DE102009058710A1

DE102009058710A1 - Kraftfahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE102009058710A1
Application number: DE102009058710A
Authority: DE
Inventors: Roland 38477 Gruß; Michael 38518 Schäfer; Helmut 38518 Göbbels
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2011-06-22
Also published as: WO2011082743A1

Abstract

Es wird ein Kraftfahrzeuggetriebe (1) offenbart, welches eine Eingangswelle (2) und einer Rücklaufwelle (27), die ein Zahnrad zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr (30) aufweist, und zwei Zwischenwellen (11, 21), die sowohl Los- als auch Festzahnräder aufweisen, die mit Zahnrädern auf der Eingangswelle zur Übertragung eines Drehmomentes mit mehreren unterschiedlichen Vorwärts-Übersetzungsverhältnissen in Eingriff stehen, wobei wenigstens ein Zahnrad der Zahnradpaare, die miteinander in Eingriff stehen, als Loszahnrad ausgeführt ist und wobei die Zwischenwellen (11, 21) je ein Zahnrad aufweisen, das mit den Zwischenwellen (11, 21) verbunden ist und mit dem Achsabtriebsrad (13) des Differentials (19) in Eingriff steht. Zur optimalen Nutzung des zur Verfügung stehenden Bauraumes bei Erhöhung der Flexibilität bezüglich der Übersetzungswahl ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Rücklaufwelle (27) ein Losrad (31) zur Übertragung eines Drehmomentes eines Vorwärtsganges aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Eingangswelle, einer Rücklaufwelle, die ein Zahnrad zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr aufweist und zwei Zwischenwellen, die sowohl Los- als auch Festräder aufweisen, die mit Zahnrädern auf der Eingangswelle zur Übertragung eines Drehmomentes mit mehreren unterschiedlichen Vorwärtsübersetzungsverhältnissen in Eingriff stehen. Hierbei ist mindestens ein Zahnrad eines Zahnradpaares die miteinander in Eingriff stehen, als Losrad ausgeführt ist. Die Zwischenwelle weist je ein Zahnrad auf, das mit den Wellen verbunden ist und mit einem Achsabtriebsrad des Differentials in Eingriff steht.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Anordnungen von Wellen und Zahnrädern in Kraftfahrzeuggetrieben bekannt. Die Getriebe weisen in der Regel eine Vielzahl von Vorwärtsgängen auf. Für moderne Getriebe sind heute fünf oder mehr Vorwärtsgänge üblich. Die steigende Anzahl der Gänge führt dazu, dass der erforderliche Bauraum für die notwendigen Zahnradstufen zunimmt. Dadurch vergrößert sich die Außenabmessung des Kraftfahrzeuggetriebes, was den Anforderungen an eine kompakte Bauweise aufgrund eines geringen zur Verfügung stehenden Platzes im modernen Fahrzeug entgegenläuft.
Aus der DE 69 518 078 T2 ist ein Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, das aufgrund seines Aufbaus sowohl eine Ausführung als Fünfgang- als auch als Sechsganggetriebe mit kompakten Außenabmessungen ermöglicht. Dieses wird durch die Doppelnutzung eines Losrades ermöglicht, das sich sowohl im Kraftfluss für den ersten Vorwärtsgang als auch für den Rückwärtsgang befindet.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass aufgrund der geometrischen Zusammenhänge der einzelnen Getriebestufen eine Anpassung an spezielle Anforderungen, beispielsweise den Einsatz in einem SUV (Sport Utility Vehicle) nur mit erheblichem konstruktivem Aufwand möglich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeuggetriebe bereitzustellen, das sehr flexibel auf unterschiedlichste Anforderung angepasst werden kann, ohne dass grundlegende konstruktive Änderungen am Getriebeaufbau erforderlich sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeuggetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei einem Kraftfahrzeuggetriebe der eingangs beschriebenen Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Rücklaufwelle ein Losrad zur Übertragung eines Drehmoments eines Vorwärtsganges aufweist.
Der Kern der Erfindung besteht darin, durch intelligente Anordnung von Zahnrädern auch die Rücklaufwelle für den Kraftfluss zur Umsetzung eines Vorwärtsganges zu nutzen, um so im bestehenden Bauraum weitere Vorwärtsgänge unterbringen zu können, ohne dass die Grundkonzeption des Kraftfahrzeuggetriebes verändert werden muss.
Bei einer Ausführungsform wird auf einer Zwischenwelle des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes ein weiteres Festzahnrad vorgesehen, das mit dem Losrad auf der Rücklaufwelle in Eingriff steht. Durch diese Anordnung wird das Drehmoment von der Rücklaufwelle wieder auf eine Zwischenwelle zurückgeführt und die bei der Übersetzung des Drehmomentes auf die Rücklaufwelle aufgetretene Drehrichtungsumkehr durch die Rückführung wieder korrigiert, sodass hier Drehmoment für einen Vorwärtsgang zum Abtrieb über das Differential bereitgestellt werden kann.
Aus dem Blick der optimalen Bauraumnutzung kann es vorteilhaft sein, dass Festrad auf der Zwischenwelle benachbart dem Zahnrad für den zweiten Gang vorzusehen.
Diese Anordnung ermöglicht eine sehr günstige Bauraumgestaltung, da hier keine zusätzliche Längsausdehnung des Kraftfahrzeuggetriebes notwendig ist, sondern der vorhandene Bauraum optimal genutzt wird.
Vor diesem Hintergrund kann es weiterhin sinnvoll sein, das Loszahnrad auf der Rücklaufwelle einem Verbindungsrad für die Übertragung einer Drehrichtungsumkehr benachbart anzuordnen, um hier eine Bauraumausnutzung optimal zu gestalten.
Vorteilhafterweise erfolgt die drehfeste Verbindung des Loszahnrades auf der Rücklaufwelle mit der Rücklaufwelle über eine Synchroneinrichtung, und auch das Verbindungsrad zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr wird über eine Synchroneinrichtung drehfest mit der Rücklaufwelle verbunden.
Vorzugsweise wird hier eine beidseitig wirkende Synchroneinrichtung eingesetzt, so dass das Verbindungsrad und das Loszahnrad auf der Rücklaufwelle über eine Synchroneinrichtung wechselseitig mit den entsprechenden Wellen verbindbar sind, um so in einen Vorwärtsgang oder den Rückwärtsgang schalten zu können.
Bei einer Anordnung der vorstehend beschriebenen Art kann die Rücklaufwelle beispielsweise als Hohlwelle ausgeführt werden. Wenn die Rücklaufwelle als Hohlwelle ausgeführt ist, ist es vorteilhaft, die Welle zur Übertragung der Drehrichtungsumkehr in dieser Hohlwelle zu führen und die Hohlwelle zur Aufnahme der Lager zu verwenden. Dadurch wird der bauliche Aufwand der Wellenlagerung klein gehalten und kein zusätzlicher Bauraum benötigt.
Wird die Welle zur Übertragung der Drehrichtungsumkehr innerhalb der Rücklaufwelle geführt, so ist es sinnvoll, das Verbindungsrad zur Übertragung der Drehrichtungsumkehr als Festrad auszuführen und drehfest mit der Welle zur Übertragung der Drehrichtungsumkehr zu verbinden.
Für die Gesamtauslegung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes ist es vorteilhaft, die Gangräder auf den Zwischenwellen derart zu verteilen, dass die eine Zwischenwelle die Gangräder für einen ersten und einen zweiten Vorwärtsgang sowie einen als Geländegang bezeichneten weiteren Vorwärtsgang trägt. Die Gangzahnräder für den dritten, vierten, fünften und sechsten Vorwärtsgang werden bei dieser Auslegung auf einer anderen Zwischenwelle angeordnet. Diese Art der Konstruktion ermöglicht ein sehr kompaktbauendes Kraftfahrzeuggetriebe, das wechselnden Anforderungen optimal angepasst werden kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes wird anhand der detaillierten Beschreibung der beigefügten Figuren näher erläutert.
Dabei zeigt:
1: einen schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
2: ein Schaltschema zu dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß 1;
3: die Darstellung eines Teils einer Schnittdarstellung einer konstruktiven Ausführung eines erfindungsgemäßen Getriebes.
1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines dreiwelligen Kraftfahrzeuggetriebes 1. Das Kraftfahrzeuggetriebe 1 verfügt über eine Getriebeingangswelle 2, die über zwei Lager 3 beidseitig gelagert ist. Auf einer Seite trägt die Getriebeeingangswelle 2 eine Reibkupplung 4 zur kraftschlüssigen Verbindung mit einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Von der Seite der Reibkupplung 4 aus betrachtet, befindet sich neben dem Lager 3 das Festzahnrad 5 für den vierten Gang. Neben diesem ist das Festzahnrad 6 für den ersten Gang angeordnet, darauf folgt das Festzahnrad 7 für den dritten Gang. Weiterhin befindet sich auf der Getriebeeingangswelle 2 das Loszahnrad 8 für den fünften Gang und diesem benachbart das Loszahnrad 9 für den sechsten Gang. Die beiden Loszahnräder 8 und 9 werden durch das seitliche Verschieben einer gemeinsamen Synchroneinrichtung 10 drehfest mit der Getriebeeingangswelle 2 verbunden.
Unterhalb der Getriebeeingangswelle 2 ist eine erste Zwischenwelle 11 dargestellt, die an ihren Enden ebenfalls mit Lagern 3 gelagert ist. Diese Zwischenwelle 11 trägt motorseitig ein erstes Achsantriebsrad 12, welches mit dem Achsabtriebsrad 13 in Wirkverbindung steht. An das Achsantriebsrad 12 schließen sich die Loszahnräder 14 für den vierten Gang und 15 für den dritten Gang an, die über eine seitlich verschiebbare Synchroneinrichtung 16 drehfest mit der ersten Zwischenwelle 11 verbindbar sind. Weiterhin trägt die erste Zwischenwelle 11 das Festzahnrad 17 für den fünften Gang sowie diesem benachbart das Festzahnrad 18 für den sechsten Gang.
Das Achsabtriebsrad 13 ist drehfest mit dem Differential 19 verbunden, über das das eingeleitete Drehmoment auf die Gelenkwellenflansche 20 übertragen wird.
Oberhalb der Getriebeeingangswelle 2 ist eine zweite Zwischenwelle 21 dargestellt. Diese Zwischenwelle 21 ist ebenfalls an ihren Enden mit Lagern 3 gelagert.
Motorseitig trägt auch diese Zwischenwelle 21 analog zur Zwischenwelle 11 ein zweites Achsantriebsrad 22, das mit dem Achsabtriebsrad 13 in Eingriff steht.
Weiterhin trägt die zweite Zwischenwelle 21 das Loszahnrad 23 für den ersten Gang, sowie das Loszahnrad 24 für den zweiten Gang. Diese beiden Loszahnräder 23 und 24 sind über eine gemeinsame Synchroneinrichtung 25 drehfest mit der Zwischenwelle 21 verbindbar. Außerdem befindet sich das Festzahnrad 26 für den sogenannten Geländegang benachbart dem Loszahnrad 24 für den zweiten Gang. In der Prinzipdarstellung oberhalb der zweiten Zwischenwelle 21 dargestellt, befindet sich die Rücklaufwelle 27 und die Welle zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr 28. Die Welle zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr 28 ist innerhalb der Rücklaufwelle 27 geführt und an ihren Enden in Wälzlagern 3 gelagert. Sie trägt an ihrem motorseitigen Ende ein drittes Achsantriebsrad 29, das mit den Achsabtriebsrad 13 in Eingriff steht. Die als Hohlwelle ausgeführte Rücklaufwelle 27 trägt an ihrem motorseitigen Ende das Zahnrad für die Drehrichtungsumkehr 30. An ihrem anderen Ende trägt die Rücklaufwelle 27 das Losrad 31 für den Rückwärtsgang. Dieses kann mit Hilfe einer Synchroneinrichtung 32 drehfest mit der Rücklaufwelle 27 verbunden werden. Mit dieser beidseitig wirkenden Synchroneinrichtung 32 wird auch die Rücklaufwelle 27 zur Übertragung des Rückwärtsgangmomentes durch das drehfeste Verbindungsrad 56 mit der Welle zur Übertragung der Drehrichtungsumkehr 28 verbunden.
2 zeigt ein zu einem solchen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe gehörendes Schaltbild. Es zeigt die aus dem Stand der Technik bekannte H-Anordnung mit drei senkrechten parallelen Schaltgassen 40, 41, 42 für die Vorwärtsfahrgänge sowie eine waagerechte Wählgasse 43. Bekannt ist eine Anordnung, bei der sich die ungeraden Vorwärtsgänge 1, 3, 5 oberhalb der Wählgasse 43 sowie die geraden Vorwärtsgänge 2, 4, 6 unterhalb der Wählgasse 43 befinden. Seitlich neben der Schaltgasse 40 für den ersten und zweiten Vorwärtsgang befindet sich die Schaltgasse 44 für den Rückwärtsgang. Dieser ist oberhalb der Wählgasse 43 angeordnet.
Der in der Darstellung gezeigte Versatz 45 innerhalb der Wählgasse 43 deutet an, dass hier eine Sperre vorgesehen ist, die eine Fehlschaltung, d. h. ein unbeabsichtiges Einlegen des Rückwärtsganges, verhindern soll. Diese Sperre kann verschiedentlich ausgeführt sein, beispielsweise als Tauchsperre oder durch eine zusätzliche Verriegelung am Schaltknauf. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass sich der Geländegang in einer Schaltgasse 44 mit dem Rückwärtsgang befindet und zwar unterhalb der Wählgasse 43. Auch der Geländegang wird durch eine Schaltsperre gegen unbeabsichtiges Einlegen geschützt. Die Anordnung von Rückwärtsgang und Geländegang können selbstverständlich in Abhängigkeit des Getriebes durchaus variieren, sodass auch eine Anordnung neben der Schaltgasse 42 für den fünften und sechsten Gang denkbar ist. Natürlich kann auch die Lage des Rückwärtsganges oberhalb der Wählgasse 43 variiert werden, in dem dieser unterhalb der Wählgasse 43 positioniert wird. Die Lage des Geländeganges ändert sich demzufolge analog, so dass dieser immer in der Schaltgasse des Rückwärtsganges angeordnet ist.
3 zeigt einen Teil einer Schnittdarstellung einer konstruktiven Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes. Der besseren Übersichtlichkeit halber werden für identische Bauteile die Bezugszeichen analog 1 verwendet.
Dargestellt ist hier die aus dem Kupplungsgehäuse 51 und dem Getriebegehäuse 50 bestehende Außenhaut des Kraftfahrzeuggetriebes 1. In diesen Gehäusehälften 50, 51 ist die zweite Zwischenwelle 21 mit Kegelrollenlagern 53 drehbar gelagert. Die zweite Zwischenwelle 21 ist zur Gewichtsreduzierung mit einer axialen Bohrung 54 versehen. Endseitig ist das Festrad 26 für den Geländegang dargestellt, das sich drehfest auf der zweiten Zwischenwelle 21 befindet und dem Losrad 24 für den zweiten Gang benachbart angeordnet ist. Oberhalb der zweiten Zwischenwelle 21 sind die Rücklaufwelle 27 und die Welle zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr 28 angeordnet. Auch diese Welle 28 wird zur Gewichtsreduzierung mit einer axialen Bohrung 54 versehen. Die Darstellung der Rücklaufwelle zeigt deutlich deren Ausführungen als Hohlwelle mit zwei Wälzlagern 55, die zur Lagerung der innenliegenden Welle zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr 28 dienen.
Die Lagerung dieses Wellenverbundenes aus Rücklaufwelle 27 und Welle zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr 28 erfolgt durch Kegelrollenlager 53, die endseitig an der Welle zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr 28 vorgesehen sind. Dem einem Kegelrollenlager 53 benachbart befindet sich ein Verbindungsrad 56, mit dessen Hilfe es möglich ist, durch eine Verschiebung der Schiebemuffe 57 und des Synchronringes 58, die gemeinsam die Synchroneinrichtung 32 bilden, die Rücklaufwelle 27 kraftschlüssig mit der Welle zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr 28 zu verbinden, um so das Rückwärtsfahrmoment durch das dritte Achsantriebsrad 29 auf das hier nicht dargestellte Achsabtriebsrad 13 zu übertragen. Auf der anderen Seite der Schiebemuffe 57 befindet sich das Losrad 31 für den Geländegang, welches mit dem Lager 59 drehbar auf der Rücklaufwelle 27 sitzt und mit dem Festrad 26 auf der zweiten Zwischenwelle 21 in Eingriff steht.
Der Vorteil eines solchen Kraftfahrzeuggetriebes besteht darin, dass ein bestehendes Sechsganggetriebe in ein Siebenganggetriebe erweitert werden kann, bei dem der unterste Gang als geländetauglicher Gang ausgelegt werden kann. Dieser Gang wird ebenfalls zum Anfahren mit Hänger in der Ebene oder zum Anfahren am Berg zum Einsatz gebracht. Durch diese konstruktive Maßnahme ist es möglich, die Gänge 1. bis 6. länger auszulegen, da diese Auslegung für einen Fahrbetrieb in einer Mehrzahl der Anwendungsfälle ausreichend ist und nur in wenigen Situationen spezielle Anforderungen, wie erhöhte Steigfähigkeit oder erhöhte Zugkraft, erfüllt werden müssen. Diese längere Auslegung der Vorwärtsfahrstufen 1 bis 6 erlaubt eine erhebliche Reduzierung des CO₂-Ausstoßes in einer Vielzahl von Einsatzfällen, was den heutigen Anforderungen hinsichtlich der Ressourcenschonung und des Umweltschutzes entspricht.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeuggetriebe
2: Getriebeeingangswelle
3: Wälzlager
4: Reibkupplung
5: Festzahnrad 4. Gang
6: Festzahnrad 1. Gang
7: Festzahnrad 3. Gang
8: Loszahnrad 5. Gang
9: Loszahnrad 6. Gang
10: Synchroneinrichtung 5. und 6. Gang
11: erste Zwischenwelle
12: erstes Achsantriebsrad
13: Achsabtriebsrad
14: Loszahnrad 4. Gang
15: Loszahnrad 3. Gang
16: Synchroneinrichtung 3. und 4. Gang
17: Festzahnrad 5. Gang
18: Festzahnrad 6. Gang
19: Differential
20: Gelenkwellenflansch
21: zweite Zwischenwelle
22: zweites Achsantriebsrad
23: Losrad 1. Gang
24: Losrad 2. Gang
25: Synchroneinrichtung 1. und 2. Gang
26: Festzahnrad Geländegang
27: Rücklaufwelle
28: Welle zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr
29: Drittes Achsantriebsrad
30: Zahnrad zur Drehrichtungsumkehr
31: Loszahnrad Geländegang
32: Synchroneinrichtung Geländegang
40: Schaltgasse 1-2
41: Schaltgasse 3-4
42: Schaltgasse 5-6
43: Wählgasse
44: Schaltgasse R-G
50: Getriebegehäuse
51: Kupplungsgehäuse
53: Kegelrollenlager
54: Axiale Bohrung
55: Wälzlager
56: Verbindungsrad
57: Schiebemuffe
58: Synchronring
59: Lager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69518078 T2 [0003]

Claims

Kraftfahrzeuggetriebe (1) mit einer Eingangswelle (2) und einer Rücklaufwelle (27), die ein Zahnrad zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr (30) aufweist, und zwei Zwischenwellen (11, 21), die sowohl Los- als auch Festzahnräder aufweisen, die mit Zahnrädern auf der Eingangswelle zur Übertragung eines Drehmomentes mit mehreren unterschiedlichen Vorwärts-Übersetzungsverhältnissen in Eingriff stehen, wobei wenigstens ein Zahnrad der Zahnradpaare, die miteinander in Eingriff stehen, als Loszahnrad ausgeführt ist und wobei die Zwischenwellen (11, 21) je ein Zahnrad aufweisen, das mit den Zwischenwellen (11, 21) verbunden ist und mit dem Achsabtriebsrad (13) des Differentials (19) in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufwelle (27) ein Losrad (31) zur Übertragung eines Drehmomentes eines Vorwärtsganges aufweist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Loszahnrad (31) auf der Rücklaufwelle (27) mit einem Festzahnrad (26) auf einer Zwischenwelle (21) in Eingriff steht.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Festzahnrad (26) auf der Zwischenwelle (21) einem Zahnrad für den zweiten Gang (24) benachbart angeordnet ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Loszahnrad (31) auf der Rücklaufwelle (27) einem weiteren Zahnrad für die Übertragung einer Drehrichtungsumkehr (30) benachbart angeordnet ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Loszahnrad (31) auf der Rücklaufwelle (27) über eine Synchroneinrichtung (32) mit der Rücklaufwelle (27) drehfest verbindbar ist und die Rücklaufwelle (27) mit dem weiteren Zahnrad zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr (30) über eine Synchroneinrichtung (32) drehfest verbindbar ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchroneinrichtung (32) wechselseitig das Loszahnrad (31) auf der Rücklaufwelle (27) mit der Rücklaufwelle (27) und das Verbindungsrad (56) mit den Wellen zur Übertragung der Drehrichtungsumkehr (28) drehfest verbindet.
Kraftfahrzeuggetriebe nach eine der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufwelle (27) als Hohlwelle ausgeführt ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Welle zur Übertragung einer Drehrichtungsumkehr (28) in der Hohlwelle (27) geführt ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsrad (56) drehfest mit der Welle zur Übertragung der Drehrichtungsumkehr (28) verbunden ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach eine der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Zwischenwelle (21) die Gangzahnräder für einen erste, einen zweiten und einen Gelände-Vorwärtsgang und die andere Zwischenwelle (22) die Gangzahnräder für einen dritten, einen vierten, einen fünften und einen sechsten Vorwärtsgang trägt.