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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe, umfassend zwei Teilgetriebe, die über koaxial zueinander angeordnete Eingangswellen verfügen und jeweils abwechselnd durch Verbinden der je zugeordneten Eingangswelle mit einer Antriebsseite in einen Kraftfluss zu mindestens einer Abtriebsseite einbindbar sind, wobei und parallel zu den Eingangswellen zwei Vorgelege vorgesehen sind und eine Drehbewegung der Antriebsseite auf die mindestens eine Abtriebsseite mit einem von mehreren diskreten und entsprechend einer Gangfolge wechselweise auf die beiden Teilgetriebe aufgeteilten Gänge übersetzbar ist, welche jeweils durch Betätigung mindestens eines je zugehörigen Schaltelements und einem damit verbundenen Führen des Kraftflusses über eines der Vorgelege und über zumindest einen Radsatz unter Wechsel zwischen den Teilgetrieben lastschaltbar darstellbar sind.
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Derartige Kraftfahrzeuggetriebe werden unter anderem als sogenannte Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt, bei welchen die Eingangswellen der beiden Teilgetriebe über ein je zugehöriges Lastschaltelement mit einer Antriebsseite verbunden werden können, wobei die beiden Lastschaltelemente dabei dann in einer Doppelkupplung zusammengefasst sind. Die über ein solches Kraftfahrzeuggetriebe darstellbaren Gänge sind wechselweise auf die beiden Teilgetriebe aufgeteilt, so dass das eine Teilgetriebe die ungeraden Gänge und das andere Teilgetriebe die geraden Gänge darstellt. Üblicherweise werden die einzelnen Gänge dabei durch einen oder mehrere Radsätze mit jeweils diskreten Übersetzungen definiert, wobei diese Radsätze dann durch zugehörige Schaltelemente gezielt in den Kraftfluss einbindbar sind, so dass eine entsprechende Übersetzung zwischen der Antriebsseite und zumindest einer Abtriebsseite des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt wird. Durch die wechselweise Aufteilung der Gänge auf die beiden Teilgetriebe ist es möglich, beim Fahren in einem dem einen Teilgetriebe zugeordneten Gang in dem jeweils anderen Teilgetriebe durch entsprechende Betätigung der Schaltelemente bereits einen darauf folgenden Gang vorzuwählen, wobei ein letztendlicher Wechsel in den darauf folgenden Gang durch Öffnen des Lastschaltelements des einen Teilgetriebes und kurz darauf folgendes Schließen des Lastschaltelements des anderen Teilgetriebes durchführbar ist. Hierdurch können die Gänge des Kraftfahrzeuggetriebes unter Last geschaltet werden, was ein Beschleunigungsvermögen des Kraftfahrzeugs aufgrund des damit nahezu zugkraftunterbrechungsfreien Gangwechsels verbessert und komfortablere Schaltvorgänge ermöglicht. Unter anderem werden Doppelkupplungsgetriebe hierbei mit achsversetzt zueinander liegender Antriebs- und Abtriebsseite, sowie zwei hierzu parallelen Vorgelegen ausgeführt, so dass in axialer Richtung ein kompakter Aufbau erzielt werden kann. Dabei sind dann die beiden parallelen Vorgelege häufig über jeweils eine Abtriebsstufe mit einer gemeinsamen Abtriebsseite gekoppelt und können mit den Eingangswellen jeweils über den entsprechenden Radsatz durch Betätigung zugehöriger Schaltelemente zur Darstellung eines jeweiligen Ganges verbunden werden.
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Aus der
DE 10 2009 002 358 A1 geht ein derartiges Kraftfahrzeuggetriebe hervor, welches als Doppelkupplungsgetriebe ausgestaltet ist und zwei Teilgetriebe mit koaxial zueinander angeordneten Eingangswellen umfasst. Durch Verbinden der je zugeordneten Eingangswelle über ein jeweiliges Lastschaltelement können die beiden Teilgetriebe jeweils abwechselnd in einen Kraftfluss von einer Antriebsseite zu einer Abtriebsseite eingebunden werden, wobei die Eingangswelle des einen Teilgetriebes dabei als Getriebezentralwelle und die Eingangswelle des anderen Teilgetriebes als Getriebehohlwelle ausgeführt ist. Achsversetzt zu den beiden Eingangswellen ist eine die Abtriebsseite beider Teilgetriebe ausbildende Ausgangswelle vorgesehen, wobei eine Drehbewegung der Antriebsseite mit einem von mehreren diskreten Gängen auf die Abtriebsseite übersetzbar ist, indem der Kraftfluss über eines von zwei parallel zu den Eingangswellen und der Ausgangswelle verlaufenden Vorgelegen geführt wird. Dabei sind die Vorgelege jeweils über Abtriebsstufen mit der Ausgangswelle verbunden, wobei im Falle des einen Vorgeleges eine Abkoppelbarkeit der Abtriebsstufe von einer Vollwelle des Vorgeleges über ein zwischenliegendes Schaltelement gegeben ist. Zur Darstellung eines Ganges wird dann ein je zugehöriger Radsatz mit jeweils einer diskreten Übersetzung durch Betätigung eines zugehörigen Schaltelements in den Kraftfluss geschaltet, wobei die die Getriebehohlwelle jeweils mit den Vorgelegen verbindenden Radsätze dabei jeweils paarweise in Doppelradebenen angeordnet sind, indem je ein auf der Getriebehohlwelle vorgesehenes Festrad mit jeweiligen Losrädern der Vorgelege kämmt. Auch bei den Radsätzen, über welche die Getriebezentralwelle jeweils mit den Vorgelegen verbindbar ist, sind zwei Gangstufen in einer Doppelradebene platziert, indem Losräder der Vorgelege jeweils mit einem zwischenliegenden Festrad auf der Getriebezentralwelle im Zahneingriff stehen. Axial danebenliegend sind dann noch zwei weitere Radebenen vorgesehen, in welchen dann ein zwischen der Getriebezentralwelle und dem einen Vorgelege und eine zwischen der Getriebezentralwelle und dem anderen Vorgelege liegende Radsätze platziert sind. Insgesamt sind die Radsätze dabei den beiden Teilgetrieben derartig zugeteilt, dass bei Schalten entlang einer Gangfolge stets ein Wechsel zwischen den Teilgetrieben erfolgt, und diese Schaltungen dabei unter Last vollzogen werden können.
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Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeuggetriebe zur Verfügung zu stellen, bei welchem möglichst kompaktbauend in axialer Richtung unter Verwendung weniger Gangstufen und mit gutem Wirkungsgrad eine große Anzahl an lastschaltbaren Gängen darstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeuggetriebe zwei Teilgetriebe, die über koaxial zueinander angeordnete Eingangswellen verfügen und jeweils abwechselnd durch Verbinden der je zugeordneten Eingangswelle mit einer Antriebsseite in eine Kraftfluss zu mindestens einer Abtriebsseite einbindbar sind. Hierbei sind parallel zu den Eingangswellen zwei Vorgelege vorgesehen, wobei eine Drehbewegung der Antriebsseite mit einem von mehreren diskreten und entsprechend einer Gangfolge wechselweise auf die beiden Teilgetriebe aufgeteilten Gänge übersetzt auf die mindestens eine Abtriebsseite übertragen werden kann. Die Gänge sind dabei jeweils durch Betätigung mindestens eines je zugehörigen Schaltelements und einem damit verbundenen Führen des Kraftflusses über eines der Vorgelege und über zumindest eine Gangstufe darstellbar, wobei dabei ein Wechsel zwischen den Teilgetrieben unter Last vollzogen wird.
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Im Sinne der Erfindung sind Schaltelemente hierbei bevorzugt als Synchronisierungen ausgeführt, über welche eine formschlüssige Koppelung zweier Getriebeelemente, wie einer Getriebewelle und einem hierauf drehbar gelagerten Losrad eines Radsatzes oder zweier Getriebewellen, hergestellt wird, nachdem Drehzahldifferenzen zwischen den Elementen abgebaut wurden. Alternativ dazu ist jedoch prinzipiell auch eine anderweitige Ausgestaltung der Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente, wie zum Beispiel als Klauenkupplungen, oder aber auch als kraftschlüssige Schaltelemente, beispielsweise Lamellenkupplungen, denkbar.
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Erfindungsgemäß wird ein Verbinden der Eingangswellen der beiden Teilgetriebe mit der Antriebsseite insbesondere über je zugeordnete Lastschaltelemente vorgenommen, welche dabei bevorzugt in einer Doppelkupplung zusammengefasst sind. Eine Doppelkupplung ist dabei insbesondere als nasslaufende Doppelkupplung ausgeführt, kann aber bei niedrigen zu übertragenden Drehmomenten auch trockenlaufend ausgestaltet sein. Abgesehen von zwei Lastschaltelementen kann ein derartiges Verbinden der Eingangswellen aber auch über ein einzelnes die eine Eingangswelle mit der der Antriebsseite koppelndes Lastschaltelement und eine formschlüssige Kupplung zwischen beiden Eingangswellen dargestellt werden, wobei beim Gangwechsel und dem damit verbundenen Übergang vom einen auf das andere Teilgetriebe das Lastschaltelement die antriebsseitige Verbindung zu einem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeuges trennt und ein Antriebsmoment dann durch eine ebenfalls vorgesehen elektrische Maschine dargestellt wird. Zu diesem Zweck wird die elektrische Maschine während der Schaltung und Einbindung des anderen Teilgetriebes antreibend mit der anderen Eingangswelle verbunden. Zudem kann jedoch auch ein Planetengetriebe vorgesehen sein, so dass eine gemeinsame Bereitstellung eines Antriebsmoments durch eine elektrische Maschine und das Antriebsaggregat des Fahrzeugs möglich ist. Hierbei kann auch noch ein Doppelschaltelement im Bereich der Eingangswellen vorgesehen sein, um zwischen den beiden vorgenannten Möglichkeiten zur Bereitstellung eines Antriebsmoments umschalten zu können.
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Im Sinne der Erfindung kann die Drehbewegung der Antriebsseite auf eine oder mehrere Abtriebsseiten übertragen werden. So kann eine Ausgangswelle vorgesehen sein, welche mit beiden Vorgelegen in Verbindung steht und an beiden Enden einen Abtrieb des Kraftfahrzeuggetriebes ausbildet, so dass mehrere Antriebsachsen eines Kraftfahrzeuges antreibbar sind. Ebenso können ein oder mehrere Abtriebsseiten auch an einem der beiden Vorgelege ausgestaltet sein, wobei die beiden Vorgelege dann entsprechend miteinander gekoppelt sein müssen.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass zwischen den Eingangswellen und den beiden Vorgelegen insgesamt neun jeweils einem Gang zugeordneten Radsätze vorgesehen sind, wobei die Eingangswelle eines ersten Teilgetriebes mit einem ersten Vorgelege über drei Radsätze und mit einem zweiten Vorgelege über zwei Radsätze jeweils koppelbar ist. Dabei sind dann zwei der drei dem ersten Vorgelege zugeordneten Radsätze und einer der zwei dem zweiten Vorgelege zugeordneten Radsätze jeweils separat in einer je zugehörigen Radebene platziert, wohingegen ein dem ersten Vorgelege zugeordneter und ein dem zweiten Vorgelege zugeordneter Radsatz in einer gemeinsamen Doppelradebene angeordnet sind. Hierzu kämmt ein Festrad seitens der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mit jeweils einem Losrad seitens des ersten und seitens des zweiten Vorgeleges. Ferner ist die Eingangswelle eines zweiten Teilgetriebes mit dem ersten und dem zweiten Vorgelege jeweils über zwei Radsätze jeweils verbindbar, wobei hierbei jeweils ein dem ersten Vorgelege zugeordneter und jeweils ein dem zweiten Vorgelege zugeordneter Radsatz in je einer gemeinsam Doppelradebene platziert sind, indem je ein Festrad seitens der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit jeweils einem Losrad seitens des ersten Vorgeleges und je einem Losrad seitens des zweiten Vorgeleges kämmt. Mit anderen Worten sind also fünf der neun Radsätze zwischen der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes und den beiden Vorgelegen vorgesehen, während die restlichen vier Radsätze dann zwischen der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes und den beiden Vorgelegen platziert sind. Von den fünf dem ersten Teilgetriebe zugehörigen Radsätzen sind dann drei Radsätze einzeln in einer jeweils zugehörigen Radebene angeordnet, wobei dabei dann zwei Radsätze zwischen der Eingangswelle und dem ersten Vorgelege und ein Radsatz zwischen der Eingangswelle und dem zweiten Vorgelege liegen. Die verbleibenden Radsätze des ersten Teilgetriebes und auch die Gangstufen des zweiten Teilgetriebes sind des Weiteren jeweils paarweise in einer gemeinsamen Doppelradebene angeordnet, indem ein zwischenliegendes Festrad der jeweiligen Eingangswelle jeweils mit Losrädern der beiden Vorgelege im Zahneingriff steht.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Kraftfahrzeuggetriebes ist es möglich, durch Zusammenlegen von sechs der insgesamt neun Radsätze in Doppelradebenen in axialer Richtung sehr kompakt zu bauen und hierbei dennoch eine große Anzahl an lastschalbaren Gängen zu verwirklichen. Gleichzeitig ist es aufgrund der Tatsache, dass mehrere Radsätze dann noch in separaten Radebenen angeordnet sind, möglich, einen jeweiligen Achsabstand zwischen den Eingangswellen und den beiden Vorgelegen mit möglichst geringen an den jeweils kämmenden Zahnrädern vorzusehenden Profilverschiebungen darzustellen. Denn durch das jeweils gemeinsame Festrad in einer Doppelradebene sind zur Darstellung der jeweiligen Gänge entsprechende Zähnezahlen der je zugehörigen Losräder festgelegt, so dass mit zunehmender Anzahl an Doppelradebenen und dementsprechend eingeschränkten Gestaltungsmöglichkeiten der Festräder zunehmend Profilverschiebungen bei den Radsätzen vorzusehen sind, um einen einheitlichen Achsabstand zu ermöglichen. Dadurch, dass des Weiteren jeder Gang durch einen zugehörigen Radsatz definiert ist, können die einzelnen Gänge jeweils mit einem guten Wirkungsgrad des Getriebes dargestellt werden, da bei jedem Gang der Kraftfluss über nur maximal zwei Zahnradstufen zur Abtriebsseite geführt wird und Verzahnungsverluste somit niedrig gehalten werden können.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes über die zwei, dem ersten Vorgelege zugeordneten und in separaten Radebenen platzierten Radsätze durch Betätigung je eines zugeordneten Schaltelements jeweils mit einer Hohlwelle des ersten Vorgeleges verbindbar, wobei die Hohlwelle über ein Schaltelement drehfest mit einer koaxial verlaufenden Vollwelle des ersten Vorgeleges gekoppelt werden kann. Durch Vorsehen der Hohlwelle im Bereich des ersten Vorgeleges, welche dann über ein entsprechendes Schaltelement drehfest mit der Vollwelle des Vorgeleges verbunden werden kann, kann in Kombination mit einer Platzierung zumindest eines der Schaltelemente der beiden Radsätze auf der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes eine gute Hybridisierfähigkeit des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes erreicht werden. Denn durch die über die Schaltelemente gegebenen Möglichkeiten einer Abkoppelung von der Antriebsseite und auch von der mindestens einen Abtriebsseite des Getriebes kann durch Anbindung einer Elektromaschine an dem jeweiligen Radsatz gezielt elektrische Energie ohne Rückwirkung auf die Abtriebsseite erzeugt werden oder auch eine Antriebsbewegung unterstützt oder ein rein elektrisches Fahren ohne Verbindung zur Antriebsseite dargestellt werden. Denn mittels einer abtriebsseitigen Entkoppelung kann bei Stillstand des Fahrzeugs ein Laden eines elektrischen Speichers vollzogen werden, indem die Elektromaschine über den jeweiligen Radsatz mit dem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeuges verbunden ist, während zur Abtriebsseite keine Drehbewegung übertragen wird. Hingegen kann bei Unterbrechung der Verbindung zur Antriebsseite ein rein elektrisches Fahren dargestellt werden, ohne dass Schleppverluste einer antriebsseitig vorgesehenen Doppelkupplung hervorgerufen werden. Die Elektromaschine kann im Sinne der Erfindung dabei entweder über ein separates Zahnrad angebunden sein, welches dann mit einem der Zahnräder des Radsatzes im Zahneingriff steht, es ist aber ebenso denkbar, die Elektromaschine koaxial zu einem der Zahnräder des jeweiligen Radsatzes vorzusehen und an das Zahnrad anzubinden. Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, dabei insgesamt nur eine elektrische Maschine im Bereich einer der Radsätze oder aber auch jeweils eine Elektromaschine bei mehreren Radsätzen vorzusehen.
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Abgesehen davon ist es im Rahmen der Erfindung jedoch generell denkbar, zumindest eine Elektromaschine im Bereich je einer der Wellen des Getriebes, unmittelbar an je einem Festrad der Radsätze, unmittelbar an je einem Losrad der Radsätze oder an je einem zusätzlichen Festrad anzuordnen. An den jeweiligen Positionen wird dann durch die zumindest eine Elektromaschine entweder Energie rekuperiert oder eine Drehbewegung unterstützt oder aber ein rein elektrisches Fahren, d. h. ein reines Betreiben des Kraftfahrzeuggetriebes über die zumindest eine elektrische Maschine, ermöglicht.
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In Weiterbildung der vorgenannten Variante ist das Schaltelement, über welches die Hohlwelle mit der Vollwelle koppelbar ist, in einer Schalteinrichtung mit einem Schaltelement zusammengefasst, das im betätigten Zustand die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes über den in der Doppelradebene platzierten Radsatz mit der Vollwelle des ersten Vorgeleges verbindet. Das Zusammenfassen der beiden Schaltelemente hat hierbei den Vorteil, dass die Schaltelemente somit über einen gemeinsamen Aktuator jeweils abwechselnd betätigt werden können, wodurch sich das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe insgesamt kompakter gestalten lässt und der Aufbau einer Getriebesteuerung aufgrund der Verminderung der Anzahl an Aktuatoren entsprechend vereinfacht wird. Zugleich sind dabei zwei Schaltelemente zusammengefasst, welche zur Darstellung zugehöriger Gänge nicht zeitgleich zu betätigen sind, so dass durch die Zusammenlegung keine Verminderung der darstellbaren Ganganzahl hervorgerufen wird. Durch die Zusammenfassung und die damit einhergehende Anordnung der Schalteinrichtung auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges können zudem je nach Übersetzungsverhältnis der in der Doppelradebene platzierten Radsätze Massenträgheiten auf die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes reduziert werden. Schließlich kann durch die damit gegebene Abkopplungsmöglichkeit bei Schaltung anderer Gänge und Führen des Kraftflusses über das erste Vorgelege ein Mitrotieren der Zahnräder der Radsätze und auch der Hohlwelle verhindert werden, so dass die Anzahl an bewegten Teilen in diesen Fällen vermindert ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Schaltelemente, über welche jeweils bei Betätigung die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mit dem ersten Vorgelege über einen der zwei, dem ersten Vorgelege zugeordneten und in separaten Radebenen platzierten Radsätze koppelbar ist, in einer Schalteinrichtung zusammengefasst, welche auf der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes oder auf dem ersten Vorgelege vorgesehen ist. Dementsprechend können die beiden Schaltelemente durch das Zusammenfassen in einer Schalteinrichtung ebenfalls durch einen gemeinsamen Aktuator betätigt werden, so dass eine kompaktere Gestaltung des Kraftfahrzeuggetriebes und eine Vereinfachung des Aufbaus einer Getriebesteuerung erreicht wird. Dabei bewirkt diese Zusammenlegung keine Verringerung der erreichbaren Ganganzahl, da eine zeitgleiche Betätigung der beiden Schaltelemente aufgrund einer dann vorhandenen Überbestimmung des Radsatzes zu unterbleiben hat. Des Weiteren resultiert die Platzierung der Schalteinrichtung auf der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes in einer Verminderung der aufzubringenden Schaltkräfte bei Betätigung der Schalteinrichtung, so dass diese ggf. kleiner ausgelegt und damit auch kompakter ausgeführt werden kann. Allerdings ist die Anordnungsmöglichkeit abhängig von den jeweiligen durch die beiden zugehörigen Radsätze definierten Übersetzungen, da ansonsten ggf. zu hohe Differenzdrehzahlen über die Schaltelemente abzubauen sind. In Kombination mit dem Vorsehen einer Hohlwelle im Bereich des ersten Vorgeleges kann zudem die im Vorfeld beschriebene gute Hybridisierfähigkeit des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt werden. Hingegen kann durch Platzierung der Schalteinrichtung auf dem ersten Vorgelege ein Massenträgheitsmoment auf die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes reduziert und zudem durch Abkopplungsmöglichkeiten die Anzahl an bewegten Bauteilen beim Schalten anderer Gänge vermindert werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist ein Schaltelement, das im betätigten Zustand die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes über den in der Doppelradebene platzierten Radsatz mit dem ersten Vorgelege verbindet, in einer Schalteinrichtung mit einem Schaltelement zusammengefasst, über welches bei Betätigung die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes über einen der jeweils in separaten Radebenen platzierten Radsätze ebenfalls mit dem ersten Vorgelege koppelbar ist, wobei diese Schalteinrichtung dann auf dem ersten Vorgelege platziert ist, wohingegen ein Schaltelement des jeweils anderen, in einer separaten Radebene angeordneten Radsatzes auf der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes oder auf dem ersten Vorgelege vorgesehen ist. Durch die Zusammenlegung kann erneut mit Hilfe eines Aktuators eine Betätigung sowohl des Schaltelements des in der Doppelradebene platzierten Radsatzes als auch des axial benachbart hierzu liegenden Radsatzes erfolgen, so dass insgesamt ein kompakterer Aufbau und eine Vereinfachung einer Getriebesteuerung möglich ist. Mittels der Platzierung auf dem ersten Vorgelege können zudem Massenträgheitsmomente auf die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes reduziert werden. Hinsichtlich des anderen, in einer separaten Radebene angeordneten Radsatzes, dessen Schaltelement einzeln vorgesehen ist, können durch Platzierung dieses Schaltelements auf der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes aufzubringende Schaltkräfte verringert werden, wodurch ggf. eine kleinere und kompaktere Ausführung des Schaltelements möglich ist. Dabei ist diese Anordnungsmöglichkeit allerdings erneut abhängig von der durch den zugehörigen Radsatz definierten Übersetzung, da es ansonsten unter Umständen zu zu hohen abzubauenden Differenzdrehzahlen kommen kann. Durch Anordnung auf dem ersten Vorgelege kann auch an dieser Stelle ein Massenträgheitsmoment auf die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes vermindert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Schaltelement, über welches bei Betätigung die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes über den in der Doppelradebene platzierten Radsatz mit dem zweiten Vorgelege koppelbar ist, in einer Schalteinrichtung mit einem Schaltelement zusammengefasst, welches im betätigten Zustand die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes über den separat in einer Radebene vorgesehenen Radsatz ebenfalls mit dem zweiten Vorgelege verbindet. Diese Schalteinrichtung ist dann auf dem zweiten Vorgelege vorgesehen. Hierdurch ist erneut die Möglichkeit gegeben, den Aufbau des Getriebes kompakter zu gestalten und eine Getriebesteuerung zu vereinfachen, indem die beiden Schaltelemente über einen gemeinsamen Aktuator wechselweise betätigbar sind. Dabei sind erneut zwei Schaltelemente zusammengefasst, welche jeweils im einzelnen einen Gang definieren und dementsprechend nicht gleichzeitig anzusteuern sind. In der Folge wird damit eine erreichbare Ganganzahl durch die Zusammenfassung nicht verringert. Durch Anordnung auf dem zweiten Vorgelege können wiederum Trägheitsmomente auf die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes vermindert werden.
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Entsprechend einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind sowohl Schaltelemente, über welche bei jeweiliger Betätigung die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes über einen der in einer Doppelradebene angeordneten Radsätze jeweils mit dem ersten Vorgelege koppelbar ist, als auch Schaltelemente, bei deren jeweiliger Ansteuerung die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes über einen der in einer Doppelradebene angeordneten Radsätze jeweils mit dem zweiten Vorgelege verbunden ist, jeweils paarweise in je einer Schalteinrichtung zusammengefasst, wobei die Schalteinrichtungen dann auf dem ersten bzw. dem zweiten Vorgelege angeordnet sind. Mit anderen Worten sind also zum einen die Schaltelemente zur Koppelung der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit dem ersten Vorgelege und zum anderen die Schaltelemente zur jeweiligen Verbindung der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit dem zweiten Vorgelege jeweils in je einer Schalteinrichtung zusammengefasst, welche dann im Falle der dem ersten Vorgelege zugeordneten Schaltelemente auf dem ersten Vorgelege und im Falle der dem zweiten Vorgelege zugeordneten Schaltelementen auf dem zweiten Vorgelege platziert ist. Dementsprechend können über nur zwei Aktuatoren alle Verbindungsmöglichkeiten zwischen der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes und den beiden Vorgelegen dargestellt werden, so dass ein Aufbau und auch eine Getriebesteuerung entsprechend kompakt ausgestaltet sind. Ferner können durch Platzierung der Schalteinrichtungen auf den Vorgelegen wiederum Massenträgheitsmomente auf die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes vermindert werden.
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Erfindungsgemäß ist die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes als Getriebezentralwelle oder als Getriebehohlwelle ausgeführt, wobei dann die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes als koaxial hierzu verlaufende Getriebehohlwelle oder als Getriebezentralwelle vorgesehen ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist zudem die mindestens eine Abtriebsseite beider Teilgetriebe durch eine achsversetzt zu den Eingangswellen verlaufende Ausgangswelle gebildet, mit welcher die Vorgelege jeweils über je eine Abtriebsstufe in Verbindung stehen. Die Abtriebsstufen sind dann in einer Doppelradebene angeordnet, indem ein Festrad seitens der Ausgangswelle mit jeweils einem Festrad seitens des ersten und seitens des zweiten Vorgeleges kämmt, wobei die Abtriebsstufen hierbei in axiale Richtung entweder zwischen den Radsätze oder in einem endseitigen Bereich der Vorgelege angeordnet sind. Die Anordnung der Abtriebsstufen in einer Doppelradebene hat hierbei den Vorteil, dass somit ein in axiale Richtung äußerst kompakter Abtrieb von den Vorgelegen auf die Ausgangswelle möglich ist, da die Zahnräder der beiden Abtriebsstufen damit in einer axialen Ebene liegen. Bei Anordnung dieser Doppelradebene in einem endseitigen Bereich der Vorgelege liegen die miteinander kämmenden Zahnräder zudem sehr dicht an jeweiligen Lagerstellen der Vorgelege, so dass Durchbiegungen von Wellen der Vorgelege reduziert werden können. Abgesehen davon ist aber auch eine Platzierung zwischen den Radsätze denkbar, insbesondere dann, wenn in dem jeweiligen Bereich Lagerbrücken der Vorgelege angeordnet sind, so dass durch den nahe an einer Lagerung platzierten Abtrieb ebenfalls auftretende Durchbiegungen bei Übertragung des hohen Drehmoments auf die Ausgangswelle niedrig gehalten werden können.
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Entsprechend einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind ein einem vierten Gang zugeordneter und ein einem sechsten Gang zugehöriger Radsatz gemeinsam in der Doppelradebene zwischen der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes und den Vorgelegen angeordnet, während zum einen ein einem ersten Gang zugeordneter und ein einem dritten Gang zugehöriger Radsatz und zum anderen ein einem fünften Gang zugeordnete und ein einem siebten Gang zugehörige Radsatz jeweils gemeinsam in einer der Doppelradebenen zwischen der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes und den Vorgelegen platziert sind. Dementsprechend werden durch die in einer Ebene angeordneten Radsätze mit dem vierten und dem sechsten Gang, dem ersten und dem dritten Gang, sowie dem fünften und dem siebten Gang jeweils nahe beieinander liegende Gänge definiert, so dass die jeweils darzustellenden Übersetzungsverhältnisse ebenfalls dicht beieinander liegen. Dementsprechend können bei der gemeinsamen Anordnung in einer Ebene große Profilverschiebungen bei den Zahnrädern vermieden und gleichzeitig einheitliche Achsabstände erzielt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten Figuren nimmt. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
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3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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4 eine schematische Darstellung einer vierten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
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5 ein beispielhaftes Schaltschema eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß den 1 bis 4;
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6 eine schematische Darstellung einer fünften bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
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7 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes entsprechend einer sechsten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung; und
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8 ein beispielhaftes Schaltschema eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß der 6 und 7.
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Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, wobei es sich bei diesem Kraftfahrzeuggetriebe bevorzugt um ein Getriebe für ein Nutzfahrzeug handelt. Vorliegend umfasst das Kraftfahrzeuggetriebe dabei zwei Teilgetriebe 1 und 2, welchen jeweils eine Eingangswelle EW1 bzw. EW2 zugeordnet ist. Dabei ist die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 als Getriebehohlwelle ausgeführt, zu welcher die als Getriebezentralwelle ausgeführte Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 koaxial verläuft. Die beiden Teilgetriebe 1 und 2 können nun jeweils abwechselnd in einen Kraftfluss von einer Antriebsseite AN des Kraftfahrzeuggetriebes, welche im verbauten Zustand des Getriebes mit einem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeuges in Verbindung steht, zu einer Abtriebsseite AB eingebunden werden, indem entweder die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 über ein zugeordnetes Lastschaltelement K1 oder die Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 über ein zugehöriges Lastschaltelement K2 mit der Antriebsseite AN gekoppelt wird. Die beiden Lastschaltelemente K1 und K2 sind dabei in einer Doppelkupplung 3 zusammengefasst, bei welcher es sich bevorzugt um eine nasslaufende Doppelkupplung handelt. Die Abtriebsseite AB wird durch eine Ausgangswelle AW gebildet, welche achsversetzt zu den beiden Eingangswelle EW1 und EW2 verläuft und vorliegend aufgrund des Verlaufs in einer anderen Zeichenebene nur gestrichelt angedeutet ist. Des Weiteren sind parallel zu den beiden Eingangswelle EW1 und EW2 und auch der Ausgangswelle AW zwei Vorgelege 4 und 5 vorgesehen, wobei sich ein erstes Vorgelege 4 hierbei aus einer Vollwelle VW1 und einer hierzu koaxial verlaufenden Hohlwelle HW1 zusammensetzt, während ein zweites Vorgelege 5 durch eine Vollwelle VW2 gebildet ist.
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Eine Drehbewegung der Antriebsseite AN kann nun über eines der beiden Teilgetriebe 1 oder 2 übersetzt auf die Ausgangswelle AW und damit auf die Abtriebsseite AB übertragen werden, indem der Kraftfluss ausgehend von der Eingangswelle EW1 bzw. der Eingangswelle EW2 über einen von mehreren Radsätzen R1 bis R8 oder RR auf eins der Vorgelege 4 bzw. 5 und ausgehend hiervon über eine von zwei Abtriebsstufen RA1 bzw. RA2 auf die Ausgangswelle AW geführt wird. Dabei definiert jeder der Radsätze R1 bis R8 und RR im Zusammenspiel mit der jeweiligen Abtriebsstufe RA1 bzw. RA2 einen je zugehörigen Gang des Kraftfahrzeuggetriebes und ist im Falle der Radsätze R1 bis R8 durch Stirnradstufen gebildet, welche sich jeweils aus einem seitens einer der beiden Getriebewellen platzierten Festrad und einem mit diesem permanent im Zahneingriff stehenden und drehbar auf der jeweils anderen Getriebewelle gelagerten Losrad zusammensetzen. Im Falle des Radsatzes RR, welcher bei Einbindung in einen Kraftfluss von der Antriebsseite AN zur Abtriebsseite AB für eine Drehrichtungsumkehr im Vergleich zu einer Schaltung der übrigen Radsätze R1 bis R8 führt und damit einen Rückwärtsgang des Kraftfahrzeuggetriebes definiert, ist zwischen einem Festrad und einem Losrad des Radsatzes RR zudem eine Zwischenwelle ZW mit einem darauf angeordneten Zwischenrad vorgesehen, wobei dieses Zwischenrad dann einerseits mit dem Festrad und andererseits mit dem Losrad permanent im Zahneingriff steht, so dass bei Führen des Kraftflusses über den Radsatz RR die besagte Drehrichtungsumkehr vollzogen wird.
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Wie des Weiteren aus 1 ersichtlich ist, sind bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe durch die insgesamt acht Radsätze R1 bis R8 und den einen Radsatz RR somit insgesamt acht Vorwärtsgänge, sowie ein Rückwärtsgang darstellbar. Des Weiteren sind die Radsätze R1 bis R8 derartig auf die beiden Teilgetriebe 1 und 2 aufgeteilt, dass bei einer Schaltung der darstellbaren Gänge entsprechend einer Gangfolge stets zwischen den beiden Teilgetrieben 1 und 2 hin und her gewechselt wird. Des Weiteren sind die Radsätze R1 bis R8 und RR in insgesamt sechs Radebenen I bis VI angeordnet, von welchen in den Radebenen I, II und IV jeweils einer der Radsätze R1 bis R8 und RR einzeln angeordnet ist, während die Radebenen III, V und VI jeweils als Doppelradebene ausgestaltet sind, in welchen dann jeweils zwei der Radsätze R1 bis R8 und RR platziert sind.
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Vorliegend ist in einer ersten Radebene I der Radsatz R2 platziert, welcher dem ersten Teilgetriebe 1 zugeordnet ist und bei Schaltung die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 mit der Hohlwelle HW1 des ersten Vorgeleges 4 verbindet. Zu diesem Zweck kann ein Losrad des Radsatzes R2 über ein Schaltelement S1 drehfest mit der Eingangswelle EW1 gekoppelt werden, so dass eine Drehbewegung der Eingangswelle EW1 mit einer durch den Radsatz R2 definierten Übersetzung auf die Hohlwelle HW1 übertragen wird. Zum letztendlichen Schalten des dem Radsatz R2 zugeordneten zweiten Ganges muss dann noch die Hohlwelle HW1 mit Hilfe eines Schaltelements S2 drehfest mit der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 verbunden werden, so dass über die Abtriebsstufe RA1 eine weitere Übertragung auf die Ausgangswelle AW möglich ist. Zudem ist zum letztendlichen Schalten in den Kraftfluss noch die Eingangswelle EW1 mit der Antriebsseite AN über das Lastschaltelement K1 zu verbinden. Axial benachbart zu dem Radsatz R2 und in einer zweiten Radebene II liegend ist der Radsatz R8 angeordnet, welcher bei Schaltung in den Kraftfluss einen achten Vorwärtsgang des Kraftfahrzeuggetriebes im Zusammenspiel mit der nachfolgenden Abtriebsstufe RA1 definiert. Ein Losrad des Radsatzes R8 kann dabei über ein Schaltelement S3 drehfest an der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 festgesetzt werden, so dass die Eingangswelle EW1 in der Folge mit einer durch den Radsatz R8 definierten Übersetzung mit der Hohlwelle HW1 gekoppelt ist. Zum letztendlichen Schalten des achten Ganges ist dann erneut die Hohlwelle HW1 mit der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 über das Schaltelement S2 drehfest zu verbinden, so dass im weiteren Verlauf eine Übertragung der Drehbewegung ausgehend von der Vollwelle VW1 über die Abtriebsstufe RA1 auf die Abtriebswelle AW ermöglicht wird. Hierbei ist dann ebenfalls wieder die Eingangswelle EW1 über das Lastschaltelement K1 mit der Antriebsseite AN in Verbindung zu bringen.
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Wie ferner aus 1 ersichtlich ist, folgt in axialer Richtung auf die zweite Radebene II eine als Doppelradebene ausgestaltete, dritte Radebene III, in welcher die Radsätze R4 und R6 angeordnet sind. Diese Doppelradebene wird dabei dadurch ausgebildet, dass ein auf der Eingangswelle EW1 vorgesehenes Festrad jeweils mit einem Losrad des Radsatzes R4 und des Radsatzes R6 seitens des ersten Vorgeleges 4 bzw. seitens des zweiten Vorgeleges 5 kämmt. Die beiden Radsätze R4 und R6 teilen sich also ein gemeinsames, auf der Eingangswelle EW1 sitzendes Festrad. Bei Einbindung in den Kraftfluss wird dabei durch den Radsatz R4 ein vierter Gang des Kraftfahrzeuges dargestellt, während sich bei Schalten des Radsatzes R6 ein sechster Gang ergibt. Zu diesem Zweck kann hinsichtlich des Radsatzes R4 ein auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 drehbar gelagertes Losrad über ein Schaltelement S4 drehfest mit der Vollwelle VW1 verbunden werden, so dass eine Drehbewegung der Eingangswelle EW1 über den Radsatz R4 auf die Vollwelle VW1 und von dort über die Abtriebsstufe RA1 auf die Ausgangswelle AW übertragen wird, wobei der Radsatz R4 und die Abtriebsstufe RA1 dabei im Zusammenspiel den vierten Gang definieren. In ähnlicher Weise kann auch ein, auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 drehbar gelagertes Losrad des Radsatzes R6 über ein Schaltelement S5 an der Vollwelle VW2 festgesetzt werden, so dass eine Drehbewegung der Eingangswelle EW1 entsprechend einer Übersetzung des Radsatzes R6 mit einer Bewegung der Vollwelle VW2 und im weiteren Verlauf über die Abtriebsstufe RA2 auch mit einer Drehbewegung der Ausgangswelle AW gekoppelt ist. Hierbei definiert der Radsatz R6 im Zusammenspiel mit der Abtriebsstufe RA2 den sechsten Gang.
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Ferner ist in einer, axial hierauf folgenden vierten Radebene IV der Radsatz RR angeordnet, welcher den besagten Rückwärtsgang des Kraftfahrzeuggetriebes mit Hilfe der Zwischenwelle ZW ausbildet. Zum Schalten des Rückwärtsganges ist dabei ein auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 angeordnetes Losrad des Radsatzes RR mit Hilfe eines Schaltelements S6 an der Vollwelle VW2 festzusetzen, wobei dann die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 mit einer durch den Radsatz RR definierten Übersetzung mit der Vollwelle VW2 gekoppelt ist. Insgesamt wird der Rückwärtsgang dann gemeinsam mit der Abtriebsstufe RA2 definiert, welche die Vollwelle VW2 mit der Abtriebswelle AW verbindet.
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Auf die vierte Radebene IV folgen dann eine fünfte Radebene V und eine sechste Radebene VI, welche jeweils als Doppelradebene ausgestaltet sind, wobei in der fünften Radebene V der Radsatz R1 und R3 und in der sechsten Radebene VI der Radsatz R5 und der Radsatz R7 platziert sind. Ähnlich zu der dritten Radebene III, teilen sich auch in der fünften Radebene V der Radsatz R1 und der Radsatz R3, sowie in der sechsten Radebene VI der Radsatz R5 und der Radsatz R7 jeweils ein gemeinsames Festrad, welche in diesem Fall jeweils auf der Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 vorgesehen sind. Die einzelnen Radsätze R1, R3, R5 oder R7 können dann in den Kraftfluss eingebunden werden, indem ein jeweiliges Losrad über ein zugehöriges Schaltelement S7 bzw. S8 bzw. S9 bzw. S10 drehfest mit der jeweiligen Vollwelle VW1 bzw. VW2 des jeweiligen Vorgeleges 4 bzw. 5 verbunden wird. Hierbei definieren der Radsatz R3 und der Radsatz R7 jeweils im Zusammenspiel mit der Abtriebsstufe RA2 einen dritten Gang bzw. einen siebten Gang, während der Radsatz R1 und der Radsatz R5 jeweils gemeinsam mit der Abtriebsstufe RA1 einen ersten Gang bzw. einen fünften Gang darstellen. Im Falle der Radsätze R3 und R7 wird der Kraftfluss dabei über das zweite Vorgelege 5 geführt, während bei den Radsätze R1 und R5 ein Kraftfluss über das erste Vorgelege 4 stattfindet.
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Bei den als Doppelradebenen ausgestalteten Radebenen III, V und VI sind hierbei mit den Radsätzen R4 und R6, R1 und R3, sowie R5 und R7 jeweils Radsätze in einer Radebene platziert, deren zugehörige Gänge dicht beieinander liegen. Hierdurch liegen auch Durchmesser der zugehörigen Losräder der Radsätze R4 und R6, R1 und R3, sowie R5 und R7 dicht beieinander, so dass insgesamt Achsabstände zwischen den Vorgelegen 4 und 5 und den Eingangswellen EW1 und EW2 ohne übermäßige Profilverschiebungen bei diesen Radsätzen einheitlich gewählt werden können.
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Vorliegend sind die Schaltelemente S1 bis S10 jeweils als Synchronisierungen ausgestaltet. Im Falle der Schaltelemente S1 und S3 bis S10 wird bei Betätigung jeweils ein zugehöriges Losrad des jeweiligen Radsatzes R1 bis R8 und RR auf dem Fachmann bekannte Art und Weise unter vorherigem Abbau von Drehzahldifferenzen mit der jeweiligen Welle EW2 bzw. VW1 bzw. VW2 gekoppelt. Bei Betätigung des Schaltelements S2 werden hingegen die Hohlwelle HW1 und die Vollwelle VW1 ab Erreichen einer Drehzahlgleichheit formschlüssig miteinander verbunden.
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Wie zudem aus 1 ersichtlich ist, sind nun das Schaltelement S1 und das Schaltelement S3 zu einer ersten Schalteinrichtung SE1, das Schaltelement S2 und das Schaltelement S4 zu einer zweiten Schalteinrichtung SE2, das Schaltelement S5 und das Schaltelement S6 zu einer dritten Schalteinrichtung SE3, das Schaltelement S7 und das Schaltelement S8 zu einer vierten Schalteinrichtung SE4, sowie das Schaltelement S9 und das Schaltelement S10 zu einer fünften Schalteinrichtung SE5 jeweils zusammengefasst. Hierbei ist die erste Schalteinrichtung SE1 auf der Eingangswelle EW1 vorgesehen, während die Schalteinrichtungen SE2 und SE5 jeweils auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 und die Schalteinrichtungen SE3 und SE4 jeweils auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 platziert sind. Vorliegend sind die Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 dabei jeweils als Doppelsynchronisierungen ausgestaltet, bei welchen die je zugehörigen Schaltelemente S1 und S3 bzw. S2 und S4 bzw. S5 und S6 bzw. S7 und S8 bzw. S9 und S10 über je eine gemeinsame Schaltmuffe verfügen, welche aus einer jeweiligen Neutralstellung über einen je zugehörigen Aktuator gezielt entweder in eine Betätigungsstellung des jeweils einen Schaltelements S1 bzw. S2 bzw. S5 bzw. S7 bzw. S9 oder in eine Betätigungsstellung des jeweils anderen Schaltelements S3 bzw. S4 bzw. S6 bzw. S8 bzw. S10 bewegt werden kann.
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Die Abtriebsstufe RA1 und die Abtriebsstufe RA2 sind des Weiteren ebenfalls in einer Doppelradebene platziert, indem ein Festrad auf der Ausgangswelle AW jeweils mit je einem Festrad auf den Vollwellen VW1 und VW2 in Zahneingriff steht. Diese Doppelradebene ist dabei zwischen den Radebenen IV und V angeordnet, wobei sich in diesem Bereich bevorzugt jeweilige Lagerbrücken der Vollwellen VW1 und VW2 befinden. Durch die nahe Platzierung der Abtriebsstufen RA1 und RA2 an Lagerungen können Durchbiegungen bei Übertragung der hohen Drehmomente auf die Ausgangswelle AW gering gehalten werden.
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Als weitere Besonderheit ist noch koaxial zu den Eingangswelle EW1 und EW2 eine Elektromaschine EM vorgesehen, deren – vorliegend nicht weiter dargestellter – Rotor drehfest mit dem Losrad des Radsatzes R2 gekoppelt ist. In der Folge ist eine Drehbewegung des Losrades des Radsatzes R2 mit einer Drehbewegung des Rotors der Elektromaschine EM verbunden, wobei die Elektromaschine EM dabei entweder als Generator fungieren und elektrische Energie in einen – vorliegend nicht weiter dargestellten – elektrischen Speicher einspeisen kann, oder aber als elektrischer Motor betreibbar ist, welcher bei Strombeaufschlagung antreibend auf das Losrad des Radsatzes R2 einwirkt. Die Elektromaschine EM kann also entweder über den Radsatz R2 angetrieben werden oder aber den Radsatz R2 antreiben und hierbei dann entweder eine Drehbewegung unterstützen oder eine entsprechende Antriebsbewegung einleiten.
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Die Anbindung der Elektromaschine EM an dem Radsatz R2 hat hierbei den Vorteil, dass die Elektromaschine EM somit über das Schaltelement S1 zum einen von der Doppelkupplung 3 und über das Schaltelement S2 zum anderen von der Abtriebsseite AB abgekoppelt werden kann. Im letztgenannten Fall wird ein Betreiben der Elektromaschine EM über den Radsatz R2 ohne Übertragung einer Drehbewegung auf die Abtriebsseite AB ermöglicht, so dass die Elektromaschine EM auch bei stehendem Fahrzeug zum Laden eines elektrischen Speichers betrieben werden kann. Im anderen Fall kann über die Elektromaschine EM ein rein elektrisches Fahren dargestellt werden, indem diese über das Schaltelement S1 von der Doppelkupplung 3 und damit auch von der Antriebsseite AN entkoppelt wird, wobei aufgrund dieser Abkopplung Schleppverluste der Doppelkupplung 3 verhindert werden können. Alternativ dazu kann die Elektromaschine EM aber auch entsprechend am Radsatz R8 angebunden sein, da auch hier entsprechende Abkopplungsmöglichkeiten über Schaltelement S3 und Schaltelement S2 gegeben sind.
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Aus 2 geht eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes hervor. Im Unterschied zu der Ausgestaltung nach 1 haben die Radsätze R1 bis R8 und RR hierbei ihre Positionen in den Radebenen I bis VI gewechselt. So ist in diesem Fall Radsatz R8 in der ersten Radebene I, Radsatz RR in der Radebene II und Radsatz R6 in der Radebene IV angeordnet. Des Weiteren sind hinsichtlich der als Doppelradebenen ausgestalteten Radebenen III, V und VI in der Radebene III Radsatz R2 und R4, in Radebene V Radsatz R5 und R7, sowie in Radebene VI Radsatz R1 und R3 gemeinsam platziert. Entsprechend dieser neuen Zuordnung sind auch die Schaltelemente S1 bis S10 in neuen Schalteinrichtungen SE1' bis SE5' zusammengefasst, wobei SE1' dabei durch Schaltelement S3 und S6, SE2' durch Schaltelement S2 und S1, Schalteinrichtung SE3' durch Schaltelement S4 und S5, Schalteinrichtung SE4' durch Schaltelement S10 und S9, sowie Schalteinrichtung SE5' durch Schaltelement S8 und S7 gebildet ist. Schließlich ist noch die Elektromaschine EM in diesem Fall am Radsatz R8 angegliedert. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung gemäß 2 dann aber der Ausführungsform nach 1.
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Des Weiteren geht aus 3 eine dritte bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes hervor. Unterschiedlich zu der Variante gemäß 1 ist hierbei, dass die Radsätze R2, R4, R6, R8 und RR des ersten Teilgetriebes 1 ihre Anordnung in den Radebenen I bis IV gewechselt haben, indem Radsatz RR auf der ersten Radebene I, die Radsätze R4 und R6 gemeinsam auf der zweiten Radebene II, der Radsatz R8 auf der dritten Radebene III, sowie der Radsatz R2 auf der vierten Radebene IV angeordnet sind. Zu diesem Zweck ist dann auch die Vorgelegewelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 in axialer Richtung entsprechend verkürzt und die Vorgelegewelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 in axialer Richtung entsprechend verlängert ausgeführt, sowie die Hohlwelle HW1 gespiegelt platziert. Ferner ist die zweite Radebene II nunmehr als Doppelradebene ausgeführt, während die dritte Radebene III lediglich einen Radsatz in Form von Radsatz R8 beherbergt. Schließlich haben die Schalteinrichtungen SE1 bis SE3 ebenfalls ihre Anordnungen in axiale Richtung verändert und eine Elektromaschine ist entfallen. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung gemäß 3 dann aber der Variante nach 1.
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Aus 4 ist eine weitere, vierte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes ersichtlich, wobei sich diese Ausführung von der Variante gemäß 1 dahingehend unterscheidet, dass die beiden Teilgetriebe 1 und 2 hinsichtlich ihrer Anordnung in axialer Richtung vertauscht sind. In der Folge ist auch die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes als Getriebezentralwelle ausgeführt, während die Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 als koaxial hierzu verlaufende Getriebehohlwelle ausgestaltet ist. Ebenso haben auch die Lastschaltelemente K1 und K2 ihre Anordnung innerhalb der Doppelkupplung 3 gewechselt. Auch eine Anordnung der Radsätze R1 bis R8 und RR in den Radebenen I bis VI ist in der Folge verändert, indem die Radsätze R1 und R3 in der ersten Radebene I, die Radsätze R7 und R5 in der zweiten Radebene II, der Radsatz R2 in der dritten Radebene III, der Radsatz R8 in der vierten Radebene IV, der Radsatz R4 und der Radsatz R6 in der fünften Radebene V, sowie der Radsatz RR in der sechsten Radebene VI angeordnet sind. Dementsprechend haben auch die Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 ihre Positionen verändert. Schließlich sind noch die beiden Abtriebsstufen RA1 und RA2 im endseitigen Bereich der beiden Vorgelege 4 und 5 auf einer der Doppelkupplung 3 abgewandten Seite angeordnet, so dass eine Übertragung der Drehbewegung auf die Ausgangswelle AW jeweils im Bereich von – vorliegend nicht weiter dargestellten – endseitigen Lagerungen der Vorgelege 4 und 5 stattfindet. Ferner ist keine Elektromaschine vorgesehen. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung nach 4 ansonsten der Variante nach 1.
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In 5 ist nun ein beispielhaftes Schaltschema dargestellt, welches sich durch jede der Getriebevarianten gemäß der 1 bis 4 realisieren lässt. Insgesamt sind dabei acht lastschaltbare Vorwärtsgänge sowie ein Rückwärtsgang darstellbar. Die Lastschaltbarkeit der Vorwärtsgänge wird auf dem Fachmann bekannte Art und Weise dadurch erreicht, dass bei Fahren in einem Gang und bei Führen des Kraftflusses über eines der beiden Teilgetriebe 1 oder 2 in dem jeweils anderen Teilgetriebe 2 oder 1 schon die an der Darstellung eines nachfolgendes Ganges beteiligten der Schaltelemente S1 bis S10 vorgewählt werden und zum letztendlichen Umschalten nur noch das Lastschaltelement K1 bzw. K2 des einen Teilgetriebes 1 bzw. 2 geöffnet und unmittelbar darauf das Lastschaltelement K2 bzw. K1 des anderen Teilgetriebes 2 bzw. 1 geschlossen wird. In der Folge ist damit ein nahezu zugkraftunterbrechungsfreies Fahren möglich.
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Vorliegend wird der erste Vorwärtsgang dadurch dargestellt, dass das Lastschaltelement K2 geschlossen und damit die Eingangswelle EW2 mit der Antriebsseite AN verbunden, sowie das Schaltelement S9 betätigt wird. Zum Wechsel in den zweiten Vorwärtsgang muss dann lediglich ein Umschalten zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 erfolgen, indem das Lastschaltelement K2 geöffnet und das Lastschaltelement K1 geschlossen wird, wobei im Vorfeld die Schaltelemente S1 und S2 zu betätigen und nach erfolgtem Wechsel S9 abzuschalten ist. In den hierauf folgenden, dritten Vorwärtsgang kann dann unter erneutem Wechsel zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 übergegangen werden, wobei im Vorfeld das Schaltelement S7 zu betätigen und nach erfolgtem Wechsel die Schaltelemente S1 und S2 abzuschalten sind. Der vierte Vorwärtsgang ergibt sich durch Ansteuerung des Schaltelements S4 und erneutem Wechsel zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2, wobei dann das Schaltelement S7 nach erfolgtem Wechsel in einem unbetätigten Zustand zu überführen ist. Im fünften Vorwärtsgang wird dann durch das Schaltelement S10 die Eingangswelle EW2 über das Vorgelege 4 mit der Ausgangswelle AW gekoppelt, wobei zum Schalten des Ganges hierbei Lastschaltelement K1 zu öffnen und Lastschaltelement K2 zu schließen ist. Der sechste Vorwärtsgang ergibt sich durch Betätigen des Schaltelements S5 und unter erneutem Wechsel zwischen der Lastschaltelemente K1 und K2, während im Falle des siebten Vorwärtsganges dann Schaltelement S8 anzusteuern und Schaltelement S5 in einen unbetätigten Zustand zu überführen ist. Schließlich wird der achte Vorwärtsgang ausgehend vom siebten Vorwärtsgang dadurch geschaltet, indem zunächst die Schaltelemente S2 und S3 betätigt werden und nach einem erfolgten Umschalten zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 das Schaltelement S8 abgeschaltet wird.
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Hingegen ergibt sich der Rückwärtsgang durch Betätigen des Schaltelements S6, sowie durch Verbinden der Eingangswelle EW1 mit der Antriebsseite AN durch Schließen des Lastschaltelements K1.
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Aus 6 geht eine schematische Darstellung einer fünften bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes hervor. Diese unterscheidet sich von der Variante gemäß 1 dahingehend, dass Festräder der Radsätze R2 und R8 direkt auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 angeordnet sind. Bei der Variante gemäß 6 ist also eine Hohlwelle im Bereich des ersten Vorgeleges 4 gemeinsam mit einem zugehörigen Schaltelement zur Anbindung an die Vollwelle VW1 entfallen, wobei dementsprechend das Schaltelement S4 des Radsatzes R4 als Einzelelement, vorliegend als Einzelsynchronisierung, ausgestaltet ist. Des Weiteren ist auch aufgrund des Wegfalls einer Hohlwelle und der damit verbundenen fehlenden Abkoppelbarkeit sowohl zur Antriebsseite AN als auch zur Abtriebsseite AB auch eine Elektromaschine entfallen. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung gemäß 6 dann aber der Ausführungsform nach 1.
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Schließlich ist in 7 eine Ausführung eines Kraftfahrzeuggetriebes entsprechend einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Unterschiedlich zu der vorhergehenden Variante nach 6 ist dabei, dass Losräder der Radsätze R2 und R8 jeweils auf der Vollwelle VW1 des Vorgeleges 4 drehbar gelagert sind, während die Festräder dementsprechend auf der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 angeordnet sind. Des Weiteren ist das Schaltelement S3 des Radsatzes R8 mit dem Schaltelement S4 des Radsatzes R4 in einer Schalteinrichtung SE2'' zusammengefasst, welche auf der Vollwelle VW1 platziert ist. Hingegen ist das Schaltelemente S1 des Radsatzes R2 als Einzelschaltelement ausgeführt, im vorliegenden Fall als Einzelsynchronisierung, wobei dieses dann ebenfalls auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 angeordnet ist. Schließlich sind noch als weiterer Unterschied die beiden Antriebsstufen RA1 und RA2 jeweils im endseitigen Bereich der beiden Vorgelege 4 und 5 und auf einer den beiden Teilgetrieben 1 und 2 abgewandten Seite der Doppelkupplung 3 vorgesehen, wobei dann dementsprechend auch die Ausgangswelle AW und die Abtriebsseite AB auf dieser Seite liegend vorgesehen sind. Zu diesem Zweck sind die beiden Vollwellen VW1 und VW2 der Vorgelege 4 und 5 entsprechend in axialer Richtung verlängert ausgestaltet. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung gemäß 7 dann aber der Ausführungsform nach 6.
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In 8 ist nun ein beispielhaftes Schaltschema dargestellt, welches sich durch jede der Getriebevarianten gemäß 6 oder 7 realisieren lässt. Dabei entspricht dieses Schaltschema weitestgehend dem Schaltschema nach 5, mit dem einzigen Unterschied, dass aufgrund des Wegfalls einer Hohlwelle und des in diesem Bereich vorgesehenen Schaltelements ein zweiter Vorwärtsgang lediglich durch Ansteuerung des Schaltelements S1 und ein achter Vorwärtsgang lediglich durch Betätigen durch Schaltelements S3 dargestellt werden. Im Übrigen entspricht das beispielhafte Schaltschema dann dem in 5 dargestellten Schema, so dass auch das hierzu Beschriebene insoweit zutreffend ist.
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Generell können bei den im Vorfeld beschriebenen Varianten eines Getriebes die Radsätze R1 bis R8 und RR innerhalb eines Teilgetriebes 1 bzw. 2 beliebig ihre Anordnungen in den Radebenen I bis VI tauschen. Hinsichtlich der Darstellung von Doppelradebenen ist aber dann darauf zu achten, dass die durch die in einer Doppelradebene liegenden Radsätze definierten Gänge möglichst dicht beieinander liegen, damit größere Profilverschiebungen von Zahnrädern dieser Radsätze vermieden werden können. Im Übrigen können die einzelnen Getriebevarianten auch hinsichtlich ihrer weiteren individuellen Ausgestaltungsmerkmale beliebig miteinander kombiniert werden.
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Im Übrigen kann die aus den beiden Lastschaltelementen K1 und K2 bestehende Doppelkupplung 3 auch durch eine elektrische Maschine ersetzt werden, welche in Kombination mit einem einzelnen Lastschaltelement alleine während den Schaltungen für eine entsprechende Abstützung sorgt oder in Kombination mit dem Antriebsaggregat und einem zusätzlichen Planetengetriebe die Charakteristik einer Doppelkupplung nachempfindet. Gegebenenfalls ist bei diesen Varianten dann noch ein zusätzliches Doppelschaltelement vorzusehen, durch welche die beiden vorgenannten Varianten umschaltbar sind.
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Mittels der einzelnen Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes ist es somit möglich, axial sehr kompaktbauend und mit gutem Wirkungsgrad eine hohe Anzahl an lastschaltbaren Gängen darzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Teilgetriebe
- 2
- zweites Teilgetriebe
- 3
- Doppelkupplung
- 4
- erstes Vorgelege
- 5
- zweites Vorgelege
- I
- erste Radebene
- II
- zweite Radebene
- III
- dritte Radebene
- IV
- vierte Radebene
- V
- fünfte Radebene
- VI
- sechste Radebene
- AN
- Antriebsseite
- AB
- Abtriebsseite
- EW1
- Eingangswelle
- EW2
- Eingangswelle
- VW1
- Vollwelle
- VW2
- Vollwelle
- HW1
- Hohlwelle
- AW
- Ausgangswelle
- ZW
- Zwischenwelle
- S1
- Schaltelement
- S2
- Schaltelement
- S3
- Schaltelement
- S4
- Schaltelement
- S5
- Schaltelement
- S6
- Schaltelement
- S7
- Schaltelement
- S8
- Schaltelement
- S9
- Schaltelement
- S10
- Schaltelement
- SE1
- Schalteinrichtung
- SE2
- Schalteinrichtung
- SE3
- Schalteinrichtung
- SE4
- Schalteinrichtung
- SE5
- Schalteinrichtung
- SE1'
- Schalteinrichtung
- SE2'
- Schalteinrichtung
- SE3'
- Schalteinrichtung
- SE4'
- Schalteinrichtung
- SE5'
- Schalteinrichtung
- SE2''
- Schalteinrichtung
- R1
- Radsatz erster Gang
- R2
- Radsatz zweiter Gang
- R3
- Radsatz dritter Gang
- R4
- Radsatz vierter Gang
- R5
- Radsatz fünfter Gang
- R6
- Radsatz sechster Gang
- R7
- Radsatz siebter Gang
- R8
- Radsatz achter Gang
- RR
- Radsatz Rückwärtsgang
- RA1
- Abtriebsstufe
- RA2
- Abtriebsstufe
- K1
- Lastschaltelement
- K2
- Lastschaltelement
- EM
- Elektromaschine
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009002358 A1 [0003]
