DE102010050073A1

DE102010050073A1 - Mehrstufiges Getriebe

Info

Publication number: DE102010050073A1
Application number: DE102010050073A
Authority: DE
Inventors: Steffen Lehmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2011-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Getriebe zum Antrieb von mindestens einem Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs, mit Antriebszahnrädern und Abtriebszahnrädern, die in Eingriff gebracht werden können, um unterschiedliche Übersetzungen zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement zu realisieren. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Abtriebszahnräder auf einer Abtriebswelle drehbar und in einem axialen Abstand voneinander gelagert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Getriebe zum Antrieb von mindestens einem Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs, mit Antriebszahnrädern und Abtriebszahnrädern, die in Eingriff gebracht werden können, um unterschiedliche Übersetzungen zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement zu realisieren.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 060 991 A1 ist ein Planetengetriebe mit einer ersten Komponente bekannt, die einen ersten Getriebeanschluss bildet und mit der Antriebswelle eines Verbrennungsmotors verbindbar ist. Eine zweite Komponente des Planetengetriebes bildet einen zweiten Getriebeanschluss, der eine Riemenscheibe umfasst. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 049 366 A1 ist ein mehrstufig schaltbares Getriebe bekannt, das zwischen einer Nebenantriebseinrichtung und einem Nebenaggregat angeordnet ist. Aus der europäischen Patentschrift EP 0 357 584 B1 ist ein Zapfwellengetriebe mit einer Ausgangswelle und einer Eingangswelle bekannt, auf der ein als Antriebsrad dienendes Schieberad drehfest sitzt, das über eine Schalteinrichtung in eine Freistellung und zwei Schaltstellungen verschiebbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein mehrstufiges Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe ist bei einem mehrstufigen Getriebe zum Antrieb von mindestens einem Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs, mit Antriebszahnrädern und Abtriebszahnrädern, die in Eingriff gebracht werden können, um unterschiedliche Übersetzungen zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement zu realisieren, dadurch gelöst, dass die Abtriebszahnräder auf einer Abtriebswelle drehbar und in einem axialen Abstand voneinander gelagert sind. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse der Abtriebswelle. Die Abtriebsräder sind als Losräder ausgeführt, die relativ zu der Abtriebswelle verdrehbar sind.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrstufigen Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle zwischen den Abtriebszahnrädern mit einer Verzahnung versehen ist. Über die Verzahnung wird eine drehfeste Verbindung geschaffen, um eine Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebselement und der Abtriebswelle zu ermöglichen. Die Verzahnung ist vorzugsweise als Steckverzahnung ausgeführt, das heißt die Zahnflanken der Verzahnung erstrecken sich in axialer Richtung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrstufigen Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Abtriebszahnrädern ein Synchronelement angeordnet ist. Das Synchronelement ermöglicht eine Beschleunigung und/oder Abbremsung der als Losräder ausgeführten Abtriebszahnräder auf eine Synchrondrehzahl. Alternativ oder zusätzlich ermöglicht das Synchronelement ein definiertes Eingreifen von entsprechenden Klauenverzahnungen, welche die Drehmomentübertragung ermöglichen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrstufigen Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Synchronelement mit einer Schaltgabel zusammenwirkt, um eines oder keines der Abtriebszahnräder drehfest mit der Abtriebswelle zu verbinden. Durch die Kombination von verschieden großen Abtriebszahnrädern mit verschieden großen Antriebszahnrädern können unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement realisiert werden. Die Schaltgabel umgreift das Synchronelement zumindest teilweise.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrstufigen Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabel durch einen Stellmotor betätigt wird. Bei dem Stellmotor handelt es sich um einen Elektromotor, dessen Motorwelle zum Beispiel mit einer Verzahnung versehen ist, die mit einem Verzahnungsabschnitt der Schaltgabel kämmt. Die Schaltgabel ist zum Beispiel mit Hilfe einer Achse schwenkbar gelagert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrstufigen Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abtriebszahnräder permanent in Eingriff mit den Antriebszahnrädern befinden. Dabei ist jedem Abtriebszahnrad ein Antriebszahnrad zugeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrstufigen Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszahnräder in einem Mehrfachantriebszahnrad starr miteinander verbunden sind. Die Antriebszahnräder können in dem Mehrfachantriebszahnrad stoffschlüssig oder einstückig miteinander verbunden sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrstufigen Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrfachantriebszahnrad an einem Ende einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors befestigt ist. Durch eine Formschlussverbindung kann eine sichere Drehmomentübertragung zwischen der Kurbelwelle und dem Mehrfachzahnrad sichergestellt werden. Ein unerwünschtes Lösen der Verbindung zwischen dem Mehrfachantriebszahnrad und der Kurbelwelle kann durch eine Schraube verhindert werden, die sich durch ein Durchgangsloch des Mehrfachantriebszahnrads in ein Sackloch am Ende der Kurbelwelle erstreckt beziehungsweise in dieses eingeschraubt ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrstufigen Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als zweistufiges Standgetriebe ausgeführt ist. Dabei bedeutet Standgetriebe, dass das Getriebe feststehend ausgeführt ist, beziehungsweise an einem feststehenden Gehäuseteil des Kraftfahrzeugs angebracht ist. Das Getriebe umfasst vorzugsweise ein Getriebegehäuse, das an ein Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine angebaut ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrstufigen Getriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle seitlich neben einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors angeordnet ist. Die Abtriebswelle ist vorzugsweise parallel zu der Kurbelwelle auf der Vorderseite des Verbrennungsmotors so angeordnet, dass sie aus dem Getriebegehäuse herausragt. An dem herausragenden Ende der Abtriebswelle ist vorzugsweise eine Riemenscheibe eines Riementriebs befestigt, durch den das Drehmoment von der Abtriebswelle auf mindestens ein Nebenaggregat des Verbrennungsmotors übertragen wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes im Längsschnitt durch eine Abtriebswelle und
2 das Getriebe aus 1 in einer teilweise geschnitten dargestellten Draufsicht auf eine Schaltgabel und unter Weglassung eines Getriebegehäuses.
In den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes Getriebe in zwei verschiedenen Ansichten dargestellt. Das Getriebe ist an eine Brennkraftmaschine 1 angebaut, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird und ein Hauptaggregat eines Kraftfahrzeugs darstellt. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ein Kurbelgehäuse 2, in welchem eine Kurbelwelle 4 durch Kolben angetrieben wird. Die Kurbelwelle 4 umfasst Kurbelzapfen 5, die über Kurbelwangen 6 einstückig mit der Kurbelwelle 4 verbunden sind. Über Pleuelstangen 8 ist die Kurbelwelle 4 an den Kurbelzapfen 5 mit den Kolben gekoppelt, um eine Hin- und Herbewegung der Kolben in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 4 umzuwandeln. Zur Reduzierung von Kurbelwellenschwingungen ist ein interner Kurbelwellendämpfer 10 vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, bei einer entsprechenden Verlängerung der Kurbelwelle 4 einen externen Kurbelwellendämpfer anzubringen.
Ein Ende 9 der Kurbelwelle 4 ragt aus dem Kurbelgehäuse 2 heraus und dient zur Anbindung eines erfindungsgemäßen Getriebes 12 an die Kurbelwelle 4. Das Getriebe 12 umfasst ein Getriebegehäuse 14, das an das Kurbelgehäuse 2 angebaut ist. In dem Getriebegehäuse 14 ist ein Antriebszahnrad 15 an das aus dem Kurbelgehäuse 2 herausragende Ende 9 der Kurbelwelle 4 angebunden. Das Antriebszahnrad 15 ist mit einem Antriebszahnrad 16 in einem Mehrfachantriebszahnrad 18 kombiniert. Das Mehrfachantriebszahnrad 18 ist drehfest mit dem Ende 9 der Kurbelwelle 4 verbunden und durch eine Schraube 19 an diesem befestigt. Dadurch wird das Mehrfachantriebszahnrad 18 mit den Antriebszahnrädern 15, 16 durch die Kurbelwelle 4 angetrieben.
Das Antriebszahnrad 15 kämmt mit einem Abtriebszahnrad 21. Das Antriebszahnrad 16 kämmt mit einem Abtriebszahnrad 22. Die Antriebszahnräder 15, 16 und die Abtriebszahnräder 21, 22 haben unterschiedliche Durchmesser, um verschiedene Übersetzungen darzustellen. Die beiden Abtriebszahnräder 21, 22 sind mit Hilfe von Lagern 23, 24 auf eine Abtriebswelle 25 gelagert, die mit Hilfe von Lagern 26, 27 um eine Drehachse 28 drehbar gelagert ist. Das Lager 26 ist im Bereich eines Durchgangslochs des Getriebegehäuses 14 angeordnet. Durch das Durchgangsloch in dem Getriebegehäuse 14 ragt ein Ende 29 der Abtriebswelle 25 aus dem Getriebegehäuse heraus in die Umgebung der Brennkraftmaschine 1. Das Getriebegehäuse 14 ist durch eine Dichtung 31 zur Umgebung hin abgedichtet. Das Lager 27 ist in dem Kurbelgehäuse 2 angeordnet.
Die beiden Abtriebszahnräder 21, 22 sind in axialer Richtung, das heißt in Richtung oder parallel zur Drehachse 28 der Abtriebswelle 25, voneinander beabstandet. Die Abtriebswelle 25 weist zwischen den beiden Lagern 23, 24 für die Abtriebszahnräder 21, 22 eine Verzahnung 30 auf, die auch als Steckverzahnung bezeichnet wird. Ein Synchronelement 32 ist durch die Verzahnung 30 drehfest mit der Abtriebswelle 25 verbunden. Das Synchronelement 32 wird durch eine Schaltgabel 34 betätigt, die um eine Achse 35 schwenkbar in dem Getriebegehäuse 14 gelagert ist.
Die Schaltgabel 34 weist einen im Wesentlichen kreisbogenförmigen Verzahnungsabschnitt 38 auf, in den eine komplementäre Verzahnung eines Stellzahnrads 39 eingreift. Das Stellzahnrad 39 ist auf einer Elektromotorwelle 40 eines Stellmotors 42 befestigt. Über den Stellmotor 42 wird die Schaltgabel 34 betätigt, um entweder der Abtriebszahnrad 21 oder das Abtriebszahnrad 22 drehfest mit der Abtriebswelle 25 zu verbinden. In einer Neutralstellung des Getriebes 12 sind beide Abtriebszahnräder 21, 22 nicht drehfest mit der Abtriebswelle 25 verbunden, also relativ zu dieser verdrehbar.
Das aus dem Getriebegehäuse 14 herausragende Ende 29 der Abtriebswelle 25 ist, zum Beispiel mit Hilfe einer formschlüssigen Kupplung 52, die zum Beispiel als Oldham-Kupplung ausgeführt ist, drehfest mit einer Riemenscheibe 50 verbunden. In die Riemenscheibe 50 ist eine Dämpfungs- beziehungsweise Entkopplungseinrichtung 54 integriert. Von der Riemenscheibe 50 wird ein von der Abtriebswelle 25 bereitgestelltes Drehmoment über einen Riemen 56 auf mindestens ein Nebenaggregat übertragen.
Durch das erfindungsgemäße Getriebe 12 wird auf einfache Art und Weise eine zweistufige Übersetzung der von der Kurbelwelle 4 gelieferten Drehzahl ermöglicht. Das Getriebe 12 ist als aufgesetztes Standgetriebe mit elektromechanischer Gangbetätigung ausgeführt. Über die Schaltgabel 34 und das Synchronelement 32 können mit Hilfe des Stellmotors 42 zwei verschiedene Übersetzungsstufen variabel gesteuert eingelegt werden. Darüber hinaus kann der Riementrieb mit der Riemenscheibe 50 und dem Riemen 56 durch Herausnehmen der Gänge in der Neutralstellung zeitweise abgeschaltet werden.
Bezugszeichenliste

1: Brennkraftmaschine
2: Kurbelgehäuse
4: Kurbelwelle
5: Kurbelzapfen
6: Kurbelwange
8: Pleuelstange
9: Ende
10: Kurbelwellendämpfer
12: Getriebe
14: Getriebegehäuse
15: Antriebszahnrad
16: Antriebszahnrad
18: Mehrfachantriebszahnrad
19: Schraube
21: Abtriebszahnrad
22: Abtriebszahnrad
23: Lager
24: Lager
25: Abtriebswelle
26: Lager
27: Lager
28: Drehachse
29: Ende
30: Verzahnung
31: Dichtung
32: Synchronelement
34: Schaltgabel
35: Achse
38: Verzahnungsabschnitt
39: Stellzahnrad
40: Motorwelle
42: Stellmotor
50: Riemenscheibe
52: Kupplung
54: Entkopplungseinrichtung
56: Riemen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004060991 A1 [0002]
DE 102005049366 A1 [0002]
EP 0357584 B1 [0002]

Claims

Mehrstufiges Getriebe zum Antrieb von mindestens einem Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs, mit Antriebszahnrädern (15, 16) und Abtriebszahnrädern (21, 22), die in Eingriff gebracht werden können, um unterschiedliche Übersetzungen zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement zu realisieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebszahnräder (21, 22) auf einer Abtriebswelle (25) drehbar und in einem axialen Abstand voneinander gelagert sind.
Mehrstufiges Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (25) zwischen den Abtriebszahnrädern (21, 22) mit einer Verzahnung (30) versehen ist.
Mehrstufiges Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Abtriebszahnrädern (21, 22) ein Synchronelement (32) angeordnet ist.
Mehrstufiges Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Synchronelement (32) mit einer Schaltgabel (34) zusammenwirkt, um eines oder keines der Abtriebszahnräder (21, 22) drehfest mit der Abtriebswelle (25) zu verbinden.
Mehrstufiges Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabel (34) durch einen Stellmotor (42) betätigt wird.
Mehrstufiges Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abtriebszahnräder (21, 22) permanent in Eingriff mit den Antriebszahnrädern (15, 16) befinden.
Mehrstufiges Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszahnräder (15, 16) in einem Mehrfachantriebszahnrad (18) starr miteinander verbunden sind.
Mehrstufiges Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrfachantriebszahnrad (18) an einem Ende (9) einer Kurbelwelle (4) eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors (1) befestigt ist.
Mehrstufiges Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (12) als zweistufiges Standgetriebe ausgeführt ist.
Mehrstufiges Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (25) seitlich neben einer Kurbelwelle (4) eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor (1) angeordnet ist.