DE102005032224A1 - Fahrzeuggetriebe mit einer Vorgelegewelle - Google Patents

Abstract

Fahrzeuggetriebe mit einer Vorgelegewelle (4), die von einer Antriebswele (5) alternativ über eine von zwei Eingangskonstanten (E1, E2) antreibbar und in einem Direktgang mittels eines Schaltelementes (S2) entkoppelbar ist, wobei der Leistungspfad eines Gangs über beide Eingangskonstanten (E1, E2) verläuft, wobei das Schaltelement (S2) koaxial auf der Vorgelegewelle (4) angeordnet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Fahrzeuggetriebe mit einer Vorgelegewelle gemäß dem einteiligen Patentanspruch 1.
• Ferner ist aus der US 5,381,703 ein Fahrzeuggetriebe mit einem Schaltdom zur unmittelbar manuellen Auswahl der Gänge bekannt. Eine Vorgelegewelle ist von einer Antriebswelle antreibbar und in einem Direktgang zur Wirkungsgradverbesserung mittels eines Schaltelementes entkoppelbar.
• Aus der DE 102 39 396 A1 ist bereits ein Fahrzeuggetriebe bekannt, das eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle und eine Vorgelegewelle umfasst. Das Getriebe weist einen direkten Gang auf, wobei die Teile des Getriebes, die im direkten Gang nicht im Leistungspfad liegen, ganz oder teilweise abgekoppelt sind, wenn der direkte Gang geschaltet ist.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Nutzfahrzeuggetriebe zu schaffen, dass bei einem hohen Wirkungsgrad einen geringen axialen Bauraum beansprucht.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
• Gemäß einem Vorteil der Erfindung sind zumindest zwei Eingangskonstanten vorgesehen, so dass jeder folgende Gang zweifach nutzbar ist, was ein hohe Anzahl von Gängen ermöglicht, so dass eine sehr feine Stufung der Übersetzung verwirklicht werden kann und der Antriebsmotor im engen optimalen Drehzahlbereich genutzt werden kann. Dieser enge optimale Drehzahlbereich kann auch auf geringstmögliche Schadstoffemissionen optimiert werden. Ein zusätzlicher Gang der über beide Eingangskonstanten verläuft, erhöht die mögliche Anzahl der Gänge nochmals, ohne den Bauraum maßgeblich zu vergrößern. Den besten Wirkungsgrad kann das erfindungsgemäße Getriebe im direkten Gang aufweisen, in welchem die Vorgelegewelle in besonders vorteilhafter Weise mittels eines Schaltelementes entkoppelbar ist, so dass keine Planschverluste der rotierenden Vorgelegewelle auftreten. Die Anordnung dieses Schaltelementes zur Entkopplung auf der Vorgelegewelle ermöglicht es, das Schaltelement in einem ansonsten ungenutzten Bauraum anzuordnen. So können die Festräder des Getriebes vorzugsweise auf der Vorgelegewelle angeordnet sein, wohingegen die Losräder mit den zwangsläufig benachbart angeordneten Schaltelementen auf der Hauptwelle und der Antriebswelle angeordnet sind. Damit wird infolge der koaxial auf der Antriebswelle und der Hauptwelle axial aufeinander folgend angeordneten Schaltelemente und Losräder sehr viel axialer Bauraum beansprucht. Einen vergleichbaren axialen Bauraum auf der parallel angeordneten Vorgelegewelle benötigen die dort angeordneten Festräder nicht, so dass der Bauraum für das Schaltelement zur Entkopplung der Vorgelegewelle zur Verfügung steht.
• Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
• Die Zeichnung zeigt ein Nutzfahrzeuggetriebe, welches als 12-Gang-Getriebe ausgeführt ist. Das Nutzfahrzeuggetriebe weist eine Splitgruppe 1, ein Hauptgetriebe 2 und einer Rangegruppe 3 auf. Die Splitgruppe 1 umfasst zwei Eingangskonstanten E1 und E2. Eine Vorgelegewelle 4 ist von einer Antriebswelle 5 alternativ über eine der beiden Eingangskonstanten E1, E2 antreibbar. Die Vorgelegewelle 4 ist im Direktgang mittels eines Schaltelementes 6 entkoppelbar. Ansonsten sind koaxial auf der Vorgelegewelle 4 ausschließlich Festräder 7, 8, 9, 10 angeordnet.
• Im Folgenden wird das Nutzfahrzeuggetriebe detailliert von dem in Fahrzeuglängsrichtung vorne liegenden Ende zum in Fahrzeuglängsrichtung hinten liegenden Ende erläutert.
• Ein Antriebsmotor ist über eine nicht näher dargestellte Anfahrkupplung mit der Antriebswelle 5 gegebenenfalls über einen Torsionsdämpfer drehfest koppelbar. Diese Anfahrkupplung ist als reibschlüssige trockene Einscheibenkupplung oder trockene Zwillingskupplung oder nasse Lamellenkupplung ausgeführt. Die Antriebswelle 5 weist an deren hinteren Ende eine Sacklochbohrung 11 auf, in welcher das vordere Ende einer Hauptwelle 12 wälzgelagert ist. An dem hinteren Ende der Antriebswelle 5 ist ferner ein erstes Schaltelement S1 angeordnet, welches in der Zeichnung in einer mittigen Neutralstellung dargestellt ist. In einer vorderen Stellung ist mit dem ersten Schaltelement S1 ein getriebeeingangsseitiges Losrad 13 drehfest mit der koaxial angeordneten Antriebswelle 5 koppelbar. Dieses Losrad 13 kämmt mit dem am vorderen Ende der Vorgelegewelle 4 angeordneten Festrad 7, so dass das Losrad 13 und das Festrad 7 die erste Eingangskonstante E1 bilden.
• Wird das erste Schaltelement S1 in eine hintere Stellung verschoben, so ist ein koaxial auf der Hauptwelle 12 wälzgelagertes Losrad 15 drehfest mit der Antriebswelle 5 koppelbar, so dass ein Eingangsmoment von der Antriebswelle 5 über das drehfest mit dieser gekoppelte Losrad 15 auf ein mit letztem kämmendes Losrad 16 übertragbar ist. Die beiden Losräder 15, 16 bilden dabei die zweite Eingangskonstante E2, wobei das Losrad 16 koaxial drehbar auf der Vorgelegewelle 4 angeordnet ist und mittels eines zweiten Schaltelementes S2 drehfest mit der Vorgelegewelle 4 koppelbar ist. Dieses zweite Schaltelement S2 ist in der Zeichnung axial hinter dem Losrad 16 dargestellt und kann in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung axial vor dem Losrad 16 angeordnet sein. Dem Losrad 16 folgen die drei koaxial drehfest auf der Vorgelegewelle 4 angeordneten Festräder 8, 9, 10. Die ersten beiden Festräder 8, 9 kämmen mit zwei drehbar auf der Hauptwelle 12 angeordneten Losrädern 18, 19, wobei jedem Festrad 8 bzw. 9 ein Losrad 18 bzw. 19 zugeordnet ist. Das hinterste Festrad 10 auf der Vorgelegewelle 4 kämmt hingegen mit einem Zwischenrad 23, welches drehbar im Getriebegehäuse 24 angeordnet ist und mit dem hintersten Losrad 20 des Hauptgetriebes 2 kämmt.
• Zwischen den ersten beiden auf der Hauptwelle 12 angeordneten Losrädern 15, 18 ist ein drittes Schaltelement S3 angeordnet, welches in der Zeichnung in einer mittigen Neutralstellung dargestellt ist und einerseits mit dem ersten Losrad 15 drehfest koppelbar ist und andererseits mit dem zweiten Losrad 18 drehfest koppelbar ist, so dass jeweils eine drehfeste Verbindung mit der Hauptwelle 12 hergestellt ist.
• Zwischen den beiden auf der Hauptwelle 12 folgenden Losrädern 19, 20 ist ein Schaltelement S4 angeordnet, welches in der Zeichnung in einer mittigen Neutralstellung dargestellt ist und einerseits mit dem dritten Losrad 19 drehfest koppelbar ist und andererseits mit dem vierten Losrad 20 drehfest koppelbar ist, so dass jeweils eine drehfeste Verbindung mit der Hauptwelle 12 hergestellt ist.
• Hinten am Ende des Hauptgetriebes 2 ist die Hauptwelle 12 drehfest mit einem Sonnenrad 25 verbunden, welches das Eingangsglied der als Planetengetriebe ausgebildeten Rangegruppe 3 bildet. Ein mehrere Planeten 30 tragender Planetenträger 31 ist drehfest mit einer Getriebeausgangswelle 29 und einem Getriebeausgangsflansch 14 verbunden. Die Getriebeausgangswelle 29 ragt dabei durch eine Trennwand 32 zur Lagerabstützung. Ebenso ragt eine Hohlradträgerwelle 33 durch die Trennwand 32. Getriebeausgangsseitig der Trennwand 32 ist ein fünftes Schaltelement S5 angeordnet, mittels dem die Hohlradträgerwelle 33 wahlweise in einer vorderen Stellung mit der getriebegehäusefesten Trennwand 32 und in einer hinteren Stellung mit der Getriebeausgangselle 29 verbunden werden kann. Das fünfte Schaltelement S5 weist ferner eine in der Zeichnung dargestellte mittige Neutralstellung auf.
• Der direkte Gang wird eingelegt, indem die erste Schaltmuffe S1 nach rechts verschoben wird und die dritte Schaltmuffe S3 nach links verschoben wird. Dadurch verläuft der Leistungspfad im direkten Gang von der Antriebswelle 5 über das erste Schaltelement S1, das Losrad 15, die dritte Schaltmuffe S3, die Hauptwelle 12 und die Rangegruppe 3. Je nachdem, welche Stellung das fünfte Schaltelement S5 aufweist, wird die Drehzahl
• – in der Neutralstellung des Schaltelementes S5 nicht an den Getriebeausgangsflansch 14 weitergeleitet,
• – in der vorderen Stellung des Schaltelementes S5 ins Langsame untersetzt und
• – in der hinteren Stellung des Schaltelementes S5 unverändert durchgeleitet.
• In den meisten Vorwärtsgängen und in den vier möglichen Rückwärtsgängen verläuft der Leistungspfad von einer der beiden Eingangskonstanten E1 oder E2 über die Vorgelegewelle 4, eine Zahnradstufe 8/18 oder 9/19 oder 10/23/20, die Hauptwelle 12 und die Rangegruppe 3. Um dabei nur die erste Eingangskonstante E1 der beiden Eingangskonstanten E1, E2 in den Leistungspfad einzubinden, wird die erste Schaltmuffe S1 nach vorne geschoben, so dass das Losrad 13 drehfest mit der Antriebswelle 5 verbunden ist, wobei die zweite Schaltmuffe S2 in der hinteren Neutralstellung verbleiben kann. Um hingegen nur die zweite Eingangskonstante E2 der beiden Eingangskonstanten E1, E2 in den Leistungspfad einzubinden, wird das zweite Schaltelement S2 in die vordere Stellung gebracht, so dass das Losrad 16 drehfest mit der Vorgelegewelle 4 verbunden ist, wobei die erste Schaltmuffe S1 in die hintere Stellung verschoben wird.
• Zusätzlich ist im Nutzfahrzeuggetriebe ein besonderer Vorwärtsgang vorgesehen, der über beide Eingangskonstanten E1 und E2 verläuft. Dazu ist das erste Schaltelement S1 nach vorne eingerückt und stellt eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle 5 und dem Losrad 13 her, so dass die Eingangsleistung auf das Festrad 7 übertragen wird. Von diesem wird die Leistung über das mittels des zweiten Schaltelementes S2 ebenfalls mit der Vorgelegewelle 4 gekoppelte Losrad 16 übertragen. Von diesem wird die Leistung über das mittels der dritten Schaltmuffe S3 mit der Hauptwelle 12 gekoppelte Losrad 15 übertragen, so dass die Leistung von der Hauptwelle 12 über die Rangegruppe 3 übertragbar ist. Dabei ist auch der Gang, welcher über die beiden Eingangskonstanten E1 und E2 verläuft, mit sämtlichen drei Schaltstellungen der Rangegruppe 3 kombinierbar.
• Die Schaltelemente können als Gangwechselkupplung mit oder ohne Synchronisiereinrichtungen ausgeführt sein.
• Im Fahrzeuggetriebe können auch mehr als zwei Eingangskonstanten vorgesehen sein. Insbesondere können drei Eingangskonstanten vorgesehen sein.
• Das Fahrzeuggetriebe muss keine Rangegruppe aufweisen. Ferner kann anstelle einer Rangegruppe als Planetengetriebe auch eine Rangegruppe als Vorgelegegetriebe ausgeführt sein. Beim Fahrzeuggetriebe ist eine beliebige Anzahl von Gängen möglich.
• Alternativ können zwei identisch ausgestaltete Vorgelegewellen vorgesehen sein, um die Lagerbelastungen der Getriebewellen zu verringern. In einer weiteren Ausgestaltung können zwei ähnlich ausgestaltete Vorgelegewellen vorgesehen sein, wobei nur die eine Vorgelegewelle entkoppelbar ist, so dass die andere Vorgelegewelle beispielsweise eine Getriebeölpumpe antreibt.
• Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.

Claims (8)

1. Fahrzeuggetriebe mit zumindest einer Vorgelegewelle (4), die von einer Antriebswelle (5) alternativ über eine von zwei Eingangskonstanten (E1, E2) antreibbar und in einem Direktgang mittels eines Schaltelementes (S2) entkoppelbar ist, wobei der Leistungspfad eines Gangs über beide Eingangskonstanten (E1, E2) verläuft, wobei das Schaltelement (S2) koaxial auf der Vorgelegewelle (4) angeordnet ist.
2. Fahrzeuggetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (S2) das einzige koaxial zur Vorgelegewelle (4) angeordnete Schaltelement (S2) ist.
3. Fahrzeuggetriebe nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Schaltelemente (S1, S3, S4, S5) ausschließlich koaxial zu einer Hauptwelle (12) angeordnet sind, welche im Direktgang drehfest mit der Antriebswelle (5) gekoppelt ist.
4. Fahrzeuggetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Vorgelegewelle vorgesehen ist, so dass eine Leistungsübertragung im Leistungspfad zumindest eines Gangs auf die beiden Vorgelegewellen aufteilbar ist.
5. Fahrzeuggetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich einer koaxial zur Antriebswelle (5) angeordneter Hauptwelle (12) im Leistungspfad eine Rangegruppe (3) anschließt.
6. Fahrzeuggetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Schaltelement (S2) ein zweites Schaltelement (S2) ist, wobei die erste Eingangskonstante (E1) von einem auf der Antriebswelle (5) angeordneten ersten Losrad (13) und einem mit diesem kämmenden auf der Vorgelegewelle (4) angeordneten Festrad (7) gebildet wird, wohingegen die zweite Eingangskonstante (E2) von einem koaxial zum ersten Losrad (13) angeordneten zweiten Losrad (15) und einem mit diesem kämmenden auf der Vorgelegewelle (4) angeordneten dritten Losrad (16) gebildet wird, wobei ein erstes Schaltelement (S1) axial zwischen dem ersten Losrad (13) und dem zweiten Losrad (15) angeordnet ist, wobei mittels des ersten Schaltelementes (S1) die Antriebswelle (5) einerseits mit dem ersten Losrad (13) und andererseits mit dem zweiten Losrad (15) drehfest koppelbar ist, wobei zusätzlich eine Neutralstellung des ersten Schaltelementes (S1) vorgesehen ist, und wobei mittels des zweiten Schaltelementes (S2) die Vorgelegewelle (4) mit dem dritten Losrad (16) drehfest koppelbar ist und wobei ein drittes Schaltelement (S3) auf der vom ersten Schaltelement (S1) abgewandten Seite des zweiten Losrades (15) vorgesehen ist, welches mittels des dritten Schaltelementes (S3) drehfest mit einer koaxial zur Antriebswelle (5) angeordnete Hauptwelle (12) koppelbar ist.
7. Fahrzeuggetriebe nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Hauptwelle (12) unmittelbar gegenüber der Antriebswelle (5) wälzgelagert ist.
8. Fahrzeuggetriebe nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerung der Hauptwelle (12) gegenüber der Antriebswelle (5) zwischen dem ersten Losrad (13) und dem zweiten Losrad (15) angeordnet ist, so dass das zweite Losrad (15) koaxial auf der Hauptwelle (12) losgelagert ist.