem Zahnradpaar des ersten Ganges und den drei Zahnrädern für den Rückwärtsgang auf der Abtriebswelle eine beidseitig wirkende Synchronkupplung einzusetzen. Da die Synchronkupplungen einen Mindestdurchmesser für die Ankopplung von Zahnkränzen erfordern, ist es hier von Vorteil, zwischen den größeren Abtriebszahnrädern des ersten Ganges und des Rückwärtsganges die doppelt wirkende Synchronkupplung anzuordnen.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Antriebszahnräder nacheinander mit zunehmender Gangzahl in einer aufsteigenden Reihenfolge von dem ersten Endabschnitt zu dem zweiten Endabschnitt mit zunehmendem Zahnkranzdurchmesser auf der Antriebswelle angeordnet. Dieses hat den Vorteil, dass bei Herabsetzung der Anzahl der Gänge sukzessive von dem zweiten Endabschnitt aus ein Gang nach dem anderen von einer Sechsgangschaltung bis hinunter zu einer Dreigangschaltung ohne Änderung der übrigen Komponenten unterschiedliche Getriebetypen mit einheitlichen Zahnradpaarungen eingesetzt werden können. Für ein Sechsganggetriebe mit einem zusätzlichen Rückwärtsgang sind demnach drei beidseitig wirkende Synchronkupplungen erforderlich, die, wie oben bereits erwähnt, einmal den ersten und den Rückwärtsgang bedienen können, zum zweiten kann eine doppelt wirkende Synchronkupplung die Gänge 2 und 3 aktivieren und schließlich aktiviert eine dritte doppelt wirkende Synchronkupplung die Gänge 4 und 5. Für den sechsten Gang am äußersten Ende der Antriebswelle und der Abtriebswelle ist dann lediglich, wie oben bereits erwähnt, nur noch eine einseitig wirkende Synchronkupplung für ein Sechsganggetriebe erforderlich. Dazu können die Synchronkupplungen sowohl auf der Antriebswelle als auch auf der Abtriebswelle angeordnet sein.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Antriebszahnrad des dritten Ganges entgegen einer zunehmenden Aufreihung der Gänge auf der Antriebswelle vor dem Antriebszahnrad des zweiten Ganges auf der Antriebswelle angeordnet. Dazu ist für das Zweiwellenschaltgetriebe eine Schaltwippe für die in der aufsteigenden Reihenfolge vertauschten Gänge drei und zwei mit einer entsprechenden beidseitig wirkenden Synchronkupplung vorgesehen. Durch die Schaltwippe wirkt sich in vorteilhafter Weise die vertauschte Reihenfolge der Gänge drei und zwei nicht auf die Schaltstellung des Schalthebels aus.
-
Die zweite beidseitig wirkende Synchronkupplung zwischen dem Antriebszahnrad des zweiten Ganges und dem Antriebszahnrad des dritten Ganges ist auf der Antriebswelle vorzugsweise angeordnet. Die dritte beidseitig wirkende Synchronkupplung zwischen dem Antriebszahnrad des vierten Ganges und dem Antriebszahnrad des fünften Ganges kann ebenfalls auf der Antriebswelle angeordnet sein. Alternativ kann jedoch die zweite beidseitig wirkende Synchronkupplung zwischen dem Abtriebszahnrad des zweiten Ganges und dem Abtriebszahnrad des dritten Ganges vorgesehen werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Antriebswelle und die Antriebswelle für ein Fünfganggetriebe gegenüber einem Sechsganggetriebe um die axiale Erstreckung der einseitig wirkenden Synchronkupplung und die axiale Erstreckung von Antriebszahnrad und Abtriebszahnrad des sechsten Ganges bei sonst unveränderten Zahnrad- und Schaltgabelkonstruktionen der Synchrongetriebe sowie unveränderter Getriebewellenanordnung gekürzt.
-
Ferner ist es möglich, dass die Antriebswelle und die Abtriebswelle ungekürzt beibehalten werden, so dass für ein Fünfganggetriebe identische Antriebs- und Abtriebswellen wie für ein Sechsganggetriebe eingesetzt sind. Jedoch werden bei einem derartigen Fünfganggetriebe das Zahnradpaar für den sechsten Gang und die einseitig wirkende Synchronkupplung eingespart. Das hat den Vorteil, dass die Gehäusekonstruktion des Sechsganggetriebes einschließlich der Konstruktion der Lagerungen der Wellen beibehalten werden kann.
-
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt eine schematische Skizze eines Zweiwellenschaltgetriebes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
-
2 zeigt eine schematische Skizze eines Zweiwellenschaltgetriebes gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
-
3 zeigt eine schematische Skizze eines Zweiwellenschaltgetriebes gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
-
4 zeigt eine schematische Skizze eines Zweiwellenschaltgetriebes gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
-
1 zeigt eine schematische Skizze eines Zweiwellenschaltgetriebes 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Dieses Zweiwellenschaltgetriebe 1 umfasst eine Sechsgangschaltung 21 mit den Vorwärtsgängen 11, 12, 13, 14, 15 und 16 und einen Rückwärtsgang 17. Dazu weist das Zweiwellenschaltgetriebe 1 eine Antriebswelle 4, die über eine Motorkupplung 23 mit dem Motor in einem ersten Endabschnitt 18 der Antriebswelle 4 verbindbar ist, auf. In dieser ersten Ausführungsform der Erfindung nimmt der Durchmesser der Vorwärtsgänge 11 bis 16 von d1a als kleinster Durchmesser eines Antriebszahnrads über d2a, d3a, d4a, d5a und d6a entlang der Antriebswelle 4 zu.
-
Dabei weist ein Antriebszahnrad Ra des Rückwärtsganges 17 auf dem ersten Endabschnitt 18 der Antriebswelle 4 nahezu den gleichen Durchmesser dRa wie das Antriebszahnrad 1a des ersten Ganges 11 auf. Zur Drehrichtungsumkehr kämmt das Antriebszahnrad Ra des Rückwärtsganges nicht unmittelbar das Abtriebszahnrad Rb, vielmehr ist auf einer fest positionierten Hilfsachse 25 ein Drehrichtungsumkehrzahnrad 20 angeordnet, das mit dem Antriebszahnrad Ra und dem Abtriebszahnrad Rb des Rückwärtsganges 17 kämmt.
-
Dieses Sechsganggetriebe 21 weist vier Synchronkupplungen 7 bis 10 auf, wobei die erste Synchronkupplung 7 zwischen dem Abtriebszahnrad Rb des Rückwärtsganges 17 und dem Abtriebszahnrad 1b des ersten Ganges 11 auf der Abtriebswelle 5 angeordnet ist und aus einer beidseitig wirksamen Synchronkupplung 7 besteht, so dass je nach Schaltstellung entweder der Rückwärtsgang 17 eingelegt ist oder der erste Vorwärtsgang 11 mit der Synchronkupplung 7 auf der Abtriebswelle 5 eingerastet ist.
-
Eine zweite beidseitig wirksame Synchronkupplung 8 ist zwischen dem zweiten Gang 12 und dem dritten Gang 13 auf der Antriebswelle 4 angeordnet und kann entweder mit dem Antriebszahnrad 2a des zweiten Ganges 12 oder dem Antriebszahnrad 3a des dritten Ganges 13 über eine Schaltgabel durch den Schalthebel in Eingriff gebracht werden. Eine dritte doppelseitig wirksame Synchronkupplung 9 ist ebenfalls auf der Antriebswelle 4 zwischen dem Antriebszahnrad 4a des vierten Ganges 14 und dem Antriebszahnrad 5a des fünften Ganges 15 angeordnet und kann wahlweise mit dem Antriebszahnrad 4a des vierten Ganges 14 oder mit dem Antriebszahnrad 5a des fünften Ganges 15 in Eingriff gebracht werden.
-
Zum Einkuppeln des sechsten Ganges 16 mit dem Zahnradpaar 6a und 6b ist auf der Abtriebswelle 5 eine einseitig wirksame Synchronkupplung 10 als Schaltelement 6 angeordnet, die das drehbar auf der Abtriebswelle 5 gelagerte Abtriebszahnrad 6b des sechsten Ganges 16 mit der Abtriebswelle 5 in Eingriff bringen kann. Schließlich ist auf dem ersten Endabschnitt 18 der Abtriebswelle 5 ein Abtriebszahnrad 24 mit der Abtriebswelle 5 fest verbunden, das mit einem Differenzialgetriebe mechanisch in Verbindung steht. Durch die aufsteigende Anordnung vom ersten bis zum sechsten Gang ist es möglich, durch Kürzen der Antriebswelle 4 und der Abtriebswelle 5 ein Fünfganggetriebe, ein Vierganggetriebe oder ein Dreiganggetriebe, ohne Änderung der Zahnradpaarungen vorzunehmen, zu gestalten, wobei das Getriebegehäuse eines Zweiwellenschaltgetriebes 1 mit abnehmender Gangzahl kürzer würde. Lediglich bei einem Vierganggetriebe wird die dritte doppelt wirksame Synchronkupplung 9 durch eine einseitig wirksame Synchronkupplung 9 ersetzt. Alle anderen Zahnräderkomponenten und Synchronkupplungen können unverändert beibehalten bleiben.
-
2 zeigt eine schematische Skizze eines Zweiwellenschaltgetriebes 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und in den nachfolgenden Figuren nicht extra erörtert. Der Unterschied dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung gegenüber der ersten Ausführungsform besteht darin, dass durch Kürzen der Antriebswelle 4 und der Abtriebswelle 5 aus dem in 1 gezeigten Sechsganggetriebe nun ein Fünfganggetriebe 22 hergestellt werden kann, wobei auf die mit gestrichelten Linien markierten Komponenten wie dem Antriebszahnrad 6a, dem Abtriebszahnrad 6b sowie der einseitig wirksamen Synchronkupplung 10 nun verzichtet werden kann.
-
Damit kann das Gehäuse dieses Fünfganggetriebes verkürzt werden, wenn die in 2 gezeigten Antriebs- und Abtriebswellen 4 bzw. 5 entsprechend gekürzt sind. Dieses bedeutet jedoch gleichzeitig eine strukturelle Änderung der Lagerung dieser Wellen. Wenn eine Gehäuseanpassung zu kostenintensiv ist, kann das gleiche Gehäuse mit der identischen Lagerung der Wellen 4 und 5 beibehalten bleiben, indem die Wellen in voller Länge auch für das Fünfganggetriebe 22 vorgesehen werden und lediglich das Antriebszahnrad 6a, das Abtriebszahnrad 6b des sechsten Ganges 16 und die einseitig wirksame Synchronkupplung 10 können eingespart werden.
-
3 zeigt eine schematische Skizze eines Zweiwellenschaltgetriebes 3 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform der Erfindung zeigt erneut ein Sechsganggetriebe 21, bei dem jedoch die Position der zweiten doppelseitig wirksamen Synchronkupplung 8 geändert ist, indem diese auf der Abtriebswelle angeordnet ist. Damit ist gleichzeitig eine Änderung für die Antriebszahnräder vorgesehen, die nun nicht mehr wie in 1 mit der Abtriebswelle drehfest verbunden sind, sondern nun gegenüber der Abtriebswelle drehbar gelagert sind, wobei nun die Antriebszahnräder 2a und 3a auf der Antriebswelle drehfest fixiert sind.
-
4 zeigt eine schematische Skizze eines Zweiwellenschaltgetriebes 30 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die vierte Ausführungsform der Erfindung entspricht nahezu, soweit es die Anordnung der Synchronkupplungen betrifft, der 1, jedoch ist die Reihenfolge der Vorwärtsgänge nicht mit der Antriebswelle 4 von dem ersten Endabschnitt 18 zum zweiten Endabschnitt 19 stetig aufsteigend vorgesehen, sondern der zweite Gang 12 und der dritte Gang 13 sind in ihrer Reihenfolge vertauscht, was für das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Zweiwellenschaltgetriebes für alle drei möglichen Getriebetypen wie das hier gezeigte Sechsganggetriebe 21 oder für das in 2 gezeigte Fünfganggetriebe oder für ein Vierganggetriebe bis hinunter zu einem Dreiganggetriebe keine nachteiligen Auswirkungen hat. Es ist lediglich eine hier nicht gezeigte Schaltwippe vorzusehen, um die Schalthebelstellungen in bekannter Weise, trotz Austausch der Reihenfolge des zweiten Ganges 12 mit dem des dritten Gang 13 beizubehalten.
-
Ebenso lassen sich die Gänge 14 und 15 bzw. 11 und 17 vertauschen. Prinzipiell lassen sich auch die Gruppen 11/17, 14/15 uns 12/13 miteinander vertauschen. Die Synchronkupplungen 8, 9 und 10 lassen sich sowohl auf der Antriebswelle 4, als auch auf der Abtriebswelle 5 anordnen. Durch Einführen entsprechender Schaltwippen kann dennoch in den meisten Fällen eine Standard H-Schaltung am Schalt-Wählhebel im Fahrzeugraum beibehalten werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Zweiwellenschaltgetriebe (1. Ausführungsform)
- 2
- Zweiwellenschaltgetriebe (2. Ausführungsform)
- 3
- Zweiwellenschaltgetriebe (3. Ausführungsform)
- 4
- Antriebswelle
- 5
- Abtriebswelle
- 6
- Schaltelement
- 7
- Synchronkupplung
- 8
- Synchronkupplung
- 9
- Synchronkupplung
- 10
- Synchronkupplung
- 11
- 1. Gang
- 12
- 2. Gang
- 13
- 3. Gang
- 14
- 4. Gang
- 15
- 5. Gang
- 16
- 6. Gang
- 17
- Rückwärtsgang
- 18
- erster Endabschnitt
- 19
- zweiter Endabschnitt
- 20
- Drehrichtungsumkehrzahnrad
- 21
- Sechsganggetriebe
- 22
- Fünfganggetriebe
- 23
- Motorkupplung
- 24
- Abtriebszahnrad zu einem Differenzialgetriebe
- 25
- Hilfsachse
- 30
- Zweiwellenschaltgetriebe (4. Ausführungsform)
- 1a
- Antriebszahnrad
- 2a
- Antriebszahnrad
- 3a
- Antriebszahnrad
- 4a
- Antriebszahnrad
- 5a
- Antriebszahnrad
- 6a
- Antriebszahnrad
- Ra
- Antriebszahnrad
- 1b
- Abtriebszahnrad
- 2b
- Abtriebszahnrad
- 3b
- Abtriebszahnrad
- 4b
- Abtriebszahnrad
- 5b
- Abtriebszahnrad
- 6b
- Abtriebszahnrad
- Rb
- Abtriebszahnrad
- d1a
- Zahnkranzdurchmesser
- d1b
- Zahnkranzdurchmesser
- d2a
- Zahnkranzdurchmesser
- d2b
- Zahnkranzdurchmesser
- d3a
- Zahnkranzdurchmesser
- d3b
- Zahnkranzdurchmesser
- d9a
- Zahnkranzdurchmesser
- d4b
- Zahnkranzdurchmesser
- d5a
- Zahnkranzdurchmesser
- d5b
- Zahnkranzdurchmesser
- d6a
- Zahnkranzdurchmesser
- d6b
- Zahnkranzdurchmesser
- dRa
- Zahnkranzdurchmesser
- dRb
- Zahnkranzdurchmesser
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
