DE10253416B4

DE10253416B4 - Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10253416B4
Application number: DE2002153416
Authority: DE
Inventors: Josef Gaber
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2022-11-09
Also published as: DE10253416A1

Abstract

Stufengetriebe (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle (12), einer als Hohlwelle (14) ausgebildeten Vorgelegewelle (14), die mit einem Verteilergetriebe (22) verbunden ist, einer ersten Ausgangswelle (26) des Verteilergetriebes (22), die durch die Hohlwelle (14) hindurch verläuft, einer zweiten Ausgangswelle (28) des Verteilergetriebes (22), und einem Getriebegehäuse (20, 24), wobei die Hohlwelle (14) an einem ersten Ende (34), das benachbart ist zu dem Verteilergetriebe (22), und an einem zweiten Ende (42) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (14) an dem ersten Ende (34) fest mit einem Lagerträger (36) verbunden ist, der gegenüber der Hohlwelle (14) und dem Verteilergetriebe (22) als eigenes Bauteil ausgebildet ist, mit dem Verteilergetriebe (22) verbunden und an dem Getriebegehäuse (20, 24) gelagert ist, derart, dass die Hohlwelle (14) an dem ersten Ende (34) axial verschieblich gegenüber dem Getriebegehäuse (20, 24) gelagert ist, und dass der Lagerträger (36) oder die Hohlwelle (14) an der ersten Ausgangswelle...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle, einer als Hohlwelle ausgebildeten Vorgelegewelle, die mit einem Verteilergetriebe verbunden ist, einer ersten Ausgangswelle des Verteilergetriebes, die durch die Hohlwelle hindurch verläuft, einer zweiten Ausgangswelle des Verteilergetriebes, und einem Getriebegehäuse, wobei die Hohlwelle an einem ersten Ende, das benachbart ist zu dem Verteilergetriebe, und an einem zweiten Ende gelagert ist.
Ein derartiges Stufengetriebe ist bekannt aus der EP 0 177 286 A2 sowie aus „Zahnradgetriebe" von J. Looman, Springer Verlag, 1996, Seite 173.
Das von Looman gezeigte Stufengetriebe ist als Getriebe für Allrad-Fahrzeuge ausgelegt und in Längsrichtung in dem Fahrzeug angeordnet.
An der Eingangswelle und an der Hohlwelle ist eine Mehrzahl von Radsätzen gelagert, die mittels formschlüssiger Schaltkupplungen in den Kraftfluss schaltbar bzw. hiervon trennbar sind. Die Schaltkupplungen sind als Synchronkupplungen ausgebildet.
Das Verteilergetriebe ist ein Torsen-Differenzial, dessen erste Ausgangswelle durch die Hohlwelle hindurch verläuft und als Ritzelwelle für ein Vorderachsdifferenzial ausgebildet ist. Das Vorderachsdifferenzial ist in einem Kupplungsgehäuse gelagert. Das Kupplungsgehäuse ist an ein Getriebegehäuse angeflanscht, in dem die Radsätze und die Schaltkupplungen angeordnet sind. In Längsrichtung dahinter ist an das Getriebegehäuse ein Verteilergetriebegehäuse angeflanscht, in dem das Torsen-Differenzial angeordnet ist. Die zweite Ausgangswelle des Torsen-Differenzials ist als Kardanwelle ausgebildet und mit einem Hinterachsdifferenzial verbunden.
Die Hohlwelle ist an dem ersten Ende, benachbart zu dem Verteilergetriebe, mittels eines Kegelrollenlagers an dem Getriebegehäuse gelagert. Ein Eingangsglied des Torsen-Differenzials erstreckt sich in das Getriebegehäuse hinein und ist drehfest mit der Hohlwelle verbunden. Ferner sind Mittel zum Aufbringen einer axialen Vorspannung zwischen dem Eingangsglied des Torsen-Differenzials und der Hohlwelle vorgesehen, in Form einer Schraubenfeder.
An dem zweiten Ende ist die Hohlwelle an der ersten Ausgangswelle mittels eines zweiten Kegelrollenlagers gelagert. Die erste Ausgangswelle ist ihrerseits mittels eines dritten Kegelrollenlagers an dem Kupplungsgehäuse gelagert.
Ferner ist eine Schalteinrichtung mit einer Schaltsperre an dem Kupplungsgehäuse gelagert. Die Schalteinrichtung dient dazu, mittels Schaltgliedern, wie Schaltgabeln oder Schaltschwingen, Schaltmuffen der Synchronkupplungen zu betätigen.
Die Gehäuse des Getriebes, insbesondere das Getriebegehäuse selbst, sind in der Regel aus einem Guß- oder einem Leichtbaumaterial hergestellt, in der Regel Aluminium oder Magnesium bzw. eine Legierung hiervon.
Wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Gehäusematerials und des Wellenmaterials (in der Regel Stahl) muss die Kegelrollenlagerung der Hohlwelle hoch vorgespannt und axial abgestimmt werden. Hierdurch ergeben sich in verschiedenen Betriebszuständen unterschiedlich hohe Schleppmomente. Vor allem im kalten Fahrbetrieb kann dies zu einem ungünstigen Wirkungsgrad des Getriebes und zu einem erhöhten Schaltkraftaufwand führen. Für die axiale Abstimmung ergibt sich ein hoher Montageaufwand, sowie eine erhöhte Montagefehlerquote. Wegen der hohen axialen Lagerkraftabstützung an dem ersten Ende ist es notwendig, das Getriebegehäuse als von dem Verteilergetriebegehäuse getrenntes Zwischengehäuse auszubilden.
Aus der DE 40 35 624 A1 ist ferner ein Verteilergetriebe bekannt. Das Verteilergetriebe ist als selbsthemmendes Torsen-Differenzial ausgebildet. Ein Ausgleichsgehäuse des Torsen-Differenzals erstreckt sich aus dem Verteilergetriebegehäuse 10 heraus und ist drehfest, jedoch axial verschieblich mit einer Hohlwelle verbunden. Die Hohlwelle umgibt eine Ausgangswelle des Torsen-Differenzials und ist axial an dieser Ausgangswelle festgelegt.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das insbesondere leichter montierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch das eingangs genannte Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug gelöst, wobei die Hohlwelle an dem ersten Ende drehfest mit einem Lagerträger verbunden ist, der gegenüber der Hohlwelle und dem Verteilergetriebe als eigenes Bauteil ausgebildet ist, mit dem Verteilergetriebe verbunden und an dem Getriebegehäuse gelagert ist, derart, dass die Hohlwelle an dem ersten Ende axial verschieblich gegenüber dem Getriebegehäuse gelagert ist, und dass der Lagerträger oder die Hohlwelle an der ersten Ausgangswelle axial gesichert ist.
Erfindungsgemäß können folglich Axialkräfte auf die Hohlwelle über den Lagerträger in die erste Ausgangswelle geleitet werden. Es ist nicht notwendig, dass die Axialkräfte von dem Getriebegehäuse aufgenommen werden. Vielmehr sorgt die axiale Verschieblichkeit der Hohlwelle gegenüber dem Getriebegehäuse dazu, dass unterschiedliche Wärmeausdehnungen von Getriebegehäuse einerseits und Hohlwelle andererseits auftreten können, ohne axiale Verspannungen hervorzurufen. Anders ausgedrückt ist es nicht notwendig, eine Axiallagerung der Hohlwelle vorzuspannen und axial abzustimmen. Folglich ergibt sich auch im kalten Fahrbetrieb ein hoher Wirkungsgrad des Getriebes.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Lagerträger axial verschieblich an dem Getriebegehäuse gelagert ist.
Hierdurch ergibt sich eine reine Radiallagerung des Lagerträgers und damit der Hohlwelle an dem Getriebegehäuse, ohne dass Axialkräfte von dem Lagerträger auf das Getriebegehäuse übertragen werden.
Dabei kann die Lagerung des Lagerträgers an dem Getriebegehäuse über ein an dem Getriebegehäuse festgelegtes Wandelement oder direkt am Getriebegehäuse erfolgen.
Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn ein erstes Lager zur Lagerung des Lagerträgers an dem Getriebegehäuse ein Nadellager ist.
Hierdurch lässt sich die Radiallagerung ohne axiale Festlegung konstruktiv besonders günstig realisieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Lagerträger mittels eines zweiten Lagers an der ersten Ausgangswelle axial gelagert.
Generell ist es zwar auch denkbar, dass die axiale Sicherung des Lagerträgers oder der Hohlwelle an der ersten Ausgangswelle durch eine einfache Axialsicherung erfolgt. Denn zwischen der Hohlwelle und der ersten Ausgangswelle des Verteilergetriebes treten normalerweise keine hohen Drehzahldifferenzen auf.
Bei der bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Axialsicherung jedoch durch ein Axialkräfte aufnehmendes Lager, so dass auch höhere Drehzahldifferenzen zwischen Hohlwelle und erster Ausgangswelle reibungsarm aufgenommen werden können.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das zweite Lager ein Kegelrollenlager ist.
Bei dieser Ausführungsform lassen sich die Axialkräfte der Hohlwelle auf die erste Ausgangswelle konstruktiv besonders einfach aufnehmen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Hohlwelle an dem zweiten Ende an der ersten Ausgangswelle mittels eines dritten Lagers axial gelagert.
Bei dieser Ausführungsform können Kräfte in beiden axialen Richtungen von der Hohlwelle in die erste Ausgangswelle geleitet werden.
Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn das dritte Lager ein Kegelrollenlager ist.
Bei dieser Ausführungsform lassen sich die Axialkräfte in konstruktiv einfacher Weise aufnehmen.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Kegelrollenlager, die durch das zweite bzw. das dritte Lager gebildet sind, in einer O-Anordnung zueinander ausgerichtet sind.
Hierbei können auf konstruktiv einfache Weise Axialkräfte in beide Richtungen aufgenommen werden.
Zur Axiallagerung der Hohlwelle an der ersten Ausgangswelle ist alternativ auch folgende Ausführungsform möglich. Statt einem der Kegelrollenlager wird ein Axialkräfte in beide Richtungen aufnehmendes Lager, beispielsweise ein Rillenkugellager, vorgesehen, und zur Lagerung der Hohlwelle an dem jeweiligen anderen Ende an der ersten Ausgangswelle wird ein reines Radiallager, beispielsweise ein Nadelkranz, vorgesehen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erste Ausgangswelle im Bereich des zweiten Endes der Hohlwelle mittels eines Festlagers an einem Gehäuse gelagert.
Das Festlager ist dabei so ausgelegt, dass Axialkräfte auf die erste Ausgangswelle in beiden Richtungen von dem Gehäuse aufgenommen werden können.
Wenn bei dieser Ausführungsform die Hohlwelle in Axialrichtung ausschließlich an der ersten Ausgangswelle gesichert bzw. gelagert ist, können folglich auch Axialkräfte auf die Hohlwelle über die erste Ausgangswelle und das Festlager in das Gehäuse eingeleitet werden.
Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn das Gehäuse, an dem die erste Ausgangswelle am zweiten Ende gelagert ist, ein Kupplungsgehäuse ist.
Hierdurch können die auftretenden Axialkräfte an einem vergleichsweise einfach steif auszubildenden Gehäuseelement festgelegt werden. Denn das zweite Ende liegt in der Regel in dem Bereich, wo das Getriebegehäuse an das Kupplungsgehäuse angeflanscht wird, so dass es konstruktiv vergleichsweise einfach zu lösen ist, das Kupplungsgehäuse dort gezielt zur Aufnahme von Axialkräften auszubilden.
Insgesamt ist es ferner von Vorteil, wenn die Hohlwelle in einen mittleren Bereich durch ein viertes Lager an einem Gehäuse gelagert ist, insbesondere dem Getriebegehäuse.
Durch das vierte Lager im mittleren Bereich der Hohlwelle lässt sich eine Wellendurchbiegung der Hohlwelle und der ersten Ausgangswelle minimieren.
Hierzu kann an dem Gehäuse eine Zwischenwand festgelegt werden.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist das Getriebegehäuse einstückig mit einem Gehäuse des Verteilergetriebes ausgebildet.
Durch die Maßnahme, dass das Getriebegehäuse an dem ersten Ende der Hohlwelle keine Axialkräfte ausnehmen muss, ist es möglich, diese beiden Gehäuse einstückig miteinander auszubilden. Dabei kann zur besseren Montierbarkeit die Radiallagerung des Lagerträgers über ein Wandelement erfolgen, das an dem einstückigen Getriebegehäuse festgelegt wird.
Insgesamt lassen sich mit der Erfindung wenigstens einer oder mehrere der folgenden Vorteile erzielen:

– Da die Differenzdrehzahl zwischen der Hohlwelle und der ersten Ausgangswelle in der Regel gering ist, ist die Lebensdauer der Lager zum Lagern der Hohlwelle an der ersten Ausgangswelle in der Regel unproblematisch.
– Die Hohlwelle und die erste Ausgangswelle haben in der Regel die gleiche oder eine ähnliche Wärmeausdehnung, so dass sich durch Temperaturänderungen keine Verspannungen ergeben.
– Wenn die Axialkräfte über ein Festlager in ein Gehäuse, insbesondere das Kupplungsgehäuse, eingeleitet werden, und wenn dieses Gehäuse gleichzeitig eine Schalteinrichtung bzw. Schaltungsarretierung trägt, dann ergibt sich bei Temperaturunterschieden kein Versatz zwischen den mit der Hohlwelle verbundenen Schaltkupplungen und Elementen der Schalteinrichtung, wie z. B. Schaltgabeln.
– An dem ersten Ende der Hohlwelle kann anstelle eines Wälzlagers eine Anlaufscheibe bzw. reine Axialsicherung zur axialen Fixierung der Hohlwelle verwendet werden, um die Kosten zu minimieren. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Differenzdrehzahlen zwischen Hohlwelle und erster Ausgangswelle in der Regel gering sind.
– Ein Vorspannen der Lager zur Lagerung der Hohlwelle an der ersten Ausgangswelle ist nicht notwendig, so dass sich ein höherer Wirkungsgrad und eine bessere Kaltschaltbarkeit ergeben.
– Der Montageaufwand für die axiale Abstimmung ist verringert.
– Es ergibt sich eine geringe Montagefehlerquote.
– Es ist nicht notwendig, das Getriebegehäuse und das Verteilergetriebegehäuse als separate Bauteile vorzusehen, um Axialkräfte in das Getriebegehäuse einleiten zu können.

Im vorliegenden Zusammenhang werden die Gehäuse des Antriebsstranges als Kupplungsgehäuse, Getriebegehäuse und Verteilergetriebegehäuse bezeichnet. Es ist auch möglich, das Kupplungsgehäuse als Getriebegehäuse zu bezeichnen und den daran anschließenden Teil als Gehäusedeckel. Bei dieser Betrachtungsweise ist es nicht notwendig, den Gehäusedeckel zweiteilig auszubilden. Mit anderen Worten ist dann kein Zwischengehäuse notwendig.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht durch ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine detailliertere schematische Schnittansicht der Lagerung der Hohlwelle des Stufengetriebes der 1; und
3 eine alternative Ausführungsform zur Lagerung der Hohlwelle des Stufengetriebes der 1.
In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stufengetriebes generell mit 10 bezeichnet.
Das Stufengetriebe 10 ist dazu ausgelegt, in Längsbauweise in einem Allrad-Kraftfahrzeug eingebaut zu werden.
Das Stufengetriebe 10 ist als Vorgelegegetriebe ausgebildet und kann sowohl als Handschaltgetriebe, als automatisiertes Schaltgetriebe oder als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt sein.
Das Stufengetriebe 10 weist eine Eingangswelle 12 auf. Die Eingangswelle 12 ist gewöhnlich mit einem Ausgangsglied einer einzelnen Anfahr- und Trennkupplung (nicht gezeigt) verbunden, deren Eingangsglied typischerweise mit der Ausgangswelle eines Motors des Kraftfahrzeuges, in der Regel eines Verbrennungsmotors, verbunden ist.
Bei einem Doppelkupplungsgetriebe sind wenigstens zwei Trennkupplungen (nass oder trocken) getriebeeingangsseitig vorgesehen.
Das Stufengetriebe 10 weist ferner eine Vorgelegewelle 14 in Form einer Hohlwelle auf. An der Eingangswelle 12 und der Hohlwelle 14 ist eine Mehrzahl von Radsätzen 16 gelagert, die mittels jeweiliger Schaltkupplungen bzw. Schaltpakete 18 in den Kraftfluss schaltbar oder hiervon trennbar sind. Die Schaltkupplungen 18 sind dabei als formschlüssige Schaltkupplungen ausgebildet, in der Regel als Synchronkupplungen.
Das Stufengetriebe 10 weist ferner ein Getriebegehäuse 20 auf, das einstückig mit einem Verteilergetriebegehäuse 24 eines getriebeausgangsseitig angeordneten Verteilergetriebes 22 ausgebildet ist.
Das Verteilergetriebe 22 ist, wie nachstehend noch im Detail erläutert werden wird, eingangsseitig mit der Hohlwelle 14 drehfest verbunden. Das Verteilergetriebe 22 weist eine erste Ausgangswelle 26 auf, die sich durch die Hohlwelle 14 hindurch erstreckt, und eine zweite Ausgangswelle 28, die sich in die entgegengesetzte Richtung hin zu einem nicht dargestellten Hinterachsdifferenzial erstreckt.
Die erste Ausgangswelle 26 ist mittels eines Festlagers 27 an einem Kupplungsgehäuse 32 gelagert, so dass Axialkräfte auf die erste Ausgangswelle 26 in beide Richtungen von dem Kupplungsgehäuse 32 aufgenommen werden können. Das Getriebegehäuse 20 ist an das Kupplungsgehäuse 32 angeflanscht, wie es schematisch bei 33 gezeigt ist.
Innerhalb des Kupplungsgehäuses 32 ist die erste Ausgangswelle 26 mit einem schematisch dargestellten Vorderachsdifferenzial 30 verbunden.
Die Hohlwelle 14 weist ein erstes Ende 34 auf, das benachbart zu dem Verteilergetriebe 22 angeordnet ist. Im Bereich des ersten Endes 34 ist die Hohlwelle 14 fest mit einem Lagerträger 36 verbunden, der radial an einem Wandelement 35 gelagert ist, das an dem Getriebegehäuse 20 festgelegt ist. Die Verbindung zwischen dem Wandelement 35 und dem Getriebegehäuse 20, 24 ist in 1 schematisch bei 37 gezeigt.
Der Lagerträger 36 ist in der dargestellten Ausführungsform als von der Hohlwelle 14 getrenntes Element ausgebildet, das während der Montage des Stufengetriebes 10 mit der Hohlwelle 14 verbunden wird.
Die feste Verbindung zwischen der Hohlwelle 14 und dem Lagerträger 36, sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung, ist in 1 schematisch bei 38 gezeigt.
Der Lagerträger 36 ist ferner mit einem nicht näher bezeichneten Eingangsglied des Verteilergetriebes 22 verbunden, was schematisch bei 39 gezeigt ist. Die Verbindung 39 zwischen Lagerträger 36 und dem Eingangsglied des Verteilergetriebes 22 ist in jedem Fall eine drehfeste Verbindung, beispielsweise eine Verzahnung, und nimmt vorzugsweise keine Axialkräfte auf.
Ferner ist die Hohlwelle 14 im Bereich des ersten Endes 34 axial an der ersten Ausgangswelle 26 gesichert bzw. festgelegt, was nachstehend noch im Detail erläutert werden wird. Diese Axialsicherung ist generell so ausgelegt, dass wenigstens Axialkräfte auf die Hohlwelle 14 in Richtung hin zu dem Verteilergetriebe 22 in die erste Ausgangswelle 26 hinein geleitet werden können.
An dem entgegengesetzten zweiten Ende 42 der Hohlwelle 14 ist diese mittels eines weiteren Lagers 40 an der ersten Ausgangswelle 26 gelagert und axial festgelegt. Die Axialsicherung ist derart, dass zumindest Axialkräfte auf die Hohlwelle 14 in Richtung hin zu dem Vorderachsdifferenzial 30 in die erste Ausgangswelle 26 geleitet werden können.
Generell ist es jedoch auch denkbar, dass das Lager 40 Axialkräfte in genau der entgegengesetzten Richtung aufnimmt und die Axialsicherung an dem ersten Ende 34 der Hohlwelle 14 wenigstens solche Axialkräfte aufnimmt, die in Richtung zu dem Vorderachsdifferenzial 30 verlaufen. Generell ist es auch möglich, dass beide Lagerstellen an beiden Enden 34, 42 der Hohlwelle 14 Axialkräfte in beide Axialrichtungen aufnehmen können bzw. in die erste Ausgangswelle 26 leiten können.
In einem mittleren Bereich des Getriebegehäuses 20 ist eine Zwischenwand 44 an dem Getriebegehäuse 20 festgelegt. Die Verbindung zwischen der Zwischenwand 44 und dem Getriebegehäuse 20 ist in 1 schematisch bei 45 gezeigt.
Die Zwischenwand 44 dient zumindest dazu, die Hohlwelle 14 in radialer Richtung abzustützen, um eine übermäßige Wellendurchbiegung zu vermeiden. Vorzugsweise dient die Zwischenwand 44 auch dazu, die Eingangswelle 12 radial zu lagern.
Das Lager zur Lagerung der Hohlwelle 14 an der Zwischenwand 44 ist in 1 schematisch bei 46 gezeigt.
Die erfindungsgemäße Montage des Stufengetriebes 10 kann folgendermaßen erfolgen. Zunächst wird das Kupplungsgehäuse 32 bereitgestellt, und die Eingangswelle 12 und die erste Ausgangswelle 26 werden daran gelagert, im Falle der ersten Ausgangswelle 26 mittels des Festlagers 27. Anschließend wird die Hohlwelle 14 auf die erste Ausgangswelle 26 aufgeschoben. Daran anschließend werden die Radsätze 16 und die Schaltkupplungen 18 montiert. Dabei kann zwischenzeitlich die Zwischenwand 44 auf die Eingangswelle 12 und die Hohlwelle 14 aufgeschoben werden.
Anschließend erfolgt das Festlegen des Lagerträgers 36 an der Hohlwelle 14. Auf dieses wird das Wandelement 35 aufgeschoben. Anschließend erfolgt die drehfeste Festlegung des Verteilergetriebes 22 (in der dargestellten Ausführungsform ein Torsen-Differenzial) an dem Lagerträger 36. Anschließend wird das einstückige Getriebegehäuse 20, 24 an das Kupplungsgehäuse 32 angeflanscht, mittels der Verbindung 33. Dann werden die Zwischenwand 44 und das Wandelement 35 mittels der Verbindungen 45 bzw. 37 an dem Getriebegehäuse 20, 24 festgelegt.
Man erkennt, dass sich das Stufengetriebe 10 somit einfach montieren lässt.
Sofern im Betrieb Axialkräfte auf die Hohlwelle 14 ausgeübt werden, so werden diese ausschließlich in die erste Ausgangswelle 26 geleitet. Das Kupplungsgehäuse 32 nimmt dann über das Festlager 27 diese Axialkräfte in beiden Richtungen auf. Demzufolge treten keine axialen Verspannungen zwischen der Hohlwelle 14 und dem Getriebegehäuse 20, 24 auf, wenn sich auf Grund von Temperaturänderungen eine unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen Getriebegehäuse 20, 24 und Hohlwelle 14 ergibt.
Denn das Getriebegehäuse 20, 24 ist in der Regel aus einem anderen Material (Gussmaterial oder Leichtbaumaterial, wie Aluminium oder Magnesium, bzw. Legierungen hiervon) ausgebildet als die Hohlwelle 14, die in der Regel aus einer Stahllegierung besteht.
In 2 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Lagerung der Hohlwelle 14 an der ersten Ausgangswelle 26 in etwas größerer Genauigkeit schematisch dargestellt.
Das Festlager 27 zur Axiallagerung der ersten Ausgangswelle 26 an dem Kupplungsgehäuse 32 ist in der dargestellten Ausführungsform als Doppelkugellager 50 ausgebildet. Es kann jedoch auch als Doppelkegellager oder anderes geeignetes Wälzlager ausgebildet sein.
Das Doppelkugellager 50 ist über einen Flansch 52 in der einen Axialrichtung an dem Getriebegehäuse 32 festgelegt. An der anderen Seite ist das Doppelkugellager 50 über eine Axialsicherung 55 an dem Getriebegehäuse 32 festgelegt.
Das Lager 40 zur Lagerung der Hohlwelle 14 an dem zweiten Ende 42 an der ersten Ausgangswelle 26 ist bei dieser Ausführungsform als Kegelrollenlager 56 ausgebildet. Es versteht sich, dass das Kegelrollenlager 56 dazu ausgelegt ist, Axialkräfte in Richtung hin zu dem Kupplungsgehäuse 32 in die erste Ausgangswelle 26 zu leiten, was in 2 schematisch durch eine Axialsicherung 54 angedeutet ist.
In 2 ist ferner gezeigt, dass das Lager 46 zur radialen Lagerung der Hohlwelle 14 in der Zwischenwand 44 als Zylinderrollenlager ausgebildet ist.
Der Lagerträger 36 ist mit der Hohlwelle 14 an dem ersten Ende 34 über eine Verzahnung 62 drehfest verbunden. Eine schematisch angedeutete Verbindung 63 (beispielsweise eine Mutter oder ähnliches) legt den Lagerträger 36 in axialer Richtung an der Hohlwelle 14 fest. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Axialfixierung 63 dazu ausgelegt ist, nicht nur den Lagerträger 36 sondern auch die Radsätze 16 und Schaltkupplungen 18 an der Hohlwelle 14 in axialer Richtung festzulegen. Hierzu kann an dem zweiten Ende 42 der Hohlwelle 14 eine Schulter vorhanden sein, gegen die die Radsätze 16, Schaltkupplungen 18 und der Lagerträger 36 mittels der Mutter oder einer sonstigen Axialsicherung festgelegt werden.
Der Lagerträger 36 ist an dem Getriebegehäuse 20 (oder an dem Wandelement 35 des Getriebegehäuses 20) über ein einfaches Radiallager 64 gelagert, das als Nadellager ausgebildet sein kann.
Folglich ergibt sich eine begrenzte axiale Verschiebbarkeit zwischen dem Lagerträger 36 (und damit der Hohlwelle 14) und dem Getriebegehäuse 20, so dass unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Temperaturänderungen nicht zu Verspannungen führen.
Ferner ist bei der dargestellten Ausführungsform der Lagerträger 36 mittels eines zweiten Kegelrollenlagers 66 an der ersten Ausgangswelle 26 axial gelagert. Um Axialkräfte auf die Hohlwelle 14 in Richtung hin zu dem Verteilergetriebe 22 in das zweite Kegelrollenlager 66 und folglich in die erste Ausgangswelle 26 einleiten zu können, ist ein Außenring des zweiten Kegelrollenlagers 66 über eine Schulter 67 des Lagerträgers 36 oder ähnliches an dem Lagerträger 36 axial festgelegt.
Es versteht sich, dass zu diesem Zweck ein Innenring des zweiten Kegelrollenlagers 66 in axialer Richtung an der ersten Ausgangswelle 26 zu fixieren ist, wie es schematisch bei 68 gezeigt ist.
Bei 72 ist in 2 schematisch eine Schalteinrichtung mit einer Schaltarretierung dargestellt, die an dem Kupplungsgehäuse 32 gelagert ist. Ein hierzu verwendetes Lager ist schematisch als Wälzlager bei 74 gezeigt. Es kann sich jedoch auch um ein einfaches Gleitlager oder Ähnliches handeln.
Die Schalteinrichtung mit der Schaltarretierung 72 ist über eine Kopplung 73 mit dem Kupplungsgehäuse 32 gekoppelt.
Über die Schalteinrichtung werden Axialkräfte 76 auf die Schaltkupplungen 18 und damit auf die Radsätze 16 ausgeübt. Diese Axialkräfte werden zumindest teilweise auf die Hohlwelle 14 übertragen, wie es schematisch bei 78 gezeigt ist.
Dadurch, dass das Festlager 50 an dem selben Gehäuseelement (im vorliegenden Fall das Kupplungsgehäuse 32) festgelegt ist, wie die Schaltarretierung 72 der Schalteinrichtung, ergibt sich bei Temperaturwechseln kein Versatz zwischen Synchronteilen von Schaltkupplungen, die mit der Hohlwelle 14 verbunden sind, und Schaltungselementen der Schalteinrichtung, wie z. B. Schaltgabeln.
In 3 ist eine alternative Ausführungsform einer Lagerung und axialen Festlegung einer Hohlwelle 14' an einer ersten Ausgangswelle 26' gezeigt.
Anstelle des zweiten Kegelrollenlagers 66 der 2 ist zur axialen Fixierung der Hohlwelle 14' an der ersten Ausgangswelle 26' lediglich eine einfache Axialsicherung 80, wie z. B. eine Anlaufscheibe, vorgesehen. Hierdurch werden Axialkräfte, die in die Hohlwelle 14' in Richtung hin zu dem Verteilergetriebe 22 eingeleitet werden, über die Axialsicherung 80 in die erste Ausgangswelle 26' eingeleitet. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere dann an, wenn in der Regel keine hohen Differenzdrehzahlen zwischen der Hohlwelle 14' und der ersten Ausgangswelle 26' vorhanden sind.
Es soll an dieser Stelle erwähnt werden, dass das Verteilergetriebe 22 dann, wenn es als Torsen-Differenzial ausgebildet ist, in der Regel eine Übersetzung von eins aufweist, so dass normalerweise keine Differenzdrehzahlen zwischen Hohlwelle 14' und erster Ausgangswelle 26' vorliegen. Allenfalls dann, wenn das Torsen-Differenzial sperrt, treten Differenzdrehzahlen auf, oder bei Kurvenfahrten. Demzufolge ist bei vielen Anwendungsfällen eine einfache Axialsicherung 80 hinreichend.
Sofern jedoch beispielsweise noch eine Geländeübersetzung vorgesehen ist, kann es über längere Fahrstrecken im Gelände zu vergleichsweise hohen Drehzahldifferenzen zwischen der Hohlwelle 14 und der ersten Ausgangswelle 26 kommen. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn der Lagerträger 36 oder die Hohlwelle 14 mittels eines Wälzlagers an der ersten Ausgangswelle 26 gelagert ist.

Claims

Stufengetriebe (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle (12), einer als Hohlwelle (14) ausgebildeten Vorgelegewelle (14), die mit einem Verteilergetriebe (22) verbunden ist, einer ersten Ausgangswelle (26) des Verteilergetriebes (22), die durch die Hohlwelle (14) hindurch verläuft, einer zweiten Ausgangswelle (28) des Verteilergetriebes (22), und einem Getriebegehäuse (20, 24), wobei die Hohlwelle (14) an einem ersten Ende (34), das benachbart ist zu dem Verteilergetriebe (22), und an einem zweiten Ende (42) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (14) an dem ersten Ende (34) fest mit einem Lagerträger (36) verbunden ist, der gegenüber der Hohlwelle (14) und dem Verteilergetriebe (22) als eigenes Bauteil ausgebildet ist, mit dem Verteilergetriebe (22) verbunden und an dem Getriebegehäuse (20, 24) gelagert ist, derart, dass die Hohlwelle (14) an dem ersten Ende (34) axial verschieblich gegenüber dem Getriebegehäuse (20, 24) gelagert ist, und dass der Lagerträger (36) oder die Hohlwelle (14) an der ersten Ausgangswelle (26) axial gesichert ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (36) axial verschieblich an dem Getriebegehäuse (20, 24) gelagert ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Lager (64) zur Lagerung des Lagerträgers (36) an dem Getriebegehäuse (20, 24) ein Nadellager (64) ist.
Stufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (36) mittels eines zweiten Lagers (66) an der ersten Ausgangswelle (26) axial gelagert ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lager (66) ein Kegelrollenlager (66) ist.
Stufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (14) an dem zweiten Ende (42) an der ersten Ausgangswelle (26) mittels eines dritten Lagers (56) axial gelagert ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Lager (56) ein Kegelrollenlager (56) ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelrollenlager (56, 66) in einer O-Anordnung zueinander ausgerichtet sind.
Stufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausgangswelle (26) im Bereich des zweiten Endes (42) der Hohlwelle (14) mittels eines Festlagers (27; 50) an einem Gehäuse (32) gelagert ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (32), an dem die erste Ausgangswelle (26) am zweiten Ende (42) gelagert ist, ein Kupplungsgehäuse (32) ist.
Stufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (14) in einem mittleren Bereich durch ein viertes Lager (46) an dem Getriebegehäuse (20, 24, 44) gelagert ist.
Stufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (20) einstückig mit einem Gehäuse (24) des Verteilergetriebes (22) ausgebildet ist.