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Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine wenigstens ein erstes Rad aufweisende erste Welle und eine wenigstens ein zweites Rad aufweisende zweite Welle, wobei das wenigstens eine erste Rad mit dem wenigstens einen zweiten Rad kämmt.
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Getriebe, insbesondere Getriebe für Kraftfahrzeuge, beispielsweise in Doppelkupplungsgetrieben in PKW, die wenigstens zwei Wellen und zwei Räder aufweisen, die in einem Schaltzustand des Getriebes miteinander kämmen, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Getriebe können beispielsweise als Stirnradgetriebe ausgebildet sein, wobei es ferner bekannt ist, aus diversen Gründen eine Schrägverzahnung vorzusehen. Beispielsweise können mittels eines Schrägungswinkels der Verzahnung der den Wellen zugeordneten Räder Vorteile hinsichtlich der Akustik des Getriebes, also insbesondere eine verminderte Geräuschentwicklung, erreicht werden. Nachteiligerweise bewirkt der Schrägungswinkel der miteinander kämmenden Räder, insbesondere Zahnräder, zu einer Abdrängkraft, die dazu führt, dass die beiden Räder bzw. Wellen aus einer definierten Stellung, insbesondere voneinander weg, bewegt werden.
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Dabei ist es bekannt, weitere Zahneingriffe in Kraftfluss mit entgegengesetzter Richtung des Schrägungswinkels vorzusehen oder die Abdrängkraft mittels entsprechend groß dimensionierten (Axial-) Lagern aufzunehmen und beispielsweise in das Getriebegehäuse abzuleiten. Eine derartige Kompensation der Axialkräfte funktioniert, insbesondere im Hinblick auf mehrere Schaltzustände, insbesondere mehrere Gänge, zumeist nur unvollständig, sodass bei der Auslegung der Verzahnung Kompromisse eingegangen werden müssen und vorhandene Axiallager entsprechend groß dimensioniert werden müssen. Zusätzlich muss das Getriebegehäuse entsprechend stabil ausgeführt werden, um die eingeleitete Abdrängkraft aufnehmen zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Getriebe anzugeben, bei dem die Kompensation der Abdrängkraft verbessert ist, wobei insbesondere Lager und das Getriebegehäuse kleiner bzw. weniger aufwändig dimensioniert werden können.
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Die Aufgabe wird durch ein Getriebe mit den Merkmalen des geltenden Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie zuvor beschrieben, umfasst das erfindungsgemäße Getriebe eine erste Welle mit wenigstens einem ersten Rad und eine zweite Welle mit wenigstens einem zweiten Rad, wobei das erste Rad der ersten Welle und das zweite Rad der zweiten Welle in wenigstens einem Schaltzustand miteinander kämmen. Die Erfindung beruht darauf, dass das Getriebe eine Abstützvorrichtung aufweist, die ein fest mit der ersten Welle verbundenes erstes Abstützelement und ein fest mit der zweiten Welle verbundenes zweites Abstützelement aufweist, wobei die Abstützvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle wirkende Abdrängkraft mittels der beiden Abstützelemente aufzunehmen.
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Demnach ist eine Abstützvorrichtung vorgesehen, die zwei Abstützelemente umfasst, wobei ein erstes Abstützelement fest, insbesondere drehfest, mit der ersten Welle und ein zweites Abstützelement fest, insbesondere drehfest, mit der zweiten Welle verbunden ist. Die beiden Abstützelemente sind folglich in einer festen Axialposition auf der jeweiligen Welle angeordnet und nicht axial verschiebbar. Die zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle wirkende Abdrängkraft, die beispielsweise aufgrund der Schrägverzahnung der beiden Räder, also des ersten Rads der ersten Welle und des zweiten Rads der zweiten Welle, zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle wirkt, kann daher mittels der beiden Abstützelemente aufgenommen werden. Vorteilhafterweise ist es dabei nicht nötig, die Abdrängkraft mittels eines Lagers in das Getriebegehäuse einzuleiten, sondern es ist möglich, dass die wirkende Abdrängkraft mittels der Abstützelemente, die fest mit den beiden Wellen verbunden sind, direkt in die Wellen einzuleiten bzw. die beiden Wellen gegeneinander abzustützen und so eine Bewegung der beiden Wellen voneinander weg zu verhindern.
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Dies bietet den Vorteil, dass das Getriebegehäuse und Lager des Getriebes entsprechend kleiner bzw. weniger aufwändig, das Getriebegehäuse bevorzugt dünnwandiger, ausgeführt werden kann, da das Getriebegehäuse im Gegensatz zu den im Stand der Technik üblichen Getrieben, weniger stabil ausgeführt werden muss, da die Abdrängkraft erfindungsgemäß nicht (oder zumindest nicht allein) von dem Getriebegehäuse aufgenommen werden muss. Des Weiteren können Lager, die den beiden Wellen zugeordnet sind, kleiner bzw. weniger aufwändig als üblich dimensioniert werden, da diese letztlich im Wesentlichen nur zur Positionierung der beiden Wellen, beispielsweise relativ zu dem Getriebegehäuse, verwendet werden und eine Kompensation der zwischen den Wellen wirkenden Abdrängkraft nicht mehr von den Lagern übernommen werden muss.
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Als „Abdrängkraft“ wird im Rahmen dieser Anmeldung eine durch die Schrägverzahnung der beiden miteinander kämmenden Räder erzeugte Kraft verstanden, die zwischen den beiden Wellen des Getriebes wirkt. Dabei handelt es sich vorrangig um eine Axialkraft, wobei die Abdrängkraft auch eine radiale Komponente aufweisen kann. Als Axialkraft wird im Wesentlichen eine entlang oder parallel zu der Drehachse (oder den Drehachsen) der beiden Wellen verlaufende Kraft verstanden. Die Abdrängkraft ist üblicherweise drehmomentabhängig und bewirkt ohne entsprechende Abstützung ein Abdrängen der beiden Wellen gegeneinander, also ein Auseinanderbewegen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Getriebes kann vorgesehen sein, dass die Abstützvorrichtung als Druckkamm ausgebildet ist oder einen Druckkamm aufweist, wobei die Abstützelemente als fest mit der jeweiligen Welle verbundene Druckkammräder ausgebildet sind. Die Verwendung von Druckkämmen in Getrieben ist grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. In dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebes ist jedoch vorgesehen, jeweils eines der Druckkammräder mit einer der Wellen des Getriebes fest, insbesondere drehfest, zu verbinden. Die Druckkammerräder, also die Abstützelemente, können dabei fest mit der Welle und nicht mit einem Rad der Welle, verbunden werden. Insbesondere können die Abstützelemente beabstandet von dem wenigstens einen Rad der Welle angeordnet werden. Die beiden Druckkammräder des Druckkamms sind sonach fest mit der ihnen zugeordneten Welle verbunden, beispielsweise ist ein erstes Druckkammrad als erstes Abstützelement fest mit der ersten Welle und ein zweites Druckkammrad als zweites Abstützelement fest mit der zweiten Welle verbunden. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Abdrängkraft, die zwischen den beiden Wellen wirkt, an den Wellen selbst abgestützt wird und sonach nicht anderweitig, beispielsweise über Lager in das Getriebegehäuse eingeleitet werden muss.
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Das erfindungsgemäße Getriebe kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass die Abstützelemente jeweils wenigstens eine Kontaktfläche aufweisen, wobei die Abstützelemente über ihre Kontaktfläche in Anlage und/oder in Eingriff stehen. Gemäß dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebes kann demnach vorgesehen sein, dass jedes der Abstützelemente, also das erste Abstützelement und das zweite Abstützelemente, jeweils eine Kontaktfläche aufweisen mittels welcher Kontaktflächen die Abstützelemente miteinander in Anlage bzw. in Eingriff stehen. Dadurch kann eine Abdrängkraft, beispielsweise in Axialrichtung, von der einen Welle über das fest mit der Welle verbundene Abstützelemente durch den Kontakt über die Kontaktflächen in das zweite Abstützelement eingeleitet und somit an der zweiten Welle abgestützt werden. Mit anderen Worten wird die zwischen den beiden Wellen auftretende Abdrängkraft unmittelbar durch die beiden Wellen, nämlich mittels der fest mit den Wellen verbundenen Abstützelemente der Abstützvorrichtung abgestützt.
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Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass wenigstens ein Abstützelement zumindest abschnittsweise kegelförmig oder kegelartig ausgebildet ist. Gemäß dieser Ausgestaltung können die Abstützelemente kegelförmig oder kegelartig ausgebildet sein, sodass die Kontaktflächen als Mantelfläche eines Kegel bzw. Kegelstumpfes ausgebildet sind bzw. verstanden werden können. Bevorzugterweise liegen die Kegelachsen der beiden Abstützelemente dabei in Axialrichtung bzw. die Kegelachse eines Abstützelements in Axialrichtung und die Kegelachse des anderen Abstützelements entgegen Axialrichtung. Die beiden Abstützelemente können sonach als fest mit der jeweiligen Welle verbundene Kegel oder Kegelstümpfe aufgefasst werden, wobei die beiden Kegel oder Kegelstümpfe (mit ihren sich verjüngenden Seiten) einander in Axialrichtung zugewandt sind. Die Kegelachse liegt dabei bevorzugt in der Drehachse der jeweiligen Welle.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebes kann vorgesehen sein, dass ein Abstützelement einen Eingriffsabschnitt und das andere Abstützelement einen Aufnahmeabschnitt aufweist, wobei der Eingriffsabschnitt in den Aufnahmeabschnitt eingreift. Demnach sind die beiden Abstützelemente im Bereich ihrer Kontaktflächen zumindest abschnittsweise zueinander komplementär ausgebildet, sodass ein Eingriffsabschnitt eines der beiden Abstützelemente in den Aufnahmeabschnitt des jeweils anderen Abstützelements eingreifen kann. Der Eingriffsabschnitt und der Abstützabschnitt können im Querschnitt betrachtet nut- bzw. federartig ausgebildet sein, sodass sich wenigstens eine Kontaktfläche ergibt, mittels der die beiden Wellen aneinander abgestützt werden können, um die Abdrängkraft aufzunehmen bzw. abzustützen. Die Geometrie der Kontaktflächen bzw. des Eingriffsabschnitts und/oder des Abstützabschnitts ist dabei beliebig wählbar.
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Das erfindungsgemäße Getriebe kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass die beiden Abstützelemente jeweils zwei Kontaktflächen aufweisen, wobei die Abstützelemente in Abhängigkeit des auf die erste und/oder die zweite Welle wirkenden Drehmoments über die jeweils erste oder die jeweils zweite Kontaktfläche in Anlage stehen. Die beiden Abstützelemente können im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet sein, wobei diese jeweils zwei Kontaktflächen aufweisen, um die Abdrängkraft in Abhängigkeit des durch die Räder auf die Wellen bzw. von einer Welle über die Räder auf die andere Welle übertragenen Drehmoments aufzunehmen.
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Beispielsweise kann bei einer Umkehr des Drehmoments bzw. einer Umkehr der Drehrichtung der Wellen die Abdrängkraft ihre Richtung verändern, sodass die Abdrängkraft über die andere Kontaktfläche der Abstützelemente abgestützt werden kann. Beispielsweise wird in einem ersten Zustand bei einem ersten Drehmoment die Abdrängkraft über eine erste Kontaktfläche der beiden Abstützelemente abgestützt und in einem zweiten Zustand bei einem zweiten Drehmoment, insbesondere einem umgekehrten Drehmoment, die Abdrängkraft über eine zweite, insbesondere gegenüberliegende Kontaktfläche, der beiden Abstützelemente abgestützt.
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Die beiden Abstützelemente können dazu bevorzugt doppelkegelförmig oder doppelkegelartig ausgebildet sein, wobei ein Abstützelement zwei aufeinander zulaufende (bzw. einander zugewandte) Kegelflächen und ein Abstützelement voneinander weg laufende (bzw. voneinander wegweisende) Kegelflächen aufweist. Wie zuvor beschrieben, können die Kegel auch als Kegelstümpfe aufgefasst werden. In dieser Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Abstützelemente als Doppelkegel bzw. Doppelkegelstümpfe ausgebildet und sind auf ihren zugeordneten Wellen und damit in Radialrichtung benachbart angeordnet. Die einzelnen Kegel der Doppelkegelform der Abstützelemente sind einander gegenüberliegend bzw. benachbart in Axialrichtung, also parallel zu der Drehachse der Wellen angeordnet bzw. ausgerichtet. Eines der beiden Abstützelemente weist dabei zwei aufeinander zulaufende Kegelflächen auf und bildet sonach einen endlos umlaufenden Aufnahmeabschnitt wohingegen das andere Abstützelement zwei voneinander weglaufende Kegelflächen aufweist und sonach einen endlos umlaufenden Eingriffsabschnitt ausbildet. Mit anderen Worten können die beiden voneinander weglaufenden Kegelflächen bzw. Kegelstümpfe in die aufeinander zulaufenden Kegelflächen eingreifen, sodass in Abhängigkeit der Abdrängkraft die beiden Abstützelemente über die erste oder die zweite Kontaktfläche der Doppelkegel bzw. Doppelkegelstümpfe in Anlage stehen.
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Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Getriebe als Stirnradgetriebe mit wenigstens zwei Stirnradstufen ausgebildet. Die erste Welle kann dabei beispielsweise zwei fest mit der Welle verbundene Räder aufweisen, wohingegen an der zweiten Welle zwei Losräder, die wahlweise mit der zweiten Welle, beispielsweise mit einem fest mit der zweiten Welle verbundenen Synchronkörper einer Schalteinrichtung gekoppelt werden können, vorgesehen sind. Wie zuvor beschrieben, sind die einzelnen Zahnräder der ersten und zweiten Welle schräg verzahnt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebes kann vorgesehen sein, dass die erste Welle und/oder die zweite Welle wenigstens eine Lagerungseinrichtung aufweist, welche Lagerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die erste Welle und/oder die zweite Welle, insbesondere relativ zu einem Getriebegehäuse, zu positionieren. Mit anderen Worten kann demnach vorgesehen sein, dass die Lagerungseinrichtung lediglich dazu verwendet werden muss, die erste Welle und/oder die zweite Welle gegenüber dem Getriebegehäuse zu positionieren, da mittels der Abstützvorrichtung bereits eine Abstützung der Abdrängkraft erreicht wird.
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Die Lagerungseinrichtung kann dabei gegenüber üblicherweise verwendeten Axiallagern deutlich weniger aufwändig, insbesondere kleiner, ausgeführt bzw. kompakt dimensioniert werden. Insbesondere ist hierbei möglich, dass aufgrund ihrer Bauform günstigere bzw. weniger aufwändige Lager verwendet werden können. Ein Kippmoment aufgrund innerer Axialkräfte kann ferner verhindert werden. Des Weiteren ergeben sich Vorteile hinsichtlich des Wirkungsgrads beim Betrieb des Getriebes.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Getriebe, wie zuvor beschrieben. Selbstverständlich sind sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale des erfindungsgemäßen Getriebes vollständig auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die einzige Fig. ist eine schematische Darstellung und zeigt ein erfindungsgemäßes Getriebe.
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Die Fig. zeigt ein Getriebe 1, insbesondere ein Getriebe 1 für ein Kraftfahrzeug, beispielsweise für ein Doppelkupplungsgetriebe eines Kraftfahrzeugs. Das Getriebe 1 umfasst eine erste Welle 2 und eine zweite Welle 3, wobei die Zuordnung der Begriffe „erste Welle“ und „zweite Welle“ auch beliebig umgekehrt werden kann. Das Getriebe 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als zweistufiges Stirnradgetriebe ausgebildet, wobei die erste Welle 2 zwei Räder 4, 5, insbesondere schrägverzahnte Zahnräder, aufweist, die fest mit der ersten Welle 2 verbunden sind. Die zweite Welle 3 weist zwei Losräder 6, 7 auf, die entsprechend mit den Rädern 4, 5 der ersten Welle 2 kämmen. In Abhängigkeit eines Schaltzustands einer Schalteinrichtung 8 können dabei die Losräder 6, 7 mit einem Synchronkörper 9 der Schalteinrichtung 8 und somit mit der zweiten Welle 3 verbunden werden. Die Schalteinrichtung 8 weist dazu eine Schiebemuffe 24 auf, die die wahlweise Kopplung des Synchronkörpers 9 mit einem der beiden Losräder 6, 7 ermöglicht.
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Aufgrund einer Schrägverzahnung (nicht dargestellt) zwischen den Rädern 4, 6 bzw. 5, 7 tritt eine Abdrängkraft auf, die zu einem Auseinanderbewegen der beiden Wellen 2, 3 führen würde. Um die Abdrängkräfte zu kompensieren weist das Getriebe 1 eine Abstützvorrichtung 10 auf, die zwei Abstützelemente 11, 12 aufweist. Dabei ist das Abstützelement 11 mit der ersten Welle 2 und das Abstützelement 12 mit der zweiten Welle 3 fest, insbesondere drehfest, verbunden. Die beiden Abstützelemente 11, 12 sind dabei in Axialrichtung fest auf den beiden Wellen 2, 3 angeordnet. Folglich kann die Abdrängkraft mit den beiden Abstützelemente in 11, 12 abgestützt werden. Insbesondere weist das Abstützelement 11 und das Abstützelement 12 jeweils eine doppelkegelförmige Querschnittsform auf, wobei das Abstützelement 11 beispielhaft durch zwei voneinander weglaufende (mit ihren sich verjüngenden Seiten voneinander wegweisende) Kegelstümpfe 13, 14 und das Abstützelement 12 durch zwei auf einander zulaufende (mit ihren sich verjüngenden Seiten einander zugewandte) Kegelstümpfe 15, 16 gebildet ist. Ersichtlich sind die beiden Abstützelemente 11, 12 scheibenförmig und stehen in Eingriff.
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Dazu bildet das Abstützelement 11 einen Eingriffsabschnitt 17 und das Abstützelement 12 einen Aufnahmeabschnitt 18 aus. Der Eingriffsabschnitt 17 kann als endlos umlaufende Feder mit keilförmigem Querschnitt verstanden werden, die in eine endlos umlaufende Nut mit keilförmigem Querschnitt, die durch den Aufnahmeabschnitt 18 des Abstützelements 12 gebildet wird, eingreift. Ersichtlich weisen die beiden Abstützelemente 11, 12 jeweils zwei Kontaktflächen 19, 20 auf, die einander in Bezug auf eine Mittelachse 21 der beiden Abstützelemente 11, 12 gegenüberliegen bzw. die aneinander anliegen.
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In Abhängigkeit des durch das Getriebe 1 übertragenen Drehmoments, insbesondere das von der ersten Welle 2 auf die zweite Welle 3 (oder umgekehrt) übertragenen Drehmoments, wirkt eine entsprechende Abdrängkraft, sodass die beiden Abstützelemente 11, 12 mit ihren Kontaktflächen 19 oder ihren Kontaktflächen 20 aneinander liegen. Bei einer Umkehr des Drehmoments, beispielsweise einer Drehrichtungsänderung der Wellen 2, 3, liegt die Abstützvorrichtung 10 entsprechend mit den jeweils anderen Kontaktflächen 19, 20 auf Kontakt. Folglich kann die Abdrängkraft innerhalb der Wellen 2, 3 abgestützt werden, sodass eine Abstützung der Wellen 2, 3 in Axialrichtung an einem Getriebegehäuse 22 nicht erforderlich ist bzw. gegenüber herkömmlichen Getrieben 1 deutlich reduziert werden kann.
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Demnach weist das Getriebe 1 eine Lagerungseinrichtung 23 für jede der Wellen 2, 3 auf, die dazu ausgebildet ist, die Wellen 2, 3 relativ zu dem Getriebegehäuse 22 zu positionieren. Die Lagerungseinrichtung 23 ist dabei nicht oder nur geringfügig dafür vorgesehen, Axialkräfte aufzunehmen und an dem Getriebegehäuse 22 abzustützen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Welle
- 3
- Welle
- 4-7
- Rad
- 8
- Schalteinrichtung
- 9
- Synchronkörper
- 10
- Abstützvorrichtung
- 11
- Abstützelement
- 12
- Abstützelement
- 13-16
- Kegelstumpf
- 17
- Eingriffsabschnitt
- 18
- Aufnahmeabschnitt
- 19
- Kontaktfläche
- 20
- Kontaktfläche
- 21
- Mittelachse
- 22
- Getriebegehäuse
- 23
- Lagerungseinrichtung
- 24
- Schiebemuffe
