DE69100648T2

DE69100648T2 - Getriebe für kraftfahrzeug.

Info

Publication number: DE69100648T2
Application number: DE69100648T
Authority: DE
Inventors: Kjell Nordkvist
Original assignee: Saab Automobile AB
Current assignee: Saab Automobile AB
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1991-02-21
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2011-02-22
Also published as: US5184522A; DE69100648D1; SE9000628L; EP0469128A1; SE9000628D0; EP0469128B1; WO1991013270A1; SE465634B

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß der Einleitung des bei liegenden Anspruchs 1.

Stand der Technik

Getriebe für den Einsatz in Personenwagen sind dimensioniert, um das Fahren mit verschiedenen Geschwindigkeiten zu gestatten, während Verbrennungsmotoren für den Einsatz in Fahrzeugen das sparsamste Fahren innerhalb eines begrenzten Motordrehzahlbereichs gestatten. Zusammen mit einem erhöhten Bedürfnis nach Leistung und gleichzeitig einem Bedürfnis nach sparsamem fahren besteht ein erhöhtes Bedürfnis nach mehr Getriebestufen in den Getrieben.
Mehr Getriebestufen können eingerichtet werden, indem man mehr Getrieberäder im Getriebe auf dessen vorhandenen Wellen anbringt. Dies bedeutet, daß das Getriebe eine axial längere Erstreckung erhält. Bei Fahrzeugen mit längsmontiertem Getriebe ist das kein großes Problem. Für Fahrzeuge mit Quergetriebe dagegen, ist der Raum in Fahrzeugquerrichtung kritisch, da eine erhöhte Getriebelänge meist nicht möglich ist, ohne daß die Fahrzeugbreite erhöht werden muß. Die Verwendung eines Quergetriebes bietet die Möglichkeit, das Getriebe zusammen mit dem fahrzeugantriebsmotor zu bauen, so daß ein komplettes Antriebsaggregat erhalten wird. Dies wiederum ermöglicht es, das Antriebsaggregat kompakt zu bauen und den vorhandenen Raum im Fahrzeug wirksam zu nutzen. Die Möglichkeiten, die Anzahl der Gänge unter Beibehaltung der Axiallänge des Getriebes zu erhöhen, sind begrenzt und setzen voraus, daß es möglich ist, auf andere Weise die Axiallänge anderer Bauteile zu verringern, um somit neuen Raum für mehr Getrieberäder im Getriebe zu schaffen. für moderne Fahrzeuge, die in dieser Hinsicht schon weitgehend optimiert sind, ist es problematisch, derartigen Raum zu schaffen. Dieses Problem wird durch die Tatsache weiter verschlimmert, daß es gewöhnlich am wichtigsten ist, die Wagen mit den leistungsstärksten Motoren mit mehr Getriebestufen zu versehen, mit dem Ziel, die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erhöhen. Da diese Wagen ein großes Antriebsdrehmoment übertragen können, müssen Getrieberäder, Kupplungen und andere Bauteile im Getriebe für diese Drehmomente dimensioniert sein, was seine Axialerstreckung weiter erhöht.
Eine bekannte Weise, die Axialerstreckung eines Getriebes zu reduzieren, ist die herkömmlichen Synchronisationskupplungen durch andere, schmalere Arten von nichtsynchronisierten Kupplungen zu ersetzen, um somit Raum für weitere Getrieberäder zu schaffen. Es entsteht dann aber das Bedürfnis, Synchronisation auf andere Weise einzurichten, z.B. durch geeignete Motorsteuerung oder durch das Einrichten einer sogenannten zentralen Synchronisationsanordnung. Derartige Lösungen bestehen aus sowohl teueren wie auch komplizierten Steuerungssystemen und sind bei Serienwagen nicht in praktischen Gebrauch gekommen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, zu ermöglichen, daß ein Getriebe mit mehr Getriebestufen konstruiert werden kann, ohne daß sich seine Axialerstreckung erhöht. Das Getriebe soll besonders vorteilhaft in Querantriebsaggregaten für den Einsatz in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden können. Ferner soll das Getriebe Synchronisationskupplungen, die bei Getrieben herkömmlich sind, umfassen können sowie um herkömmliche und bewährte Bauteile aufgebaut werden können. Das Getriebe soll auf der gewöhnlichen Getrieberadtechnik mit ihren Möglichkeiten, das Getriebe preisgünstig herzustellen, basieren und soll, zumindest unter den meisten Fahrverhältnissen, einen hohen Wirkungsgrad haben.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Das obenerwähnte Ziel wird dadurch erreicht, daß das Getriebe mit den im kennzeichnenden Teil des beiliegenden Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen konstruiert wird. Durch Einrichten eines gesonderten Getrieberads, um Antriebsdrehmoment auf eine Zwischenwelle zu übertragen, wird erfindungsgemäß ermöglicht, daß gewisse Gänge auf der Zwischenwelle betrieben werden. Die Länge der Antriebswelle des Getriebes kann somit verringert werden. Es wird erfindungsgemäß dasselbe Getrieberad benutzt, um einen Rückwärtsgang herbeizuführen. Weitere Getrieberäder werden hierfür nicht benötigt, was eine weitere Reduzierung der Axiallänge der Antriebswelle zuläßt. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den beiliegenden Unteransprüchen angegeben. Weitere Vorteile und Merkmale, die die Erfindung kennzeichnen, ergeben sich aus der beiliegenden exemplarischen Beschreibung einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die exemplarische Beschreibung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen gegeben, in denen die Figur 1 ein schematisches Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Getriebe zeigt und die Figur 2, in schematischer Darstellung, ein erfindungsgemäßes Getriebe zeigt.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Ein Kraftfahrzeug wird in der Figur 1 durch das Beispiel eines in schematischer Darstellung gezeigten Personenkraftwagens 11 mit Vorderradantrieb veranschaulicht, der ein Querantriebsaggregat 12 am vorderen Ende des Fahrzeugs 11 umfaßt. Das Antriebsaggregat besteht aus einem Verbrennungsmotor 13, der zusammen mit einem mechanischen gestuften Getriebe 14 gebaut ist, das über ein Differentialgetriebe 15 und Antriebswellen 16, Antriebskraft auf die vorne befindlichen Antriebsräder 17 des Fahrzeugs überträgt. Der Wagen umfaßt auch frei drehbare Hinterräder 18.
Die beiliegende Figur 2 zeigt näher, in schematischer Darstellung, die Konstruktion des Getriebes 14. Das Getriebe 14 umfaßt eine Antriebswelle 19, die über eine Kupplung 20 mit einer Abtriebswelle 21 des Motors 13 verbunden ist und von ihr angetrieben wird. Das Getriebe 14 umfaßt auch eine Abtriebswelle 22, die über ein Zahnrad 23 mit dem Differentialgetriebe 15 verbunden ist, von dem Antriebskräfte auf die Antriebswellen 16 der Antriebsräder 17 übertragen werden.
Antriebswelle 19 und Abtriebswelle 22 des Getriebes 14 verlaufen parallel zueinander und zur Kurbelwelle des Motors 13. Das Getriebe 14 enthält auch eine Zwischenwelle 24. Auf der Abtriebswelle 22 sind fünf verschiedene Getrieberäder 25-29 in einer festen Weise angeordnet, von denen vier Getrieberäder 25-28 mit vier Getrieberädern 30-33, die um die Antriebswelle 19 drehbar angebracht sind, im ständigen Eingriff sind. Durch auf der Antriebswelle 19 angeordnete Kupplungselemente 3-6 können die vier Getrieberäder 30-33 mit der Antriebswelle 19 selektiv in einer festen Weise verbunden werden. Die vier Getrieberäder 30-33 bzw. 25-28 auf der Antriebswelle 19 bzw. Abtriebswelle 22 bilden verschiedene Getrieberadpaare, die verschiedene Untersetzungsverhältnisse für das Getriebe 14 bilden.
In der gleichen Weise sind zwei Getrieberäder 34, 35 um die Zwischenwelle 24 drehbar angebracht, von denen eines 34 in das Getrieberad 29 auf der Abtriebswelle 22 eingreift und ein Getrieberadpaar bildet. Das zweite Getrieberad 35 auf der Zwischenwelle 24 greift in das Getrieberad 27 auf der Abtriebswelle 22 ein und bildet mit ihm ein Getrieberadpaar. Dieses Getrieberad 27 auf der Abtriebswelle 22 wird somit benutzt, um zwei Getrieberadpaare zu bilden. Die Getrieberäder 34, 35 auf der Zwischenwelle 24 können auch, durch Kupplungselemente 1, 2, mit der Zwischenwelle 24 verbunden werden. In der Figur werden für die Kupplungselemente 1-6 die gleichen Bezugszeichen verwendet, die der Gangstellung entsprechen, wenn die betreffende Kupplung 1-6 betätigt wird. Die zwei Kupplungen 1, 2 auf der Zwischenwelle 24 werden somit benutzt, um die Gangstellungen 1, 2 einzukuppeln, während die vier Kupplungen 3-6 auf der Antriebswelle 19 für die Gangstellungen 3, 4, 5 und 6 benutzt werden. Das Getriebe 14 hat somit sechs Gänge für den Vorwärtsbetrieb.
Außerdem ist auf der Antriebswelle 19 ein erstes Getrieberad 36 in einer festen Weise angeordnet und auf der Zwischenwelle 24 ein zweites Getrieberad 37 in einer festen Weise angeordnet. Auf der Abtriebswelle 22 ist ein drehbar angebrachtes drittes Getrieberad 38 angeordnet, das, durch eine Kupplung R, mit der Abtriebswelle 22 in einer festen Weise verbunden werden kann. Besagte Kupplung R wird benutzt, um die Rückwärtsstellung des Getriebes 14 einzukuppeln, wie unten näher erläutert werden soll. Das erste, zweite und dritte Getrieberad 36-38 greifen alle in ein viertes Getrieberad 39 ein, das um eine zweite Zwischenwelle 40 frei angebracht ist. In der Figur 2 ist die erste Zwischenwelle 24 in einer heruntergelassenen Stellung gezeigt. In Wirklichkeit ist diese Zwischenwelle 24 zum Teil hinter der Abtriebswelle 22 und der Antriebswelle 19 angeordnet. Das Ineinandergreifen der zweiten und vierten Getrieberäder 37 bzw. 39 ist deshalb mit einer gestrichelten Linie schematisch gezeigt.
Aus dem gleichen Grund ist das Ineinandergreifen der dritten und vierten Getrieberäder 38 bzw. 39 auch durch eine gebrochene Linie gezeigt. Aufgrund der Tatsache, daß die Figur 2 auf diese Weise die verschiedenen Eingriffe des vierten Getrieberads prinzipiell deutlich macht, kommt die axiale Erstreckung des vierten Getrieberads dazu, als, im Vergleich zu seiner eigentlichen Erstreckung, übertrieben dargestellt zu werden. In Wirklichkeit sind die Eingriffe z.B. so angeordnet, daß das 1neinandergreifen der ersten und vierten Getrieberäder 36 bzw. 39 in bezug auf das zweite und vierte Getrieberad 37 bzw. 39 im wesentlichen in derselben axialen Ebene stattfindet.
Die Kupplungen R und 1-6 sind durch Synchronisationskupplungen gebildet, die bei Fahrzeuggetrieben üblich sind und mit Hilfe herkömmlicher, nicht gezeigter Ausrückgabeln bedient werden. Es kann auf einmal nur eine der Kupplungen R, 1-6 betätigt werden. Das Getriebe 14 hat auch eine Leerlaufstellung N, in der keine der Kupplungen R, 1-6 betätigt ist.
Das erste, zweite und dritte Getrieberad 36, 37 bzw. 38 sind an einem Ende ihrer jeweiligen Schäfte 19, 24 bzw. 22 angeordnet. Dieses Ende liegt dem Ende gegenüber, an dem der Antrieb des Getriebes 14 über die Antriebswelle 19 und sein Abtrieb über die Abtriebswelle 22 angeordnet sind. Antrieb und Abtrieb des Getriebes 14 sind somit auf derselben Seite angeordnet.
Die Funktionsweise des beschriebenen Getriebes 14 ist wie folgt. Bei Betätigung einer der Kupplungen 3, 4, 5 oder 6 kommt eines der Getrieberäder 30, 31, 32 bzw. 33 dazu, mit der Antriebswelle 19 in einer festen Weise verbunden zu werden. Durch Zusammenwirken mit entsprechenden Getrieberädern 25-28 auf der Abtriebswelle 22 wird Antriebskraft durch das Getriebe 14 übertragen. Gleichzeitig mit dem Drehen der Antriebswelle 19 wird das vierte Getrieberad 39 vom festen, ersten Getrieberad 36 angetrieben. Das zweite Getrieberad 37 auf der Zwischenwelle 24 kommt somit auch dazu, angetrieben zu werden, mit dem Ergebnis, daß sich auch die ganze Zwischenwelle 24 dreht. Das dritte Getrieberad 38 auf der Abtriebswelle 22 wird auch angetrieben, aber, weil die Rückwärtskupplung R nicht betätigt wird, hat dies keine Wirkung auf die Abtriebswelle 22.
Bei Betätigung einer der Kupplungen 1 oder 2 kommen die Getrieberäder 34 bzw. 35 in einer entsprechenden Weise, durch Zusammenwirken mit entsprechenden Getrieberädern 29 bzw. 27 auf der Abtriebswelle 22, dazu, Antriebskraft auf die Abtriebswelle 22 zu übertragen. Das Antriebsdrehmoment von der Antriebswelle 19 wird in diesem Zusammenhang über das erste Getrieberad 36, das vierte Getrieberad 39 und das zweite Getrieberad 37 auf die Zwischenwelle 24 übertragen.
Bei Betätigung der Rückwärtskupplung R wird das dritte Getrieberad 38 mit der Abtriebswelle 22 verbunden. Das Getrieberad 38 wird durch den Eingriff in das vierte Getrieberad 39 in einer Drehrichtung angetrieben, die der Drehrichtung der Abtriebswelle 22 bei Betätigung einer der Kupplungen 1 bis inklusive 6 entgegengesetzt ist. Betätigung der Kupplung R hat somit die Wirkung, daß die Abtriebswelle 22 in entgegengesetzter Richtung angetrieben wird und das Fahrzeug rückwärts gefahren werden kann. Wenn der Rückwärtsgang auf diese Weise eingelegt wird, kommen die anderen Getrieberäder 30- 35 auch dazu, über die Getrieberäder 25-29 in ihren entgegengesetzten Richtungen angetrieben zu werden. Da aber keines davon mit seiner jeweiligen Welle in einer festen Weise verbunden ist, hat dies keine Wirkung.
Die Benutzung des vierten Getrieberads 39 gemäß der vorliegenden Erfindung bedeutet, daß das gesamte Getriebe 14, trotz einer großen Anzahl von Gängen, axial kleine Abmessungen erhalten kann. Das vierte Getrieberad 39 wird einerseits benutzt, um Drehmoment auf die Zwischenwelle 24 zu übertragen und andererseits, um einen Rückwärtsgang herbeizuführen. Infolgedessen werden keine weiteren Getrieberäder oder Wellen benötigt, um einen Rückwärtsgang herbeizuführen.
Anstatt, wie gewöhnlich, auch die Gänge 1 und 2 auf denselben Wellen anzuordnen wie die anderen Gänge, führt das erfindungsgemäße Getriebe zu einem geringfügig schlechteren Wirkungsgrad der Gänge 1 und 2. Dies ist eine Folge des zusätzlichen Ineinandergreifens der Getrieberäder 36, 39 und 37. Die Gangstellungen 1 und 2 werden aber beim normalen Fahren nur beim Anfahren und somit für sehr kurze Zeiträume benutzt. Der reduzierte Wirkungsgrad unter diesen Fahrverhältnissen ist deshalb, im ganzen gesehen, unwesentlich.
Im Rahmen der beiliegenden Ansprüche kann die Erfindung geändert und anders konstruiert werden, als in der vorstehenden exemplarischen Beschreibung angegeben wird. Es können, zum Beispiel, die Kupplungen für die verschiedenen Gangstellungen R, 1 bis inklusive 6, und die Getrieberäder ebenfalls, auf eine andere Weise angeordnet werden. Das Getriebe kann gleichfalls geändert werden, sowohl um mehr wie auch um weniger Getriebestufen zu ergeben, als die im Beispiel angegebene Anzahl.

Claims

1. Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Antriebswelle (19), einer Abtriebswelle (22), wenigstens einer Zwischenwelle (24) und einer Anzahl von Kupplungselementen (1-6), durch die verschiedene auf der Antriebswelle (19), der Abtriebswelle (22) und der Zwischenwelle (24) angeordnete zusammenwirkende Getrieberadpaare (25-34) selektiv eingekuppelt werden können, um verschiedene Untersetzungsverhältnisse zum Vorwärtsfahren zu bilden, wobei auf der Antriebswelle (19) des Getriebes (14) ein erstes Getrieberad (36) und auf der Zwlschenwelle (24) des Getriebes (14) ein zweites Getrieberad (37) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dar ein drittes Getrleberad (38) auf der Abtrlebswelle (22) des Getriebes drehbar angebracht ist, daß ein viertes Getrieberad (39) auf einer zweiten Zwischenwelle (40) angeordnet ist, daß das erste, zweite und dritte Getrieberad (36,37,38) im Eingriff mit dem vierten Getrieberad (39) sind, und dar auf der Abtriebswelle (22) eine Kupplung (R) angeordnet ist, durch die das dritte Getrieberad (38) mit der Abtriebswelle (22) verbunden werden kann, um einen Rückwärtsgang zu bilden.

2. Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Getrieberad (36) mit der Antriebswelle (19) in einer festen Weise verbunden ist.

3. Kraftfahrzeuggetrlebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Getrieberad (37) mit der ersten Zwischenwelle (24) in einer festen Weise verbunden ist.

4. Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte Getrieberad (39) um die zweite Zwischenwelle (40) frei drehbar angebracht ist.

5. Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Getrieberäder (25-29), die die Getrieberadpaare bilden, auf der Abtriebswelle (22) mit der Abtriebswelle (22) in einer festen Weise verbunden sind, und daß die Getrleberäder (30- 35), die mit diesen Getrieberädern zusammenwirken, auf der Antriebswelle (19) und auf der ersten Zwischenwelle (24) um die jeweilige Welle (19,24) frei drehbar angebracht sind und durch jeweilige Kupplungselemente (1-6) mit der jeweiligen Welle (19,24) in einer festen Weise selektiv verbunden werden können.

6. Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (R), durch das das dritte Getrieberad (38) mit der Abtriebswelle (22) verbunden werden kann, als Synchronisationskupplung konstruiert ist.

7. Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Getrieberad (36) auf der Antriebswelle (19), das zweite Getrieberad (37) auf der ersten Zwischenwelle (24) und das dritte Getrieberad (38) auf der Abtriebswelle (22) an einem Ende der jeweiligen Welle angeordnet sind.

8. Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den jeweiligen anderen Enden der Antriebswelle (19) und der Abtriebswelle (22) Verbindungen von dem Motor (13) des Fahrzeugs und zu den Antriebsrädern (17) des Fahrzeugs (11) eingerichtet sind.