DE60200570T2

DE60200570T2 - Getriebe für Kraftfahrzeug mit zusätzlicher, am Differential angeordneter und von Hand geschalteter Untersetzung

Info

Publication number: DE60200570T2
Application number: DE2002600570
Authority: DE
Inventors: Patrice Mercay; Michel Raoul
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2022-04-06
Also published as: EP1249361A1; EP1249361B1; DE60200570D1; ES2217241T3; FR2823471B1; FR2823471A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, welches eine kompakte Gesamtheit eines manuellen Differentialgetriebes aufweist.
Bei den bekannten Gesamtheiten dieses Typs entspricht die Anzahl von Gängen der Übertragung der Anzahl von Gängen des Getriebes, z. B. fünf Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang.
Ein derartiges „klassisches" Getriebe ist zufriedenstellend für Fahrzeuge, welche dazu bestimmt sind, bei normalen Bedingungen auf der Straße zu fahren.
Gewisse Fahrzeuge, wie z. B. Nutzfahrzeuge oder Fahrzeuge, welche gemeinhin als „Sport Utility Vehicles" (DT Geländesportfahrzeuge) bezeichnet werden, werden unter schwierigen Bedingungen verwendet, insbesondere Bedingungen einer Überquerung (Gefälle, schwieriges Gebiet) oder einer Belastung (Starten im Gefälle), welche eine sehr langsame Geschwindigkeit eines Vorankommens erfordern, z. B. in der Umgebung von 5 km/h. Eine derartige, sehr langsame Geschwindigkeit kann nur mit einem Fahrzeug erhalten werden, welches mit einem herkömmlichen, wie oben definierten Getriebe ausgestattet ist, vermittels von schwierigen Kupplungsbetätigungen.
Ein Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US 5 503 603 A bekannt. Dieses Getriebe weist eine Gesamtheit eines manuellen Differentialgetriebes mit einer zusätzlichen Untersetzung mit Umlaufgetriebezug mit selektiver Einrastung auf, welches zwischen dem Differential-Tellerrad und dem Differenti algehäuse zwischengeschaltet ist. Das Differential-Tellerrad bildet auch den Träger der Planetenräder des Umlaufgetriebezugs.
Es wäre demnach wünschenswert, über ein Getriebe verfügen zu können, welches eine derartige kompakte Gesamtheit eines manuellen Differentialgetriebes aufweist, wobei sie gleichzeitig den Aufbau und den Raumbedarf des „klassischen" Getriebe beibehält und so viele Elemente wie möglich von diesem letzteren übernimmt, insbesondere das Getriebe, von einer einfachen Lösung, wenig Raum einnehmend und wenig mühsam mit einem zusätzlichen kleinen, stark untersetzten, bei Wunsch einrastbaren Gang zu erhalten, wobei er dem Fahrer des Fahrzeugs eine zusätzliche Annehmlichkeit in der Maßgabe bereitstellt, dass er ihn von schwierigen Betätigungen der Kupplung in besonderen, zuvor definierten Benutzungsbedingungen befreit. Ein derartiger zusätzlicher kleiner Gang müsste z. B. eine Vorwärtsgeschwindigkeit in der Größenordnung von 5 km/h für eine Motordrehzahl um 1000 U/min erlauben.
Eine derartige Untersetzung könnte direkt durch zwei Untersetzungsstufen realisiert werden, welche den ersten Gang des Getriebes und denjenigen des Differentials aufweisen. Diese Lösung verlangt große Achsabstände zwischen der Hauptwelle und der sekundären Welle des Getriebes, sowie zwischen der sekundären Welle und dem Differentialgehäuse. Diese Lösung ist nicht zufriedenstellend, da sie radial sehr raumeinnehmend ist.
Eine derartige Untersetzung könnte ebenso oberhalb über einer Zwischenwelle vorgesehen werden, welche am Eingang des Getriebes angeordnet ist. Diese Lösung verlangt eine zusätzliche Welle sowie zwei Lager. Des Weiteren wären, da die Untersetzung oberhalb der anderen Gänge angeordnet wäre, diese stärker mechanisch belastet und müssten also verstärkt werden. Dies ist der Grund, warum diese Lösung kostspielig wäre.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Getriebe, welches eine Gesamtheit eines manuellen Differentialgetriebes aufweist, einen zusätzlichen Untersetzungsgetriebegang mit selektiver Einrastung auf Höhe des Differentialgehäuses auf.
Diese Lösung ermöglicht es, eine zusätzliche Untersetzung vorzusehen, die soweit wie möglich nach unten angeordnet ist, was es erlaubt, ein Maximum von gemeinsamen Elementen mit einem „klassischen" Getriebe, welches keinen zusätzlichen, niedrigen Gang aufweist, beizubehalten.
Vorzugsweise ist der zusätzliche Untersetzungsgetriebezug zwischen das Tellerrad des Differentials und das Differentialgehäuse zwischengesetzt.
Der zusätzliche Untersetzungsgetriebezug kann vorteilhafterweise einen Umlaufgetriebezug aufweisen.
In diesem Fall kann das Tellerrad des Differentials eine äußere Zahnung aufweisen, welche mit dem Antriebsritzel des Getriebes in Eingriff steht, und eine innere Zahnung, welche mit den Planetenrädern des Umlaufgetriebezugs in Eingriff steht.
Vorzugsweise kann das Gehäuse des Differentials den Träger der Planetenräder des Umlaufgetriebezugs bilden.
Der Umlaufgetriebezug kann ein Klauenkupplungssystem umfassen und vorzugsweise ein Klauenkupplungssystem mit Synchronisierer.
Diese letzte Lösung erlaubt es dem Fahrer des Fahrzeugs, in den zusätzlichen kleinen Vorwärtsgang überzugehen, ohne das Fahrzeug anhalten zu müssen.
Das Klauenkupplungssystem kann eine Schiebewelle umfassen, welche in einer ersten Stellung das Zentralrad des Umlaufgetriebezugs mit dem Gehäuse des Getriebemechanismus verbindet (Freigabe des Umlaufgetriebezugs) und in einer zweiten Stellung das Zentralrad mit dem Träger der Planetenräder des Umlaufgetriebezugs und mit dem Tellerrad des Differentials verbindet (Blockierung des Umlaufgetriebezugs).
Die Steuerung des Umlaufgetriebezugs kann vorteilhafterweise durch den Schalthebel des Getriebes bewerkstelligt werden, vorzugsweise durch Betätigung eines Zuhalters, welcher ein Betätigungselement steuert, welches die Schiebewelle verstellt und durch Handhabung des Schalthebels, wobei der Auswahllauf des Hebels die Positionierung der Schiebewelle sicherstellt und wobei der Verlauf eines Übergangs des Hebels die Einrastung durch Synchronisierung und mittels Klauenkupplung sicherstellt.
Unter Bezugnahme auf die schematischen, beigefügten Zeichnungen wird man nachfolgend mehr im Detail ein „klassisches" Getriebe und ein Getriebe gemäß der Erfindung beschreiben werden, welches von diesem „klassischen" Getriebe abgeleitet ist, sowie die Phasen der Funktionsweise des Getriebes gemäß der Erfindung. In den Zeichnungen:
1 ist eine schematische, vereinfachte Ansicht eines Getriebes, welches ein manuelles Getriebe aufweist und ein Differential, das direkt durch das Antriebsritzel des Getriebes angetrieben wird;
2 ist eine entsprechende Ansicht eines Getriebes gemäß der Erfindung mit zusätzlichem kleinem Gang;
3 zeigt die Anordnung des Auswahlgitters von Gängen des Getriebes gemäß 2;
4–6 sind teilweise Ansichten in größerem Maßstab des Getriebes aus 2 in verschiedenen Funktionsphasen betreffend den zusätzlichen kleinen Gang.
Gemäß 1 weist ein Kraftfahrzeuggetriebe ein manuelles Getriebe auf, welches direkt ein Differential antreibt.
Das Getriebe mit fünf Gängen AV und einem Gang AR (Rückwärtsgang) umfasst eine Hauptwelle 1 und eine sekundäre Welle 2. Die Hauptwelle 1, deren rechtes Ende mit einer nicht wiedergegebenen Kupplung verbunden ist, trägt fünf feste Ritzel (Ritzel 1.1 des ersten, Ritzel 1.2 des zweiten, 1.3 des dritten, 1.4 des Rückwärtsgangs, 1.5 des vierten Gangs) und ein bewegliches Ritzel 1.6 des fünften Gangs. Die sekundäre Welle 2 trägt vier bewegliche Ritzel (die Ritzel 2.1 des ersten, 2.2 des zweiten, 2.3 des dritten, 2.5 des vierten Gangs), eine Schiebewelle 3 des ersten/zweiten Gangs, ein Ritzel 2.4 des Rückwärtsgangs auf der Schiebewelle 4 des dritten/vierten Gangs, ein festes Ritzel 2.6 des fünften Gangs, zwei Synchronisierergruppen 5, 6 und ein festes Antriebsritzel 7 auf der Seite der Kupplung, von der lediglich ein Teil des Gehäuses 8 sichtbar ist. Die sekundäre Welle 2 ist auf einer Kugellagerung 9 montiert, auf der Seite des Gehäuses 10 des Mechanismus des Getriebes, und auf einer Rollenlagerung 11 auf der Seite der Kupplung, einer Platte 12, die an das Gehäuse der Kupplung 8 angefügt ist, wobei das Antriebsritzel 7 oberhalb des Lagerträgers 11 angeordnet ist. Die Platte 12 weist ebenso eine Aufnahme für ein Lager mit konischen Rollen 13 auf, welches der Montage einer Seite des Differentialgehäuses 14 dient, welches auf der gegenüberliegenden Seite montiert ist durch eine Lagerung mit konischen Rollen 15 in dem Gehäuse der ausrückbaren Kupplung 8.
Es sei angemerkt, dass das Differentialgehäuse 14 und das Tellerrad des Differentials 16, das fest mit dem Gehäuse 14 verbunden ist und mit dem Antriebsritzel 7 des Getriebes 7 in Eingriff ist, die einzigen Elemente des Differentials sind, die darzustellen sind, wobei die Planetenräder und das Zentralrad des Differentials nur durch ihre Achsen symbolisiert werden.
Das Getriebe gemäß der Erfindung, wie es in 2 dargestellt ist, welches den allgemeinen Aufbau des Getriebes gemäß 1 übernimmt und das gleiche Ganggetriebe aufweist, weist einen zusätzlichen Untersetzungsgetriebezug 17 in Form eines Umlaufgetriebezugs auf, der zwischen das Getriebe und das Differential zwischengeschaltet bzw. zwischengesetzt ist, und noch genauer zwischen das Tellerrad des Differentials und das Gehäuse des Differentials.
Das Tellerrad des Differentials 18 ist hier über zwei Lagerungen mit konischen Rollen 19 und 20 montiert, einerseits in dem Kupplungsgehäuse 8 und andererseits in einer Aufnahme eines vergrößerten Durchmessers von der Platte 12, die an dem Kupplungsgehäuse 8 angefügt ist.
Das Tellerrad 18 weist eine äußere Zahnung auf, welche mit dem Antriebsritzel 7 des Getriebes ineinander greift, und eine innere Zahnung, die mit drei Planetenrädern 21 des Untersetzungsgetriebezugs 17 in Eingriff steht. Die Planetenräder 21, welche durch Nadellager 22 auf Wellen 23, die an dem Differentialgehäuse 24 befestigt sind, montiert sind, welches als Träger der Planetenräder dient, greifen mit der äußeren Zahnung eines Zentralradritzels 25 ineinander ein, welches an dem Differentialgehäuse 24 befestigt ist.
Das Differentialgehäuse 24 ist auf einer Seite durch ein Gleitlager 26 in dem Kupplungsgehäuse 8 montiert und ist auf der gegenüberliegenden Seite durch die drei Planetenräder 21 und das Tellerrad des Differentials 18 positioniert.
Wie es besser in den 4 bis 7 erscheint, trägt das Zentralradritzel 25 auf der Seite des Gehäuses 10 des Mechanismus des Getriebes eine Nabe 27, auf welcher eine Schiebewelle 28 gleitet.
Das Gehäuse des Differentials 24 und das Gehäuse 10 des Getriebemechanismus weisen gegenüber der Nabe 27 der Schiebewelle 28 zwei Synchronisier-Konusse 29, 30 mit formschlüssigen Kupplungen auf, auf welchen zwei Synchronisierringe 31, 32 zentriert sind, die winkelmäßig durch die Nabe 27, die fest mit dem Zentralradritzel 25 verbunden ist, indexiert sind.
Drei Lager 33, 34 und 35 vom Typ Axialnadellager zwischen dem Differentialgehäuse 24 und dem Kupplungsgehäuse 8, zwischen dem Differentialgehäuse 24 und der Nabe 27 sowie auch zwischen der Nabe 27 und dem Gehäuse 10 des Getriebemechanismus nehmen die axialen Kräfte auf, die durch den Umlaufgetriebezug an den zwei Gehäusen erzeugt werden.
Gemäß 3, welche das Auswahlgitter von Gängen des Getriebes der 2 zeigt, kann der zusätzliche kleine Gang, bezeichnet als 1C, ausgewählt und mit Hilfe des gleichen Schalthebels wie den Gängen des Getriebes eingerastet werden. Der Gang 1C ist links von dem Gitter angeordnet, auf der Seite des ersten Gangs und wird beispielsweise zugänglich gemacht durch ein Ziehen von einem Zuhalter G, welcher an den Schalthebel unter der Manschette für den Schalthebel angeordnet ist. Der Zuhalter bzw. Niederhalter steuert ein nicht dargestelltes Betätigungselement, dessen Aufgabe es ist, die Schiebewelle 28 zu verstellen.
Der Auswahlverlauf (Bewegung in Richtung nach links des Schalthebels) ermöglicht es diesem Betätigungselement, die Schiebewelle 28 in Richtung nach links zu positionieren, auf die Seite des Gehäuses 10 des Getriebemechanismus.
Der Übergangsverlauf (Bewegung in Richtung nach vorne des Schalthebels) ermöglicht die Realisierung der Synchronisierung und der Einkupplung des Gangs 1C.
Unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 wird man nachfolgend mehrere Funktionsphasen des Getriebes aus 2 beschreiben hinsichtlich der Auswahl und des Übergangs in den zusätzlichen kleinen Gang 1C.
In der Phase A gemäß der 4 ist das Getriebe in Totpunktstellung. Die Schiebewelle 3 des Getriebes ist in neutraler Position und die Schiebewelle 28 des Umlaufgetriebezugs 17 in Kupplungsstellung des Konus 29 des Differentialgehäuses 24 verbindet das Zentralrad 25 mit dem Träger der Planetenräder, welcher durch das Differentialgehäuse 24 gebildet wird, d. h., blockiert den Umlaufgetriebezug 17.
In der Phase B gemäß 5 ist der Schalthebel in Auswahlposition des kleinen Gangs 1C. Die Schiebewelle 3 des Getriebes ist immer noch in neutraler Stellung, jedoch hat die Schiebewelle 28 des Umlaufgetriebezugs 17 den Konus 29 und die Kupplung des Konus 30 des Gehäuses 10 des Getriebemechanismus freigegeben, was das Zentralrad 25 mit dem Gehäuse 10 verbindet. Der Getriebezug 17 ist so freigegeben.
In der Phase C gemäß 6 ist der Schalthebel in Übergangsstellung in den kurzen Gang 1C. Während die Schiebewelle 28 des Umlaufgetriebezugs 17 sich immer noch in Kupplungsstellung des Konus 30 des Gehäuses 10 befindet, hat die Schiebewelle 3 des Getriebes, hat das sekundäre Ritzel 2.1 des ersten Gangs gekuppelt, um dieses bewegliche Ritzel mit der sekundären Welle 2 zu verbinden. Der Gang 1C wird so eingerastet und das Moment des ersten Gangs des Getriebes wird auf das Tellerrad 18 in Eingriff mit dem Antriebsritzel 7 des Getriebes übertragen auf das Differentialgehäuse 24 mit einer zusätzlichen Untersetzung, welche dem freigegebenen Getriebezug 17 entspricht.
Die nicht dargestellten Funktionsphasen betreffend die Entkupplung und das Wiederherausgehen (bzw. Deselektion) des Gangs 1C umfassen das Zurückgehen der Schiebewelle 3 des Getriebes in die neutrale Stellung, was das sekundäre Ritzel 2.1 des ersten Gangs von der sekundären Welle 2 löst bzw. freigibt und das Zurückgehen der Schiebewelle 28 des Getriebezugs 17 von seiner Kupplungsstellung vom Konus 30 des Gehäuses 10 in seine Kupplungsstellung des Konus 29 des Differentialgehäuses 24, was aufs Neue den Umlaufgetriebezug 17 für die Auswahl und das Übergehen in die anderen Gänge betreffend das Schaltgetriebe blockiert.

Claims

Getriebe für ein Kraftfahrzeug, welches eine Gesamtheit eines manuellen Differentialgetriebes aufweist mit einem zusätzlichen Untersetzungsgetriebegang mit Umlaufgetriebezug mit selektiver Einrastung, welcher zwischen dem Differential-Tellerrad und dem Differentialgehäuse zwischengeschaltet ist, wobei das Differential-Tellerrad (18) eine äußere Verzahnung aufweist, welche mit dem Antriebsritzel (7) des Getriebes ineinander greift, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad auch eine innere Verzahnung aufweist, welche mit den Planetenrädern (21) des Umlaufgetriebezugs ineinander greift.
Getriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (24) den Planetenradträger des Umlaufgetriebezugs bildet.
Getriebe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlaufgetriebezug ein Klauenkupplungssystem (28, 29, 30) aufweist.
Getriebe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlaufgetriebezug ein Klauenkupplungssystem (28, 29, 30) mit Synchronisierer (31, 32) aufweist.
Getriebe gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Klauenkupplungssystem eine Schiebewelle (28) aufweist, welche in einer ersten Stellung das Zentralrad (25) des Umlaufgetriebezugs mit dem Gehäuse (10) des Mechanismus des Getriebes mit Freigabe des Umlaufge triebezugs verbindet, und in einer zweiten Stellung das Zentralrad (25) mit dem Planetenradträger, welcher durch das Differentialgehäuse (24) gebildet wird, und dem Differential-Tellerrad (18) mit Blockierung des Umlaufgetriebezugs verbindet.
Getriebe gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Blockierung und der Freigabe des Umlaufgetriebezugs am Schalthebel des Getriebes durch Betätigung auf einen Zuhalter (G) ausgeführt wird, welcher ein Betätigungselement steuert, wobei es die Schiebewelle (28) verstellt und durch Betätigung des Schalthebels, wobei der Auswahllauf des Schalthebels die Positionierung der Schiebewelle (28) sicherstellt und der Verlauf des Übergangs das Einrasten durch Synchronisierung und Klauenkupplung sicherstellt.
Getriebe gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabe des Umlaufgetriebezugs mit der Einrastung des ersten Ganges hinsichtlich des Getriebes verbunden ist.