DE102008008496A1

DE102008008496A1 - Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102008008496A1
Application number: DE102008008496A
Authority: DE
Inventors: Axel Geiberger
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-02-11
Filing date: 2008-02-11
Publication date: 2009-08-13

Abstract

Ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erste und eine zweite Eingangswelle (5, 6), eine Vorgelegewelle (9), an die die zwei Eingangswellen (5, 6) über einen ersten bzw. einen zweiten Radsatz (8, 12; 7, 13) mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen ankoppelbar sind, und eine Abtriebswelle (15), die an die Vorgelegewelle (9) wahlweise über wenigstens einen dritten, vierten oder fünften Radsatz (14, 16; 20, 21; 22, 23) ankoppelbar ist. Ein erster und ein zweiter Gang des Stufengetriebes resultieren aus der Hintereinanderschaltung des ersten und des zweiten Radsatzes (8, 12; 7, 13) mit dem dritten Radsatz (14, 16) und zwei weitere Gänge resultieren aus der Hintereinanderschaltung des ersten und des zweiten Radsatzes (8, 12; 7, 13) mit dem vierten Radsatz (20, 21). Wenigstens ein zwischen den zwei weiteren Gängen liegender Gang resultiert aus der Hintereinanderschaltung des ersten oder des zweiten Radsatzes (8, 12; 7, 13) und des fünften Radsatzes (22, 23).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten und einer zweiten Eingangswelle und einer Vorgelegewelle, an die die zwei Eingangswellen über einen ersten beziehungsweise einen zweiten Radsatz mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen ankoppelbar sind, und einer Abtriebswelle, die an die Vorgelegewelle wahlweise über wenigstens einen dritten, vierten oder fünften Radsatz ankoppelbar ist, wobei ein erster und ein zweiter Gang des Stufengetriebes aus der Hintereinanderschaltung des ersten und des zweiten Radsatzes mit dem dritten Radsatz resultieren.
Bei einem aus GB 2 186 333 A bekannten Stufengetriebe dieser Art sind ein fünfter und ein sechster Gang aus einer Hintereinanderschaltung des ersten und des zweiten Radsatzes mit dem vierten Radsatz darstellbar. Die Mehrfachnutzung von Radsätzen für die Darstellung verschiedener Gänge ermöglicht zwar, die Räderzahl im Getriebe im Vergleich zur Gangzahl klein zu machen und ein kompaktes Getriebe zu bauen, sie hat jedoch den Nachteil, dass die Stufung zwischen dem ersten und dem zweiten Gang zwangsläufig genauso groß ist wie zwischen dem fünften und dem sechsten. Dies entspricht im Allgemeinen nicht den Anforderungen im Kraftfahrzeugbau, dort sind Getriebe mit einer zu hohen Gängen hin abnehmenden Stufung gefragt.
Aufgabe der Erfindung ist, diese bekannten Getriebe so weiter zu entwickeln, dass es den Anforderungen der Praxis besser genügt.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Getriebe der oben beschriebenen Art zwischen den zwei aus der Hintereinanderschaltung des ersten und des zweiten Radsatzes mit dem vierten Radsatz resultierenden Gängen wenigstens ein weiterer aus der Hintereinanderschaltung des ersten oder des zweiten Radsatzes und eines fünften Radsatzes resultierender Gang angeordnet ist. So können stark unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse des ersten und des zweiten Radsatzes vorgesehen werden, die zu einer angemessen hohen Stufung zwischen erstem und zweitem Gang führen, ohne dass daraus eine übermäßig hohe Stufung zwischen den höheren Gängen resultiert.
Die zwei weiteren Gänge sind zweckmäßigerweise ein dritter und ein sechster Gang. Durch die Einfügung eines vierten und fünften Gangs kann nicht nur die Stufung zwischen den Gängen 3 bis 6 erheblich kleiner gemacht werden als zwischen den Gängen 1 und 2, sondern es resultiert daraus auch die Möglichkeit, jeweils ungeradzahlige Gänge über eine der Eingangswellen und geradzahlige über die andere Eingangswelle anzutreiben, was eine Voraussetzung für ein unterbrechungsfreies Schalten zwischen jeweils benachbarten Gängen ist.
Um einen zweiten zusätzlichen Gang zwischen den mit Hilfe des vierten Radsatzes dargestellten Gängen unterzubringen, ist zweckmäßigerweise ein sechster Radsatz vorgesehen, über den Vorgelegewelle und Abtriebswelle aneinander koppelbar sind.
Vierter und fünfter Gang können dann jeweils aus der Hintereinanderschaltung des zweiten und des fünften bzw. des ersten und des sechsten Radsatzes resultieren.
Wenn der dritte Radsatz gleichzeitig an den ersten und dem zweiten Radsatz koppelbar ist, können letztere gleichzeitig beim Anfahren des Fahrzeugs genutzt werden. Die beim Anfahren auftretende Belastung verteilt sich dann auf zwei Kupplungen, jeweils zwischen dem Motor und der ersten Eingangswelle bzw. zwischen dem Motor und der zweiten Eingangswelle, so dass die Erwärmung und damit der Verschleiß jeder einzelnen Kupplung gering ist.
Der vierte Radsatz ist zweckmäßigerweise wahlweise an den ersten und den zweiten Radsatz koppelbar. So kann derjenige unter erstem und zweitem Radsatz, der im jeweils eingelegten Gang kein Drehmoment überträgt, still stehen oder, insbesondere während eines unterbrechungsfreien Schaltvorgangs, über die Vorgelegewelle angetrieben mitlaufen.
Um den vierten Radsatz alternativ an den ersten oder den zweiten Radsatz zu kuppeln, kann ein Gangrad des vierten Radsatzes zweckmäßigerweise auf der Vorgelegewelle zwischen einer ersten Kupplung zum Kuppeln an den ersten Radsatz und einer zweiten Kupplung zum Kuppeln an den zweiten Radsatz montiert sein.
Die Vorgelegewelle umfasst vorzugsweise eine innere Welle und eine rohrförmige, zu der inneren Welle koaxiale äußere Welle, wobei von innerer und äußerer Welle die eine ein Gangrad des ersten Radsatzes und die andere ein Gangrad des zweiten Radsatzes trägt.
Wenn darüber hinaus von innerer und äußerer Welle die eine ein Gangrad des sechsten Radsatzes und die andere ein Gangrad des fünften Radsatzes trägt, ist es möglich, Drehungen vom Motor auf die Abtriebswelle je nach gewähltem Gang entweder nur über die innere oder nur über die äußere Welle zu übertragen, während die jeweils andere Welle unbewegt bleiben kann und somit auch keine Verluste produziert.
Um dem Stufengetriebe Drehmoment auf einfache Weise von einer gleichen Seite her zuführen zu können, umgibt vorzugsweise die zweite Eingangswelle rohrförmig die erste Eingangswelle.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur.
1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stufengetriebes.
Das in 1 gezeigte Stufengetriebe hat eine Antriebswelle 1, die mit einem nicht dargestellten Motor eines Kraftfahrzeugs verbunden ist und über eine Doppelkupplung 2 mit unabhängig voneinander betätigbaren Teilkupplungen 3, 4 Eingangswellen 5, 6 antreibt. Die über die Teilkupplung 4 antreibbare Eingangswelle 5 ist hohl, und in ihrem Innern verläuft koaxial die mit der Teilkupplung 3 verbundene Eingangswelle 6.
Beide Eingangswellen 5, 6 tragen jeweils ein Festrad 7 bzw. 8.
Eine Vorgelegewelle 9 umfasst eine an ihren Enden in einem nicht dargestellten Gehäuse des Getriebes gelagerte massive innere Welle 10 und eine zu dieser koaxiale, auf der inneren Welle 10 drehbar gelagerte äußere Welle 11. Ein auf der äußeren Welle 11 festes Zahnrad 12 bildet einen ersten Radsatz zusammen mit dem Festrad 8; ein auf der inneren Welle 10 festes Zahnrad 13 bildet mit dem Festrad 7 einen zweiten Radsatz. Die Übersetzungsverhältnisse der zwei Radsätze unterscheiden sich, z. B. um einen Faktor von ca. 1,6.
Ein dritter Radsatz besteht aus einem auf der inneren Welle 10 festen Zahnrad 14 und einem von einer Abtriebswelle 15 getragenen und an diese ankoppelbaren Zahnrad 16.
In einem ersten Gang des Getriebes ist die Teilkupplung 3, geschlossen, die Teilkupplung 4 ist offen, und Drehmoment fließt vom Motor über die Antriebswelle 1, die Eingangswelle 6, die Zahnräder 8, 11 und eine Sperrsynchronisiereinrichtung 17, die innere Welle 10, die Zahnräder 14, 16 und eine Sperrsynchronisiereinrichtung 18 zur Abtriebswelle 15.
In einem zweiten Gang ist die Teilkupplung 3 offen, die Teilkupplung 4 ist geschlossen, und Drehmoment fließt über diese, die Zahnräder 7, 13, die innere Welle 10, die Zahnräder 14, 16 und die Sperrsynchronisiereinrichtung 18 zur Abtriebswelle 15.
Da die Räder 13, 14 fest auf der inneren Welle 10 montiert sind, rotieren im ersten Gang zwangsläufig beide Eingangswellen 5, 6, obwohl nur die Teilkupplung 3 geschlossen ist. Die Welle 5 ist über die Vorgelegewelle 9 angetrieben. Aus dem an sich unnötigen Mitlaufen der Welle 5 ergeben sich aber im ersten Gang keine nennenswerten Wirkungsgradeinbußen; es ermöglicht hingegen ein unterbrechungsfreies Schalten zwischen erstem und zweitem Gang durch Umschalten zwischen geschlossener Teilkupplung 3 und offener Teilkupplung 4 einerseits und geschlossener Teilkupplung 4 und offener Teilkupplung 3 andererseits.
In einem dritten Gang des Getriebes verläuft der Drehmomentfluss genauso wie im ersten Gang zur äußeren Welle 11. Diese ist über eine Sperrsynchronisiereinrichtung 19 an ein von der inneren Welle 10 getragenes Zahnrad 20 gekuppelt, das seinerseits mit einem Festrad 21 der Abtriebswelle 15 kennt. Die Stufung zwischen zweitem und drittem Gang ist über das Größenverhältnis der Räder 20, 21 willkürlich auf einen gewünschten Wert einstellbar.
In einem vierten Gang verläuft der Drehmomentfluss wieder über die Teilkupplung 4 und die Welle 7, 13 zur inneren Welle 10 und von dort über ein Räderpaar 22, 23 zur Abtriebswelle 15. Hierfür ist das Zahnrad 22 mit Hilfe einer zwischen ihm und dem Zahnrad 20 angeordneten Sperrsynchronisiereinrichtung 24 an die Innenwelle 10 ankoppelbar; das Zahnrad 23 ist auf der Abtriebswelle 15 fest.
Auch hier ist die Stufung zwischen drittem und viertem Gang durch eine geeignete Wahl der Größenverhältnisse der Räder 22, 23 frei einstellbar.
Ein fünfter Gang wird realisiert, indem wiederum unter Beteiligung der Teilkupplung 4 und des Rades 8 Drehmoment auf das Rad 12 der äußeren Welle 11 und von dort auf ein unmittelbar mit ihm kämmendes Zahnrad 25 der Abtriebswelle übertragen wird, das mit der Abtriebswelle über eine Sperrsynchronisiereinrichtung 26 drehfest verbunden ist. Auch hier ist die Stufung zum nächst niedrigeren Gang noch frei wählbar, da, selbst wenn der Durchmesser des Rades 12 und die Durchmesserverhältnisse der Räderpaare 20, 21 bzw. 22, 23 als fest angenommen werden, noch der Abstand von Vorgelegewelle 9 und Abtriebswelle 15 als anpassbarer Parameter zur Verfügung steht.
Im sechsten Gang ist wieder die Teilkupplung 4 geschlossen, die innere Welle 10 ist über das Räderpaar 7, 13 angetrieben, und die Sperrsynchronisiereinrichtung 19 kuppelt das Zahnrad 20 an die innere Welle 10. Da das Räderpaar 20, 21 sowohl für den dritten als auch für den sechsten Gang genutzt wird, ergibt sich zwischen beiden die gleiche Stufung von 1,6 wie zwischen erstem und zweitem Gang. Da jedoch dazwischen der vierte und der fünfte Gang vorhanden sind, ergeben sich zwischen jeweils aufeinander folgenden Gängen zweckmäßig niedrige Stufungen.
Das hier dargestellte Getriebe ermöglicht darüber hinaus die Darstellung eines siebten Gangs, in welchem der Drehmomentfluss wieder über die Kupplung 4, die Räder 8, 12, ein über die äußere Welle 11 mit dem Rad 12 starr verbundenes Zahnrad 27, ein Zahnrad 28 auf der Abtriebswelle und die Sperrsynchronisiereinrichtung 26 verläuft.
Ein weiterer Radsatz bestehend aus einem von der inneren Welle 10 getragenen Festrad 30, einem von der Abtriebswelle 15 getragenen und an diese über die Sperrsynchronisiereinrichtung 18 ankuppelbaren Losrad 31 und einem mit beiden Rädern 30, 31 kämmenden Zwischenrad 32 ermöglicht die Darstellung von zwei Rückwärtsgängen, einmal unter Beteiligung der Teilkupplung 4 und der Räder 7, 13, einmal mit der Teilkupplung 3 und den Rädern 8, 12.

1: Antriebswelle
2: Doppelkupplung
3, 4: Teilkupplung
5, 6: Eingangswelle
7, 8: Festrad
9: Vorgelegewelle
10: innere Welle
11: äußere Welle
12, 13, 14: Zahnrad
15: Antriebswelle
16: Zahnrad
17, 18, 19: Sperrsynchronisiereinrichtung
20,0 21, 22, 23: Zahnrad
24: Sperrsynchronisiereinrichtung
25: Zahnrad
26: Sperrsynchronisiereinrichtung
27, 28, 30, 31: Zahnrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- GB 2186333 A [0002]

Claims

Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten und einer zweiten Eingangswelle (5, 6) und einer Vorgelegewelle (9), an die die zwei Eingangswellen (5, 6) über einen ersten bzw. einen zweiten Radsatz (8, 12; 7, 13) mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen ankoppelbar sind, und einer Abtriebswelle (15), die an die Vorgelegewelle (9) wahlweise über wenigstens einen dritten, vierten oder fünften Radsatz (14, 16; 20, 21; 22, 23) ankoppelbar ist, wobei ein erster und ein zweiter Gang des Stufengetriebes aus der Hintereinanderschaltung des ersten und des zweiten Radsatzes (8, 12; 7, 13) mit dem dritten Radsatz (14, 16) resultieren und zwei weitere Gänge aus der Hintereinanderschaltung des ersten und des zweiten Radsatzes (8, 12; 7, 13) mit dem vierten Radsatz (20, 21) resultieren, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zwischen den zwei weiteren Gängen liegender Gang aus der Hintereinanderschaltung des ersten oder des zweiten Radsatzes (8, 12; 7, 13) und des fünften Radsatzes (22, 23) resultiert.
Stufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei weiteren Gänge ein dritter und ein sechster Gang sind.
Stufengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Vorgelegewelle (9) und Abtriebswelle (15) über einen sechsten Radsatz (12, 25) aneinander koppelbar sind.
Stufengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vierter und fünfter Gang jeweils aus der Hintereinandereinanderschaltung des zweiten und des fünften (7, 13; 22, 23) bzw. des ersten und des sechsten Radsatzes (8, 12; 12, 25) resultieren.
Stufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Radsatz (14, 16) gleichzeitig an den ersten und den zweiten Radsatz (8, 12; 7, 13) koppelbar ist.
Stufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Radsatz (20, 21) wahlweise an den ersten oder den zweiten Radsatz (8, 12; 12, 25) koppelbar ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gangrad (20) des vierten Radsatzes (20, 21) auf der Vorgelegewelle (9) zwischen einer ersten Kupplung (19) zum Kuppeln an den ersten Radsatz (8, 12) und einer zweiten Kupplung (24) zum Kuppeln an den zweiten Radsatz (7, 13) montiert ist.
Stufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegewelle (9) eine innere Welle (10) und eine rohrförmige, zu der inneren Welle (10) koaxiale äußere Welle (11) umfasst, wobei von innerer und äußerer Welle (10, 11) die eine (11) ein Gangrad (12) des ersten Radsatzes (8, 12) und die andere (10) ein Gangrad (13) des zweiten Radsatzes (7, 13) trägt.
Stufengetriebe nach Anspruch 4 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass von innerer und äußerer Welle (10, 11) die eine (11) ein Gangrad (12) des sechsten Radsatzes (12, 25) und die andere (10) ein Gangrad (22) des fünften Radsatzes (22, 23) trägt.
Stufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Eingangswelle (5) die erste Eingangswelle (6) rohrförmig umgibt.