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Dokumentenidentifikation DE102005053153B4 19.07.2007
Titel Ristl-Getriebe
Anmelder Ristl, Helmut, 71701 Schwieberdingen, DE
Erfinder Ristl, Helmut, 71701 Schwieberdingen, DE
Vertreter Stute, I., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 40547 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 04.11.2005
DE-Aktenzeichen 102005053153
Offenlegungstag 16.05.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.07.2007
IPC-Hauptklasse F16H 3/093(2006.01)A, F, I, 20061117, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16H 15/46(2006.01)A, L, I, 20061117, B, H, DE   F16H 3/097(2006.01)A, L, I, 20061117, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein solches für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In motorgetriebenen Fahrzeugen, insbesondere in PKWs werden Schalt- oder Automatikgetriebe verwendet, um die Motorleistung auf die Antriebsräder zu übertragen.

Die heutzutage verwendeten Schaltgetriebe sind meist synchronisiert. Ein bekanntes synchronisiertes Schaltgetriebe weist eine Antriebs- und eine Abtriebswelle auf, die parallel zueinander angeordnet sind. Drehmomente werden von der Antriebs- auf die Abtriebswelle über Zahnradpaare mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen übertragen, von denen beispielsweise jeweils das eine Zahnrad auf der Antriebswelle und das andere Zahnrad auf der Abtriebswelle gelagert ist, und wobei beide Zahnräder ständig miteinander in Eingriff stehen. Wahlweise sind die Zahnräder auf der Antriebswelle oder auf der Abtriebswelle freilaufend gelagert, wobei zur Kraftübertragung eines der freilaufenden Zahnräder durch hierfür vorgesehene Mittel, beispielsweise durch auf der Welle verschiebbare Klauen, festgesetzt wird. Für einen Rückwärtsgang wird zur Umkehr der Drehbewegung ein auf einer zusätzlichen Welle drehbar gelagertes Zahnrad zwischen die für den Rückwärtsgang vorgesehenen Zahnräder auf der Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet.

Bei einem anderen Synchronschaltgetriebe sind die Antriebs- und die Abtriebswelle fluchtend zueinander angeordnet, wobei die Antriebskräfte von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle über eine parallel zur Antriebs- und Abtriebswelle angeordnete Vorgelegewelle übertragen werden. Auf der Vorgelegewelle sind hintereinander verschiedene Zahnräder angeordnet, von denen jedes mit je einem ihm sowohl auf der Antriebswelle als auch der Abtriebswelle zugeordneten Zahnrad in ständigem Eingriff steht. Auch hier ist jeweils ein Zahnrad eines Zahnradpaares frei gelagert und kann durch geeignete Mittel zur Kraftübertragung auf der Welle festgesetzt werden.

Bei beiden Arten von Schaltgetrieben ist zwischen dem Motor und der Antriebswelle eine Kupplung vorgesehen, durch die die Antriebswelle für das Schalten vom Motor getrennt werden kann, so dass während des Schaltens keine Antriebskräfte auf das Getriebe wirken.

Die vorgenannten Schaltgetriebe haben den Nachteil, dass sie vergleichsweise voluminös bauen. Darüber hinaus muß bei einem Getriebedefekt in der Regel das vollständige Getriebe aus dem Fahrzeug ausgebaut werden, was sehr aufwändig ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass eine Kupplung zwischen Antriebswelle und Motor notwendig ist, um die Antriebskräfte von der Antriebswelle nehmen zu können, damit geschaltet werden kann.

Automatische Getriebe bestehen meist aus einem oder mehreren Planetengetrieben mit einem Hohlrad und darin laufenden Planetenrädern, die von einem Planetenradträger gehalten werden, sowie einem Sonnenrad, das mit den Planetenrädern in Eingriff steht. Das Schalten bzw. das Einstellen einer anderen Übersetzung kann durch wahlweises Festhalten der einzelnen Bauteile, nämlich des Sonnenrades, des Hohlrades oder des Planetenradträgers, erfolgen, die alle drei mit je einer Welle bzw. Hohlwelle verbunden sind. Um den konstruktiven Aufwand klein zu halten, wird fast immer nur eine dieser Wellen als Antriebswelle benutzt. Durch Festhalten von jeweils einer der beiden anderen Wellen ergeben sich dann zwei Übersetzungen. Zusätzlich ist eine Verblockung des Getriebes möglich, wobei sich dieses dann als Ganzes dreht. Hierdurch ergibt sich als dritte "Übersetzung" ein direkter Gang, bei dem die Antriebsdrehzahl gleich der Abtriebsdrehzahl ist. Die Getriebesteuerung erfolgt entweder rein hydraulisch durch Steuerdrücke, die von zwei Ölpumpen erzeugt werden, oder elektrohydraulisch, wobei die von Sensoren ermittelten Kenndaten (Getriebeabtriebsdrehzahl, Lastzustand, Motordrehzahl, Wählhebelstellung, Stellung des Programm- oder Kick-down-Schalters) an ein Steuergerät weitergeleitet, dort verarbeitet und in entsprechende Ausgangssignale umgewandelt werden.

Bei automatischen Getrieben besteht ein Nachteil darin, dass das Gangwechseln nur sequentiell möglich ist, d.h. dass von einem zunächst ersten in einen zweiten Gang und dann von diesem zweiten in den gewünschten dritten Gang geschaltet werden muß, wenn man von dem ersten in den dritten Gang schalten möchte.

Aus der GB 2 036 891 A ist ein Viergang-Getriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Bei diesem Getriebe kann zwischen einem von zwei auf der Antriebswelle sitzenden Rädern über eine von vier Außenwelleneinheiten mit Hilfe von Kupplungen eine Wirkverbindung mit einem von vier Rädern auf der Abtriebswelle hergestellt werden. Die Antriebs- und die Abtriebswelle sind fluchtend zueinander angeordnet. Für jeden mit diesem Getriebe schaltbaren Gang sind jeweils eine Außenwelleneinheit und ein Rad auf der Abtriebswelle vorgesehen.

Aus der JP 01-079449 A ist ein weiteres Getriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt, dessen Antriebswelle und Abtriebswelle miteinander fluchten, und deren Außenwelleneinheiten in gleichem Abstand um die Antriebswelle und die Abtriebswelle herum angeordnet sind.

Schließlich ist aus der US 3,080,773 A eine Getriebeanordnung mit einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle bekannt, die nicht miteinander fluchten. Die Antriebswelle und die Abtriebswelle können über mehrere Zwischenwellen miteinander in Wirkverbindung gebracht werden, wobei auf der Abtriebswelle für die ersten drei Vorwärtsgänge jeweils ein Abtriebswellenrad vorgesehen ist, das mit jeweils einem auf einer der benachbarten Zwischenwellen sitzenden Rad in Eingriff steht, und eine der Zwischenwellen über eine Kupplung unmittelbar mit der Abtriebswelle zum Schalten des vierten Vorwärtsgangs gekoppelt werden kann.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Getriebe zu schaffen, das kompakt aufgebaut ist, sowohl als Schaltgetriebe als auch als Automaticgetriebe aufgebaut sein kann, ein unmittelbares Schalten in einen beliebigen Gang ermöglicht und auch die übrigen der oben genannten Nachteile der vorbekannten Getriebearten vermeidet.

Diese Aufgabe wird mit einem Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Unter Antriebswelle wird im vorliegenden Zusammenhang eine Welle verstanden, die unmittelbar oder mittelbar von einem Motor angetrieben wird. Zwischen der Antriebswelle und dem Motor kann eine Kupplung oder ein Drehmomentenwandler vorgesehen sein, sie sind aber je nach Ausführungsform der Erfindung nicht zwingend notwendig.

Unter Abtriebswelle wird entsprechend eine Welle verstanden, deren Drehzahl und/oder Bewegungsrichtung relativ zur Antriebswelle geändert werden können bzw. kann.

Unter Rädern werden insbesondere Zahnräder, aber auch Reibräder oder sonstige Arten von Rädern verstanden, mit denen es möglich ist, ein Drehmoment von einer Welle auf eine andere Welle durch Kraftschluß oder Formschluß zu übertragen.

Unter einer Außenwelleneinheit wird eine Baugruppe verstanden, zu der eine unabhängig von der An- und Abtriebswelle gelagerte Außenwelle gehört. Darüber hinaus kann die Außenwelleneinheit Übertragungsräder aufweisen, ebenso wie Kupplungen zum Verbinden der Übertragungsräder mit der Außenwelle oder zum lösbaren Verbinden mehrerer Außenwellenteile und/oder Schiebemechanismen zum Verschieben der Übertragungsräder auf der Außenwelle als Beispiele für Mittel zum Herstellen einer temporären Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle über die Außenwelle.

Ein wesentlicher Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Antriebskräfte von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle über eine Mehrzahl von Außenwellen übertragen werden können. Hierzu kann jede der Außenwellen mit der Antriebswelle und der Abtriebswelle über eine Kupplung in Wirkverbindung gebracht werden, wobei mit jeder Außenwelleneinheit ein anderes Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebs- und Abtriebswelle erzeugt werden kann. Die Übertragungsräder sind dabei in mindestens einer antriebsseitigen und mindestens einer abtriebsseitigen Übertragungsebene – ähnlich wie die Planetenräder eines Planetengetriebes um das Sonnenrad – um die Antriebs- bzw. die Abtriebswelle herum angeordnet.

Mit einer solchen Anordnung ist ein Getriebe möglich, das unabhängig von der Anzahl der mit dem Getriebe zu verwirklichenden Übersetzungen – anders als herkömmliche Schaltgetriebe – lediglich mit zwei in axialer Richtung der Antriebs- bzw. Abtriebswelle hintereinander angeordneten Übertragungsebenen auskommt. Dadurch ist eine äußerst kompakte, insbesondere in axialer Richtung kurze Bauform möglich.

Insbesondere bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Getriebes mit zwei Übertragungsebenen, nämlich mit einer ersten Antriebsebene und einer ersten Abtriebsebene, ist es möglich, Reparatur- oder Wartungsarbeiten am Getriebe, beispielsweise das Austauschen einzelner Übertragungsräder, ohne Ausbau des gesamten Getriebes vorzunehmen, da die Übertragungsräder jeweils von einem Ende einer Außenwelle aus zugänglich sind.

Ein weiterer, ganz besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Getriebes besteht darin, dass es sowohl als Schaltgetriebe als auch als automatisches Getriebe eingesetzt werden kann, wobei das Getriebe so ausgestaltet sein kann, dass jeder Gang frei wählbar direkt geschaltet werden kann, ohne dass eine Schaltsequenz einzuhalten ist.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass lediglich einfache Bauteile benötigt werden, so dass eine kostengünstige Fertigung möglich ist, dass das Getriebe gewichtsreduziert ausgeführt werden kann und dass, bei Auswahl geeigneter Kupplungen oder anderer Mittel zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen Antriebs- und Abtriebswelle, äußerst schnelle Übersetzungswechsel möglich sind.

Grundsätzlich wird das von einer Außenwelleneinheit erzeugte Übersetzungsverhältnis durch ein Räderpaar in der Antriebsebene und ein Räderpaar in der Abtriebsebene bestimmt, wobei das Räderpaar in der Antriebsebene aus einem auf der Antriebswelle sitzenden Antriebswellenrad und einem auf der Außenwelle der Außenwelleneinheit sitzenden Antriebsübersetzungsrad besteht und das Räderpaar in der Abtriebsebene durch ein auf der Abtriebswelle sitzendes Abtriebswellenrad und ein auf der Außenwelle sitzendes Abtriebsübersetzungsrad gebildet wird. Es ist aber auch möglich, dass ein auf einer der Wellen sitzendes Rad unmittelbar auf der benachbarten Welle abrollt, beispielsweise wenn eine der Wellen zumindest abschnittsweise als Zahnwelle ausgebildet ist.

Eine konstruktiv einfache Ausführungsform ergibt sich, wenn die Außenwellen jeweils einstückig ausgebildet sind. In diesem Fall muß mindestens eins der auf der Außenwelle sitzenden Übersetzungsräder auf der Außenwelle freilaufend gelagert sein und mit dieser über hierfür vorgesehene Mittel fest verbunden werden können, so dass es sich mit der Außenwelle zusammen dreht. Alternativ können die Außenwellen auch zweiteilig ausgebildet sein, wobei deren Teile zwischen der Antriebsebene und der Abtriebsebene über eine lösbare Kupplung miteinander verbindbar sind. In diesem Fall sind die Übersetzungsräder der Antriebs- und Abtriebsebene fest mit den jeweiligen Teilen der Welle verbunden, wobei zum Einschalten eines Gangs die beiden Wellenteile über die Kupplung miteinander fest verbunden werden können und die Bewegung der beiden Außenwellenteile durch Lösen der Kupplung entkoppelt werden kann.

In einer weiteren konstruktiv einfachen und bevorzugten Ausführungsform sind die Außenwellen parallel zur Antriebs- und Abtriebswelle angeordnet.

Alternativ ist es aber beispielsweise auch möglich, die Längsachsen der Außenwellen in zur Längsachse der Antriebs- bzw. Abtriebswelle radial verlaufenden Ebenen schräg mit jeweils gleichem Neigungswinkel zur Antriebs- bzw. Abtriebswelle anzuordnen. Zwangsläufig werden in diesem Fall als Antriebswellenrad, Abtriebswellenrad und für die Übersetzungsräder Kegelräder eingesetzt. Als weitere Alternative ist denkbar, aber womöglich nur für spezielle Anwendungen interessant, dass bei einer beispielsweise zweiteiligen Ausführungsform der Außenwellen die beiden Teile einer Außenwelle nicht miteinander fluchten, wobei die antriebsseitigen und/oder die abtriebsseitigen Teile der Außenwellen zur Antriebs- und/oder Abtriebswelle geneigt angeordnet sind, wobei die jeweils anderen Teile der Außenwellen in einem anderen Neigungswinkel zu der Antriebs- bzw. Abtriebswelle stehen oder hierzu parallel sind.

Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Antriebswelle und die Abtriebswelle so anzuordnen, dass sie nicht miteinander fluchten. Hieraus ergeben sich auch besondere Vorteile. So kann eine Vielzahl der Außenwellen um wahlweise die Antriebswelle oder die Abtriebswelle herum kreisförmig verteilt angeordnet sein, während die Längsachse der anderen Antriebs- bzw. Abtriebswelle exzentrisch zur kreisförmigen Verteilung der Außenwellen verläuft. Die Übersetzungsräder auf der Antriebs- bzw. Abtriebsseite mit zentrisch zu den Außenwellen angeordneter Antriebs- bzw. Abtriebswelle sind dann gleich groß, so dass sich über die Verwendung gleicher Bauteile Kosteneinsparungen ergeben. Auf der anderen Antriebs- bzw. Abtriebsseite haben die auf den Antriebswellen sitzenden Übersetzungsräder jeweils einen unterschiedlichen Durchmesser, wodurch sich unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse für die verschiedenen Außenwellen erreichen lassen.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung sind eine zweite Abtriebsebene mit einem auf der Abtriebswelle sitzenden zweiten Abtriebswellenrad und mindestens eine der zweiten Abtriebsebene zugeordnete Außenwelleneinheit vorgesehen. Eine solche zweite Abtriebsebene kann beispielsweise für einen ersten Gang vorgesehen sein, wobei das zweite Abtriebswellenrad für diesen ersten Gang zum Erreichen einer ausreichend großen Übersetzung entsprechend klein ist.

Schließlich ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine zusätzliche Lagerwelle mit einem Übersetzungsrad für einen Rückwärtsgang vorgesehen. Beispielsweise kann diese Ausführungsform derart gestaltet sein, dass die zusätzliche Lagerwelle über eine Verschiebung ihres Übersetzungsrads von einer der zweiten Abtriebsebene (1. Gang) zugeordneten Außenwelleneinheit angetrieben und mit der Abtriebswelle in Eingriff gebracht werden kann.

Insbesondere wenn die Antriebswelle und die Abtriebswelle miteinander fluchten, können sie über eine Kupplung unmittelbar miteinander verbunden werden, so dass eine direkte Übersetzung, bei der die Drehzahl der Antriebswelle gleich der Drehzahl der Abtriebswelle ist, erreicht werden kann.

Als Kupplungen können grundsätzlich mechanische, hydraulische und/oder elektromagnetische Kupplungen verwendet werden. Sie werden bevorzugt durch eine elektrische Steuerung geschaltet, deren Schaltimpulse wahlweise in Abhängigkeit von manuellen Schaltvorgaben, beispielsweise durch eine manuelle Schaltmimik, oder in Abhängigkeit von Betriebsparametern ähnlich oder gleich denen eines eingangs beschriebenen automatischen Getriebes erzeugt werden.

Üblicherweise sitzt das erfindungsgemäße Getriebe in einem insbesondere die Übertragungsräder umgebenden Getriebegehäuse. Vorzugsweise sind Kupplungsmittel zum Schalten der Übertragungsräder auf den Außenwellen an jeweils einem Ende einer Außenwelle außerhalb des Gehäuses angeordnet. Bei dieser Anordnung sind die verschleißintensiven Teile des Getriebes besonders leicht zugänglich.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand beigefügten, verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

1: eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes 5-Gang-Getriebe;

2: eine Anordnung von Antriebswellenrädern und Antriebsübersetzungsrädern einer ersten und einer zweiten Antriebsebene des 5-Gang-Getriebes;

3: eine Anordnung von Abtriebswellenrädern und Abtriebsübersetzungsrädern einer ersten, zweiten, dritten und vierten Abtriebsebene des 5-Gang-Getriebes;

4: eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung für den 1. Gang;

5: eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung für den 2. Gang;

6: eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung für den 3. Gang;

7: eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung für den 4. Gang;

8: eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung für den 5. Gang;

9: eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung bei nicht geschaltetem Rückwärtsgang;

10: eine geschnittene Teilansicht des 5-Gang-Getriebes mit einer Räderanordnung bei geschaltetem Rückwärtsgang.

Das in den 1 bis 10 dargestellte 5-Gang-Getriebe weist eine Antriebswelle 1 sowie eine Abtriebswelle 2 auf, wobei die Abtriebswelle 2 in axialer Richtung hinter der Antriebswelle 1 angeordnet ist und die Längsachsen beider Wellen in zueinander parallelen Ebenen verlaufen, also nicht miteinander fluchten.

Wie in 1, insbesondere aber auch in den 4 bis 8, zu sehen ist, sitzen auf der Antriebswelle 1 ein erstes Antriebswellenrad 3 und in axialer Richtung der Antriebswelle 1 unmittelbar dahinter auf seiner der Abtriebsseite zugewandten Seite ein zweites Antriebswellenrad 4 mit gegenüber dem ersten Antriebswellenrad 3 kleinerem Durchmesser. Auf der Abtriebswelle 2 sitzen in axialer Richtung hintereinander in Richtung zur Antriebswelle: ein erstes Abtriebswellenrad 5, ein zweites Abtriebswellenrad 6 mit gegenüber dem ersten Abtriebswellenrad 5 größerem Durchmesser, ein drittes Abtriebswellenrad 7 mit gleichem Durchmesser wie der des zweiten Abtriebswellenrades 6 und ein viertes Abtriebswellenrad 8 mit gleichem Durchmesser wie der des ersten Abtriebswellenrades 5.

Parallel zur Antriebswelle 1 und zur Abtriebswelle 2 sind Außenwellen 11, 12, 13, 14 und 15 für die Gänge 1 bis 5 angeordnet. Darüber hinaus ist parallel zur Abtriebswelle 2 eine zusätzliche Lagerwelle 16 für den Rückwärtsgang vorgesehen.

Gemäß den 2 und 3 sind alle Außenwellen 11, 12, 13, 14 und 15 sowie die zusätzliche Lagerwelle 16 auf einer Kreisbahn K um die Abtriebswelle 2 herum verteilt angeordnet, wobei die Längsachse der Abtriebswelle 2 zentrisch und die der Antriebswelle 1 exzentrisch zur Kreisbahn K verläuft.

Wie insbesondere in 4 zu sehen ist, weist die Außenwelle 11 für den 1. Gang antriebsseitig ein mit ihr fest verbundenes erstes Antriebsübersetzungsrad 17 auf, dass mit dem ersten Antriebswellenrad 3 in Eingriff steht. Abtriebsseitig weist die Außenwelle 11 ein erstes Abtriebsübersetzungsrad 18 auf, dass mit dem zweiten Abtriebswellenrad 6 in Eingriff steht. Das erste Abtriebsübersetzungsrad 18 ist freilaufend drehbar auf der Außenwelle 11 gelagert und mit dieser über eine Lamellenkupplung 19 fest verbindbar. Auf der Außenwelle 11 ist in einem Abstand zum ersten Abtriebsübersetzungsrad 18 und benachbart zum vierten Abtriebswellenrad 8 ein mit der Außenwelle 11 fest verbundenes Abtriebsübersetzungsrad 21 für den weiter unten mit Bezug auf die 9 und 10 beschriebenen Rückwärtsgang angeordnet.

In 5 ist die Räderanordnung für den 2. Gang dargestellt. Auf der Außenwelle 12 ist antriebsseitig ein zweites Antriebsübersetzungsrad 22 fest angeordnet, das mit dem zweiten Antriebswellenrad 4 zusammenwirkt. Abtriebsseitig ist ein zweites Abtriebsübersetzungsrad 23 vorgesehen, das mit dem ersten Abtriebswellenrad 5 zusammenwirkt. Auch das zweite Abtriebswellenrad ist freilaufend drehbar auf der Außenwelle 12 gelagert und über eine Lamellenkupplung 24 mit der Außenwelle 12 fest verbindbar.

In 6 ist die Räderanordnung für den 3. Gang dargestellt. Hierfür trägt die Außenwelle 13 antriebsseitig ein drittes Antriebsübersetzungsrad 25, das mit dem Antriebswellenrad 4 zusammenwirkt. Abtriebsseitig greift ein drittes Abtriebsübersetzungsrad 26 in das vierte Abtriebswellenrad 8 ein. Während das dritte Abtriebsübersetzungsrad 26 fest auf der Außenwelle 13 sitzt, ist das dritte Antriebsübersetzungsrad 25 auf der Außenwelle 13 freilaufend drehbar gelagert und über eine Lamellenkupplung 27 mit der Außenwelle 13 fest koppelbar.

Für den vierten Gang ist die in 7 dargestellte Außenwelle 14 vorgesehen, die antriebsseitig ein mit dem ersten Antriebswellenrad 3 zusammenwirkendes, viertes Antriebsübersetzungsrad 28 sowie abtriebsseitig ein mit dem ersten Abtriebswellenrad 8 zusammenwirkendes, viertes Abtriebsübersetzungsrad 29 trägt. Ähnlich wie bei der Räderanordnung für den 3. Gang sitzt das vierte Abtriebsübersetzungsrad 29 fest auf der Außenwelle 14, während das vierte Antriebsübersetzungsrad 28 auf der Außenwelle 14 freilaufend drehbar gelagert und über eine Lamellenkupplung 31 mit der Außenwelle 14 fest koppelbar ist.

Schließlich weist die Außenwelle 15 für den fünften Gang, wie in 8 gezeigt wird, antriebsseitig ein auf ihr fest sitzendes Antriebsübersetzungsrad 32 sowie ein Abtriebsübersetzungsrad 33 auf, das auf der Außenwelle 15 freilaufend drehbar gelagert und über die Lamellenkupplung 34 fest mit der Außenwelle 15 verbindbar ist. Das Antriebsübersetzungsrad 32 steht mit dem ersten Antriebswellenrad 3 und das Abtriebsübersetzungsrad 33 mit dem ersten Abtriebswellenrad 5 in Eingriff.

In den 9 und 10 ist die zusätzliche Lagerwelle 16 für den Rückwärtsgang dargestellt, die auf der Abtriebsseite parallel zur Außenwelle 11 angeordnet ist. Auf der zusätzlichen Lagerwelle 16 ist ein in axialer Richtung verschiebbar gelagertes Übersetzungsrad 35 angeordnet, das in das auf der Außenwelle 11 angeordnete Abtriebsübersetzungsrad 21 eingreift. Während in 9 sich das Übersetzungsrad 35 in einer axialen Position am antriebsseitigen Ende der zusätzlichen Lagerwelle 16 befindet, in der es in kein weiteres Zahnrad eingreift, greift es in der in 10 dargestellten Position, in der es in Richtung zum abtriebsseitigen Ende der zusätzlichen Lagerwelle 16 verschoben ist, in das dritte Abtriebswellenrad 7 ein (in den 9 und 10 nicht dargestellt).

Das 5-Gang-Getriebe besitzt ein Gehäuse 37 mit einer die Antriebsseite von der Abtriebsseite trennenden Zwischenwand 38 und mit die Teilgehäuse antriebsseitig und abtriebsseitig verschließenden, vom Gehäuse 37 abnehmbaren Seitenwänden 39, 41. Alle Außenwellen 11, 12, 13, 14 und 15 sowie die zusätzliche Lagerwelle 16 sind innerhalb des Gehäuses drehbar gelagert, wobei die Außenwellen 11, 12, 13, 14, 15 in den Seitenwänden 39, 41 sowie in der Zwischenwand 38 und die Enden der zusätzlichen Lagerwelle 16 in der abtriebsseitigen Seitenwand 41 und der Zwischenwand 38 gelagert sind. Während sich die Kupplungen 27, 31 an den antriebsseitigen Enden der Außenwellen 13 und 14 befinden, sind die Kupplungen 19, 24 und 34 an den abtriebsseitigen Enden der Außenwellen 11, 12 und 15 angeordnet. Alle auf der Antriebswelle 1, der Abtriebswelle 2 und den Außenwellen 11, 12, 13, 14 und 15 sowie der zusätzlichen Lagerwelle 16 sitzenden Übertragungsräder sind innerhalb des Gehäuses 37 angeordnet. Demgegenüber befinden sich die Lamellenkupplungen 19, 24, 27, 31, 34 außerhalb des Gehäuses 37, wobei die Lamellenkupplungen 19, 24, 34 durch die Seitenwand 41 hindurch mit den freilaufend drehbar gelagerten Abtriebsübersetzungsrädern 18, 23, 33 und die Lamellenkupplungen 27, 31 durch die Seitenwand 39 hindurch mit den freilaufend drehbar gelagerten Antriebsübersetzungsrädern 25, 29 jeweils über eine die jeweilige Außenwelle 11, 12, 13, 14, 15 ummantelnde Hülse 42, 43, 44, 45, 46 verbunden sind. Die Hülsen 42, 43, 44, 45, 46 sind in der jeweiligen Seitenwand 39, 41 drehbar gelagert.

Zum Schalten des 1. Gangs wird das erste Abtriebsübersetzungsrad 17 über die Lamellenkupplung 19 fest mit der Außenwelle 11 verbunden, während die Lamellenkupplungen 24, 27, 31, 34 und damit die drehbar gelagerten Übersetzungsräder 23, 25, 29, 33 gelöst sind. Dementsprechend wird das Antriebsübersetzungsrad 23 mit der Außenwelle 12 über die Lamellenkupplung 24 zum Schalten des 2. Gangs fest verbunden, während die Lamellenkupplungen 19, 27, 31, 34 und damit die drehbar gelagerten Übersetzungsräder 18, 25, 29, 33 gelöst sind. Entsprechend werden die Gänge 3, 4 und 5 geschaltet. In allen Fällen befindet sich das Übersetzungsrad 35 für den Rückwärtsgang in der in 9 dargestellten Position.

Zum Schalten des Rückwärtsgangs muß bei einer Schaltgetriebeausführung die Hauptkupplung gelöst werden. Bei einer Automaticausführung mit vorgeschaltetem Drehmomentwandler müssen eine bzw. zwei Lamellenkupplungen geschlossen werden, so daß die Räder im Getriebe zum Stillstand kommen. Danach wird das Übersetzungsrad 35 in die in 10 dargestellte Position verschoben, so dass es über die Außenwelle 11 vom Abtriebsübersetzungsrad 21 für den Rückwärtsgang angetrieben wird und mit dem dritten Abtriebswellenrad 7 kämmt. Nach dem Verschieben des Übersetzungsrades 35 wird wieder eingekuppelt, bzw. werden die geschlossenen Lamellenkupplungen wieder gelöst; der Rückwärtsgang ist jetzt geschalten.

Alternative zur dargestellten Ausführungsform können beispielsweise auch das Antriebsübersetzungsrad 17 oder das Übersetzungsrad 35 über eine weitere Lamellenkupplung freilaufend auf der 1. Außenwelle bzw. der zusätzlichen Lagerwelle 16 gelagert und mit dieser fest verbindbar sein, so dass keine Hauptkupplung oder Drehmomentenwandler zur Funktionsfähigkeit des Getriebes benötigt wird.

Die Übersetzungsverhältnisse des 1., 2., 3., 4. und 5. Gangs bestimmen sich über die Übersetzungsverhältnisse des für den jeweiligen Gang maßgeblichen Antriebsübersetzungsrads zum maßgeblichen Antriebswellenrads sowie des maßgeblichen Abtriebswellenrads zum maßgeblichen Abtriebsübersetzungsrad. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abtriebsübersetzungsräder 23, 26, 29, 33 der Gänge 2 bis 5 gleich groß und kämmen mit dem ersten bzw. vierten Abtriebswellenrad 5, 8, die beide den gleichen Durchmesser haben (s. 3). Die Übersetzung wird für diese Gänge durch das Übersetzungsverhältnis der auf der Antriebsseite miteinander zusammenwirkenden Räder variiert. Der 1. Gang und der Rückwärtsgang haben die gleiche Übersetzung, da das erste Abtriebsübersetzungsrad 17 und das Übersetzungsrad 21 für den Rückwärtsgang die gleiche Übersetzung haben wie der erste Gang und das zweite und dritte Abtriebswellenrad 6, 7, mit denen sie jeweils in Wirkverbindung stehen, ebenfalls gleich groß sind.

Die dargestellten Getriebeausführungen sind vielfach variierbar. So ist es insbesondere möglich, je Außenwelle mehr als ein Übersetzungsrad vorzusehen. Es muss lediglich sichergestellt sein, dass die durch das weitere auf der Außenwelle angeordnete Übersetzungsrad bedingte Kopplung der Außenwelle mit der Antriebs- bzw. Abtriebswelle gelöst werden kann, sei es dadurch, dass das Übersetzungsrad über eine (weitere) Kupplung, die auch innerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann, von der Drehung der Außenwelle abgekoppelt wird, oder sei es beispielsweise mittels eines Mechanismus zum axialen Verschieben des Übersetzungsrades aus dem dauerhaften Eingriff mit dem zugehörigen Antriebs- bzw. Abtriebswellenrad.

Somit kann die Anzahl der Gänge variiert werden. Auch kann, wie bereits eingangs beschrieben, die Anzahl der Antriebs- und Abtriebsebenen variiert werden, wobei im Fall von nur einer Antriebsebene und nur einer Abtriebsebene sämtliche Antriebsübersetzungsräder mit genau einem Antriebswellenrad und sämtliche Abtriebswellenräder mit genau einem Abtriebswellenrad kämmen.


Anspruch[de]
Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit

– einer Antriebswelle (1);

– einer Abtriebswelle (2);

– mindestens zwei Außenwelleneinheiten mit jeweils einer Außenwelle (11, 12, 13, 14, 15, 16);

– mindestens einer ersten antriebsseitigen Übertragungsebene mit mindestens einem Rad je Außenwelleneinheit zur Übertragung bzw. Übersetzung eines Drehmoments von der Antriebswelle (1) auf eine Außenwelleneinheit;

– mindestens einer ersten antriebsseitigen Übertragungsebene mit mindestens einem Rad je Außenwelleneinheit zur Übertragung des Drehmoments von einer der Außenwelleneinheiten auf die Abtriebswelle (2);

– und Mittel zum Herstellen einer temporären Wirkverbindung zur Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle (1) zur Abtriebswelle (2) über eine der Außenwelleneinheiten,

dadurch gekennzeichnet, dass

– die Antriebswelle und die Abtriebswelle nicht fluchtend zueinander angeordnet sind und

– sowohl in mindestens einer der antriebsseitigen als auch in mindestens einer der abtriebsseitigen Übertragungsebenen Wirkverbindungen zu mindestens zwei Außenwelleneinheiten wahlweise hergestellt werden können, wobei innerhalb mindestens einer dieser beiden Übertragungsebenen unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse bestehen.
Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein Antriebswellenrad (3, 4) auf der Antriebswelle (1). Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens ein Abtriebswellenrad (5, 6, 7, 8) auf der Abtriebswelle (2). Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Außenwelleneinheit ein Antriebsübersetzungsrad (22) aufweist. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Außenwelleneinheit ein Abtriebübersetzungsrad (18) aufweist. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwellen (11, 12, 13, 14, 15) einstückig ausgebildet sind. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwellen (11, 12, 13, 14, 15) parallel zur Antriebs- (1) und Abtriebswelle (2) angeordnet sind. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Antriebsübersetzungsräder (17, 22) oder mindestens zwei Abtriebsübersetzungsräder gleich groß sind. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Antriebsübersetzungsrad (17, 22) oder ein Abtriebsübersetzungsrad (18, 33, 23) einer Außenwelleneinheit auf der Außenwelle (11, 12, 13, 14, 15) freilaufend gelagert und über eine Kupplung mit der Außenwelle (11, 12, 13, 14, 15) fest verbindbar ist. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine zweite Abtriebsebene mit einem auf der Abtriebswelle (2) sitzenden Abtriebswellenrad (5, 6, 7, 8) und mindestens einer dieser zweiten Abtriebsebene zugeordneten Außenwelleneinheit. Getriebe nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Außenwelle (16) mit einem Übertragungsrad (35) für einen Rückwärtsgang. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Außenwelleneinheit mindestens aus zwei Wellenteilen besteht, die über eine zwischen der ersten Antriebsebene und der ersten Abtriebsebene angeordnete Kupplung miteinander verbunden werden können. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch mechanische, hydraulische und/oder elektromagnetische Kupplungen. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine elektrische, pneumatische oder hydraulische Steuerung zum Schalten der Kupplungen. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch ein alle Übertragungsräder (17, 18, 21, 22, 23, 25, 26, 28, 29, 32, 33) umgebendes Getriebegehäuse (37). Getriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Herstellen einer Wirkverbindung zur Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle (19, 24, 27, 31, 34) der Außenwelleneinheiten außerhalb des Gehäuses (37) angeordnet sind.






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