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Die Erfindung betrifft ein Getriebe
für ein Kraftfahrzeug
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Derartige Getriebe sind allgemein
bekannt und werden auch in Fahrzeugen mit Frontlängsmotor und Heck- oder Allradantrieb
eingesetzt. 3 zeigt ein
solches als Vorgelegegetriebe ausgebildetes bekanntes Getriebe,
das über
eine Getriebeeingangswelle, eine Vorgelegewelle und eine Getriebeausgangswelle
verfügt.
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Von besonderer Bedeutung im Zusammenhang
mit der vorliegenden Erfindung ist es, dass Getriebe dieses Typs
derart ausgebildet sind, dass die Getriebeeingangswelle und die
Getriebeausgangswelle ohne Versatz koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Diese Anordnung bringt zwar Vorteile, sie ist aber auch mit dem
Umstand verbunden, dass der bei Vorgelegegetrieben zwingend notwendige
Achsversatz zur Vorgelegewelle mechanisch rückgängig gemacht werden muss, um
einen zum Getriebeantrieb koaxialen Getriebeabtrieb zu ermöglichen.
Dies verursacht Nachteile hinsichtlich der Herstellkosten, des notwenigen
Bauraumes und des Gewichts eines solchen Getriebes. Zudem verschlechtert
sich der Wirkungsgrad des Getriebes aufgrund des zusätzlichen Zahneingriffes
von Zahnrädern
auf den jeweiligen Wellen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein Fahrzeuggetriebe vorzustellen, dass die genannten
Nachteile nicht aufweist und demnach kleinbauend ist sowie über einen
besseren Wirkungsgrad verfügt.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt
sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen des Getriebes den Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Die vorgenannten Nachteile der bekannten Getriebe
werden demnach bei einem Getriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Hauptanspruchs dadurch vermieden, dass die Getriebeeingangswelle
und die Getriebeausgangswelle derart zueinander in dem Getriebegehäuse angeordnet sind,
dass diese einen Achsversatz aufweisen und nicht koaxial zueinander
ausgerichtet sind. Die Abkehr von der bisher üblichen Getriebestruktur von Vorgelegegetrieben
ermöglicht
vor allem kleinere und leichtere Getriebe, ohne dabei die Übersetzungsänderungseigenschaften
eines solchen Getriebes aufgeben zu müssen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe
kann darüber
hinaus vorgesehen sein, dass die Getriebeeingangswelle und die Getriebeausgangswelle achsparallel
zueinander angeordnet sind, wenngleich auch nicht achsparallele
Wellenausrichtungen denkbar und ggf. vorteilhaft sind.
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Hinsichtlich der Anordnung der Los-
und der Festräder
sowie der Koppelvorrichtungen für
die Losräder
auf den Getriebewellen können
ebenfalls unterschiedliche Varianten realisiert werden. So können beispielsweise
die Losräder
und die Koppelvorrichtungen auf der Getriebeeingangswelle und/oder
auf der Getriebeausgangswelle angeordnet sein, wenngleich die Anordnung
der Losräder
und der Koppelvor richtungen auf nur eine der beiden Getriebewellen,
speziell auf der Getriebeausgangswelle, als vorteilhaft angesehen
wird.
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Die Koppelvorrichtungen selbst können als axial
auf der Getriebewelle verschiebbare Klauenkupplungen oder Schiebemuffen
ausgebildet sein, die zu Synchronisationszwecken in an sich bekannter
Weise entweder mit einer Getriebewellenbremse oder mit zwischen
der Schiebemuffe und dem jeweiligen Zahnrad angeordneten Synchroneinrichtungen zusammenwirken.
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In einer weiteren Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Getriebes
kann vorgesehen sein, dass in dem Getriebe koaxial zu der Getriebeausgangswelle
eine Vorgelegewelle angeordnet ist, auf der wenigstens ein Zahnrad
vorzugsweise drehfest angeordnet ist. Darüber hinaus kann die Vorgelegewelle
als Hohlwelle ausgebildet sein und zur Lagerung der Getriebeausgangswelle
dienen oder in einem Hohlwellenabschnitt der Getriebeausgangswelle
gelagert sein.
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Hinsichtlich des Achsversatzes und
der Anordnung der Getriebewellen im Getriebegehäuse wird es in Weiterbildung
der Erfindung als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die an der
Getriebeausgangswelle befestigbare Antriebslängswelle (beispielsweise eine
Kardanwelle) bezogen auf die Einbaulage des Getriebes in der Karosserie
eines Kraftfahrzeuges unterhalb der Getriebeeungangswelle angeordnet
ist.
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Auf diese Weise ermöglicht der
Getriebeversatz, auf den bei Fahrzeugen mit Frontmotor und Heckantrieb
oder Allradantriebs üblichen
Kardantunnel in der Karosserie eines Fahrzeuges verzichten zu können. Außerdem wird
durch die Möglichkeit
der Absenkung der Antriebslängswelle
erreicht, dass der Fahrzeugschwerpunkt ein gutes Stück weiter
nach unten verlegt wird, was den Fahreigenschaften des Fahrzeuges
zugute kommt.
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Um den Anschlusspunkt beispielsweise
der Kardanwelle an das Hinterachsgetriebe bei einem vorhandenen
Fahrzeugtyp beibehalten zu können, kann
die Kardanwelle im Vergleich zur konventionellen Anordnung in derartigen
Kraftfahrzeugen auch leicht geneigt werden. Durch diese Maßnahme ergeben
sich keine Nachteile hinsichtlich der Bodenfreiheit des Fahrzeuges.
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Bei einer anderen Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Getriebes
ist der Achsversatz sowie die Anordnung der Getriebewellen im Getriebegehäuse derart
ausgebildet, dass eine an der Getriebeausgangswelle befestigte Antriebslängswelle
(Kardanwelle) bezogen auf die Einbaulage des Getriebes in der Karosserie
eines Kraftfahrzeuges oberhalb der Getriebeeingangswelle angeordnet
ist. Dieser Getriebeaufbau ist mit dem Vorteil verbunden, dass durch
die damit einhergehende Absenkung des Fahrzeugantriebsmotors eine
noch stärkere
Schwerpunktverlagerung nach unten erfolgt. Darüber hinaus kann durch die tiefere
Anordnung des Motors die Crashsicherheit und der Personenschutz
bei einem Frontalaufprall auf das Fahrzeug verbessert werden.
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Das erfindungsgemäße Getriebe kann als reines
Handschaltgetriebe, als automatisiertes Schaltgetriebe sowie als
Doppelkupplungsgetriebe aufgebaut sein, wobei das Doppelkupplungsgetriebe über vorzugsweise
zwei koaxial zueinander angeordnete Getriebeeingangswellen verfügt.
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Sofern das Getriebe als automatisiertes Schaltgetriebe
oder als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist, sind in einer
anderen Ausgestaltung der Erfindung die Koppelvorrichtungen, also üblicherweise
die Schiebemuffen des Getriebes, automatisch durch hilfskraftbetätigbare
Stellvorrichtungen wie etwa hydraulische Stellzylinder und/oder
manuell betätigbar.
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Der erfindungsgemäße Getriebeaufbau lässt sich
am besten anhand von konkreten Ausführungsbeispielen sowie durch
einen Vergleich mit einem bekannten Vorgelegebetriebe erläutern, die
in der beigefügten
Zeichnung dargestellt sind. Darin zeigen
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1 eine
schematische Darstellung eines Schaltgetriebes mit nach unten abgesenkter
Getriebeausgangswelle,
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2 eine
Darstellung wie in 1,
jedoch mit nach unten abgesenkter Getriebeeingangswelle,
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3 eine
schematische Darstellung eines Schaltgetriebes in Vorgelegebauweise
gemäß dem Stand
der Technik, und
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4 ein
Doppelkupplungsgetriebe mit einem ähnlichen Getriebeaufbau wie
bei dem Getriebe gemäß 1.
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Wie 3 verdeutlicht,
wird in einem Antriebsstrang 1 ein bekanntes Handschaltgetriebe
in Vorgelegebauweise von einem Antriebsmotor 2 angetrieben,
der hier als Brennkraft maschine ausgebildet ist. Die Kurbelwelle 2 des
Antriebsmotors 2 ist mit einem Drehschwingungsdämpfer 4 verbunden,
mit dem Drehungleichförmigkeiten
des Antriebsmotors ausgeglichen werden können.
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Antriebstechnisch hinter dem Drehschwingungsdämpfer 4 folgt
eine Anfahr- und Schaltkupplung 5, deren Ausgangsseite
mit der Getriebeeingangswelle 6 des Vorgelegegetriebes
verbunden ist.
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Auf dieser Getriebeeingangswelle 6 sind zwei
Gangzahnräder 7, 9 drehfest
verkeilt, die mit drehbar auf einer Vorgelegewelle 12 gelagerten Zahnrädern 8, 10 kämmen. Die
Vorgelegewelle 12 ist in zwei Lagervorrichtungen 18, 22 gelagerten
und trägt
neben den beiden erwähnten
Losrädern 8, 10 weitere
Losräder 13, 15,
die jeweils einer Getriebeübersetzungsstufe
zugeordnet sind. Die Vorgelegewelle 12 ist zudem in ihrem
mittleren Bereich gestrichelt dargestellt, um zu verdeutlichen,
dass in Abhängigkeit
von der Anzahl der gewünschten Übersetzungsstufen
weitere Losräder
auf der Vorgelegewelle 12 gelagert sein können.
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Zur drehfesten Verbindung der jeweiligen Losräder 8, 10, 13, 15 mit
der Vorgelegewelle 12 und damit zur Einstellung eines bestimmten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes sind auf der Vorgelegewelle 12 Koppelvorrichtungen 11, 17 in
Form von Schiebemuffen drehfest aber axial verschieblich angeordnet.
Die Schiebemuffen werden bei der Durchführung eines konkreten Getriebeschaltvorganges
in an sich bekannter Weise jeweils von einer Betätigungsvorrichtung 67 in
Richtung zu dem jeweiligen Zahnrad 8, 10, 13, 15 axial
soweit verschoben, bis eine drehfeste Verbindung zwi schen dem jeweiligen
Losrad und der Vorgelegewelle 12 hergestellt ist.
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Neben der Getriebeeingangswelle 6 und
der Vorgelegewelle 12 verfügt das bekannte Getriebe über eine
Getriebeausgangswelle 21, die in einem Hohlwellenabschnitt 23 der
Getriebeeingangswelle 6 und in einem weiteren Lager 19 koaxial
zur Getriebeeingangswelle 6 gelagert ist. Auf der Getriebeausgangswelle 6 sind
Zahnräder 14, 16 befestigt,
die mit den Lösrädern 13, 15 auf
der Vorgelegewelle 12 im Zahneingriff stehen. Durch diesen
Aufbau ist es möglich,
dass eine über
die Getriebeeingangswelle 6 in das Getriebe eingeleitete
Antriebsleistung 62 über die
Vorgelegewelle 12 und die zur Getriebeeingangswelle 6 koaxial
angeordnete Getriebeausgangswelle 21 an eine mit dieser
Getriebeausgangswelle 21 verbundene Kardanwelle 20 weitergegeben
werden kann.
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Abweichend von diesem bekannten Getriebeaufbau
erlaubt die in 1, 2 und 4 dargestellte erfindungsgemäße Getriebestruktur
eine sehr viel kompaktere und auch kostengünstigere Bauweise, die zudem
mit dem Vorteil verbunden ist, dass ein Achsversatz zwischen der
Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle mit den bereits
geschilderten Vorzügen
hinsichtlich der Schwerpunktverlagerung und der Fahrzeugbodenglättung besteht.
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Wie 1 verdeutlicht,
wird auch in dem Antriebsstrang 24 das erfindungsgemäße Getriebe
beispielsweise von einer Brennkraftmaschine 2 angetrieben,
deren Kurbelwelle 3 antriebstechnisch über den Drehschwingungsdämpfer 4 und
der Anfahr- und Schaltkupplung 5 mit der Eingangswelle 26 des
Getriebes verbunden ist. Auf dieser Getriebeeingangswelle
26 sind
nun eine Reihe von Gangrädern
(Festräder 27, 29, 31, 33)
befestigt, die mit Losrädern 28, 30, 32, 34 auf
einer Getriebeausgangswelle 38 kämmen.
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Zur Vereinfachung der Darstellung
ist hier jeweils nur ein Wellenlager 36 für die Getriebeausgangswelle 38 und
ein Wellenlager 37 für
die Getriebeeingangswelle 26 dargestellt. Darüber hinaus
ist auch hier durch die gestrichelte Darstellung der Getriebeeingangswelle 26 und
der Getriebeausgangswelle 38 angedeutet, dass neben den
beispielhaft dargestellten Gangradpaaren 27, 28; 29, 30; 31, 32; 33, 34 für zusätzliche
Getriebegänge
noch weitere Gangradpaare auf den beiden Wellen 26, 38 anbringbar
sind.
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Bei geschlossener Anfahr- und Schaltkupplung 5 wird
die Getriebeeingangswelle 26 von dem Antriebsmotor 2 angetrieben,
so dass sich diese zusammen mit den Festrädern 27, 29, 31, 33 dreht.
Da die Losräder 28, 30, 32, 34 mit
den genannten Festrädern
gangindividuell im Zahneingriff stehen, drehen sich diese ebenfalls
lose mit.
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Zur Zuschaltung einer Getriebeübersetzungsstufe
und zur Weiterleitung einer Antriebsleistung 39 auf die
mit der Getriebeausgangswelle 38 verbundenen Kardanwelle 61 wird
wie bei dem Getriebe gemäß dem Stand
der Technik (3) eine den
Losrädern
zugeordnete Schiebemuffe 25, 35 axial soweit in
Richtung auf das betroffene Zahnrad verschoben, bis eine mechanische
Kopplung zwischen der Getriebeausgangswelle 38 und dem
jeweiligen Losrad hergestellt ist.
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Wie 1 verdeutlicht,
kann durch die Zweiwellenstruktur des erfindungsgemäßen Getriebes
ein Wellenversatz mit dem Abstand „a" erreicht werden, um dessen Länge die Kardanwelle
in einem Fahrzeug tiefer als bisher üblich und verbunden mit den bereits
genannten Vorteilen in Richtung zur Fahrbahn abgesenkt ist. Darüber hinaus
kann durch den Aufbau des Getriebes deutlich Bauraum und Gewicht gespart
werden.
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2 zeigt
eine Getriebestruktur, die ebenfalls dem Grundgedanken der Erfindung
folgt. Auch hier wird in einem Antriebsstrang 40 das Getriebe von
einer Brennkraftmaschine 41 über deren Kurbelwelle 42,
den Drehschwingungsdämpfer 43 und
die Anfahr- und Schaltkupplung 44 angetrieben, wobei die
Brennkraftmaschine 41 im Fahrzeug in diesem Ausführungsbeispiel
jedoch in Richtung zur Fahrbahn abgesenkt ist.
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Auch bei diesem Getriebe sind auf
der zumindest in dem Lager 58 gelagerten Getriebeeingangswelle 45 Festräder 49, 53, 55 drehfest
verkeilt, die mit Losrädern 50, 54, 56 auf
der in Lagern 57, 60 gelagerten Getriebeausgangswelle 52 kämmen. Für eine drehfeste
Verbindung der Losräder
mit der Getriebeausgangswelle 52 sind bei diesem Getriebe ebenfalls
als Schiebemuffen 51, 63 ausgebildete Koppelglieder
vorhanden, die mit Hilfe von Stellvorrichtungen 67 auf
der Getriebetriebswelle 52 axial verschiebbar angeordnet
sind.
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Neben der Absenkung der Getriebeeingangsweite
mit dem Antriebsmotor 41, dem Drehschwingungsdämpfer 43 und
der Kupplung 44 weist dieses Variante der erfindungsgemäßen Getriebestruktur
die Besonderheit auf, dass ein Festrad 47 auf der Getriebeeingangswelle 45 mit
einem Festrad 48 im Zahneingriff steht, das auf einer Vorgelegewelle 46 angeordnet
ist. Diese Vorgelegewelle 46 ist koaxial zu der Getriebeausgangswelle 52 ausgerichtet und
in Drehlager 60 gelagert. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass
die Vorgelegewelle 46 in einem Hohlwellenabschnitt der
Getriebeausgangswelle 52 wenigstens teilweise gelagert
ist. Die antriebstechnische Verbindung des Festrades 48 mit
der Getriebeabtriebswelle 52 erfolgt mittels der Schiebemuffe 51, die
dazu in Richtung auf dieses Zahnrad 48 axial verschieblich
auf der Getriebeausgangswelle 52 angeordnet ist.
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Darüber hinaus ist die Getriebeausgangswelle 52 mit
einer Kardanwelle 61 verbunden, so dass eine an der Getriebeeingangswelle 45 in
das Getriebe eingeleitete Antriebsleistung 64 mit dem gewünschten
Achsversatz „b" zu einem Hinterachs- oder
Allradverteilergetriebe weitergeleitet werden kann.
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Schließlich ist in 4 ein Antriebsstrang 70 mit
einem Doppelkupplungsgetriebe dargestellt. Der Aufbau dieses Doppelkupplungsgetriebes
entspricht weitgehend dem in 1 dargestellten
Getriebe, so dass bei beiden Getriebetypen viele Getriebebauteile identisch
verwendet werden können.
Ein wesentlicher Unterschied betrifft den Eingangsbereich der beiden
Getriebe, in dem bei dem Doppelkupplungsgetriebe zwei koaxial ineinander
gelagerte Getriebeeingangswellen 66, 68 mit jeweils
zugeordneten Festrädern 27, 29; 31, 33 vorgesehen
sind. Jede dieser Getriebeeingangswellen 66, 68 ist
einem Kupplungsteil der Doppelkupplung 65 zugeordnet, so
dass diese beiden Eingangswellen 66, 68 unabhängig voneinander
mit der Brennkraftmaschine 2 antriebstechnisch verbunden
werden können.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform der
Erfindung ist das Doppelkupplungsgetriebe hinsichtlich der Anordnung
der Wellen so aufgebaut, wie das in 2 ge zeigte
Getriebe. Auf diese weise sind die Antriebsmotor 2 und
ggf. ein Drehschwingungsdämpfer 4 zusammen
mit der Doppelkupplung 65 und den Getriebeeingangswellen 66, 68 unterhalb der
Getriebeausgangswelle 52 angeordnet.
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- 1.
- Antriebsstrang
- 2.
- Antriebsmotor
- 3.
- Kurbelwelle
- 4.
- Drehschwingungsdämpfer
- 5.
- Kupplung
- 6.
- Getriebeeingangswelle
- 7.
- Festrad
- 8.
- Losrad
- 9.
- Festrad
- 10.
- Losrad
- 11.
- Schiebemuffe
- 12.
- Vorgelegewelle
- 13.
- Losrad
- 14.
- Festrad
- 15.
- Losrad
- 16.
- Festrad
- 17.
- Schiebemuffe
- 18.
- Lager
- 19.
- Lager
- 20.
- Kardanwelle
- 21.
- Getriebeausgangswelle
- 22.
- Lager
- 23.
- Hohlwelle
- 24.
- Antriebsstrang
- 25.
- Schiebemuffe
- 26.
- Getriebeeingangswelle
- 27.
- Festrad
- 28.
- Losrad
- 29.
- Festrad
- 30.
- Losrad
- 31.
- Festrad
- 32.
- Losrad
- 33.
- Festrad
- 34.
- Losrad
- 35.
- Schiebemuffe
- 36.
- Lager
- 37.
- Lager
- 38.
- Getriebeausgangswelle
- 39.
- Leistungsfluss
- 40.
- Antriebsstrang
- 41.
- Antriebsmotor
- 42.
- Kurbelwelle
- 43.
- Drehschwingungsdämpfer
- 44.
- Kupplung
- 45.
- Getriebeeusgangswelle
- 46.
- Nebenwelle
- 47.
- Festrad
- 48.
- Festrad
- 49.
- Festrad
- 50.
- Losrad
- 51.
- Schiebemuffe
- 52.
- Getriebeausgangswelle
- 53.
- Festrad
- 54.
- Losrad
- 55.
- Festrad
- 56.
- Losrad
- 57.
- Lager
- 58.
- Lager
- 59.
- Lager
- 60.
- Lager
- 61.
- Kardanwelle
- 62.
- Leistungsfluss
- 63.
- Schiebemuffe
- 64.
- Leistungsfluss
- 65.
- Doppelkupplung
- 66.
- Hohlwelle;
Getriebeeingangswelle
- 67.
- Stellvorrichtung
- 68.
- Getriebeeingangswelle
- 69.
- Antriebsstrang
- 70.
- Antriebsstrang
- a
- Achsversatz
- b
- Achsversatz