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Es wird ein Zweiwellenschaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Das Zweiwellenschaltgetriebe weist eine Getriebeantriebswelle und eine Getriebeabtriebswelle auf. Auf der Getriebeantriebswelle sind Antriebszahnräder für Vorwärtsgänge und ein Antriebszahnrad für einen Rückwärtsgang angeordnet. Auf der Getriebeabtriebswelle sind Abtriebszahnräder für Vorwärtsgänge und ein Antriebszahnrad für den Rückwärtsgang angeordnet. Schaltelemente bringen paarweise Antriebszahnräder mit Abtriebszahnrädern über Synchronisationsvorrichtungen in Eingriff.
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Aus der Druckschrift
WO 2008/124001 A1 ist ein Sechsganggetriebe mit Doppelkupplung bekannt, das ebenfalls eine Getriebeantriebswelle mit Antriebszahnrädern aufweist, die direkt mit einer zentralen Getriebeantriebswelle verbunden sind, und eine Hohlwelle, die weitere Antriebszahnräder aufweist, wobei fünf Antriebszahnräder mit Zahnrädern einer Getriebeabtriebswelle kämmen bzw. in Eingriff bringbar sind, und wobei auf jeweils einem Ende der Getriebeabtriebswelle ein Planetengetriebe vorgesehen ist, das es ermöglicht, dass mit Hilfe von vier beidseitig wirkenden Synchronisiervorrichtungen sechs Vorwärtsgänge, ein Rückwärtsgang und eine Parkposition für das Getriebe vorgesehen sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zweiwellenschaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das lediglich eine Getriebeantriebswelle und eine Getriebeabtriebswelle aufweist, wobei sowohl die Anzahl der Zahnradpaarungen als auch die Anzahl der Synchronisiervorrichtungen reduziert ist.
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Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß wird ein Zweiwellenschaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug geschaffen. Das Zweiwellenschaltgetriebe weist eine Getriebeantriebswelle und eine Getriebeabtriebswelle auf. Auf der Getriebeantriebswelle sind Antriebszahnräder für Vorwärtsgänge und ein Antriebszahnrad für einen Rückwärtsgang angeordnet. Auf der Getriebeabtriebswelle sind Antriebszahnräder für Vorwärtsgänge und ein Abtriebszahnrad für den Rückwärtsgang angeordnet. Schaltelemente bringen paarweise Antriebszahnräder mit Abtriebszahnrädern über Synchronisiervorrichtungen in Eingriff. Das Zweiwellenschaltgetriebe ist über eine Einfachkupplung mit einer Motorwelle verbindbar. Ein Eingangsbereich der Getriebeantriebswelle weist eine Planetengetriebestufe mit einer Bremsvorrichtung auf.
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Dieses Zweiwellenschaltgetriebe hat den Vorteil einer kostengünstigen und raumsparenden Lösung und weist keine kostenaufwändige Doppelkupplung auf, sondern weist lediglich für ein erstes Übersetzungsverhältnis eine Einfachkupplung und für eine zweites Übersetzungsverhältnis eine Bremsvorrichtung in Zusammenwirkung mit einer Planetengetriebestufe im Eingangsbereich der Getriebeantriebswelle auf. Außerdem wird bei gleicher Anzahl der Zahnradpaarungen eine Verdoppelung der Vorwärtsgänge erreicht.
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In einer Ausführungsform steht ein Sonnenrad der Planetengetriebestufe drehfest mit der Motorwelle in Eingriff. Das hat den Vorteil, dass die Planetengetriebestufe ausschließlich über das Sonnenrad mit der hohen Motordrehzahl angetrieben wird. Weiterhin ist es vorgesehen, dass ein Planetenradkäfig der Planetengetriebestufe mit der Getriebeantriebswelle drehfest in Eingriff steht, womit der Vorteil verbunden ist, dass bei gebremsten Hohlrad der Planetengetriebestufe ein Untersetzungsverhältnis bzw. das negative Übersetzungsverhältnis zwischen Sonnenrad und Planetenradkäfig zum Antrieb der Getriebeantriebswelle genutzt werden kann. Dazu ist die Bremsvorrichtung an einem Getriebegehäuse fixiert und steht mit dem Hohlrad der Planetengetriebestufe bei offener Einfachkupplung in Verbindung.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Planetenradkäfig der Planetengetriebestufe mit der Motorwelle über die Einfachkupplung bei offener Bremsvorrichtung in Eingriff steht. Das hat den Vorteil, dass nun die Drehzahl des Motors 1:1 auf die Getriebeantriebswelle übertragen wird. Somit kann in vorteilhafter Weise durch das Zusammenwirken von Einfachkupplung, Bremsvorrichtung und Planetengetriebestufe im Eingangsbereich der Getriebeantriebswelle für jedes Antriebszahnrad der zwei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse geschaltet werden. Dazu weist die Planetengetriebestufe wie obern erläutert einen ersten und einen zweiten Schaltzustand mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen auf.
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In dem ersten Schaltzustand, bei dem die Einfachkopplung offen und die Bremsvorrichtung geschlossen ist, ist das Übersetzungsverhältnis größer mit nMotor, > nAntriebswelle als in dem zweiten Schaltzustand mit nMotor = nAntriebswelle = 1, bei dem die Einfachkopplung geschlossen und die Bremsvorrichtung offen ist, wobei nMotor die Motordrehzahl und nAntriebswelle die Drehzahl der Getriebeantriebswelle ist. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, dass jeweils eine Zahnradpaarung zwei Gangschaltzustande in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Planetengetriebestufe im Eingangsbereich der Getriebeantriebswelle aufweist.
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Somit definieren in dem Planetengetriebe die Übersetzungsverhältnisse der Planetengetriebestufe das Verhältnis der Änderung zwischen den benachbarten Gängen 1/2, 2/4 und 5/6 vorzugsweise bei einem Sechsgang-Zweiwellenschaltgetriebe. Eine Verbesserung der räumlichen Verhältnisse ist durch den Einsatz der Planetengetriebestufe in Zusammenwirkung mit der Einfachkupplung und der Bremsvorrichtung in dem Eingangsbereich der Getriebeantriebswelle von Vorteil gegenüber herkömmlichen Sechsganggetrieben beispielsweise mit zwei Planetengetrieben auf der Getriebeabtriebswelle und schaltbarer Doppelkupplung. Zusammen mit der Zahnradpaarung für den Rückwärtsgang sind somit lediglich vier Zahnradpaarungen für ein Sechsganggetriebe mit Rückwärtsgang in einem erfindungsgemäßen Zweiwellengetriebe vorzusehen.
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Darüber hinaus ist die Anzahl der Synchronisiervorrichtungen deutlich vermindert, da zum Umschalten zwischen den vier Zahnradpaarungen lediglich zwei Synchronisiervorrichtungen erforderlich sind. Damit ist die Anzahl der Synchronisiervorrichtungen gegenüber dem einleitend aufgeführten Stand der Technik praktisch auf die Hälfte reduziert. Die Getriebeantriebswelle und die Getriebeabtriebswelle sind somit in vorteilhafter Weise verkürzt. Dafür ist es lediglich erforderlich, zwei getrennte gegeneinander verriegelte Betätigungen für die Einfachkupplung und die Bremsvorrichtung vorzusehen.
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Eine Einfachkupplung kann sowohl mit einer herkömmlichen Kupplungsscheibe plus Andruckplatte und Ausrücklager vorgesehen werden oder in einer bevorzugten Ausführungsform kann die Einfachkupplung eine Lamellenkupplung aufweisen. Die Einfachkupplung mit Lamellenkupplung hat den Vorteil, dass sie Lamellenpakete besitzt, die elektronisch betätigt werden können.
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Ein zweites Zahnradpaar kann entsprechend den dritten und vierten Gang bedienen. Schließlich kann ein drittes Zahnradpaar den fünften Vorwärtsgang und den sechsten Vorwärtsgang je nach Schaltzustand der Planetengetriebestufe bedienen. Diese Vorteile werden dadurch erreicht, dass das Hohlrad in dem ersten Schaltzustand der Planetengetriebestufe bei geschlossener Bremsvorrichtung mit dem Getriebegehäuse mechanisch verbunden ist und dass in dem zweiten Schaltzustand die Einfachkupplung mit einer Kupplungsscheibe zusammenwirkt, wobei die Kupplungsscheibe den Planetenradkäfig der Planetengetriebestufe mit der Motorwelle bei offener Bremsvorrichtung verbindet. Durch die Planetengetriebestufe in dem Eingangsbereich der Getriebeantriebswelle können somit pro Zahnradpaarung zwei Übersetzungen bzw. Untersetzungen wie oben erörtert bedient werden.
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Eine zweite beidseitig wirksame Synchronisiervorrichtung ist außerdem auf der Getriebeantriebswelle zwischen einem Antriebszahnrad eines dritten und vierten Ganges und einem Antriebszahnrad eines fünften und sechsten Ganges vorgesehen. Damit können in Zusammenwirken mit der Planetengetriebestufe alle sechs Vorwärtsgänge des Sechsganggetriebes und auch der Rückwärtsgang synchronisiert geschaltet werden.
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Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass für den Rückwärtsgang ein Drehrichtungsumkehrzahnrad auf einer Hilfswelle angeordnet ist. Dazu kämmt das Drehrichtungsumkehrzahnrad gleichzeitig mit dem Antriebszahnrad und dem Abtriebzahnrad des Rückwärtsgangs, wodurch die Drehrichtungsumkehr bewirkt wird. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass lediglich vier Zahnradpaarungen, sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang sowie mit lediglich zwei beidseitig wirkenden Synchronisiervorrichtungen diese Sechsgangschaltung mit Rückwärtsgang betätigt werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass in einer Sechsgangschaltung mit Planetengetriebestufe ein Freilauf für die Zahnradpaarung des Rückwärtsganges in das Abtriebszahnrad des Rückwärtsganges eingebaut ist. Ein derartiger Freilauf bewirkt, dass nur bei Einlegen des Rückwärtsganges der Freilauf blockiert ist, während bei allen anderen Gängen der Freilauf im Abtriebszahnrad des Rückwärtsganges die Getriebeabtriebswelle freigibt.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Abtriebszahnrad auf der Getriebeabtriebswelle des ersten und zweiten Ganges einen schaltbaren Freilauf auf, der beim Schalten in höhere Vorwärtsgänge und beim Zuschalten des Rückwärtsganges freiläuft. Dabei ist beim Schalten in den ersten Gang und beim Schalten in den zweiten Gang das Abtriebszahnrad des ersten und des zweiten Ganges drehfest unter Blockieren des Freilaufs mit der Getriebeabtriebswelle verbunden. Bei einer Schaltung in den Rückwärtsgang wird der Freilauf ausgeschaltet, so dass keine Kraft über das Antriebsrad des ersten und zweiten Ganges übertragen werden kann.
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Wird das Abtriebszahnrad des ersten und des zweiten Ganges mit einem derartigen Freilauf ausgestattet, so kann die erste Synchronisiervorrichtung, die auf der Getriebeabtriebswelle angeordnet ist, als einseitig wirksame Synchronisiervorrichtung ausgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass weiteres Gewicht eingespart, die Getriebeabtriebswelle weiter verkürzt und die Kosten weiter vermindert werden können.
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Außerdem ist es vorgesehen, dass ein drehfest mit der Getriebeabtriebswelle verbundenes Abtriebszahnrad mit einem Antriebszahnrad eines Differentialgetriebes kämmt. Dieses Antriebszahnrad für ein Differenzialgetriebe steht in Verbindung mit einer ersten und einer zweiten Antriebshalbwelle des Kraftfahrzeugs und überträgt das Drehmoment des Motors über das Getriebe und das Differenzial auf mindestens eine der beiden Antriebsräder der jeweiligen Antriebshalbachse.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt eine Prinzipskizze eines Zweiwellengetriebes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 zeigt eine Prinzipskizze eines Zweiwellengetriebes gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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1 zeigt eine Prinzipskizze eines Zweiwellengetriebes 1 einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Zweiwellengetriebe 1 ist beispielsweise ein Sechsganggetriebe 40 mit sechs Vorwärtsgängen G1 bis G6 und einem Rückwärtsgang R. Das Zweiwellenschaltgetriebe 1 weist dazu eine Getriebeantriebswelle 4 und eine Getriebeabtriebswelle 5 auf. Auf der Getriebeantriebswelle 4 sind für die sechs Vorwärtsgänge G1 bis G6 lediglich drei Antriebszahnräder 6, 7 und 8 und ein Antriebszahnrad 9 für den Rückwärtsgang R angeordnet. Auf der Getriebeabtriebswelle 5 sind entsprechend für die sechs Vorwärtsgänge G1 bis G6 lediglich drei Abtriebszahnräder 10, 11 und 12 und ein Abtriebszahnrad 13 für den Rückwärtsgang R angeordnet. Lediglich zwei Schaltelemente 14 bringen paarweise Antriebszahnräder 6, 7 oder 8 mit Abtriebszahnrädern 10, 11 oder 12 mittels einer doppelseitig wirkenden Synchronisiervorrichtung 15 auf der Getriebeabtriebswelle 5 und einer doppelseitig wirkenden Synchronisiervorrichtung 16 auf der Getriebeantriebswelle 4 in Eingriff.
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Das Zweiwellenschaltgetriebe 1 ist über eine Einfachkupplung 20 mit einer Motorwelle 31 verbindbar. Ein Eingangsbereich 19 der Getriebeantriebswelle 4 weist eine Planetengetriebestufe 18 mit einer Bremsvorrichtung 3 auf. Ein Sonnenrad 30 der Planetengetriebestufe 18 ist mit der Motorwelle 31 und ein Planetenradkäfig 21 der Planetengetriebestufe 18 ist mit der Getriebeantriebswelle 4 drehfest gekoppelt. Die Planetengetriebestufe 18 weist, in Zusammenwirken mit der Einfachkupplung 20 und der Bremsvorrichtung 3 einen ersten Schaltzustand auf, bei dem die Bremsvorrichtung 3 wirksam ist und ein Hohlrad 24 der Planetengetriebestufe 18 über eine Bremsscheibe 25 mit dem Getriebegehäuse 22 verbindet.
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In diesem ersten Schaltzustand wird über das Übersetzungsverhältnis von Sonnenrad 30 zu Planetenrädern 32 in dem Hohlrad 24 ein höheres Drehmoment übertragen als in einem zweiten Schaltzustand der Planetengetriebestufe 18. In dem zweiten Schaltzustand wird bei offener Bremsvorrichtung 3 ein Schwungrad 26 in dem Eingangsbereich 19 über eine Kupplungsscheibe 23 der Einfachkupplung 20 mit den Planetenrädern 32 gekoppelt, so dass die Motordrehzahl 1:1 auf die Getriebeantriebswelle 4, die mit dem Planetenradkäfig drehfest verbunden ist, übertragen wird.
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Somit können mit Hilfe eines einzigen Antriebszahnrades 6, 7 oder 8 auf der Getriebeantriebswelle 4 jeweils zwei unterschiedliche Drehmomente und damit jeweils zwei Gänge G1/G2, G3/G4 oder G5/G6 des Sechsganggetriebes 40 auf eine Getriebeabtriebswelle 5 geschaltet werden. Mit nur drei Zahnradpaarungen 27 bis 29 können somit aufgrund der Planetengetriebestufe 18, der Einfachkupplung 20 und der Bremsvorrichtung 3 sämtliche sechs Vorwärtsgänge G1 bis G6 von einer Motorwelle 31 über die Getriebeantriebswelle 4 des Getriebes und der zwischengeschalteten Einfachkupplung 20 sowie der Bremsvorrichtung 3 auf die Getriebeabtriebswelle 5 übertragen werden.
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Auf der Getriebeabtriebswelle 5 ist darüber hinaus ein Abtriebszahnrad 37 drehfest angeordnet, das mit einem Antriebszahnrad 38 eines Differenzialgetriebes 39 kämmt und über das Differenzialgetriebe 39 Drehmomente auf Antriebshalbachsen 41 und 42 eines Kraftfahrzeugs überträgt. Prinzipiell können auch Getriebe mit mehr oder weniger als sechs Vorwärtsgängen in der erfindungsgemäßen Weise konzipiert werden.
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Für das Umschalten der sechs Vorwärtsgänge G1 bis G6 und des einen Rückwärtsganges R des Sechsganggetriebes 40 sind lediglich zwei beidseitig wirksame Synchronisiervorrichtungen 15 und 16 erforderlich, wobei in dieser Ausführungsform eine erste Synchronisiervorrichtung 15 auf der Getriebeabtriebswelle 5 angeordnet ist, die zwischen dem Abtriebszahnrad 13 des Rückwärtsganges R und dem Abtriebszahnrad 10 des ersten und zweiten Vorwärtsganges G1 bzw. G2 geschaltet werden kann.
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Ferner ist eine zweite Synchronisiervorrichtung auf der Getriebeantriebswelle 4 vorgesehen, die zwischen dem Antriebszahnrad 7 des dritten und vierten Ganges G3 bzw. G4 und dem Antriebszahnrad 8 des fünften und sechsten Ganges G5 bzw. G6 angeordnet ist und wahlweise eines der beiden Antriebszahnräder 7 oder 8 der Getriebeantriebswelle 4 mit Abtriebszahnrädern 11 bzw. 12 der Getriebeabtriebswelle 5 in Eingriff bringt.
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Aufgrund der Planetengetriebestufe 18 in Zusammenwirken mit der Einfachkupplung 20 und der Bremsvorrichtung 3 können somit lediglich zwei Synchronisiervorrichtungen 15 und 16 und vier Zahnradpaarungen 27, 28, 29 und 35 Drehmomente der sechs Vorwärtsgänge G1 bis G6 und des einen Rückwärtsganges R auf das Abtriebszahnrad 37 der Getriebeabtriebswelle 5 übertragen. Für den Rückwärtsgang ist ein Drehrichtungsumkehrzahnrad 33 auf einer Hilfswelle 34 vorgesehen, wobei das Drehrichtungsumkehrzahnrad 33 mit dem Antriebszahnrad 9 und dem Abtriebszahnrad 13 des Rückwärtsganges R kämmt und die Zahnradpaarung 35 für den Rückwärtsgang R vervollständigt.
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2 zeigt eine Prinzipskizze eines Zweiwellengetriebes 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
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Der Unterschied zwischen der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 und der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 besteht darin, dass das Sechsganggetriebe 40 auf der Getriebeabtriebswelle 5 für das Abtriebszahnrad 10 des ersten und zweiten Ganges ein schaltbarer Freilauf 36 aufweist. Dieser Freilauf 36 sorgt dafür, dass das Abtriebszahnrad 10 nur in Eingriff mit der Getriebeabtriebswelle 5 ist, wenn das Zweiwellengetriebe 2 im ersten oder im zweiten Gang G1 bzw. G2 betrieben wird, während der Freilauf 36 das Abtriebszahnrad 10 freigibt, solange der Rückwärtsgang R oder ein höherer Vorwärtsgang G4 bis G6 eingelegt ist. Ist der Rückwärtsgang R eingelegt, wird die Verbindung zwischen Abtriebsrad 10 und Getriebeabtriebswelle 5 gelöst, so dass kein Moment mehr über den Freilauf 36 übertragen werden kann.
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Aufgrund des Freilaufes 36 in dem Abtriebszahnrad 10 ist für das Schaltelement 14 zwischen dem Abtriebszahnrad 13 des Rückwärtsganges R und dem Abtriebszahnrad 10 lediglich eine einseitig wirksame Synchronisiervorrichtung 17 angeordnet. Damit ist gegenüber der ersten Ausführungsform der Erfindung nicht nur eine Raum- und Gewichtseinsparung sondern auch eine Kostenverminderung verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweiwellenschaltgetriebe (1. Ausführungsform)
- 2
- Zweiwellenschaltgetriebe (2. Ausführungsform)
- 3
- Bremsvorrichtung
- 4
- Getriebeantriebswelle
- 5
- Getriebeabtriebswelle
- 6
- Antriebszahnrad (Vorwärtsgang)
- 7
- Antriebszahnrad (Vorwärtsgang)
- 8
- Antriebszahnrad (Vorwärtsgang)
- 9
- Antriebszahnrad (Rückwärtsgang)
- 10
- Abtriebszahnrad (Vorwärtsgang)
- 11
- Abtriebszahnrad (Vorwärtsgang)
- 12
- Abtriebszahnrad (Vorwärtsgang)
- 13
- Abtriebszahnrad (Rückwärtsgang)
- 14
- Schaltelement
- 15
- doppelseitig wirkende Synchronisiervorrichtung
- 16
- doppelseitig wirkende Synchronisiervorrichtung
- 17
- einseitig wirkende Synchronisiervorrichtung
- 18
- Planetengetriebestufe
- 19
- Eingangsbereich
- 20
- Einfachkupplung
- 21
- Planetenradkäfig
- 22
- Getriebegehäuse
- 23
- Kupplungsscheibe
- 24
- Hohlrad
- 25
- Bremsscheibe
- 26
- Schwungrad
- 27
- Zahnradpaarung
- 28
- Zahnradpaarung
- 29
- Zahnradpaarung
- 30
- Sonnenrad
- 31
- Motorwelle
- 32
- Planetenräder
- 33
- Drehrichtungsumkehrzahnrad
- 34
- Hilfswelle
- 35
- Zahnradpaarung für Rückwärtsgang
- 36
- Freilauf
- 37
- Antriebszahnrad der Getriebeabtriebswelle
- 38
- Antriebszahnrad eines Differenzialgetriebes
- 39
- Differenzialgetriebe
- 40
- Sechsgangschaltung
- 41
- rechte Antriebshalbachse
- 42
- linke Antriebshalbachse
- G1
- Vorwärtsgang
- G2
- Vorwärtsgang
- G3
- Vorwärtsgang
- G4
- Vorwärtsgang
- G5
- Vorwärtsgang
- G6
- Vorwärtsgang
- R
- Rückwärtsgang
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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