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Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
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In Getriebe werden herkömmlicherweise Synchronisierelemente, zum Beispiel in Form von Schaltgabeln mit Lagern, Betätigungskolben, Gangstellerventilen, Schiebemuffen, Synchronringen oder dergleichen, zur Synchronisierung bzw. zur Kopplung von Triebwellen mit Gangzahnrädern, insbesondere mit als Losrädern ausgeführten Gangzahnrädern verwendet.
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Aus der
EP 0 083 747 B1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches einen Freilauf in Form einer „Überholkupplung“ als Synchronisierkupplung zur Kopplung einer Triebwelle mit einem Gangzahnrad des ersten Gangs aufweist. Dabei überholt der Freilauf, wenn die Triebwelle schneller als das Gangzahnrad des ersten Gangs dreht.
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Aus der
US 2011 030 493 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches einen Freilauf in Form eines Klemmkörperfreilaufs als Synchronisierkupplung zur Kupplung einer Triebwelle mit einem Gangzahnrad des ersten Gangs aufweist. Dabei weist der Freilauf einen mit dem Gangzahnrad des ersten Gangs drehfest verbundenen Außenring auf. Die Triebwelle dient dabei als Innenlauffläche des Freilaufs bzw. als „Innenring“.
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Aus der
US 8601892B2 ist ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches einen Freilauf als Synchronisierkupplung zur Kopplung eines Gangzahnrades des ersten Gangs mit einem Gangzahnrad des dritten Gangs aufweist. Dabei weist der Freilauf einen mit dem Gangzahnrad des dritten Gangs drehfest verbundenen Außenring auf. Durch einen radial einwärts des Außenrings angeordneten Abschnitt des Gangzahnrades des ersten Gangs ist dabei ein Innenring des Freilaufs ausbildet.
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Die im Stand der Technik bekannten Getriebe sind jedoch noch nicht optimal ausgebildet. So erfordern die aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe meist einen großen Bauraum. Ein Gangzahnrad, beispielsweise eines der Gangzahnräder der ersten Gangstufe, insofern der Außenring des Freilaufs drehfest mit diesem Gangzahnrad verbunden ist, wird dann in einer einem großen Bauraum fordernden Weise an der Triebwelle angeordnet. Dies kann größere Trägheitsmomente bzw. Schleppmomente und auch einen schlechten Wirkungsgrad des Getriebes zur Folge haben. Zudem können auf diese Weise, insbesondere nur mit dem Innenring zusammenhängende Außenkäfige realisiert werden. Der Bauraum, die Flexibilität bzw. der Wirkungsgrad und die damit verbundenen Kosten sind für die bekannten Getriebe daher noch nicht optimal ausgebildet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, das eingangs genannte Getriebe nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass dessen Flexibilität bzw. Wirkungsgrad auf kostengünstige und/oder bauraumsparende Weise verbessert ist und/oder Schleppmomente verringert sind.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun zunächst durch ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Dabei weist das Getriebe mindestens eine Triebwelle, insbesondere mehrere Triebwellen und mindestens einen Freilauf, insbesondere als Synchronisierkupplung, zur Kopplung der Triebwelle mit einem Gangzahnrad auf. Hierzu weist der Freilauf dabei einen mit der Triebwelle drehfest verbundenen Außenring auf.
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Dadurch, dass der Außenring des Freilaufs drehfest mit der Triebwelle verbunden ist, kann das über den Freilauf zu kuppelnde Gangzahnrad, beispielsweise ein Gangzahnrad eines niedrigen Ganges, zum Beispiel ein Gangzahnrad des ersten Gangs, von der Triebwelle und damit der Fahrzeuggeschwindigkeit abgekoppelt werden, wenn die Triebwelle schneller als das Gangzahnrad dreht. So können bei nicht geschaltetem ersten Gang, beispielsweise bei einem geschalteten höheren Gang, zum Beispiel bei geschaltetem zweiten, dritten, vierten, fünften oder sechsten Gang, moderate Differenzdrehzahlen realisiert und insbesondere der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert werden. Dies kann bereits durch geringe Änderungen an vorhandenen Bauteilen, beispielsweise mit einer unveränderten Triebwelle und/oder Gangzahnrad-Lagerung, auf kostengünstige und bauraumsparende Weise realisiert werden.
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Dabei kann der Freilauf insbesondere als Synchronisierkupplung dienen, wodurch andere Synchronisierelemente, wie eine komplette Schaltgabel mit Lager, Betätigungskolben, Gangstellerventil, Schiebemuffe, Synchronring oder dergleichen unnötig sind und auf diese Weise die Kosten und der Bauraum reduziert ist sowie der Wirkungsgrad des Getriebes durch den „Entfall von Reibung“, beispielsweise zwischen Schaltgabel und Schiebemuffe und/oder dem Synchronring verbessert ist.
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In einer Ausgestaltung weist der Freilauf einen Innenring auf, welcher durch einen, insbesondere radial einwärts des Außenrings angeordneten, Abschnitt des zu koppelnden Gangzahnrades ausbildet ist. So kann auf einfache und bauraumsparende Weise realisiert werden, dass der mit der Triebwelle drehfest verbundene Außenring einen größeren Radius als der durch das zu koppelnde Gangzahnrad gebildete Innenring aufweist und dadurch der Außenring mit größerer Umfangsgeschwindigkeit dreht als der als Innenring dienende Abschnitt des zu koppelnden Gangzahnrades.
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Im einer weiteren Ausgestaltung weist das zu kuppelnde Gangzahnrad eine radial auswärts des Außenrings angeordnete Verzahnung auf. Der Verzahnungsdurchmesser des zu koppelnden Gangzahnrades kann somit frei gewählt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Freilauf als ein abhebender Freilauf ausgebildet. Ab einer bestimmten Drehzahl, welche insbesondere von der Gangübersetzung und der maximalen Triebwellendrehzahl, insbesondere der Motordrehzahl, abhängig sein kann, ist ein Eingreifen des Freilaufs nicht mehr nötig, so dass bei einer Ausgestaltung als abhebender Freilauf hierbei die Freilaufelemente, wie Rollen und/oder Klemmkörper, durch ihre Fliehkraft von ihrer Innenlauffläche „abheben“ können, wodurch die Schleppmomente verringert sind, und auf diese Weise der Wirkungsgrad des Getriebes weiter gesteigert werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Freilauf als ein Rollenfreilauf oder als ein Klemmkörperfreilauf ausgebildet. So kann der Freilauf auf kostengünstige Weise realisiert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist an dem Außenring ein Außenkäfig, insbesondere zur Aufnahme von Rollen und/oder Klemmkörpern, des Freilaufs angeordnet und/oder befestigt. So kann ein abhebender Freilauf auf einfache Weise realisiert werden. Der Außenring kann beispielsweise zylinderförmig, insbesondere mit einer axialen Erstreckung, ausgebildet sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist an dem Außenring ein, insbesondere sich radial einwärts erstreckender, Befestigungsabschnitt, beispielsweise in Form eines Flansches, ausgebildet. So kann der Außenring auf einfache Weise drehfest mit der Triebwelle verbunden werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist an dem Außenring ein, insbesondere sich radial auswärts erstreckender, Parksperrenzahnradabschnitt, beispielsweise in Form einer Verzahnung, ausgebildet. So kann eine Parksperrenverzahnung auf einfache und insbesondere quasi bauraumneutrale Weise in den Außenring integriert werden. So können insbesondere mit Hilfe eines derartig ausgebildeten Freilaufes, wie zuvor beschrieben, die Kräfte und Rollwege (gegenüber einer beispielsweise im Stand der Technik auf der Achse ausgebildeten Parksperre) reduziert werden. Insbesondere werden die auf das Parksperrensystem wirkenden Kräfte reduziert und der Rollweg beim Einlegen der Parksperre wird reduziert, was insbesondere bei Fahrzeugen mit großen Rädern, zum Beispiel „B-SUVs“, besonders vorteilhaft sein kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der mit dem Befestigungsabschnitt ausgestattete Außenring topfförmig ausgebildet. So kann der mit dem Befestigungsabschnitt ausgestattete Außenring auf besonders kostengünstige und bauraumsparende Weise realisiert werden.
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In einer weiten Ausgestaltung ist das zu koppelnde Gangzahnrad einem niedrigen Gang, insbesondere dem ersten Gang bzw. der ersten Gangstufe, zugeordnet. So kann der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert und im Fall eines Außenrings mit Parksperrenzahnradabschnitt beispielsweise auch die auf das Parksperrensystem wirkenden Kräfte minimiert werden.
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Das Getriebe kann gegebenenfalls als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt sein.
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Das Getriebe kann insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine ausgelegt sein. Gegebenenfalls kann das Kraftfahrzeug als ein Hybridfahrzeug ausgebildet sein beziehungsweise weiterhin mindestens eine Elektromaschine aufweisen, beispielsweise an einem Rad und/oder an einer Achse, zum Beispiel der Hinterachse, und/oder zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe, beispielsweise zwischen der Verbrennungskraftmaschine und einer Doppelkupplung des Getriebes, eine entsprechende Elektromaschine angeordnet sein.
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Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Getriebe in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden einige bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebes anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
- 1 in einer schematischen Querschnittsdarstellung eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Getriebes, und
- 2 in einer schematischen Querschnittsdarstellung eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Getriebes.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils ein Getriebe 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit mindestens einer Verbrennungskraftmaschine und/oder mindestens einer Elektromaschine, wobei das Getriebe 1 mindestens eine Triebwelle 2, mehrere Gangzahnräder 4, 5, 6 und mindestens einen Freilauf 3 aufweist. Der Freilauf 3 dient zur Kopplung der Triebwelle 2 mit dem Gangzahnrad 4, insbesondere dem Gangzahnrad 4 der ersten Gangstufe (1G) aufweist. Das Getriebe 1 kann hier mehrere Triebwellen aufweisen. Insbesondere weist das Getriebe 1 eine Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle auf, die aber auch jeweils als „Triebwelle“ bezeichenbar sind. Es kommen daher eine Vielzahl von unterschiedlich ausgebildeten Getrieben 1 mit Getriebeeingangswellen, Getriebeausgangswellen und/oder mehreren Triebwellen in Frage, dies ist abhängig von der jeweiligen spezifischen Ausführungsform des dann jeweiligen Getriebes 1.
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Die 1 und 2 veranschaulichen, dass dabei der Freilauf 3 einen mit der Triebwelle 2 drehfest verbundenen Außenring 3a aufweist. Dabei wird ein Innenring 3b des Freilaufs 3 durch einen Abschnitt des zu koppelnden Gangzahnrades 4 ausbildet, welcher radial einwärts des Außenrings 3a ausgebildet ist.
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In den in den 1 und 2 gezeigten Ausgestaltungen weist das zu koppelnde Gangzahnrad 4 zudem eine Verzahnung 4a auf, welche radial auswärts des Außenrings 3a ausgebildet ist.
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In der in 1 gezeigten Ausgestaltung ist der Freilauf 3 als ein Rollenfreilauf ausgebildet. In der in 2 gezeigten Ausgestaltung ist der Freilauf 3 als ein Klemmkörperfreilauf ausgebildet.
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Die in 1 und 2 gezeigten Freiläufe 3 sind dabei jeweils „abhebend“ ausgestaltet. 1 und 2 zeigen, dass dabei insbesondere an dem Außenring 3a ein Außenkäfig 3c zur Aufnahme der Rollen beziehungsweise der Klemmkörper 3d des Freilaufs 3 befestigt und/oder angeordnet sein kann.
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Die Figuren illustrieren weiter, dass der Außenring 3a als solches im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und eine axiale Erstreckung aufweist.
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Sowohl in der in 1 als auch in der in 2 gezeigten Ausgestaltung ist an dem Außenring 3a ein Befestigungsabschnitt 3a', beispielsweise in Form eines Flansches, ausgebildet. Der Befestigungsabschnitt 3a' erstreckt sich dabei ausgehend vom Außenring 3a radial einwärts und dient zur Befestigung des Außenrings 3a an den Triebwelle 2. Der 1 und 2 veranschaulichen, dass der mit dem Befestigungsabschnitt 3a' ausgestattete Außenring 3a im Wesentlichen topfförmig ausgebildet ist.
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In den in 1 und 2 gezeigten Ausgestaltungen ist weiterhin an dem Außenring 3a ein Parksperrenzahnradabschnitt 3a", insbesondere in Form einer Verzahnung, ausgebildet, der bzw. die sich radial auswärts des Außenrings 3a erstreckt. So kann der Außenring 3a zudem als ein Parksperrenzahnrad dienen.
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Der 1 und 2 zeigen, dass das Getriebe 1 weitere Gangzahnräder 5,6 aufweisen kann, wobei in den 1 und 2 ein Gangzahnrad 5 des vierten Gangs (4G) und ein Gangzahnrad 6 des Rückwärtsgangs (RG) dargestellt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Triebwelle
- 3
- Freilauf
- 3a
- Außenring
- 3a'
- Befestigungsabschnitt
- 3a"
- Parksperrenzahnradabschnitt
- 3b
- Innenring
- 3c
- Außenkäfig
- 3d
- Rollen beziehungsweise Klemmkörper
- 4
- Gangzahnrad des ersten Gangs (1G)
- 4a
- Verzahnung
- 5
- Gangzahnrad des vierten Gangs (4G)
- 6
- Gangzahnrad des Rückwärtsgangs (RG)
- S
- Synchronisierelement für vierten Gang (4G) und Rückwärtsgang (RG)
- 1G
- erste Gangstufe / erster Gang
- 4G
- vierte Gangstufe / vierter Gang
- RG
- Rückwärtsgangstufe / Rückwärtsgang
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0083747 B1 [0003]
- US 2011030493 A1 [0004]
- US 8601892 B2 [0005]
