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Die
Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe, insbesondere für
Kraftfahrzeuge, zum Übersetzen der Drehzahl von mindestens
einer Antriebswelle auf mindestens eine Abtriebswelle, mindestens
einem antriebsseitigen Rädersatz mit mindestens zwei in
einer ersten Antriebsebene liegenden, miteinander gekoppelten Antriebsübersetzungsrädern,
mindestens einem abtriebsseitigen Rädersatz mit mindestens zwei
in einer ersten Abtriebsebene liegenden, miteinander gekoppelten
Abtriebsübersetzungsrädern, mindestens zwei Übertragungswellen,
auf denen jeweils eines der Antriebsübersetzungsräder
und eines der Abtriebsübersetzungsräder sitzen,
und Mitteln, um temporär eine Wirkverbindung zum Übersetzen der
Drehzahl von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle über
mindestens eine der Übertragungswellen herzustellen.
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Aus
der
GB 2 036 891 A ist
ein Getriebe bekannt, bei dem die Antriebswelle und die Abtriebswelle
zueinander fluchtend angeordnet sind. Auf der Antriebswelle sitzen
zwei hintereinander angeordnete Antriebswellenräder, auf
der Abtriebswelle vier hintereinander angeordnete Abtriebswellenräder.
Um die An- und Abtriebswellen herum sind mehrere dazu parallele
Außenwellen angeordnet. Auf jeder Außenwelle sitzt
ein Antriebsübersetzungsrad, das mit einem der beiden Antriebswellenräder
kämmt, und mindestens ein Abtriebsübersetzungsrad,
das mit einem der Abtriebswellenräder kämmt. Eines
der beiden Räder sitzt auf der Außenwelle fest,
während das andere drehbar auf der Außenwelle
gelagert und mit dieser über eine Kupplung fest verbindbar
ist. Bei diesem Getriebe können die Kupplungen zum Koppeln der
Räder mit den Außenwellen insbesondere zum Erzielen
einer Bremswirkung genutzt werden.
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Das
vorbekannte Getriebe baut in axialer Richtung der An- und Abtriebswellen
vergleichsweise voluminös, wobei es mit jedem weiteren
Gang in axialer Richtung immer länger wird. Darüber
hinaus bestehen bei der Auslegung eines solchen Getriebes Beschränkungen
bei der Abstimmung der Getriebestufen, da bei einer Änderung
des Übersetzungsverhältnisses zwischen einem auf
einer Außenwelle sitzenden Antriebsübersetzungsrad
und einem korrespondierenden Antriebswellenrad immer auch das Übersetzungsverhältnis
zwischen dem auf der gleichen Außenwelle sitzenden Abtriebsübersetzungsrades
und dem korrespondierenden Abtriebswellenrad geändert werden
muss.
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Um
diese Nachteile zu beheben, wurde mit der
DE 10 2005 053 153 A1 ein
Getriebe der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem die Antriebs-
und die Abtriebswelle versetzt zueinander angeordnet sind und mindestens
zwei Antriebsübersetzungsräder mit einem zentralen,
mit den Antriebsübersetzungsrädern in Eingriff
stehenden Wellenrad, das vorzugsweise auf der Antriebswelle sitzt,
und mindestens zwei Abtriebsübersetzungsräder
mit einem zentralen zweiten, mit den Abtriebsübersetzungsrädern
in Einriff stehenden Wellenrad, das vorzugsweise auf der Abtriebswelle
sitzt, in Wirkverbindung gebracht werden können. Dabei
sitzen jeweils eines der Antriebsübersetzungsräder
und eines der Abtriebsübersetzungsräder auf einer
gemeinsamen Übertragungswelle, wobei vorzugsweise eines
der auf einer Übertragungswelle sitzenden Antriebs- und Abtriebsübersetzungsräder
freilaufend auf der Übertragungswelle gelagert ist und über
eine Kupplung fest mit ihr verbunden werden kann.
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Demgegenüber
besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Getriebe
der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, dass äußerst kompakt
aufgebaut werden kann, keinen Beschränkungen in der Wahl
der Getriebeübersetzungen unterliegt und kostengünstig
ist.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Unter
einer Antriebswelle wird hier und im Folgenden insbesondere eine
solche Welle verstanden, die mittelbar oder unmittelbar mit einem
Motor gekoppelt ist, unter eine Abtriebswelle insbesondere eine
solche, an der das vom Getriebe übertragene Drehmoment
anliegt und deren Drehzahl und/oder Bewegungsrichtung relativ zur
Antriebswelle geändert werden können bzw. kann.
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Unter
einer Antriebsebene wird hier und im Folgenden eine Gruppe von Antriebsübersetzungsrädern
verstanden, die miteinander gekoppelt sind und insbesondere über
ein antriebsseitiges Getriebeelement miteinander unmittelbar in
Verbindung stehen. Der Begriff Ebene ist dabei funktional und nicht geometrisch
zu verstehen. Entsprechendes gilt für die Bedeutung des
Begriffs Abtriebsebene, in der eine Gruppe von Abtriebsübersetzungsrädern
die miteinander gekoppelt sind und insbesondere über ein
abtriebsseitiges Getriebeelement miteinander unmittelbar in Verbindung
stehen.
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Unter
Rädern werden insbesondere Zahnräder, aber auch
Reibräder oder sonstige Arten von Rädern verstanden,
mit denen es möglich ist, ein Drehmoment von einer Welle
auf eine andere Welle oder ein anderes Getriebeelement durch Kraftschluss oder
Formschluss zu übertragen.
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Unter
einer Übertragungswelle wird eine Welle verstanden, mit
der ein Drehmoment von einer Antriebsebene zu einer Abtriebsebene übertragen werden
kann.
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Der
Kern der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es durch die
Kopplung der Übersetzungsräder einer Antriebsebene
und/oder einer Abtriebsebene über einen Riemen oder eine
Kette möglich wird, alle für die Übersetzungen
eines Getriebes benötigten Räderpaare in zwei
Ebenen, nämlich einer Antriebsebene und einer Abtriebsebene
angeordnet werden können. Dabei wird durch die Verwendung
einer Kette bzw. eines Riemens zur Kopplung der Übersetzungsräder
in der Antriebsebene und/oder der Abtriebsebene erreicht, dass der
Abstand der Übersetzungsräder zueinander oder
zu einer zentralen Getriebeachse, die beispielsweise durch die Antriebswelle
und/oder die Abtriebswelle definiert wird, frei gewählt
werden kann. Dabei wird aufgrund einer sichereren Kraftübertragung
einem Zahnriemen und insbesondere einer Kette als formschlüssig
wirkende Elemente in den meisten Anwendungsfällen der Vorzug
zu geben.
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Prinzipiell
wird bei dem beanspruchten Getriebe auf eines der Übersetzungsräder
in der Antriebsebene ein Drehmoment aufgebracht, dass über die
Kette oder den Riemen unmittelbar auf die anderen mit dem Riemen
oder der Kette gekoppelten Übersetzungsräder der
Antriebsebene übertragen wird. Wird nun eine Kopplung zwischen
der Antriebsebene und der Abtriebsebene über eine der Übertragungswellen
hergestellt, wird das Drehmoment von der Antriebsebene auf die Abtriebsebene übertragen.
Aus dem Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle
und dem Antriebsübersetzungsrad, auf das das Drehmoment
der Antriebswelle einleitend aufgebracht wird, dem Übersetzungsverhältnis dieses
Antriebsübersetzungsrad zum Antriebsübersetzungsrad
der Übertragungswelle, über das die Ebenenkopplung
hergestellt wird, dem Übersetzungsverhältnis zwischen
dem Abtriebsübersetzungsrad auf dieser Übertragungswelle
zum Abtriebsübersetzungsrad, von dem das Drehmoment auf
die Abtriebswelle abgeleitet wird, und dem Übersetzungsverhältnis
zwischen diesem ableitenden Abtriebsübersetzungsrad und
der Abtriebswelle ergibt sich dann die Gesamtübersetzung
eines gewählten Getriebegangs. Um als Schaltgetriebe für
PKWs oder LKWs geeignet zu sein, weist das Getriebe vorzugsweise
drei oder mehr Übertragungswellen mit jeweils mindestens
einem Antriebsübersetzungsrad und einem Abtriebsübersetzungsrad
auf.
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Aus
der Verwendung eines Riemens oder einer Kette zum Koppeln der Übersetzungsräder
einer ersten Antriebsebene und/oder einer ersten Abtriebsebene ergibt
sich eine Vielzahl von Vorteilen. So entsteht hierdurch ein sehr
großer konstruktiver Gestaltungsspielraum sowohl in der
Wahl von Übersetzungen des Getriebes als auch in der Gestaltung
des Getriebegehäuses. Gleichzeitig kann eine nahezu unbegrenzte
Anzahl von Getriebeübersetzungen bei einem Getriebe mit
genau einer Antriebsebene und genau einer Abtriebsebene erzeugt
werden, so dass eine extrem kurze Getriebebauweise möglich
wird. Darüber hinaus ist die Anzahl der Eingriffe zweier
Räder, insbesondere der Zahneingriffe zweier Zahnräder,
gegenüber dem eines vergleichbaren, herkömmlichen
Getriebes der eingangs genannten Art reduziert, da kein zwischen
den Übersetzungsrädern liegendes Wellenrad mehr
benötigt wird. Hierdurch wird eine größere
Laufruhe erzielt. Schließlich ist das erfindungsgemäße
Getriebe äußerst einfach aufgebaut, so dass es
kostengünstig hergestellt werden kann. Diese Vorteile bestehen
insbesondere auch dann, wenn die Übersetzungsräder
sowohl in der Antriebsebene als auch in der Abtriebsebene über
einen Riemen oder eine Kette miteinander verbunden sind.
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In
einer bevorzugten, einfachen Ausgestaltung der Erfindung läuft
der Riemen oder die Kette außen um alle Übersetzungsräder
der Antriebsebene und/oder der Abtriebsebene um. Dies muss aber nicht
zwingend so sein. Wird der Riemen oder die Kette um eines oder mehrere
der Übersetzungsräder einer Ebene von innen herum,
also um die Übersetzungsräder in unterschiedlichen
Richtungen herum geführt, drehen eines oder mehrere Übersetzungsräder
in umgekehrter Richtung, so dass sich auf einfache Weise ein oder
mehrere Gänge des Getriebes als Rückwärtsgänge
einrichten lassen.
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Natürlich
ist es auch je nach Einsatzbereich des Getriebes sinnvoll, anstelle
sowohl in der Antriebsebene als auch in der Abtriebsebene die Übersetzungsräder
miteinander über einen Riemen oder eine Kette zu koppeln,
in einer der beiden Ebenen ein mit mindestens zwei der Übersetzungsräder
der Ebene in Eingriff stehendes Wellenrad vorzusehen. Dies macht
insbesondere dann Sinn, wenn aufgrund konstruktiver Vorgaben die
Antriebswelle oder die Abtriebswelle zwischen den Übertragungswellen
angeordnet sein soll, wobei das Wellenrad dann auf der Antriebs-
bzw. Abtriebswelle sitzen oder einfach ein freilaufendes Rad sein
kann. Auch kann das Wellenrad auf der Antriebswelle oder der Abtriebswelle
freilaufend gelagert sein und über eine Kupplung mit der Antriebs-
bzw. Abtriebswelle fest verbunden werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können
sowohl die Antriebswelle als auch die Abtriebswelle jeweils eine
der Übertragungswellen des Getriebes sein. Hierdurch kann
der Aufbau des Getriebes weiter vereinfacht werden. Alternativ hierzu
kann wahlweise die Antriebswelle und/oder die Abtriebswelle mit
einem Übersetzungsrad der Antriebsebene bzw. der Abtriebsebene
in Eingriff stehen, wobei zumindest ein Abschnitt der Antriebswelle bzw.
der Abtriebswelle zwischen den Übertragungswellen oder
außerhalb der Übertragungswellen liegen kann,
insbesondere in Abhängigkeit davon, ob und wenn ja, auf
welcher Seite ein Riemen oder eine Kette um das Übersetzungsrad
herumgeführt ist.
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Es
gibt eine Vielzahl von Mitteln, um temporär eine Wirkverbindung
zur Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle zur
Abtriebswelle über mindestens eine der Übertragungswellen
herzustellen. Eine geeignete und bevorzugte Ausgestaltung dieser
Mittel besteht darin, dass mindestens ein Antriebsübersetzungsrad
oder ein Abtriebsübersetzungsrad einer Übertragungswelle
auf der Übertragungswelle freilaufend gelagert und über
eine Kupplung mit der Übertragungswelle fest verbindbar
ist. Dadurch kann die Übertragung eines Drehmoments von
der Antriebsebene auf die Abtriebsebene wirksam entkoppelt werden.
Eine andere geeignete Ausgestaltung dieser Mittel besteht darin,
dass mindestens eine Übertragungswellen mindestens aus
einem antriebsseitigen und einem abtriebsseitigen Wellenteil besteht,
die über eine zwischen einer Antriebsebene und einer Abtriebsebene
angeordneten Kupplung miteinander verbunden werden können.
Hierzu geeignete Kupplungen sind insbesondere mechanische, hydraulische
und/oder elektromagnetische Kupplungen.
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Wie
sich bereits aus dem Vorstehenden ergibt, ist es sinnvoll, eine
Vielzahl von Übertragungswellen mit jeweils mindestens
einem Antriebsübersetzungsrad und mindestens einem Abtriebsübersetzungsrad
vorzusehen. Je mehr Übertragungswellen das Getriebe aufweist,
desto höher ist die Anzahl der Übersetzungen bzw.
Gänge, die verwirklicht werden können, und desto
geringer ist die Anzahl von Ebenen, die für eine bestimmte
Anzahl von Gängen benötigt wird.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist ein Riemen-
bzw. Kettenspanner zum Spannen des Riemens bzw. der Kette vorgesehen.
Hiermit kann nicht nur eine für den störungsfreien
Betrieb des Getriebes gegebenenfalls notwendige Riemen- bzw. Kettenvorspannung
eingestellt werden. Ein Riemen- oder Kettenspanner ermöglicht
auch das Austauschen eines oder mehrerer Übersetzungsräder
einer Ebene gegen ein größeres oder kleineres Übersetzungsrad.
Auf diese Weise wird eine Anpassung der Getriebeübersetzungen
möglich, ohne dass die Lagerpunkte der Übertragungswellen,
der Antriebs- oder der Abtriebswelle geändert werden müsste. Hieraus
ergibt sich insbesondere für den Rennsport die Möglichkeit,
Getriebeänderungen jeglicher Art in einem äußerst
kompakt bauenden Getriebe vorzunehmen.
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In
noch einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Getriebes sind zwei oder mehrere Antriebswellen und zwei oder mehrere
Antriebsebenen vorgesehen, wobei jede Antriebswelle mit einem oder
mehreren Übersetzungsrädern einer der Antriebsebenen
in Eingriff steht, und wobei für jede der Antriebswellen
eine Kupplung vorgesehen ist, mit der die Antriebswelle vom Motor
abgekuppelt werden kann. In einer derartigen Ausführungsform können
auf den Übertragungswellen für jede Antriebsebene
jeweils ein Antriebsübersetzungsrad vorgesehen sein.
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Auch
kann mindestens ein weiterer antriebsseitiger Rädersatz
mit mindestens zwei in einer weiteren Antriebsebene liegenden, miteinander
gekoppelten Antriebsübersetzungsrädern, und mindestens ein
weiterer abtriebsseitigen Rädersatz mit mindestens zwei
in einer weiteren Abtriebsebene liegenden, miteinander gekoppelten
Abtriebsübersetzungsrädern sowie ein Riemen bzw.
eine Kette zur Kopplung der Räder des weiteren antriebsseitigen
Rädersatzes und/oder der Räder des weiteren abtriebsseitigen Rädersatzes
vorgesehen sein. So können zwei parallele Getriebestränge über
jeweils verschiedene An- und Abtriebsrädersätze
aufgebaut werden, die wahlweise über gemeinsame Übertragungswellen,
wobei dann auf einer Übertragungswelle zwei oder mehr Antriebsübersetzungsräder
und zwei oder mehr Abtriebsübersetzungsräder sitzen,
oder über getrennte Übertragungswellen miteinander
verbunden sind, wobei dann auf jeder Übertragungswelle
gegebenenfalls nur ein Antriebsübersetzungsrad und ein
Abtriebsübersetzungsrad sitzen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, die eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung zeigen, näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 einen
Längsschnitt eines prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen
Getriebes für einen Frontantrieb eines PKWs;
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2 die
Antriebsebenen des in 1 dargestellten Getriebes im
vereinfachten Querschnitt;
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3 die
Abtriebsebene des in 1 dargestellten Getriebes im
vereinfachten Querschnitt;
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4 die
Antriebsebene wie in 2 mit einer Variation der Größe
eines der Antriebsübersetzungsräder im vereinfachten
Querschnitt;
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5 einen
Längsschnitt des prinzipiellen Aufbaus einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Getriebes für
einen hinterradangetriebenen PKW mit Frontmotor;
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6 einen
Längsschnitt des prinzipiellen Aufbaus einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Getriebes für
einen hinterradangetriebenen PKW mit Heckmotor;
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7 einen
Längsschnitt des prinzipiellen Aufbaus einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Getriebes für
einen hinterradangetriebenen PKW mit Heckmotor;
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8 einen
Längsschnitt des prinzipiellen Aufbaus einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Getriebes für
einen hinterradangetriebenen PKW mit Frontmotor;
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9 die
Antriebsebenen des in 8 dargestellten Getriebes im
vereinfachten Querschnitt;
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10 die
Abtriebsebene wie in 8 mit einer Variation der Größe
eines der Antriebsübersetzungsräder im vereinfachten
Querschnitt;
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11 die
Antriebsebene eines prinzipiellen Aufbaus einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Getriebes; und
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12 die
Abtriebsebene eines prinzipiellen Aufbaus einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Getriebes.
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Das
in den 1 bis 3 dargestellte Getriebe weist
eine erste Antriebswelle 1 und eine zweite Antriebswelle 2 auf,
wobei die zweite Antriebswelle 2 als Hohlwelle ausgebildet
ist, durch die die Antriebswelle 1 hindurch geführt
ist. Beide Antriebswellen 1, 2 sind über
eine Doppelkupplung 3 mit einem Motor 4 verbunden.
Die Antriebswellen 1, 2 sind in einem Getriebegehäuse 5 gelagert,
in dem außerdem parallel zu den Antriebswellen 1, 2 um
sie herum Übertragungswellen 6, 7, 8, 9, 11, 12 gelagert
sind. Auf den Übertragungswellen 7, 8, 12 sitzen
die Antriebsübersetzungsräder 13, 14, 15 einer
ersten Antriebsebene AN1, die mit einem auf der ersten Antriebswelle 1 sitzenden
ersten Antriebswellenrad 16 in Eingriff stehen. Auf den Übertragungswellen 6, 9, 11 sitzen
die Antriebsübersetzungsräder 17, 18, 19 einer
zweiten Antriebsebene AN2, die mit einem auf der zweiten Antriebswelle 2 sitzenden
zweiten Antriebswellenrad 20 in Eingriff stehen. Sämtliche
der Antriebsübersetzungsräder 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 sind
freilaufend auf den Übertragungswellen 6, 7, 8, 9, 11, 12 gela gert
und über Kupplungen 21, 22 fest mit den Übertragungswellen
verbindbar. Jedes der Antriebsübersetzungsräder 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 hat
einen anderen Durchmesser bzw. eine andere Zähnezahl.
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Die
Abtriebsebene AB1 des Getriebes wird durch die auf den Übertragungswellen 6, 7, 8, 9, 11, 12 fest
sitzenden Abtriebsübersetzungsräder 23, 24, 25, 26, 27, 28 gebildet.
Alle Abtriebsübersetzungsräder 23, 24, 25, 26, 27, 28 sind über
eine außen um sie herum laufende Kette 29 miteinander
gekoppelt. Jedes der Abtriebsübersetzungsräder 23, 24, 25, 26, 27, 28 hat
einen anderen Durchmesser bzw. eine andere Zähnezahl.
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Die
Antriebsebenen AN1 und AN2 liegen im dem Motor 4 abgewandten
inneren Teil des Gehäuses 4, während
die Abtriebsebene AB1 im dem Motor 4 zugewandten inneren
Teil des Gehäuses 4 liegt.
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Die Übertragungswelle 7 ist
aus dem Gehäuse in Richtung zur Doppelkupplung hin heraus
geführt und bildet die Abtriebswelle des Getriebes. Auf dem
außerhalb des Gehäuses befindlichen Wellenende
der Abtriebswelle sitzt ein Wellenrad 31, das in ein auf
einer Vorderradantriebswelle 32 sitzendes Vorderradantriebswellenrad 33 eingreift.
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Zum
Schalten eines Gangs wird eines der Antriebsübersetzungsräder
einer Antriebsebene über die im zugeordnete Kupplung fest
mit der Übertragungswelle, auf der es sitzt, verbunden,
während die anderen Antriebsübersetzungsräder
der gleichen Antriebsebene weiterhin frei auf ihren Übertragungswellen
laufen. Wird nun die Doppelkupplung für die Antriebswelle,
mit deren Antriebswellenrad das fest verbundene Antriebsübersetzungsrad
kämmt, eingekuppelt und somit mit dem Motor gekoppelt,
wird die Motordrehzahl über die eingekuppelte Antriebswelle, das
auf ihr sitzende Antriebswellenrad, das mit diesem Antriebswellenrad
kämmende, mit seiner Übertragungswelle fest verbundene
Antriebsübersetzungsrad, die Übertragungswelle,
auf der dieses Antriebsübersetzungsrad sitzt, das auf dieser Übertragungswelle
fest sitzende Abtriebsübersetzungsrad und die Kette 29 auf
die Abtriebswelle 7 übersetzt. Von dort wird die
Motorleistung dann über das Vorderradantriebswellenrad 33 auf
die Welle 32 übertragen. Der Weg des Kraftflusses
verkürzt sich natürlich dann, wenn das Antriebsübersetzungsrad 74,
das auf der als Abtriebswelle dienenden Übertragungswelle 7 sitzt,
eingekuppelt und somit fest mit der Abtriebswelle verbunden ist
und die Antriebswelle 1 eingekuppelt ist. In diesem Fall
werden über die Kette 29 keine Antriebskräfte übertragen.
Obgleich alle Übertragungswellen durch die Kette 29 angetrieben
werden, ist das Getriebe nicht blockiert, nachdem die übrigen
Antriebsübersetzungsräder der Antriebsübersetzungs räder
der Antriebsebene, über die die Motorleistung übertragen
wird, auf ihren Übertragungswellen frei laufen können.
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Mit
diesem Getriebeaufbau sind äußerst schnelle Gangwechsel, ähnlich
wie bei einem Direktschaltgetriebe, möglich, insbesondere
dann, wenn aufeinander folgende Übersetzungsstufen über
verschiedene Antriebsebenen übersetzt werden. So kann beim
Schalten von einem Gang in den nächsten zunächst
das geeignete Antriebsübersetzungsrad in der freilaufenden
Antriebsebene, über die noch keine Motorleistung übertragen
wird, durch Schalten der ihm zugeordneten Kupplung auf seiner Übertragungswelle
festgesetzt und die anderen Übertragungsräder
der gleichen Antriebsebene freilaufend geschaltet werden, bevor
zum eigentlichen Gangwechsel die Doppelkupplung die unter Last befindliche
andere Antriebsebene lastfrei schaltet und die Motorleistung auf
die eine Antriebsebene aufgibt.
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In 4 sind
die Antriebsebenen aus 2 gezeigt, wobei exemplarisch
alternativ zu Antriebsübersetzungsrad 24 zwei
Antriebsübersetzungsradalternativen 24', 24'' mit
dem jeweils dazu passenden Verlauf der Kette 29 dargestellt
sind. Damit bei gleich langer Kette 29 bei dem kleinen
Antriebsübersetzungsrad 24' eine ausreichende
Kettenspannung beibehalten wird, weist das Getriebe einen Kettenspanner 35 auf.
Hieraus wird deutlich, dass, anders als bei herkömmlichen
Getrieben, die Übersetzung eines Gangs durch das Austauschen
eines einzelnen Übersetzungsrades möglich ist,
ohne dass hierfür weitere Änderungen wie beispielsweise
der Achsabstand benachbarter Wellen oder die Größe
eines anderen, mit dem geänderten Übersetzungsrad
zusammenwirkenden Rades notwendig wäre.
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Der
in 5 im Prinzip dargestellte Getriebeaufbau, der
besonders für ein Fahrzeug mit Frontmotor und Heckantrieb
geeignet ist, unterschiedet sich nur geringfügig von dem
in den 1 bis 3 dargestellten Getriebeaufbau,
wobei gleiche Bezugsziffern für einander in ihrer Funktion
entsprechende Bauteile bzw. Baugruppen verwendet werden. So liegen
die Antriebsebenen AN1 und AN2 im dem Motor zugewandten Teil des
Gehäuses 5, während die Abtriebsebene
AB1 im dem Motor 5 abgewandten Teil des Gehäuses
liegt. Die Abtriebswelle 7 ist auf der dem Motor 5 abgewandten
Seite des Gehäuses herausgeführt. Außerhalb
des Gehäuses 5 trägt sie ein Abtriebswellenrad,
das mit einem Wellenrad 33 kämmt, das auf einer
Welle 32 sitzt, die das Getriebe mit der Hinterachse verbindet.
Die Welle 32 in 5 fluchtet mit den Rotationsachsen
der Antriebswelle 1, 2, anders als bei dem Getriebeaufbau
der 1 bis 3.
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Das
in 6 dargestellte Getriebe weist in seinem Aufbau
ebenso nur geringe Unterschiede zu dem in den 1 bis 3 gezeigten
auf und ist in der konkreten Ausgestaltung insbesondere für
Fahrzeuge mit Heckmotor und Heckantrieb geeignet, wobei erneut gleiche
Bezugsziffern für einander in ihrer Funktion entsprechende
Bauteile bzw. Baugruppen verwendet werden. Die Unterschiede liegen
darin, dass die Abtriebswelle 7 im Bild oberhalb der Antriebswellen 1, 2 sitzt
und an seinem aus dem Gehäuse 5 in Richtung zum
Motor 4 heraus geführten Ende ein Kegelrad 41 sitzt,
das mit einem senkrecht dazu angeordneten, auf der Heckantriebswelle 42 sitzenden
Kegelrad 43 in Eingriff steht.
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Auch
das in 7 dargestellte Getriebe ist insbesondere für
die Verwendung für ein Fahrzeug mit Heckmotor und Heckantrieb
gedacht. Gegenüber den zuvor beschriebenen Getriebeaufbauten
weist es lediglich eine Antriebswelle 51 auf, die über
eine Kupplung 52 mit einem Motor 53 verbunden
ist. Die Antriebswelle ist auf ihrer dem Motor 53 abgewandten
Seite in einem Gehäuse 54 drehbar gelagert. Auf der
Antriebswelle 51 sitzen in etwa in der Mitte des Gehäuses 54 fest
ein erstes Antriebswellenrad 55 einer ersten Antriebsebene
AN1 und ein zweites Antriebswellenrad 56 einer zweiten
Antriebsebene. Ebenso wie bei den zuvor beschriebenen Getrieben steht
das Antriebswellenrad 55 in seiner Antriebsebene AN1 mit
mehreren Antriebsübersetzungsrädern 58,
von denen jedes jeweils auf einer im Gehäuse 54 gelagerten Übertragungswelle 57 freilaufend
gelagert ist, in Eingriff, ebenso wie das Antriebswellenrad 56 in
seiner Antriebsebene AN2 mit mehreren Antriebsübersetzungsrädern 61,
von denen jedes jeweils auf einer im Gehäuse 54 gelagerten Übertragungswelle 59 freilaufend
gelagert ist, in Eingriff, wobei die Antriebsübersetzungsräder 58, 61 über
Kupplungen 63, 64 mit ihren Übertragungswellen 57, 59 fest
verbindbar sind. Ebenso wie bei dem in 6 dargestellten
Getriebe wird die im Bild über der Antriebswelle 51 sitzende Übertragungswelle 57 aus dem
Gehäuse 54 in Richtung zum Motor 53 hinaus geführt.
Auf dem motorseitigen Ende der Übertragungswelle 57 sitzt
ein Kegelrad 65, das mit einem senkrecht dazu angeordneten,
auf einer Heckantriebswelle 66 sitzenden 67 Kegelrad 68 in
Eingriff steht.
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Das
in 7 dargestellte Getriebe wird ausschließlich
durch schalten der Kupplungen 63, 64 für die
Antriebsübersetzungsräder 58, 61, 62 geschaltet, indem
eines der Antriebsübersetzungsräder mit der Übertragungswelle,
auf der sie gelagert ist, fest verbunden wird, während
alle anderen Antriebsübersetzungsräder freilaufen.
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Das
in den 8 bis 10 dargestellte Getriebe überträgt
das Drehmoment vom Motor 71 über eine Doppelkupplung 72, 73 auf
eine der beiden Antriebswellen 74, 75, die wie
bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der 1, 5 und 6 konzentrisch
zueinander angeordnet sind. In einer ersten Antriebsebene AN1 steht
ein auf der ersten Antriebswelle 74 sitzendes Antriebswellenrad 76 mit verschiedenen
Antriebsübersetzungsrädern 77, 78 und 79 in
Eingriff, die auf jeweils unterschiedlichen Übertragungswellen 81, 82, 83 sitzen,
in Eingriff. In einer zweiten Antriebsebene AN2 steht ein auf der zweiten
Antriebswelle 75 sitzendes Antriebswellenrad 84 mit
verschiedenen Antriebsübersetzungsrädern 85, 86, 87 in
Eingriff, wobei das Antriebsübersetzungsrad 85 auf
der Übertragungswelle 81, auf der bereits das
Antriebsübersetzungsrad 77 der ersten Antriebsebene
AN1 sitzt, und die übrigen Antriebsübersetzungsräder
der Antriebsebene AN2 auf weiteren Übertragungswellen 88 und 89 sitzen.
Die Antriebsebenen AN1 und AN2 sind sowohl in 8, als
auch hin 9 gezeigt. Nur in 8 ist
noch eine weitere Antriebsebene AN3 dargestellt, in der ein auf der
zweiten Antriebswelle 75 sitzendes Antriebswellenrad 91 über
ein nicht dargestelltes Zwischenrad mit einem auf der Übertragungswelle 81 sitzenden Antriebswellenrad 92 für
einen Rückwärtsgang sitzt. Alle Antriebsübersetzungsräder 77, 78, 79, 85, 86, 87, 92 sind
auf ihren Übertragungswellen 81, 82, 83, 88, 89 jeweils
freilaufend gelagert und über Kupplungen 93, 94, 95, 96 mit
den Übertragungswellen fest verbindbar.
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Auf
jeder der Übertragungswellen 81, 82, 83, 88, 89 sitzt
jeweils ein fest damit verbundenes Abtriebsübersetzungsrad 101, 102, 103, 104, 105.
Alle Abtriebsübersetzungsräder sind über
eine außen um sie herum laufende Kette 106 unmittelbar
miteinander gekoppelt. Die Kette wird über einen von außen auf
die Kette wirkenden Kettenspanner gespannt.
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Die Übertragungswelle 82 ist
aus dem Gehäuse 107, in dem das Getriebe sitzt,
herausgeführt und weist einen Flansch 108 zur
Verbindung mit einer Kardanwelle auf. Somit ist die Übertragungswelle 82 auch
die Abtriebswelle des Getriebes.
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In
den 11 und 12 sind
die zwei Antriebsebenen und die Abtriebsebene einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Getriebes dargestellt. Das
Getriebe weist zwei zueinander konzentrische Antriebswellen 111, 112 auf,
die über eine nicht dargestellte Doppelkupplung wahlweise
mit einem Motor verbunden werden können. Auf der ersten Antriebswelle 111 sitzt
ein Antriebswellenrad 113, das mit den Antriebsübersetzungsrädern 114 und 115,
die jeweils auf einer Übertragungswelle 116, 117 sitzen,
die erste Antriebsebene bildet. Das Antriebswellenrad 113 und
die Antriebsübersetzungsräder 114, 115 sind
durch eine um sie herum laufende Kette 118 miteinander
gekoppelt. Auf der zweiten Antriebswelle 112 sitzt ein
zweites Antriebswellenrad 119, das mit den Antriebsübersetzungsrädern 121, 122,
jeweils auf einer Übertragungswelle 123, 124 sitzen,
die zweite Antriebsebene bildet, wobei das Antriebswellenrad 119 und
die Antriebsübersetzungsräder 121, 122 über
eine außen um sie herum laufende zweite Kette 125 miteinander
gekoppelt sind. Die Antriebsübersetzungsräder
sitzen vorzugsweise fest auf den Übertragungswellen, mit
Ausnahme des auf der ersten Antriebswelle 111 sitzenden Antriebswellenrades 113,
das freilaufend gelagert ist und über eine Kupplung fest
mit der ersten Antriebswelle 111 verbunden werden kann.
Abtriebsseitig sitzt auf jeder der Übertragungswellen 116, 117, 123, 124 sowie
auf der ersten Antriebswelle 111 jeweils ein Abtriebsübersetzungsrad 126, 127, 128, 129, 131.
Vorzugsweise alle Abtriebsübersetzungsräder, mindestens
aber das auf der ersten Antriebswelle 111 sitzende Abtriebsübersetzungsrad 126,
sind frei drehbar auf ihren Wellen gelagert und können über jeweils
eine Kupplung fest mit ihrer Übertragungswelle bzw. Antriebswelle
verbunden werden können. Alle Abtriebsübersetzungsräder 126, 127, 128, 129, 131 sind über
eine außen um sie herum laufende Kette 132 miteinander
gekoppelt. Als Abtriebswelle kann jede der Übertragungswellen 116, 117, 123, 124 dienen.
Auch ist es möglich, dass sich die Antriebswellen nicht
bis in die Abtriebsebene erstrecken, sondern statt dessen die Abtriebswelle
mit den Antriebswellen fluchtet. In diesem Fall erfüllen
die Antriebswellen und die Abtriebswelle nicht die Funktion einer Übergangswelle.
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Wie
bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zu
erkennen ist, sind die Achsen der Übertragungswellen asymmetrisch
um die Antriebswellen herum verteilt und weisen zu den Antriebswellen
unterschiedliche Abstände auf. Darüber hinaus
wird deutlich, dass die meisten Abtriebsübersetzungsräder
und auch die meisten Antriebsübersetzungsräder
jeweils einen unterschiedlichen Durchmesser und damit eine unterschiedliche
Zähnezahl aufweisen. Der Achsabstand der Übertragungswellen
zu den Antriebswellen ist unabhängig von der benötigten Übersetzung
eines Ganges frei wählbar, so dass ein Getriebe mit beliebiger
Gangabstufung aufgebaut werden kann, ohne dass hierfür eine
komplizierte Wellen- und Zahnradanordnung notwendig wäre.
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In
allen Ausführungsformen können alternativ anstelle
der Antriebsübersetzungsräder die Abtriebsübersetzungsräder
auf einer oder mehreren der Übertragungswellen freilaufend
gelagert und mit dieser bzw. diesen über Kupplungen fest
verbindbar sein. Auch müssen nicht alle Antriebsübersetzungsräder
bzw. Abtriebsübersetzungsräder einer Ebene jeweils
eine unterschiedliche Zähnezahl haben. Es ist je nach Anforderungsprofil
durchaus möglich, dass in einer der Ebenen alle Übersetzungsräder
die gleiche Zähnezahl haben.
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Auch
wenn alle der dargestellten Getriebe genau zwei Antriebsebenen und
eine Abtriebsebene aufweisen, lassen sich erfindungsgemäße
Getriebe ohne weiteres auch mit nur einer Antriebsebene und einer
Abtriebsebene konstruieren, ebenso wie die Anzahl der antriebsseitigen
und abtriebsseitigen Ebene je nach Anforderungsprofil frei gewählt
werden kann, ohne dass dabei die Grundidee der Erfindung verlassen
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - GB 2036891
A [0002]
- - DE 102005053153 A1 [0004]