DE102017207519A1

DE102017207519A1 - Getriebe mit Schaltwalzenanordnung

Info

Publication number: DE102017207519A1
Application number: DE102017207519.8A
Authority: DE
Inventors: Udo Bernhardt
Original assignee: Getrag BV and Co KG
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2017-05-04
Publication date: 2018-11-08

Abstract

Es wird eine Getriebeanordnung (1) mit Schaltwalzenanordnung (30), mit einer Mehrzahl von Radsätzen (6) entsprechend einer Mehrzahl von Gängen und mit drehbaren Schaltwalzen (31,32), die Umfangsnuten aufweisen, vorgeschlagen, in denen jeweils ein translatorisch verschiebbares Führungselement (7) geführt ist, das mit Schaltelementen zum Ein- bzw. Auslegen eines jeweiligen Ganges gekoppelt ist, wobei die drehbaren Schaltwalzen (31,32) von Elektromotoren (41, 42) angetrieben werden, wobei die Elektromotoren (41,42) über konzentrischen Wellen (51, 52) antriebswirksam mit jeweils einem Getriebe (61, 62) und einer Schaltwalze (31, 32) verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe mit Schaltwalzenanordnung, mit einer Mehrzahl von Radsätzen entsprechend einer Mehrzahl von Gängen und mit drehbaren Schaltwalzen, die Umfangsnuten aufweisen, in denen jeweils ein translatorisch verschiebbares Führungselement geführt ist, das mit Schaltelementen zum Ein- bzw. Auslegen eines jeweiligen Ganges gekoppelt ist, wobei ein Gangwechsel von einem Gang zu einem übernächsten Gang erfolgen kann, ohne den dazwischen liegenden Gang einlegen zu müssen.
Stand der Technik
Eine typische Verwendung einer Schaltwalzenanordnung erfolgt in einem Doppelkupplungsgetriebe. Das Doppelkupplungsgetriebe ist ein automatisiertes Schaltgetriebe, das mittels zweier Teilgetriebe einen vollautomatischen Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung ermöglicht. Die Getriebesteuerung wählt die Gänge selbsttätig oder nach Fahrerwunsch.
Eine elektronische Getriebesteuerung entscheidet entsprechend den Schaltprogrammen, vor allem der Drehzahl beziehungsweise Geschwindigkeit und der Anforderung des Fahrers, wie Gaspedal, Wählhebel, über die Gangwahl und steuert die Schaltvorgänge. Die integrierte Aktuatorik betätigt die Teilgetriebe und die Kupplungen elektromechanisch oder hydraulisch.
Vor dem Schalten wird zunächst im lastfreien Zweig der zu schaltende Gang eingelegt. Dann wird die Kupplung des vorgewählten Ganges geschlossen und die des bisher belasteten Ganges gleichzeitig geöffnet, was zu einer Momentenübergabe führt. Durch elektronisch aufeinander abgestimmtes „Schleifen“ der beiden Kupplungen geschieht in dieser Phase die Anpassung der Motordrehzahl an die neue Getriebeübersetzung. Es wird somit ohne Zugkraftunterbrechung geschaltet.
Die Dauer dieser Phase wird, um einen deutlichen Ruck zu vermeiden, vom Drehzahlunterschied abhängig gemacht und beträgt einige Hundertstel- bis Zehntelsekunden.
Ohne Zugkraftunterbrechung kann dabei allerdings nur von einem geraden in einen ungeraden Gang und umgekehrt geschaltet werden. Die Steuerung wählt aus diesem Grund situationsabhängig einen vorübergehenden Stützgang aus dem anderen Teilgetriebe aus. Ist beispielsweise bei Fahrt im dritten Gang mit relativ niedriger Drehzahl und relativ hoher Last mechanisch auch der zweite Gang eingelegt, so muss nur die Doppelkupplung betätigt werden, um das Moment tatsächlich über den vorgewählten Stützgang (in diesem Fall der Zweite) zu übertragen und dessen Übersetzung wirksam werden zu lassen. Wird in der Beispielsituation aber manuell oder durch Kick-down (Durchtreten des Gaspedals) der erste Gang angefordert, schaltet das Getriebe trotzdem kurz in den Zweiten und erst dann in den Ersten.
Das Ein- und Auslegen eines Ganges bei einem solchen Getriebe erfolgt durch axiales Versetzen eines Schaltelementes wie einer Schaltmuffe, wobei eine Schaltmuffe einem oder zwei Gängen zugeordnet sein kann. Zum Betätigen der Mehrzahl von Schaltmuffen unterscheidet man zwischen dezentralen Betätigungssystemen, bei denen jeder Schaltmuffe eine separate Aktuatorik zugeordnet ist, und zentralen Betätigungssystemen. Bei den dezentralen Betätigungssystemen besteht insbesondere dann, wenn als Antriebsmittel Elektromotoren eingesetzt werden sollen, der Nachteil, dass neben der Umsetzung einer Dreh- in eine Translationsbewegung und der hierzu notwendigen Wegsteuerung zusätzlich noch eine aufwendige und schnelle Kraftregelung am Synchronpunkt notwendig ist. Ferner ist bei solchen dezentralen Betätigungssystemen eine komplexe elektronische Absicherung erforderlich, um zu verhindern, dass zwei Gänge gleichzeitig eingelegt werden.
Ein Beispiel für ein zentrales Betätigungssystem ist die oben genannte Schaltwalze. Die Schaltwalze weist eine Umfangsnut auf, in der ein Führungselement gelagert ist. Der Verlauf der Umfangsnut ist so, dass bei einer Drehung der Schaltwalze das Führungselement translatorisch versetzt wird und damit bspw. eine Schaltmuffe betätigt werden kann. Die Schaltwalze ist also ein Rotations-Translationswandler. Die Umfangsnut muss nicht vollständig um die Schaltwalze herum laufen; sie kann auch abschnittsweise in einer Zylinderebene senkrecht zur Schaltwalzenachse oder schräg hierzu verlaufen.
Dabei ist auf einer einzigen Schaltwalze gewöhnlich für jede Schaltmuffe eine eigene Umfangsnut vorgesehen.
Aus der DE19920440C2 ist ein Stufengetriebe bekannt, wobei zwei parallel angeordnete Schaltwalzen, oder ggf. noch mehr Schaltwalzen vorgesehen sind. Bei einer geeigneten Anordnung der Gänge ist es möglich, zumindest einige Gangwechsel unter Überspringen von einem oder mehreren Gängen in kurzer Schaltzeit durchzuführen. Das Dokument zeigt eine erste Schaltwalze, der sämtlichen ungeraden Gängen und eine weitere Schaltwalze, der sämtlichen geraden Gängen zugeordnet ist. Jede der Schaltwalzen wird durch einen separaten Elektromotor angetrieben, wobei die zwei Elektromotoren in einem einzelnen Gehäuse untergebracht sind. Die Schaltwalzen werden jeweils über ein Stirnradgetriebe mit Untersetzung angetrieben.
Unter einer Schaltwalze sollen im vorliegenden Zusammenhang sowohl klassische Schaltwalzen als auch generell jede Art von Rotations- Translations-Wandler verstanden werden. Ferner versteht sich, dass eine Schaltwalze anstelle einer Umfangsnut genauso eine Umfangsschiene aufweisen kann, wobei das Führungselement dann bspw. gabelartig ausgebildet ist und die umfänglich vorstehende Schiene umgreift.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Getriebe mit einer geeigneten Schaltwalzenanordnung zu versehen, so dass die geraden und ungeraden Gänge unabhängig geschaltet werden können und die Schaltwalzenanordnung kompakt dargestellt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Getriebe mit Schaltwalzenanordnung, mit einer Mehrzahl von Radsätzen entsprechend einer Mehrzahl von Gängen und mit drehbaren Schaltwalzen, die Umfangsnuten aufweisen, in denen jeweils ein translatorisch verschiebbares Führungselement geführt ist, das mit Schaltelementen zum Ein- bzw. Auslegen eines jeweiligen Ganges gekoppelt ist, wobei die drehbaren Schaltwalzen von Elektromotoren angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren über mit konzentrischen Wellen antriebswirksam mit jeweils einem Getriebe und einer Schaltwalze verbunden sind.
Mit dieser baulichen Ausgestaltung lassen sich gerade und ungerade Gänge unabhängig voneinander schalten und die Baugruppe ist trotzdem kompakt.
Um die kompakte Bauweise zu erreichen werden vorteilhafterweise Planetenradsätze als jeweilige Getriebe verwendet, deren Sonnenrad jeweils von einer der Wellen angetrieben ist.
Besonders Bauraum effizient ist die Verwendung von Wellen, wobei die erste Welle eine Hohlwelle und die zweite Welle eine Kernwelle ist.
Es ist von Vorteil, dass Elektromotoren in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Vorteilhafterweise sind das Gehäuse und die Planetenradsätze in einer gemeinsamen Anordnung im Getriebegehäuse verbaut sind.
Besonders gut geeignet ist das Getriebe mit Schaltwalzenanordnung, wenn es sich um ein Doppelkupplungsgetriebe handelt.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

1 zeigt ein Schema eines Doppelkupplungsgetriebes als Beispiel,
2 zeigt eine schematische Darstellung der beispielhaften Ausführungsform einer Schaltwalzenanordnung.

Bei Doppelkupplungsgetrieben sind zwei Reibkupplungen mit jeweils einer Eingangswelle koppelbar, wobei die Eingangswellen mit jeweils einer Ausgangswelle ein Teilgetriebe bilden. Mittels mit Synchronisiereinrichtungen versehenen Schaltgliedern und Schaltwalzen sind verschiedene Gänge schaltbar, die derart abgestuft sind, dass zwischen den Gangstufen eines Teilgetriebes jeweils eine Gangstufe des anderen Teilgetriebes liegt.
In 1 ist eine Getriebeanordnung 1 im Beispiel ein Doppelkupplungsgetriebe zu erkennen. Dabei ist die erste Kupplung 3 mit der ersten Eingangswelle 4 verbunden. Die zweite Kupplung 2 ist mit der zweiten Eingangswelle 5 verbunden. Der esrte, dritte und fünfte Gang ist mit der ersten Eingangswelle 4 verbindbar, der zweite, vierte und sechste Gang mit der zweiten Eingangswelle 5. Die zweite Eingangswelle 5 bildet eine Hohlwelle, in der die erste Eingangswelle 4 drehend aufgenommen ist.
Die beiden Kupplungen 2, 3 sind eingangsseitig mit einem Antrieb 10 verbunden, das Getriebe selbst ausgangsseitig als Abtrieb 20 mit dem Antriebsstrang.
Eine Schaltwalzenanordnung 30, die hier nicht eingezeichnet ist, betätigt Verstellelemente, um die einzelnen Getriebestufen oder Radsätze 6 miteinander zu verbinden oder zu trennen.
Eine erfindungsgemäße Schaltwalzenanordnung 30 ist in 2 dargestellt. Ein erster Elektromotor 41 treibt eine erste Welle 51, die über ein erstes Planetengetriebe 61 die erste Schaltwalze 31 antreibt. Ein zweiter Elektromotor 42 treibt eine zweite Welle 52, die über ein zweites Planetengetriebe 62 die zweite Schaltwalze 32 antreibt.
Die erste Welle 51 ist als Hohlwelle ausgestaltet und umgibt die Kernwelle, die zweiten Welle 52.
Auf der ersten Welle 51 ist ein erstes Sonnenrad 63 angeordnet oder einstückig mit der Welle ausgebildet. Das erste Sonnenrad kämmt mit ersten Planetenrädern 64, die auf einem ersten Planetenträger 66 drehbar angeordnet sind. Die Planetenräder 64 treiben ein erstes Hohlrad 65, das antriebswirksam mit der ersten Schaltwalze 31 verbunden ist.
Die zweite Welle 52 treibt ein zweites Sonnenrad 67 des zweiten Planetenradsatzes 62 an. Dieses zweite Sonnenrad treibt zweite Planetenräder 68 an, die wiederum das zweite Hohlrad 70 antreiben. Die zweiten Planetenräder 68 sind auf einem zweiten Planetenträger 69 montiert.
Das zweite Hohlrad 70 ist antriebswirksam mit der zweiten Schaltwalze 32 verbunden. Die beiden Schaltwalze 31, 32 bilden eine zweigeteilte Schaltwalze, wobei jeder der beiden Schaltwalzen von einem Planetenradsatz angetrieben wird. Die beiden Schaltwalzen sind hintereinander auf einer Achse A angeordnet und benötigen den gleichen Bauraum wie eine einzelne Schaltwalze. Schematisch ist ein Führungselement 7 angedeutet, das in einer der Nuten der Schaltwalzen geführt ist. Das Führungselement kann eine Schaltgabel sein, die sich entlang einer Schiene 8 translatorisch bewegt.
Die Schaltwalzenanordnung 30 besteht somit aus zwei elektrischen Antrieben, dem ersten und dem zweiten Elektromotor und zwei Planetenradsätzen zur Übersetzung der Bewegung jeweils eines Motors an jeweils eine Schaltwalze.
Beide Elektromotoren sind in einem gemeinsamen Gehäuse 33 auf einer Achse A angeordnet. Das Gehäuse der Elektromotoren wird in dem Gehäuse 34 der Getriebeanordnung integriert.
Die Ausgestaltung des Planetengetriebes kann auch vom Ausführungsbeispiel unterschiedlich sein.
Antrieb und Abtrieb des Planetengetriebes kann auch über Sonnenrad und Planetenträger oder über Hohlrad und Planetenträger erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: zweite Kupplung
3: erste Kupplung
4: erste Eingangswelle
5: zweite Eingangswelle
6: Getriebestufen
7: Führungselement
8: Schiene
10: Antrieb
20: Abtrieb
30: Schaltwalzenanordnung
31: erste Schaltwalze
32: zweite Schaltwalze
33: Gehäuse Elektromotor
34: Gehäuse Getriebeanordnung
41: erster Elektromotor
42: zweiter Elektromotor
51: erste Welle
52: zweite Welle
61: erster Planetenradsatz
62: zweiter Planetenradsatz
63: erstes Sonnenrad
64: erstes Planetenrad
65: erstes Hohlrad
66: erster Planetenträger
67: zweites Sonnenrad
68: zweites Planetenrad
69: zweites Hohlrad
70: zweiter Planetenträger

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 19920440 C2 [0010]

Claims

Getriebe (1) mit Schaltwalzenanordnung (30), mit einer Mehrzahl von Radsätzen (6) entsprechend einer Mehrzahl von Gängen und mit drehbaren Schaltwalzen (31,32), die Umfangsnuten aufweisen, in denen jeweils ein translatorisch verschiebbares Führungselement (7) geführt ist, das mit Schaltelementen zum Ein- bzw. Auslegen eines jeweiligen Ganges gekoppelt ist, wobei die drehbaren Schaltwalzen (31,32) von Elektromotoren (41, 42) angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren (41,42) über konzentrischen Wellen (51, 52) antriebswirksam mit jeweils einem Getriebe (61, 62) und einer Schaltwalze (31, 32) verbunden sind.
Getriebeanordnung (1) mit Schaltwalzenanordnung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebe (61, 62) Planetenradsätze sind, deren Sonnenrad (63, 67) jeweils von einer der Wellen (51, 52) angetrieben ist.
Getriebeanordnung (1) mit Schaltwalzenanordnung (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (51) eine Hohlwelle und die zweite Welle (52) eine Kernwelle ist.
Getriebeanordnung (1) mit Schaltwalzenanordnung (30) nach den vorhergehenden Ansprüchen , dadurch gekennzeichnet, dass Elektromotoren (41,42) in einem gemeinsamen Gehäuse (33) angeordnet sind.
Getriebeanordnung (1) mit Schaltwalzenanordnung (30) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Gehäuse (33) und die Planetenradsätze (61,62) in einer gemeinsamen Anordnung im Getriebegehäuse (34) verbaut sind.
Getriebeanordnung (1) mit Schaltwalzenanordnung (30) nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Doppelkupplungsgetriebe ist.