DE102012007278B4

DE102012007278B4 - Getriebe

Info

Publication number: DE102012007278B4
Application number: DE102012007278.3A
Authority: DE
Inventors: Toma Macavei
Original assignee: Maclions Ug (haftungsbeschrankt); MACLIONS UG HAFTUNGSBESCHRAENKT
Current assignee: Maclions Ug (haftungsbeschrankt); MACLIONS UG HAFTUNGSBESCHRAENKT
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2032-04-14
Also published as: DE102012007278A1

Abstract

Getriebe (1) für ein Kraftfahrzeug- mit mindestens einer Antriebswelle (6),- einer Abtriebswelle (10) und- einer Vorgelegewelle (14),- wobei Antriebswelle (6) und Abtriebswelle (10) zueinander axial und die Vorgelegewelle (14) zu beiden Wellen parallel angeordnet sind,- wobei die Antriebswelle (6) und die Vorgelegewelle (14) sowie die Vorgelegewelle (14) und Abtriebswelle (10) jeweils paarweise einander zugeordnete, unterschiedlich dimensionierte Zahnräder zur Übertragung des Kraftflusses von der Antriebswelle (6) über die Vorgelegewelle (14) zur Abtriebswelle (10) aufweisen,- wobei jedem Zahnradpaar zumindest auf einer der Wellen steuerbare Synchronisiereinrichtungen (24) zum formschlüssigen Verbinden und Lösen des jeweiligen Zahnrades mit und von der Welle zugeordnet sind und- wobei zumindest eine der im Getriebe angeordneten Wellen als Hohlwelle ausgebildet ist und die den verschiedenen Zahnräderpaaren zugeordneten Synchronisiereinrichtungen (24) im Inneren der Hohlwelle koaxial angeordnet sind und jeweils mindestens eine steuerbare, in radialer Richtung die Wand der jeweiligen Hohlwelle durchdringende, in einer Aussparung (32) des zugeordneten Zahnrades eingreifende Arretierung (27) zum Verbinden und zum erneuten Lösen des Zahnrades bei einem Schaltvorgang aufweisen,- dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich einer Hohlwelle anzubringenden Synchronisiereinrichtungen (24) auf einer in der Hohlwelle axial angeordneten und in beiden Richtungen axial verschiebbaren Verschiebestange (22) befestigt sind und- dass jede Aussparung (32) im Innenbereich eines Zahnrades über mindestens eine in Umfangsrichtung ausgebildete und zur Innenfläche auslaufende radiale Schräge (33) mit einem Anschlag (34) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle und einer Vorgelegewelle, wobei Antriebswelle und Abtriebswelle zueinander axial und die Vorgelegewelle zu beiden Wellen parallel angeordnet sind, wobei die Antriebswelle und die Vorgelegewelle sowie die Vorgelegewelle und Abtriebswelle jeweils paarweise einander zugeordnete, unterschiedlich dimensionierte Zahnräder zur Übertragung des Kraftflusses von der Antriebswelle über die Vorgelegewelle zur Abtriebswelle aufweisen, wobei jedem Zahnradpaar zumindest auf einer der Wellen steuerbare Synchronisiereinrichtungen zum formschlüssigen Verbinden und Lösen des jeweiligen Zahnrades mit und von der Welle zugeordnet sind und wobei zumindest eine der im Getriebe angeordneten Wellen als Hohlwelle ausgebildet ist und die den verschiedenen Zahnradpaaren zugeordneten Synchronisiereinrichtungen im Inneren der Hohlwelle koaxial angeordnet sind und jeweils mindestens eine steuerbare, in radialer Richtung die Wand der jeweiligen Hohlwelle durchdringendes in eine Aussparung des zugeordneten Zahnrades eingreifende Arretierung zum Verbinden und zum erneuten Lösen des Zahnrads bei einem Schaltvorgang aufweisen.
Im heutigen Kraftfahrzeugbau werden zur abgestuften Übertragung des Kraftflusses von der Kurbelwelle zu den Antriebsachsen des Fahrzeugs Getriebe eingesetzt, die sich in automatische, automatisierte und manuelle unterteilen lassen. In manuellen Getrieben und auch in einigen automatischen Getrieben, wie z. B. bei Doppelkupplungsgetrieben wird der Gangwechsel über Synchronisiereinrichtungen vollzogen, die z. B. als Einkonus-Synchronisation oder als Porsche-Synchronisation ausgebildet sein können.
Da bei derartigen Getriebekonstruktionen die Synchronisiereinrichtungen auf der Vorgelegewelle neben den verschiedenen Zahnrädern angeordnet sind, geht insbesondere bei Getrieben mit höheren Gangzahlen, z. B. bei fünf Gängen und mehr, für die Anordnung der Synchronisiereinrichtungen ein nicht unerheblicher Bauraum verloren. Dies wiederum steht im Widerspruch zu den Anforderungen an die Weiterentwicklung moderner Getriebe, nämlich für eine Gewichtsreduzierung und eine Bauraumverringerung Sorge zu tragen.
Aus der DE 104 971 4B ist ein Ziehkeil-Schaltgetriebe mit einer Antriebswelle, einer axial zur Antriebswelle liegenden Abtriebswelle und einer parallel zu beiden Wellen angeordneten Vorgelegewelle bekannt geworden, bei dem die verschiedenen Wellen als Hohlwellen ausgebildet sind. Innerhalb der Hohlwellen sind Ziehkeile zum Schalten der zugeordneten Zahnräder in einer vorgegebenen Reihenfolge angeordnet. Nachteilig an diesem bekannt gewordenen Getriebe ist, dass nur geringe Drehmomente übertragen werden können, so dass diese Getriebe lediglich im Motorradbereich ihre Anwendung gefunden haben.
Die EP 2 096 335 A1 zeigt ein zweistufiges Getriebe mit einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle und einem Schaltsystem zur wahlweisen Schaltung eines der Radpaare, wobei das Schaltsystem zumindest einen Hydraulikkanal, der in Längsrichtung der Abtriebswelle in dieser verläuft, aufweist und pro Räderpaarung zumindest über ein hydraulisch betätigbares Schaltelement verfügt, das quer zum Hydraulikkanal verschieblich in der Antriebswelle geführt ist und mit einem der jeweiligen Radpaarung zugeordneten Synchronring zusammenwirkt.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass es den Forderungen nach Gewichtsreduzierung, Bauraumverringerung und auch nach einer höheren Flexibilität im Bezug auf eine angestrebte Gangzahl Rechnung trägt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die im Bereich einer Hohlwelle anzubringenden Synchronisiereinrichtungen auf einer in der Hohlwelle axial angeordneten und in beiden Richtungen axial verschiebbaren Verschiebestange befestigt sind, und dass jeder Aussparung im Innenbereich eines Zahnrades über mindestens eine in Umfangsrichtung ausgebildete und zur Innenfläche auslaufende radiale Schräge mit einem Anschlag gebildet ist.
Dadurch, dass gemäß der Erfindung die Vorgelegewelle als Hohlwelle ausgebildet ist und die Synchronisationseinrichtungen zum Schalten der Gänge im Inneren der Vorgelegewelle angeordnet sind, reduziert sich der erforderliche Bauraum erheblich.
Die benötigten Synchronisiereinrichtungen sind nicht mehr, wie beim Stand der Technik üblich, jeweils neben einem zu schaltenden Zahnrad auf der Vorgelegewelle, sondern nunmehr radial unter diesem innerhalb der hohlen Vorgelegewelle angeordnet. Dadurch können die für die Schaltvorgänge auf der Vorgelegewelle angeordneten Zahnräder sehr eng nebeneinander angeordnet werden, was wiederum bei konstanter Wellenlänge zu einer Erhöhung der möglichen Gangzahlen bzw. bei konstant vorgegebener Gangzahl zu einer Verringerung der erforderlichen Wellenlänge und somit zu einer Verkleinerung des Bauraumes führt.
Ein weiterer Vorteil ist unter anderem darin zu sehen, dass durch die Ausbildung der radialen Schräge mit dem angeordneten Anschlag im Endbereich der Schräge beim Schalten des Zahnrades der auf der Verschiebestange angeordnete Sperrzylinder den Kraftfluss zwischen Sperrzylinder und Zahnrad nicht abrupt durch Einrasten des Sperrzylinder in die zugeordnete Aussparung, sondern schonend über einen längeren Zeitraum aufgebaut wird. Bei einem Anschlag pro Zahnrad steht maximal eine Wellenumdrehung zur Verfügung, um durch den entsperrten Sperrzylinder den endgültigen Kraftfluss mit dem zu schaltenden Zahnrad aufzubauen.
Die Versorgungseinrichtung für die Steuerungs- und Synchronisiereinrichtungen können im Inneren der hohlen Vorgelegewelle mit installiert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausbildung einer Vorgelegewelle als Hohlwelle mit Synchronisiereinrichtung im Welleninneren beschränkt. Vielmehr können mit dem gleichen technischen und wirtschaftlichen Erfolg auch jede weitere Welle oder auch mehrere davon als Hohlwellen ausgebildet werden.
Bei zweistufigen Getrieben mit einer Antriebswelle und einer zu dieser parallel angeordneten Antriebswelle können nach der Erfindung sowohl die Abtriebs- als auch die Antriebswelle oder auch beide Wellen jeweils als Hohlwellen mit entsprechenden Synchronisierungseinrichtungen gestaltet sein. Auch ist es ohne weiteres möglich, über einzelne Zahnräder einer Welle Kräfte auf weitere im Getriebe angeordneten Wellen (Antriebsanschluss) zu übertragen.
Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in den 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
1 zeigt beispielhaft eine Prinzip-Skizze einer möglichen Ausführungsform eines Getriebes 1 zur Übertragung eines Kraftflusses von einem Motor 2 über eine Kupplung 3 zu einem Kraftausnehmer 4.
Das Getriebe 1 wird mittels eines zentralen Getriebesteuergerätes 5 gesteuert und besteht im Detail aus einer Antriebswelle 6, fest mit der Welle verbundenen Zahnrädern 7, 8 und 9 und einer in axialer Richtung zur Antriebswelle 6 angeordneten Abtriebswelle 10 mit Zahnrädern 11, 12, und 13. Parallel zur Antriebs- und Abtriebswelle ist eine Vorgelegewelle 14 mit Zahnrädern 15, 16, 17, 18, 19 und 20 angeordnet. Alle genannten Wellen sind in einem starren Getriebegehäuse 21 gelagert.
Innerhalb des Getriebes 1 wird der Kraftfluss je nach gerade gewählter Schaltphase von einem der Zahnräder 7, 8 oder 9 auf das jeweils zugeordnete Zahnrad 15, 16 oder 17 der Vorgelegewelle 14 übertragen, von dieser über eines der Zahnräder 18, 19 oder 20 auf das jeweils zugeordnete Zahnrad 11, 12 oder 13 der Abtriebswelle 10 weitergeleitet und dort dem Kraftaufnehmer 4 zugeführt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Vorgelegewelle 14 entsprechend der Erfindung als Hohlwelle mit einer koaxial im Inneren der Vorgelegewelle angeordneten Verschiebestange 22 ausgebildet. Die für die Schaltung der verschiedenen Gänge benötigten Synchronisiereinrichtungen sind mit der Verschiebestange 22 entsprechend der Darstellung in 2 verknüpft.
Gemäß der Ausbildungsform in 2 ist jedem der Zahnräder 15 bis 20 der Vorgelegewelle 14 eine jeweils baugleiche Synchronisiereinrichtung 24 zugeordnet, die über die Verschiebestange 22 bedient wird. Wie aus der 2 hervorgeht, sind die verschiedenen im Inneren der Vorgelegewelle 14 angeordneten Synchronisiereinrichtungen 24 radial dem jeweiligen Zahnrad zugeordnet, d. h. es besteht kein Platzbedarf für in axialer Richtung neben den Zahnrädern angeordnete Synchronisiereinrichtungen. Die einzelnen Zahnräder können somit auf den einzelnen Wellen sehr eng nebeneinander angeordnet werden, wodurch sich der Bauraum des Getriebes insgesamt verkleinert. Bei konstantem Bauraum ist es andererseits möglich, die Zahl der Zahnräder auf den miteinander verknüpften Wellen zu vergrößern und somit die Zahl möglicher Gänge des Getriebes insgesamt zu erhöhen.
Weitere Einzelheiten zu den eingesetzten Synchronisiereinrichtungen 24 sind der 3 zu entnehmen, in der in vergrößerter Form ein Detail A aus 2 dargestellt ist.
Gemäß 3 besteht jede Synchronisiereinrichtung 24 aus zwei Sperrzylindern 25, die jeweils um 180° zu einander versetzt angeordnet sind und durch entsprechende Steuerung beim Schalten in der Lage sind, durch die Außenwand der Vorgelegewelle 14 hindurch eine entsprechende Aussparung (s. 4) im Inneren des zugeordneten Zahnrades einzurasten, um den Kraftschluss zwischen Vorgelegewelle und dem zugeordneten Zahnrad herzustellen.
Das Ausfahren der Sperrzylinder 25 erfolgt durch gespannte Federelemente 26 nach dem von außen gesteuerten Lösen einer jedem Sperrzylinder zugeordneten Arretierung 27. Beim Umschalten auf einen anderen Gang werden die beiden Sperrzylinder der gerade eingesetzten Synchronisiereinrichtung zunächst bis zum Einrasten der zugeordneten Arretierung wieder eingefahren. Im Anschluss daran erfolgt nunmehr das Freischalten der Sperrzylinder des neu gewählten Ganges. Das Einfahren der Sperrzylinder erfolgt über Keilelemente 28 auf der Verschiebestange 22, wobei jede auf der Verschiebestange angeordnete Synchronisiereinrichtung jeweils ein Keilelement 28 aufweist. Jedem Keilelement 28 sind dabei jeweils zwei mit den Sperrzylindern kraftschlüssig verbundene Verschiebebügel 29 mit im vorliegenden Beispiel als Rollen 30 ausgebildeten Gegenlagern zugeordnet, wobei jede Rolle 30 eines Gegenlagers jeweils mit der abgekehrten Schräge eines Keilelementes 28 in Wirkverbindung steht.
Durch Verschieben der Verschiebestange 22 in axiale Richtung schiebt sich die Keilspitze des Keilelementes 28 des zu lösenden Ganges zwischen die beiden Rollen 30 der Haltebügel und drückt diese auseinander. Dadurch werden die beiden Sperrzylinder bis zum Einrasten der Arretierung 27 eingefahren, wobei gleichzeitig die zugeordneten Federelemente erneut gespannt werden. Nach Rückverschiebung der Verschiebestange 22 in den ursprünglichen Zustand kann nunmehr der gewünschte nächste Gang durch Lösung der Arretierungen der zugeordneten Sperrzylinder geschaltet werden.
4 zeigt im Querschnitt Details der Schnittstelle zwischen einer Synchronisiereinrichtung 24 im Inneren einer Vorgelegewelle 14 und einem zugeordneten Zahnrad 15, wobei im vorliegenden Beispiel zwischen Zahnrad 15 und der Vorgelegewelle 14 eine weitere Synchronmuffe 31 angeordnet ist, die entlang ihres äußeren Radius formschlüssig mit dem Zahnrad 15 verbunden ist und im Bereich der der Vorgelegewelle zugewandten Innenfläche Aussparungen 32 für die Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen Synchronmuffe 31 und Vorgelegewelle 14 aufweist.
Jede der den beiden Sperrzylindern 25 zugeordnete Aussparung der Synchronmuffe 31 weist dabei eine radiale Schräge 33 mit einem Anschlag 34 auf. Beim Schalten wird jeder gelöste Sperrzylinder 25 mittels der Federelemente 26 in die Schräge gedrückt bis bei einem Kraftfluss in Zugrichtung über den Anschlag der Kraftschluss zwischen Zahnrad und Welle hergestellt wird. In Schubrichtung existiert dieser Anschlag dagegen nicht, so dass in diesem Fahrzustand kein Kraftschluss zwischen Zahnrad und Vorgelegewelle vorliegt.
Die Anordnung von Synchronmuffen 31, die alle die gleiche Bauform aufweisen, führt zu einer nicht unwesentlichen Reduzierung des Fertigungsaufwandes und damit auch der jeweiligen Kosten.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: Motor
3: Kupplung
4: Kraftaufnehmer
5: Getriebesteuergerät
6: Antriebswelle
7: Zahnrad
8: Zahnrad
9: Zahnrad
10: Abtriebswelle
11: Zahnrad
12: Zahnrad
13: Zahnrad
14: Vorgelegewelle
15: Zahnrad
16: Zahnrad
17: Zahnrad
18: Zahnrad
19: Zahnrad
20: Zahnrad
21: Getriebegehäuse
22: Verschiebestange
24: Synchronisiereinrichtung
25: Sperrzylinder
26: Federelement
27: Arretierung
28: Keilelement
29: Verschiebebügel
30: Rolle
31: Synchronmuffe
32: Aussparung
33: Schräge
34: Anschlag

Claims

Getriebe (1) für ein Kraftfahrzeug - mit mindestens einer Antriebswelle (6), - einer Abtriebswelle (10) und - einer Vorgelegewelle (14), - wobei Antriebswelle (6) und Abtriebswelle (10) zueinander axial und die Vorgelegewelle (14) zu beiden Wellen parallel angeordnet sind, - wobei die Antriebswelle (6) und die Vorgelegewelle (14) sowie die Vorgelegewelle (14) und Abtriebswelle (10) jeweils paarweise einander zugeordnete, unterschiedlich dimensionierte Zahnräder zur Übertragung des Kraftflusses von der Antriebswelle (6) über die Vorgelegewelle (14) zur Abtriebswelle (10) aufweisen, - wobei jedem Zahnradpaar zumindest auf einer der Wellen steuerbare Synchronisiereinrichtungen (24) zum formschlüssigen Verbinden und Lösen des jeweiligen Zahnrades mit und von der Welle zugeordnet sind und - wobei zumindest eine der im Getriebe angeordneten Wellen als Hohlwelle ausgebildet ist und die den verschiedenen Zahnräderpaaren zugeordneten Synchronisiereinrichtungen (24) im Inneren der Hohlwelle koaxial angeordnet sind und jeweils mindestens eine steuerbare, in radialer Richtung die Wand der jeweiligen Hohlwelle durchdringende, in einer Aussparung (32) des zugeordneten Zahnrades eingreifende Arretierung (27) zum Verbinden und zum erneuten Lösen des Zahnrades bei einem Schaltvorgang aufweisen, - dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich einer Hohlwelle anzubringenden Synchronisiereinrichtungen (24) auf einer in der Hohlwelle axial angeordneten und in beiden Richtungen axial verschiebbaren Verschiebestange (22) befestigt sind und - dass jede Aussparung (32) im Innenbereich eines Zahnrades über mindestens eine in Umfangsrichtung ausgebildete und zur Innenfläche auslaufende radiale Schräge (33) mit einem Anschlag (34) gebildet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, - dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegewelle (14) als Hohlwelle ausgebildet ist.
Getriebe nach den Ansprüchen 1 oder 2, - dadurch gekennzeichnet, dass jedem Zahnrad einer Hohlwelle jeweils zwei um 180° gegeneinander versetzte Aussparungen (32) zugeordnet sind.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, - dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Zahnrad einer Hohlwelle eine ringförmige Synchronmuffe (31) angeordnet ist, welche entlang ihrer äußeren Oberfläche starr mit dem Zahnrad (15) verbindbar ist und im Bereich der radialen Innenfläche die Aussparrungen (32) zur Aufnahme eines Sperrzylinders (25) aufweist.
Getriebe nach Anspruch 4, - dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebestange (22) im Bereich der Zahnräder keilförmige Ausnehmungen für Keilelemente (28) aufweist, wobei jedes Keilelement (28) zwischen den Enden von mit den Sperrzylindern (25) des zugeordneten Zahnrads starr verbundenen Verschiebebügeln (29) axial verschiebbar ist und wobei zwischen Sperrzylinder (25) und einem an der Verschiebestange (22) angeordneten Gegenlager ein Federelement (26) angeordnet ist, welches bei einer axialen Bewegung der Verschiebestange (22) in Richtung Keilspitze und der damit verbundenen radialen Bewegung der Verschiebebügel (29) gespannt wird.
Getriebe nach Anspruch 5, - dadurch gekennzeichnet, dass an den den Keilflächen zugekehrten Enden der Verschiebebügel (29) Rollen (30) angebracht sind.
Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, - dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sperrzylinder (25) eine steuerbare Arretierung (27) zur Festsetzung des Sperrzylinders im gespannten Federzustand aufweist.