-
Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, das eine Eingangswelle, eine zur Eingangswelle parallele erste Ausgangswelle und wenigstens eine zweite Ausgangswelle aufweist.
-
Die
DE 44 22 901 A1 zeigt ein derartiges Schaltgetriebe. Das Schaltgetriebe weist mehrere Zahnradpaarungen zur Übertragung von Drehmoment zwischen der Eingangswelle und den Ausgangswellen auf, wobei eine Zahnradpaarung wenigstens ein schaltbares Losrad aufweist. Zudem sind mehrere Gangschaltkupplungen vorgesehen, wobei eine Gangschaltkupplung einem Losrad zugeordnet ist und dazu dient, das Losrad mit der Welle zu verbinden, auf der das Losrad sitzt. Zudem sind weitere schaltbare Kupplungen vorgesehen, durch die zwei auf einer Welle nebeneinander angeordnete Losräder drehfest miteinander verbunden werden können.
-
Mit dem Schaltgetriebe der
DE 44 22 901 A1 lassen sich mehrere Übersetzungsverhältnisse bzw. Gänge realisieren. Bei einem eingelegten Gang wird, wenn sich das Schaltgetriebe in Einsatzlage befindet, ein Drehmoment von einem Antrieb (z. B. Motor) über die Eingangswelle und über ausgewählte Zahnradpaarungen auf eine der Ausgangswellen übertragen, die mit einem Abtrieb (z. B. Differential eines Kraftfahrzeugs) in Eingriff steht.
-
Das Schaltgetriebe der
DE 44 22 901 A1 weist auf der Eingangswelle ein erstes Eingangswellen-Losrad, wenigstens ein zweites Eingangswellen-Losrad, welches zwei im Durchmesser unterschiedlich große Zahnräder aufweist, und eine erste Doppelgangschaltkupplung auf, durch die in einer ersten Aktivstellung das erste Eingangswellen-Losrad mit der Eingangswelle und in einer zweiten Aktivstellung das zweite Eingangswellen-Losrad mit der Eingangswelle drehfest verbunden werden können. Auf der ersten Ausgangswelle sind ein erstes Ausgangswellen-Losrad und ein zweites Ausgangswellen-Losrad angeordnet, die mit den Eingangswellen-Losrädern kämmen.
-
Obgleich das Schaltgetriebe der
DE 44 22 901 A1 viele Gänge aufweist und in axialer Richtung kurz baut, besteht ein Bedarf an weiteren kompakten Schaltgetrieben mit möglichst vielen Gängen und einfachem Aufbau, welches zumindest in den Gängen mit hohem Nutzungsanteil einen guten Wirkungsgrad aufweist.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgetriebe mit vielen Gängen bereitzustellen, das einfach aufgebaut ist, axial kurz baut und möglichst effizient arbeitet.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit der Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele können den Unteransprüchen entnommen werden.
-
Das Schaltgetriebe gemäß Anspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, dass das zweite Ausgangswellen-Losrad wenigstens zwei im Durchmesser unterschiedlich große Zahnräder aufweist, und dass auf der ersten Ausgangswelle eine zweite Doppelgangschaltkupplung angeordnet ist, durch die in einer ersten Aktivstellung das zweite Ausgangswellen-Losrad mit der ersten Ausgangswelle und in einer zweiten Aktivstellung das erste Ausgangswellen-Losrad mit der ersten Ausgangswelle drehfest verbindbar sind, wobei die erste Doppelgangschaltkupplung der Eingangswelle axial zwischen den Zahnrädern des zweiten Ausgangswellen-Losrads angeordnet ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die zweite Doppelgangschaltkupplung auf der ersten Ausgangswelle axial zwischen den Zahnrädern des zweiten Eingangswellen-Losrads angeordnet. Durch diese verschachtelte Anordnung von den Doppelgangschaltkupplungen zwischen den Losrädern der Eingangswelle und den Losrädern der ersten Ausgangswelle lassen sich Schaltgetriebe konzipieren, die bei sehr geringem axialem Bauraum viele Gänge ermöglichen.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind auf der zweiten Ausgangswelle ein drittes Ausgangswellen-Losrad und ein viertes Ausgangswellen-Losrad angeordnet. Zwischen diesen Losrädern kann eine dritte Doppelgangschaltkupplung angeordnet sein, durch die in einer ersten Aktivstellung das dritte Ausgangswellen-Losrad mit der zweiten Ausgangswelle und in einer zweiten Aktivstellung das vierte Ausgangswellen-Losrad mit der zweiten Ausgangswelle drehfest verbunden werden kann. Die dritte Doppelgangschaltkupplung liegt dabei bevorzugt axial zwischen den Zahnrädern des zweiten Eingangswellen-Losrads.
-
Wie oben ausgeführt, weisen das zweite Eingangswellen-Losrad und das zweite Ausgangswellen-Losrad wenigsten zwei im Durchmesser unterschiedlich große Zahnräder auf. Beispielsweise kann ein derartiges Losrad aus einer Hülse bestehen, die die das Losrad tragende Welle umgreift. Auf dieser Hülse können dann – axial nebeneinander angeordnet – drehfest die unterschiedlich großen Zahnräder befestigt sein. Es kann sich dabei um ein einteiliges Bauteil handeln. Im Folgenden ein Losrad mit zwei unterschiedlich großen Zahnrädern auch „gestuftes” Losrad genannt.
-
Zur Übertragung von Drehmoment zwischen der Eingangswelle und einer der Ausgangswellen können mehr als zwei Zahnräder zum Einsatz kommen. Neben dem Fall, in dem eine Zahnradpaarung zur Übertragung von Drehmoment zwei Zahnräder aufweist, die Drehmoment führend miteinander kämmen, soll der Begriff „Zahnradpaarung” auch mehr als zwei Zahnräder beschreiben, durch die Drehmoment von der Eingangswelle auf eine der Ausgangswellen übertragen wird. Beispielsweise kann der Drehmomentfluss von einem drehfest mit der Eingangswelle verbundenen Losrad auf ein Zahnrad eines gestuften Losrads der beispielsweise ersten Ausgangswelle übertragen werden, wobei das Drehmoment dann über das zweite Zahnrad des gestuften Losrads über ein weiteres, dann zur Eingangswelle drehbares Losrad auf ein (geschaltetes) Losrad der zweiten Ausgangswelle übertragen wird. In diesem Fall würde die Zahnradpaarung mehr als zwei Zahnräder umfassen und insgesamt drei Zahnradeingriffe beinhalten. Ein Zahnradeingriff soll dabei das Kämmen, also den unmittelbaren Zahneingriff, von zwei auf verschiedenen Achsen angeordneten Zahnrädern beschreiben.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwischen den Eingangswellen-Losrädern und den Ausgangswellen-Losrädern der ersten Ausgangswelle drei Zahnradeingriffe vorgesehen. Vorzugsweise kämmt dabei das erste Eingangswellen-Losrad mit einem Zahnrad des zweiten Ausgangswellen-Losrads der ersten Ausgangswelle, während ein Zahnrad des gestuften Eingangswellen-Losrads mit dem anderen Zahnrad des gestuften Ausgangswellen-Losrads kämmt. Schließlich kämmt das erste Ausgangswellen-Losrad auf der ersten Ausgangswelle mit dem anderen Zahnrad des gestuften Eingangswellen-Losrads.
-
Vorzugsweise ist das Zahnrad des gestuften Eingangswellen-Losrads, welches der ersten Doppelgangschaltkupplung axial am nächsten ist, im Durchmesser größer als das andere Zahnrad des gestuften Eingangswellen-Losrad und/oder größer als das zweite Eingangswellen-Losrad.
-
Zwischen dem gestuften Eingangswellen-Losrad und den Ausgangswellen-Losrädern der zweiten Ausgangswelle können zwei Zahnradeingriffe vorgesehen sein. Vorzugsweise sind dabei zwei Zahnradeingriffe zwischen den Losrädern der Eingangswelle und den Losrädern der ersten Ausgangswelle vorgesehen.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kämmen ein Ausgangswellen-Losrad der ersten Ausgangswelle und ein Ausgangswellen-Losrad der zweiten Ausgangswelle miteinander. Somit besteht ein Zahnradeingriff zwischen Losrädern der beiden Ausgangswellen. Durch diesen Zahnradeingriff zwischen den Losrädern der beiden Ausgangswellen lassen sich Rückwärtsgänge des Schaltgetriebes realisieren. Somit weist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Schaltgetriebe mehrere Vorwärtsgänge und wenigstens einen Rückwärtsgang auf, wobei bei eingelegtem Rückwärtsgang das Drehmoment von der Eingangswelle auf ein Losrad der einen Ausgangswelle und dann über den oben beschriebenen Zahnradeingriff zwischen zwei Losrädern unterschiedliche Ausgangswellen auf die andere Ausgangswelle übertragen wird. Somit ist es möglich, ein Schaltgetriebe bereitzustellen, das ohne zusätzliche Zwischenwelle zur Realisierung eines Rückwärtsganges auskommt. Die Anzahl der Zahnrad tragenden Wellen beträgt somit exakt drei.
-
Das vierte Ausgangswellen-Losrad auf der zweiten Ausgangswelle kann ebenfalls als gestuftes Losrad ausgebildet sein. Somit weist es zwei im Durchmesser unterschiedlich große Verzahnungen auf. Durch die Nutzung eines weiteren gestuften Losrads lassen sich gewünschte Übersetzungsverhältnisse noch genauer erreichen.
-
Sowohl die erste Ausgangswelle als auch die zweite Ausgangswelle können jeweils ein Festrad aufweisen. Die Festräder stehen dabei in Eingriff mit einem Abtriebselement. Das Abtriebselement kann beispielsweise ein Ringrad (ring gear) sein, das drehfest mit einem Differential des Kraftfahrzeugs verbunden werden kann. Dreht sich das Abtriebselement, so drehen sich auch über die Festräder die beiden Ausgangswellen. Die Festräder können dabei zueinander unterschiedlich große Durchmesser oder auch gleiche Durchmesser aufweisen.
-
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel weist drei Doppelgangschaltkupplungen auf, wodurch sechs Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge realisiert werden können. Das Schaltgetriebe kann jedoch auch mehr als sechs Vorwärtsgänge aufweisen (beispielsweise sieben oder acht Vorwärtsgänge). Eine bevorzugte Möglichkeit zur Realisierung eines weiteren Vorwärtsgangs besteht darin, auf der Eingangswelle eine weitere Gangschaltkupplung und ein drittes Eingangswellen-Losrad anzuordnen. Es kann sich dabei um eine einfache Gangschaltkupplung handeln, die neben einer Neutralstellung nur eine Aktivstellung kennt, bei der die Gangschaltkupplung das dritte Eingangswellenlosrad drehfest mit der Eingangswelle verbindet. Das Eingangswellen-Losrad kann dabei mit einem Festrad auf der ersten oder zweiten Ausgangswelle kämmen. Es ist dabei möglich, dass das dritte Eingangswellen-Losrad mit einem der Festräder kämmt, die mit dem Abtriebselement in Eingriff stehen. Somit liegen in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die zwei Festräder der Ausgangswellen, das Abtriebselement in Form des Ringrads und das dritte Eingangswellen-Losrad in einer Ebene.
-
Das dritte Eingangswellen-Losrad kann auch zur Einleitung von Drehmoment von einem weiteren Antrieb und/oder von einer weiteren Kupplung in das Schaltgetriebe dienen. In diesem Fall ist beispielsweise das dritte Eingangswellen-Losrad mit der weiteren Kupplung drehfest verbunden. Über die weitere Kupplung lässt sich dann über das dritte Eingangswellen-Losrad und einem mit dem dritten Eingangswellen-Losrad kämmenden weiteren Zahnrad zusätzliches Drehmoment auf eine der Ausgangswellen führen. Dem dritten Eingangswellen-Losrad muss also nicht notwendigerweise eine Gangschaltkupplung, die eine drehfeste Verbindung zwischen Losrad und Eingangswelle herstellt, zugeordnet sein.
-
Eine Doppelgangschaltkupplung kann eine axial verschiebbare Schiebemuffe aufweisen, die ausgehend von einer Neutralstellung in zwei davon beabstandete Aktivstellungen verschoben werden kann. Befindet sich die Schiebemuffe in einer der beiden Aktivstellungen, so sorgt die Schiebemuffe in dieser Stellung für eine drehfeste Verbindung zwischen Welle und dem betreffenden Losrad. Bei der Verschiebung von der Neutralstellung zur Aktivstellung kann die Schiebemuffe mit wenigstens einem Synchronring in Eingriff kommen, der dafür sorgt, dass die Drehzahl der Welle und des zu schaltenden Losrads synchronisiert werden. Erst nach erfolgter Synchronisation der Drehzahlen lässt sich eine Aktivstellung der Doppelgangschaltkupplung erreichen. Analoges gilt für eine (einfache) Gangschaltkupplung, die neben der Neutralstellung nur eine Aktivstellung aufweist.
-
Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
-
1 schematisch den Radsatz eines ersten Ausführungsbeispiels;
-
2 den Drehmomentfluss durch den Radsatz bei unterschiedlichen Gängen (siehe 2.1 bis 2.8);
-
3 den Radsatz der 1 in der Seitenansicht (teilweise geschnitten);
-
4 schematisch den Radsatz eines zweiten Ausführungsbeispiels (4.1) und eines dritten Ausführungsbeispiels (4.2); und
-
5 schematisch den Radsatz weiterer Ausführungsbeispiele (siehe 5.1 bis 5.2).
-
1 zeigt schematisch den Radsatz eines Schaltgetriebes, das zwischen einem Antrieb IN und einem Abtrieb in Form zwei Achsen OUT geschaltet ist. Das Schaltgetriebe weist eine Eingangswelle S2 und zwei dazu parallele Ausgangswellen S1 und S3 auf. Die Ausgangswelle S3 soll dabei als erste Ausgangswelle bezeichnet werden, während die Ausgangswelle S1 eine zweite Ausgangswelle darstellen soll.
-
Auf der Eingangswelle S2 sind ein erstes Eingangswellen-Losrad G1 und ein zweites Eingangswellen-Losrad G47 angeordnet. Das Losrad G47 ist als gestuftes Losrad mit zwei Zahnrädern G4 und G7 ausgebildet. Das zweite Eingangswellen-Losrad G47 wird daher im Folgenden auch als gestuftes Eingangswellen-Losrad bezeichnet.
-
In axialer Richtung, also in Richtung der Achse der Eingangswelle S2, ist zwischen dem ersten Eingangswellen-Losrad G1 und dem gestuften Eingangswellen-Losrad G47 eine Doppelgangschaltkupplung E2 angeordnet. Die Doppelgangschaltkupplung E2 dient dazu, entweder das Eingangswellen-Losrad G1 oder das gestufte Eingangswellen-Losrad G47 mit der Eingangswelle S2 drehfest zu verbinden. Die erste Doppelgangschaltkupplung E2 oder genauer gesagt, eine in axialer Richtung verschiebbare Schiebemuffe der ersten Doppelgangschaltkupplung E2 lässt sich von einer mittleren Neutralstellung entweder – bei Zugrundelegung der Darstellung der 1 – nach links oder nach rechts bewegen. Eine Bewegung der Schiebemuffe von der Neutralstellung nach links führt zu einer ersten Aktivstellung A, bei der das erste Eingangswellen-Losrad G1 drehfest mit der Eingangswelle S2 verbunden ist. Wird hingegen die Schiebemuffe der Doppelgangschaltkupplung E2 nach rechts verschoben, so nimmt sie letztlich eine zweite Aktivstellung B ein, in der die Doppelgangschaltkupplung E2 Eingangswelle S2 und gestuftes Eingangswellen-Losrad G47 drehfest miteinander verbindet. Die Doppelgangschaltkupplung E2 weist so genannte Synchroneinheiten auf, durch die die Drehzahl der Schiebemuffe (entspricht Drehzahl der Eingangswelle S2) und die Drehzahl des ersten Eingangswellen-Losrads G1 bzw. des gestuften Eingangswellen-Losrads G47 miteinander synchronisiert werden, bevor letztlich die Schiebemuffe die erste Aktivstellung A bzw. die zweite Aktivstellung B erreicht.
-
Die erste Ausgangswelle S3 trägt ein erstes Ausgangswellen-Losrad G8 und ein zweites Ausgangswellen-Losrad G25. Das zweite Ausgangswellen-Losrad G25 weist zwei im Durchmesser unterschiedlich große Zahnräder G2 und G5 auf. Es handelt sich somit um ein gestuftes Losrad. Im Folgenden wird daher das zweite Ausgangswellen-Losrad auch als gestuftes Ausgangswellen-Losrad bezeichnet.
-
Zwischen dem ersten Ausgangswellen-Losrad G8 und dem gestuften Ausgangswellen-Losrad G25 ist eine zweite Doppelgangschaltkupplung E3 angeordnet. Durch die lässt sich, analog zur Doppelgangschaltkupplung E2, entweder das erste Ausgangswellen-Losrad G8 oder das gestufte Ausgangswellen-Losrad G25 drehfest mit der ersten Ausgangswelle S3 verbinden. Auch hier wieder kann die zweite Doppelgangschaltkupplung bzw. eine Schiebemuffe der zweiten Doppelgangschaltkupplung, ausgehend von einer mittleren Neutralstellung, zwei Aktivstellungen A, B einnehmen. In Aktivstellung A, einer ersten Aktivstellung, wird das gestufte Ausgangswellen-Losrad G25 drehfest mit der ersten Ausgangswelle S3 verbunden. In der zweiten Aktivstellung B ist das Ausgangswellen-Losrad G8 fest mit der Ausgangswelle S3 verbunden.
-
Auf der zweiten Ausgangswelle S1 sind ein drittes Ausgangswellen-Losrad G3 und ein viertes Ausgangswellen-Losrad G6 angeordnet. Dazwischen befindet sich eine dritte Doppelgangschaltkupplung E1. Auch diese Doppelgangschaltkupplung E1 dient dazu, in den jeweiligen Aktivstellungen A, B das Losrad G3 bzw. das Losrad G6 mit der zweiten Ausgangswelle S1 zu verbinden.
-
Auf der zweiten Ausgangswelle S1 sitzt ein Festrad G9. Das Festrad G9 ist drehfest mit der Ausgangswelle S1 verbunden. Die erste Ausgangswelle S3 weist ebenfalls ein Festrad G10 auf, welches sich in der gleichen Ebene wie das Festrad G9 befindet. Die Festräder G9, G10 kämmen mit einem Abtriebselement G11, hier ausgebildet als Ringrad, das mit einem Differential verbunden ist. Die gestrichelte Linie zwischen Festrad G9 und Ringrad G11 soll verdeutlichen, dass nicht nur das Festrad G10 mit dem Ringrad G11 kämmt. Daraus wird auch ersichtlich, dass es sich bei 1 um eine Darstellung handelt, bei der die Wellen S1, S2, S3 und auch die Achse, um die sich das Abtriebselement dreht, in die Zeichenebene geklappt worden sind. In Wirklichkeit jedoch liegen diese Wellen bzw. Achsen nicht in einer Ebene.
-
1 zeigt eine weitere gestrichelte Linie, die das vierte Ausgangswellen-Losrad G6 mit dem ersten Ausgangswellen-Losrad G8 verbindet. Auch diese gestrichelte Linie soll verdeutlichen, dass die derart verbundenen Losräder G6, G8 miteinander kämmen, also einen Zahnradeingriff bilden. Das Losrad G8 steht dabei nicht nur mit dem Losrad G6 in Eingriff, sondern auch mit dem Zahnrad G7 des gestuften Eingangswellen-Losrad G47. Auch das Zahnrad G4 des gestuften Eingangswellen-Losrads G47 kämmt gleichzeitig mit zwei Zahnrädern, nämlich dem dritten Ausgangswellen-Losrad G3 auf der zweiten Ausgangswelle S1 und dem Zahnrad G5 des gestuften Ausgangswellen-Losrads G25 auf der ersten Ausgangswelle. Entsprechend liegen die Losräder G3, G4 und G5 in einer Ebene. Zwischen dieser Ebene und einer Ebene, in der die Losräder G6, G7 und G8 liegen, sind die zweite Doppelgangschaltkupplung E3 und die dritte Doppelgangschaltkupplung E1 angeordnet. Die erste Doppelgangschaltkupplung E2, die auf der Eingangswelle S2 sitzt, ist axial zwischen den Zahnrädern G2, G5 des gestuften Ausgangswellen-Losrads G25 angeordnet.
-
Die 2.1 bis 2.8 zeigen diverse Drehmomentflüsse durch den Radsatz der 1. In 2.1 ist, fett hinterlegt, der Drehmomentfluss von dem Antrieb IN zum Abtrieb OUT eingezeichnet, der sich ergibt, wenn ein erster Vorwärtsgang I eingelegt ist. Bei eingelegtem erstem Vorwärtsgang befindet sich die erste Doppelgangschaltkupplung in ihrer ersten Aktivstellung A und die zweite Doppelgangschaltkupplung E3 in ihrer zweiten Aktivstellung B. Somit wird, ausgehend vom Antrieb IN, Drehmoment von der Eingangswelle S2 über die erste Doppelgangschaltkupplung E2 auf das erste Eingangswellen-Losrad G1 übertragen. Durch den Zahnradeingriff zwischen Losrad G1 und Zahnrad G2 wird das Drehmoment auf das gestufte Ausgangswellen-Losrad G25 übertragen. Von da aus führt der Drehmomentfluss über die Zahnräder G4, G7 des gestuften Eingangswellen-Losrads G47 auf das erste Ausgangswellen-Losrad G8. Da das erste Ausgangswellen-Losrad G8 über die aktivierte zweite Doppelgangschaltkupplung E3 drehfest mit der ersten Ausgangswelle S3 verbunden ist, kann Drehmoment über die erste Ausgangswelle S3, dem Festrad G10 und dem Ringrad G11 übertragen werden. Das Differential, welches drehfest mit dem Ringrad verbunden ist, teilt das Drehmoment auf die zwei Achsen OUT auf.
-
2.2 zeigt den Drehmomentfluss durch das Schaltgetriebe, wenn ein zweiter Vorwärtsgang II eingelegt ist. Durch die ersten Doppelgangschaltkupplung E2, die sich nun in der zweiten Aktivstellung B befindet, wird Drehmoment von der Eingangswelle S2 auf das nun drehfest mit der Eingangswelle S2 verbundene gestufte Eingangswellen-Losrad G47 übertragen. Von da aus wird das Drehmoment über das Losrad G8, das über die erste Doppelgangschaltkupplung E3 nun drehfest mit der ersten Ausgangswelle S3 verbunden ist, über das Festrad G10 auf das Ringrad G11 geleitet.
-
In analoger Weise zeigen die 2.3 bis 2.6 die Drehmomentverläufe, wenn die Vorwärtsgänge III bis VI eingelegt sind. Anhand von 2.7 wird der Drehmomentfluss erläutert, wenn ein erster Rückwärtsgang RI eingelegt ist. Das Drehmoment des Antriebs IN wird über die Eingangswelle S2 und die sich in Aktivstellung A befindliche erste Doppelgangschaltkupplung E2 auf das erste Eingangswellen-Losrad G1 übertragen. Über die gestuften Losräder G25 und G47, die jeweils verdrehbar auf den Wellen S3 bzw. S2 laufen, erreicht das Drehmoment das erste Ausgangswellen-Losrad G8. Da das erste Ausgangswellen-Losrad G8 mit dem vierten Ausgangswellen-Losrad G6 in Eingriff steht (siehe gestrichelte Linie) und da die dritte Doppelgangschaltkupplung E1 auf der zweiten Ausgangswelle S1 sich in ihrer Aktivstellung B befindet, wird das Drehmoment auf die zweite Ausgangswelle S1 übertragen. Der Drehmomentverlauf setzt sich über das Festrad G9 zum mit dem Festrad kämmenden Ringrad G11 (siehe gestrichelte Linie) fort.
-
Tabelle 1 gibt für die sechs Vorwärtsgänge I bis VI und die zwei Rückwärtsgänge RI, RII in alphanumerischer Form den Drehmomentverlauf durch das Schaltgetriebe wieder. Fett hervorgehoben sind dabei die jeweiligen Doppelgangschaltkupplungen mit der geschalteten Aktivstellung. Tabelle 1
-
Insbesondere aus den 2.1 bis 2.8 wird deutlich, dass bei den eingelegten Vorwärtsgängen II, IV, V und VI jeweils nur ein Drehmoment führender Zahneingriff vorgesehen ist, sieht man von dem Zahneingriff zwischen den Festrädern 9, 10 und dem Ringrad G11 und den Zahneingriffen innerhalb des Differentials ab. Beispielsweise zeigt 2.2, dass bei eingelegtem Vorwärtsgang II der alleinige Drehmoment führende Zahneingriff sich zwischen dem Losrad G7 und dem Losrad G8 befindet. Entsprechender Zahneingriff ist mit einem schwarz ausgefüllten Rechteck dargestellt.
-
Bei eingelegtem erstem Vorwärtsgang I hingegen gibt es drei Drehmoment führende Zahneingriffe. Die Anzahl der Drehmoment führenden Zahnradeingriffe ist, wie bei allen anderen Vorwärtsgängen, ungerade. Dies führt dazu, dass eine Drehung der Eingangswelle S2 beispielsweise im Uhrzeigersinn zu einer Drehung des Ringrads G11 in gleicher Richtung, also auch im Uhrzeigersinn, führt.
-
3 zeigt in der Seitenansicht, teilweise im Schnitt, den in 1 nur schematisch dargestellten Radsatz. Bezüglich des grundsätzlichen Aufbaus des Schaltgetriebes wird somit auf die Ausführungen zu 1 und zu den 2.1 bis 2.8 verwiesen. In 3 ist zu erkennen, dass die Doppelgangschaltkupplungen E1, E2, E3 jeweils eine Schiebemuffe 10 aufweisen. Die Schiebemuffe 10 weist an ihrer äußeren Mantelfläche eine umlaufende Ringnut 11 auf, in die eine axial verschiebbare Schaltgabel (nicht dargestellt) hineingreift. Vorzugsweise wird die Schaltgabel durch einen elektrischen oder hydraulischen Aktuator angetrieben, sodass damit die Möglichkeit eines automatisierten Schaltgetriebes geschaffen wird.
-
Durch axiale Verschiebung der Schaltgabel lässt sich somit auch die Schiebemuffe 11 in der Darstellung der 3 nach links oder nach rechts verschieben. Wird die Schiebemuffe 10, ausgehend von der in 3 dargestellten Neutralstellung N, beispielsweise nach links gedrückt, so drückt sie gegen einen Synchronring 12, der über eine konische Reibfläche 13 ein Reibmoment in Umfangsrichtung auf das Losrad G1 erzeugt. Erst wenn, als Folge dieses Reibmoments, die Drehzahl der Schiebemuffe 10 und die Drehzahl des Losrads G1 gleich groß sind, lässt sich die Schiebemuffe 10 in ihre letztendliche Aktivstellung (siehe erste Aktivstellung A in 1) drücken, in der sie einen Formschluss mit einem Kupplungsrad 14 des Losrads G1 eingeht. In dieser Aktivstellung A sind Schiebemuffe 10 bzw. Eingangswelle S2 und das Losrad G1 drehfest miteinander verbunden.
-
Der 3 ist weiter zu entnehmen, dass sowohl das gestufte Eingangswellen-Losrad G47 und das gestufte Ausgangswellen-Losrad G25 jeweils einstückig ausgebildet sind. 3 macht deutlich, dass durch das erfindungsgemäße Schaltgetriebe viele Vorwärtsgänge bei minimalem axialem Bauraum realisiert werden können.
-
Die 4 und 5 zeigen Varianten oder Ergänzungen zu dem Schaltgetriebe gemäß 1.
-
Das Ausführungsbeispiel der 4.1 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der 1 dadurch, dass das Zahnrad G7 des gestuften Eingangswellen-Losrads G47 nun in Eingriff steht mit dem vierten Ausgangswellen-Losrad G6 auf der zweiten Ausgangswelle S1. Im Ausführungsbeispiel der 1 kämmte das Zahnrad G7 mit dem ersten Ausgangswellen-Losrad G8 auf der ersten Ausgangswelle S3. Weiterhin jedoch kämmen die Losräder G6 und G8 miteinander, was durch die gestrichelte Linie dargestellt wird.
-
Diese Modifikation hat Einfluss auf den Drehmomentfluss, wenn der erste Rückwärtsgang RI bzw. der zweite Rückwärtsgang RII eingelegt ist. Wie beim ersten Rückwärtsgang RI bei dem ersten Ausführungsbeispiel (siehe 2.7) erfolgt der Drehmomentfluss von der Eingangswelle S2 über die sich in Aktivstellung A befindliche erste Doppelgangschaltkupplung E2 und die beiden gestuften Losräder G25, G47 bis zu dem Zahnrad G7. Da das Zahnrad G7 nun mit dem vierten Ausgangswellen-Losrad G6 auf der zweiten Ausgangswelle S1 kämmt, wird das Drehmoment nun auf dieses Losrad G6 und erst dann auf das erste Ausgangswellen-Losrad G8 auf der ersten Ausgangswelle S3 übertragen. Entsprechend muss nun die zweite Doppelgangschaltkupplung E3 auf der ersten Ausgangswelle S3 in ihre Aktivstellung B geschaltet sein, damit das Drehmoment nun über die erste Ausgangswelle S3 zum Ringrad G11 gelangt. Auch beim zweiten Rückwärtsgang RII ist nun über die geänderten Zahneingriffe zwischen den Losrädern G6, G7, G8 der Drehmomentfluss über die erste Ausgangswelle S3, dem Festrad G10 zum Ringrad G11 gegeben.
-
4.2 zeigt eine Möglichkeit auf, die Übersetzungsverhältnisse der Rückwärtsgänge RI, RII in weiteren Grenzen zu variieren, indem das Losrad G6 als gestuftes Losrad mit zwei Zahnrädern G6' und G14 ausgebildet wird. In diesem Fall kämmt das erste Ausgangswellen-Losrad G8 auf der ersten Ausgangswelle S3 mit dem Zahnrad G14 des nun gestuften Losrads G6. Die Durchmesser der Zahnräder G8, G14 können dabei unabhängig von dem Durchmesser des Zahnrads G6' bzw. des Achsabstandes zwischen Eingangswelle S2 und zweiter Ausgangswelle S1 eingestellt werden.
-
Tabelle 2 zeigt den Drehmomentfluss für die unterschiedlichen Gänge in alphanumerischer Form. Die in
4.1 dargestellte Modifikation hat nicht nur Einfluss auf den Drehmomentfluss der Rückwärtsgänge RI, RII, sondern auch auf die Drehmomentflüsse des ersten und zweiten Vorwärtsgangs I, II. Gänge, bei denen sich gegenüber den Gängen des ersten Ausführungsbeispiels Änderungen ergeben haben, sind durch ein Sternchen gekennzeichnet. Zu beachten ist, dass beim Radsatz gemäß
4.2 in der Tabelle 2 für die Rückwärtsgänge RI, RII der Eintrag „G6” durch „G6'–G14” zu ersetzen wäre. Tabelle 2
-
Die 5.1 bis 5.4 zeigen Ergänzungen zu dem Ausführungsbeispiel der 1. Im Ausführungsbeispiel der 5.1 ist eine weitere Gangschaltkupplung E4 vorgesehen, die auf der Eingangswelle S2 sitzt. Mit dieser Gangschaltkupplung E4, die sich von einer Neutralstellung in nur eine Aktivstellung A bringen lässt, kann ein weiteres oder drittes Eingangswellen-Losrad G12 drehfest mit der Eingangswelle S2 verbunden werden. Dieses zusätzliche Losrad G12 kämmt mit einem Festrad G13, welches auf der ersten Ausgangswelle S3 sitzt. Alternativ könnte das Festrad G13 auch auf der zweiten Ausgangswelle S1 sitzen.
-
Auch ist es möglich, dass das dritte Eingangswellen-Losrad G12 entweder mit dem Festrad G9 der zweiten Ausgangswelle S1 oder mit dem Festrad G10 der ersten Ausgangswelle S3 kämmt. In 5.2 ist die Alternative eingezeichnet, dass das dritte Eingangswellen-Losrad G12 mit dem Festrad G10 auf der ersten Ausgangswelle S3 kämmt. Die Festräder G9, G10, das zusätzliche Eingangswellen-Losrad G12 und das Ringrad G11 liegen dabei in einer gemeinsamen Ebene.
-
5.3 zeigt eine Variante, bei der die weitere Gangschaltkupplung E4 durch eine Kupplung C1 ersetzt wird. Durch diese zusätzliche Kupplung C1 kann, neben einer Hauptkupplung C2, die den Antrieb IN mit der Eingangswelle S2 verbindet, zusätzliches Drehmoment in das Schaltgetriebe eingespeist werden. 5.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit der zusätzlichen Kupplung C1, bei der das zusätzliche Eingangswellen-Losrad G12 wie bei der Ausführung der 5.2 in einer Ebene mit dem Ringrad G11 liegt.
-
Durch das zusätzliche Eingangswellen-Losrad G12, entweder in Verbindung mit der weiteren Gangschaltkupplung E4 oder mit der zusätzlichen Kupplung C1, lässt sich ein neuer sechster Gang VI' realisieren. Der ursprüngliche sechste Vorwärtsgang VI des Ausführungsbeispiels der 1 wird somit zu einem neuen siebten Vorwärtsgang VII. Soweit es sich bei der zusätzlichen Kupplung C1 um eine steuerbare bzw. regelbare Kupplung handelt, kann der neue sechste Vorwärtsgang VI' dazu genutzt werden, die Drehmomentlücke beim Schalten zwischen den Vorwärtsgängen I bis V aufzufüllen. Bei Schaltungen vom fünften Vorwärtsgang V in den neuen sechsten Vorwärtsgang VI' oder vom neune sechsten Vorwärtsgang VI' in den siebten Vorwärtsgang VII können die Kupplungen C1, C2 wie in einem Doppelkupplungsgetriebe mit entsprechender Drehmomentüberschneidung betrieben werden.
-
Tabelle 3 listet in alphanumerischer Form die diversen Drehmomentverläufe für die Varianten gemäß
5.1 bis
5.4 auf. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel der
1 ist ein neuer sechster Gang VI' hinzu gekommen, während der ursprüngliche sechste Gang nun zu dem siebten Vorwärtsgang VII geworden ist. Tabelle 3
-
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
-
- DE 4422901 A1 [0002, 0003, 0004, 0005]
