DE102008021134A1

DE102008021134A1 - Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102008021134A1
Application number: DE102008021134A
Authority: DE
Inventors: Mathias Remmler
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2009-10-29
Also published as: GB2459555A; US20090266191A1; US8166841B2; RU2009115970A; CN101571179A; GB2459555B; GB0905822D0

Abstract

Ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Antriebswelle (1) und wenigstens zwei über die Antriebswelle (1) mit entgegengesetztem Drehsinn antreibbare Vorgelegewellen (9, 18). Eine erste (18) der Vorgelegewellen (9, 18) trägt eine Hohlwelle (19), die an der ersten Vorgelegewelle (18) festlegbar ist und an der ein erstes angetriebenes Rad (20) drehfest ist. An der Hohlwelle (19) ist ferner ein zweites Rad (24) drehbar angebracht, das mit einem Festrad (16) der zweiten Vorgelegewelle (9) kämmt, und eine Schaltmuffe (23) ist an der Hohlwelle (19) drehfest und zwischen einer Eingriffstellung an einer Schaltverzahnung des zweiten Rades (24) und einer Eingriffstellung an einer Schaltverzahnung der ersten Vorgelegewelle (18) verschiebbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebswelle und wenigstens zwei Vorgelegewellen, die zur Darstellung von Vorwärts- und Rückwärtsgängen mit entgegengesetztem Drehsinn antreibbar sind. Bei einem solchen Getriebe ist die Antriebswelle im allgemeinen dichter mit Zahnrädern besetzt als die Vorgelegewellen, so dass es aus Platzgründen bevorzugt ist, die Antriebswelle mit Festrädern und die Vorgelegewellen mit Losrädern und mit Kupplungen zum selektiven Festlegen der Losräder an den Vorgelegewellen zu bestücken.
Wenn bei einem solchen Getriebe der Drehmomentfluss im Rückwärtsgang und im ersten Vorwärtsgang über verschiedene Vorgelegewellen läuft, dann muss zum Umschalten zwischen Rückwärtsgang und erstem Vorwärtsgang jeweils an einer der Vorgelegewellen eine Kupplung geöffnet und an der anderen eine Kupplung geschlossen werden. Ein Wechsel zwischen erstem Gang und Rückwärtsgang führt daher jedes Mal zu einer spürbaren Unterbrechung des Drehmomentflusses. Dies ist insbesondere dann störend, wenn die Räder eines Kraftfahrzeugs auf lockerem Untergrund eingesackt sind und versucht wird, das Fahrzeug durch schnelles Umschalten zwischen Vor- und Rückwärtsgang zu einer Pendelbewegung anzuregen, deren Amplitude schließlich so groß wird, dass die Räder aus den Mulden des Untergrunds freikommen. Ein solches Befreiungsmanöver ist nur dann möglich, wenn die Dauer des Umschaltvorgangs zwischen Vor- und Rückwärtsgangs deutlich kürzer ist als die Periode der Pendelbewegung des Fahrzeugs in der Mulde.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Schaltgetriebe mit einer Antriebswelle und wenigstens zwei gegensinnig antreibbaren Vorgelegewellen so weiterzubilden, dass die zum Umschalten zwischen einem Vorwärtsgang und einem Rückwärtsgang benötigte Zeitspanne minimiert ist.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Getriebe der eingangs genannten Art, bei dem eine erste der Vorgelegewellen eine Hohlwelle trägt, die an der ersten Vorgelegewelle festlegbar ist und an der ein erstes angetriebenes Rad drehfest ist, an der Hohlwelle ferner ein zweites Rad drehbar angebracht ist, das mit einem Festrad der zweiten Vorgelegewelle kämmt, und indem an der Hohlwelle eine Schaltmuffe drehfest und zwischen einer Eingriffsstellung an einer Schaltverzahnung des zweiten Rades und einer Eingriffsstellung an einer Schaltverzahnung der ersten Vorgelegewelle verschiebbar ist.
Diese Schaltmuffe ermöglicht durch eine einzige, durchgehende Bewegung zwischen ihren zwei Eingriffsstellungen das Umschalten zwischen einem Vorwärtsgang und einem Rückwärtsgang. Es ist somit am Umschaltvorgang nur noch eine einzige Schaltmuffe beteiligt, was den Umschaltvorgang verkürzt und seine Steuerung vereinfacht.
Das zweite Rad und das Festrad haben vorzugsweise im Wesentlichen gleiche Durchmesser, um im Wesentlichen entgegengesetzt gleiche Übersetzungsverhältnisse des Vorwärtsgangs und des Rückwärtsgangs zu realisieren. Eine exakte numerische Gleichheit der Übersetzungsverhältnisse ist nicht zu verlangen; vorzugsweise ist jedoch die prozentuale Differenz zwischen ihnen deutlich geringer als zwischen diesen beiden Gängen einerseits und jedem anderen Gang des Getriebes andererseits.
Das erste Rad ist vorzugsweise über ein an der zweiten Vorgelegewelle drehbares Stufenrad angetrieben. Das Stufenrad ermöglicht eine hohe Untersetzung zwischen der Antriebswelle und der ersten Vorgelegewelle, ohne einen Radsatz mit stark unterschiedlichen Raddurchmessern zu erfordern, der stark einschränkende Randbedingungen in Bezug auf die Dimensionierung des Getriebes, die Abstände der Wellen etc. mit sich bringt.
Das Stufenrad ist vorzugsweise auch an der zweiten Vorgelegewelle festlegbar, um so einen weiteren Gang darzustellen.
Um bei geringer Baulänge des Getriebes in axialer Richtung eine große Zahl von Gängen darstellen zu können, ist vorzugsweise eine dritte Vorgelegewelle vorgesehen. In einem platzsparenden Aufbau ist das erste Rad axial überlappend mit einem Radpaar auf der Antriebswelle und der dritten Vorgelegewelle angeordnet.
Auch das zweite Rad und das Festrad können zweckmäßigerweise mit einem Radpaar auf der Antriebswelle und der dritten Vorgelegewelle axial überlappen.
Die Antriebswelle kann in zwei koaxiale und gegeneinander drehbare Teilwellen gegliedert sein, die jeweils unabhängig voneinander mit Drehmoment von einem Motor beaufschlagbar sind. Wenn eine der zwei Teilwellen eine Hohlwelle ist, durch die sich die andere Teilwelle hindurch erstreckt, können Kupplungen für die beiden Teilwellen auf einer gleichen Seite des Getriebes angeordnet sein.
Ein solcher Aufbau bringt im Allgemeinen mit sich, dass die Kupplung, die die Hohlwelle antreibt, eine Öffnung aufweist, durch die sich die andere Welle erstreckt, näher am Getriebe liegt als diejenige Kupplung, die die Vollwelle antreibt, und dass daher der Durchmesser der ersteren stärker durch ein über die Abtriebswellen angetriebenes Differential eingeschränkt ist als der Durchmesser der letzteren. Letztere ist daher höher belastbar. Da hohe Belastungen vor allem beim Betrieb in den beiden Gängen auftreten, zwischen denen die Schaltmuffe auf der Hohlwelle der ersten Vorgelegewelle umschaltet, ist diese Hohlwelle vorzugsweise über die andere Teilwelle angetrieben.
Vorzugsweise treibt jeweils eine der Teilwellen geradzahlige und die andere Teilwelle ungeradzahlige Gänge an. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, während ein Gang geschaltet ist, einen benachbarten Gang an der jeweils anderen Teilwelle vorzuwählen und die Umschaltung zwischen den Gängen durch Verlagern des Drehmomentflusses von einer Teilwelle auf die andere zu vollziehen.
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 Schaltgetriebes.
Eine Antriebswelle 1 des dargestellten Schaltgetriebes umfasst eine zentrale Vollwelle 2, die sich über die gesamte axiale Ausdehnung des Getriebes erstreckt, und eine Hohlwelle 3, die die Vollwelle 2 auf einem Teil ihrer Länge umgibt. Die Vollwelle 2 und die Hohlwelle 3 sind über eine Doppelkupplung 36 selektiv und unabhängig voneinander an den Motor eines Kraftfahrzeugs ankoppelbar. Die Kupplungsscheiben 37 der Doppelkupplung 36, die die Vollwelle 2 antreiben, haben eine größere Oberfläche als diejenigen 38, die die Hohlwelle 3 antreiben und sind deshalb höher belastbar.
Die Vollwelle 2 trägt Festräder 4, 5, 6; die Hohlwelle ist mit Festrädern 7, 8 versehen.
Eine erste Vorgelegewelle 9 trägt ein Stufenrad 10 mit Zahnkränzen 11, 12, das durch eine Sperrsynchronisationseinrichtung 13 an der Welle 9 festlegbar ist. Der größere der beiden Zahnkränze 11 kämmt mit dem mittleren Festrad 5 der Vollwelle 2. Der kleinere Zahnkranz 12 liegt in der gleichen radialen Ebene wie das Festrad 6, ohne mit diesem zu kämmen.
Neben dem Stufenrad 10 ist ein Losrad 14 an der Vorgelegewelle 9 angeordnet, das über eine einseitig wirkende Sperrsynchronisiereinrichtung 15 an der Welle 9 festlegbar ist. Jenseits der Sperrsynchronisationseinrichtung 15 befindet sich ein Festrad 16 und ein Abtriebsritzel 17, das mit einem Zahnkranz eines nicht dargestellten Differenzials kämmt.
Eine zweite Vorgelegewelle 18 trägt eine drehbare Hohlwelle 19, an der ein Rad 20 und ein Synchronkörper 22 einer weiteren Sperrsynchronisationseinrichtung 21 befestigt sind. Das Rad 20 kämmt mit dem kleineren Zahnkranz 12 des Stufenrades 10. Eine Schaltmuffe 23 der Sperrsynchronisationseinrichtung 21 ist aus einer in der Figur gezeigten Neutralstellung in entgegengesetzte Richtungen verschiebbar, um die Hohlwelle 19 entweder an ein von ihr getragenes Losrad 24 oder an die Vorgelegewelle 18 zu koppeln. Auch die Vorgelegewelle 18 ist mit einem Abtriebsritzel 25 versehen, das mit dem Zahnkranz des Differenzials kämmt. Darüber hinaus ist zwischen dem Abtriebsritzel 25 und einem Lager 26, das die Vorgelegewelle 18 an einem nicht dargestellten Gehäuse des Getriebes abstützt, ein Parkrad 27 als Festrad vorgesehen, an dem durch Eingriff einer nicht dargestellten Sperrklinke das gesamte Getriebe blockierbar ist.
Das Losrad 24 kämmt mit dem Festrad 16 an der Vorgelegewelle 9.
Eine dritte Vorgelegewelle 28 ist mit vier Losrädern 29, 30, 31, 32, einem mit dem Differenzial kämmenden Abtriebsritzel 33 und zwei in zwei Richtungen wirksamen Sperrsynchronisationseinrichtungen 34, 35 zum selektiven Festlegen eines der Losräder 29 bis 32 an der Welle 28 versehen.
Im ersten Gang des Getriebes koppelt die Sperrsynchronisationseinrichtung 21 das Losrad 24 an die Hohlwelle 19, und der Drehmomentfluss verläuft von der Vollwelle 2 über das Rad 5, das Stufenrad 10 und die Räder 20, 24, 16 zur Vorgelegewelle 9.
Im zweiten Gang ist die Sperrsynchronisationseinrichtung 35 im Eingriff an dem Losrad 32, und der Drehmomentfluss geht von der Hohlwelle 3 über die Räder 8, 32 zur Vorgelegewelle 28.
Im dritten Gang verriegelt die Sperrsynchronisationseinrichtung 13 das Stufenrad 10 an der Vorge legewelle 9, und der Drehmomentfluss läuft von der Vollwelle 2 über das Rad 5 und den Zahnkranz 11 zur Vorgelegewelle 9.
Im vierten Gang fließt das Drehmoment von der Hohlwelle 3 über das Rad 7 und das durch die Sperrsynchronisationseinrichtung 15 festgelegte Losrad 14 zur Vorgelegewelle 9.
Ein fünfter Gang wird erhalten, indem die Sperrsynchronisationseinrichtung 34 das Losrad 30 festlegt, so dass Drehmoment von der Vollwelle 2 über die Räder 6, 30 zur Vorgelegewelle 28 fließen kann.
Der sechste Gang wird wie der vierte unter Beteiligung des Rades 7 der Hohlwelle 3 erhalten, indem die Sperrsynchronisiereinrichtung 35 das Losrad 31 an der Vorgelegewelle 28 festlegt.
Im siebten Gang läuft der Drehmomentfluss von der Vollwelle 2 über das Rad 4 und das von der Sperrsynchronisationseinrichtung 34 festgelegte Rad 29 zur Vorgelegewelle 28.
Während an jeder Umschaltung zwischen zwei Vorwärtsgängen stets zwei Sperrsynchronisiereinrichtungen beteiligt sind, findet die Umschaltung zwischen Rückwärtsgang und erstem Vorwärtsgang ausschließlich mit Hilfe der Sperrsynchronisationseinrichtung 21 statt und benötigt daher nur kurze Zeit.

1: Antriebswelle
2: Vollwelle
3: Hohlwelle
4–8: Festräder
9: Vorgelegewelle
10: Stufenrad
11: Zahnkranz
12: Zahnkranz
13: Sperrsynchronisationseinrichtung
14: Losrad
15: Sperrsynchronisationseinrichtung
16: Festrad
17: Abtriebsritzel
18: Vorgelegewelle
19: Hohlwelle
20: Rad
21: Sperrsynchronisationseinrichtung
22: Synchronkörper
23: Schaltmuffe
24: Losrad
25: Abtriebsritzel
26: Lager
27: Parkrad
28: Vorgelegewelle
29–32: Losrad
33: Abtriebsritzel
34: Sperrsynchronisationseinrichtung
35: Sperrsynchronisationseinrichtung
36: Doppelkupplung
37, 38: Kupplungsscheibe

Claims

Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebswelle (1) und wenigstens zwei über die Antriebswelle (1) mit entgegengesetztem Drehsinn antreibbaren Vorgelegewellen (9, 18), wobei eine erste (18) der Vorgelegewellen (9, 18) eine Hohlwelle (19) trägt, die an der ersten Vorgelegewelle (18) festlegbar ist und an der ein erstes angetriebenes Rad (20) drehfest ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hohlwelle (19) ferner ein zweites Rad (24) drehbar angebracht ist, das mit einem Festrad (16) der zweiten Vorgelegewelle (9) kämmt, und dass an der Hohlwelle (19) eine Schaltmuffe (23) drehfest und zwischen einer Eingriffstellung an einer Schaltverzahnung des zweiten Rades (24) und einer Eingriffstellung an einer Schaltverzahnung der ersten Vorgelegewelle (18) verschiebbar ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rad (24) und das Festrad (16) im Wesentlichen gleiche Durchmesser haben.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere Vorwärtsgänge und wenigstens einen Rückwärtsgang aufweist und dass der Drehmomentfluss im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang über die Hohlwelle (19) der ersten Vorgelegewelle (18) geführt ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rad (20) über ein an der zweiten Vorgelegewelle (9) drehbares Stufenrad (10) angetrieben ist.
Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stufenrad (10) an der zweiten Vorgelegewelle (9) festlegbar ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rad (20) axial überlappend mit einem Radpaar (6, 30) auf der Antriebswelle (1) und einer dritten Vorgelegewelle (28) angeordnet ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rad (24) und das Festrad (16) axial überlappend mit einem Radpaar (8, 32) auf der Antriebswelle (1) und einer dritten Vorgelegewelle (28) angeordnet sind.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) zwei koaxiale und gegeneinander drehbare Teilwellen (2, 3) umfasst.
Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Teilwellen eine Vollwelle (2) und die andere eine die Vollwelle (2) umgebende Hohlwelle (3) ist, und dass die Hohlwelle (19) der ersten Vorgelegewelle (18) über die Vollwelle (2) angetrieben ist.
Getriebe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine (3) der Teilwellen geradzahlige und die andere Teilwelle (2) ungeradzahlige Gänge antreibt.