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Dokumentenidentifikation DE102005046898A1 03.05.2007
Titel Getriebe in Vorgelegebauweise
Anmelder ZF Friedrichshafen AG, 88046 Friedrichshafen, DE
Erfinder Gumpoltsberger, Gerhard, 88045 Friedrichshafen, DE
DE-Anmeldedatum 30.09.2005
DE-Aktenzeichen 102005046898
Offenlegungstag 03.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse F16H 3/097(2006.01)A, F, I, 20051213, B, H, DE
Zusammenfassung Es wird ein Getriebe in Vorgelegebauweise vorgeschlagen, bei dem zur Realisierung zumindest eines Ganges für eine zusätzliche hohe Geländeübersetzung in das Getriebe eine Zahnradkette (8) integriert ist, wodurch die hohe Übersetzung auf insgesamt drei Übersetzungen aufgeteilt wird.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Getriebe in Vorgelegebauweise gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In Geländefahrzeugen und SUV's sind häufig Allradverteilergetriebe vorgesehen, welche eine zusätzliche sehr hohe Geländeübersetzung für langsame Geländefahrt (Crawler) aufweisen. Die erforderlichen Bauteile zur Realisierung dieser Geländeübersetzung bzw. des Crawlerganges sind nach dem Stand der Technik für den Fall eines Schaltgetriebes hinter dem Schaltgetriebe und vor dem Längs-Differenzial angeordnet. Durch diese Anordnung entsteht in nachteiliger Weise ein zusätzlicher Bauraumbedarf und eine deutliche Aggregatverlängerung, was sich zudem negativ auf die Dimensionierung und das Gewicht auswirkt.

Wenn auf konventionelle Weise ein Gang mit sehr hoher Übersetzung in einem Getriebe in Vorgelegebauweise erzeugt werden soll, dann wird dies mittels einer Kombination aus zwei miteinander kämmenden Stirnrädern mit stark unterschiedlicher Zähnezahl dargestellt, was sich als sehr ungünstig erweist, da hierdurch der Durchmesser des antreibenden Rades mit kleiner Zähnezahl zu klein wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe in Vorgelegebauweise anzugeben, in das zumindest ein Gang für eine zusätzliche hohe Geländeübersetzung integriert ist, wobei der hierfür erforderliche Bauraum sowie das Gewicht möglichst gering gehalten werden soll und die Dimensionierung der Zahnräder optimiert wird.

Die erfindungsgemäße Lösung soll zudem bei Schaltgetrieben in Vorgelegebauweise, konventionellen Handschaltgetrieben, automatisierten Schaltgetrieben und Doppelkupplungsgetrieben implementierbar sein.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird vorgeschlagen, zur Realisierung des zumindest einen Ganges (Crawlerganges) für eine zusätzliche hohe Geländeübersetzung, in das Getriebe eine zusätzliche Zahnradkette zu integrieren. Hierbei wird erfindungsgemäß die hohe Übersetzung auf insgesamt drei Übersetzungen aufgeteilt, wodurch die Durchmesserverhältnisse der Zahnräder optimiert werden können.

Die Zahnradkette umfasst eine erste Zusatzwelle und eine zweite Zusatzwelle, die jeweils zwei Zahnräder aufweisen, wobei das erste Zahnrad der ersten Zusatzwelle von einer vorhandenen Verzahnung einer Antriebs- oder Vorgelegewelle des Getriebes angetrieben wird, das kleiner als das erste Zahnrad ausgebildete zweite Zahnrad der ersten Zusatzwelle mit dem ersten Zahnrad der zweiten Zusatzwelle in Eingriff steht und wobei das kleiner als das erste Zahnrad ausgebildete zweite Zahnrad der zweiten Zusatzwelle mit einem auf der Abtriebswelle koaxial drehbar angeordneten Losrad in Eingriff steht, welches über eine geeignete Koppelverbindung bzw. ein geeignetes Schaltelement mit der Abtriebswelle drehfest verbindbar ist.

Vorzugsweise ist die zweite Zusatzwelle koaxial drehbar auf der Antriebs- oder Vorgelegewelle angeordnet, kann aber auch frei innerhalb des Getriebes angeordnet werden. Als antreibende Verzahnung auf der Antriebs- oder Vorgelegewelle kann vorzugsweise die Ritzelverzahnung des ersten oder des zweiten Vorwärtsganges oder die Ritzelverzahnung des Rückwärtsganges genutzt werden. Die erste Zusatzwelle kann frei im Getriebe angeordnet sein, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn sie auf der gleichen Getriebeseite angeordnet ist, wie das Rückwärtsgangzwischenrad. Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können das Rückwärtsgangzwischenrad und die erste Zusatzwelle auf der gleichen Achse liegen.

In vorteilhafter Weise können die ersten Zahnräder der Zusatzwellen sowie die zweiten Zahnräder der Zusatzwellen bezüglich ihrer Verzahnungen gleich gewählt werden, um den Fertigungsaufwand zu minimieren. Des weiteren können die Schrägungswinkel der Räder einer Zusatzwelle gleich gewählt werden, damit die bei Schrägverzahnung auftretenden axialen Zahnkräfte sich auf den Zusatzwellen jeweils aufheben.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird eine kostengünstige und kompakt bauende Lösung zur Realisierung zumindest eines Ganges für eine zusätzliche hohe Geländeübersetzung zur Verfügung gestellt, welche mit vorhandenen Übersetzungselementen des Getriebes kombinierbar ist und bei der die Dimensionierung der Zahnräder optimiert ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 den Aufbau eines Handschaltgetriebes in Vorgelegebauweise nach dem Stand der Technik;

2 den Aufbau des Handschaltgetriebes nach 1, wobei in das Handschaltgetriebe ein Planetensatz gemäß der Erfindung integriert ist;

3 den Aufbau eines für einen Standardantriebsstrang geeigneten Doppelkupplungsgetriebes, welches einen Planetensatz gemäß der Erfindung umfasst und

4 den Aufbau eines Doppelkupplungsgetriebes für einen Front-Längs-Antrieb, welches einen Planetensatz gemäß der Erfindung umfasst.

Bei dem herkömmlichen Schaltgetriebe, das in 1 gezeigt wird, ist eine über eine Kupplung 1 mit dem Antriebsmotor lösbar verbindbare Antriebswelle 2 vorgesehen, welche über eine Stirnradstufe (Antriebskonstante) die Vorgelegewelle 3 antreibt. Auf der Vorgelegewelle 3 sind Festräder 7 vorgesehen, die mit entsprechenden Lösrädern 5 der Abtriebswelle 4 in Eingriff stehen; die Übersetzung des jeweiligen Ganges ergibt sich aus den Übersetzungen der Antriebskonstante sowie des aktiven Zahnradpaares, wobei zum Verbinden eines Losrades 5 mit der Abtriebswelle 4 geeignete Schaltelemente 6 eingesetzt werden, beispielsweise Synchronisierungen. Die einzelnen über die Zahnradpaare erzielbaren Gänge sind im oberen Teil der Figur angegeben.

In 2 wird das Getriebe gemäß 1 dargestellt, in das gemäß der Erfindung zur Realisierung zumindest eines Ganges für eine zusätzliche hohe Geländeübersetzung eine Zahnradkette 8 integriert ist.

In vorteilhafter Weise wird die Zahnradkette 8 von einer vorhandenen Verzahnung 17 der Vorgelegewelle 3 des Getriebes angetrieben und hat immer eine der Antriebsdrehzahl proportionale Drehzahl. Die Verzahnung 17 treibt ein erstes auf der ersten Zusatzwelle 9 angeordnetes Zahnrad 11 an, wobei das zweite auf der ersten Zusatzwelle 9 angeordnete Zahnrad 12 ein erstes Zahnrad 13 auf der zweiten Zusatzwelle 10 antreibt. Bei dem gezeigten Beispiel ist die zweite Zusatzwelle 10 koaxial drehbar auf der Vorgelegewelle 3 angeordnet. Auf der zweiten Zusatzwelle 10 ist ein zweites Zahnrad 14 mit kleinerem Durchmesser als das erste Zahnrad 13 vorgesehen, welches ein auf der Abtriebswelle 4 koaxial drehbar gelagertes Losrad 15 antreibt, das über eine geeignete Koppelverbindung bzw. ein geeignetes Schaltelement 16, das als Synchronisierung, Lamellenkupplung oder Klauenkupplung ausgebildet sein kann, das Losrad 15 mit der Abtriebswelle 4 lösbar verbindet. Bei dem Beispiel gemäß 2 ist als antreibende Verzahnung 17 die Ritzelverzahnung des ersten Ganges gewählt.

Die Übersetzung des Crawlers ergibt sich dann aus den Verhältnissen der Zähnezahlen der Antriebskonstanten des Getriebes (falls vorhanden), der Ritzelverzahnung 17, der Zahnräder der beiden Zusatzwellen 9 und 10 und des Losrades 15.

Günstigerweise können die Räder 11 und 13 bzw. die Räder 12 und 14 bezüglich ihrer Verzahnungen gleich gewählt werden, um den Fertigungsaufwand zu minimieren. Des weiteren sollten die Schrägungswinkel der Räder 11 und 12 bzw. der Räder 13 und 14 gleich gewählt werden, damit die bei Schrägverzahnung auftretenden axialen Zahnkräfte sich auf den Zwischenwellen 9 bzw. 10 jeweils aufheben.

Die Erfindung kann auch auf andere Getriebe, wie beispielsweise Doppelkupplungsgetriebe angewendet werden, wie in 3 gezeigt.

Im Wesentlichen besteht ein Doppelkupplungsgetriebe aus zwei Teilgetrieben mit verschiedenen Zahnradpaaren, einer Doppelkupplung mit zwei Reibungskupplungen 1, 1', einer Antriebswelle 2 und einer Abtriebswelle 4 sowie je nach Gangzahl aus formschlüssigen, unsynchronisierten Schaltkupplungen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 erfolgt der Antrieb der Zahnradkette 8 von der Ritzelverzahnung 17 des ersten Ganges, wobei in diesem Fall die Lastschaltbarkeit der Schaltung vom Crawlergang in den ersten konventionellen Gang nicht möglich ist.

In 4 ist ein Doppelkupplungsgetriebe für einen Front-Längs-Antriebsstrang dargestellt, bei dem der Antrieb der Zahnradkette 8 von der Ritzelverzahnung 17 des zweiten Ganges erfolgt. Dies resultiert in dem Vorteil, dass die Schaltung aus dem Crawlergang in den ersten Gang als Lastschaltung durchgeführt werden kann.

Des weiteren kann die Erfindung auch bei automatisierten Schaltgetrieben implementiert werden.

Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der Zahnradkette im Getriebe soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche, ohne die Funktion des Getriebes, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt sind.

1
Kupplung
1'
Kupplung
2
Antriebswelle
3
Vorgelegewelle
4
Abtriebswelle
5
Losrad
6
Schaltelement
7
Festrad
8
Zahnradkette
9
erste Zusatzwelle
10
zweite Zusatzwelle
11
Zahnrad
12
Zahnrad
13
Zahnrad
14
Zahnrad
15
Losrad
16
Schaltelement
17
Verzahnung


Anspruch[de]
Getriebe in Vorgelegebauweise, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung zumindest eines Ganges für eine zusätzliche hohe Geländeübersetzung in das Getriebe eine Zahnradkette (8) integriert ist, wodurch die hohe Übersetzung auf insgesamt drei Übersetzungen aufgeteilt wird. Getriebe in Vorgelegebauweise nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradkette (8) eine erste Zusatzwelle (9) und eine zweite Zusatzwelle (10) umfasst, die jeweils zwei Zahnräder (11, 12) bzw. (13, 14) aufweisen, wobei das erste Zahnrad (11) der ersten Zusatzwelle (9) von einer vorhandenen Verzahnung (17) einer Antriebs- oder Vorgelegewelle (2, 3) des Getriebes angetrieben wird, das kleiner als das erste Zahnrad (11) ausgebildete zweite Zahnrad (12) der ersten Zusatzwelle (9) mit dem ersten Zahnrad (13) der zweiten Zusatzwelle (10) in Eingriff steht und wobei das kleiner als das erste Zahnrad (13) ausgebildete zweite Zahnrad (14) der zweiten Zusatzwelle (10) mit einem auf der Abtriebswelle (4) koaxial drehbar angeordneten Losrad (15) in Eingriff steht, welches über eine geeignete Koppelverbindung bzw. ein geeignetes Schaltelement (16) mit der Abtriebswelle (4) drehfest verbindbar ist. Getriebe in Vorgelegebauweise nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zusatzwelle (10) koaxial drehbar auf der Antriebs- oder Vorgelegewelle (2, 3) oder frei innerhalb des Getriebes angeordnet ist. Getriebe in Vorgelegebauweise nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als antreibende Verzahnung (17) auf der Antriebs- oder Vorgelegewelle (2, 3) die Ritzelverzahnung des ersten oder des zweiten Vorwärtsganges oder die Ritzelverzahnung des Rückwärtsganges gewählt wird. Getriebe in Vorgelegebauweise nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zusatzwelle (9) frei im Getriebe angeordnet ist. Getriebe in Vorgelegebauweise nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zusatzwelle (9) auf der gleichen Getriebeseite angeordnet ist, wie das Rückwärtsgangzwischenrad des Getriebes. Getriebe in Vorgelegebauweise nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückwärtsgangzwischenrad und die erste Zusatzwelle (9) auf der gleichen Achse liegen. Getriebe in Vorgelegebauweise nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (11) und (13) bzw. die Räder (12) und (14) bezüglich ihrer Verzahnungen gleich gewählt sind. Getriebe in Vorgelegebauweise nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägungswinkel der Räder (11) und (12) bzw. der Räder (13) und (14) gleich gewählt werden. Getriebe in Vorgelegebauweise nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägungswinkel der Räder (12) und (13) so gewählt sind, dass sich die Axialkräfte auf der ersten Zusatzwelle (9) aufheben. Getriebe in Vorgelegebauweise nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägungswinkel der Räder (13) und (14) so gewählt sind, dass sich die Axialkräfte auf der zweiten Zusatzwelle (10) aufheben.






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