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Die
Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe für einen Kraftwagen
nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Antriebsstranganordnung nach
dem Oberbegriff von Patentspruch 12.
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Derartige
Schaltgetriebe, insbesondere automatisierte Schaltgetriebe, sind
aus dem Stand der Technik bekannt. So existieren beispielsweise
Doppelkupplungsgetriebe, welche eine Schaltung zwischen zwei Gängen
ohne Zugkraftunterbrechung ermöglichen. Ein nachteiliges
Konzept liegt in der Existenz zweier Kupplungen, was in einer erhöhten
Ausfallwahrscheinlichkeit und in einem erhöhten Gewicht sowie
in einem erhöhten Bauraumbedarf resultiert. Zudem müssen
die beiden Kupplungen auf Grund eines Sicherheitskonzepts lastfrei
offen sein. Lastfrei offene Kupplungen, welche von zwei elektromechanischen
Aktoren betätigt werden, sind aufwendig und teuer. Weiterhin
ist ein Dauerstrom während eines Betriebs erforderlich.
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Die
DE 108 59 458 offenbart
ein unterbrechungsfreies Schaltgetriebe, welches ebenso eine Schaltung
ohne Zugkraftunterbrechung ermöglicht. Dieses Schaltgetriebe
weist zum einen den Nachteil auf, dass eine hohe Differenzdrehzahl
und somit eine hohe Reibarbeit bei Hochschaltung von unteren Gängen
vorliegt, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und
damit zu erhöhten zu CO
2-Emmisionen einer
korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine führt. Zum
anderen muss nach Abschluss einer Drehzahlanpassung noch ein jeweiliger
Gang mit einer Synchronisierung oder mit einer Klauenkupplung eingespurt
werden. Diese erfordert eine exakte Drehzahl- und Drehmomentenregelung
einer Rastschaltkupplung des Schaltgetriebes.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltgetriebe
der eingangs genannten Art zu entwickeln, das eine geringe Komplexität
aufweist.
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Ein
solches Schaltgetriebe für einen Kraftwagen, insbesondere
einen Personenkraftwagen, mit einem Hauptgetriebe, welches zumindest
zwei schaltbare Gänge und eine Hauptgetriebeausgangswelle
aufweist, und mit einem dem Hauptgetriebe zugeordneten Teilgetriebe
mit zumindest einer Übersetzung, welches eine Teilgetriebeausgangswelle
aufweist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch
aus, dass das Teilgetriebe parallel zum Hauptgetriebe angeordnet
und die Teilgetriebeausgangswelle mit der Hauptgetriebeausgangswelle
gekoppelt ist.
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Die
parallele Anordnung meint dabei nicht notwendigerweise die räumliche
parallele Anordnung zum Hauptgetriebe, sondern vielmehr, dass entweder
das Hauptgetriebe oder das Teilgetriebe in einem Kraftfluss von
einer korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine zu anzutreibenden
Rädern des Kraftwagens steht bzw. diesen Kraftfluss schließt. Dies
ist also im Gegensatz zu einer seriellen Anordnung zu sehen, bei
denen das Hauptgetriebe und ein Teilgetriebe in Serie geschaltet
sind, das heißt also, dass ein Kraftfluss sowohl das Teilgetriebe
als auch das Hauptgetriebe durchfließt.
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Durch
das erfindungsgemäße Schaltgetriebe ist ein Lastschaltgetriebe
geschaffen, welches auf bereits bekannten Schaltgetrieben basiert
bzw. bereits bekannte Schaltgetriebe durch das Teilgetriebe erweiterbar
sind, was in einer geringen Komplexität und in geringen
Kosten resultiert. Die Tatsache, dass das Schaltgetriebe lediglich
eine Kupplung erfordert resultiert in einer weiteren Reduzierung
der Komplexität hinsichtlich einer Bauteilanordnung und
insbesondere hinsichtlich eines benötigten Regelaufwands
zur automatisierten Durchführung einer Schaltung des Schaltgetriebes.
An dieser Stelle ist angemerkt, dass das erfindungsgemäße
Schaltgetriebe auch in Verbindung mit einer zu einer Verbrennungskraftmaschine
unterschiedlichen Antriebseinheit, wie beispielsweise einer elektrische
Maschine, zum Einsatz kommen kann.
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Zudem
bietet das erfindungsgemäße Schaltgetriebe eine
hohe Flexibilität, da wie bereits angedeutet ein identisches
Hauptgetriebe bzw. Grundgetriebe und dessen unkomplexe Betätigung
beibehalten und mittels des Teilgetriebes zum erfindungsgemäßen
Schaltgetriebe in einfacher Art und Weise erweitert werden kann
sowie eine bereits bestehende identische Kupplung und deren Betätigung
ebenfalls beibehalten werden kann.
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Zudem
ist ein Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes
insofern verbessert, als das lediglich eine Kupplung vorgesehen
ist, wodurch Reibleistungsverluste reduziert sind. Dies kommt insbesondere
einem Kraftstoffverbrauch und CO2-Emmisionen
einer korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine zu Gute.
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Darüber
hinaus erweist sich das erfindungsgemäße Schaltgetriebe
als äußerst kostengünstig, da eine Teileanzahl
und auch eine Komplexität einer Fertigung und einer Montage
des Schaltgetriebes als äußerst gering zu beziffern
ist.
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Somit
ist ein Schaltgetriebe mittels des Teilgetriebes kostengünstig
nachrüstbar und es ist ein Schaltgetriebe geschaffen, welches über
eine kraftlos offene Kupplung, nämlich über die
Kupplung, die ohnehin in Kombination mit dem herkömmlichen Schaltgetriebe
vorgesehen ist, geschaffen, was eine drastische Reduzierung der
Komplexität des Schaltgetriebes bedeutet.
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Sind
die Teilgetriebeausgangswelle und die Hauptgetriebeausgangswelle
einstückig ausgebildet, so geht damit eine weitere Reduzierung
der Teileanzahl einher, was in geringen Kosten des Schaltgetriebes
und damit des Kraftwagens mit einem derartigen Schaltgetriebe resultiert.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die
zumindest eine Übersetzung des Teilgetriebes gleich einer Übersetzung
eines Gangs des Hauptgetriebes, wobei in der Regel das Hauptgetriebe
mehrere Gänge aufweist und bei diesem Aspekt der Erfindung
somit vorgesehen ist, dass die Übersetzung des Teilgetriebes
gleich einer Übersetzung des Hauptgetriebes ist, insbesondere
bei unteren Gängen des Hauptgetriebes, um so insbesondere
bei Anfahrvorgängen eine Schaltung ohne Zugkraftunterbrechung
zu ermöglichen, beispielsweise bei einer Schaltung von
einem ersten in einen zweiten Gang des Hauptgetriebes.
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Ist
die zumindest eine Übersetzung des Teilgetriebes kürzer
als eine Übersetzung eines Gangs des Hauptgetriebes, also
kürzer als die Übersetzung des Gangs des Hauptgetriebes,
von welchem in einen höheren oder niedrigeren Gang geschalten
wird, und bei welcher Schaltung eine Unterbrechung der Zugkraft
durch das Teilgetriebe vermieden werden soll, so ergibt sich daraus
der Vorteil, dass im Falle eines Schaltungsabbruchs ein beispielsweise
zwischen der Teilgetriebeausgangswelle und der Hauptgetriebeausgangswelle
vorgesehener Freilauf kraftlos wird und sich selbstständig
löst. Ein weiterer Vorteil ist der, dass bei einem beispielsweise
mittels einer Klauenkupplung schaltbaren Teilgetriebe diese Klauenkupplung
mit einer geringeren Differenzdrehzahl eingespurt wird, woraus ein
sicheres Einspuren ohne Geräusche resultiert. Dies bedeutet,
einen Komfortzugewinn für Insassen des Kraftwagens bei einem
Schaltvorgang.
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Wie
bereits angedeutet sieht eine vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung vor, dass das Teilgetriebe zumindest zwei mittels
einer Schaltvorrichtung schaltbare Übersetzungen aufweist.
Dies birgt den Vorteil, dass somit Schaltvorgänge in zwei
Gänge des Hauptgetriebes ohne Zugkraftunterbrechung durchführbar
sind. Dementsprechend kann ebenso vorgesehen sein, dass das Teilgetriebe
noch eine höhere Anzahl an schaltbaren Übersetzungen
aufweist, um somit auch bei einer Schaltung in weitere Gänge des
Hauptgetriebes eine Zugkraftunterbrechung zu vermeiden. Diese Vermeidung
der Zugkraftunterbrechung bei Schaltungen des Hauptgetriebes resultiert in
einem deutlichen Komfortzugewinn für die Insassen des Kraftwagens
in Folge einer Vermeidung eines bekannten Schaltruckens bei einem
Wechseln der Gänge.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass das erfindungsgemäße
Schaltgetriebe in der Regel als automatisiertes Schaltgetriebe auszuführen
ist, da ein Betätigungsaufwand und ein entsprechender Regelungsaufwand
durch einen Menschen in Form eines Fahrers des Kraftwagens nur sehr
schwer zu realisieren ist. Ein nötiger Regelungsaufwand
zur Durchführung der verschiedenen Schaltungen ist im Vergleich zu
bekannten automatisierten Schaltgetrieben allerdings äußerst
gering, sowohl was eine Konstruktion als auch ein Regelungsaufwand
des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes angeht,
was in äußerst geringen Kosten des erfindungsgemäßen
Schaltgetriebes resultiert bei gleichzeitiger Realisierung der beschriebenen
Vorteile.
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Ist
das Teilgetriebe elektromechanisch schaltbar, so ergibt sich daraus
der Vorteil, dass äußerst kurze Schaltzeiten ermöglicht
sind. Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Teilgetriebe hydraulisch
schaltbar ist, wodurch große Schaltkräfte erreichbar
sind.
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Die
hydraulische Schaltung kann dabei mittels eines Powerpacks erfolgen.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
ist vorgesehen, dass das Teilgetriebe mittels einer Schaltwalze
des Hauptgetriebes schaltbar ist. Somit ist das Teilgetriebe also mittels
eines ohnehin vorhandenen Bauteils des Hauptgetriebes schaltbar,
womit eine Reduzierung der Teileanzahl und damit eine Reduzierung
der Kosten des Schaltgetriebes einhergeht. Eine Reduzierung der
Teileanzahl bedeutet ebenso ein Reduzierung eines Gewichts des Schaltgetriebes,
was mit einem geringen Kraftstoffverbrauch und damit mit geringeren
CO2-Emmisionen der korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine
einhergeht.
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Ist
das Teilgetriebe mittels Formschluss, insbesondere mittels einer
Klauenkupplung, schaltbar, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch
ein besonders sicherer Kraftfluss geschaffen ist, wodurch hohe Momente
verlustarm übertragbar sind.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, dass das Teilgetriebe mittels Reibschluss,
insbesondere Reiblamellen, schaltbar ist, was eine höhere
Flexibilität der Regelung erlaubt, da bei dem Reibschluss die
Gefahr einer Zerstörung bei einer Fehlschaltung gegenüber
einer Fehlschaltung bei einem Schaltgetriebe, welches mittels Formschluss
schaltbar ist, reduziert ist.
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Vorteilhafter
Weise weist die Schaltvorrichtung bei einem weiteren Aspekt der
Erfindung einen Ausspurwinkel zwischen –10° und
+45° auf. Das bedeutet, dass in einem positiven Bereich
des Ausspurwinkels, insbesondere ab ca. +5° bis +10°,
die Schaltvorrichtung, insbesondere die Klauenkupplung, unter einem
Moment aus ihrer Schaltstellung herausgeführt wird, wodurch
eine selbstständig ausspurende Klaue geschaffen ist. Im
umgekehrten Fall, also im negativen Bereich, wird die Klaue in ihre Schallstellung
hineingeführt.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
ist zwischen dem Teilgetriebe und der Hauptgetriebeausgangswelle
eine Freilauf angeordnet. Dies bedeutet also, dass die Teilgetriebeausgangswelle über
einen Freilauf mit der Hauptgetriebeausgangswelle über
den Freilauf gekoppelt ist.
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Die
serielle Anordnung des Freilaufs zwischen dem Teilgetriebe und der
Hauptgetriebeausgangswelle bedeutet eine Erhöhung eines
Schaltkomforts, da ein Geräusch während eines
Schaltvorgangs deutlich reduziert ist. Das bedeutet also, dass ein
derartiger Freilauf insbesondere dann vorgesehen ist, wenn dass
Teilgetriebe über mehr als eine Übersetzung, also über
mehr als einen Gang verfügt. Des Weiteren reduziert ein
Freilauf die Komplexität bzgl. des Regelaufwands des automatisierten
Schaltgetriebes weiterhin, da eine Abstimmung zwischen einer Betätigung
der Kupplung und des Schaltvorgangs nicht derart präzise
dargestellt sein muss, wie es der Fall ist, wenn der Freilauf nicht
vorgesehen ist.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung
mit einer Antriebseinheit, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine,
einem elektrischen Motor oder dergleichen und mit einem Schaltgetriebe
nach einer beschriebenen Ausführungsform oder nach einer
Kombination aus beschriebenen Ausführungsformen ist vorgesehen,
dass die Teilgetriebeeingangswelle des Teilgetriebe mit einer Ausgangswelle
der Antriebseinheit drehfest verbunden ist. Das bedeutet also, dass
auch bei Betätigung einer Kupplung, durch welche der Kraftfluss
zwischen der Antriebseinheit und dem Hauptgetriebe unterbrochen
ist, weiterhin ein Kraftfluss zwischen der Antriebseinheit und dem
Teilgetriebe besteht. Dadurch, dass das Teilgetriebe wie beschrieben
weiterhin über seine Teilgetriebeausgangswelle mit der
Hauptgetriebeausgangswelle verbunden ist, besteht also ein Kraftfluss
zwischen der Antriebseinheit, dem Teilgetriebe und der Hauptgetriebeausgangswelle, über welche
Räder eines Kraftwagens mit einer derartigen Antriebsstranganordnung
angetrieben werden. Dadurch ist also auch bei einer Betätigung
der Kupplung ein dauerhafter Kraftfluss von der Antriebseinheit
zu den Rädern realisiert, wodurch also eine zugkraftfreie
Schaltung des Hauptgetriebes realisiert ist, da bei einer derartigen
Schaltung der Kraftfluss auf die beschriebene Art und Weise mittels
des Teilgetriebes, genauer gesagt über die zumindest eine Übersetzung
des Teilgetriebes hergestellt ist. Nach einem Schaltvorgang des
Hauptgetriebes und nach Schließen der Kupplung fließt
der Kraftfluss wieder von der Antriebseinheit über das
Hauptgetriebe zu den Rädern und das Teilgetriebe läuft
beispielsweise über einen Freilauf mit. Auch kann vorgesehen
sein, dass, wenn kein Freilauf vorgesehen ist, das Teilgetriebe bzw.
dessen Übersetzung deaktiviert, das heißt nicht geschaltet
ist.
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Ein
weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung sieht vor, dass zwischen
der Antriebseinheit und dem Teilgetriebe ein Freilauf angeordnet
ist. Dies resultiert in allen in Zusammenhang mit einem Freilauf
bereits beschriebenen Vorteile, wobei bei dieser Ausführungsform
vorgesehen ist, dass eben der Freilauf nicht zwischen der Teilgetriebeausgangswelle und
der Hauptgetriebeausgangswelle, sondern eben zwischen der Antriebseinheit
und dem Teilgetriebe angeordnet ist. Beispielsweise kann der Freilauf
zwischen der Teilgetriebeeingangswelle und der Ausgangswelle oder
einer Zwischenwelle der Antriebseinheit zur Übertragung
deren Momente angeordnet sein. In jeglicher Hinsicht wird sowohl
der Komfort während eines Schaltvorgangs gesteigert als
auch die Komplexität bzgl. des Regelaufwands des Schaltgetriebes
reduziert, was mit geringeren Kosten für das Schaltgetriebe
und damit für die Antriebsstranganordnung einhergeht.
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Auch
die Anordnung des Freilaufs zwischen der Antriebseinheit und dem
Teilgetriebe ist derart zu verstehen, dass eine serielle Anordnung
vorgesehen ist. Generell ist mit serieller Anordnung der Freiläufe nicht
primär eine räumliche Anordnung sondern vielmehr
die Anordnung der Freiläufe in Kraftflussrichtung gemeint.
Das soll heißen, dass also die Freiläufe bei einem
Kraftfluss von der Antriebseinheit über das Hauptgetriebe
und das Teilgetriebe zu den Rädern im Kraftfluss zwischen
der Antriebseinheit und dem Teilgetriebe bzw. zwischen der Teilgetriebeausgangswelle
und der Hauptgetriebeausgangswelle anordnet sind.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehenden in der Beschreibung
genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die in der nachfolgenden
Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren gezeigten Merkmalen
und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen
Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung
verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die
Zeichnungen zeigen in:
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1 eine
schematische Darstellung eines einem nicht dargestellten Hauptgetriebe
zugeordneten Teilgetriebes mit zwei schaltbaren Übersetzungen,
welches eine Teilgetriebeausgangswelle aufweist, die mit einer Hauptgetriebeausgangswelle
des Hauptgetriebes gekoppelt ist, wobei das Teilgetriebe parallel
zum Hauptgetriebe angeordnet ist,
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2 eine
schematische Ansicht einer zu 1 alternativen
Ausführungsform des Teilgetriebes,
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3 eine
weitere alternative Ausführungsform des Teilgetriebes gemäß den
vorhergehenden Figuren,
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4 eine
weitere alternative Ausführungsform des Teilgetriebes gemäß den
vorhergehenden Figuren,
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5 eine
weitere alternative Ausführungsform des Teilgetriebes gemäß den
vorhergehenden Figuren,
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6 eine
weitere alternative Ausführungsform des Teilgetriebes gemäß den
vorhergehenden Figuren,
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7 eine
weitere alternative Ausführungsform des Teilgetriebes gemäß den
vorhergehenden Figuren mit einer Darstellung des Hauptgetriebes, welchem
das Teilgetriebe zugeordnet ist,
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8 eine
Darstellung eines Drehzahlverlaufs einer Verbrennungskraftmaschine
eines Antriebsstrangs mit einem Schaltgetriebe, welches ein Hauptgetriebe
und ein Teilgetriebe gemäß den vorhergehenden
Figuren umfasst sowie ein Verlauf einer Drehzahl einer Hauptgetriebeabtriebswelle,
einer Teilgetriebeabtriebswelle und einer Hauptgetriebeeingangswelle
sowie ein Schaltschema von Schaltelementen des Hauptgetriebes und
des Teilgetriebes und einer zu dem Hauptgetriebe korrespondierenden Kupplung
bei einer Schaltung des Hauptgetriebes von einem ersten in einen
zweiten Gang,
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9 die
in 8 dargestellten Verläufe der entsprechenden
Elemente bei einer Schaltung des Hauptgetriebes von dem zweiten
in den ersten Gang und
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10 abschnittsweise
zwei Längsschnittansichten einer Klauenkupplung mit unterschiedlichen
Flankenwinkeln.
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Während
die 1 bis 7 alternative Ausführungsformen
eines Teilgetriebes zeigen, welches einem Hauptgetriebe zugeordnet
ist zur Realisierung einer Schaltung des Hauptgetriebes ohne Zugkraftunterbrechung,
zeigen die 8 und 9 Drehzahlverläufe
von Komponenten eines Antriebsstrangs mit einem derartigen Haupt-
und Teilgetriebe und Schaltschemata von Schaltelementen des Haupt-
und Teilgetriebes sowie einer korrespondierenden Kupplung.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.
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Die 1 zeigt
ein Teilgetriebe 10, welches einem in der 1 nicht
detailliert dargestellten automatisierten Hauptgetriebe 13,
im folgenden Hauptgetriebe genannt, zugeordnet ist. Das Teilgetriebe 10 und
das Hauptgetriebe 13 bilden somit ein automatisiertes Schaltgetriebe 11 in
Form eines Lastschaltgetriebes. Das Teilgetriebe 10 ist
dabei bzgl. eines Kraftflusses von einer ebenfalls nicht dargestellten Antriebseinheit
zu nicht dargestellten anzutreibenden Rädern eines Kraftwagens
mit einem derartigen Schaltgetriebe 11, welches das Hauptgetriebe 13 und
das Teilgetriebe 10 umfasst, parallel zu dem Hauptgetriebe 13 angeordnet.
Auf einer Abtriebsseite des Schaltgetriebes 11 ist das
Teilgetriebe 10 mit einer Teilgetriebeausgangswelle 12 über
einen seriell angeordneten Freilauf 14 mit einer Hauptgetriebeausgangswelle 16 verbunden.
Die Hauptgetriebeausgangswelle 16 ist also eine Ausgangswelle
des Hauptgetriebes 13, und die Teilgetriebeausgangswelle 12,
welches eine Ausgangswelle des Teilgetriebes 10 ist, ist
mit der Hauptgetriebeausgangswelle 16 verbunden, und zwar über
den Freilauf 14.
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Das
Teilgetriebe 10 weist zwei Übersetzungen 18 und 20 auf.
Die Übersetzung 18 ist beispielsweise um einen
Zahn kürzer übersetzt als ein nicht dargestellter
erster Gang des Hauptgetriebes 13. Ebenso ist die Übersetzung 20 um
einen Zahn kürzer übersetzt als ein nicht dargestellter
zweiter Gang des Hauptgetriebes 13. Ebenso ist es möglich,
dass die Übersetzungen 18 und 20 im Bereich
von ein bis zwei Prozent kürzer übersetzt sind
als der erste bzw. zweiten Gang des Hauptgetriebes 13.
Das Teilgetriebe 10 umfasst weiterhin eine Klauenkupplung 22,
mittels der das Teilgetriebe 10 schaltbar ist, und zwar
zwischen einer Neutralstellung, der ersten Übersetzung 18 und
der zweiten Übersetzung 20. Die gegenüber dem
ersten bzw. zweiten Gang des Hauptgetriebes 13 kürzeren Übersetzungen 18 bzw. 20 ermöglichen es,
dass im Falle eines Schaltungsabbruchs der Freilaufs 14 kraftlos
wird und sich selbstständig löst. Des Weiteren
birgt dies den Vorteil, dass die Klauenkupplung 22 mit
einer geringeren Differenzdrehzahl eingespurt wird, wodurch ein
sicheres Einspuren bei gleichenzeitig niedrigerem Schaltgeräusch
ermöglicht ist. Ein Richtungspfeil 24 deutet dabei
eine Drehmomentübertragung des Schaltgetriebes 11 auf
Seitenwellen des Personenkraftwagens an.
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Auf
einer Antriebsseite des Schaltgetriebes umfasst das Hauptgetriebe 13 eine
hohlgebohrte Hauptgetriebeeingangswelle 26, über
welche bei einer geschlossenen Kupplung ein Drehmoment von beispielsweise
einer zu dem Schaltgetriebe 11 korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine
in das Hauptgetriebe 13 eingeleitet werden kann.
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Eine
Teilgetriebeeingangswelle 28 ist gleichzeitig mit einem
motorseitigen Schwungrad 30 verbunden, so dass auch bei
geöffneter Kupplung eine Momentenübertragung von
der Verbrennungskraftmaschine über das Schwungrad 30 auf
die Teilgetriebeeingangswelle 28 erfolgt und ein Motormoment
in das Teilgetriebe 10 eingeleitet werden kann. Wie in der 1 zu
sehen ist, verläuft die Teilgetriebeeingangswelle 28 dabei
platzsparend in der hohlgebohrten Hauptgetriebeeingangswelle 26.
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Durch
das Teilgetriebe 10 ist das Hauptgetriebe 13 derart
ergänzt, dass zugkraftfreie Schaltungen des Hauptgetriebes 13 vom
ersten in den zweiten, vom zweiten in einen dritten und vom zweiten
in einen vierten Gang des Hauptgetriebes 13 ermöglicht
ist. Diese Funktionalität ist in den 8 und 9 anhand
einer Schaltung vom ersten in den zweiten bzw. vom zweiten in den
ersten Gang des Hauptgetriebes 13 genauer erläutert.
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Die 2 zeigt
ein Teilgetriebe 10' in einer zu dem in 1 gezeigten
Teilgetriebe 10 alternativen Ausführungsform.
Wie zu sehen ist, ist der Freilauf 14 nun nicht mehr seriell
zwischen der Teilgetriebeausgangswelle 12 und der Hauptgetriebeausgangswelle 16 sondern
seriell zwischen der Teilgetriebeeingangswelle 28 und einer
Hohlwelle 32 angeordnet, wobei die Hohlwelle 32 zwei
Zahnräder zur Realisierung der Übersetzungen 18 und 20 aufweist und
somit ein Moment von der Teilgetriebeeingangswelle 28 auf
eine Hauptgetriebeausgangswelle 16' übertragbar
ist. Ein weiterer Unterschied liegt in der Hauptgetriebeausgangswelle 16',
die sowohl eine Ausgangswelle des Teilgetriebes 10' als
auch eine Ausgangswelle des Hauptgetriebes 13 darstellt.
In der 2 sind also im Vergleich zu 1 die
Teilgetriebeausgangswelle 12 und die Hauptgetriebeausgangswelle 16 einstückig
ausgebildet, wodurch eben die Hauptgetriebeausgangswelle 16' gemäß 2 gebildet
ist. Die Hauptgetriebeausgangswelle 16' kann somit ebenso
gut als Teilgetriebeausgangswelle bezeichnet werden.
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Die 3 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines Teilgetriebes 10'',
wobei eine weitere Übersetzung 34 vorgesehen ist,
die dem nicht dargestellten dritten Gang des Hauptgetriebes entspricht.
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Die 4 zeigte
eine vierte Ausführungsform eines Teilgetriebes 10''',
bei welchem der Freilauf 14 nun zwischen dem Schwungrad 30 und
der Teilgetriebeeingangswelle 28 angeordnet ist.
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Die 5 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform eines Teilgetriebes 10'''',
wodurch eine in axialer Richtung äußerst kompakte
Bauweise des Getriebes ermöglicht ist. Wie zu sehen ist,
stellt das Schaltgetriebe ein Dreiwellengetriebe dar, wobei eine Teilgetriebeausgangswelle 12' nun
im Vergleich zu den vorhergehenden Figuren nicht mehr koaxial zu der
Hauptgetriebeausgangswelle 16 sondern räumlich
gesehen parallel zu dieser angeordnet ist.
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Die 6 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform eines Teilgetriebes 10''''' welches
nun an einem vorderen Gehäuseende angeordnet ist. Bei dieser
Ausführungsform des Teilgetriebes 10''''' ist nun
eine Teilgetriebeeingangswelle 28' als Hohlwelle aufgeführt,
welche von einem Kupplungsdeckel angetrieben wird. Eine Hauptgetriebeeingangswelle 26' verläuft
bereichsweise innerhalb der hohlen Teilgetriebeeingangswelle 28'.
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Die 7 zeigt
ein Schaltgetriebe 11, welches ein Hauptgetriebe 13',
das ein automatisiertes Schaltgetriebe darstellt, und eine weitere
Ausführungsform eines Teilgetriebes 10'''''' umfasst.
Das Teilgetriebe 10'''''' wird dabei über eine
Hohlwelle 28'' und von einem Kupplungsdeckel angetrieben
und weist drei Übersetzungen 18, 20 und 34 auf,
wobei die Übersetzung 18 um einen Zahn kürzer übersetzt ist
als eine erste Übersetzung 40 des Hauptgetriebes 13',
welche den ersten Gang des Hauptgetriebes 13 darstellt',
und die Übersetzung 20 des Teilgetriebes 10'''''' um
ein Zahn kürzer übersetzt ist als eine zweite Übersetzung 38 des
Hauptgetriebes 13', welche den zweiten Gang des Hauptgetriebes 13' darstellt. Die Übersetzung 34 des
Teilgetriebes 10' entspricht dabei einer dritten Übersetzung
des Hauptgetriebes 13', welche einen dritten Gang es Hauptgetriebes 13' darstellt.
Das Hauptgetriebe 13' weist vier weitere Übersetzungen 36, 38, 42 und 44 auf.
Bei dem Getriebe 11 handelt es sich dabei um ein Standardgetriebe
mit Abtriebskonstante.
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Die
genannten Übersetzungen können auch sowohl im
Hauptgetriebe als auch im Teilgetriebe Verwendung finden.
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Die 8 zeigt
in einem Diagramm 58 zeitliche Verläufe einer
Drehzahl einer Eingangswelle eines Hauptgetriebes gemäß den
vorhergehenden Figuren, einer zu dem Hauptgetriebe korrespondierenden
Verbrennungskraftmaschine, einer Ausgangswelle des Hauptgetriebes
sowie einer Ausgangswelle eines Teilgetriebes gemäß den
vorhergehenden Figuren, welches also dem Hauptgetriebe zugeordnet ist.
Zudem zeigt die 8 ein in einem Diagramm 59 einen
zeitlichen Ablauf von Schaltelementen. Die Diagramme 58 und 59 geben
dabei die entsprechenden Verläufe bei einer Zughochschaltung
von einem ersten in einen zweiten Gang des Hauptgetriebes, wobei
beispielhaft eine Übersetzung des ersten Gang von i1 = 3,0 und eine Übersetzung des
zweiten Gangs von i2 = 1,5 vorgesehen sind.
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Ein
Verlauf 70 stellt eine Schaltung einer ersten Übersetzung
des Teilgetriebes dar. Zunächst ist die erste Übersetzung
nicht geschaltet. Bei einem Zeitpunkt 80 wird diese erste Übersetzung
geschaltet. Ein Verlauf 72 der Kupplung zeigt an, dass
die Kupplung ab einem Zeitpunkt 82 geöffnet wird. Gleichzeitig
wird gemäß einem Verlauf 74 eine Synchronisation
zwischen dem ersten und dem zweiten Gang des Hauptgetriebes eingeleitet.
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Wie
im Diagramm 58 ist, sinkt die Drehzahl der Eingangswelle 60 von
einem Ausgangsniveau 76 ab. Wird die Kupplung ab einem
Zeitpunkt 84 schlupfend geschalten, so sinkt auch die Drehzahl
der Verbrennungskraftmaschine gemäß einem Verlauf 62 ab,
und ab einem Zeitpunkt 86 ist die Kupplung wieder geschlossen
und die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine korrespondiert mit
der Drehzahl der Eingangswelle des Hauptgetriebes. Die Drehzahl der
Verbrennungskraftmaschine korrespondiert dabei stets mit der Drehzahl
einer Eingangswelle des Teilgetriebes, da die Verbrennungskraftmaschine bzw.
eine Ausgangswelle dieser mit der Eingangswelle des Teilgetriebes
drehfest gekoppelt ist, wie im Zusammenhang mit den vorhergehenden
Figuren erläutert.
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Ein
Verlauf 66 gibt die Drehzahl der Ausgangswelle des Hauptgetriebes
und ein Verlauf 68 die Drehzahl der Ausgangswelle des Teilgetriebes wieder.
Ein im Diagramm 58 dargestellter Drehzahlunterschied zwischen
dem Verlauf 66 und dem Verlauf 68 rührt
daher, dass die erste Übersetzung des Teilgetriebes kürzer
ausgelegt ist als der erste Gang des Hauptgetriebes.
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Ist
also die Kupplung ab dem Zeitpunkt 86 wieder geschlossen,
so wird auch ab einem späteren Zeitpunkt 88 die
erste Übersetzung des Teilgetriebes nicht mehr geschaltet.
Dadurch ist eine Zugschaltung vom ersten in den zweiten Gang des
Hauptgetriebe ohne Zugkraftunterbrechung realisiert, da ein dauerhafter
Kraftfluss der Verbrennungskraftmaschine zur Ausgangswelle des Hauptgetriebes
und damit zu anzutreibenden Rädern eines Kraftwagens mit
einem automatisierenden derartigen Schaltgetriebe, welches das Haupt-
und das Teilgetriebe umfasst, ermöglicht ist.
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Ein
Verlauf 64 in 8 deutet einen Drehzahlverlauf
bei einem Schaltungsabbruch an.
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Die 9 zeigt
eine Zugrückschaltung vom zweiten in den ersten Gang des
Hauptgetriebes gemäß der 8, wobei
das zu 8 gesagte Analog und lediglich zeitlich in umgekehrter
Reihenfolge gilt. So wird beispielsweise die Kupplung gemäß dem Verlauf 72 ab
dem Zeitpunkt 82 schlupfend geschaltet und ab dem Zeitpunkt 84 komplett
geöffnet, worauf sie ab dem Zeitpunkt 86 wieder
geschlossen wird. Hervorzuheben sei auch der mit dem Bezugszeichen 90 gekennzeichnete
Bereich in dem Diagramm 58, in welchem ein Freilauf, welcher
in Zusammenhang mit den 1 bis 7 erläutert
ist, löst, wodurch die unterschiedlichen Drehzahlniveaus
zwischen dem Verlauf 66 und dem Verlauf 68 ermöglicht
sind.
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Die 10 zeigte
eine Klauenkupplung 98, mittels der beispielsweise ein
in Zusammenhang mit den vorhergehenden Figuren erläutertes
Teilgetriebe schaltbar ist. Das Bezugszeichen 100 bezieht
sich auf eine Gestaltung eines Flankenwinkels von +45°.
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Das
Bezugszeichen 102 bezieht sich im Gegensatz dazu auf eine
Gestaltung eines Flankenwinkels von –10°.
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Andere
Flankenwinkel sind im Zusammenhang mit dem erwähnten Teilgetriebe
aber ebenso denkbar, so kann der Flankenwinkel beispielsweise in
einem Bereich von –10° und +45° liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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