DE10027375A1 - Zahnräder-Wechselgetriebe - Google Patents

Abstract

Das erfindungsgemäße Zahnräder-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse, in dem mehrere Getriebewellen angeordnet sind, insbesondere eine Eingangswelle und eine in axialer Verlängerung zur Eingangswelle angeordnete Ausgangswelle sowie mindestens eine parallel zur Eingangswelle und zur Ausgangswelle angeordnete Getriebewelle, weist zur Begrenzung der Durchbiegung der Wellen eine zusätzliche Stützstelle (5) an der Innenwand des Gehäuses (1) auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnräder- Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse, in dem mehrere Getriebewellen angeordnet sind, insbesondere eine Eingangswelle und eine in axialer Verlängerung zur Eingangswelle angeordnete Ausgangswelle und mit mindestens einer parallel zur Eingangswelle und zur Ausgangswelle an­ geordneten Welle, insbesondere einer Vorgelegewelle, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Manuell schaltbare Zahnräder-Wechselgetriebe sind vielfältig bekannt. Diese weisen überwiegend in einem Ge­ triebegehäuse eine erste Welle als Eingangswelle und eine zweite Welle als Zentralwelle oder Hauptwelle auf, die auch die Abgangswelle sein kann, sowie eine oder mehrere Vorge­ legewellen. Die Eingangswelle und die Hauptwelle liegen dabei konzentrisch zueinander. Bei derartigen Zahnräder- Wechselgetrieben tritt häufig das Problem auf, dass die beiden Wellen, die durch eine Schalteinrichtung miteinander verbunden sind, durch Effekte unterschiedlicher Wärmeaus­ dehnung im Getriebe ihre Position zueinander verändern. Das Getriebegehäuse besteht in den meisten Anwendungsfällen aus einer Aluminiumlegierung, während Lager und Wellen aus Stahl bestehen. Bei einer Aufwärmung des Getriebes im Be­ trieb dehnen sich die beiden Materialien unterschiedlich stark aus, wodurch es zu einem unerwünschten Spiel zwischen den einzelnen Bauteilen kommen kann.

Wird in einem derartigen Getriebe durch Wärmeausdeh­ nung die Zuordnung der beiden Wellen zueinander beeinträch­ tigt und ist in dem Bereich des Zusammentreffens der beiden Wellen eine Schalteinrichtung angeordnet, so sind die Bau­ teile der die beiden Wellen miteinander verbindenden Schalteinrichtung nicht mehr sicher zueinander angeordnet, wodurch starke Beeinträchtigungen des Schaltvorganges auf­ treten können.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde in der deut­ schen Patentanmeldung P 196 33 281 der Anmelderin ein Zahn­ räder-Wechselgetriebe mit einer ersten Welle und einer im wesentlichen dazu koaxialen zweiten Welle vorgeschlagen und mit einer Anordnung, die gleichzeitig eine Rotationsbewe­ gung der Wellen zueinander zuläßt zur axialen Bindung der beiden zu verbindenden Wellen aneinander, um Längendehnun­ gen der beiden Wellen zueinander zu vermeiden.

Dadurch bleibt die Rotationsfähigkeit der Wellen rela­ tiv zueinander im getrennten Zustand erhalten und Lastwech­ selschläge treten nicht auf, wenn eine feste Zuordnung der Wellen zueinander gegeben ist, da das axiale Spiel zwischen den Wellen minimiert bzw. beseitigt wird. Wenigstens eine der beiden Wellen muß dabei sowohl axial als auch radial im Getriebegehäuse fest gelagert werden.

Die EP 683 873 der Anmelderin beschreibt ein Zahnrä­ der-Wechselgetriebe mit Leistungsteilung auf mehrere Vorge­ legewellen, mit einer koaxialen Antriebswelle, die radial und axial gelagert ist und mit einer Abtriebswelle, die schwimmend gelagert ist, wobei mindestens ein auf der An­ triebswelle vorgesehenes Antriebszahnrad das Drehmoment auf mit diesem kämmende und fest mit den Vorgelegewellen ver­ bundene Zahnräder weiterleitet und wobei die Losräder auf der Antriebs- und Abtriebswelle axial fixiert, radial je­ doch frei sind. Bei zwei oder mehr Konstanten tritt dabei das Problem auf, dass bei mehreren Antriebsrädern das nicht geschaltete Antriebsrad durch Fertigungstoleranzen Radial­ spiel benötigt. Bei Abnahme eines Drehmomentes an einer Vorgelegewelle entstehen an einem schräg verzahnten Zah­ neingriff an der Antriebswelle radiale und axiale Kräfte. Um diese aufnehmen zu können, muß das im Kraftfluß befind­ liche Zahnrad zur Antriebswelle geführt werden. Um einen asymmetrischen Kraftangriff zu erlauben, insbesondere bei dem auch ein Nebenabtrieb über nur eine Vorgelegewelle er­ folgt, wird bei diesem bekannten Zahnräder-Wechselgetriebe mit Leistungsverteilung auf mehrere Vorgelegewellen vorge­ schlagen, dass mindestens ein auf der Antriebswelle vorge­ sehenes Antriebszahnrad das Drehmoment auf mit diesem käm­ mende und fest mit den Vorgelegewellen verbundene Zahnräder weiterleitet, von denen das Drehmoment auf der Abtriebswel­ le axial fixiert und radial frei beweglich angeordnete Los­ räder und von dort mittels einer jeweils zugeordneten Kupp­ lungseinrichtung auf die Abtriebswelle weitergeleitet wird, wobei mindestens ein auf der Antriebswelle vorgesehenes Antriebszahnrad ein axial fixiertes und radial frei beweg­ liches Losrad ist, das zur Drehmomentübertragung über eine Schalteinrichtung mit der Antriebswelle gekuppelt und über eine verschiebbare Fixiereinrichtung radial festgelegt wird.

Soll bei einem derartigen mehrgängigen Zahnräder- Wechselgetriebe die Gangstufenzahl vergrößert werden, so ist es üblich, ein weiteres Zahnradpaar hinzuzufügen. Dies führt jedoch zu einer erhöhten Durchbiegung der Wellen durch das zusätzliche Radpaar. Soll dabei das Getriebeein­ gangsmoment erhöht und die Übersetzung des ersten Ganges angehoben werden, führt dies zwangsläufig zu einer Vergrö­ ßerung des Achsabstandes. Dies zieht wiederum eine Vergrö­ ßerung der Durchmesser der Zahnräder nach sich, verbunden mit einer Erhöhung ihrer Massenträgheitsmomente. Daraus resultiert eine Vergrößerung der zu synchronisierenden Mas­ sen, was sich als Einbuße in der Bedienbarkeit der Schal­ tung bemerkbar macht. Eine Vergrößerung des Achsabstandes führt außerdem zu einer zunehmenden Geräuschbelastung in Form von Getrieberasseln.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde bereits in der DE 44 29 546 der Anmelderin vorgeschlagen, das Zahnräder- Wechselgetriebe, das eine Eingangswelle und eine in axialer Verlängerung der Eingangswelle angeordnete Hauptwelle auf­ weist, die die Ausgangswelle des Getriebes darstellt, sowie eine parallel zur Eingangswelle und zur Hauptwelle angeord­ nete Vorgelegewelle aufweist, dahingehend auszugestalten, dass die Vorgelegewelle geteilt ist und dass Mittel zur wahlweisen Verbindung der beiden Teile der Vorgelegewelle vorgesehen sind. Der erste Teil der Vorgelegewelle weist dabei die Zahnräder für die Vorwärtsgangstufen auf, während der zweite Teile der Vorgelegewelle die Zahnräder für die Rückwärtsgangübersetzung und eine Kriechgangübersetzung aufweist. Beim Betrieb der Vorwärtsgangstufen steht der zweite Teil der Vorgelegewelle still und muß auch nicht mitsynchronisiert werden.

Die Hauptwelle ist in ihrem Mittenbereich durch ein weiteres Lager in einer Zwischenwand des Getriebegehäuses gelagert, wodurch sich die Durchbiegung der Hauptwelle ge­ ring halten läßt. Ebenfalls ist in einem zweiten Lager in der Zwischenwand der erste Teil der Vorgelegewelle gela­ gert. Zur Schaltung von Rückwärtsgangübersetzung und Kriechgangübersetzung werden die beiden Teile der Vorgele­ gewelle miteinander verbunden. Dies kann während der Wähl­ bewegung mit dem Schalthebel erfolgen, bei der der Fahrer durch Verschieben des Schalthebels in der Wählgasse die gewünschte Schaltgasse auswählt; bewegt der Fahrer den Schalthebel aus der Schaltgasse für den ersten und den zweiten Vorwärtsgang z. B. nach links in die Schaltgasse für Rückwärtsgang und Kriechgang, so wird über eine geeig­ nete Anordnung während des Gassensprunges die Verbindung zwischen den beiden Teilen der Vorgelegewelle hergestellt.

Der zweite Teil der Vorgelegewelle ist einerseits in­ nerhalb des ersten Teils der Vorgelegewelle gelagert und andererseits über ein Lager in der Wand des Gehäuses gela­ gert.

Bei diesen bekannten Getriebewellenlagerungen mit zwei oder mehr Wälzlagern in der Gehäusewand sind also die Lager mit einem Umschlingungswinkel von 360° im Gehäuse fixiert. Die Lagerungen können statisch bestimmt oder statisch über­ bestimmt ausgeführt sein. Dieses Lagerungsprinzip hat zur Folge, dass sich die Wellendurchbiegung mit steigendem Ge­ triebeeingangsmoment vergrößert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein mehr­ gängiges Zahnräder-Wechselgetriebe dahingehend auszugestal­ ten, dass die Wellendurchbiegung bei steigendem Getriebee­ ingangsmoment nur bis zu einem vorgegebenen maximal zuläs­ sigen Wert ansteigt und zwar auf besonders einfache und kostengünstige Weise.

Ausgehend von einem Zahnräder-Wechselgetriebe der ein­ gangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Un­ teransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass zwischen den Lagern der einzelnen Wellen in der Getriebewand eine zu­ sätzliche die Durchbiegung der Wellen bei hoher Last be­ grenzende Stützstelle an der Innenwand des Gehäuses vorge­ sehen ist, wobei diese Stützstelle vorzugsweise in Verlän­ gerung der Hauptbelastungsrichtung der entsprechenden Welle angeordnet ist.

Bei einem vorteilhafte Ausführungsbeispiel weist die der Welle zugewandte Oberfläche der Stützstelle ein vorge­ gebenes Spiel zur Wellenoberfläche auf; eine besonders ge­ ringe Reibung wird erzielt, wenn die zusätzliche Stützstel­ le mit einem Gleitlager oder einem Wälzlager versehen ist.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass auf eine besonders einfache und kostengünstige Weise eine Wel­ lendurchbiegung bei steigendem Getriebeeingangsmoment nur bis zu einem vorgegebenen maximal zulässigen Wert ansteigen kann und dass darüber hinaus die weitere Vergrößerung der Durchbiegung durch die Stützstelle verhindert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Zahnräder-Wechselgetriebe und

Fig. 2 einen Radialschnitt durch dieses Getriebe.

Da mehrgängige Zahnräder-Wechselgetriebe dem Fachmann gut bekannt sind, sind in der Zeichnung nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Teile mit Bezugszei­ chen versehen.

In herkömmlicher Weise ist das mehrgängige Zahnräder- Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse 1 ver­ sehen, in dem mehrere Getriebewellen angeordnet sind, ins­ besondere eine Eingangswelle und eine in axialer Verlänge­ rung zur Eingangswelle angeordnete Ausgangswelle sowie min­ destens eine parallel zur Eingangswelle und zur Ausgangs­ welle angeordnete weitere Getriebewelle 2, die insbesondere eine Vorgelegewelle ist, wobei die Eingangswelle, die Aus­ gangswelle und die Getriebewelle Zahnräder aufweisen, die miteinander in Eingriff stehen und Übersetzungsstufen des Getriebes bilden und wobei die einzelnen Wellen an ihren Enden in Lagern geführt sind. Die beiden Lager für die Ge­ triebewelle 2 sind mit 3 und 4 bezeichnet, wobei diese La­ ger in das Gehäuse 1 des Getriebes eingesetzt sind.

Um eine Durchbiegung der Wellen auf ein vorgegebenes Maß zu begrenzen bei steigendem Getriebeeingangsmoment ist mindestens eine zusätzliche Stützstelle 5 an einer oder mehreren Wellen vorgesehen, die als Abstützung in der in Fig. 2 mit 7 bezeichneten Hauptbelastungsrichtung dient. Im lastfreien Zustand und bei durchschnittlichem Getriebe­ eingangsmoment besteht zwischen der entsprechenden Getrie­ bewelle und der Stützstelle ein vorgegebenes definiertes Spiel, das sich bei zunehmender Last stetig verringert. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die der Getriebe­ welle zugewandte Oberseite der Stützstelle 5 mit einem Gleitlager 6 oder einem Wälzlager versehen ist.

Diese zusätzliche Stützlagerung verhindert sicher ein Überschreiten der maximal zulässigen Durchbiegung der zuge­ ordneten Getriebewelle bei hoher Last und gewährleistet gleichzeitig einen akzeptablen Zahneingriff und Belastungs­ zustand. Zugleich wird das Geräuschniveau des Getriebes erheblich verbessert.

Das erfindungsgemäße Lagerprinzip gewährleistet die statisch bestimmte bzw. statisch überbestimmte Lagerung in den in der Getriebegehäusewand aufgenommenen Lagern bei geringer bzw. durchschnittlicher Belastung. Bei darüber hinaus gehenden Getriebeeingangsmoment wirkt die zusätzli­ che Stützstelle stabilisierend.

Bezugszeichen

1

Gehäuse

2

Getriebewelle

3

Lager

4

Lager

5

Stützstelle

6

Gleit- oder Wälzlager

Claims (5)

1. Zahnräder-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse, in dem mehrere Getriebewellen angeordnet sind, insbesondere eine Eingangswelle und eine in axialer Verlängerung zur Eingangswelle angeordnete Ausgangswelle und mit mindestens einer parallel zur Eingangswelle und zur Ausgangswelle angeordneten weiteren Welle, insbesondere einer Vorgelegewelle, wobei Eingangswelle, Ausgangswelle und Vorgelegewelle Zahnräder aufweisen, die miteinander in Eingriff stehen und Übersetzungsstufen des Getriebes bilden und wobei die einzelnen Wellen in Lagern geführt sind, die im Getriebegehäuse eingesetzt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, dass zwischen den Lagern (3, 4) der einzelnen Wellen (2) eine zusätzliche die Durchbiegung der Wellen bei hoher Last begrenzende Stützstelle (5) an der Innenwand des Gehäuses (1) vorgesehen ist.

2. Zahnräder-Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstelle (5) in Verlängerung der Hauptbelastungsrichtung (7) der zugeordne­ ten Welle (2) angeordnet ist.

3. Zahnräder-Wechselgetriebe nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die der Wel­ le zugewandte Oberfläche der Stützstelle (5) ein vorgegebe­ nes Spiel zur Wellenoberfläche aufweist.

4. Zahnräder-Wechselgetriebe nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Stützstelle (5) mit einem Gleitla­ ger (6) versehen ist.

5. Zahnräder-Wechselgetriebe nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Stützstelle (5) mit einem Wälzla­ ger (6) versehen ist.