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Die vorliegende Offenbarung betrifft Doppelkupplungsgetriebe, die eine Kettenantriebsbaugruppe aufweisen, die einen Rückwärtsgang bereitstellt.
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Bei den meisten manuellen, halbautomatischen und automatischen Kraftfahrzeuggetrieben werden Vorwärtsdrehzahlverhältnisse (Gänge) erreicht, indem ein Paar Zahnräder oder Planetenradsätze selektiv in Eingriff gebracht wird. Ein Rückwärtsgang wird im Allgemeinen erreicht, indem ein zusätzliches, die Drehrichtung umkehrendes Zwischenzahnrad zwischen einem Paar Zahnrädern eingebaut wird, was bewirkt, dass der Getriebeausgang in die entgegengesetzte Richtung relativ zu all den anderen gewählten Gängen oder Übersetzungsverhältnissen rotiert.
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Dieses Rückwärtsgang-Zwischenzahnrad ist, obwohl es normale Praxis bei der Getriebekonstruktion ist, nicht ohne Nachteile. Zuallererst benötigt es zumindest ein Bauteil auf einer zusätzlichen Achse, die von der Achse oder den Achsen der Getriebewellen verschoben ist. Obwohl das Rückwärtsgang-Zwischenzahnrad an der zusätzlichen Achse im Allgemeinen nicht groß ist, kann es dennoch Probleme bei dem Einbau des Getriebes und des Antriebsstrangs im Bauraum aufwerfen. Es wird deutlich, dass das Getriebegehäuse ausgestaltet sein muss, um nicht nur das Rückwärtsgang-Zwischenzahnrad aufzunehmen, sondern auch eine tragende Welle. Zweitens erfordert das Rückwärtsgang-Zwischenzahnrad natürlich, dass die Welle geeignete Lager aufweist, alles Bauteile, die das Gewicht und die Kosten des Getriebes erhöhen. Schließlich kann der herkömmliche Rückwärtsgang-Zwischenzahnradstrang laut sein und erzeugt beträchtliche parasitäre Verluste aufgrund der mehreren Zahnradkämmungen. Es wird deutlich, dass daher Verbesserungen bei Ausgestaltung des Getrieberückwärtsgangs erwünscht sind.
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Aus der
JP 60053272 A ist bekannt, bei einem Vorgelegewellengetriebe den Rückwärtsgang über einen Kettenantrieb zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle herzustellen. Über eine auf der Vorgelegewelle angeordnete Kupplung wird das Abtriebszahnrad des Zahnradpaares für den ersten Gang oder alternativ das Abtriebskettenrad des Kettenantriebs für den Rückwärtsgang mit der Abtriebswelle in Eingriff gebracht, wodurch eine Drehrichtungsumkehr der Abtriebswelle zwischen dem ersten Vorwärtsgang und dem Rückwärtsgang bewirkt wird.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Doppelkupplungsgetriebe zur Verfügung zu stellen, das ruhiger läuft und kompakter ist und weniger parasitäre Verluste als die herkömmliche Doppelkupplungsgetriebe aufweist.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben:
- 1 ist eine schematische Ansicht eines Doppelkupplungsgetriebes für ein Kraftfahrzeug, das die vorliegende Erfindung enthält;
- 2 ist eine fragmentarische Perspektivansicht einer Rückwärtsgang-Kettenantriebsbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung; und
- 3A und 3B sind schematische Diagramme der Relativdrehung einer Drehmomentübertragung durch die Kettenantriebsbaugruppe der vorliegenden Erfindung (3A) und durch ein Paar kämmende Zahnräder (3B).
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Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Fünfgang-Doppelkupplungsgetriebe veranschaulicht und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.
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Das Getriebe 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit verschiedenen Öffnungen, Anschlüssen, Senkungen, Schultern, Flanschen und dergleichen, die verschiedene Bauteile des Getriebes 10 örtlich festlegen und abstützen. Unter diesen Bauteilen ist eine Eingangs- oder Antriebswelle 14, die Antriebsdrehmoment von einer Antriebsanlage 16, wie etwa einer Benzin- oder Dieselmaschine oder einer Hybridkraftanlage (alle nicht veranschaulicht), aufnimmt. Mit der Eingangswelle 14 ist die Eingangsseite oder angetriebene Seite einer ersten Eingangsreibkupplung 20 verbunden. Die Ausgangsseite oder Antriebsseite der ersten Reibkupplung 20 ist mit einem ersten Antriebsrohr oder einer ersten Hohlwelle 22 gekoppelt und treibt dieses bzw. diese an. Eine erste elektrische, hydraulische oder pneumatische Betätigungseinrichtung 24 bringt die erste Reibkupplung 20 in Eingriff und löst diese. Die erste Reibkupplung 20 umfasst bevorzugt zwei Sätze ineinander greifender Platten oder Scheiben, die Reibbeschichtungsmaterial (Kupplungsmaterial) aufweisen. Einer der Sätze Platten oder Scheiben (die Eingangsseite) ist mit der Eingangswelle 14 verbunden; der andere Satz Platten oder Scheiben (die Ausgangsseite) ist mit dem ersten Antriebsrohr oder der ersten Hohlwelle 22 verbunden.
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Eine angetriebene Gegenwelle oder Vorgelegewelle 26 ist entlang einer zweiten Achse parallel zu und beabstandet von der Achse der Eingangswelle 14 angeordnet. Die Vorgelegewelle 26 ist auf einem Paar Lagern 28 drehbar gelagert. Benachbart zu der ersten Eingangsreibkupplung 20 befindet sich eine zweite Eingangsreibkupplung 30, deren Eingangsseite oder angetriebene Seite ebenfalls mit der Eingangswelle 14 verbunden ist. Die Ausgangsseite oder Antriebsseite der zweiten Reibkupplung 30 ist mit einer zweiten Antriebswelle 32 gekoppelt und treibt diese an. Eine zweite elektrische, hydraulische oder pneumatische Betätigungseinrichtung 34 rückt die zweite Reibkupplung 30 ein oder löst diese. Die zweite Eingangsreibkupplung 30 weist die gleiche Ausgestaltung wie die oben beschriebene erste Reibkupplung 20 auf. Ein Paar Lager 36 und 38 lagert drehbar das erste Antriebsrohr oder die erste Hohlwelle 22 bzw. die zweite Antriebswelle 32.
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Um das erste Antriebsrohr oder die erste Hohlwelle 22 herum sind frei drehbar drei Stirn- oder bevorzugt schräg verzahnte Zahnräder angeordnet, die dem ersten, dritten und fünften Gang des Getriebes 10 entsprechen, die jeweils in konstanter Kämmung mit einem jeweiligen von weiteren drei Zahnrädern stehen, die an der Vorgelegewelle 26 befestigt sind und mit dieser rotieren. Ein erstes Antriebszahnrad 42A mit kleinstem Durchmesser steht in konstanter Kämmung mit einem ersten angetriebenen Zahnrad 42B mit größtem Durchmesser. Das Paar Zahnräder 42A und 42B stellt einen ersten Gang, d.h. das Übersetzungsverhältnis mit der höchsten Drehzahlreduktion, bereit. Beabstandet von dem ersten Zahnrad 42A befindet sich ein drittes Antriebszahnrad 44A mit mittlerem Durchmesser, das in konstanter Kämmung mit einem dritten angetriebenen Zahnrad 44B mit mittlerem Durchmesser steht. Das Paar Zahnräder 44A und 44B stellt einen dritten Gang, d.h. das Übersetzungsverhältnis mit der dritthöchsten Drehzahlreduktion bereit. Benachbart zu dem dritten, mittleren Zahnrad 44A befindet sich ein fünftes Antriebszahnrad 46A mit größtem Durchmesser, das in konstanter Kämmung mit einem fünften angetriebenen Zahnrad 46B mit kleinstem Durchmesser steht. Das Paar Zahnräder 46A und 46B stellt einen fünften Gang, den höchsten Gang (niedrigstes Übersetzungsverhältnis) des Getriebes 10 bereit. Die Ausdrücke „größte“ und „kleinste“, wie sie hierin verwendet werden, beschreiben Zahnraddurchmesser relativ zu anderen Zahnraddurchmessern auf der gleichen Welle. Tatsächlich können die Zahnräder 46A und 46B die gleiche Größe aufweisen, wodurch sie einen direkten (1:1) Antrieb bereitstellen, oder das fünfte Antriebszahnrad 46A kann einen größeren Durchmesser als das fünfte angetriebene Zahnrad 46B aufweisen, wodurch ein Overdrive, d.h. eine Drehzahlzunahme, bereitgestellt wird.
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Auf dem ersten Antriebsrohr oder der ersten Hohlwelle 22 zwischen dem ersten Antriebszahnrad 42A und dem dritten Antriebszahnrad 44A ist eine erste Doppelsynchronkupplungsbaugruppe 50 angeordnet. Die erste Doppelsynchronkupplungsbaugruppe 50 sowie die weiteren Synchronkupplungsbaugruppen umfassen Synchroneinrichtungen und Flächen- bzw. Belags- oder Klauenkupplungsbauteile, die gemäß üblicher Praxis zunächst ein benachbartes Zahnrad/benachbarte Zahnräder mit einer zugehörigen Welle synchronisieren und dann fest in Eingriff bringen. Die erste Doppelsynchronkupplung 50 ist mit dem ersten Antriebsrohr oder der ersten Hohlwelle 22 durch ineinander greifende Kerbverzahnungen 52 gekoppelt, rotiert damit und verschiebt sich axial und bidirektional, wodurch entweder das erste Antriebszahnrad 42A oder das dritte Antriebszahnrad 44A mit dem ersten Antriebsrohr oder der ersten Hohlwelle 22 synchronisiert und in Eingriff gebracht wird. Die erste Doppelsynchronkupplungsbaugruppe 50 wird durch eine erste Schaltgabel 54 eingerückt und verschoben, welche mit einer ersten Schaltschiene 56 gekoppelt ist. Die erste Schaltschiene 56 wird durch einen ersten elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Schaltaktuator 58 bidirektional verschoben.
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Auf dem ersten Antriebsrohr oder der ersten Hohlwelle 22 benachbart zu dem fünften Antriebszahnrad 46A ist eine erste Einzelsynchronkupplungsbaugruppe 60 angeordnet. Die erste Einzelsynchronkupplungsbaugruppe 60 ist mit dem ersten Antriebsrohr oder der ersten Hohlwelle 22 durch ineinander greifende Kerbverzahnungen 62 gekoppelt, rotiert damit und wird axial und bidirektional verschoben, um das fünfte Antriebszahnrad 46A mit dem ersten Antriebsrohr oder der ersten Hohlwelle 22 zu synchronisieren und in Eingriff zu bringen. Die erste Einzelsynchronkupplungsbaugruppe 60 wird durch eine zweite Schaltgabel 64 eingerückt und verschoben, die mit einer zweiten Schaltschiene 66 gekoppelt ist. Die zweite Schaltschiene 66 wird durch einen zweiten elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Schaltaktuator 68 bidirektional verschoben.
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Nun unter Bezugnahme auf die 1 und 2 und zurückkehrend zur linken Seite des Getriebes 10 und der zweiten Antriebswelle 32 ist festzustellen, dass die Ausgestaltung von Bauteilen wesentlich anders ist als die auf der rechten Seite des Getriebes 10. Zuallererst befindet sich benachbart zu dem Lager 38 eine Kettenantriebsbaugruppe 70, die ein Kettenantriebs-Kettenrad 72 aufweist, das frei drehbar um die zweite Antriebswelle 32 herum angeordnet ist. Eine mehrgliedrige Kette 74 erstreckt sich um einen Abschnitt des Kettenantriebs-Kettenrads 72 herum und erstreckt sich auch um einen Abschnitt eines angetriebenen Kettenrades 76 herum, das an der Vorgelegewelle 26 gefestigt ist und mit dieser rotiert. Abhängig von der Ausgestaltung des Getriebes 10 kann entweder das Kettenantriebs-Kettenrad 72 oder das angetriebene Kettenrad 76 (oder beide) zumindest teilweise in dem Ölsumpf (nicht veranschaulicht) in dem unteren Abschnitt des Getriebegehäuses 12 liegen. Somit kann einfach eine Spritzschmierung für die mehrgliedrige Kette 74 und die Kettenräder 72 und 76 vorgesehen sein.
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Beabstandet von dem Kettenabtriebs-Kettenrad 72 befindet sich ein zweites Antriebszahnrad 82A mit mittlerem Durchmesser, das in konstanter Kämmung mit einem zweiten angetriebenen Zahnrad 82B mit mittlerem Durchmesser steht, das an der Vorgelegewelle 26 befestigt ist und mit dieser rotiert. Das Paar zweite Zahnräder 82A und 82B stellt einen zweiten Gang, d.h. die zweithöchste Drehzahlreduktion bereit. Benachbart zu dem zweiten Antriebszahnrad 82A mit mittlerem Durchmesser befindet sich ein viertes Antriebszahnrad 84A mit mittlerem Durchmesser, das an der zweiten Antriebswelle 32 befestigt ist und mit dieser rotiert. Das vierte Antriebszahnrad 84A mit mittlerem Durchmesser steht in konstanter Kämmung mit einem vierten angetriebenen Zahnrad 84B mit mittlerem Durchmesser, das frei drehbar auf der Vorgelegewelle 26 angeordnet ist. Das Paar vierte Zahnräder 84A und 84B stellt einen vierten Gang, d.h. die vierthöchste Drehzahlreduktion, die durch das Getriebe 10 erreicht wird, bereit.
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Auf der zweiten Antriebswelle 32 zwischen dem Kettenantriebs-Kettenrad 72 und dem zweiten Antriebszahnrad 82A ist eine zweite Doppelsynchronkupplungsbaugruppe 90 angeordnet. Die zweite Doppelsynchronkupplungsbaugruppe 90 ist mit der zweiten Antriebswelle 32 durch ineinander greifende Kerbverzahnungen 92 gekoppelt, rotiert damit und wird axial und bidirektional verschoben, wodurch das Kettenantriebs-Kettenrad 72 oder das zweite Antriebszahnrad 82 mit der zweiten Antriebswelle 32 synchronisiert wird. Die zweite Doppelsynchronkupplung 90 wird durch eine dritte Schaltgabel 94 eingerückt und verschoben, die mit einer dritten Schaltschiene 96 gekoppelt ist. Die dritte Schaltschiene 96 wird durch einen dritten elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Schaltaktuator 98 bidirektional verschoben.
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Auf der Gegenwelle oder Vorgelegewelle 26 benachbart zu dem vierten angetriebenen Zahnrad 84B befindet sich eine zweite Einzelsynchronkupplungsbaugruppe 100. Die zweite Einzelsynchronkupplungsbaugruppe 100 ist mit der Vorgelegewelle 26 durch ineinander greifende Kerbverzahnungen 102 gekoppelt, rotiert damit und wird axial und bidirektional verschoben, um das vierte angetriebene Zahnrad 84B mit der Vorgelegewelle 26 zu synchronisieren und in Eingriff zu bringen. Die zweite Einzelsynchronkupplungsbaugruppe 100 wird durch eine vierte Schaltgabel 104 eingerückt und verschoben, die mit einer vierten Schaltschiene 106 gekoppelt ist. Die vierte Schaltschiene 106 wird durch einen vierten elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Schaltaktuator 108 bidirektional verschoben.
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An der Gegenwelle oder Vorgelegewelle 26 ist ein Ausgangsantriebszahnrad 110 befestigt und rotiert damit, das in konstanter Kämmung mit einem Eingangszahnrad 114 einer Achsantriebsbaugruppe 120 steht und diese antreibt. Die Achsantriebsbaugruppe 120 umfasst typischerweise ein Differenzial 122, das ein Paar Ausgänge 124A und 124B antreibt. Alternativ kann das Eingangszahnrad 114 mit einer Kardanwelle (nicht veranschaulicht) gekoppelt sein und diese antreiben, die wiederum mit einer entfernten Achsantriebsbaugruppe 120 gekoppelt ist und diese antreibt.
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Insofern im Hinblick auf den Betrieb des Getriebes 10 die Arbeitsweise der herkömmlichen Bauteile oben allgemein beschrieben worden ist und darüber hinaus Fachleute die Arbeitsweise der herkömmlichen Bauteile des Getriebes 10 verstehen werden, werden diese nicht weiter beschrieben. Die Aufmerksamkeit wird somit auf die zweite Antriebswelle 32, die zweite Doppelsynchronkupplungsbaugruppe 90, die Kettenantriebsbaugruppe 70 und das zweite Antriebszahnrad und angetriebene Zahnrad 82A und 82B gerichtet. Es ist festzustellen, dass der zweite Gang für diese Erläuterung gewählt worden ist, da es die gleiche Synchronkupplungsbaugruppe 90 wie der Rückwärtsgang benutzt und somit etwas die Erläuterung vereinfacht. Aus dem Standpunkt eines Abtriebs in Vorwärts- und Rückwärtsdrehrichtung wird jedoch jeder beliebige Vorwärtsgang und Rückwärtsgang die Arbeitsweise der Erfindung demonstrieren.
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Wenn der zweite Gang (der durch die Zahnräder 82A und 82B vorgesehen wird) gewählt wird, wird der dritte elektrische, hydraulische oder pneumatische Schaltaktuator 98 aktiviert, um die dritte Schaltschiene 96 und die dritte Schaltgabel 94 nach rechts, wie in 1 veranschaulicht, zu bewegen und somit um das zweite Antriebszahnrad 82A mit der zweiten Antriebswelle 32 zu synchronisieren und in Eingriff zu bringen. Wenn diese Aktion abgeschlossen ist, wird die zweite Reibkupplung 30 mit Energie beaufschlagt, um die Eingangswelle 14 mit der zweiten Antriebswelle 32 in Eingriff zu bringen. Somit wird Antriebsdrehmoment durch die Eingangswelle 14, die zweite Reibkupplung 30, die zweite Antriebswelle 32, die Zahnräder 82A und 82B, die Vorgelegewelle 26, die Zahnräder 110 und 114 und die Achsantriebsbaugruppe 120 geliefert. Es ist anzumerken, dass in diesem Fall sowie mit allen anderen Vorwärtsgängen oder -übersetzungsverhältnissen das Drehmoment durch die zwei Zahnradkämmungen verläuft, und somit die Ausgangsdrehrichtung gleich ist wie die Eingangsdrehrichtung.
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Um den Rückwärtsgang auszuwählen, tritt eine ähnliche Abfolge von Ereignissen auf, mit der Ausnahme, dass der dritte Schaltaktuator 98 aktiviert wird, um die dritte Schaltschiene 96 und die dritte Schaltgabel 94 nach links, wie es in 1 veranschaulicht ist, zu bewegen und somit das Kettenantriebs-Kettenrad 72 mit der zweiten Antriebswelle 32 zu synchronisieren und in Eingriff zu bringen. Wenn diese Aktion abgeschlossen ist, wird die zweite Reibkupplung 30 mit Energie beaufschlagt, um die Eingangswelle 14 mit der zweiten Antriebswelle 32 in Eingriff zu bringen. Somit wird Antriebsdrehmoment durch die Eingangswelle 14, die zweite Reibkupplung 30, die zweite Antriebswelle 32, die Kettenräder 72 und 76, die Kette 74, die Vorgelegewelle 26, die Zahnräder 110 und 114 und die Achsantriebsbaugruppe 120 geliefert. Wenn dies erreicht ist, rotieren die Vorgelegewelle 26 und die zugehörige Ausgangsbaugruppe in die entgegengesetzte Richtung gegenüber dem oben angeführten Beispiel im Hinblick auf das zweite Zahnrad, da es keine Umkehr der Drehrichtung zwischen der Eingangswelle 14 und der Vorgelegewelle 26 gibt.
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Die 3A und 3B verdeutlichen diesen Unterschied. In 3A, die die Erfindung darstellt, ist festzustellen, dass es keine Drehrichtungsumkehr zwischen der zweiten Antriebswelle 32 und der Vorgelegewelle 26 durch die Kettenräder 72 und 76 und die Kette 74 gibt. In 3B, die den zweiten Gang (und alle anderen Vorwärtsgänge vom Standpunkt der Drehrichtung aus) darstellt, ist die Drehrichtung der Vorgelegewelle 26 aufgrund der Leistungsübertragung durch die kämmenden Zahnräder 82A und 82B entgegengesetzt zu der der zweiten Antriebswelle 32. Obwohl es tatsächlich bei allen Vorwärtsgängen relativ zu der Richtung der Vorwärtsgänge eine Drehrichtungsumkehr gibt, ist die Leistungsübertragung durch die Kette 74 und die Kettenräder 72 und 76 entgegengesetzt gerichtet, wodurch der Rückwärtsgang bereitgestellt wird.
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Auf der Basis einer Untersuchung aller Zeichnungsfiguren ist festzustellen, dass das Antriebsübersetzungsverhältnis im Rückwärtsgang zwischen der zweiten Antriebswelle 32 und der Gegenwelle oder Vorgelegewelle 26 leicht gewählt oder verändert werden kann, indem die effektiven Durchmesser der beiden Kettenräder 72 und 76 eingestellt werden; wobei größere Durchmesser des Antriebskettenrades 72 relativ zu dem angetriebenen Kettenrad 76 die Drehzahl der Vorgelegewelle 26 relativ zu der Drehzahl der zweiten Antriebswelle 32 erhöhen werden, und kleinere Durchmesser des Antriebskettenrads 72 die Drehzahl der Vorgelegewelle 26 relativ zu der Drehzahl der zweiten Antriebswelle 32 verringern werden.
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Es ist auch festzustellen, dass die Lagen der verschiedenen Bauteile des Getriebes 10, wie etwa der Antriebs- und angetriebenen Zahnräder 42A und 42B, 44A und 44B, 46A und 46B, 82A und 82B, 84A und 84B, der Kettenantriebsbaugruppe 70, des ersten Antriebsrohrs oder der ersten Hohlwelle 22, der Vorgelegewelle 26, der zweiten Antriebswelle 32, der Eingangskupplungen 20 und 30 und der Synchronkupplungen 50, 60, 90 und 100 in großem Maße eingestellt oder umgearbeitet werden können, während dennoch die Arbeitsweise und Vorteile der Erfindung, die spezifiziert wurden, aufrechterhalten werden. Zum Beispiel könnte die zweite Doppelsynchronkupplungsbaugruppe 90 und die zugehörigen Kerbverzahnungen 92 zur Vorgelegewelle 26 bewegt werden. Dann wären das Kettenantriebs-Kettenrad 72 und das zweite angetriebene Zahnrad 82A an der zweiten Antriebswelle 32 befestigt, und das angetriebene Kettenrad 76 und das zweite angetriebene Zahnrad 82B wären frei drehbar auf der Vorgelegewelle 26 angeordnet und selektiv damit durch die zweite Doppelsynchronkupplungsbaugruppe 90 gekoppelt.
