DE102007049165A1

DE102007049165A1 - Stufengetriebe mit doppelter Eingangswelle

Info

Publication number: DE102007049165A1
Application number: DE102007049165A
Authority: DE
Inventors: Axel Geiberger
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-10-13
Filing date: 2007-10-13
Publication date: 2009-04-16

Abstract

Ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Getriebehäuse (9), eine erste und eine zweite Eingangswelle (5, 6), die koaxial zueinander angeordnet sind, eine Vorgelegewelle (19), wenigstens einen ersten Radsatz (24 u. 26, 25 u. 27, 28 u. 30) zur Drehmomentübertragung von der ersten Eingangswelle (6) auf die Vorgelegewelle (19), wenigstens einen zweiten Radsatz (13 u. 16, 14 u. 17, 15 u. 23 u. 18) zur Drehmomentübertragung von der zweiten Eingangswelle (5) auf die Vorgelegewelle (19), einen dritten und einen Radsatz (30 u. 32, 31 u. 33), die wahlweise die Drehmomentübertragung von der Vorgelegewelle (19) auf eine Ausgangswelle (34) ermöglichen. Die Ausgangswelle (34) hat eine gegen die Achse der Eingangswellen (5, 6) verschobene Achse, und die erste Eingangswelle (6; 5) ist an zweiten Seiten (8, 12; 11, 10) an dem Gehäuse (9) gelagert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stufengetriebe mit doppelter Eingangswelle, insbesondere zum Betrieb mit einer Doppelkupplung in einem Kraftfahrzeug.
Ein aus DE 199 18 734 A1 bekanntes derartiges Stufengetriebe umfasst eine erste und eine zweite Eingangswelle, die koaxial zueinander angeordnet sind, eine Vorgelegewelle, einen ersten Radsatz zur Drehmomentübertragung von der ersten Eingangswelle auf die Vorgelegewelle, einen zweiten Radsatz zur Drehmomentübertragung von der zweiten Eingangwelle auf die Vorgelegewelle sowie einen dritten und einen vierten Radsatz, die wahlweise die Drehmomentübertragung von der Vorgelegewelle auf die Ausgangswelle ermöglichen.
Die Ausgangswelle dieses bekannten Getriebes ist koaxial zu den zwei Eingangswellen angeordnet, um eine direkte Ankopplung der ersten Eingangswelle an die Ausgangswelle zu ermöglichen. Ein von der ersten Eingangwelle getragenes Rad ist beiderseits von Kupplungen umgeben, die die Ankopplung des Rades wahlweise an die erste als auch an die zweite Eingangwelle ermöglichen. Dies hat zur Folge, dass die zweite Eingangwelle in einem Gehäuse des Getriebes einseitig fliegend gelagert sein muss, genauso wie die Ausgangswelle, und dass die erste Eingangswelle nur innerhalb der zweiten Eingangswelle gelagert sein kann. Die Eingang- und Ausgangswellen neigen daher dazu, einer starken Belastung durch Schwenken in ihren Lagern auszuweichen, was die Präzision, mit der die Räder der Radsätze miteinander kämmen, beeinträchtigt. Es besteht daher Bedarf nach einem Stufengetriebe mit höherer inhärenter innerer Stabilität.
Ein erster oder zweiter Radsatz des aus DE 199 18 734 A1 bekannten Getriebes kann jeweils mit dem dritten und vierten Radsatz kombiniert werden, um jeweils zwei verschiedene Gänge des Getriebes darzustellen. Dies ermöglicht zwar die Darstellung einer hohen Zahl von Gängen mit einer kleinen Zahl von Radsätzen, doch ergeben sich hieraus Einschränkungen hinsichtlich der möglichen Abstufungen der Übersetzung zwischen den Gängen. An sich ist es wünschenswert, zwischen dem ersten und dem zweiten Gang eines Stufengetriebes eine größere Stufung als zwischen den höheren Gängen zu haben. Eine Mehrfachnutzung der Radsätze zur Darstellung verschiedener Gänge bringt es jedoch mit sich, dass dieselbe Stufung wie zwischen dem ersten und dem zweiten Gang auch zwischen zwei höheren Gängen auftritt. Somit kann nur die Stufe zwischen dem ersten und dem zweiten Gang kleiner als optimal gemacht werden, um zwischen den höheren Gängen eine gleichmäßige Stufung zu erzielen, oder es muss auch eine starke Stufe zwischen zwei höheren Gängen in Kauf genommen werden, wenn diese zwischen dem ersten und dem zweiten Gang vorhanden sein soll. Es besteht daher Bedarf nach einem Getriebe, das mit einer geringen Zahl an Rädern eine stärkere Stufung zwischen dem ersten und dem zweiten Gang als zwischen allen anderen Gangpaaren ermöglicht.
Um ein Getriebe mit hoher inhärenter Stabilität zu schaffen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einem Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebegehäuse, einer ersten und einer zweiten Eingangwelle, die koaxial zueinander angeordnet sind, einer Vorgelegewelle, wenigstens einem ersten Radsatz zur Drehmomentübertragung von der ersten Eingangswelle auf die Vorgelegewelle, wenigstens einem zweiten Radsatz zur Drehmomentübertragung von der zweiten Eingangswelle auf die Vorgelegewelle, einem dritten und einem vierten Radsatz, die wahlweise die Drehmomentübertragung von der Vorgelegewelle auf die Ausgangswelle ermöglichen, die Ausgangswelle mit einer gegen die Achse der Eingangwellen verschobenen Achse anzuordnen und die erste Eingangswelle an zwei Seiten an dem Gehäuse zu lagern. So kann die erste Eingangswelle einer Belastung nicht in nennenswertem Maße durch Schwenken ausweichen, und die Räder der Radsitze kämmen mit hoher Genauigkeit miteinander, ohne dass überzogene Anforderungen hinsichtlich der Schwenkbelastbarkeit der Lager, der Steifigkeit der Wellen oder dergleichen gestellt werden müssen.
Wenn die zweite Eingangswelle die erste Eingangswelle auf einem Teil ihrer Länge rohrförmig umgibt, kann auch sie von der durch die zweiseitige Lagerung verbesserten Festigkeit der ersten Eingangswelle profitieren.
Vorzugsweise erstreckt sich die zweite Eingangswelle von einer Eintrittsseite des Gehäuses bis in einen Zentralbereich des Gehäuses und ist in dem Zentralbereich in einem gehäusefesten Lager gelagert. So können quer zur Drehachse auf die zweite Eingangswelle wirkende Kräfte über das gehäusefeste Lager unmittelbar ins Gehäuse abgeleitet werden, ohne die erste Eingangswelle zu belasten.
Das gehäusefeste Lager kann ohne Vergrößerung der Baulänge des Getriebes untergebracht werden, indem es mit einer Kupplung an der Vorgelegewelle oder mit dem vierten Radsatz axial überlappend platziert wird.
Um eine Drehmomentübertragung unabhängig voneinander und wahlweise über erste und zweite Radsätze zu ermöglichen, ist die Vorgelegewelle vorzugsweise in axialer Richtung nacheinander gegliedert in einen ersten Abschnitt, an dem wenigstens der erste Radsatz zur Drehmomentübertragung von der ersten Eingangswelle angeordnet ist, einen zentralen Abschnitt, an dem zum dritten und zum vierten Radsatz gehörende Räder angeordnet sind, und einen dritten Abschnitt, an dem wenigstens der zweite Radsatz zur Drehmomentübertragung von der zweiten Eingangswelle angeordnet ist.
Jeder Abschnitt weist zweckmäßigerweise wenigstens eine Kupplung zum Ankuppeln eines Rades des Abschnitts an die Vorgelegewelle auf.
Um das Gehäuse des Stufengetriebes kompakt zu machen, kann wenigstens ein gehäusefestes Lager der Ausgangswelle mit dem ersten oder dem zweiten Abschnitt der Vorgelegewelle axial überlappen.
Um eine Stufung zwischen dem ersten und dem zweiten Gang unabhängig von den Stufungen zwischen den anderen Gängen zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, bei einem Stufengetriebe mit einer ersten und einer zweiten Eingangswelle, die koaxial zueinander angeordnet sind, einer Vorgelegewelle, wenigstens einem ersten Radsatz zur Drehmomentübertragung von der ersten Eingangswelle auf die Vorgelegewelle, wenigstens einem zweiten Radsatz zur Drehmomentübertragung von der zweiten Eingangswelle auf die Vorgelegewelle, einem dritten und einem vierten Radsatz, die wahlweise die Drehmomentübertragung von der Vorgelegewelle auf die Ausgangswelle mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen ermöglichen, ein Rad des an der Drehmomentübertragung im niedrigsten Übersetzungsverhältnis beteiligten dritten Radsatzes auch in einem der ersten Radsätze zu verwenden.
Zweckmäßigerweise weist dabei der erste Radsatz, der das gemeinsame Rad enthält, das höchste Übersetzungsverhältnis aller ersten Radsätze auf.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stufengetriebes und einer Doppelkupplung.
Eine Abtriebswelle 1 eines in der Fig. nicht dargestellten Kraftfahrzeugmotors ist über eine Doppelkupplung 2 mit unabhängig voneinander betätigbaren Teilkupplungen 3, 4 mit Eingangswellen 5, 6 eines Stufengetriebes 7 verbunden. Die erste Eingangswelle 5 ist hohl und erstreckt sich von der Teilkupplung 4 durch ein Lager 8 an einer Eingangsseite eines Gehäuses 9 des Getriebes 7 bis zu einem gehäusefesten Lager 10 im Inneren des Getriebes 7. Die zweite Eingangswelle 6 erstreckt sich von der Teilkupplung 3 durch die Eingangswelle 5 und das Lager 10 hindurch und ist an der Eingangseite des Gehäuses 9 durch ein Lager 11 im Inneren der Eingangswelle 5 sowie an der gegenüberliegenden Wand des Gehäuses 9 durch ein Lager 12 abgestützt.
Die Eingangswelle 5 trägt Festräder 13, 14, 15, die jeweils zusammen mit Losrädern 16, 17, 18 eines ersten Abschnitts 20 einer Vorgelegewelle 19 Radsätze bilden. Die Räder 13, 16 und 14, 17 kämmen jeweils direkt miteinander, während zwischen die Räder 15, 18 ein Zwischenrad 23 eingefügt ist, um einen Rückwärtsgang zu bilden.
Die Eingangswelle 6 trägt zwei Festräder 24, 25, die jeweils zusammen mit einem losen Rad 26 bzw. 27 an einem zweiten Abschnitt 21 der Vorgelegewelle 19 zwei Radsätze bilden. In einem mittigen Abschnitt 22 der Vorgelegewelle 19 zwischen den Abschnitten 20, 21 sind zwei Losräder 30, 31 angeordnet, die mit Festrädern 32, 33 einer Ausgangswelle 34 kämmen. Die Ausgangswelle 34 ist etwas kürzer als die Eingangswelle 6 und die Vorgelegewelle 19 und in zwei gehäusefesten Lagern 35, 36 gehalten, von denen eines in einer gleichen Ebene mit den Rädern 25, 27 liegt.
Ein Losrad 28 der Eingangswelle 6 kämmt mit dem Losrad 30 im mittleren Abschnitt 22 der Vorgelegewelle 19. Das Losrad 28 ist über eine erste Klauenkupplung mit Sperrsynchronisation 37 mit der Eingangswelle 6 drehfest verbindbar; weitere Klauenkupplungen mit Sperrsynchronisation 38 bis 41 sind an der Vorgelegewelle 19 angeordnet, um jeweils eines der Räder 16, 17, 18, 26, 27 über die Vorgelegewelle 19 mit einem der Räder 30, 31 drehfest zu verbinden.
Mit dem Getriebe der 1 darstellbare Gänge, die an ihrer Darstellung beteiligten Eingangswellen, Kupplungen, Radsätze sowie mögliche Übersetzungen und Stufungen sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefasst. Man erkennt, dass die in der Reihenfolge ihrer Übersetzungsverhältnisse geordneten Gänge jeweils abwechselnd die Eingangswellen 5 und 6 sowie die Klauenkupplungen 41 und 38 oder 39 verwenden, so dass, wenn eine der Eingangswellen 5 bzw. 6 Drehmoment führt, die Teilkupplung 3, 4 der jeweils anderen Eingangswelle 6 bzw. 5 offen ist und die jeweils lastfreie unter den Klauenkupplungen 41, bzw. 38, 39 an einem der jeweils benachbarten Gangräder 26, 27 bzw. 17, 16 in Eingriff gebracht werden kann, um einen nächstlängeren oder nächstkürzeren Gang vorzuwählen. Die Umschaltung zwischen dem gegenwärtig eingelegten und dem vorgewählten Gang kann dann ohne Unterbrechung der Drehmomentübertragung stattfinden, indem die jeweils offene der Teilkupplungen 3, 4 geschlossen und die zuvor geschlossene Teilkupplung 4, 3 geöffnet wird.
Die Radsätze 14 + 17, 25 + 27 und 13 + 16 zwischen einer der Eingangswellen 5, 6 und der Vorgelegewelle 19 werden je zweimal, zur Darstellung der Gänge 2 und 6, 3 und 7 bzw. 4 und 8 verwendet, für den jeweils niedrigeren Gang in Kombination mit dem Radsatz 30 + 32 zwischen der Vorgelegewelle 19 und der Ausgangswelle 34 und für den jeweils höheren Gang in Kombination mit Radsatz 31 plus 33. Die Stufung von z. B. 1,28 vom zweiten zum dritten bzw. vom dritten zum vierten Gang wiederholt sich daher vom sechsten zum siebten bzw. vom siebten zum achten Gang. Ein ausschließlich für den ersten Gang verwendeter Radsatz aus den Rädern 24, 26 kann eine abweichende Stufung zum zweiten Gang, hier z. B. 1,60, aufweisen.

Um dieselbe Stufung von 1,28 zwischen dem vierten und dem fünften bzw. dem fünften und sechsten Gang zu erzielen, verhalten sich die Übersetzungsverhältnisse der Radsätze 30 + 32 und 31 + 33 zueinander wie 1:1,28⁴, und die der Radsätze 13 + 16 und 28 + 30 wie 1:1,28. Tabelle 1

Gang	Eingangs-welle	Kupp lung	Rad satz I	Kupplung	Kupplung	Radsatz II	Übersetzung	Stufung
1	6		24-26	41	40	30-32	3,02	1,60
2	5		14-17	38	40	30-32	1,89	1,28
3	6		25-27	41	40	30-32	1,48	1,28
4	5		13-16	39	40	30-32	1,15	1,28
5	6	37	28-30			30-32	0,90	1,28
6	5		14-17	38	40	31-33	0,70	1,28
7	6		25-27	41	40	31-33	0,55	1,28
8	5		13-16	39	40	31-33	0,43
R	5		15-23-18	38	40	30-32

1: Abtriebswelle
2: Doppelkupplung
3, 4: Teilkupplung
5, 6: Eingangswelle
7: Stufengetriebe
8: Lager
9: Gehäuse
10, 11, 12: Lager
13, 14, 15: Festrad
16, 17, 18: Losrad
19: Vorgelegewelle
20, 21, 22: Abschnitt
23: Zwischenrad
24, 25: Festrad
26, 27, 28, 30, 31: Losrad
32, 33: Festrad
34: Ausgangswelle
35, 36: Lager
37, 38, 39, 40, 41: Kupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19918734 A1 [0002, 0004]

Claims

Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebegehäuse (9), einer ersten und einer zweiten Eingangswelle (5, 6), die koaxial zueinander angeordnet sind, einer Vorgelegewelle (19), wenigstens einem ersten Radsatz (24 + 26, 25 + 27, 28 + 30) zur Drehmomentübertragung von der ersten Eingangswelle (6) auf die Vorgelegewelle (19), wenigstens einem zweiten Radsatz (13 + 16, 14 + 17, 15 + 23 + 18) zur Drehmomentübertragung von der zweiten Eingangswelle (5) auf die Vorgelegewelle (19), einem dritten und einem vierten Radsatz (30 + 32, 31 + 33), die wahlweise die Drehmomentübertragung von der Vorgelegewelle (19) auf eine Ausgangswelle (34) ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswelle (34) eine gegen die Achse der Eingangswellen (5, 6) verschobene Achse hat und die erste Eingangswelle (6; 5) an zwei Seiten (8, 12; 11, 10) an dem Gehäuse (9) gelagert ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Eingangswelle (5) die erste Eingangswelle (6) rohrförmig umgibt.
Stufengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Eingangswelle (5) sich von einer Eintrittsseite des Gehäuses (9) bis in einen zentralen Bereich des Gehäuses (9) erstreckt und in dem zentralen Bereich in einem gehäusefesten Lager (10) gelagert ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das gehäusefeste Lager (10) mit einer Kupplung (39) an der Vorgelegewelle (19) oder mit dem vierten Radsatz (31 + 33) axial überlappt.
Stufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegewelle (19) in axialer Richtung nacheinander einen ersten Abschnitt (22), an dem wenigstens der erste Radsatz (24 + 26, 25 + 27) zur Drehmomentübertragung von der ersten Eingangswelle (6) angeordnet ist, einen zentralen Abschnitt (21), an dem zum dritten und zum vierten Radsatz gehörende Räder (30, 32) angeordnet sind, und einen dritten Abschnitt (20) aufweist, an dem wenigstens der zweite Radsatz (13 + 16, 14 + 17, 15 + 23 + 18) zur Drehmomentübertragung von der zweiten Eingangswelle (5) angeordnet ist.
Stufengetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abschnitt (22, 21, 20) der Vorgelegewelle (19) wenigstens eine Kupplung (41; 40; 38, 39) zum Ankuppeln eines Rades (26, 27; 30, 32; 16, 17, 18) des Abschnitts an die Vorgelegewelle (19) aufweist.
Stufengetriebe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein gehäusefestes Lager (35) der Ausgangswelle (34) mit dem ersten oder dem zweiten Abschnitt (21) der Vorgelegewelle (19) axial überlappt.
Stufengetriebe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer ersten und einer zweiten Eingangswelle (5, 6), die koaxial zueinander angeordnet sind, einer Vorgelegewelle (19), wenigstens einem ersten Radsatz (24 + 26, 25 + 27, 28 + 30) zur Drehmomentübertragung von der ersten Eingangswelle (6) auf die Vorgelegewelle (19), wenigstens einem zweiten Radsatz (13 + 16, 14 + 17, 15 + 23 + 18) zur Drehmomentübertragung von der zweiten Eingangswelle (5) auf die Vorgelegewelle (19), einem dritten und einem vierten Radsatz (30, 32; 31, 33), die wahlweise die Drehmomentübertragung von der Vorgelegewelle (19) auf eine Ausgangswelle (34) mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt vom niedrigsten Übersetzungsverhältnis zum nächsthöheren Übersetzungsverhältnis größer ist als von jedem anderen Übersetzungsverhältnis zum nächsthöheren, und dass der an der Drehmomentübertragung im niedrigsten Übersetzungsverhältnis beteiligte dritte Radsatz (30, 32) ein Rad mit einem der ersten Radsätze (28 + 30) gemeinsam hat.
Stufengetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Radsatz (28 + 30) mit dem gemeinsamen Rad (30) das höchste Übersetzungsverhältnis aller ersten Radsätze (24 + 26, 25 + 27, 28 + 30) aufweist.