DE19524233C2 - Kurzbauendes Sechsganggetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kurzbauendes Sechsgang-Handschaltgetriebe gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Es ist allgemein bekannt, daß Schaltgetriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere wenn sie für den Quereinbau im Personenwagen vorgesehen sind, möglichst kurzbauend auszubilden sind. Außerdem soll ein bestimmtes Schaltschema wie beispielsweise das der H-Schaltung ebenso realisiert sein, wie die Wahlmöglichkeit unter sechs Vorwärts- und einem Rückwärtsgang.

Herkömmliche Schaltgetriebe, wie z. B. das aus der EP 01 73 117 A1 bekannte, weisen jeweils auf einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle korrespondierend angeordnete Gangzahnräder auf. Jeweils ein Zahnrad eines Getrieberadpaares ist als Festrad und das andere als Losrad ausgebildet. Zur Betätigung der Losräder sind Schaltglieder wie z. B. Schiebemuffen erforderlich, die in axialer Richtung einen bestimmten Mindestbauraum benötigen. Der in kompakten Personenkraftwagen für die Aggregate zur Verfügung stehende Bauraum ist natürlich begrenzt. In besonderem Maße gilt dies für die Anforderungen mit querliegendem Motor und Getriebe. Zusätzliche Gangstufen erfordern größere Getriebeabmessungen und zusätzliche Einrichtungen im Antriebsstrang, z. B. ein Zweimassen-Schwungrad, verringern den zur Verfügung stehenden Raum. Aus diesen Gründen sind insbesondere kurzbauende Getriebe wünschenswert.

Eine Möglichkeit eines kurzbauenden Getriebes zeigt die DE 29 04 061 A1, in der ein Vierganggetriebe mit drei Zahnrädern auf der Getriebeeingangswelle gezeigt ist. Die einzelnen Übersetzungsstufen ergeben sich durch abwechselnden Kraftschluß über zwei nachgeordnete Zwischenwellen.

Zudem ist aus der DE 41 40 031 A1 und der GB 2 081 825 A ein Sechsganggetriebe bekannt geworden, bei dem Schiebemuffen auf zwei von einer Getriebeeingangswelle antreibbaren Zwischenwellen angeordnet sind, wobei die untere Zwischenwelle ein Rückwärtsgangzahnrad trägt. Eine etwas andere Getriebestruktur ist aus der DE 41 16 189 A1 bekannt, bei der Schiebemuffen sowohl auf der Getriebeeingangswelle als auch auf den beiden Nebenwellen angeordnet sind, was letztlich zu einer vergleichsweise gro­ ßen axialen Länge des Getriebes führt.

Schließlich ist aus der DE 41 36 455 A1 ein Sechsgang-Stufengetriebe mit einer Antriebs­ welle, zwei Zwischenwellen und einer Abtriebswelle bekannt, bei dem die Zwischenwellen jeweils ein Zahnrad aufweisen, welches mit einem auf der Abtriebswelle angeordneten Zahnrad kämmt. Zudem kämmen zwei Zahnräder auf der Antriebswelle gleichzeitg mit jeweils einem Zahnrad auf der ersten Zwischenwelle und mit jeweils einem weiteren Zahnrad auf der zweiten Zwischenwelle. Nachteilig an diesem Sechsgang-Stufengetriebe ist, daß es einen vergleichsweise großen Durchmesser besitzt, und deswegen bei besonders beengten Einbauverhältnissen von Kraftfahrzeugen nicht verbaubar ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein noch kompakteres Sechsgang-Stufen­ getriebe vorzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Demnach wird ein gattungsbildendes Sechsgang-Stufengetriebe mit einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle und wenigstens zwei Zwischenwellen so weiter gebildet, daß das Antriebszahnrad des fünften Ganges an dem von der Kurbelwelle wegweisenden Ende der Getriebeeingangswelle angeordnet ist und mit dem Loszahnrad dieses Ganges kämmt, das auf der Zwischenwelle angeordnet ist, die auch das Loszahnrad des sechsten Ganges und das Loszahnrad des Rückwärtsganges trägt. Mit diesem Aufbau läßt sich ein besonders kompaktes Sechsganggetriebe darstellen, welches an seinem stirnseitigen Ende im Bereich der das Dritteganglosrad tragenden Zwischenwelle noch mehr Baulänge einspart, als das bei Getrieben nach dem Stand der Technik bisher bekannt war. Dadurch läßt sich dieses Getriebe in sehr beengten Einbauverhältnissen insbesondere beim Front-Quereinbau besonders gut da einsetzen, wo im Bereich dieser kürzeren Zwischenwelle tragende Strukturen des Kraftfahrzeuges den Bauraum einschränken.

Mit dieser Grundstruktur des Getriebes lassen sich zwei Getriebevarianten verwirklichen, die in den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 2 und 3 dargestellt sind. Dabei wird in der ersten Variante davon ausgegangen, daß die Gangzahnräder auf der Getriebeeingangswelle in der Reihenfolge 1/R-2-4/6-3-5 angeordnet sind, wobei die Antriebszahnräder für die Gänge eins, zwei, vier und drei mit den Loszahnrädern dieser Gänge auf der kürzeren Zwischenwelle kämmen. Die Antriebszahnräder der Gänge sechs und fünf stehen dagegen mit den Loszahnrädern dieser Gänge auf der zweiten Zwischen­ welle im Zahneingriff, welche eine etwas größere Baulänge aufweist.

In der zweiten Variante des Sechsganggetriebes mit dem oben beschriebenen Grundkon­ zept sind die Gangzahnräder auf der Getriebeeingangswelle in der Reihenfolge 2-1/R-4/6-3-5 angeordnet, wobei die Antriebszahnräder für die Gänge zwei, eins, vier und drei mit den Loszahnrädern dieser Gänge auf der kürzeren Zwischenwelle kämmen. Die Antriebs­ zahnräder der Gänge sechs und fünf kämmen auch hier mit den Loszahnrädern dieser Gänge auf der zweiten Zwischenwelle, die etwas länger als die erste Zwischenwelle ist.

Von Bedeutung für die beiden beschriebenen Getriebevarianten ist auch, daß ein Antriebs­ zahnrad auf der Getriebeeingangswelle das Losrad des vierten Ganges auf der kürzeren Zwischenwelle und das Losrad des sechsten Ganges auf der längeren Zwischenwelle antreibt. Ein weiteres Merkmal des vorgestellten Sechsgang-Schaltgetriebes ist es, daß die Schiebemuffen nicht auf der Getriebeeingangswelle, sondern auf den beiden Zwischenwel­ len angeordnet sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Getriebe in beiden Getriebevari­ anten über eine dritte Zwischenwelle, auf der ein Rückwärtsgangzahnrad und ein Rück­ wärtsgangabtriebszahnrad drehfest angeordnet sind, wobei das Rückwärtsgangzahnrad mit einem Rückwärtsganglosrad auf der längeren Zwischenwelle kämmt und über eine Schiebemuffe mit dieser Zwischenwelle drehfest verbindbar ist. Das ebenfalls auf der dritten Zwischenwelle befindliche Rückwärtsgangabtriebsrad kämmt mit dem auf der Getriebeeingangswelle drehfest angeordneten Antriebszahnrad für den ersten Gang. Dadurch ist es möglich, das Getriebe ohne große Veränderungen für unterschiedlich leistungsstarke und unterschiedlich große Kraftfahrzeuge zu nutzen. Durch einen Aus­ tausch des Antriebszahnrades für den ersten Gang zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Übersetzung für den ersten Gang wird so automatisch auch das Übersetzungsverhält­ nis für den Rückwärtsgang mit angepaßt.

Einweiterer Vorteil der vorgeschlagenen Getriebestruktur liegt darin, daß durch eine einfa­ che Veränderung der Achsabstände zwischen der Getriebeeingangswelle und der ersten und zweiten Zwischenwelle der Einsatz des Getriebes sowohl bei Personenkraftwagen als auch bei Transportfahrzeugen möglich ist.

Um eine möglichst große Spreizung des Sechsgang-Schaltgetriebes realisieren zu können, ist vorgesehen, daß das Zähnezahlverhältnis zwischen dem Abtriebszahnrad der kürzeren Zwischenwelle und der längeren Zwischenwelle 1 bis 1,4 beträgt, wobei vorzugsweise ein Zähnezahlverhältnis von 1,25 genutzt wird. Durch den vorgestellten Zahnradsatzaufbau, dem Achsabstand und den Zähnezahlverhältnis zwischen den Zwischenwellen wird eine relativ freie Übersetzungswahl innerhalb bestimmter Übersetzungsbereiche gewährleistet. Außerdem ist es möglich, durch Weglassen einer Gangstufe das Sechsgang-Schaltgetriebe als Fünfgang-Schaltgetriebe zu nutzen.

Vorteilhaft ist auch, daß durch die Wahl von unterschiedlichen Achsabständen zwischen der Getriebeeingangswelle und den beiden ersten Zwischenwellen sich unterschiedliche Zäh­ nezahlsummen der Zahnräder für den vierten und den sechsten Gang ergeben. Auf diese Weise wird ein akzeptabler Gangsprung zwischen dem vierten und dem sechsten Gang erreicht. Vorzugsweise ist dabei der Achsabstand von der Getriebeeingangswelle zur ersten Zwischenwelle größer als der zur zweiten Zwischenwelle.

Das Grundkonzept und die Varianten des erfindungsgemäßen Sechsgang-Schaltgetriebes lassen sich mit Hilfe einer Zeichnung verdeutlichen, die der Beschreibung beigelegt ist. In ihr zeigt

Fig. 1 ein Sechsgang-Handschaltgetriebe mit der Gangreihenfolge 1/R-2-4/6-3-5 in schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein Getriebe gemäß Fig. 1, allerdings mit der Gangreihenfolge 2-1/R-4-6-3-5, sowie

Fig. 3 eine Darstellung der Wellen- und Gangzahnräderpositionen des Getriebes gemäß der Fig. 1 und 2.

Fig. 1 zeigt demnach ein erfindungsgemäßes Sechsganggetriebe 10 mit einer Getriebe­ eingangswelle 11, einer Getriebeausgangswelle 12 sowie einer ersten Zwischenwelle 13, einer zweiten Zwischenwelle 14 und einer dritten Zwischenwelle 15. Die einzelnen Wellen sind achsparallel zueinander angeordnet, liegen jedoch nicht in einer Ebene.

Auf der Getriebeeingangswelle 11 sind, vom Motor 16 aus gesehen, ein Zahnrad 17 für den ersten Gang, ein Zahnrad 18 für den zweiten Gang, ein Zahnrad 22 für den vierten und den sechsten Gang, ein Zahnrad 20 für den dritten Gang und schließlich ein Zahnrad 19 für den fünften Gang angeordnet und drehfest mit dieser Getriebeeingangswelle 11 verbunden. Auf der ersten Zwischenwelle 13, die deutlich kürzer als die Getriebeeingangswelle 11 aus­ gebildet ist, sind bis auf das Abtriebszahnrad 29 alle anderen Gangzahnräder als Losräder ausgebildet, die über Schiebemuffen 23, 28 drehfest mit dieser ersten Zwischenwelle 13 verbindbar sind. Diese erste Zwischenwelle 13 trägt demnach von der Seite des Antriebs­ motors 16 aus gesehen zunächst das Abtriebszahnrad 29, und dann die Losräder 24 und 25 für den ersten und zweiten Getriebegang. Anschließend ist auf der Zwischenwelle 13 ein Losrad 27 für den vierten und ein Losrad 26 für den dritten Getriebegang vorgesehen. Da das Antriebszahnrad 19 für den fünften Gang am Ende der Getriebeeingangswelle 11 angeordnet ist und sich kein diesbezügliches Losrad auf der ersten Zwischenwelle befindet, kann diese Zwischenwelle am stirnseitigen Ende des Getriebes kürzer als die Getriebeein­ gangswelle 11 und die zweite Zwischenwelle 14 ausgebildet sein. Dies spart Getriebebau­ länge in einem in vielen Fahrzeugen besonders kritischem Bereich, da hier häufig tragende Fahrzeugstrukturen wie Längsträger an dem Getriebe vorbei geführt werden.

Auf der zweiten Zwischenwelle 14 befindet sich von der Seite des Motors 16 aus gesehen zunächst ein drehfest mit der Zwischenwelle 14 verbundenes Abtriebszahnrad 35, welches ebenso wie das Abtriebszahnrad 29 mit dem Zahnrad 38 auf der Getriebeabtriebswelle 12 kämmt. Im Anschluß daran ist auf der zweiten Zwischenwelle 14 ein Losrad 36 angeordnet, welches mit einem Lauf einer dritten Zwischenwelle 15 drehfest angeordneten Rückwärts­ gangzahnrad 33 im Zahneingriff steht. Zur Zuschaltung des Rückwärtsganges ist eine Rückwärtsgangschaltmuffe 34 auf dieser zweiten Zwischenwelle 14 aufgebaut. Zum Abtrieb im Rückwärtsfahrbetrieb ist auf der dritten Zwischenwelle 15 außerdem ein drehfest mit dieser Welle verbundenes Rückwärtsgangabtriebszahnrad 37 verbunden, welches seinerseits mit dem Zahnrad 17 auf der Getriebeeingangswelle 11 kämmt.

Auf der zweiten Zwischenwelle 14 ist sodann das Loszahnrad 31 für den sechsten Getriebegang und schließlich das Loszahnrad 30 für den fünften Gang untergebracht. Die beiden letztgenannten Zahnräder können beim Zuschalten der entsprechenden Getriebegänge über die Schaltmuffe 32 aktiviert werden, die auf dieser Zwischenwelle 14 angeordnet ist.

Die mit einer gestrichelten Linie 40 eingezeichnete Getriebekontur macht deutlich, daß nicht nur am stirnseitigen Ende des Getriebes durch die vorgeschlagene Getriebestruktur mit der verkürzten Zwischenwelle 13 Bauraum gewonnen wird, auch im Bereich B1 der Rückwärtsgangzahnräder konnte durch die geschickte Anordnung der Zahnräder 33 und 37 der maximale Außendurchmesser des Getriebes dicht an den Motorflansch herangezogen werden. Außerdem ermöglicht die Anordnung der Gangzahnräder für den ersten Getriebegang 17, 24 an dem motorseitigen Ende der Getriebeeingangswelle 11, daß im Bereich A1 in der Nähe der Gangzahnräder 18, 25 für den zweiten Getriebegang ebenfalls Bauraum gewonnen wird.

In der in Fig. 2 dargestellten Variante des erfindungsgemäßen Sechsganggetriebes 60 wird auch hier die Getriebeeingangswelle 61 von der Kurbelwelle von der Brennkraftma­ schine 66 angetrieben. In dieser Darstellung im wesentlichen unterhalb und oberhalb der Getriebeeingangswelle 61 sind eine erste kurze Zwischenwelle 63 und eine zweite längere Zwischenwelle 64 angeordnet, auf denen die Ganglosräder sowie die Schiebemuffen angeordnet sind. Schließlich ist ebenso wie bei der Getriebestruktur gemäß Fig. 1 eine dritte Zwischenwelle 65 vorgesehen, auf der Rückwärtsgangzahnräder angeordnet sind.

Im einzelnen ist auf der Getriebeeingangswelle 61 das Zahnrad 68 für den zweiten Gang, das Zahnrad 67 für den ersten Gang, das Zahnrad 72 für den vierten und sechsten Getriebegang, das Zahnrad 70 für den dritten Gang und das Zahnrad 69 für den fünften Gang drehfest auf dieser Welle angeordnet.

Die kürzere Zwischenwelle 63 trägt dagegen wie schon erwähnt die Loszahnräder 75, 74, 77, 76 für den ersten, zweiten, vierten und dritten Getriebegang, die mittels Schiebemuffen 73, 78 wahlweise mit dieser Zwischenwelle 63 verbindbar sind.

Die zweite und etwas längere Zwischenwelle 64 trägt dagegen von der Seite des Motors 66 aus gesehen zunächst das Zwischenwellenabtriebszahnrad 85, welches ebenso wie das Zwischenwellenabtriebszahnrad 79 der ersten Zwischenwelle 63 mit dem Zahnrad 88 der Getriebeabtriebswelle 62 im Zahneingriff stehen. Dem Zahnrad 85 folgt auf der zweiten Zwischenwelle 64 eine Schiebemuffe 84, mit der das Rückwärtsgangloszahnrad 86 drehfest mit der zweiten Zwischenwelle 64 verbindbar ist. Im Anschluß daran sind auf dieser Welle 64 die Loszahnräder 81 und 80 für den sechsten und fünften Getriebegang angeordnet, welche mittels einer auf dieser Zwischenwelle 64 angeordneten Schiebemuffe 82 drehfest mit dieser Welle verbindbar sind.

Auf der schon genannten dritten Zwischenwelle 65 ist ein erstes Rückwärtsgangzahnrad 83 drehfest angeordnet, welches mit Loszahnrad 86 auf der zweiten Zwischenwelle 64 kämmt. Zusätzlich trägt die dritte Zwischenwelle 65 ein Rückwärtsgangabtriebszahnrad 87, das seinerseits ebenfalls mit dem Zahnrad 67 der Getriebeeingangswelle 61 in Zahneingriff steht.

Auch in Fig. 2 ist die Getriebegehäusekontur mittels einer gestrichelten Linie 90 dargestellt. Wie ein Vergleich mit Fig. 1 zeigt, weist diese Getriebevariante in den Bereichen A2 und B2 wegen der dort nun angeordneten durchmessergrößeren Zahnräder 74, 87 etwas ungünstigere Bauraumverhältnisse auf, das Grundprinzip der Bauraumverringerung am stirnseitigen Ende des Getriebes im Bereich der ersten Zwischenwelle 63 bleibt aber erhal­ ten, so daß die wesentlichen Vorzüge der Getriebstruktur auch in dieser Getriebevariante erhalten bleiben.

Fig. 3 zeigt die räumliche Anordnung der einzelnen Getriebewellen in einer Projektion von der Stirnseite des Getriebes. Dabei wird deutlich, daß die erste Zwischenwelle 63 mit ihrem Drehzentrum oberhalb und die zweite Zwischenwelle 64 mit ihrem Drehzentrum unterhalb einer Verbindungslinie zwischen dem Drehzentrum der Getriebeeingangswelle 61 und dem der Getriebeabtriebswelle 62 angeordnet ist.

Claims (9)

1. Sechsgang-Schaltgetriebe (10) mit einer Getriebeeingangswelle (11), mit einer Getrie­ beausgangswelle (12) und mit wenigstens zwei Zwischenwellen (13, 14),
bei dem die Getriebeeingangswelle (11) drehfeste Gangzahnräder (17-20, 22) für die Vorwärtsgänge trägt,
wobei auf den Zwischenwellen (13, 14) lose angeordnete Gangräder (24-27, 30, 31) angeordnet sind, die mit den drehfesten Gangzahnrädern (17-20, 22) der Getriebeein­ gangswelle (11) kämmen,
mit Schiebemuffen (23, 28, 32, 34), mit denen die losen Gangräder (24-27, 30, 31) mit den sie tragenden Wellen (13, 14) drehfest verbindbar sind,
sowie mit drehfest auf den Zwischenwellen (13, 14) angeordneten Abtriebszahnrädern (29, 35),
die mit einem auf der Getriebeabtriebswelle (12) drehfest angeordneten Zahnrad (38) in Zahneingriff stehen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gangzahnräder auf der Getriebeeingangswelle (11) in der Reihenfolgen 1-2-4, 6-3-5 angeordnet sind, wobei die Antriebszahnräder (17, 18, 22, 20) für die Gänge eins, zwei, vier und drei mit den Loszahnrädern (24, 25, 27, 26) dieser Gänge auf der ersten Zwischenweile (13) kämmen,
während die Antriebszahnräder (22, 19) für die Gänge sechs und fünf mit den Loszahn­ rädern (31, 30) dieser Gänge auf der zweiten Zwischenwelle (14) im Zahneingriff stehen,
und daß die zweite Zwischenwelle (14) das über eine Schiebemuffe (34) an dieser Welle festlegbare Rückwärtsganglosrad (36) trägt.

2. Sechsgang-Schaltgetriebe (60) mit einer Getriebeeingangswelle, mit einer Getrie­ beausgangswelle und mit wenigstens zwei Zwischenwellen,
bei dem die Getriebeeingangswelle drehfeste Gangzahnräder für die Vorwärtsgänge trägt,
wobei auf den Zwischenwellen lose angeordnete Gangräder angeordnet sind, die mit den drehfesten Gangzahnrädern der Getriebeeingangswelle kämmen,
mit Schiebemuffen, mit denen die losen Gangräder mit den sie tragenden Wellen drehfest verbindbar sind,
sowie mit drehfest auf den Zwischenwellen angeordneten Abtriebszahnrädern, die mit einem auf der Getriebeabtriebswelle drehfest angeordneten Zahnrad in Zahneingriff stehen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gangzahnräder auf der Getriebeeingangswelle (61) in der Reihenfolge 2-1-4, 6-3-5 angeordnet sind, wobei die Antriebszahnräder (68, 67, 72, 70) für die Gänge zwei, eins, vier und drei mit den Losrädern (75, 74, 77, 76) auf der Zwischenwelle (63) kämmen,
während die Antriebsräder (72, 69) für die Gänge sechs und fünf mit den Loszahnrädern (81, 80) dieser Gänge auf der zweiten Zwischenwelle (64) im Zahneingriff stehen,
und daß die zweite Zwischenwelle (64) das über eine Schiebemuffe (84) an dieser Welle festlegbare Rückwärtsganglosrad (86) trägt.

3. Sechsgang-Schaltgetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebszahnrad (22, 72) das Loszahnrad (27, 77) des vierten Ganges und das Loszahnrad (31, 81) des sechsten Ganges antreibt.

4. Sechsgang-Schaltgetriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebemuffen (23, 28, 32, 34, 73, 78, 82, 84) auf den Zwischenwellen (13, 63, 14, 64) angeordnet sind.

5. Sechsgang-Schaltgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (10, 60) eine dritte Zwischenwelle (15, 65) umfaßt, auf der ein Rückwärtsgang­ zahnrad (33, 83) und ein Rückwärtsgangabtriebszahnrad (37, 87) drehfest angeordnet sind, wobei das Rückwärtsgangzahnrad (33, 83) mit einem Rückwärtsganglosrad (36, 86) auf der zweiten Zwischenwelle (14, 64) kämmt, welches über eine Schiebemuffe (34, 84) mit dieser Welle (14) drehfest verbindbar ist.

6. Sechsgang-Schaltgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zähnezahlverhältnis der Abtriebszahnräder (29, 79, 35, 85) zwischen der ersten und der zweiten Triebwelle (13, 63, 14, 64) 1 bis 1,4, vorzugsweise 1,25 beträgt.

7. Sechsgang-Schaltgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zwischenwelle (13, 63) kürzer ist als die zweite Zwischenwelle (14, 64).

8. Sechsgang-Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsabstand zwischen der Getriebeeingangswelle (11) und der ersten Zwi­ schenwelle (13) größer ist als der Achsabstand von der Getriebeeingangswelle (11) zur zweiten Zwischenwelle (14).

9. Sechsgang-Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückwärtsgangabtriebszahnrad (37, 87) mit dem Antriebszahnrad (17, 67) für den ersten Gang kämmt.