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Die
Erfindung betrifft ein automatisiertes Mehrganggetriebe gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Automatisierte
Schaltgetriebe bzw. Mehrganggetriebe, welche allgemein aus der Praxis
bekannt sind, basieren vorwiegend auf dem Prinzip herkömmlicher
Handschaltgetriebe in Vorgelegebauweise, bei denen eine Schaltung
mit Hilfe von als Synchronisierungen ausgeführten Schaltelementen realisiert
wird. Da als Stirnradstufen ausgeführte leistungsbestimmende Elemente
derartiger Getriebe einen großen
Bauraum aufweisen, gibt es in der Praxis sogenannte Lastschaltautomatgetriebe
mit Planetensätzen,
welche im Vergleich zu Getrieben mit Stirnradstufen einen verringerten
Bauraumbedarf aufweisen.
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Lastschaltautomatgetriebe
werden jedoch mit Schaltelementen, wie beispielsweise reibschlüssigen Lamellenkupplungen
und Lamellenbremsen, ausgeführt,
die zur Übertragung
der Drehmomente verhältnismäßig groß dimensioniert
werden müssen und
zudem meist hydraulisch betätigt
werden.
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Des
weiteren sind derartige Lastschaltelemente nachteilhafterweise in
nicht betätigtem
Zustand bzw. in geöffnetem
Zustand durch große Schleppverluste
gekennzeichnet, und es ist für
deren Betätigung
eine entsprechend hohe Betätigungsenergie
notwendig, was sich negativ auf den Wirkungsgrad eines Getriebes
auswirkt.
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Weiters
sind aus der Praxis Getriebetypen bekannt, die eine Kombination
aus den beiden vorbeschriebenen Getriebekonzepten, d. h. aus automatisiertem
Mehrganggetriebe in Vorgelegebauweise und Lastschaltautomatikgetriebe
mit Planetensätzen, darstellen.
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Eine
derartige Kombination stellt beispielsweise ein herkömmliches
Vorgelegegetriebe mit Leistungsverzweigung und einem nachgeschalteten Planetensatz
als Summiergetriebe dar. Die einzelnen Gänge eines solchen Getriebes
werden über
die Schaltelemente des Vorgelegegetriebes geschaltet, wobei die
Schaltelemente sowie die Stirnräder
der Stirnradstufen des leistungsverzweigten Vorgelegegetriebes direkt
auf einer Hauptwelle sowie direkt auf einer Vorgelegewelle gelagert
sind.
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Je
weiter die auf den beiden Wellen des Vorgelegegetriebes gelagerten
Schaltelemente sowie Stirnräder
von einer Lagerung der Hauptwelle sowie einer Lagerung der Vorgelegewelle
in einem Gehäuse
des Getriebes entfernt auf der Hauptwelle sowie der Vorgelegewelle
angeordnet sind, desto höher sind
die im zugeschalteten Zustand der Stirnradstufen wirkenden Tangential-,
Radial-, und Axialkräfte. Diese
Kräfte
führen
zu mehr oder weniger großen Biegemomenten
bzw. Biegebelastungen der Hauptwelle sowie der Vorgelegewelle, so
daß die
beiden Wellen zur Vermeidung von Beschädigungen entsprechend dimensioniert
werden müssen.
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Werden über das
Getriebe sehr hohe Antriebsmomente geführt, müssen die Hauptwelle, die Vorgelegewelle
und auch die Lagerungen der beiden Wellen unerwünscht groß dimensioniert werden, was nachteilhafterweise
jedoch zu einem hohen Gesamtgewicht des Getriebes führt und
auch hohe Herstellkosten des Getriebes verursacht.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein automatisiertes Mehrganggetriebe
zur Verfügung zu
stellen, das ein im Vergleich zu aus der Praxis bekannten automatisierten
Mehrganggetrieben reduziertes Gesamtgewicht aufweist und kostengünstiger herstellbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
automatisierten Mehrganggetriebe gemäß den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
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Ein
automatisiertes Mehrganggetriebe der eingangs genannten Art, bei
dem eine der Übersetzungseinrichtungen
wenigstens teilweise derart in dem Gehäuse gelagert ist, daß die in
zugeschaltetem Zustand der Übersetzungseinrichtung
auf diese wirkenden Radial- und Tangentialkräfte direkt in das Gehäuse des
Getriebes führbar
sind, bietet vorteilhafterweise die Möglichkeit, die einzelnen Leistungspfade im
Vergleich zu aus der Praxis bekannten automatisierten Mehrganggetrieben
kleiner zu dimensionieren, da die Leistungspfade im wesentlichen
lediglich Torsionsmomente übertragen
müssen.
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Dies
ergibt sich vorteilhafterweise aus der Tatsache, daß aus Tangential-,
Radial-, und eventuell auch Axialkräften der zugeschalteten, wenigstens teilweise
direkt im Gehäuse
gelagerten Übersetzungseinrichtung
resultierende Biegemomente von dem Gehäuse aufgenommen werden und
nicht von den Leistungspfaden, wie beispielsweise einer Hauptwelle
oder einer Vorgelegewelle eines leistungsverzweigten Vorgelegegetriebes,
abgestützt werden
müssen.
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Des
weiteren wird mit dem Mehrganggetriebe nach der Erfindung erreicht,
daß eine
Lagerung der Welle eines Leistungspfades, dessen Übersetzungseinrichtung
in dem Gehäuse
gelagert ist, ebenfalls durch den Wegfall oder die Reduzierung der
auf die Welle einwirkenden Biegebelastung weniger stark belastet
ist und deshalb kleiner dimensioniert werden kann.
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Ein
erfindungsgemäß ausgebildetes
automatisiertes Mehrganggetriebes ist durch die geringeren Bauteilbelastungen
der Bauteile der Leistungspfade und der damit möglichen kleineren Dimensionierung
der höher
belasteten Bauteile im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Getriebe
durch ein geringeres Gesamtgewicht sowie durch geringere Herstellkosten
gekennzeichnet.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen eines automatisierten
Mehrganggetriebes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der
Zeichnung und den Patentansprüchen
entnehmbar.
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines automatisierten Mehrganggetriebes gemäß der Erfindung ist in der
Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 ein Räderschema eines automatisierten
Mehrganggetriebes, welches eine Kombination aus einem Vorgelegegetriebe
und einem nachgeschalteten Planetensatz darstellt und
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2 eine vereinfachte Ansicht
eines konstruktiven Ausführungsbeispiels
des automatisierten Mehrganggetriebes gemäß 1 in einem Teillängsschnitt.
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1 zeigt ein automatisiertes
Mehrganggetriebe 1, welches als ein leistungsverzweigtes
Vorgelegegetriebe für
Fahrzeuge ausgeführt
ist, das mit einem nachgeschalteten Planetenradsatz 2,
der aus einem ersten Planetensatz 2A und einem damit verbundenen
zweiten Planetensatz 2B besteht, kombiniert ist. Zwischen
einer Getriebeeingangswelle 3 und einer Getriebeaungangswelle 4 sind
zur Schaltung der Gänge
des Getriebes 1 mehrere Leistungspfade in einem nicht näher dargestellten
Gehäuse vorgesehen,
die über
mehrere Schaltelemente 5, 6, 7 in einen
Leistungsfluß des
Getriebes 1 zuschaltbare Übersetzungseinrichtungen 8, 9, 10 sowie
den Planetenradsatz 2 darstellbar sind.
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Ein über die
Getriebeeingangswelle 3 einer nicht näher dargestellten Antriebsmaschine
anstehendes Antriebsmoment wird über
die als Stirnradverzahnung 10 ausgebildete Übersetzungseinrichtung
auf eine Vorgelegewelle 11 geführt, die somit während des
Betriebes des Getriebes 1 in Abhängigkeit des anstehenden Antriebsmomentes
angetrieben wird. Des weiteren wird das Antriebsmoment über die
Getriebeeingangswelle 3 bis hin zu dem Schaltelement 5 geführt.
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In
geschlossenem Zustand bzw. in Schaltstellung "A" des
Schaltelementes 5 wird eine Hauptwelle 12 mit
der Getriebeeingangswelle 3 drehfest verbunden, und das
Antriebsmoment wird von der Getriebeeingangswelle 3 auf
die Hauptwelle 12 des Getriebes 1 geführt. In
geöffnetem
Zustand des Schaltelementes 5 sind die Getriebeeingangswelle 3 und
die Hauptwelle 12 nicht miteinander verbunden, und das
anstehende Antriebsmoment wird nicht über das Schaltelement 5 auf
die Hauptwelle 12 geführt.
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Die
beiden Schaltelemente 6 und 7 sind jeweils in
zwei verschiedene Schaltstellungen "F" und "B" bzw. "C" und "E" bringbar, in welchen sie geschlossen
sind und in welchen über
sie ein Drehmoment von der Getriebeeingangswelle 3 in Richtung der
Getriebeausgangswelle 4 führbar ist. Des weiteren sind
die Schaltelemente 6 und 7 jeweils in eine nicht
näher bezeichnete
Mittelschaltstellung verstellbar, in welcher sie jeweils geöffnet sind
und in der über
sie kein Drehmoment führbar
ist.
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Befindet
sich das Schaltelement 6 in seiner Schaltstellung "F", ist ein Steg 13 des ersten
Planetensatzes 2A mit einem gehäusefesten Bauteil 14 drehfest
verbunden und somit nicht drehbar im Getriebe 1 angeordnet.
Ein Hohlrad 15 des zweiten Planetensatzes 2B ist
mit dem Steg 13 des ersten Planetensatzes 2A verbunden,
so daß das
Hohlrad 15 in der Schaltstellung "F" des
Schaltelementes 6 ebenfalls drehfest in dem Gehäuse angeordnet
ist. In Abhängigkeit
davon, welche der Schaltstellungen "A" bzw. "C" und "E" der
beiden anderen Schaltelemente 5 bzw. 7 eingelegt
ist, wird jeweils eine bestimmte Übersetzung bzw, ein bestimmter
Gang des Getriebes 1 dargestellt.
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Dazu
sind über
die Schaltelemente 6 und 7 jeweils Stirnräder 16 und 17 der Übersetzungseinrichtungen 8 und 9 mit
dem Steg 13 des ersten Planetensatzes 2A oder
einem Hohlrad 18 des ersten Planetensatzes 2A verbindbar.
In der Schaltstellung "E" des Schaltelementes 7 wird
das Hohlrad 18 des ersten Planetensatzes 2A mit
einem weiteren ge häusefesten
Bauteil 19 drehfest verbunden, so daß dieses drehfest im Gehäuse des
Getriebes 1 angeordnet ist.
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Die
Getriebeausgangswelle 4 ist mit einem Steg 20 des
zweiten Planetensatzes 2B verbunden, der somit den Abtrieb
des Getriebes 1 darstellt und ein eventuell über die
Hauptwelle 12 und die Vorgelegewelle 11 leistungsverzweigt über das
Getriebe 1 geführtes
Antriebsmoment aufsummiert an die Getriebeausgangswelle 4 abgibt.
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Das
Schaltelement 6 ist über
eine koaxial zu der Hauptwelle 12 angeordnete Hohlwelle 21 mit dem
Steg 13 des ersten Planetensatzes 2A verbunden.
Des weiteren ist das Schaltelement 7 über eine weitere, ebenfalls
koaxial zu der Hauptwelle 12 angeordnete Hohlwelle 22 mit
dem Hohlrad 18 des ersten Planetensatzes 2A verbunden.
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Die
in 1 schematisiert dargestellte
Ausgestaltung des automatisierten Mehrganggetriebes 1 ist
derart ausgestaltet, daß unabhängig davon,
welches der Schaltelemente 5, 6 oder 7 zur
Darstellung eines Ganges des Getriebes 1 in den Leistungsfluß des Getriebes 1 zugeschaltet
ist, im Betrieb vorliegende Radial- und Tangentialkräfte sowie
eventuell auch vorliegende Axialkräfte direkt in das Gehäuse 24 des
Getriebes 1 geführt
werden.
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Dazu
ist das Getriebe mit einer Lagerung 23 ausgeführt, welche
direkt mit einem Gehäuse 24 des Getriebes 1 oder
mit einem gehäusefesten
Bauteil verbunden ist. Die Lagerung 23 ist in 1 stark schematisiert mit
einer Lagerplatte 25 und einer Lagerhülse 26 ausgeführt, wobei
auf der Lagerhülse 26 über vier
schematisiert dargestellte Wälzlager 27A bis 27D die
beiden Stirnräder 16 und 17 sowie
die Hohlwelle 21 drehbar gelagert sind.
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Die
Ausgestaltung des Getriebes 1 mit der Lagerung 23 führt dazu,
daß die
auf der Lagerung 23 gelagerten Bauteile des Getriebes 1 nicht
wie bei aus der Praxis bekannten Getrieben auf der Hauptwelle 12 gelagert
sind. Dadurch werden die in zugeschaltetem Zustand der Übersetzungseinrichtungen 8 und 9 in
deren Verzahnungen auftretenden Radial- und Tangentialkräfte sowie
eventuell auch auftretende Axialkräfte direkt in das Gehäuse 24 des
Getriebes 1 eingeleitet, ohne daß diese zuerst auf die Hauptwelle 12 und
von dort über
eine Lagerung der Hauptwelle in das Gehäuse 24 geführt werden
müssen.
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Dadurch
besteht die Möglichkeit,
daß die über die
Lagerung 23 entlastete Hauptwelle 12 kleiner dimensioniert
werden kann, da über
die Hauptwelle 12 in zugeschaltetem Zustand der Übersetzungseinrichtung 8 oder 9 lediglich
Torsionsmomente übertragen
werden. Biegemomente aufgrund der vorbeschriebenen Radial- und Tangentialkräfte sowie eventuell
auftretender Axialkräfte
in den Verzahnungen der zugeschalteten Übersetzungseinrichtungen 8 und 9 werden
von der Hauptwelle 12 überhaupt nicht
mehr übertragen.
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Darüber hinaus
wird auch eine Lagerung der Hauptwelle 12, welche vorliegend
in der Getriebeeingangswelle 3 mittels eines ersten Hauptwellenlagers 28 und
an ihrem entgegengesetzten Ende über
ein zweites Hauptwellenlager 29 in der Getriebeausgangswelle 4 gelagert
ist, entlastet. Die Getriebeeingangswelle 3 wiederum ist über ein
Getriebeeingangswellenlager 30 und die Getriebeausgangswelle 4 über ein
Getriebeausgangswellenlager 31 im Gehäuse des Getriebes 1 in
nicht näher
dargestellter Art und Weise gelagert.
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Die 2 zeigt eine konstruktive
Ausgestaltung des in 1 dargestellten
Räderschemas
des Getriebes 1. Die Lagerung 23 ist dabei vorliegend über drei
fest mit dem Gehäuse
verbundene Lagerplatten 25A, 25B und 25C ausgeführt, die
jeweils mit einer von drei Lagerhülsen 26A, 26B und 26C fest verbunden
sind, so daß die
Lagerhülsen 26A, 26B und 26C drehfest
und in axialer Richtung des Getriebes 1 im Gehäuse 24 des Getriebes
angeordnet sind.
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Die
Lagerplatten 25A bis 25C sind bei der gezeigten
Ausführung
direkt in das Gehäuse 24 des Getriebes 1 integriert
und in einem Gießverfahren
gemeinsam mit diesem hergestellt.
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Abweichend
hierzu kann es auch vorgesehen sein, daß die Lagerung als separates
Bauteil ausgeführt
ist. Die als separates Bauteil ausgeführte Lagerung ist dann vor
der Montage der Hauptwelle in dem Gehäuse mit der Hauptwelle vormontierbar
und kann anschließend
gemeinsam mit den Radsätzen der Übersetzungseinrichtungen
bei der Endmontage des Getriebes ins Gehäuse eingeführt und mit dem Gehäuse fest,
d. h. beispielsweise über
eine Verschraubung oder eine Schweißnaht, verbunden werden.
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Die
Lagerung 24 selbst kann wiederum ebenfalls einteilig ausgeführt sein
oder aus mehreren Teilen, d. h. aus einzelnen Lagerplatten und einzelnen
Lagerhülsen,
fest zusammengefügt
werden. Die Lagerplatten sind vorliegend als flächige Stege ausgeführt, die
die Lagerhülsen
in geeigne ter Art und Weise im montierten Zustand im Gehäuse eindeutig positionieren.
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Bei
einer mehrteiligen Ausführung
der Lagerung 24 können
die Lagerplatten einstückig
mit dem Gehäuse
ausgebildet sein. Die separat ausgeführten Hülsen werden dann vor der Montage
der Hauptwelle in dem Gehäuse
des Getriebes an den Lagerplatten über geeignete Verbindungsverfahren,
wie beispielsweise Verschrauben oder Verschweißen, befestigt.
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Die
Schaltelemente 5 bis 7 sind vorliegend als an
sich bekannte mechanische Synchronisierungen ausgeführt, über welche
unterschiedliche Drehzahlen im Getriebe über in Getriebelängsrichtung verstellbare
Losräder 5A, 6A und 7A reibschlüssig angepaßt und zum
Zuschalten der Übersetzungseinrichtungen 5, 6 und 7 jeweils
ausgeglichen werden können.
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Wenn
zwischen der Hauptwelle 12 und der Vorgelegewelle l beim
Zuschalten einer der Übersetzungseinrichtungen 8, 9 oder 10 über reibschlüssige Bauelemente
der Schaltelemente ein Gleichlauf hergestellt ist, wird über einen
Formschluß der
Schaltelemente 5, 6 oder 7 eine formschlüssige Verbindung zwischen
den jeweils beteiligten Bauteilen des Getriebes 1 hergestellt,
so daß eine
Haltekraft zum Halten der Schaltelemente 5, 6 oder 7 in
geschlossenem Zustand reduziert werden kann.
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Selbstverständlich liegt
es im Ermessen des Fachmanns, die vorliegend als Synchronisierungen ausgeführten Schaltelemente
durch andere geeignete Schaltelemente, wie beispielsweise rein reibschlüssige Lamellenkupplungen
und/oder Lamellenbremsen oder rein formschlüssige Schaltelemente, wie beispielsweise
Klauenkupplungen oder dergleichen, in Abhängigkeit des jeweilig vorliegenden
Anwendungsfalles zu ersetzen.
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Darüber hinaus
kann es abweichend von dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
eines automatisierten Mehrganggetriebes gemäß der Erfindung auch vorgesehen
sein, daß der Planetenradsatz 2 derart
in das Vorgelegegetriebe integriert ist, daß der Planetenradsatz beispielsweise zwischen
den beiden Schaltelementen 6 und 7 angeordnet
ist. Bei einer derartigen Ausführung
des automatisierten Mehrganggetriebes werden die Bauteile, welche
die Hauptwelle 12 mit einer Biegebelastung beaufschlagen
würden,
in der gleichen Art und Weise über
die Lagerung 23 in dem Getriebegehäuse 24 direkt gelagert.
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- 1
- Automatisiertes
Mehrganggetriebe
- 2
- Planetenradsatz
- 2A
- erster
Planetensatz
- 2B
- zweiter
Planetensatz
- 3
- Getriebeeingangswelle
- 4
- Getriebeausgangswelle
- 5–7
- Schaltelement
- 5A,
5B
- Losrad
- 8
- Übersetzungseinrichtung
- 9
- Übersetzungseinrichtung
- 10
- Übersetzungseinrichtung
- 11
- Vorgelegewelle
- 12
- Hauptwelle
- 13
- Steg
des ersten Planetensatzes
- 14
- gehäusefestes
Bauteil
- 15
- Hohlrad
des zweiten Planetensatzes
- 16
- Stirnrad
der ersten Übersetzungseinrichtung
- 17
- Stirnrad
der zweiten Übersetzungseinrichtung
- 18
- Hohlrad
des ersten Planetenradsatzes
- 19
- gehäusefestes
Bauteil
- 20
- Steg
des zweiten Planetensatzes
- 21
- Hohlwelle
- 22
- weitere
Hohlwelle
- 23
- Lagerung
- 24
- Gehäuse des
Getriebes
- 25A–C
- Lagerplatte
- 26A–C
- Lagerhülse
- 27A–D
- Wälzlager
- 28
- erstes
Hauptwellenlager
- 29
- zweites
Hauptwellenlager
- 30
- Getriebeeingangswellenlager
- 31
- Getriebeausgangswellenlager