DE102009008020A1 - Transmission for motor vehicle, has input shaft including gears, where one of gears is connected with input shaft in torque-proof manner, and other gears are connected with hollow shaft in torque-proof manner - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Welle mit einer Anzahl von zugeordneten Zahnrädern und eine zur ersten Welle parallele zweite Welle mit einer Anzahl von zugeordneten Gegenzahnrädern, wobei die Zahnräder und die Gegenzahnräder, gegebenenfalls über ein Zwischenzahnrad, jeweils miteinander in Eingriff stehen.The Invention relates to a transmission for a motor vehicle, comprising a first shaft having a number of associated gears and a second wave parallel to the first wave and having a number of associated counter-gears, the gears and the counter gears, optionally over one Intermediate gear, each engaged with each other.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Ein
Getriebe der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
Bei Getrieben der beschriebenen Bauweise rotieren die Zahnradpaarungen der inaktiven Gangstufen unter Umständen mit hohen Drehzahlen mit, obwohl eine einzige Zahnradstufe im jeweiligen Betriebspunkt die Belastung überträgt. Als Folge treten Plansch- und Reibverluste der Zahnräder auf. In Synchronisiereinrichtungen zur Ankopplung der jeweiligen Zahnräder oder Gegenzahnräder tritt zusätzlich Reibung durch schleifende Synchronringe auf. Weiter sind Verluste im Getriebe auf die Schmierung sowie auf eine Wälzlager- und eine Dichtungsreibung zurückzuführen.at Driven the construction described rotate the gear pairs the inactive gear ratios may be at high speeds with, although a single gear stage in each operating point transfers the burden. As a result, splashing and friction losses of the gears. In synchronizers for coupling the respective gears or counter gears additionally occurs friction due to sliding synchronizer rings on. Further losses in the gearbox are on the lubrication as well attributed a rolling bearing and a seal friction.
Aus
der
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, was hinsichtlich seines Wirkungsgrades bei technisch möglichst einfacher Konstruktion gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Daneben sollen Klapper- und Rasselgeräusche möglichst eliminiert werden.Of the Invention is based on the object, a transmission for to provide a motor vehicle, which in terms of its efficiency with technically simple construction as possible over the Prior art is improved. In addition, rattle and rattle sounds be eliminated as possible.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die Aufgabe wird für ein Getriebe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine an die erste Welle ankoppelbare und zur ersten Welle koaxiale Hohlwelle vorgesehen ist, mit der eine Anzahl der Zahnräder drehfest verbunden ist, und dass mindestens ein Zahnrad drehfest mit der ersten Welle verbunden ist.The Task is for a transmission of the type mentioned solved according to the invention that one can be coupled to the first shaft and coaxial with the first shaft Hollow shaft is provided, with which a number of gears rotatably connected, and that at least one gear rotatably with the first wave is connected.
Die
Erfindung geht in einem ersten Schritt davon aus, dass ein Großteil
der Verluste bei einem Getriebe der beschriebenen Art aus einer
Gleitbewegung der Zahnflanken zueinander sowie aus Planschen der
lastfreien, inaktiven Zahnräder bei entsprechend hohen
Drehzahlen resultiert. In einem zweiten Schritt erkennt die Erfindung,
dass sich eine Lösung zur Entkopplung einzelner, inaktiver
Zahnräder nur technisch aufwändig realisieren
lässt. Beispielsweise wird hierzu in der
In einem dritten Schritt erkennt die Erfindung, dass eine konstruktiv einfache und kostengünstige Lösung darin besteht, einzelne, der ersten Welle zugeordnete Zahnräder auf einer gemeinsamen Hohlwelle anzuordnen, die an die erste Welle ankoppelbar bzw. von dieser abkoppelbar ist. Auf diese Weise wird zum Abschalten nicht benötigter Zahnradpaarungen nurmehr eine einzige Kopplungseinrichtung oder Synchronisiereinrichtung benötigt, um die Hohlwelle und damit die mit der Hohlwelle verbundenen Zahnräder abzuschalten. Der Drehmomentfluss geschieht dann über die mit der ersten Welle drehfest verbundenen Zahnräder, die im Eingriff mit den Gegenzahnrädern der zweiten Welle stehen.In a third step, the invention recognizes that a structurally simple and cost-effective solution is to arrange individual, the first shaft associated gears on a common hollow shaft, which can be coupled to the first shaft and decoupled from this. In this way For switching off unneeded pairs of gears only a single coupling device or synchronizer is required to turn off the hollow shaft and thus connected to the hollow shaft gears. The torque flow then takes place via the gears rotatably connected to the first shaft, which are in engagement with the counter-gears of the second shaft.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, je nach Getriebeauslegung diejenigen Zahnräder auf der Hohlwelle anzuordnen, deren inaktives Mitdrehen einen besonders hohen Verlust zur Folge hätte. Beispielsweise können diejenigen Zahnräder, die einer hohen Gangstufe zugeordnet sind, drehfest auf der ersten Welle und diejenigen Zahnräder, die niedrigeren Gangstufen zugeordnet sind, auf der Hohlwelle angeordnet werden. Als Folge können bei hohen Drehzahlen die den niedrigen Gangstufen entsprechenden Zahnradpaarungen gemeinsam abgeschaltet werden, wodurch sich die mit steigender Drehzahl wachsenden Reibungsverluste minimieren lassen. Mit steigenden Drehzahlen wachsen neben den Verlusten aufgrund Reibung und Planschen der Zahnräder als solche auch die Verluste aus der Schmierung, der Dichtung und der Lagerung an.The Invention offers the possibility, depending on the transmission design to arrange those gears on the hollow shaft, whose inactive turning a particularly high loss would result. For example, those gears that associated with a high gear, rotatably on the first shaft and those gears associated with lower gear ratios are to be arranged on the hollow shaft. As a result, can at high speeds corresponding to the low gear ratios Gear pairings are switched off together, causing the Minimize friction losses as speed increases. With Rising speeds are growing alongside losses due to friction and splashing the gears as such also the losses from lubrication, sealing and storage.
Als einer Welle zugeordnete Zahnräder werden vorliegend solche Zahnräder bzw. Gegenzahnräder verstanden, die entweder mit der Welle drehfest verbunden sind und insofern mit deren Drehzahl rotieren, oder die über eine entsprechende Kopplungseinrichtung der Welle ankoppelbar sind und insofern entweder im entkoppelten Zustand gegenüber der Welle frei oder im angekoppelten Zustand mit der Drehzahl der Welle rotieren. Die ankoppelbaren Zahnräder bzw. Gegenzahnräder werden allgemein als sogenannte Losräder bezeichnet, die frei gegenüber der zugeordneten Welle rotieren können.When A shaft associated gears are presently such Gears or counter gears understood that either rotatably connected to the shaft and so far with rotate their speed, or via a corresponding Coupling device of the shaft can be coupled and insofar either in the decoupled state with respect to the shaft freely or in the coupled state with the speed of the shaft rotate. The connectable gears or counter gears are generally referred to as so-called loose wheels referred to rotate freely with respect to the associated shaft can.
Eine an sich bekannte Kopplungseinrichtung zur Ankopplung der Zahnräder bzw. Gegenzahnräder an die entsprechende Welle ist insbesondere eine Synchronisiereinrichtung. Dabei wird mittels eines Synchronringes zunächst die Drehzahl des anzukoppelnden Zahnrads dem des antreibenden Zahnrads angeglichen und dann mittels einer so genannten Schiebemuffe eine drehfeste, insbesondere mechanische Verbindung zwischen den Zahnrädern hergestellt. Üblicherweise sind aus Kostengründen und zur Reduzierung des erforderlichen Bauraums über eine Synchronisiereinrichtung jeweils zwei Zahnräder mit einem der Welle zugeordneten Zahnrad koppelbar.A Known coupling device for coupling the gears or counter-gears to the corresponding shaft is in particular a Synchronizer. In this case, by means of a synchronizer ring First, the speed of the gear to be coupled to the driving gear adapted and then by means of a so-called Sliding sleeve a non-rotatable, especially mechanical connection made between the gears. Usually are for cost reasons and to reduce the required space over a synchronizer with two gears each coupled to the shaft associated gear.
Bevorzugt ist insbesondere die Hohlwelle mittels einer Synchronisiereinrichtung an die erste Welle ankoppelbar. Hierzu weist beispielsweise die erste Welle und die Hohlwelle jeweils ein drehfest angebundenes Zahnrad auf, wobei die Kopplung der beiden Zahnräder nach Synchronisierung mittels eines Synchronrings mechanisch über eine Schiebemuffe erfolgt.Prefers in particular, the hollow shaft by means of a synchronizer can be coupled to the first shaft. For example, the first one points to this Shaft and the hollow shaft in each case a rotatably connected gear on, with the coupling of the two gears after synchronization mechanically by means of a synchronizer ring via a sliding sleeve he follows.
Zur An- und Abkopplung der Hohlwelle und damit zu einem Zu- oder Abschalten der mit der Hohlwelle verbundenen Zahnräder bedarf es nur einer einzigen Kopplungseinrichtung. Das Gesamtgewicht des angegebenen Getriebes wird hierdurch nur unwesentlich erhöht. Durch das Abschalten der mit der Hohlwelle verbundenen Zahnräder werden Reibungsverluste durch das Mitrotieren inaktiver Zahnräder vermieden. Insgesamt bietet das angegebene Getriebe daher den Vorteil einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs des Kraftfahrzeugs und damit einer Reduzierung des CO2-Ausstoßes.For coupling and decoupling of the hollow shaft and thus to a connection or disconnection of the connected to the hollow shaft gears it requires only a single coupling device. The total weight of the specified transmission is thereby only slightly increased. By switching off the gears connected to the hollow shaft friction losses are prevented by the co-rotation of inactive gears. Overall, the specified transmission therefore offers the advantage of reducing the fuel consumption of the motor vehicle and thus a reduction in CO 2 emissions.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Getriebe als ein so genanntes Stirnradgetriebe ausgeführt, wobei die erste Welle als eine Eingangswelle und die zweite Welle als eine Ausgangswelle ausgestaltet ist. Dabei wird über jede Zahnradpaarung, bestehend aus einem Zahnrad und dem damit im Eingriff stehenden Gegenzahnrad, jeweils eine spezifische Gangstufe realisiert. Zur Realisierung des Rückwärtsganges ist zwischen dem Zahnrad und dem entsprechenden Gegenzahnrad ein Zwischenzahnrad angeordnet, so dass der Drehsinn des Gegenzahnrads gegenüber dem Zahnrad geändert ist.In In a preferred embodiment, the transmission is a so-called Spur gear executed, wherein the first shaft as an input shaft and the second shaft configured as an output shaft is. It is about each gear pair consisting of a gear and the mating gear meshing therewith, each realized a specific gear ratio. For realization the reverse gear is between the gear and the corresponding counter gear arranged an intermediate gear, so that changed the sense of rotation of the counter gear relative to the gear is.
Vorteilhafterweise ist zumindest das der höchsten Gangstufe zugeordnete Zahnrad mit der ersten Welle drehfest verbunden. Bei einem 5-Gang-Getriebe sind beispielsweise die den Gangstufen 1 bis 4 und die dem Rückwärtsgang zugeordneten Zahnräder auf der Hohlwelle angeordnet, während das der fünften Gangstufe zugeordnete Zahnrad drehfest auf der ersten Welle angeordnet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung können bei eingelegtem fünften Gang so mit durch Abkopplung der Hohlwelle die den Gangstufen 1 bis 4 und dem Rückwärtsgang zugeordneten Zahnräder von der Eingangswelle abgeschaltet und auf eine Drehzahl Null gebracht werden. Bei hohen Drehzahlen durch den Betrieb des Kraftfahrzeugs im fünften Gang rotieren insofern die inaktiven Zahnräder nicht mit. Die insbesondere bei hohen Drehzahlen vorhandenen hohen Reibungsverluste sind deutlich reduziert.advantageously, is at least the gear of the highest gear assigned rotatably connected to the first shaft. In a 5-speed gearbox For example, the gear ratios 1 to 4 and the reverse gear assigned gears are arranged on the hollow shaft while the gear of the fifth gear assigned rotatably is arranged on the first shaft. In such an embodiment can with inserted fifth gear so with Decoupling of the hollow shaft associated with the gear stages 1 to 4 and the reverse gear Gear wheels off the input shaft and on a Speed zero can be brought. At high speeds through operation of the motor vehicle in fifth gear rotate insofar as the inactive Not with gears. Especially at high speeds existing high friction losses are significantly reduced.
In weiter zweckmäßigen Ausgestaltungsvarianten sind beispielsweise bei einem 5-Gang-Getriebe die der Gangstufe 4 und 5 zugeordneten Zahnräder drehfest mit der ersten Welle und die den Gangstufen 1 bis 3 sowie dem Rückwärtsgang zugeordneten Zahnräder drehfest mit der Hohlwelle verbunden. Bei dieser Ausgestaltung lassen sich ab der Gangstufe 4 die inaktiven Zahnräder der Gangstufen 1 bis 3 sowie des Rückwärtsgangs abschalten.In are further expedient design variants for example, in a 5-speed gearbox the gear 4 and 5 associated gears rotatably with the first shaft and the gears 1 to 3 and the reverse gear associated gears rotatably connected to the hollow shaft. at This configuration can be from the gear 4, the inactive Gears of gears 1 to 3 and reverse gear switch off.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist das Getriebe als ein 6-Gang-Getriebe ausgestaltet. Hierbei kann das Zahnrad der Gangstufe 5 und/oder das Zahnrad der Gangstufe 6 drehfest mit der ersten Welle und die übrigen Zahnräder abkoppelbar drehfest mit der Hohlwelle verbunden sein. Entsprechend können die inaktiven Zahnräder der Gangstufen 1 bis 5 bzw. 1 bis 4 und des Rückwärtsgangs bei hohen Drehzahlen abgeschaltet werden.In a further preferred Ausgestal variant, the transmission is designed as a 6-speed transmission. Here, the gear of the gear stage 5 and / or the gear of the gear stage 6 rotatably connected to the first shaft and the remaining gear wheels rotatably connected to the hollow shaft. Accordingly, the inactive gears of the gear stages 1 to 5 or 1 to 4 and the reverse gear can be switched off at high speeds.
Grundsätzlich kann eine Kopplungseinrichtung oder eine Synchronisiereinrichtung mittels Losrädern auf der ersten Welle realisiert sein. Aus Bauraumgründen bietet es sich jedoch an, alle Gegenzahnräder als der zweiten Welle ankoppelbare Losräder auszuführen. Bei dieser Ausgestaltungsvariante sind dann bis auf eine Kopplungseinrichtung zwischen der Hohlwelle und der ersten Welle alle weiteren Kopplungseinrichtungen zur Schaltung bzw. Realisierung einer Gangstufe entlang der zweiten Welle angeordnet.in principle may be a coupling device or a synchronizer be realized by means of loose wheels on the first shaft. For reasons of space, however, it is advisable to use all the counter gears to perform as the second shaft coupled idler gears. In this embodiment variant are then up to a coupling device between the hollow shaft and the first shaft all other coupling devices for switching or realization of a gear stage along the second Wave arranged.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist die erste Welle ständig antriebsgekoppelt, d. h. nicht abkoppelbar einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs angebunden. Durch die Getriebeausgestaltung ist es möglich, auf eine entsprechende Kopplungseinrichtung zu verzichten. Die erste Welle stellt insofern die Getriebe-Eingangswelle als solche dar.In A further preferred embodiment variant is the first wave always drive-coupled, d. H. not decoupled one Drivetrain of the motor vehicle connected. By the gear design it is possible to have a corresponding coupling device to renounce. The first wave represents insofar the transmission input shaft as such.
Bevorzugt ist zur Schmierung der Zahnräder und der Gegenzahnräder eine ein Schmiermittel aufnehmende Wanne mit einer Anzahl von Wannenbereichen vorgesehen, wobei ein separater erster Wannenbereich zur Schmierung der mit der Hohlwelle verbundenen Zahnradpaarungen und ein separater zweiter Wannenbereich zur Schmierung der mit der ersten Welle verbundenen Zahnradpaarungen angeordnet ist. Die Wanne ist bevorzugt als eine Ölwanne ausgestaltet und als solche am Boden eines Getriebegehäuses angeordnet. Die Zahnräder der Zahnradpaarungen tauchen zum Teil in das in der Wanne aufgenommene Schmiermittel, so dass eine bedarfsgerechte Schmierung während des Betriebs des Getriebes erfolgt. Infolge der teilweisen Rotation der Zahnräder bzw. der Gegenzahnräder im Schmiermittel kann es darin zu Turbulenzen bzw. Verwirbelungserscheinungen kommen, wodurch sich der Strömungswiderstand für die durchlaufenden Zahnräder erhöht. Der schmiermittelbedingte Verlust für das Getriebe wächst mit steigender Drehzahl.Prefers is for lubricating the gears and the counter gears a lubricant receiving pan having a number of well areas provided, with a separate first well area for lubrication the gear pairings connected to the hollow shaft and a separate second Sump area for lubrication of the one connected to the first shaft Gear pairings is arranged. The tub is preferably designed as an oil pan and arranged as such at the bottom of a transmission housing. The gears of the gear pairings dive in part the lubricant absorbed in the tub, so that needs-based Lubrication takes place during operation of the transmission. As a result of the partial rotation of the gears or the Counter gears in the lubricant can cause turbulence in them or swirling phenomena come, causing the flow resistance increased for the continuous gears. The lubricant-related loss for the transmission is growing with increasing speed.
Durch die Aufteilung der Wanne in einen separaten ersten Wannenbereich, der zur Schmierung der mit der Hohlwelle verbundenen Zahnradpaarungen ausgebildet ist, und in einen zweiten Bereich, der zur Schmierung der mit der ersten Welle verbundenen Zahnradpaarungen vorgesehen ist, werden verlusterhöhende Verwirbelungen in dem ersten Wannenbereich bei Abschalten der Hohlwelle gänzlich vermieden. Die Verwirbelungen beschränken sich dann auf die mit der ersten Welle verbundenen Zahnradpaarungen. Somit werden Wirbelverluste im Schmiermittel effektiv reduziert.By the division of the tub into a separate first tub area, for lubrication of the gear pairings connected to the hollow shaft is formed, and in a second area for lubrication provided with the first shaft gear pairings is loss-increasing turbulence in the first Trough area completely avoided when switching off the hollow shaft. The turbulences are then limited to those with the first shaft connected gear pairings. Thus, vortex losses effectively reduced in the lubricant.
Zweckmäßigerweise ist die Wanne zur Ausbildung der separaten Wannenbereiche mittels eines Trennblechs aufgeteilt. Ein derartiges Trennblech ist konstruktiv einfach und insofern kostengünstig zu realisieren. Insbesondere kann ein solches Trennblech leicht in eine schmiermittelbefüllte Wanne integriert werden.Conveniently, is the tub to form the separate tub areas by means split a separating plate. Such a separating plate is constructive easy and therefore cost-effective to implement. Especially Such a baffle can easily be filled in a lubricant Be integrated.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:embodiments The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Showing:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description the drawing
Die
erste Welle
Der
ersten Welle
Die
der ersten Welle
Den
Zahnrädern
Bei
den niedrigen Gangstufen 1 bis 4 sowie dem Rückwärtsgang
ist die Hohlwelle
Durch
das Abschalten der Hohlwelle
Es
wird weiter ersichtlich, dass mittels des Trennblechs
In
In
- 11
- Getriebetransmission
- 22
- Eingangswelleinput shaft
- 33
- Ausgangswelleoutput shaft
- 44
- Hohlwellehollow shaft
- 55
- Synchronisiereinrichtungsynchronizer
- 66
- Längsrichtunglongitudinal direction
- 77
- Gehäusecasing
- 88th
- Wannetub
- 99
- TrennblechDivider
- 1010
- erster Wannenbereichfirst well region
- 1111
- zweiter Wannenbereichsecond well region
- 12–1712-17
- Zahnradgear
- 22–2722-27
- Gegenzahnradcounter gear
- 2828
- Wellenendeshaft end
- 30, 31, 3230 31, 32
- Synchronisiereinrichtungsynchronizer
- 3535
- Zahnradpaarunggear pair
- 4040
- Zwischenzahnradintermediate gear
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 102004051452 A1 [0002, 0002] DE 102004051452 A1 [0002, 0002]
- - DE 19938934 A1 [0004, 0004, 0007] - DE 19938934 A1 [0004, 0004, 0007]
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DE200910008020 DE102009008020A1 (en) | 2009-02-07 | 2009-02-07 | Transmission for motor vehicle, has input shaft including gears, where one of gears is connected with input shaft in torque-proof manner, and other gears are connected with hollow shaft in torque-proof manner |
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DE102009008020A1 true DE102009008020A1 (en) | 2010-08-12 |
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2009
- 2009-02-07 DE DE200910008020 patent/DE102009008020A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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