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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/146,930,
die am 23. Januar 2009 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt
hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft Getriebe, und genauer ein kompaktes
Doppelkupplungs-Mehrganggetriebe mit zwei Achsen und einer dedizierten
Rückwärtswelle.
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HINTERGRUND
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Die
Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformation,
die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung steht, und brauchen keinen
Stand der Technik zu bilden.
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Ein
typisches Mehrganggetriebe mit Gegenwellen und koplanaren Zahnradsätzen benutzt
Gegenwellenzahnräder
mit einem unterschiedlichen, dedizierten Zahnradpaar oder -satz,
um jeden Vorwärtsgang
zu erreichen. Dementsprechend beträgt die bei dieser typischen
Konstruktion erforderliche Gesamtzahl von Zahnrädern das Zweifache der Zahl von
Vorwärtsgängen plus
drei für
Rückwärts. Dies benötigt eine
große
Zahl von erforderlichen Zahnradpaaren, insbesondere bei Getrieben,
die eine relativ große
Zahl von Vorwärtsgängen aufweisen.
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Obgleich
gegenwärtige
Getriebe ihren vorgesehenen Zweck erfüllen, ist der Bedarf für neue und
verbesserte Getriebekonfigurationen, die ein verbessertes Leistungsvermögen, insbesondere
von den Standpunkten des Wirkungsgrades, des Ansprechvermögens und
des ruhigen Betriebes aus, sowie einen verbesserten Bauraum, primär reduzierte
Größe und reduziertes
Gewicht, zeigen, im Wesentlichen konstant. Dementsprechend gibt
es in der Technik einen Bedarf für
ein Getriebe, das einen verbesserten Bauraum aufweist, während es
gewünschte Übersetzungsverhältnisse
und Drehmomentbereiche bereitstellt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Getriebe bereit, mit einem Eingangselement,
einem Abtriebsverteilerzahnrad, einem ersten und zweiten Wellenelement,
einer Gegenwelle oder Vorgelegewelle, einem Rückwärtswellenelement, mehreren
koplanaren Zahnradsätzen
und mehreren Drehmomentübertragungseinrichtungen.
Die Drehmomentübertragungseinrichtungen
umfassen mehrere Synchronanordnungen und eine Doppelkupplungsanordnung.
Das Getriebe ist betreibbar, um zumindest einen Rückwärtsgang
und mehrere Vorwärtsgänge zwischen dem
Antriebselement und dem Abtriebsverteilerzahnrad bereitzustellen.
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In
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Getriebe fünf koplanare
Zahnradsätze.
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In
noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das
Getriebe eine Einwegkupplung zum selektiven Verbinden des ersten
Zahnrads des dritten Zahnradsatzes mit dem zweiten Verbindungselement.
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In
noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das
Getriebe drei Synchronanordnungen.
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In
noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die
drei Synchronanordnungen eine Einwegsynchroneinrichtung und zwei
Zweiwegesynchroneinrichtungen.
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In
noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Getriebe
betreibbar, um zumindest fünf
Vorwärtsgänge bereitzustellen.
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In
nochmals einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein
Getriebe vorgesehen, das ein Antriebselement, ein Abtriebselement,
einen ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Zahnradsatz aufweist.
Der erste Zahnradsatz weist ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad
auf, der zweite Zahnradsatz weist ein erstes Zahnrad und ein zweites
Zahnrad auf, der dritte Zahnradsatz weist ein erstes Zahnrad und
ein zweites Zahnrad auf, der vierte Zahnradsatz weist ein erstes
Zahnrad und ein zweites Zahnrad auf, der fünfte Zahnradsatz weist ein
erstes Zahnrad, ein zweites Zahnrad und ein drittes Zahnrad auf.
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Ein
erstes Verbindungselement verbindet das erste Zahnrad ständig mit
dem zweiten und vierten Zahnradsatz. Ein zweites Verbindungselement verbindet
selektiv mit dem ersten Zahnrad des ersten, dritten und fünften Zahnradsatzes.
Das erste Verbindungselement ist konzentrisch mit dem zweiten Verbindungselement.
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Eine
Rückwärtswelle
ist beabstandet von und parallel mit dem ersten und zweiten Verbindungselement.
Das zweite Zahnrad des fünften Zahnradsatzes
ist selektiv mit der Rückwärtswelle verbindbar.
Ein Rückwärtszahnrad
ist ständig
mit der Rückwärtswelle
verbunden.
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Eine
Gegenwelle verbindet das Abtriebselement, das zweite Zahnrad des
dritten Zahnradsatzes, das zweite Zahnrad des fünften Zahnradsatzes ständig und
verbindet das zweite Zahnrad des vierten Zahnradsatzes und das dritte
Zahnrad des fünften Zahnradsatzes
selektiv.
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Eine
Doppelkupplungsanordnung ist selektiv einrückbar, um das Antriebselement
mit dem ersten Verbindungselement und/oder dem zweiten Verbindungselement
zu verbinden. Die Doppelkupplungsanordnung umfasst eine erste Kupplung
zum selektiven Verbinden des Antriebselements mit dem ersten Verbindungselement
und eine zweite Kupplung zum selektiven Verbinden des Antriebselements
mit dem zweiten Verbindungselement.
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Drei
Synchronanordnungen koppeln zumindest eines der Zahnräder des
ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Zahnradsatzes selektiv
mit dem ersten Verbindungselement, dem zweiten Verbindungselement,
der Rückwärtswelle
und/oder der Gegenwelle.
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Außerdem sind
die Doppelkupplungsanordnung und die drei Synchronanordnungen selektiv
in Kombinationen von zumindest zweien einrückbar, um zumindest fünf Vorwärtsgänge und
zumindest einen Rückwärtsgang
zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement herzustellen.
Die erste der drei Synchronanordnungen verbindet das zweite Zahnrad
des fünften
Zahnradsatzes selektiv mit der Rückwärtswelle,
um ein Rückwärtsübersetzungsverhältnis herzustellen.
Die zweite der drei Synchronanordnungen verbindet das erste Zahnrad
des ersten Zahnradsatzes oder das erste Zahnrad des zweiten Zahnradsatzes
mit dem zweiten Verbindungselement, um ein drittes und/oder fünftes Übersetzungsverhältnis herzustellen.
Die dritte der drei Synchronanordnungen verbindet das zweite Zahnrad
des vierten Zahnradsatzes oder das dritte Zahnrad des fünften Zahnradsatzes
mit der Gegenwelle, um ein zweites und/oder ein viertes Übersetzungsverhältnis herzustellen.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der besten Ausführungsarten
der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen
leicht deutlich werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Seitenquerschnittansicht einer Ausführungsform eines Getriebes
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Seitenquerschnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Getriebes
gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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3 ist
eine Seitenquerschnittansicht noch einer anderen Ausführungsform
eines Getriebes gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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BESCHREIBUNG
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen auf
gleiche Bauteile verweisen, ist in 1 ein Mehrganggetriebe
allgemein mit Bezugszeichen 10 angegeben. Das Getriebe 10 umfasst
ein Antriebselement 12 und ein Abtriebselement oder Verteilerzahnrad 14.
In der vorliegenden Ausführungsform
ist das Antriebselement 12 eine Welle und das Verteilerzahnrad 14 ist
ein Zahnrad, jedoch werden Fachleute feststellen, dass das Antriebselement 12 andere
Bauteile als Wellen sein kann, und dass das Abtriebselement 14 ein
anderes Bauteil als ein Zahnrad, wie etwa eine Welle, sein kann.
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Das
Antriebselement 12 ist ständig mit einem Motor (der nicht
gezeigt ist) oder einer anderen Drehmoment erzeugenden Maschine
verbunden, um ein Fahrdrehmoment an das Antriebselement 12 zu
liefern. Das Abtriebselement oder Verteilerzahnrad 14 treibt
eine Achsantriebsanordnung 16 drehbar an. Die Achsantriebsanordnung 16 überträgt Drehmoment,
das von dem Verteilerzahnrad 14 abgegeben wird, auf eine
erste und zweite Seitenachse 17, 18 und auf Straßenräder (die
nicht gezeigt sind), die mit den Seitenachsen 17, 18 gekoppelt
sind.
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Das
Getriebe 10 umfasst ein Gehäuse 19, das eine Zahnradanordnung 20 zumindest
teilweise umschließt.
Die Zahnradanordnung 20 umfasst verschiedene Wellen oder
Wellenelemente, koplanare kämmende
Zahnradsätze,
eine Doppelkupplungsanordnung und selektiv einrückbare Synchroneinrichtungen,
wie es hierin beschrieben ist. Zum Beispiel umfasst die Zahnradanordnung 20 eine
erste Welle oder ein erstes Wellenelement 22, eine zweite
Welle oder ein zweites Wellenelement 24, eine Vorgelegewelle 26 und
eine Rückwärtswelle
oder ein Rückwärtselement 28.
Die zweite Welle oder das zweite Wellenelement 24 ist eine
Hohlwelle, die konzentrisch mit der ersten Welle oder dem ersten
Wellenelement 22 ist und über dieser liegt. Die Vorgelegewelle 26 und das
Rückwärtselement 28 sind
jeweils beabstandet von und parallel zu dem ersten und zweiten Wellenelement 22, 24.
Die erste und zweite Welle definieren eine erste Drehachse, und
die Vorgelegewelle 26 definiert eine zweite Drehachse.
Die Wellenelemente 22, 24 und die Vorgelegewelle 26 sind
durch Lager 30a, 30b, 30c, 30d, 30e und 30f drehbar
abgestützt.
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Eine
Doppelkupplungsanordnung 32 ist zwischen das Antriebselement 12 und
das erste und zweite Wellenelement 22, 24 geschaltet.
Die Doppelkupplungsanordnung 32 umfasst ein Kupplungsgehäuse 34,
das zur gemeinsamen Rotation mit dem Antriebselement 12 verbunden
ist. Ferner weist die Doppelkupplungsanordnung 32 ein erstes
und zweites Kupplungselement oder Naben 36 und 38 auf. Die
Kupplungselemente 36 und 38 sind zusammen mit
dem Kupplungsgehäuse 34 konfiguriert,
um eine Reibkupplung zu bilden, die in der Technik als Doppelkupplung
bekannt ist. Genauer sind an den Kupplungselementen 36, 38 und
dem Kupplungsgehäuse 34 Reibplatten
montiert, die Wechselwirken, um eine Reibkupplung zu bilden. Das
Kupplungselement 36 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem
ersten Verbindungselement 22 verbunden, und das Kupplungselement 38 ist
zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Verbindungselement 24 verbunden.
Somit verbindet die selektive Einrückung des Kupplungselements 36 mit
dem Kupplungsgehäuse 34 das
Antriebselement 12 zur gemeinsamen Rotation mit dem ersten
Wellenelement 22. Die selektive Einrückung des Kupplungselements 38 mit
dem Kupplungsgehäuse 34 verbindet
das Antriebselement 12 zur gemeinsamen Rotation mit dem
zweiten Wellenelement 24.
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Die
Zahnradanordnung 20 umfasst auch mehrere koplanare kämmende Zahnradsätze 40, 50, 60, 70 und 80.
Der koplanare Zahnradsatz 40 umfasst Zahnrad 42 und
Zahnrad 44. Das Zahnrad 42 ist selektiv zur gemeinsamen
Rotation mit dem zweiten Wellenelement 24 verbindbar und
kämmt mit
Zahnrad 44. Das Zahnrad 44 ist zur gemeinsamen
Rotation mit der Vorgelegewelle 26 verbunden. Es ist festzustellen,
dass das Zahnrad 42 eine separate Zahnradstruktur sein
kann, die an dem zweiten Wellenelement 24 befestigt ist,
oder Zahnradzähne/Kerbverzahnungen,
die an einer Außenfläche des
zweiten Wellenelement 24 gebildet sind, ohne vom Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Zahnradsatz 40 ist
benachbart zu einer Wand 47 des Getriebegehäuses 19 proximal
zu einer Vorderseite oder Seite des Getriebes 10 angeordnet.
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Der
koplanare Zahnradsatz 50 umfasst Zahnrad 52 und
Zahnrad 54. Das Zahnrad 52 ist selektiv zur gemeinsamen
Rotation mit dem zweiten Wellenelement 24 verbindbar und
kämmt mit
Zahnrad 54. Das Zahnrad 54 ist zur gemeinsamen
Rotation mit der Vorgelegewelle 26 verbunden. Der Zahnradsatz 50 ist
benachbart zu dem Zahnradsatz 40 angeordnet.
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Der
koplanare Zahnradsatz 60 umfasst Zahnrad 62 und
Zahnrad 64. Das Zahnrad 62 ist selektiv zur gemeinsamen
Rotation mit dem zweiten Wellenelement 24 verbindbar und
kämmt mit
Zahnrad 64. Genauer ist das Zahnrad 62 an einer
Einwegkupplung 66 montiert, die das Zahnrad 62 mit
der zweiten Welle 24 koppelt. Das Zahnrad 64 ist
zur gemeinsamen Rotation mit der Vorgelegewelle 26 verbunden.
Der Zahnradsatz 60 ist benachbart zu dem Zahnradsatz 50 angeordnet.
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Der
koplanare Zahnradsatz 70 umfasst Zahnrad 72 und
Zahnrad 74. Das Zahnrad 72 ist zur gemeinsamen
Rotation mit dem ersten Wellenelement 22 verbunden und
kämmt mit
Zahnrad 74. Das Zahnrad 74 ist selektiv zur gemeinsamen
Rotation mit der Vorgelegewelle 26 verbindbar. Der Zahnradsatz 70 ist
benachbart zu dem Zahnradsatz 60 angeordnet.
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Der
koplanare Zahnradsatz 80 umfasst Zahnrad 82, Zahnrad 84 und
Zahnrad 86. Das Zahnrad 82 ist zur gemeinsamen
Rotation mit dem ersten Wellenelement 22 verbunden und
kämmt mit
Zahnrad 84. Das Zahnrad 84 ist selektiv zur gemeinsamen Rotation
mit der Rückwärtswelle 28 verbindbar.
Das Zahnrad 86 ist selektiv zur gemeinsamen Rotation mit
der Vorgelegewelle 26 verbindbar und kämmt mit Zahnrad 82.
Der Zahnradsatz 80 ist zwischen dem Zahnradsatz 70 und
einer Endwand 88 des Getriebegehäuses 19 angeordnet.
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Das
Rückwärtszahnrad 90 ist
zur gemeinsamen Rotation mit dem Rückwärtswellenelement 28 verbunden
und kämmt
mit Zahnrad 64 des Zahnradsatzes 60. Das Rückwärtszahnrad 90 ist
zwischen dem Zahnradsatz 80 und der Endwand 47 gelegen.
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Schließlich ist
das Verteilerzahnrad 14 zur gemeinsamen Rotation mit der
Vorgelegewelle 26 verbunden. Das Verteilerzahnrad 14 ist
zwischen dem koplanaren Zahnradsatz 40 und Zahnradsatz 50 gelegen.
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Das
Getriebe 10 umfasst ferner mehrere selektiv einrückbare Synchronanordnungen 100, 110 und 120.
Die Synchroneinrichtung 100 ist eine einseitige Synchroneinrichtung,
die im Allgemeinen eine Schaltgabel (die nicht gezeigt ist) umfasst,
die von einem Aktuator (der nicht gezeigt ist) bidirektional in eine
eingerückte
Position und eine neutrale oder ausgerückte Position umgesetzt wird.
Zum Beispiel ist die Synchroneinrichtung 100 selektiv einrückbar, um das
Zahnrad 84 mit der Rückwärtswelle 28 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. In einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Synchroneinrichtung 100 nur einen Aktuator auf.
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Die
Synchroneinrichtungen 110 und 120 sind doppelseitige
Synchroneinrichtungen und umfassen im Allgemeinen eine Schaltgabel
(die nicht gezeigt ist), die von einem Aktuator (der nicht gezeigt
ist) bidirektional in zumindest zwei eingerückte Positionen und eine neutrale
oder ausgerückte
Position umgesetzt wird. Zum Beispiel ist die Synchroneinrichtung 110selektiv
einrückbar,
um das Zahnrad 42 mit dem zweiten Wellenelement 24 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden, und ist selektiv einrückbar, um das
Zahnrad 52 mit dem zweiten Wellenelement 24 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 120 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 74 mit dem Vorgelegewellenelement 26 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden, und ist selektiv einrückbar, um
das Zahnrad 86 mit dem Vorgelegewellenelement 26 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden.
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Das
Getriebe 10 ist in der Lage, Drehmoment von der Antriebswelle 12 auf
das Verteilerzahnrad 14 in zumindest fünf Vorwärtsdrehmomentverhältnissen
und zumindest einem Rückwärtsdrehmomentverhältnis zu übertragen.
Ein jedes von den Vorwärtsdrehmomentverhältnissen
und dem Rückwärtsdrehmomentverhältnis wird
durch selektive Einrückung
der Doppelkupplungsanordnung 32 und einer oder mehrerer
der Synchronanordnungen 100, 110 und 120 erzielt.
Fachleute werden leicht verstehen, dass jedem Drehmomentverhältnis ein
unterschiedliches Drehzahlverhältnis
oder unterschiedlicher Gang zugeordnet ist.
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Es
ist festzustellen, dass jeder einzelne Zahnradsatz 40, 50, 60, 70 und 80 ein
oder mehrere Vorwärts-
und/oder Rückwärtsübersetzungsverhältnisse
bei selektiver Einrückung
der Synchronanordnungen 100, 110 und 120 bereitstellt,
und dass welche Synchroneinrichtung und welcher Zahnradsatz dem
jeweiligen Vorwärts-
oder Rückwärtsgang
zugeordnet ist, variieren kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung abzuweichen.
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Um
beispielsweise das Rückwärtsdrehmomentverhältnis herzustellen,
wird das Kupplungselement 38 eingerückt, um das Antriebselement 12 mit dem
zweiten Wellenelement 24 zu koppeln, und die Synchroneinrichtung 100 wird
eingerückt,
um das Zahnrad 84 mit dem Rückwärtswellenelement 28 zu verbinden.
Antriebsdrehmoment von der Antriebswelle 12 wird durch
die Doppelkupplungsanordnung 32 auf das zweite Wellenelement 24,
durch Zahnrad 82 auf Zahnrad 84, durch das Rückwärtselement 28 auf
Zahnrad 90, von Zahnrad 90 auf Zahnrad 64 und durch
die Vorgelegewelle 26 auf das Verteilerzahnrad 14 übertragen.
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Um
ein erstes Vorwärtsdrehmomentverhältnis (d.
h. einen 1. Gang) herzustellen, wird das Kupplungselement 38 eingerückt, um
das Antriebselement 12 mit dem zweiten Wellenelement 24 zu
koppeln. Antriebsdrehmoment von Antriebselement 12 wird durch
die Doppelkupplungsanordnung 32 auf das zweite Wellenelement 24 und
durch die Einwegkupplung 66 auf Zahnrad 62 übertragen.
Das Zahnrad 62 überträgt Drehmoment
auf das Zahnrad 64, das das Drehmoment auf die Vorgelegewelle 26 und
auf das Verteilerzahnrad 14 überträgt.
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Um
ein zweites Vorwärtsdrehmomentverhältnis (d.
h. einen 2. Gang) herzustellen, wird das Kupplungselement 36 eingerückt, um
das Antriebselement 12 mit dem ersten Wellenelement 22,
das das Zahnrad 82 rotiert, zu koppeln. Die Synchroneinrichtung 120 wird
aktiviert, um das Zahnrad 86 mit dem Vorgelegewellenelement 26 zu
koppeln. Dementsprechend wird Antriebsdrehmoment von dem Antriebselement 12 durch
die Doppelkupplungsanordnung 32 auf das erste Wellenelement 22,
durch Zahnrad 82 auf Zahnrad 86 und dann durch
die Vorgelegewelle 26 auf das Verteilerzahnrad 14 übertragen.
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Um
ein drittes Vorwärtsdrehmomentverhältnis (d.
h. einen 3. Gang) herzustellen, wird das Kupplungselement 38 eingerückt, um
das Antriebselement 12 mit dem zweiten Wellenelement 24 zu
koppeln. Die Synchroneinrichtung 110 ist aktiv, um das
Zahnrad 42 mit dem zweiten Wellenelement 24 zu
koppeln. Die Einwegkupplung 66 überholt, wobei das Zahnrad 62 von
der zweiten Welle 24 ausgerückt wird. Somit wird Antriebsdrehmoment
von dem Antriebselement 12 durch die Doppelkupplungsanordnung 32 auf
das zweite Wellenelement 24, durch Zahnrad 42 auf
Zahnrad 44 und durch die Vorgelegewelle 26 auf
das Verteilerzahnrad 14 übertragen.
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Um
ein viertes Vorwärtsdrehmomentverhältnis (d.
h. einen 4. Gang) herzustellen, wird das Kupplungselement 36 eingerückt, um
das Antriebselement 12 mit dem ersten Wellenelement 22 zu
koppeln. Antriebsdrehmoment von dem Antriebselement 12 wird durch
die Doppelkupplungsanordnung 32 auf das erste Wellenelement 22 und
das Zahnrad 72 übertragen.
Die Synchroneinrichtung 120 ist aktiv, um das Zahnrad 74 mit
dem Vorgelegewellenelement 26 zu koppeln. Somit wird Drehmoment
auf die Vorgelegewelle 26 durch Zahnrad 74 und
dann durch die Vorgelegewelle 26 auf das Verteilerzahnrad 14 übertragen.
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Um
ein fünftes
Vorwärtsdrehmomentverhältnis (d.
h. einen 5. Gang) herzustellen, wird das Kupplungselement 38 eingerückt, um
das Antriebselement 12 mit dem zweiten Wellenelement 24 zu
koppeln, und die Synchroneinrichtung 120 wird eingerückt, um das
Zahnrad 52 mit dem zweiten Wellenelement 24 zu
koppeln. Die Einwegkupplung 66 überholt, wobei das Zahnrad 62 von
der zweiten Welle 24 ausgerückt wird. Antriebsdrehmoment
von dem Antriebselement 12 wird durch die Doppelkupplungsanordnung 32 auf das
zweite Wellenelement 24, durch Zahnrad 52 auf Zahnrad 54 und
durch die Vorgelegewelle 26 auf das Verteilerzahnrad 14 übertragen.
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Wieder
ist festzustellen, dass welche der Zahnradsätze 40, 50, 60, 70 und 80 dem
jeweiligen Vorwärts-
oder Rückwärtsgang
zugeordnet sind, gegenüber
dem obigen Beispiel geändert
werden kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die
vorliegende Erfindung zieht in Betracht, dass eine Vielfalt von
Drehmomentverhältnissen
(d. h. das Verhältnis
von Drehmoment des Verteilerzahnrads 14 zu dem des Antriebselements 12)
durch die Auswahl von Zähnezahlen
der Zahnräder
des Getriebes 10 erreichbar ist. Diese Anordnung bietet die
Gelegenheit, eine reduzierte Getriebelänge im Vergleich mit anderen
Getrieben zu erreichen.
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Nun
unter Bezugnahme auf 2 ist eine andere Ausführungsform
eines Getriebes gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgesehen und allgemein mit Bezugszeichen 10' bezeichnet.
Das Getriebe 10' umfasst
die gleichen Doppelkupplung 32, erste und zweite Welle 22, 24,
Vorgelegewelle 26, Rückwärtswelle 28 und
koplanare Zahnradsätze 40, 50, 60, 70 und 80.
Jedoch unterscheidet sich das Getriebe 10' von dem Getriebe 10 in
der Platzierung und selektiven Kopplung einer der Synchroneinrichtungen 100, 110 und 120.
Genauer sind die Synchroneinrichtungen 100 und 120 wie
in der Ausführungsform
der 1 gezeigt gelegen, und die Synchroneinrichtung 110 kann
an der ersten Welle 22 angeordnet sein, wie es in 2 gezeigt
ist, oder alternativ an der Vorgelegewelle 26, wie es in
gestrichelten Linien in 2 gezeigt ist. Daher, wenn die
Synchroneinrichtung 110 an der Welle 22 angeordnet
ist, sind die Zahnräder 52 und 42 um
die erste Welle 22 drehbar und sind selektiv mit der ersten
Welle 22 durch Synchroneinrichtung 110 gekoppelt.
Dementsprechend sind die Zahnräder 54 und 44 drehbar
an der Vorgelegewelle 26 befestigt, wenn die Synchroneinrichtung 110 an
der Welle 22 angeordnet ist. Wenn die Synchroneinrichtung 110 an
der Vorgelegewelle 26 angeordnet ist, sind die Zahnräder 54 und 44 um
die Welle 26 drehbar und sind selektiv mit der Welle 26 durch
die Synchroneinrichtung 110 gekoppelt. Dementsprechend sind
die Zahnräder 52 und 42 drehbar an
der ersten Welle 22 befestigt, wenn die Synchroneinrichtung 110 an
der Vorgelegewelle 26 angeordnet ist.
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Ferner
gestattet das Getriebe 10' die
alternative Anordnung der Synchroneinrichtung 110 an der Vorgelegewelle 26,
indem das Verteilerzahnrad 14 umgeordnet wird. In der Ausführungsform
des Getriebes 10' ist
das Verteilerzahnrad 14 zwischen dem Ritzelrad 44 und
dem Lager 30f statt zwischen dem Zahnrad 44 und 54 angeordnet.
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Nun
unter Bezugnahme auf 3 ist eine andere Ausführungsform
eines Getriebes gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgesehen und allgemein mit Bezugszeichen 200 bezeichnet.
Das Getriebe 200 umfasst ein Antriebselement 212 und
ein Abtriebselement oder Verteilerzahnrad 214. In der vorliegenden
Ausführungsform
ist das Antriebselement 212 eine Welle und das Verteilerzahnrad 214 ist
ein Zahnrad. Jedoch werden Fachleute feststellen, dass das Antriebselement 212 andere
Bauteile als Wellen sein kann, und das Abtriebselement 214 eine
andere Bauteil, wie eine Welle, als ein Zahnrad sein kann.
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Das
Antriebselement 212 ist ständig mit einem Motor (der nicht
gezeigt ist) oder einer anderen Drehmoment erzeugenden Maschine
verbunden, um ein Fahrdrehmoment zum Rotieren des Antriebselement 212 zu
liefern. Das Abtriebselement oder Verteilerzahnrad 214 treibt
eine Achsantriebsanordnung 216 drehbar an. Die Achsantriebsanordnung 216 überträgt Drehmoment,
das von dem Verteilerzahnrad 214 abgegeben wird, auf eine
erste und zweite Seitenachse 217, 218 und auf
Straßenräder (die nicht
gezeigt sind), die mit den Seitenachsen 217, 218 gekoppelt
sind.
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Das
Getriebe 200 umfasst ein Gehäuse 219, das eine
Zahnradanordnung 220 zumindest teilweise umschließt. Die
Zahnradanordnung 220 umfasst verschiedene Wellen oder Elemente,
koplanare kämmende
Zahnradsätze,
eine Doppelkupplungsanordnung und selektiv einrückbare Synchroneinrichtungen,
wie es hierin beschrieben ist. Zum Beispiel umfasst die Zahnradanordnung 220 eine
erste Welle oder ein erstes Wellenelement 222, eine zweite
Welle oder ein zweites Wellenelement 224, eine Vorgelegewelle 226 und
eine Rückwärtswelle
oder ein Rückwärtselement 228.
Die zweite Welle oder das zweite Wellenelement 224 ist
eine Hohlwelle, die konzentrisch mit der ersten Welle oder dem ersten
Wellenelement 222 ist und über dieser liegt. Die Vorgelegewelle 226 und
das Rückwärtselement 228 sind
jeweils beabstandet von und parallel zu dem ersten und zweiten Verbindungselement 222, 224.
Die erste und zweite Welle 222, 224 definieren
eine erste Drehachse und die Vorgelegewelle 226 definiert
eine zweite Drehachse. Die Wellenelemente 222, 224 und die
Vorgelegewelle 226 sind durch Lager 130a, 130b, 130c, 130d, 130e und 130f drehbar
abgestützt.
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Eine
Doppelkupplungsanordnung 332 ist zwischen das Antriebselement 212 und
das erste und zweite Wellenelement 222, 224 geschaltet.
Die Doppelkupplungsanordnung 332 umfasst ein Kupplungsgehäuse 334,
das zur gemeinsamen Rotation mit dem Antriebselement 212 verbunden
ist. Ferner weist die Doppelkupplungsanordnung 332 ein
erstes und zweites Kupplungselement oder Naben 336 und 338 auf.
Die Kupplungselemente 336 und 338 sind zusammen
mit dem Kupplungsgehäuse 334 konfiguriert,
um eine Reibkupplung zu bilden, die in der Technik als Doppelkupplung
bekannt ist. Genauer sind an den Kupplungselementen 336, 338 und
dem Kupplungsgehäuse 334 Reibplatten
montiert, die Wechselwirken, um eine Reibkupplung zu bilden. Das
Kupplungselement 336 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem
ersten Wellenelement 222 verbunden, und das Kupplungselement 338 ist
zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Wellenelement 224 verbunden.
Somit verbindet die selektive Einrückung des Kupplungselements 336 mit
dem Kupplungsgehäuse 334 das
Antriebselement 212 zur gemeinsamen Rotation mit dem ersten
Wellenelement 222. Die selektive Einrückung des Kupplungselements 338 mit
dem Kupplungsgehäuse 334 verbindet
das Antriebselement 212 zur gemeinsamen Rotation mit dem
zweiten Wellenelement 224.
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Die
Zahnradanordnung 220 umfasst auch mehrere koplanare kämmende Zahnradsätze 240, 250, 260, 270 und 280.
Der koplanare Zahnradsatz 240 umfasst Zahnrad 242,
Zahnrad 244 und Zahnrad 246. Das Zahnrad 242 ist
zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Wellenelement 224 verbunden
und kämmt
mit Zahnrad 244 und 246. Das Zahnrad 244 ist
selektiv zur gemeinsamen Rotation mit der Rückwärtswelle 228 verbindbar.
Das Zahnrad 246 ist selektiv zur gemeinsamen Rotation mit
der Vorgelegewelle 226 verbindbar. Es ist festzustellen,
dass das Zahnrad 242 eine separate Zahnradstruktur sein kann,
die an dem zweiten Wellenelement 224 befestigt ist, oder
Zahnradzähne/Kerbverzahnungen,
die an einer Außenfläche des
zweiten Wellenelement 224 gebildet sind, ohne vom Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Zahnradsatz 240 ist
benachbart zu einer Wand 247 des Getriebegehäuses 219 proximal
zu einer Vorderseite oder Seite des Getriebes 200 angeordnet.
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Der
koplanare Zahnradsatz 250 umfasst Zahnrad 252 und
Zahnrad 254. Das Zahnrad 252 ist selektiv zur
gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Wellenelement 224 verbindbar
und kämmt
mit Zahnrad 254. Das Zahnrad 254 ist zur gemeinsamen
Rotation mit der Vorgelegewelle 226 verbunden. Der Zahnradsatz 250 ist
benachbart zu dem Zahnradsatz 240 angeordnet.
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Der
koplanare Zahnradsatz 260 umfasst Zahnrad 262 und
Zahnrad 264. Das Zahnrad 262 ist selektiv zur
gemeinsamen Rotation mit dem ersten Wellenelement 222 verbindbar
und kämmt
mit Zahnrad 264. Genauer ist das Zahnrad 262 an
einer Einwegkupplung 266 montiert, die das Zahnrad 262 selektiv
mit der ersten Welle 222 koppelt. Das Zahnrad 264 ist
zur gemeinsamen Rotation mit der Vorgelegewelle 226 verbunden.
Der Zahnradsatz 260 ist benachbart zu dem Zahnradsatz 250 angeordnet.
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Der
koplanare Zahnradsatz 270 umfasst Zahnrad 272 und
Zahnrad 274. Das Zahnrad 272 ist selektiv zur
gemeinsamen Rotation mit dem ersten Wellenelement 222 verbindbar
und kämmt
mit Zahnrad 274. Das Zahnrad 274 ist zur gemeinsamen
Rotation mit der Vorgelegewelle 226 verbunden. Der Zahnradsatz 270 ist
benachbart zu dem Zahnradsatz 260 angeordnet.
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Der
koplanare Zahnradsatz 280 umfasst Zahnrad 282 und
Zahnrad 284. Das Zahnrad 282 ist selektiv zur
gemeinsamen Rotation mit dem ersten Wellenelement 222 verbindbar
und kämmt
mit Zahnrad 284. Das Zahnrad 284 ist zur gemeinsamen
Rotation mit der Vorgelegewelle 226 verbunden. Der Zahnradsatz 280 ist
zwischen dem Zahnradsatz 270 und einer Endwand 288 des
Getriebegehäuses 219 angeordnet.
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Das
Rückwärtszahnrad 290 ist
zur gemeinsamen Rotation mit dem Rückwärtswellenelement 228 verbunden
und kämmt
mit Zahnrad 264 des Zahnradsatzes 260. Das Rückwärtszahnrad 290 ist zwischen
dem Zahnradsatz 250 und dem Zahnradsatz 270 angeordnet.
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Schließlich ist
das Verteilerzahnrad 214 zur gemeinsamen Rotation mit der
Vorgelegewelle 226 verbunden. Das Verteilerzahnrad 214 ist
zwischen dem Zahnrad 246 und einem Lager 130f angeordnet.
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Das
Getriebe 200 umfasst ferner mehrere selektiv einrückbare Synchronanordnungen 400, 410 und 420.
Die Synchroneinrichtung 400 ist eine einseitige Synchroneinrichtung,
die im Allgemeinen eine Schaltgabel (die nicht gezeigt ist) umfasst,
die von einem Aktuator (der nicht gezeigt ist) bidirektional in eine
eingerückte
Position und eine neutrale oder ausgerückte Position umgesetzt wird.
Zum Beispiel ist die Synchroneinrichtung 400 selektiv einrückbar, um das
Zahnrad 244 mit der Rückwärtswelle 228 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. In einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Synchroneinrichtung 400 nur einen Aktuator auf.
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Die
Synchroneinrichtungen 410, 420 sind doppelseitige
Synchroneinrichtungen und umfassen im Allgemeinen eine Schaltgabel
(die nicht gezeigt ist), die von einem Aktuator (der nicht gezeigt
ist) bidirektional in zumindest zwei eingerückte Positionen und eine neutrale
oder ausgerückte
Position umgesetzt wird. Zum Beispiel ist die Synchroneinrichtung 410 selektiv
einrückbar,
um das Zahnrad 246 mit dem Vorgelegewellenelement 226 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden, und ist selektiv einrückbar, um
das Zahnrad 254 mit dem Vorgelegewellenelement 226 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 420 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 272 mit dem ersten Wellenelement 222 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden, und ist selektiv einrückbar, um
das Zahnrad 282 mit dem ersten Wellenelement 222 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Alternativ kann die Synchroneinrichtung 420 an
der Vorgelegewelle 226 gelegen sein, um die Zahnräder 274 und 284 selektiv
mit der Vorgelegewelle 226 in Eingriff zu bringen, wobei
in diesem Fall die Zahnräder 272 und 282 an
der zweiten Welle 222 drehbar befestigt wären.
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Das
Getriebe 200 ist in der Lage, Drehmoment von der Antriebswelle 212 auf
das Verteilerzahnrad 214 in zumindest fünf Vorwärtsdrehmomentverhältnissen
und zumindest einem Rückwärtsdrehmomentverhältnis zu übertragen.
Ein jedes von den Vorwärtsdrehmomentverhältnissen
und dem Rückwärtsdrehmomentverhältnis wird
durch selektive Einrückung
der Doppelkupplungsanordnung 332 und einer oder mehrerer
der Synchronanordnungen 400, 410 und 420 erzielt.
Fachleute werden leicht verstehen, dass jedem Drehmomentverhältnis ein
unterschiedliches Drehzahlverhältnis
oder unterschiedlicher Gang zugeordnet ist.
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Es
ist festzustellen, dass jeder einzelne Zahnradsatz 240, 250, 260, 270 und 280 ein
oder mehrere Vorwärts-
und/oder Rückwärtsübersetzungsverhältnisse
bei selektiver Einrückung
der Synchronanordnungen 400, 410 und 420 bereitstellt,
und dass welche Synchroneinrichtung und welcher Zahnradsatz dem
jeweiligen Vorwärts-
oder Rückwärtsgang
zugeordnet ist, variieren kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung abzuweichen.
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Um
beispielsweise das Rückwärtsdrehmomentverhältnis herzustellen,
wird das Kupplungselement 338 eingerückt, um das Antriebselement 212 mit
dem zweiten Wellenelement 224 zu koppeln. Die Synchroneinrichtung 400 wird
eingerückt,
um das Zahnrad 244 mit dem Rückwärtswellenelement 228 zu
verbinden. Antriebsdrehmoment von der Antriebswelle 212 wird
durch die Doppelkupplungsanordnung 332 auf das zweite Wellenelement 224,
durch Zahnrad 242 auf Zahnrad 244, durch das Rückwärtswellenelement 228 auf
Zahnrad 290, von Zahnrad 290 auf Zahnrad 264 und
durch die Vorgelegewelle 226 auf das Verteilerzahnrad 214 übertragen.
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Um
ein erstes Vorwärtsdrehmomentverhältnis (d.
h. einen 1. Gang) herzustellen, wird das Kupplungselement 338 eingerückt, um
das Antriebselement 212 mit dem zweiten Wellenelement 224 zu koppeln.
Antriebsdrehmoment von dem Antriebselement 212 wird durch
die Doppelkupplungsanordnung 332 auf das zweite Wellenelement 224 und
durch die Einwegkupplung 266 auf Zahnrad 262 übertragen. Das
Zahnrad 262 überträgt Drehmoment
auf das Zahnrad 264, das das Drehmoment auf die Vorgelegewelle 226 und
auf das Verteilerzahnrad 214 überträgt.
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Um
ein zweites Vorwärtsdrehmomentverhältnis (d.
h. einen 2. Gang) herzustellen, wird das Kupplungselement 338 eingerückt, um
das Antriebselement 212 mit dem zweiten Wellenelement 224 zu koppeln.
Die Synchroneinrichtung 410 wird aktiviert, um das Zahnrad 246 mit
dem Vorgelegewellenelement 226 zu koppeln. Die Einwegkupplung 266 überholt,
wobei das Zahnrad 262 von der zweiten Welle 224 ausgerückt wird.
Dementsprechend wird Antriebsdrehmoment von dem Antriebselement 212 durch
die Doppelkupplungsanordnung 332 auf das zweite Wellenelement 224,
durch Zahnrad 242 auf Zahnrad 246 und dann durch
die Vorgelegewelle 226 auf das Verteilerzahnrad 214 übertragen.
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Um
ein drittes Vorwärtsdrehmomentverhältnis (d.
h. einen 3. Gang) herzustellen, wird das Kupplungselement 336 eingerückt, um
das Antriebselement 212 mit dem ersten Wellenelement 222 zu
koppeln. Die Synchroneinrichtung 420 ist aktiv, um das Zahnrad 282 mit
dem ersten Wellenelement 222 zu koppeln. Somit wird Antriebsdrehmoment
von dem Antriebselement 212 durch die Doppelkupplungsanordnung 332 auf
das erste Wellenelement 222, durch Zahnrad 282 auf
Zahnrad 284 und durch die Vorgelegewelle 226 auf
das Verteilerzahnrad 214 übertragen.
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Um
ein viertes Vorwärtsdrehmomentverhältnis (d.
h. einen 4. Gang) herzustellen, wird das Kupplungselement 338 eingerückt, um
das Antriebselement 212 mit dem zweiten Wellenelement 224 zu koppeln,
und die Synchroneinrichtung 410 wird aktiviert, um das
Zahnrad 254 mit dem Vorgelegewellenelement 226 zu
koppeln. Dementsprechend wird Antriebsdrehmoment von dem Antriebselement 212 durch
die Doppelkupplungsanordnung 332 auf das zweite Wellenelement 224 und
auf Zahnrad 252 übertragen.
Somit wird Drehmoment auf die Vorgelegewelle 226 durch
Zahnrad 254 und dann durch die Vorgelegewelle 226 auf
das Verteilerzahnrad 214 übertragen.
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Um
ein fünftes
Vorwärtsdrehmomentverhältnis (d.
h. einen 5. Gang) herzustellen, wird das Kupplungselement 336 eingerückt, um
das Antriebselement 212 mit dem ersten Wellenelement 222 zu
koppeln, und die Synchroneinrichtung 420 wird eingerückt, um
das Zahnrad 272 mit dem ersten Wellenelement 222 zu
koppeln. Dementsprechend wird Antriebsdrehmoment von dem Antriebselement 212 durch
die Doppelkupplungsanordnung 332 auf das erste Wellenelement 222,
durch Zahnrad 272 auf Zahnrad 274 und durch die
Vorgelegewelle 226 auf das Verteilerzahnrad 214 übertragen.
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Natürlich zieht
die vorliegende Erfindung Abwandlungen und alternative Ausführungsformen
in Betracht. Zum Beispiel wird eine alternative Anordnung der Zahnräder in Betracht
gezogen. Genauer können
die Positionen der Zahnradsätze 70 und 80 ausgetauscht
werden. Außerdem
kann die Position der Zahnradsätze 40 und 50 gewechselt
werden, und der Zahnradsatz 60 kann auf jeder Seite des
Zahnradsatzes 40 und 50 angeordnet sein.
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Obgleich
die besten Ausführungsarten
der Erfindung ausführlich
beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese
Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen
zur praktischen Ausführung
der Erfindung im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche erkennen.
