DE4327435B4

DE4327435B4 - Getriebeanordnung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE4327435B4
Application number: DE19934327435
Authority: DE
Inventors: Paulus Dipl.-Ing. Heidemeyer; Dag-Arnulf Dipl.-Ing. Schlaf
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1993-08-14
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2013-08-15
Also published as: DE4327435A1

Abstract

Getriebeanordnung für Fahrzeuge nach Hauptpatent 42 22 115, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Gehäuse gehaltenen, als Achsübersetzungs- und Wendegetriebe ausgebildeten Planetengetriebe (13) sowie einem dem Planetengetriebe nachgeschaltetem Abtrieb, insbesondere einem Ausgleichsgetriebe (14), wobei ein Planetenträger (25) gestufte Planetenräder (23, 24) trägt, eine Planetenradstufe (23) mit einem Ringrad (90) kämmt, eine andere Planetenradstufe (24) mit einem Sonnenrad (28) kämmt, und bei dem wahlweise der Planetenträger (25) mit dem Abtrieb, insbesondere dem Ausgleichsgetriebe (14), und das Ringrad (90) mit dem Getriebegehäuse (70), oder das Ringrad (90) mit dem Abtrieb, insbesondere dem Ausgleichsgetriebe (14), und der Planetenträger (25) mit dem Getriebegehäuse (70) verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für Fahrzeuge nach dem Hauptpatent 42 22 115, insbesondere für Kraftfahrzeuge gemäß Anspruch 1.
Aus der DE 33 30 303 A1 ist eine Getriebeanordnung bekannt, die als Achsübersetzungs- und Wendegetriebe ein Planetengetriebe mit gestuften Planetenrädern aufweist. Zur Umschaltung zwischen den beiden Drehrichtungen ist in einer ersten Schaltstellung ein Planetenträger mit einem Abtriebsrad und das einzige Ringrad mit einem feststehenden Gehäuse verbindbar. In einer zweiten Schaltstellung ist das Ringrad mit dem Abtriebsrad und der Planetenträger mit dem Gehäuse verbindbar. Dabei sind insgesamt zwei Schiebemuffen mit entsprechenden Synchronisiereinrichtungen zu schalten.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Getriebeanordnung nach Hauptpatent so fortzubilden, dass sie einen geringen Bauraum benötigt und auf möglichst einfache Weise eine Umschaltung insbesondere zwischen zwei Drehrichtungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Getriebeanordnung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
Der Abtrieb ist vorzugsweise das Gehäuse eines nachgeschalteten Ausgleichsgetriebes und liegt koaxial zum Planetengetriebe. Die beschriebene Anordnung schaltet lediglich zwischen dem Ringrad und dem Planetenträger um. Entsprechend gering ist der erforderliche Bauraum sowie der Aufwand für eventuelle Synchronisiereinrichtungen. Außerdem ermöglicht diese Anordnung ein vorteilhaftes Vorwärts-Rückwärtsgang-Übersetzungsverhältnis von i_R = (i_V – 1).
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen und betreffen insbesondere die Ausbildung und Anordnung einzelner Getriebeteile sowie einer Schiebemuffe.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung als Teil einer kompletten Antriebsanordnung gemäß der Hauptpatentanmeldung,
2 die Anordnung gemäß 1 in geschnittener Darstellung;
3a einen Ausschnitt der Getriebeanordnung gemäß 2,
3b eine teilweise Draufsicht auf eine in der 3a geschnitten gezeigte Schiebemuffe mit Synchron-Riegel,
4 einen Ausschnitt der Getriebeanordnung gemäß 2, jedoch mit einer Doppelschiebemuffe und zwei Synchronringen, und
5 einen Ausschnitt gemäß 4, bei der das Planetengetriebe mittels Bandbremsen beeinflußbar ist.
Es wird zunächst Bezug genommen auf die 1. Die Antriebsanordnung gemäß der Hauptpatentanmeldung zur Übertragung eines Drehmoments auf die Antriebsräder eines Kraftfahrzeugs umfaßt einen als Brennkraftmaschine ausgebildeten Motor 10, ein kontinuierlich verstellbares Getriebe, in diesem Fall ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 11, eine Anfahr- und Trennkupplung 12, ein Planetengetriebe 13, ein Ausgleichsgetriebe 14 sowie hiermit verbundene Achswellen 15, 16. Zueinander parallele Drehzentren 17, 18 bilden zugleich die beiden Drehzentren der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung.
Zwischen dem Motor 10 und einem Antriebsscheibensatz 19 des Getriebes 11 ist vorzugsweise ein Drehschwingungsdämpfer 20 sowie ein Anlasserritzel 21 vorgesehen.
Ein abtriebsseitiger Kegelscheibensatz 22 ist der Kupplung 12 vorgeordnet. Das Planetengetriebe 13 ist als Achsübersetzungs- und Drehrichtungsumkehrgetriebe ausgelegt und weist einen Planetensatz mit gestuften Planetenrädern 23, 24 auf. Ein Planetenträger 25 (für beide Planetenräder) ist über eine Schiebemuffe 26 mit einem Gehäuse 27 des Ausgleichsgetriebes 14 verbindbar. Abtriebsseitiger Kegelscheibensatz 22, Kupplung 12, Planetengetriebe 13, Schiebemuffe 26, Ausgleichsgetriebe 14 sowie Achswellen 15, 16 liegen koaxial zueinander im Drehzentrum 18.
Im Planetengetriebe 13 sind weiterhin ein Sonnenrad 28, ein feststehendes, das heißt mit dem Planetengetriebegehäuse verbundenes Ringrad 29 sowie ein weiteres Ringrad 30 vorgesehen. Letzteres ist alternativ zum Planetenträger 25 über die Schiebemuffe 26 mit dem Gehäuse 27 verbindbar.
Durch wahlweise Beaufschlagung der Schiebemuffe 26 wird am Ausgang des Planetengetriebes 13 die Drehrichtung umgekehrt. Hierzu weisen die mit dem feststehenden Ringrad 29 kämmenden Planetenräder 23 einen kleineren Durchmesser auf als die mit dem Ringrad 30 kämmenden Planetenräder 24. Das Sonnenrad 28 kämmt mit den größeren Planetenrädern 24. Folgende Zähnezahlen werden als bevorzugtes Beispiel für das Planetengetriebe 13 genannt:

24 Zähne Sonnenrad 28

30 Zähne große Planetenräder 24

84 Zähne großes Ringrad 30

18 Zähne kleine Planetenräder 23

72 Zähne kleines, gehäusefestes Ringrad 29.
Damit weisen die Planetenräder 23, 24 bzw. die Ringräder 29, 30 zueinander Zähnezahlen im Verhältnis von 3:5 bzw. 6:7 auf. Dabei stellt das große Ringrad 30 den Abtrieb des Planetengetriebes für Rückwärtsfahrt dar, während der Planetenträger 25 bei Vorwärtsfahrt über die Schiebemuffe 26 mit dem Gehäuse 27 in Verbindung gebracht wird.
Wesentliche Bauteile der Antriebsanordnung gemäß der Hauptpatentanmeldung zeigt die 2 im Gegensatz zur 1 in Form einer vereinfachten Konstruktionszeichnung. In den verschiedenen Figuren identische Teile sind mit denselben Bezugsziffern versehen.
Die 3a zeigt einen Ausschnitt aus der 2, nämlich das Planetengetriebe 13 mit dem Ausgleichsgetriebe 14 gemäß der Hauptpatentanmeldung in einer etwas vergrößerten Darstellung. Dabei sind auch die Verzahnungen zwischen den einzelnen Bauteilen erkennbar. So ist die Schiebemuffe 26 mit einer Innenverzahnung 31 drehfest, aber axial verschiebbar auf einer Außenverzahnung 32 des Gehäuses 27 gelagert. Analog dazu weisen der Planetenträger 25 bzw. das größere Ringrad 30 eine Außenverzahnung 33 bzw. eine Innenverzahnung 34 auf. Diese kommen in Eingriff mit der Innenverzahnung 31 bzw. einer Außenverzahnung 35 der Schiebemuffe 26.
In axialer Richtung zwischen der Außenverzahnung 33 und der Innenverzahnung 34 liegen jeweils zugeordnete Synchronringe 36, 37 mit entsprechenden Verzahnungen und jeweils mit kegeligen Anlageflächen zum Angleichen unterschiedlicher Drehzahlen zwischen den Synchronringen 36, 37 und dem Planetenträger 25 bzw. dem Ringrad 30. Eine Voranpressung der Synchronringe 36, 37 und damit eine erste Anpassung der Drehzahl des Gehäuses 27 an die Drehzahl des Planetenträgers 25 bzw. das Ringrad 30 erfolgt mittels mehrerer Synchron-Riegel 38. Deren Funkton entspricht im wesentlichen der aus dem sogenannten System Borg-Warner bekannten, mit den im folgenden genannten Besonderheiten.
Vorzugsweise drei Synchron-Riegel 38 sind über den Umfang der Schiebemuffe 26 radial gerichteten Nuten 39 derselben angeordnet. Zum Schalten des Planetenträgers 25 wird die Schiebemuffe 26 und damit auch die Synchron-Riegel 38 an den Synchronring 36 angepreßt. Zugleich wird der Synchron-Riegel 38 an seinem äußeren Bereich in Richtung des Planetensatzes durch einen am Innenumfang des Ringrades 30 vorgesehenen Sprengring 40 abgestützt und derart ein Kippen vermieden. Analog hierzu wird beim Schalten des Ringrades 30 und dem Anpressen des Synchronrings 37 ein innerer Bereich des Synchron-Riegels 38 an einer Aussparung 47 im Gehäuse 27 abgestützt. In Umfangsrichtung weist der Synchron-Riegel 38 Federorgane 41 auf, die in korrespondierenden Aussparung in der Nut 39 gehalten sind. Während eines Schaltvorganges, bei Erreichen der Synchronbedingung, werden die Federorgane 41 gegeneinandergedrückt, so daß die Schiebemuffe 26 relativ zum Synchron-Riegel 38 über eine Verzahnung des entsprechenden Synchron-Rings 36 oder 37 auf die gewünschte Verzahnung 33 oder 34 durchschaltbar ist.
Gemäß 3b ist der Synchron-Riegel 38 als Federstahlblechteil mit in Umfangsrichtung beidseitig angeordneten Blechzungen als Federorgane 41 ausgebildet.
Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß die Schalt- und Synchronisiereinrichtung (Schiebemuffe 26, Synchronringe 36, 37 Synchron-Riegel 38) radial und axial keine zusätzlichen Bauraum einnimmt. Es wird vielmehr konstruktiv vorhandenes leeres Volumen zwischen dem Planetengetriebe 13 und dem Ausgleichsgetriebe 14 hierfür genutzt.
2 zeigt gemäß der Hauptpatentanmeldung noch eine Besonderheit. Dort ist am äußeren, abtriebsseitigen Teil der Trenn- und Anfahrkupplung 12 eine Verzahnung 46 vorgesehen, die als Parksperre mit einer in an sich bekannter Weise am Gehäuse des Planetengetriebes 13 angeordneter Klaue (nicht gezeigt) zusammenwirkt. Beim Einlegen der Parksperre sollte über die Schiebemuffe 26 stets eine Verbindung zum Abtrieb bestehen, vorzugsweise mit dem Ringrad 30 als Rückwärtsgang aufgrund der dann wirksamen größeren Übersetzung und entsprechend niedrigerer Zahnkräfte an der Verzahnung 46.
4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung, bei der die Umschaltung zwischen dem Planetenträger 25 und dem Ringrad 90 mittels einer Doppelschiebemuffe 92a, 92b durchgeführt wird. Auch bei dieser Getriebeanordnung trägt der Planetenträger 25 gestufte Planetenräder 23, 24, wobei eine Planetenradstufe 23 mit einem Ringrad 90 kämmt, während eine andere Planetenradstufe 24 mit dem Sonnenrad 28 kämmt.
Für den Vorwärtsantrieb V wird mit Hilfe einer Schiebemuffe 92a, 92b der Planetenträger 25 mit dem Abtrieb (Differenzialgehäuse 27) und das Ringrad 90 mit dem Getriebegehäuse 70 verbunden. zur Betätigung des Rückwärtsganges R wird dagegen das Ringrad 90 mit dem Differenzialgehäuse 27 und der Planetenträger 25 mit dem Gehäuse 70 verbunden.
In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die axial verschiebbare Schiebemuffe aus zwei vorzugsweise untereinander fest verbunden Teilschiebemuffen 92a, 92b. Diese Teilschiebemuffen 92a, 92b sind mit dem Gehäuse 27 des Ausgleichsgetriebes 14 über eine Verzahnung 31, 32 drehfest und axial verschieblich verbunden.
Zur wechselweisen Verbindung von Planetenträger und Ringrad mit dem Abtriebsgehäuse und dem Getriebegehäuse verfügt die Teilschiebemuffe 92a über eine Innenverzahnung 94, die wahlweise in die Außenverzahnung 95 des Planetenträgers 25 oder in die Außenverzahnung 96 des Ringrades 90 eingreift.
Ebenso weist die Teilschiebemuffe 92b eine Innenverzahnung 133 auf, die in die Außenverzahnung 131 des Planetenträgers 25 oder in die Innenverzahnung 134 des Ringrades 90 einschiebbar ist.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist nur eine Schiebemuffe 93 vorgesehen, die wahlweise über ihrer Innenverzahnung 140 mit der Außenverzahnung 141 des Planetenträgers 25 oder mit der Außenverzahnung 142 des Ringrades 90 verbindbar ist.
Zur Synchronisierung der Schiebemuffen 92a, 92b, 93 mit einem der anderen Getriebeorgane (Planetenträger 25, Ringrad 90) sind die Synchronringe 136, 137, 138 mit jeweils einem Bolzen 147, 148, 149 verbunden, die durch eine vorzugsweise ringförmige Drahtfeder vorgespannt sind, und so eine Neutralstellung der Synchronringe gewährleisten. Außerdem weisen die Synchronringe an ihren Innenseiten jeweils eine Doppelkegelfläche auf, deren jeweils eine Kegelfläche auf der Kegelfläche 90 im wesentlichen axial verschiebbar aufliegt, während die jeweils andere Kegelfläche auf der Kegelfläche des Planetenträgers 25 im wesentlichen axial beweglich gelagert ist. Dadurch wird eine Voranpressung der Synchronringe 136, 137, 138 auf die zu verdrehenden Getriebeorgane 25, 90 erzielt.
Weiter sei an dieser Stelle angemerkt, daß Planetenträger und Ringrad durch Lagerkörper 150, 151 radial und axial ineinander gelagert sind.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist zudem dargestellt, daß anstelle der formschlüssigen Zahnkupplungen 131, 133, 134 und der Teilschiebemuffe 92b eine gehäusefeste Verbindung von Planetenträger 25 und Ringrad 90 mittels reibschlüssiger Bandbremsen oder Lamellenkupplungen 145, 146 hergestellt werden kann.
Beim Einschalten der gewählten Fahrtrichtung rückwärts R oder vorwärts V wird jeweils die Bandbremse oder die Lamellenkupplung 145 für den Rückwärtsgang oder 146 für den Vorwärtsgang geschlossen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Getriebeanordnung wird die Bandbremse 146 des Ringrades 90 durch ein nicht gezeigtes Federelement so stark vorgespannt, daß eine Parksperrenfunktion gegeben ist, wenn die Bremse 146 nicht durch ein ebenfalls nicht dargestelltes hydraulisches Betätigungselement entlastet wird und der Rückwärtsgang eingelegt ist. In diesem Fall ist keine seperate mechanische Parksperre erforderlich.
Als besonderer Vorteil der Erfindung ist hervorzuheben, daß ein erheblich vereinfachter Aufbau gegenüber bekannten Getriebeanordnungen erreicht wird, und daß mit der vorgestellten Getriebeschaltvorrichtung ein vorteilhaftes Vorwärts-Rückwärtsgang-Übersetzungsverhältnis von i_R = i_V – 1 erreicht wird.

10: Motor
11: Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
12: Kupplung
13: Planetengetriebe
14: Ausgleichsgetriebe
15: Achswelle
16: Achswelle
17: Drehzentrum
18: Drehzentrum
19: Kegelscheibensatz
20: Drehschwingungsdämpfer
21: Anlasserritzel
22: Kegelscheibensatz
23: Planetenräder
24: Planetenräder
25: Planetenträger
26: Schiebemuffe
27: Gehäuse
28: Sonnenrad
29: Ringrad
30: Ringrad
31: Innenverzahnung
32: Außenverzahnung
33: Außenverzahnung
34: Innenverzahnung
35: Außenverzahnung
36: Synchronring
37: Synchronring
38: Synchron-Riegel
39: Nut
40: Sprengring
41: Federorgan
46: Verzahnung
47: Aussparung
90: Ringrad
92a: Schiebemuffe
92b: Schiebemuffe
93: Schiebemuffe
94: Innenverzahnung
95: Außenverzahnung
131: Innenverzahnung
133: Außenverzahnung
134: Innenverzahnung
136: Synchronring
137: Synchronring
138: Synchronring
140: Innenverzahnung
141: Außenverzahnung
142: Außenverzahnung
145: Bandbremse
146: Bandbremse
147: Bolzen
148: Bolzen
149: Bolzen
150: Lagerkörper
151: Lagerkörper

Claims

Getriebeanordnung für Fahrzeuge nach Hauptpatent 42 22 115, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Gehäuse gehaltenen, als Achsübersetzungs- und Wendegetriebe ausgebildeten Planetengetriebe (13) sowie einem dem Planetengetriebe nachgeschaltetem Abtrieb, insbesondere einem Ausgleichsgetriebe (14), wobei ein Planetenträger (25) gestufte Planetenräder (23, 24) trägt, eine Planetenradstufe (23) mit einem Ringrad (90) kämmt, eine andere Planetenradstufe (24) mit einem Sonnenrad (28) kämmt, und bei dem wahlweise der Planetenträger (25) mit dem Abtrieb, insbesondere dem Ausgleichsgetriebe (14), und das Ringrad (90) mit dem Getriebegehäuse (70), oder das Ringrad (90) mit dem Abtrieb, insbesondere dem Ausgleichsgetriebe (14), und der Planetenträger (25) mit dem Getriebegehäuse (70) verbindbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Sonnenrad (28) kämmende Planetenradstufe (24) einen größeren Durchmesser aufweist als die andere Planetenradstufe (23).
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Ringrad (90) kämmende Planetenradstufe (23) einen größeren Durchmesser aufweist als die andere Planetenradstufe (24).
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenradstufen (23, 24) im Verhältnis zueinander Zähnezahlen von 3:5 aufweisen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Planetenträger (25) und dem Ringrad (90) mit dem Abtrieb, insbesondere mit dem Ausgleichsgetriebe (14), oder dem Getriebegehäuse (70) über eine axial verschiebbare Schiebemuffe (92a, 92b, 93) herstellbar ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebemuffe (92a, 92b, 93) mit dem Abtrieb, insbesondere mit dem Ausgleichsgetriebe (14), über eine Verzahnung (31, 32) drehfest verbunden ist.
Anordnung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebemuffen (92a, 92b) miteinander verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebemuffe (92b) über eine Innenverzahnung (133) mit einer Außenverzahnung (131) des Planetenträgers (25) oder mit einer Innenverzahnung (134) des Ringrades (90) verbindbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebemuffe (92a) über eine Innenverzahnung (94) mit. einer Außenverzahnung (95) des Planetenträgers (25) oder mit einer Außenverzahnung (96) des Ringrades (90) verbindbar ist.
Anordnung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebemuffe (93) über eine Innenverzahnung (140) mit der Außenverzahnung (141) des Ringrades (90) oder mit einer Außenverzahnung (140) des Planetenträgers (25) verbindbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Synchronisierung der Schiebemuffen (92a, 92b, 93) mit einem der anderen Getriebeorgane (Planetenträger 25, Ringrad 90) in Nuten (39) der Schiebemuffen angeordnete Synchronriegel (38) vorgesehen sind, durch die eine Voranpressung von Synchronringen (136, 137, 138) auf zu verdrehende Getriebeorgane (25, 90) erzielbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Synchronisierung der Schiebemuffen (92a, 92b, 93) mit einem der anderen Getriebeorgane (Planetenträger 25, Ringrad 90) die Synchronringe (136, 137, 138) mit jeweils einem Synchronelement, vorzugsweise einem Bolzen (147, 148, 149) verbunden sind, die jeweils vorzugsweise durch eine ringförmige Drahtfeder vorgespannt sind.
Anordnung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtrieb das Gehäuse (27) eines nachgeschalteten Ausgleichsgetriebes (14) vorzugsweise mit einer zum Planetengetriebe (13) koaxialen Achse (Achswellen 15, 16) ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Planetengetriebe (13) eine Anfahr- und Trennkupplung vorgeschaltet ist, mit einer Verzahnung (46) am äußeren, abtriebsseitigen Teil derselben, zum Zusammenwirken mit einer verstellbaren, als Parksperre wirkenden Klaue am Gehäuse des Planetengetriebes.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise der Planetenträger (25) oder das Ringrad (90) mittels Bandbremsen oder Lamellenkupplungen (145, 146) blockierbar sind.
Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockiervorrichtungen (145, 146) mittels hydraulischen Betätigungsvorrichtungen verstellbar und mittels Federelementen vorgespannt sind.
Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (25) und das Ringrad (90) durch Lagerkörper (150, 151) radial und axial ineinander gelagert sind.