DE102011085900B4 - Transmission for vehicles - Google Patents
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Abstract
Getriebe (1) für Fahrzeuge, mit mehreren Schaltelementen (13, 17, 18, 19, 23, 25, 26), wobei das Getriebe (1) mehrere Ganggruppen (37–39) aufweist, welche jeweils mehrere Gänge umfassen, wobei – einige der Schaltelemente Ganggruppenschaltelemente (23, 25, 26) zum Anwählen der einzelnen Ganggruppen (37–39) und – die übrigen Schaltelemente (13, 17, 18, 19) Gangschaltelemente zum Anwählen einzelner Gänge innerhalb der einzelnen Ganggruppen (37–39) sind und wobei ein entsprechend einem H-Schaltschema mit mehreren nebeneinanderliegenden Schaltgassen (32–26) bewegbar angeordnetes Betätigungsorgan vorgesehen ist, wobei durch Bewegen des Betätigungsorgans in einer quer zu den Schaltgassen (32–26) verlaufenden Richtung (40) die einzelnen Ganggruppen (37–39) anwählbar sind und durch Bewegen des Betätigungsorgans in Schaltgassenrichtung (32–36) der Gang oder die Gänge der momentan angewählten Ganggruppe (37–39) anwählbar ist bzw. sind, wobei der Rückwärtsgang sowie der erste und der zweite Vorwärtsgang einer ersten Ganggruppe angehören dadurch gekennzeichnet, dass für jedes der Schaltelemente (13, 17, 18, 19, 23, 25, 26) gilt, dass es in allen seinen Betriebszuständen ausschließlich die Funktion eines Gruppenschaltelements (23, 25, 26) oder ausschließlich die Funktion eines Gangschaltelements (13, 17, 18, 19) hat und dass das Getriebe (1) derart eingerichtet ist, dass zum Einlegen der Gänge der n-ten Ganggruppe (37, 38, 39) zunächst das dieser Ganggruppe zugeordnete Ganggruppenschaltelement (23, 25, 26) geschlossen wird und dass dann durch Schließen des dem n-ten Gang zugeordneten Gangschaltelements (13, 17, 18, 19) der jeweilige Gang eingelegt wird.Transmission (1) for vehicles, with a plurality of switching elements (13, 17, 18, 19, 23, 25, 26), wherein the transmission (1) comprises a plurality of gear groups (37-39), each comprising a plurality of gears, wherein - some the switching elements gear group switching elements (23, 25, 26) for selecting the individual gear groups (37-39) and - the other switching elements (13, 17, 18, 19) gear shift elements for selecting individual gears within the individual gear groups (37-39) are and wherein an according to a H-circuit diagram with a plurality of juxtaposed shift gates (32-26) movably arranged actuator is provided, wherein by moving the actuator in a transverse to the shift lanes (32-26) extending direction (40), the individual gear groups (37-39 ) are selectable and by moving the actuator in Schaltgassenrichtung (32-36) of the gear or the gears of the currently selected gear group (37-39) is selectable or are, the reverse gear so in which the first and second forward gears belong to a first gear group, characterized in that for each of the shift elements (13, 17, 18, 19, 23, 25, 26), in all its operating states, it has exclusively the function of a group shifting element (23, 25, 26) or exclusively has the function of a gear shift element (13, 17, 18, 19) and that the transmission (1) is arranged such that for engaging the gears of the n-th gear group (37, 38, 39) first the This gear group associated gear group switching element (23, 25, 26) is closed and that then by closing the n-th gear associated gear shift element (13, 17, 18, 19) of the respective gear is engaged.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to a transmission for vehicles according to the preamble of
Ein derartiges Getriebe ist aus der
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DE 103 43 995 A1 - – Eckhard Kirchner: „Leistungsübertragung in Fahrzeuggetrieben”; Grundlagen der Auslegung, Entwicklung und Validierung von Fahrzeuggetrieben und der Komponenten. Berlin Heidelberg New York: Springer-Verlag, 2007. Seiten 42–43; 293, 511–519. – ISBN 978-3-540-35288-4
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WO 98/54 491 A1 - –
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EP 0 046 373 A1 - – Werner Klement: „Fahrzeuggetriebe”. Carl Hanser Verlag: München 2007.
Seite 31. – ISBN 978-3-446-41175-3, - –
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DE 26 39 000 A1 - –
US 4 271 715 A1 - –
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Moderne BMW Fahrzeuge mit Handschaltgetriebe weisen standardmäßig sechs Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang auf. Ähnlich wie bei Automatikgetrieben werden Getriebekonzepte untersucht, die mehr Gänge als die auf dem Markt befindlichen Getriebe aufweisen. Aus Platzgründen sollte der Bauraumbedarf des Getriebes möglichst nicht zunehmen. Wenngleich man Handschaltgetriebe als „Shift-by-Wire-Getriebe” konzipieren kann, bei denen der Gangwählhebel über eine elektrische Verbindung mit Schaltaktuatoren des Getriebes verbunden ist, ist man aus Kostengründen bestrebt, den „Automatisierungsgrad” zu begrenzen.Modern BMW vehicles with manual transmission have six forward gears and one reverse gear as standard. Similar to automatic transmissions, transmission concepts are examined which have more gears than the gearboxes on the market. For space reasons, the space requirement of the transmission should not increase as possible. Although one can design manual transmissions as "shift-by-wire transmissions" in which the gear selector lever is connected via an electrical connection with shift actuators of the transmission, one is striving for cost reasons to limit the "degree of automation".
Aufgabe der Erfindung ist es, ein zumindest teilweise von Hand schaltbares Getriebe zu schaffen, das möglichst kompakt und kostengünstig aufgebaut ist und das mehr als die bei heutigen Handschaltgetrieben üblichen sechs Vorwärtsgänge aufweisen kann.The object of the invention is to provide an at least partially manually switchable gearbox, which is constructed as compact and inexpensive as possible and which may have more than the usual six forward gears in today's manual transmissions.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is solved by the features of
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Getriebe, das eine Eingangswelle, eine Vorgelegewelle und eine Ausgangswelle aufweist, wobei die Eingangswelle ausschließlich über schaltbare Zahnradstufen mit der Vorgelegewelle und die Vorgelegewelle ausschließlich über schaltbare Zahnradstufen mit der Ausgangswelle gekoppelt bzw. koppelbar ist (die Eingangswelle ist also nicht über eine permanent in Eingriff befindliche Zahnradstufe mit der Vorgelegewelle gekoppelt; das Gleiche gilt für die Vorgelegewelle und die Ausgangswelle). Jeder der schaltbaren Zahnradstufen ist ein „Schaltelement” zugeordnet. Der Begriff „Schaltelement” ist äußerst breit zu interpretieren und umfasst grundsätzlich alle Arten von Schaltelementen, die für Handschaltgetriebe bzw. automatisierte Handschaltgetriebe geeignet sind, wie z. B. Schiebemuffen, Synchronisierungen aller denkbaren Bauformen, vorzugsweise nach dem so genannten „Borg-Warner-Prinzip” als Einfach, Zweifach oder Dreifach-Konus-Synchronisierung, formschlüssige Schaltelemente wie Klauen aber auch rein reibschlüssige Schaltelemente, wie z. B. Reibkupplungen.The starting point of the invention is a transmission which has an input shaft, a countershaft and an output shaft, wherein the input shaft exclusively via switchable gear stages with the countershaft and the countershaft exclusively via switchable gear stages coupled to the output shaft or coupled (the input shaft is therefore not over a permanently engaged gear stage coupled to the countershaft, and the same to the countershaft and output shaft). Each of the switchable gear stages is associated with a "switching element". The term "switching element" is to be interpreted extremely broadly and basically includes all types of switching elements that are suitable for manual transmissions or automated manual transmissions, such. B. sliding sleeves, synchronizing all conceivable designs, preferably according to the so-called "Borg-Warner-principle" as a single, double or triple cone synchronization, positive switching elements such as claws but also purely frictional switching elements such. B. friction clutches.
Vorzugsweise weist das Getriebe sieben Vorwärtsgänge, einen Rückwärtsgang und sechs Radsatzebenen auf.Preferably, the transmission has seven forward gears, one reverse gear and six Radsatzebenen.
Ein wesentliches Merkmal des Getriebes gemäß der Erfindung ist darin zu sehen, dass das Getriebe mehrere „Ganggruppen” aufweist. Jede der Ganggruppen umfasst mindestens einen Gang, vorzugsweise aber zwei Gänge, drei Gänge oder mehr Gänge.An essential feature of the transmission according to the invention is the fact that the transmission has a plurality of "gear groups". Each of the gear groups comprises at least one gear, but preferably two gears, three gears or more gears.
Ein weiteres ganz wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass einige der Schaltelemente als „Ganggruppenschaltelemente” fungieren. Ganggruppenschaltelemente zeichnen sich dadurch aus, dass sie zum Anwählen der einzelnen Ganggruppen vorgesehen und bestimmt sind. Die übrigen Schaltelemente des Getriebes sind „Gangschaltelemente”. Sie sind zum Anwählen einzelner Gänge innerhalb der einzelnen Ganggruppen vorgesehen und bestimmt.Another very significant feature of the present invention is the fact that some of the switching elements act as "gear group switching elements". Gear group shift elements are characterized by the fact that they are intended and intended for selecting the individual gear groups. The other switching elements of the transmission are "gear shift elements". They are intended and intended for selecting individual courses within the individual gear groups.
Bei einem Siebenganggetriebe gemäß der Erfindung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Rückwärtsgang sowie der erste und der zweite Vorwärtsgang eine erste Ganggruppe, der dritte und der vierte Vorwärtsgang eine zweite Ganggruppe und der fünfte, sechste und siebte Vorwärtsgang eine dritte Ganggruppe bilden.In a seven-speed transmission according to the invention may be provided, for example, that the reverse gear and the first and second forward gear, a first gear group, the third and the fourth forward gear, a second gear group and the fifth, sixth and seventh forward gear form a third gear group.
Möchte man einen Gang der n-ten Ganggruppe einlegen, so ist Voraussetzung, dass zunächst das der n-ten Ganggruppe zugeordnete Ganggruppenschaltelement geschlossen wird. Erst dann kann der n-te Gang durch Schließen des dem n-ten zugeordneten Gangschaltelements eingelegt werden.If you want to insert a gear of the n-th gear group, it is a prerequisite that initially the n-th gear group associated gear group switching element is closed. Only then can the n-th gear be engaged by closing the n-th associated gear shift element.
Vorzugsweise gilt für jedes der Schaltelemente des Getriebes, dass es in allen seinen Betriebszuständen ausschließlich entweder die Funktion eines Ganggruppenschaltelements oder ausschließlich die Funktion eines Gangschaltelements hat. Ein Gangschaltelement hat also in keinem Betriebszustand des Getriebes die Funktion eines Ganggruppenschaltelements, und umgekehrt. For each of the shift elements of the transmission, it preferably applies that in all its operating states it has exclusively either the function of a gear group shift element or exclusively the function of a gear shift element. A gear shift element thus has the function of a gear group switching element in no operating state of the transmission, and vice versa.
Ferner kann vorgesehen sein, dass jeder der Ganggruppen genau eines der Ganggruppenschaltelemente zugeordnet ist, wobei, wie bereits gesagt, eine Ganggruppe angewählt ist, wenn das der Ganggruppe zugeordnete Ganggruppenschaltelement geschlossen ist und die übrigen Ganggruppenschaltelemente geöffnet sind.Further, it can be provided that each of the gear groups is assigned to exactly one of the gear group switching elements, wherein, as already stated, a gear group is selected when the gear group associated gear group switching element is closed and the remaining gear group switching elements are open.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird das Getriebe über ein Betätigungsorgan, das z. B. als Gangwählhebel ausgebildet sein kann, geschaltet. Vorzugsweise ist das Betätigungsorgan entsprechend einem H-Schaltschema mit mehreren parallelen, nebeneinander liegenden Schaltgassen bewegbar.According to a development of the invention, the transmission via an actuator, the z. B. may be formed as a gear selector lever, connected. Preferably, the actuator is movable according to a H-circuit diagram with a plurality of parallel, adjacent shift gates.
Es kann vorgesehen sein, dass durch Bewegen des Betätigungsorgans in einer quer zu den Schaltgassen verlaufenden Richtung, z. B. in Fahrzeugquerrichtung, die einzelnen Ganggruppen anwählbar sind, und durch Bewegen des Betätigungsorgans in Schaltgassenrichtung der Gang oder die Gänge der momentan angewählten Ganggruppe anwählbar ist bzw. sind. Die Schwenkstellung des Betätigungsorgans in Fahrzeugquerrichtung, d. h. die Schwenkstellung des Betätigungsorgans um eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Schwenkachse definiert somit, welche der Ganggruppen gerade angewählt ist.It can be provided that by moving the actuator in a direction transverse to the shift gates direction, z. B. in the vehicle transverse direction, the individual gear groups are selectable, and by moving the actuator in Schaltgassenrichtung the gear or the gears of the currently selected gear group is selectable or are. The pivotal position of the actuator in the vehicle transverse direction, d. H. the pivoting position of the actuator about a pivot axis extending in the vehicle longitudinal direction thus defines which of the gear groups is currently selected.
Alternativ dazu könnte auch vorgesehen sein, dass bei einer Bewegung des Betätigungsorgans quer zu den Schaltgassen noch kein Ganggruppenschaltelement betätigt wird, sondern erst dann, wenn das Betätigungsorgan aus der „Schaltgassenquerrichtung” heraus nach vorne bzw. hinten betätigt wird, wobei auch dann zuerst das der anzuwählenden Ganggruppe zugeordnete Ganggruppenschaltelement eingelegt wird und durch eine weitere Vor- bzw. Zurückbewegung des Betätigungselements innerhalb der Schaltgasse das dem einzulegenden Gang zugeordnete Gangschaltelement betätigt wird.Alternatively, it could also be provided that when a movement of the actuator transversely to the shift gates still no gear group switching element is actuated, but only when the actuator is actuated from the "shift gate transverse direction" out front or rear, in which case the first gear group switching element assigned to be selected gear group is engaged and by a further forward or backward movement of the actuating element within the shift gate, the gear shift element associated with the gear to be engaged is actuated.
Es kann vorgesehen sein, dass das Betätigungsorgan in seiner Grundstellung durch Rückstellelemente (z. B. Federn) in eine Position rückgestellt wird, die der Ganggruppe entspricht, welcher die Vorwärtsgänge 3 und 4 zugeordnet sind. Durch „nach links Verschwenken” des Betätigungsorgans kann eine Ganggruppe angewählt werden, welche z. B. den Rückwärtsgang sowie den ersten und zweiten Vorwärtsgang umfasst. Durch „nach rechts Verschwenken” des Betätigungsorgans aus der Neutralstellung heraus kann eine Ganggruppe angewählt werden, welche z. B. die Vorwärtsgänge fünf bis sieben umfasst.It can be provided that the actuating member is reset in its normal position by return elements (eg springs) in a position corresponding to the gear group, which are assigned to the forward gears 3 and 4. By "to the left pivoting" of the actuator, a gear group can be selected, which z. B. includes the reverse gear and the first and second forward gear. By "right pivoting" of the actuator from the neutral position out a gear group can be selected, which z. B. the forward gears five to seven covers.
Vorzugsweise sind zumindest einige oder der Schaltelemente oder alle Schaltelemente (d. h. alle Ganggruppenschaltelemente und alle Gangschaltelemente) allein per Handkraft durch Betätigen des Betätigungsorgans schaltbar. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sämtliche Gangschaltelemente rein manuell durch Bewegen des Betätigungsorgans in Schaltgassenlängsrichtung geschaltet werden können.Preferably, at least some or all of the shift elements or all shift elements (i.e., all gear group shift elements and all gear shift elements) are manually shiftable by manual operation of the actuator. It is preferably provided that all gearshift elements can be switched purely manually by moving the actuator in the shift gate longitudinal direction.
Bei den Ganggruppenschaltelementen kann vorgesehen sein, dass diese manuell durch Bewegen des Betätigungsorgans quer zur Schaltgassenlängsrichtung schaltbar sind. Sollte ein Schalten der Ganggruppenschaltelemente rein manuell über das Betätigungsorgan mit zu hohen Betätigungskräften verbunden sein, so kann vorgesehen sein, dass die Ganggruppenschaltelemente nach dem Shift-by-Wire Prinzip über eine Betätigungsaktuatorik geschaltet werden.In the gear group switching elements can be provided that they are manually switched by moving the actuator transversely to the shift gate longitudinal direction. If a shift of the gear group shift elements purely manually via the actuator to be connected to excessive actuation forces, it can be provided that the gear group switching elements are switched by the shift-by-wire principle via a Betätigungsaktuatorik.
In diesem Fall kann eine Sensorik vorgesehen sein, welche sensiert, welche der Ganggruppen über das Betätigungsorgan gerade angewählt ist. Sofern es sich bei dem Betätigungsorgan um einen Schalthebel handelt, der in Fahrzeugquerrichtung schwenkbar angeordnet ist, kann vorgesehen sein, dass die Sensorik den Schwenkwinkel des Schalthebels erfasst und sensiert, welche der Ganggruppen über die momentane Schwenkstellung des Betätigungsorgans gerade angewählt ist. Ein der Schwenkstellung bzw. der angewählten Ganggruppe entsprechendes Signal wird einer Steuerelektronik zugeführt, welche sicherstellt, dass die Ganggruppenschaltelemente in einen Zustand geschaltet sind bzw. werden, welcher der über das Betätigungsorgan angewählten Ganggruppe entspricht.In this case, a sensor may be provided, which senses which of the gear groups is currently selected via the actuator. If the actuating member is a shift lever which is pivotably arranged in the vehicle transverse direction, it can be provided that the sensor detects and senses the swivel angle of the shift lever, which of the gear groups is currently selected via the instantaneous swivel position of the actuating member. A signal corresponding to the swivel position or the selected gear group is fed to control electronics which ensure that the gear group shift elements are / are switched to a state which corresponds to the gear group selected via the actuator.
Die Ganggruppenschaltelemente können beispielsweiseüber eine gemeinsame Schaltwalze geschaltet werden, welche mittels eines elektrisch ansteuerbaren Aktors verdrehbar ist. Die Schaltwalze kann dementsprechend mehrere Drehstellungen einnehmen, wobei die Anzahl der Drehstellungen der Schaltwalze mindestens oder genau der Anzahl der vorgesehenen Ganggruppen entspricht. Vorteilhaft hierfür ist eine räumliche Nähe der Ganggruppenschaltelemente und der Gangschaltelemente in Bezug auf eine jeweils gemeinsame Aktuierung.The gear group switching elements can be switched for example via a common shift drum, which is rotatable by means of an electrically controllable actuator. The shift drum can accordingly occupy several rotational positions, wherein the number of rotational positions of the shift drum at least or exactly corresponds to the number of gear groups provided. Advantageous for this is a spatial proximity of the gear group shift elements and the gearshift elements with respect to a respective common actuation.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention will be explained in connection with the drawing. Show it:
Die Radsatzebene
Der zweite Radsatz
Die Radsatzebene
Die Radsatzebene
Die Radsatzebene
Die Radsatzebene
Wie aus
Alternativ dazu könnten die Ganggruppenschaltelemente aber auch allesamt auf der Vorgelegewelle angeordnet werden. Dies wäre für die in ihrer Drehzahl anzupassenden Trägheiten und den damit zu gestaltenden Reib- und Synchronisationsmomente von Vorteil.Alternatively, the gear group switching elements but could all be arranged on the countershaft. This would be advantageous for the inertias to be adapted in terms of rotational speed and the frictional and synchronization torques to be formed thereby.
Von der Eingangswelle
Das in
Das H-Schaltschema der
Die einzelnen Gänge sind zu Ganggruppen zusammengefasst. Der Rückwärtsgang sowie der erste und zweite Vorwärtsgang bilden eine erste Ganggruppe
In der linken Spalte der Schalttabelle, die mit der Bezeichnung „Gang” gekennzeichnet ist, sind die einzelnen Gänge R 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 des Getriebes der
Ein „X”-Symbol bedeutet, dass das betreffende Schaltelement geschlossen ist, d. h. sich einer Drehmoment übertragenden Stellung befindet. So sind z. B. bei eingelegtem zweitem Gang das Gangschaltelement
Möchte man einen der Gänge der ersten Ganggruppe
Möchte man einen Gang der zweiten Ganggruppe
Möchte man einen Gang der dritten Ganggruppe
Zum Anwählen einer bestimmten Ganggruppe muss das Betätigungselement (z. B. Schalthebel) in einer Richtung
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DE102011085900A1 (en) | 2013-05-08 |
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