-
Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Antriebswelle, über welche Drehmoment, beispielsweise von einer verbrennungsmotorisch antreibbaren Kurbelwelle, einleitbar ist, wobei zwischen der Antriebswelle und einer zur Drehmomentausleitung eingesetzten Abtriebswelle eine erste Zwischenwelle und eine zweite Zwischenwelle in Abhängigkeit einer Schaltstellung von Koppelelementen so in den Drehmomentfluss eingebunden sind, dass das Drehmoment über die erste Zwischenwelle und/oder die zweite Zwischenwelle geführt ist, und wobei die Koppelelemente bei der Drehmomentübertragung Zahnräder mit der Antriebswelle, der ersten Zwischenwelle, der zweiten Zwischenwelle und/oder der Abtriebswelle verbinden.
-
Aus dem Stand der Technik sind bereits Mehrganggetriebe bekannt. Diese sind in nahezu jedem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor verbaut. Dabei unterscheidet man bei Personenkraftfahrzeugen mit Frontmotor je nach Einbaurichtung zwischen längs- oder quereingebauten Getrieben.
-
Bei quereingebauten Getrieben gibt es in der Regel mehrere schaltbare Übersetzungsstufen zwischen einer Getriebeeingangswelle und einer oder mehrerer Zwischenwellen und jeweils eine Übersetzungsstufe zwischen jeder Zwischenwelle und einem gemeinsamen Abtriebszahnrad. Herkömmlicherweise ist dieses Abtriebszahnrad dabei formschlüssig mit einem Differential verbunden. Ein Beispiel eines solchen Schaltgetriebes ist in der
DE 28 42 357 A1 offenbart.
-
Ein Beispiel für ein längseingebautes Schaltgetriebe ist in der
DE 101 37 356 A1 offenbart. Dieses umfasst eine Getriebeeingangswelle und eine parallel dazu angeordnete Vorgelegewelle, auf welchen mehrere schaltbare Übersetzungsstufen angeordnet sind. Eine Abtriebswelle kann achsparallel zu der Getriebeeingangswelle angeordnet sein, wobei zwischen der Vorgelegewelle und der Abtriebswelle weitere schaltbare Übersetzungsstufen angeordnet sind.
-
Weitere Beispiele für quereingebaute Schaltgetriebe sind in der
US 5,437,205 und der
EP 0 995 930 A1 offenbart. Hierbei sind zwischen einer Zwischenwelle und einer Abtriebswelle mit Differential schaltbare Übersetzungsstufen angeordnet. Die kleinsten Zahnräder der insgesamt vier Radpaare sind jeweils als Festrad auf der Zwischenwelle, bzw. der Abtriebswelle angeordnet. Alle anderen Zahnräder sind als Losrad ausgebildet. Koppelelemente der jeweiligen Losräder wirken dabei, im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltgetrieben, bei welchen die Koppelelemente mit der jeweiligen Welle zusammenwirken, mit dem jeweils kleineren Zahnrad derselben Welle zusammen.
-
Ein weiteres Beispiel für ein Schaltgetriebe eines Hybridfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor zur Bereitstellung von verbrennungsmotorischer Antriebsleistung und einer elektrischen Maschine zur Bereitstellung von elektromotorischer Antriebsleistung ist in der
DE 10 2011 105 521 A1 offenbart. Das Stufengetriebe weist einen Getriebeeingang und einen Getriebeausgang auf, wobei der Getriebeeingang mit dem Verbrennungsmotor verbindbar ist und das Stufengetriebe dazu ausgebildet ist, eine Mehrzahl von unterschiedlichen Vorwärtsgängen einzurichten. Des Weiteren ist das Stufengetriebe ein Gruppengetriebe mit einer ersten Getriebegruppe und einer nachgeschalteten zweiten Getriebegruppe, wobei die elektrische Maschine mit dem Eingang der zweiten Getriebegruppe verbunden ist.
-
Auch offenbart ein anderes Dokument,
DE 10 2010 055 643 A1 , ein automatisches, insbesondere automatisiertes Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Antriebswelle und mindestens einer Abtriebswelle, wobei zusätzlich eine erste und eine zweite Vorlegewelle vorgesehen sind und die einzelnen Achsen der Antriebswelle, der Abtriebswelle und der ersten und zweiten Vorlegewelle zueinander parallel verlaufend angeordnet sind. Die Antriebswelle, die erste und zweite Vorlegewelle und die Abtriebswelle weisen jeweils ein erstes und ein zweites Zahnrad auf, wobei einige der Zahnräder als Festräder und die anderen Zahnräder als Losräder ausgebildet sind. Ein axial kurz bauendes Getriebe mit großer Flexibilität ist dadurch erzielt, dass alle der jeweils ersten Zahnräder in einer ersten Radebene und alle der jeweils zweiten Zahnräder in einer zweiten Radebene angeordnet sind und die Zahnräder und/oder Wellen so angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass die Zahnräder mindestens einer Radebene, insbesondere jeder Radebene, eine geschlossene Kette bilden.
-
Ein Schaltgetriebe mit Vier Radebenen ist weiter aus der
DE 35 21 932 A1 bekannt.
-
Der Stand der Technik hat jedoch den Nachteil, dass die bekannten Getriebe bei einer weiteren Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses bzw. der Spreizung mehr Bauraum in Anspruch nehmen.
-
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll ein möglichst kurz bauendes Vielganggetriebe realisiert werden, welches in einer ersten Gangstufe eine Übersetzung von 14 und eine Spreizung von ca. 6 hat. Zudem soll das das erfindungsgemäße Getriebe eine progressive Getriebestufung aufweisen und als Basis für ein dezidiertes Hybridgetriebe (DHT-Getriebe) dienen können.
-
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zahnräder in drei voneinander axial beabstandeten Radebenen angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass der Bauraum für ein möglichst flexibles Getriebe optimal ausgenutzt werden kann.
-
Unter dem Begriff Radebene wird dabei eine sich senkrecht zur Axialrichtung erstreckende Ebene bezeichnet, in welcher mehrere, auf unterschiedlichen Wellen angeordnete Zahnräder angeordnet sind, die miteinander in Eingriff stehen und dabei eine geschlossene Kette bilden. D.h. jene in axialer Richtung mittigen Querschnittsflächen (gebildet bei theoretischem Schnitt mit einer Radebene) der einzelnen Zahnräder einer bestimmten Radebene sind im Wesentlichen koplanar.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
-
Erfindungsgemäß können alle Zahnräder einer Radebene als Festräder und alle Zahnräder der weiteren Radebenen als Losräder ausgeführt sein. Insbesondere ist es dabei von Vorteil, wenn alle Zahnräder einer ersten Radebene als Festräder ausgeführt sind und alle Zahnräder einer zweiten und dritten Radebene als Losräder ausgeführt sind. Somit können mit drei Radebenen bis zu 16 verschiedene Gangstufen realisiert werden, ohne dass die Außenabmessungen des Getriebes stark ansteigen.
-
Vorzugsweise kann die erste Radebene als Finaldrive-Radebene, d.h. für den Achsantrieb, ausgeführt sein. Dies ist insbesondere für die Erfüllung von speziellen Kundenwünschen von Vorteil.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Schaltgetriebe ferner mit einer koaxial zu der Abtriebswelle angeordneten Differentialwelle ausgestattet sein, welche drehfest mit einem Differential/Differentialgetriebe verbunden ist und Drehmoment von der ersten Zwischenwelle und/oder der zweiten Zwischenwelle auf die Abtriebswelle überträgt. Vorzugsweise können dabei auf der Differentialwelle zwei als Losräder ausgebildete Zahnräder angeordnet sein. Dies ist für eine gute Schaltbarkeit zweckmäßig.
-
Zudem ist es denkbar, dass die jeweils auf der ersten Zwischenwelle, der zweiten Zwischenwelle oder der Differentialwelle angeordneten Losräder der zweiten Radebene und der dritten Radebene über die Koppelelemente miteinander koppelbar sind.
-
Erfindungsgemäß können die Koppelelemente als Formschlusskupplungen mit Synchronisierung, insbesondere als Synchronringe, ausgeführt sein. Gerade solche Synchronringe lassen sich als Normteile kostengünstig bevorraten.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann auf der Antriebswelle jeweils ein Losrad in der zweiten Radebene und in der dritten Radebene angeordnet sein. Ferner kann erfindungsgemäß auf der ersten Zwischenwelle und der zweiten Zwischenwelle sowie der Differentialwelle jeweils ein Losrad in der zweiten Radebene und in der dritten Radebene angeordnet sein. Dadurch lassen sich gewünschte Ganzahlen vorbestimmen.
-
In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung kann auf einer der beiden Zwischenwellen und der Differentialwelle lediglich ein Losrad in der zweiten Radebene und auf der anderen der beiden Zwischenwellen jeweils ein Losrad in der zweiten Radebene und in der dritten Radebene angeordnet sein. Dabei ist es denkbar, dass die auf der anderen der beiden Zwischenwellen in der zweiten Radebene und in der dritten Radebene angeordneten Lösrader als permanent drehfest gekoppeltes Doppellosrad ausgeführt sind.
-
Ferner ist es von Vorteil, wenn Achsen der Antriebswelle, der ersten Zwischenwelle, der zweiten Zwischenwelle und der Abtriebswelle parallel zueinander ausgerichtet sind.
-
In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung kann jeder Zwischenwelle eine elektrische Maschine zugeordnet und so an die Zwischenwelle ankoppelbar sein, dass bei einer Zugkraftunterbrechung gezielt fehlendes Drehmoment zuführbar ist. Vorzugsweise kann die elektrische Maschine dabei über eine Übersetzungsstufe mit der ersten Zwischenwelle und/oder der zweiten Zwischenwelle wirkverbunden sein, wodurch die elektrische Maschine näher an ihrem optimalen Drehzahlbereich betrieben werden kann.
-
Erfindungsgemäß ist es denkbar, dass eine Rotorwelle der elektrischen Maschine einen Achsversatz zu der Antriebswelle aufweist oder die Rotorwelle koaxial zu der Antriebswelle ausgerichtet ist. Durch diese Ausgestaltung kann der Bauraum des Schaltgetriebes optimal ausgenutzt werden und die Außenabmessungen können klein gehalten werden. Wenn die Rotorwelle einen Achsversatz zu der Antriebswelle aufweist, kann das Schaltgetriebe in axialer Richtung kurzgehalten werden. Wenn die Rotorwelle koaxial zu der Antriebswelle ausgerichtet ist, kann das Schaltgetriebe hingegen in radialer Richtung (senkrecht zu der axialen Richtung) klein dimensioniert werden.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein auf der ersten Zwischenwelle und/oder der zweiten Zwischenwelle angeordnetes Zahnrad der Übersetzungsstufe als Losrad ausgebildet ist, welches über ein Koppelelement drehfest mit der ersten Zwischenwelle und/oder der zweiten Zwischenwelle verbindbar ist. Somit kann die elektrische Maschine konstruktiv einfach von der Zwischenwelle, und damit von dem Schaltgetriebe, abgekoppelt werden, so dass keine Limitierung der Höchstgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs durch die Maximaldrehzahl der elektrischen Maschine besteht.
-
Alternativ ist es auch denkbar, die elektrische Maschine von dem Schaltgetriebe abzukoppeln, indem ein Rotor der elektrischen Maschine drehbar auf der Rotorwelle gelagert ist und über das Koppelelement drehfest mit der Rotorwelle verbindbar ist oder dass ein auf der Rotorwelle angeordnetes Zahnrad der Übersetzungsstufe als Losrad ausgebildet ist, welches über das Koppelelement drehfest mit der Rotorwelle verbindbar ist.
-
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann auf der Antriebswelle ein zusätzliches Losrad angeordnet sein, welches mit dem auf der Rotorwelle angeordneten Zahnrad der Übersetzungsstufe in Eingriff steht und über das Koppelelement drehfest mit der Antriebswelle verbindbar ist. Die direkte Anbindung der Rotorwelle an die Antriebswelle ermöglicht es, bei stehendem Kraftfahrzeug die elektrische Maschine direkt mit dem Verbrennungsmotor anzutreiben, um so die elektrische Maschine im Generatorbetrieb zu betreiben und eine zur Speicherung elektrischer Leistung in dem Kraftfahrzeug vorgesehene Batterie zu laden (Standladefunktion).
-
Alternativ kann zur Umsetzung der Standladefunktion auf der Rotorwelle der elektrischen Maschine ein axial verschiebliches Zahnrad angeordnet sein, welches durch axiales Verschieben in Eingriff mit einem der Zahnräder des Schaltgetriebes, insbesondere dem zweiten Antriebsrad, tritt. Es ist jedoch auch denkbar, dass zur Umsetzung der Standladefunktion auf der Rotorwelle der elektrischen Maschine ein zusätzliches Losrad angeordnet ist, welches über das Koppelelement drehfest mit der Rotorwelle verbindbar ist und mit einem der Zahnräder des Schaltgetriebes, insbesondere dem zweiten Antriebsrad, in Eingriff steht.
-
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Schaltgetriebe mit drei Radebenen, welches aus vier Wellen besteht. In einer Radebene sind nur Festräder angeordnet (Finaldrive-Ebene) und in den anderen Radebenen sind nur Losräder angeordnet. Auf dem Differentialkorb (Differentialwelle) sind ebenfalls Losräder angeordnet. Die Losräder sind mit der jeweiligen Welle koppelbar und benachbarte Losräder der Zwischenwellen und der Differentialwelle sind zusätzlich auch miteinander koppelbar. Dabei bestehen die Koppelelemente aus Formschlusskupplungen mit Synchronisierung. In einer ersten Ausführungsform kämmen die Losräder der Differentialwelle ferner mit nur einer der beiden Zwischenwellen und die Losräder der Differentialwelle weisen einen kleineren Wälzkreisdurchmesser als das Finaldriverad auf. Das Finaldriverad kämmt wiederum mit beiden Finaldrive-Ritzeln der Zwischenwellen. Somit sind 16 Gangstufen darstellbar.ln einer alternativen Ausführungsform sind die Losräder einer Zwischenwelle permanent gekoppelt und bilden so ein Doppellosrad. Auf der anderen Zwischenwelle ist dabei nur ein Losrad angeordnet. Auch auf der Differentialwelle ist nur ein Losrad angeordnet, wobei das Losrad der Differentialwelle mit dem Losrad der anderen Zwischenwelle kämmt. Somit sind sechs Gangstufen darstellbar.
-
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Schaltgetriebes nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine tabellarische Übersicht von mit dem Schaltgetriebe nach dem ersten Ausführungsbeispiel darstellbaren Gangstufen;
- 3 eine schematische Ansicht eines Schaltgetriebes nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 4 eine tabellarische Übersicht von mit dem Schaltgetriebe nach dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellbaren Gangstufen;
- 5 ein Geschwindigkeits-Drehzahl-Diagramm des Schaltgetriebes nach dem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 6 eine erste perspektivische Ansicht des Schaltgetriebes nach dem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- 7 eine zweite perspektivische Ansicht des Schaltgetriebes nach dem zweiten Ausführungsbeispiel,
-
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.
-
In 1 ist schematisch ein automatisches Schaltgetriebe 1 für ein Kraftfahrzeug nach einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Eingangsseitig ist dabei eine Antriebswelle 2 angeordnet, welche mittels einer Reibkupplung 3 drehfest mit einer Kurbelwelle 4 gekoppelt werden kann. Die Kurbelwelle 4 ist wiederum mit einem in dem Kraftfahrzeug als Antriebsquelle verbauten Verbrennungsmotor (in 1 nicht dargestellt) verbunden, so dass ein bei Betrieb des Verbrennungsmotors erzeugtes Drehmoment über die Kurbelwelle 4 und die Reibkupplung 3 auf die Antriebswelle 2 und das Schaltgetriebe 1 übertragen wird.
-
Auf der Antriebswelle 2 ist ein erstes Antriebsrad 5 und ein zweites Antriebsrad 6 angeordnet/gelagert. Das erste Antriebsrad 5 bzw. das zweite Antriebsrad 6 sind jeweils als Losräder ausgeführt und können dabei über entsprechende als Formschlusskupplungen mit Synchronisierung ausgeführte Koppelelemente (nachstehend einfach als Formschlusskupplung bezeichnet) A1 und A3 drehfest mit der Antriebswelle 2 gekoppelt werden. D.h. wenn die Formschlusskupplung A1 bzw. A3 geschlossen wird, wird das Drehmoment der Antriebswelle 2 auf das erste Antriebsrad 5 bzw. das zweite Antriebsrad 6 übertragen.
-
Das erste Antriebsrad 5 steht in dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem auf einer ersten Zwischenwelle 7 angeordneten und als Losrad ausgeführten ersten Zwischenwellenrad 8 in Eingriff und das zweite Antriebsrad 6 steht mit einem auf der ersten Zwischenwelle 7 angeordneten und als Losrad ausgeführten zweiten Zwischenwellenrad 9 in Eingriff. Das erste Zwischenwellenrad 8 und das zweite Zwischenwellenrad 9 sind über die Formschlusskupplungen B1 und B3 drehfest und drehmomentübertragend mit der ersten Zwischenwelle 7 verbindbar. Zusätzlich können die beiden Zwischenwellenräder 8 und 9 über die Formschlusskupplung B2 drehfest miteinander verbunden werden. An einem getriebeeingangsseitigen Endabschnitt der ersten Zwischenwelle 7 ist ein als Festrad ausgeführtes Zwischenwellenfestrad 10 angeordnet. Dabei kann das Zwischenwellenfestrad 10 einstückig mit der ersten Zwischenwelle 7 ausgebildet sein oder dauerhaft, beispielsweise über eine Schweißverbindung, mit der ersten Zwischenwelle 7 verbunden sein.
-
Ferner steht das erste Antriebsrad 5 in dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem auf einer zweiten Zwischenwelle 11 angeordneten und als Losrad ausgeführten dritten Zwischenwellenrad 12 in Eingriff und das zweite Antriebsrad 6 steht mit einem auf der zweiten Zwischenwelle 11 angeordneten und als Losrad ausgeführten vierten Zwischenwellenrad 13 in Eingriff. Das dritte Zwischenwellenrad 12 und das vierte Zwischenwellenrad 13 sind über die Formschlusskupplungen C1 und C3 drehfest und drehmomentübertragend mit der zweiten Zwischenwelle 11 verbindbar. Zusätzlich können die beiden Zwischenwellenräder 12 und 13 über die Formschlusskupplung C2 drehfest miteinander verbunden werden. An einem getriebeeingangsseitigen Endabschnitt der zweiten Zwischenwelle 11 ist ein als Festrad ausgeführtes Zwischenwellenfestrad 14 angeordnet. Dabei kann das Zwischenwellenfestrad 14 einstückig mit der zweiten Zwischenwelle 11 ausgebildet sein oder dauerhaft, beispielsweise über eine Schweißverbindung, mit der zweiten Zwischenwelle 11 verbunden sein.
-
Wie in 1 zu erkennen ist, steht das Zwischenwellenfestrad 10 mit einem Abtriebsrad (Finaldriverad) 15, welches dauerhaft drehfest auf einer Abtriebswelle 16 angeordnet ist, in Eingriff. Die Abtriebswelle 16 überträgt das Drehmoment auf Antriebsräder des Fahrzeugs. Zusätzlich ist das Abtriebsrad 15 drehfest mit einem Differentialkorb 16 verbunden. Dieser Differentialkorb 17 ist wiederum mit einer als Hohlwelle ausgebildeten und die Abtriebswelle 16 koaxial aufnehmenden Differentialwelle 18 verbunden.
-
Auf der Differentialwelle 18 sind ein erstes Differentialrad 19 und ein zweites Differentialrad 20 angeordnet. Die als Losräder ausgeführten Differentialräder 19, 20 sind jeweils über Formschlusskupplungen X1 bzw. X3 drehfest mit der Differentialwelle 18 verbindbar und stehen, wie in 1 abgebildet, jeweils in Eingriff mit dem ersten Zwischenwellenrad 8 und dem zweiten Zwischenwellenrad 9. Zusätzlich sind die beiden Differentialräder 19, 20 mit der Formschlusskupplung X2 drehfest miteinander verbindbar.
-
Wie in 1 durch die gestrichelten Linien angedeutet, steht das Abtriebsrad 15 zusätzlich mit dem Zwischenwellenfestrad 14 in Eingriff. In dem ersten Ausführungsbeispiel sind zudem die Zahnraddurchmesser (Kopfkreis) der einzelnen Losräder weiter so gewählt, dass die Zwischenwellenräder 12 und 13 der zweiten Zwischenwelle 11 nicht mit den Differentialrädern 19 und 20 der Differentialwelle 18 in Eingriff kommen. Somit kann das Drehmoment, wie nachstehend näher beschrieben, in Abhängigkeit der Schaltstellung der Formschlusskupplungen A1, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3, X1, X2 und X3 von der Antriebswelle 2 über die erste Zwischenwelle 7 und/oder die zweite Zwischenwelle 11 und/oder die Differentialwelle 18 auf die Abtriebswelle 16 übertragen werden.
-
In dem Schaltgetriebe 1 sind die Zahnräder 5, 6, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 19 und 20 in drei Radebenen I, II, III angeordnet, so dass die Zahnräder in einer der Radebenen I, II, III jeweils eine geschlossene Kette bilden. D.h. die Zahnräder 10, 14, 15 der ersten Radebene I stehen miteinander in Eingriff, die Zahnräder 5, 8, 12, 19 der zweiten Radebene II stehen miteinander in Eingriff und die Zahnräder 6, 9, 13, 20 der dritten Radebene III stehen miteinander in Eingriff. Zusätzlich sind die Wellen 2, 7, 11, 18, insbesondere die Mittelachsen der Wellen 2, 7, 11, 18, in dem Schaltgetriebe 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel parallel zu einander ausgerichtet.
-
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird ein 6-Ganggetriebe als automatisiertes Schaltgetriebe 1 vorgeschlagen. Das Getriebe 1 besteht aus vier Wellen, einer Getriebeeingangs- oder Antriebswelle 2, zwei Zwischenwellen 7, 11 und einer Differentialwelle 18 mit den konzentrischen Abtriebswellen 16, welche mit Antriebsrädern des Fahrzeugs verbunden sind. Die Antriebswelle 2 ist über die Reibungskupplung 3 mit der Kurbelwelle 4 des Verbrennungsmotors reibschlüssig verbindbar.
-
Wie 1 zeigt, sind zur Darstellung der verschiedenen Gangstufen i auf allen vier Wellen jeweils zwei Losräder angeordnet. Eine Besonderheit der Erfindung ist, dass auch auf der Abtriebswelle 16 (Finaldrivewelle) Losräder angeordnet sind. Alle Losräder sind in zwei Radebenen II, III angeordnet. Jedes Losrad kann einzeln mit der jeweiligen Welle gekoppelt werden. Zusätzlich können die benachbarten Losräder miteinander gekoppelt werden. Die Kopplung benachbarter Losräder erlaubt die Darstellung sogenannter Brückengänge, Wendegänge oder Windungsgänge, wie sie vielfach in verschiedenen Getrieben zum Einsatz kommen. Die Kopplung der Losräder erfolgt vorteilhafter Weise mittels synchronisierter Formschlusskupplungen.
-
Auf jeder der Zwischenwellen ist jeweils ein Festrad angeordnet, welches mit dem Festrad der Differentialwelle kämmt (sog. Finaldrive). In 1 ist das Finaldriverad, zur Darstellung des Zahneingriffs mit dem Festrad der Welle 11, gestrichelt dargestellt. Es handelt sich aber um das selbe Rad wie das Finaldriverad auf der FinaldriveWelle.
-
Charakteristisch für das erfindungsgemäße Getriebe ist weiter, dass die Losräder auf der Differentialwelle einen kleineren Wälzkreisdurchmesser aufweisen als das Festrad (1: Finaldrive-Rad). Als Konsequenz daraus weisen die Losräder auf der Zwischenwelle 7 einen größeren Wälzkreisdurchmesser als das Festrad (1: Finaldrive Ritzel, Welle 7) auf. Die Achslagen und die Zahnraddurchmesser (Kopfkreis) der restlichen Losräder sind weiter so gewählt, dass die Losräder der Welle 11 nicht mit den Losrädern der Differentialwelle 18 in Eingriff kommen.
-
2 zeigt tabellarisch die unterschiedlichen Gangstufen i, welche durch Schalten der Formschlusskupplungen A1, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3, X1, X2 und X3 mit dem Schaltgetriebe 1 realisiert werden können. Dabei bedeutet ein x eine geschlossene Formschlusskupplung, 0 entspricht einer geöffneten Formschlusskupplung und ein leeres Feld bedeutet, dass eine der Formschlusskupplungen einer Welle geschlossen sein kann. Wenn nun beispielsweise das Schaltgetriebe 1 in die Gangstufe 2 geschalten werden soll, müssen die Formschlusskupplungen A1 und C1 geschlossen werden, wohingegen die Formschlusskupplungen B1 und X1 geöffnet werden müssen. Somit wird das Drehmoment in der Gangstufe 2 von der Antriebswelle 2 über das erste Antriebsrad 5 und das dritte Zwischenwellenrad 12 auf die zweite Zwischenwelle 11 übertragen und dort über das Zwischenwellenfestrad 14 auf das Abtriebsrad 15 und die Abtriebswelle 16 weitergeleitet.
-
Mit anderen Worten ausgedrückt, sind in 2 sämtliche Verschaltungsmöglichkeiten in tabellarischer Form aufgezeigt. In der linken Spalte sind die Benennungen der Synchronisierungen von A1 bis X3 aufgelistet. Die oberste Zeile kennzeichnet die verschiedenen Schaltzustände. Die Zahlen entsprechen nicht den Gangstufen, sondern sind lediglich eine Nummerierung.
-
Die Schaltzustände 1 bis 4, sowie 11 und 12 sind Direktgänge. Alle anderen Schaltzustände sind Windungsgänge. Bei einem Windungsgang ist charakteristisch, dass eine der mittleren Synchronisierungen B2, C2, X2 geschlossen ist und zwei Losräder miteinander koppelt. Außerdem befindet sich das treibende Losrad der Antriebswelle 2 in einer anderen Radebenen als das getriebene Losrad einer Zwischenwelle 7 oder 11, bzw. der Differentialwelle 18. Beispielsweise ist in Schaltzustand Nr. 5 das erste Antriebsrad 5 der Antriebswelle 2 mit dieser verbunden. Das Antriebsdrehmoment wird weiter auf das dritte Zwischenwellenrad 12 der zweiten Zwischenwelle 11 übertragen, welches über die Synchronisierung C2 mit dem vierten Zwischenwellenrad 13 der zweiten Zwischenwelle 11 gekoppelt ist. Von dort wird das Antriebsdrehmoment über das zweite Antriebsrad 6 der Antriebswelle 2 auf das vierte Zwischenwellenrad 13 der zweiten Zwischenwelle 11 übertragen, welches über die Synchronisierung C3 mit dieser gekoppelt ist. Von der zweiten Zwischenwelle 11 wird das Drehmoment dann über das Abtriebsrad 15 und das Differenzial 17 auf die Abtriebswelle 16 und weiter auf die Räder übertragen.
-
3, 6 und 7 zeigen ein vereinfachtes, zweites Ausführungsbeispiel des Schaltgetriebes 1. Dabei ist auf der ersten Zwischenwelle 7 lediglich das erste Zwischenwellenrad 8 angeordnet. D.h. das zweite Zwischenwellenrad 9 entfällt. Als Folge daraus kann auch das zweite Differentialrad 20 entfallen. Zudem sind die beiden Zwischenwellenräder 12 und 13 der zweiten Zwischenwelle 11 dauerhaft verbunden bzw. einstückig als Doppellosrad 21 ausgeführt. Die Formschlusskupplungen der jeweiligen entfallenen Zahnräder können somit auch weggelassen oder modifiziert werden.
-
Auf der Antriebswelle 2 können weiterhin die beiden Formschlusskupplungen A1 und A3 angeordnet sein, um das erste Antriebsrad 5 oder das zweite Antriebsrad 6 mit dieser zu koppeln. Alternativ kann auch, wie in 3 angedeutet, nur eine Formschlusskupplung angeordnet sein, welche optional das erste Antriebsrad 5 oder das zweite Antriebsrad 6 mit der Antriebswelle 2 koppelt. Wenn nur eine Formschlusskupplung auf der Antriebswelle 2 angeordnet ist, muss diese jedoch so ausgebildet sein, dass sie lediglich das erste oder das zweite Antriebsrad mit der Antriebswelle 2 koppeln kann (und somit zwei Zustände A1 und A3 abbilden kann). Auch auf der ersten Zwischenwelle 7 und der Differentialwelle 18 sind lediglich die Formschlusskupplungen B2 bzw. X2 angeordnet, um jeweils das eine verbleibende erste Zwischenwellenrad 8 und das erste Differentialrad 19 mit der ersten Zwischenwelle 7 bzw. der Differentialwelle 18 zu verbinden. Das auf der zweiten Zwischenwelle 11 angeordnete Doppellosrad 21 kann über die Formschlusskupplung C3 mit dieser gekoppelt werden. Mit dieser Anordnung der Zahnräder und Formschlusskupplungen können somit sechs Schaltstufen realisiert werden.
-
In 4 sind, ähnlich wie in 2, die Schaltzustände der Formschlusskupplungen A1, A3, B2, C3 und X2 in den unterschiedlichen Gangstufen i tabellarisch für das Schaltgetriebe 1 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel aufgelistet. In der obersten Zeile sind die Gangstufen i aufgelistet. Die ersten Spalte beinhaltet die Synchronisierungsnummer. Die vorletzte Zeile beinhaltet die Übersetzung der jeweiligen Gangstufe i, die letzte Zeile den Stufensprung . Der 1. und der 4. Gang sind dabei als Windungsgang ausgeführt. Alle anderen Schaltstufen sind als Direktgang ausgeführt.
-
5 zeigt das Geschwindigkeits-Drehzahl-Diagramm. Das Getriebe 1 weist in den ersten drei Gängen eine progressive Gangabstufung auf, und in den letzten drei Gängen eine geometrische Abstufung.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schaltgetriebe
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Reibkupplung
- 4
- Kurbelwelle
- 5
- erstes Antriebsrad
- 6
- zweites Antriebsrad
- 7
- erste Zwischenwelle
- 8
- erstes Zwischenwellenrad
- 9
- zweites Zwischenwellenrad
- 10
- Zwischenwellenfestrad
- 11
- zweite Zwischenwelle
- 12
- drittes Zwischenwellenrad
- 13
- viertes Zwischenwellenrad
- 14
- Zwischenwellenfestrad
- 15
- Abtriebsrad
- 16
- Abtriebswelle
- 17
- Differentialkorb
- 18
- Differentialwelle
- 19
- erstes Differentialrad
- 20
- zweites Differentialrad
- 21
- Doppellosrad
- A1, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3, X1, X2, X3
- Formschlusskupplungen mit Synchronisierung
- I, II, III
- Radebenen
