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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 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 Gängen übersetzbar ist, welche jeweils durch Betätigung mindestens eines je zugehörigen Schaltelements und einem damit verbundenen Führen des Kraftflusses über zumindest 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 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 liegenden An- und Abtriebsseiten, sowie zwei hierzu parallelen Vorgelegen ausgeführt, so dass in axialer Richtung ein kompakter Aufbau erzielt werden kann. Dabei sind die beiden parallelen Vorgelege häufig über jeweils eine Abtriebsstufe mit mindestens 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 zumindest 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 mindestens ein je zugehöriger Radsatz mit jeweils einer diskreten Übersetzung durch Betätigung eines je 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 auf den Vorgelegen kämmt. Auch bei den Radsätzen, über welche die Getriebezentralwelle jeweils mit den Vorgelegen verbindbar ist, sind zwei Gangstufen in einer Doppelradebene platziert, indem auf den Vorgelegen vorgesehene Losräder jeweils mit einem zwischenliegenden Festrad auf der Getriebezentralwelle im Zahneingriff stehen. Axial danebenliegend sind dann noch zwei weitere Radebenen vorgesehen, in welchen dann einerseits ein zwischen der Getriebezentralwelle und dem einen Vorgelege liegender Radsatz und ein zwischen der Getriebezentralwelle und dem anderen Vorgelege vorgesehener Radsatz 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, wodurch diese Schaltungen 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, über welches bei einem möglichst kompakten Aufbau in axialer Richtung eine möglichst große Ganganzahl 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 einen 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 Gängen 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 zumindest eines der Vorgelege und über zumindest einen Radsatz 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 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 während des Gangwechsels durch eine ebenfalls vorgesehene 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 während des Gangwechsels 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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Erfindungsgemäß ist des Weiteren 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. Mit anderen Worten ist also die Eingangswelle des einen Teilgetriebes entweder als Getriebezentralwelle oder als Getriebehohlwelle ausgestaltet und die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes genau entgegengesetzt als koaxial hierzu verlaufende Getriebehohlwelle oder Getriebezentralwelle ausgebildet.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Eingangswelle eines ersten Teilgetriebes mit zwei koaxial verlaufenden Hohlwellen jeweils drehfest gekoppelt werden kann, von welchen eine erste Hohlwelle zum einen über einen ersten Radsatz, sowie einen zweiten Radsatz jeweils mit einer Vollwelle eines ersten Vorgeleges und zum anderen über einen dritten Radsatz, sowie einen vierten Radsatz jeweils mit einer Vollwelle eines zweiten Vorgeleges verbindbar ist. Hingegen steht eine zweite Hohlwelle der beiden koaxial zur Eingangswelle des ersten Teilgetriebes verlaufenden Hohlwellen zum einen mit der Vollwelle des ersten Vorgeleges über eine Konstantstufe und zum anderen mit der Vollwelle des zweiten Vorgeleges über einen fünften Radsatz jeweils in Verbindung. Des Weiteren kann die Eingangswelle eines zweiten Teilgetriebes einerseits über einen sechsten Radsatz, sowie über einen siebten Radsatz jeweils mit der Vollwelle des ersten Vorgeleges und andererseits über einen achten Radsatz, sowie über einen neunten Radsatz jeweils mit der Vollwelle des zweiten Vorgeleges gekoppelt werden.
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Mit anderen Worten sind also zwei koaxial zu den Eingangswellen verlaufende Hohlwellen vorgesehen, welche jeweils drehfest mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes verbunden werden können. Dabei ist eine erste Hohlwelle mit einer Vollwelle eines ersten Vorgeleges sowohl über einen ersten Radsatz als auch über einen zweiten Radsatz koppelbar, während eine Verbindung der ersten Hohlwelle zu einer Vollwelle eines zweiten Vorgeleges über einen dritten Radsatz, sowie einen vierten Radsatz jeweils herstellbar ist. Hingegen ist eine zweite Hohlwelle sowohl über eine Konstantstufe mit der Vollwelle des ersten Vorgeleges als auch über einen fünften Radsatz mit der Vollwelle des zweiten Vorgeleges jeweils verbunden. Hinsichtlich der Eingangswelle eines zweiten Vorgeleges sind Verbindungen mit der Vollwelle des ersten Vorgeleges über einen sechsten Radsatz und einen siebten Radsatz jeweils darstellbar, während die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit der Vollwelle des zweiten Vorgeleges zum einen über einen achten Radsatz und zu anderen über einen neunten Radsatz koppelbar ist.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Kraftfahrzeuggetriebes ist es möglich, durch die permanente Verbindung der zweiten Hohlwelle mit beiden Vollwellen der Vorgelege über die Konstantstufe und den fünften Radsatz auch eine permanente Koppelung der beiden Vorgelege untereinander auszugestalten, so dass bei Schalten jedes Ganges des Kraftfahrzeuggetriebes stets eine entsprechende Drehbewegung an beiden Vorgelegen abgreifbar ist. Denn bei Führen des Kraftflusses über eines der beiden Vorgelege wird aufgrund der ständigen Koppelung zwischen den Vorgelegen damit stets auch eine Drehbewegung des jeweils anderen Vorgeleges hervorgerufen. Somit können problemlos eine oder mehrere Abtriebsseiten an einem der Vorgelege oder auch mehrere Abtriebsseiten an beiden Vorgelegen ausgestaltet werden. Des Weiteren kann aber aufgrund der möglichen Koppelung der zweiten Hohlwelle mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes und der Verbindung zu den Vollwellen der Vorgelege über den fünften Radsatz und die Konstantstufe auch eine direkte Übersetzung von der Eingangswelle auf die Vorgelege dargestellt werden, so dass damit neben der permanenten Koppelung der beiden Vorgelege auch ein Radsatz zur Darstellung eines Ganges des Kraftfahrzeuggetriebes ausgebildet wird. Die zweite Hohlwelle übernimmt also die Doppelfunktion einer Koppelung der beiden Vorgelege miteinander, sowie der Darstellung eines Ganges, was einen kompakten Aufbau des Getriebes in axialer Richtung zur Folge hat.
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Im Sinne der Erfindung ist unter der zweiten Hohlwelle auch eine Losradähnliche Ausführung zu verstehen, bei welcher dann ein Zahnrad drehfest auf einem kurzen, koaxial zu den Eingangswellen verlaufenden Hohlwellenabschnitt angeordnet ist, wobei dieses Zahnrad dann jeweils mit den je drehfest auf den Vollwellen der Vorgelege vorgesehenen Zahnrädern des fünften Radsatzes und der Konstantstufe im Zahneingriff steht. Dabei sind der fünfte Radsatz und die Konstantstufe auf der gleichen axialen Höhe angeordnet, so dass die Koppelung der beiden Vorgelege miteinander und die Darstellung eines Ganges des Kraftfahrzeuggetriebes axial sehr kompakt realisiert werden können.
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Des Weiteren kann hierbei jedes der Vorgelege bis zu zwei Abtriebsseiten des Kraftfahrzeuggetriebes ausgestalten. Bevorzugt wird aber jeweils eine Abtriebsseite durch je eins der beiden Vorgelege definiert, wobei diese Abtriebsseiten hierbei dann insbesondere an jeweiligen Wellenenden der Vollwellen der Vorgelege ausgestaltet und axial in unterschiedliche Richtungen orientiert sind. Durch das Vorsehen mehrerer Abtriebsseiten ist es möglich, auch mehrere angetriebene Achsen des jeweiligen Kraftfahrzeuges direkt an das Getriebe anzubinden. Ebenso kann aber auch eines der beiden Vorgelege über eine Abtriebskonstante wiederum mit einer Ausgangswelle verbunden sein, welche ihrerseits dann bis zu zwei Abtriebsseiten ausbildet. Folglich sind durch die stetige Koppelung der beiden Vorgelege mehrere Möglichkeiten der Ausgestaltung von Abtriebsseiten des Getriebes gegeben.
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Ferner ist bei Platzierung von Losrädern des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Radsatzes auf den Vorgelegen über die erste Hohlwelle und deren Koppelungsmöglichkeit mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes eine gute Hybridisierfähigkeit des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gegeben. Denn durch die damit gegebenen Möglichkeiten einer Abkoppelung von der Antriebsseite und auch von der mindestens einen Abtriebsseite des Getriebes kann durch Anbindung einer Elektromaschine an der ersten Hohlwelle oder an dem ersten, zweiten, dritten oder vierten Radsatz einerseits gezielt elektrische Energie ohne Rückwirkung auf die Abtriebsseite erzeugt und andererseits auch eine Antriebsbewegung unterstützt oder ein rein elektrisches Fahren ohne Verbindung zur Antriebsseite dargestellt werden. Mittels einer abtriebsseitigen Entkoppelung kann nämlich bei Stillstand des Fahrzeugs ein Laden eines elektrischen Speichers vollzogen werden, indem die Elektromaschine über den jeweiligen Radsatz oder die ersten Hohlwelle 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. Dabei kann dann bei diesem rein elektrischen Fahren auch die jeweilige Übersetzung der Radsätze ausgenutzt werden. Die Elektromaschine kann im Sinne der Erfindung dabei über ein separates Zahnrad an dem ersten, zweiten, dritten oder vierten Radsatz angebunden sein, welches dann mit einem der Zahnräder des jeweiligen Radsatzes im Zahneingriff steht, es ist aber ebenso denkbar, die Elektromaschine koaxial zur ersten Hohlwelle oder 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 der ersten Hohlwelle anzuordnen oder aber auch jeweils eine Elektromaschine bei den Radsätzen und/oder der ersten Hohlwelle 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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Vorliegend ist des Weiteren von dem ersten, dem zweiten, dem dritten, dem vierten und dem fünften Radsatz jeweils einer als Radsatz eines zweiten Ganges, einer als Radsatz eines vierten Ganges, einer als Radsatz eines sechsten Ganges, einer als Radsatz eines achten Ganges und einer als Radsatz eines Rückwärtsganges ausgestaltet. Besonders bevorzugt handelt es sich jedoch bei dem ersten Radsatz um den Radsatz des Rückwärtsganges, bei dem zweiten Radsatz um den Radsatz des sechsten Ganges, bei dem dritten Radsatz um den Radsatz des zweiten Ganges, bei dem vierten Radsatz um den Radsatz des vierten Ganges und bei dem fünften Radsatz um den Radsatz des achten Ganges. Hinsichtlich des sechsten, des siebten, des achten und des neunten Radsatzes wird insbesondere jeweils einer durch einen Radsatz eines ersten Ganges, einer durch einen Radsatz eines dritten Ganges, einer durch einen Radsatz eines fünften Ganges und einer durch einen Radsatz eines siebten Ganges gebildet, wobei hierbei besonders bevorzugt der sechste Radsatz als Radsatz des dritten Ganges, der siebte Radsatz als Radsatz des siebten Ganges, der achte Radsatz als Radsatz des ersten Ganges und der neunte Radsatz als Radsatz des fünften Ganges ausgestaltet ist.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der erste Radsatz und der dritte Radsatz in einer Doppelradebene angeordnet sind, indem ein gemeinsames, drehfest auf der ersten Hohlwelle angeordnetes Zahnrad mit einem drehbar auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges gelagerten Zahnrad des ersten Radsatzes und einem drehbar auf der Vollwelle des zweiten Vorgeleges gelagerten Zahnrad des dritten Radsatzes jeweils in Verbindung steht. Dies hat den Vorteil, dass durch die Anordnung des ersten und des dritten Radsatzes in einer gemeinsamen Radebene die axiale Baulänge des Getriebes weiter reduziert werden kann, indem die beiden Radsätze auf der gleichen axialen Höhe liegen.
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Gemäß einer hierzu alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung der Erfindung sind der zweite Radsatz und der vierte Radsatz in einer Doppelradebene angeordnet, indem ein gemeinsames, drehfest auf der ersten Hohlwelle angeordnetes Zahnrad mit einem drehbar auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges gelagerten Zahnrad des zweiten Radsatzes und einem drehbar auf der Vollwelle des zweiten Vorgeleges gelagerten Zahnrad des vierten Radsatzes jeweils in Verbindung steht. Durch das Zusammenlegen der beiden Radsätze in einer Doppelradebene kann ebenfalls in axialer Richtung sehr kompakt gebaut werden, da die beiden Radsätze damit dann auf einer axialen Höhe liegen. In der Folge lässt sich dementsprechend die axiale Baulänge des erfindungsgemäßen Getriebes weiter reduzieren.
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Weiter alternativ oder auch ergänzend zu den vorgenannten Varianten sind der sechste Radsatz und der achte Radsatz in einer Doppelradebene angeordnet, indem ein gemeinsames, drehfest auf der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes angeordnetes Zahnrad mit einem drehbar auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges gelagerten Zahnrad des sechsten Radsatzes und einem auf der Vollwelle des zweiten Vorgeleges gelagerten Zahnrad des achten Radsatzes jeweils im Zahneingriff steht. Dies hat den Vorteil, dass somit erneut die axiale Baulänge verkürzt werden kann, indem der sechste und der achte Radsatz axial in einer Ebene angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, welche ebenfalls wiederum alternativ oder ergänzend zu den im Vorfeld beschriebenen Ausführungsformen ist, sind der siebte Radsatz und der neunte Radsatz in einer Doppelradebene angeordnet, indem ein gemeinsames, drehfest auf der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes angeordnetes Zahnrad mit einem drehbar auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges gelagerten Zahnrad des siebten Radsatzes und einem drehbar auf der Vollwelle des zweiten Vorgeleges gelagerten Zahnrad des neunten Radsatzes jeweils kämmt. In der Folge ist durch die Anordnung des siebten und des neunten Radsatzes auf einer axialen Höhe wiederum eine Verkürzung des axialen Bauraumes des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes möglich.
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Insbesondere sind dabei alle vier vorgenannten Varianten gemeinsam verwirklicht, so dass acht der insgesamt neun Radsätze in Doppelradebenen angeordnet sind. Hierdurch ist damit eine Platzierung sämtlicher Radsätze in nur fünf Radebenen möglich, was in einem besonders kompakten Aufbau in axialer Richtung resultiert.
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Des Weiteren sind im Falle der vorgenannten Varianten ein einem ersten Gang zugeordneter und ein einem dritten Gang zugehöriger Radsatz, ein einem zweiten Gang zugeordneter und ein einem Rückwärtsgang zugehöriger Radsatz, ein einem fünften Gang und ein einem siebten Gang zugeordneter Radsatz, sowie ein einem vierten Gang und ein einem sechsten Gang zugehöriger Radsatz jeweils gemeinsam in einer Doppelradebene zwischen der jeweiligen Eingangswelle und den Vorgelegen angeordnet, so dass durch die in einer Ebene jeweils angeordneten Radsätze jeweils nahe beieinander liegende Gänge definiert werden. Dementsprechend liegen die jeweils darzustellenden Übersetzungsverhältnisse ebenfalls dicht beieinander, so dass größere Profilverschiebungen bei den Zahnrädern in einer Doppelradebene bei Darstellung einheitlicher Achsabstände zwischen den Eingangswellen und den Vorgelegen vermieden werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Schaltelement, über welches bei Betätigung die erste Hohlwelle an der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes festsetzbar ist, in einer Schalteinrichtung mit einem Schaltelement zusammengefasst, das bei Ansteuerung die zweite Hohlwelle drehfest mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes koppelt. Dabei ist diese Schalteinrichtung auf der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes angeordnet. Das Zusammenlegen der beiden Schaltelemente hat dabei den Vorteil, dass mit Hilfe eines Aktuators eine Betätigung sowohl des einen als auch des anderen Schaltelements vorgenommen werden kann, so dass insgesamt ein kompakter Aufbau und eine Vereinfachung einer Getriebesteuerung möglich ist. Zudem werden je nach definierten Übersetzungen der zugehörigen Radsätze und aufgrund der Anordnung der Schalteinrichtung auf der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes bei einer Betätigung der Schalteinrichtung aufzubringende Schaltkräfte vermindert, so dass diese kleiner ausgelegt und damit auch kleiner bauend ausgeführt werden kann.
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In Weiterbildung der Erfindung ist ein Schaltelement, über das bei Ansteuerung die erste Hohlwelle mit der Vollwelle des ersten Vorgeleges über den ersten Radsatz verbindbar ist, in einer Schalteinrichtung mit einem Schaltelement zusammengefasst, welches bei Betätigung die erste Hohlwelle mit der Vollwelle des ersten Vorgeleges über den zweiten Radsatz koppelt. Diese Schalteinrichtung ist hierbei auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges platziert. In der Folge können die in einer Schalteinrichtung zusammengefassten Schaltelemente ebenfalls jeweils über einen gemeinsamen Aktuator betätigt werden, wodurch ein Aufbau des Kraftfahrzeuggetriebes kompakt ausgestaltet werden kann und eine Vereinfachung einer Getriebesteuerung darstellbar ist. Dabei resultiert die Platzierung dieser Schalteinrichtung auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges je nach zugehörigen Übersetzungsverhältnissen des ersten und des zweiten Radsatzes in einer Reduzierung eines Massenträgheitsmoments auf die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes. Zudem kann durch die damit gegebenen Abkopplungsmöglichkeiten die Anzahl an bewegten Bauteilen vermindert werden, wenn bei Gängen des zweiten Teilgetriebes ein Kraftfluss über das erste Vorgelege geführt wird.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Schaltelement, das bei Betätigung die erste Hohlwelle mit der Vollwelle des zweiten Vorgeleges über den dritten Radsatz verbindet, in einer Schalteinrichtung mit einem Schaltelement gruppiert ist, über welches bei Ansteuerung die erste Hohlwelle mit der Vollwelle des zweiten Vorgeleges über den vierten Radsatz koppelbar ist, wobei diese Schalteinrichtung dann auf der Vollwelle des zweiten Vorgeleges platziert ist. Dementsprechend können die beiden Schaltelemente durch das Zusammenfassen in einer Schalteinrichtung ebenfalls durch einen gemeinsamen Aktuator betätigt werden, so dass wiederum eine kompakte Ausgestaltung des Kraftfahrzeuggetriebes und eine Vereinfachung des Aufbaus einer Getriebesteuerung erreicht wird. Zudem führt die Platzierung der Schalteinrichtung auf der Vollwelle des zweiten Vorgeleges bei beiden Radsätzen in Abhängigkeit jeweils definierter Übersetzungsverhältnisse zu einer Verminderung eines Massenträgheitsmoments auf die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes. Schließlich kann noch durch die damit gegebenen Abkoppelungsmöglichkeiten der Radsätze von der Vollwelle des zweiten Vorgeleges ein Mitrotieren der Räder des dritten und des vierten Radsatzes verhindert werden, wenn bei Gängen des zweiten Teilgetriebes der Kraftfluss über das zweite Vorgelege geführt wird.
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Erfindungsgemäß ist des Weiteren ein Schaltelement, über welches bei Betätigung die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit der Vollwelle des ersten Vorgeleges über den sechsten Radsatz in Verbindung bringbar ist, in einer Schalteinrichtung mit einem Schaltelement zusammengefasst, das bei Ansteuerung die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit der Vollwelle des ersten Vorgeleges über den siebten Radsatz koppelt. Hierbei ist diese Schalteinrichtung auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges platziert. In der Folge können somit über einen gemeinsamen Aktuator zwei Verbindungsmöglichkeiten der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit dem ersten Vorgelege gesteuert werden, was eine Getriebesteuerung entsprechend vereinfacht und insgesamt einen kompakten Aufbau ermöglicht. Ferner kann durch Platzierung der Schalteinrichtung auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges ein Massenträgheitsmoment auf die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes reduziert und zudem durch Abkopplungsmöglichkeiten die Anzahl an bewegten Bauteilen vermindert werden, wenn Gänge des ersten Teilgetriebes über das erste Vorgelege geschaltet werden.
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Entsprechend einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Schaltelement, das bei Ansteuerung die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit der Vollwelle des zweiten Vorgeleges über den achten Radsatz koppelt, gemeinsam in einer Schalteinrichtung mit einem Schaltelement gruppiert, über welches bei Betätigung die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit der Vollwelle des zweiten Vorgeleges über den neunten Radsatz verbindbar ist. Diese Schalteinrichtung ist hierbei auf der Vollwelle des zweiten Vorgeleges angeordnet. In der Folge können die beiden Schaltelemente durch das Zusammenfassen in einer Schalteinrichtung durch einen gemeinsamen Aktuator betätigt werden, so dass erneut eine kompakte Gestaltung des Kraftfahrzeuggetriebes und eine Vereinfachung des Aufbaus einer Getriebesteuerung erreicht wird. Dabei resultiert die Platzierung dieser Schalteinrichtung auf der Vollwelle des zweiten Vorgeleges in einer Reduzierung eines Massenträgheitsmoments auf die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes und in einer Verminderung der Anzahl an bewegten Teilen bei der Darstellung von Gängen des ersten Teilgetriebes über das zweite Vorgelege.
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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 ein beispielhaftes Schaltschema eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß den 1 bis 3;
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5 eine schematische Darstellung einer vierten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes; und
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6 ein beispielhaftes Schaltschema eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß der 5.
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Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor. Vorliegend umfasst dieses 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 Abtriebsseiten AB1 und AB2 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. Des Weiteren sind parallel zu den beiden Eingangswelle EW1 und EW2 zwei Vorgelege 4 und 5 vorgesehen, wobei hierbei ein erstes Vorgelege 4 durch eine Vollwelle VW1 und ein zweites Vorgelege 5 durch eine Vollwelle VW2 gebildet ist. Dabei bilden die Vollwellen VW1 und VW2 jeweils an einem Wellenende die Abtriebsseiten AB1 und AB2 aus, welche axial in unterschiedliche Richtungen orientiert sind und über die jeweils eine Verbindung zu je einer anzutreibenden Achse des Kraftfahrzeuges hergestellt sein kann. Ferner sind noch zwei Hohlwellen HW1 und HW2 vorgesehen, welche koaxial zu den beiden Eingangswellen EW1 und EW2 verlaufen und jeweils radial umliegend zu der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 angeordnet sind.
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Eine Drehbewegung der Antriebsseite AN kann nun über eines der beiden Teilgetriebe 1 oder 2 übersetzt auf die Abtriebsseiten AB1 und AB2 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 damit zu den Abtriebsseiten AB1 und AB2 geführt wird. Dabei definiert jeder der Radsätze R1 bis R8 und RR einen je zugehörigen Gang des Kraftfahrzeuggetriebes, so dass hierbei durch entsprechendes Schalten insgesamt ein erster bis achter Gang und ein Rückwärtsgang des Getriebes schaltbar sind. Die Radsätze R1 bis R8 sind hierbei durch Stirnradstufen gebildet, welche sich jeweils aus einem seitens einer der beiden jeweiligen 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 zu den Abtriebsseiten AB1 und AB2 für eine Drehrichtungsumkehr im Vergleich zu einer Schaltung der übrigen Radsätze R1 bis R8 sorgt und damit einen Rückwärtsgang des Kraftfahrzeuggetriebes definiert, ist zwischen einem drehfest auf der ersten Hohlwelle HW1 angeordneten Zahnrad Z1 und einem drehbar auf der Vollwelle VW1 gelagerten Zahnrad Z2 des Radsatzes RR zudem eine Zwischenwelle ZW mit einem darauf drehbar angeordneten Zahnrad Z3 vorgesehen, wobei dieses Zahnrad Z3 dann einerseits mit dem Zahnrad Z1 und andererseits mit dem Zahnrad Z2 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 die Radsätze R1 bis R8 derartig auf die beiden Teilgetriebe 1 und 2 aufgeteilt, dass bei einer Schaltung der darstellbaren Gänge entlang einer Gangfolge stets zwischen den beiden Teilgetrieben 1 und 2 hin und her gewechselt wird und somit die Schaltungen unter Last vollzogen werden können. Des Weiteren sind die Radsätze R1 bis R8 und RR in insgesamt fünf Radebenen I bis V angeordnet, von welchen die Radebenen I, II, IV und V jeweils als Doppelradebene ausgestaltet sind, in welchen jeweils zwei der Radsätze R1 bis R8 und RR platziert sind, während in der Radebene III ein Einzelner der Radsätze R1 bis R8 und RR vorgesehen ist.
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Vorliegend sind in einer ersten, als Doppelradebene ausgestalteten Radebene I die Radsätze R2 und RR angeordnet. Dabei sind die Radsätze R2 und RR dadurch axial auf gleicher Höhe platziert, dass das auf der ersten Hohlwelle HW1 drehfest vorgesehene Zahnrad Z1 zum einen mit dem Zahnrad Z3 der Zwischenwelle ZW und zum anderen mit einem drehbar auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 vorgesehenen Zahnrad Z4 des Radsatzes R2 kämmt. Dabei ist der Radsatz RR in den Kraftfluss einbindbar, indem das drehbar auf der Vollwelle VW1 gelagerte Zahnrad Z2 über ein Schaltelement S1 an der Vollwelle VW1 festgesetzt und zusätzlich die ersten Hohlwelle HW1 über ein Schaltelement S2 mit der Eingangswelle EW gekoppelt wird. In der Folge wird dann eine Drehbewegung der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 mit einer durch den Radsatz RR definierten Übersetzung auf die Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 übertragen, wobei dabei im Vergleich zu den übrigen Radsätzen R1 bis R8 die besagte Drehrichtungsumkehr hervorgerufen und damit der Rückwärtsgang des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt wird. Hinsichtlich des Radsatzes R2 kann das auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 drehbar gelagerte Zahnrad Z4 über ein Schaltelement S3 an der Vollwelle VW2 festgesetzt werden, so dass bei gleichzeitiger Betätigung des Schaltelements S2 eine Drehbewegung der Eingangswelle EW1 über die erste Hohlwelle HW1 mit einer Bewegung der Vollwelle VW2 entsprechend einer Übersetzung des Radsatzes R2 gekoppelt ist. Hierbei definiert der Radsatz R2 einen zweiten Gang des Kraftfahrzeuggetriebes.
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Wie ferner aus 1 ersichtlich ist, folgt in axialer Richtung auf die erste Radebene I eine ebenfalls als Doppelradebene ausgeführte, zweite Radebene II, in welcher die Radsätze R4 und R6 angeordnet sind. Diese Doppelradebene wird dabei dadurch ausgebildet, dass ein auf der ersten Hohlwelle HW1 drehfest vorgesehenes Zahnrad Z5 zum einen mit einem drehbar auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 gelagerten Zahnrad Z6 des Radsatzes R6 und zum anderen mit einem drehbar auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 platzierten Zahnrad Z7 des Radsatzes R4 kämmt. Die beiden Radsätze R4 und R6 teilen sich dabei also das gemeinsame, auf der ersten Hohlwelle HW1 sitzende Zahnrad Z5. Bei Einbindung in den Kraftfluss wird 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 R6 das auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 drehbar gelagerte Zahnrad Z6 über ein Schaltelement S4 drehfest mit der Vollwelle VW1 verbunden werden, so dass bei einer gleichzeitigen Koppelung der ersten Hohlwelle HW1 mit der Eingangswelle EW1 durch Betätigen des Schaltelements S2 eine Drehbewegung der Eingangswelle EW1 über den Radsatz R6 auf die Vollwelle VW1 übertragen wird. In ähnlicher Weise kann auch das, auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 drehbar gelagerte Zahnrad Z7 des Radsatzes R4 über ein Schaltelement S5 an der Vollwelle VW2 festgesetzt werden, so dass bei gleichzeitiger Ansteuerung des Schaltelements S2 eine Drehbewegung der Eingangswelle EW1 entsprechend einer Übersetzung des Radsatzes R4 mit einer Bewegung der Vollwelle VW2 gekoppelt ist.
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Auf die zweite Radebene II folgt dann eine dritte Radebene III, in welcher der Radsatz R8 angeordnet ist. Dieser Radsatz R8 ist dabei durch ein drehfest auf der zweiten Hohlwelle HW2 angeordnetes Zahnrad Z8 gebildet, welches permanent mit einem drehfest auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 platzierten Zahnrad Z9 im Zahneingriff steht. Damit koppelt der Radsatz R8 eine Drehbewegung der zweiten Hohlwelle HW2 stetig mit einer Bewegung der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5. Unmittelbar axial benachbart zum Radsatz R8 ist zudem eine Konstantstufe K vorgesehen, welche sich aus einem ebenfalls drehfest auf der zweiten Hohlwelle HW2 platzierten Zahnrad Z10 und einem mit diesem kämmenden, drehfest auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 angeordneten Zahnrad Z11 zusammensetzt. Dementsprechend steht die zweite Hohlwelle HW2 über die Konstantstufe K auch permanent mit der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 in Verbindung. In der Folge übernehmen der Radsatz R8 und die Konstantstufe K eine Doppelfunktion, indem sie zum einen die beiden Vorgelege 4 und 5 über die zwischenliegende, zweite Hohlwelle HW2 stetig miteinander koppeln, so dass eine, an einem der Vorgelege 4 oder 5 hervorgerufene Drehbewegung stets auch auf das jeweils andere Vorgelege 5 bzw. 4 übertragen wird. Damit kann in jedem Gang eine Drehbewegung an beiden Abtriebsseiten AB1 und AB2 abgegriffen werden. Zum anderen kann über den Radsatz R8 und die Konstantstufe K aber auch ein achter Gang des Kraftfahrzeuggetriebes definiert werden, indem die zweite Hohlwelle HW2 durch Betätigung eines Schaltelements S6 drehfest mit der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 gekoppelt und somit eine Drehbewegung der Eingangswelle EW1 über den Radsatz R8 und die Konstantstufe K direkt auf die beiden Vollwellen VW1 und VW2 übersetzt wird.
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Durch das Zusammenfassen der beiden vorgenannten Funktionen in dem Radsatz R8 und der Konstantstufe K kann die axiale Erstreckung des Kraftfahrzeuggetriebes entsprechend verkürzt werden. Im Sinne der Erfindung ist dabei auch eine Losradähnliche Ausführung der zweiten Hohlwelle HW2 denkbar, indem diese nur ein drehfest platziertes Zahnrad trägt, welches dann mit beiderseits auf den Vollwellen der Vorgelege drehfest vorgesehenen Zahnrädern permanent kämmt. In diesem Fall würde dann also eine Doppelradebene ausgestaltet werden.
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Auf die dritte Radebene III folgen eine vierte Radebene IV und eine fünfte Radebene V, welche jeweils als Doppelradebene ausgestaltet sind, wobei in der vierten Radebene IV der Radsatz R1 und R3 und in der fünften Radebene V der Radsatz R5 und der Radsatz R7 platziert sind. Ähnlich zu der ersten Radebene I und der zweiten Radebene II, teilen sich auch in der vierten Radebene IV der Radsatz R1 und der Radsatz R3, sowie in der fünften Radebene V der Radsatz R5 und der Radsatz R7 jeweils ein gemeinsames, drehfest auf der Eingangswelle EW2 vorgesehenes Zahnrad Z12 bzw. Z13. Die einzelnen Radsätze R1, R3, R5 oder R7 können dann in den Kraftfluss eingebunden werden, indem hinsichtlich der Radsätze R3 und R7 jeweils ein auf der Vollwelle VW1 und bezüglich der Radsätze R1 und R5 jeweils ein auf der Vollwelle VW2 drehbar gelagertes Zahnrad Z14 bzw. Z15 bzw. Z16 bzw. Z17 über ein je 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 einen dritten Gang und der Radsatz R7 einen siebten Gang, während der Radsatz R1 einen ersten Gang und der Radsatz R5 einen fünften Gang darstellen. Im Falle der Radsätze R3 und R7 wird der Kraftfluss dabei über das erste Vorgelege 4 geführt, während bei den Radsätze R1 und R5 ein Kraftfluss über das zweite Vorgelege 5 stattfindet.
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Bei den als Doppelradebenen ausgestalteten Radebenen II bis V sind hierbei mit den Radsätzen R2 und RR, 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 R2 und RR, 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 S5, sowie S7 bis S10 wird bei Betätigung jeweils ein je zugehöriges Zahnrad Z2 bzw. Z4 bzw. Z6 bzw. Z7 bzw. Z14 bzw. Z15 bzw. Z16 bzw. Z17 des jeweiligen Radsatzes R1 bis R7 und RR unter vorherigem Abbau von Drehzahldifferenzen mit der jeweiligen Welle VW1 bzw. VW2 gekoppelt. Bei Betätigung des Schaltelements S2 werden hingegen die Hohlwelle HW1 und die Eingangswelle EW1, und bei Ansteuerung des Schaltelements S6 die Hohlwelle HW2 und die Eingangswelle EW1 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 S4 zu einer ersten Schalteinrichtung SE1, das Schaltelement S3 und das Schaltelement S5 zu einer zweiten Schalteinrichtung SE2, das Schaltelement S2 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 dritte Schalteinrichtung SE3 auf der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 platziert, während die erste Schalteinrichtung SE1 und die vierte Schalteinrichtung SE4 jeweils auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4, sowie die zweite Schalteinrichtung SE2 und die fünfte Schalteinrichtung SE5 jeweils auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 angeordnet sind. Vorliegend sind die Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 dabei jeweils als Doppelsynchronisierungen ausgestaltet, bei welchen die je zugehörigen Schaltelemente S1 und S4 bzw. S3 und S5 bzw. S2 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. S3 bzw. S2 bzw. S7 bzw. S9 oder in eine Betätigungsstellung des jeweils anderen Schaltelements S4 bzw. S5 bzw. S6 bzw. S8 bzw. S10 bewegt werden kann.
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Als weitere Besonderheit ist noch koaxial zu der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 eine Elektromaschine EM vorgesehen, deren – vorliegend nicht weiter dargestellter – Rotor drehfest mit der ersten Hohlwelle HW1 verbunden ist. In der Folge ist eine Drehbewegung der ersten Hohlwelle HW1 mit einer Drehbewegung des Rotors der Elektromaschine EM gekoppelt, 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 die erste Hohlwelle HW1 einwirkt. Die Elektromaschine EM kann also entweder über die erste Hohlwelle HW1 angetrieben werden oder aber die Hohlwelle HW1 antreiben und hierbei dann entweder eine Drehbewegung unterstützen oder eine entsprechende Antriebsbewegung einleiten.
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Die Anbindung der Elektromaschine EM an der ersten Hohlwelle HW1 hat hierbei den Vorteil, dass die Elektromaschine EM somit über das Schaltelement S2 zum einen von der Doppelkupplung 3 und zum anderen über die Schaltelement S1, S3, S4 und S5 jeweils von den Abtriebsseiten AB1 und AB2 abgekoppelt werden kann. Im letztgenannten Fall wird ein Betreiben der Elektromaschine EM über die erste Hohlwelle HW1 ohne Übertragung einer Drehbewegung auf die Abtriebsseiten AB1 und AB2 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 S2 von der Doppelkupplung 3 und damit auch von der Antriebsseite AN entkoppelt wird, wobei aufgrund dieser Abkopplung Schleppverluste der Doppelkupplung 3 verhindert werden können. Bei diesem rein elektrischen Fahren können dann auch die jeweiligen Übersetzungsverhältnisse der Radsätze R2, R4, R6 und RR zur Übertragung einer Drehbewegung der Elektromaschine EM auf die Abtriebsseiten AB1 und AB2 genutzt werden. Alternativ dazu kann eine Elektromaschine EM aber auch an den Radsätzen R2, R4, R6 und RR angebunden sein.
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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 R2, R8 und RR innerhalb des ersten Teilgetriebes 1 die Positionen gewechselt, indem das erste Teilgetriebe 1 hinsichtlich der Anordnung der einzelnen Radsätze vertikal gespiegelt ausgeführt ist. So ist der Radsatz R8 in der ersten Radebene I angeordnet, wobei zwischen dem Radsatz R8 und der Doppelkupplung 3 dann noch die Konstantstufe K platziert ist. In der zweiten Radebene II liegen, wie schon bei der Variante nach 1, der Radsatz R4 und der Radsatz R6 axial auf gleicher Höhe. Hingegen sind die Radsätze R2 und RR nunmehr gemeinsam in der dritten Radebene vorgesehen, welche damit als Doppelradebene ausgestaltet ist. Insgesamt haben also innerhalb des ersten Teilgetriebes die der ersten Radebene I und die der dritten Radebeben III zugeordneten Radsätze ihre Positionen getauscht, wobei die Konstantstufe K gemeinsam mit dem Radsatz R8 in Richtung der Doppelkupplung 3 gewandert ist. In den Schalteinrichtungen SE1 bis SE3 sind dabei die gleichen Schaltelemente S1 und S4, S3 und S5, sowie S2 und S6 zusammengefasst, welche bezüglich der Variante nach 1 lediglich die Reihenfolge innerhalb der jeweiligen Schalteinrichtung SE1 bzw. SE2 bzw. SE3 gewechselt haben.
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Als weiterer Unterschied haben auch die Radsätze R1, R3, R5 und R7 innerhalb des zweiten Teilgetriebes 2 untereinander die Positionen gewechselt. So sind in der vierten Radebene IV der Radsatz R1 und der Radsatz R7 gemeinsam angeordnet, indem das zwischenliegende, drehfest auf der Eingangswelle EW2 vorgesehene Zahnrad Z12 zum einen mit dem drehbar auf der Vollwelle VW1 gelagerten Zahnrad Z16 des Radsatzes R1 und zum anderen mit dem drehbar auf der Vollwelle VW2 gelagerten Zahnrad Z15 des Radsatzes R7 im Zahneingriff steht. Bei der fünften Radebene V kämmt das zwischenliegende Zahnrad Z13 nunmehr jeweils mit dem drehbar auf der Vollwelle VW1 gelagerten Zahnrad Z17 des Radsatzes R5 und dem drehbar auf der Vollwelle VW2 angeordneten Zahnrad Z14 des Radsatzes R3. Aufgrund dieser Umstrukturierung sind auch die Schaltelemente S7 bis S10 anderweitig zusammengefasst, wobei hierbei das Schaltelement S9 mit dem Schaltelement S10 in einer vierten Schalteinrichtung SE4‘, sowie das Schaltelement S7 mit dem Schaltelement S8 in einer fünften Schalteinrichtung SE5‘ neu gruppiert sind. Schließlich ist im Falle der Ausführungsform nach 2 keine Elektromaschine vorgesehen. Ansonsten entspricht die Ausgestaltung nach 2 aber der Variante nach 1.
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Des Weiteren geht aus 3 eine dritte bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes hervor. Diese unterscheidet sich von der Variante gemäß 1 dahingehend, dass die beiden Teilgetriebe 1 und 2 hinsichtlich ihrer Anordnung in axialer Richtung vertauscht sind. In der Folge ist 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 V ist in der Folge verändert, indem die Radsätze R1 und R3 in der ersten Radebene I, die Radsätze R5 und R7 in der zweiten Radebene II, die Radsätze R2 und RR in der dritten Radebene III, die Radsätze R4 und R6 in der vierten Radebene IV, sowie der Radsatz R8 in der fünften Radebene V angeordnet sind. Gemeinsame mit den Radsätzen R1 bis R8 und RR haben auch die Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 ihre Positionen verändert.
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Schließlich werden die Abtriebsseiten AB1 und AB2 vorliegend jeweils durch Wellenenden einer Ausgangswelle AW ausgebildet, welche achsversetzt zu den beiden Eingangswelle EW1 und EW2 verläuft und aufgrund des Verlaufs in einer anderen Zeichenebene nur gestrichelt angedeutet ist. Diese Ausgangswelle steht mit den beiden Vollwellen VW1 und VW2 der Vorgelege 4 und 5 über Abtriebsstufen RA1 und RA2 in Verbindung, welche vorliegend ebenfalls in einer Doppelradebene platziert sind. Dabei steht ein Zahnrad Z18 auf der Ausgangswelle AW jeweils mit je einem Zahnrad Z19 bzw. Z20 auf den Vollwellen VW1 und VW2 in Zahneingriff steht. Zudem sind die Abtriebsstufen RA1 und RA2 an Wellenenden der Vollwellen VW1 und VW2 und damit im Bereich von deren Lagerstellen platziert, so dass Durchbiegungen bei Übertragung der hohen Drehmomente auf die Ausgangswelle AW gering gehalten werden können.
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In 4 ist nun ein beispielhaftes Schaltschema dargestellt, welches sich durch jede der Getriebevarianten gemäß der 1 bis 3 realisieren lässt. Insgesamt sind dabei acht lastschaltbare Vorwärtsgänge, sowie ein Rückwärtsgang darstellbar. Die Lastschaltbarkeit der Vorwärtsgänge wird 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 nachfolgenden Ganges beteiligten der Schaltelemente S1 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 Gang 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 Gang müssen im Vorfeld die Schaltelemente S2 und S3 betätigt und anschließend ein Umschalten zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 vorgenommen werden, indem das Lastschaltelement K2 geöffnet und das Lastschaltelement K1 geschlossen wird, wobei nach erfolgtem Wechsel das Schaltelement S9 abzuschalten ist. In den hierauf folgenden, dritten Gang 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 S2 und S3 abzuschalten sind. Der vierte Gang ergibt sich durch Ansteuerung der Schaltelemente S2 und S5, sowie erneutem Wechsel zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2, wobei das Schaltelement S7 nach erfolgtem Wechsel in einen unbetätigten Zustand zu überführen ist. Im fünften Gang wird durch das Schaltelement S10 die Eingangswelle EW2 über das zweite Vorgelege 5 mit den Ausgangsseiten AB1 und AB2 gekoppelt, wobei zum letztendlichen Schalten des Ganges hierbei Lastschaltelement K1 zu öffnen und Lastschaltelement K2 zu schließen ist. Zudem sind nach vollzogenem Gangwechsel die Schaltelemente S2 und S5 abzuschalten. Der sechste Vorwärtsgang ergibt sich durch Betätigen der Schaltelemente S2 und S4 und unter erneutem Wechsel zwischen der Lastschaltelemente K1 und K2, sowie Überführen des Schaltelements S10 in einen unbetätigten Zustand, während im Falle des siebten Vorwärtsganges das Schaltelement S8 anzusteuern und die Schaltelemente S2 und S4 abzuschalten sind. Zum letztendlichen Schalten ist dabei das Lastschaltelement K1 zu öffnen und das Lastschaltelement K2 zu schließen. Schließlich wird der achte Vorwärtsgang ausgehend vom siebten Vorwärtsgang dadurch geschaltet, indem zunächst das Schaltelement S6 betätigt wird und nach einem erfolgten Umschalten zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 das Schaltelement S8 abgeschaltet wird. Hingegen ergibt sich der Rückwärtsgang durch Betätigen der Schaltelement S1 und S2, sowie durch Verbinden der Eingangswelle EW1 mit der Antriebsseite AN durch Schließen des Lastschaltelements K1.
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Schließlich ist in 5 eine Ausführung eines Kraftfahrzeuggetriebes entsprechend einer vierte Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Unterschiedlich zu der Variante nach 1 ist dabei, dass die Radsätze R2, R4, R6, R8 und RR im ersten Teilgetriebe 1 und die Radsätze R1, R3, R5 und R7 im zweiten Teilgetriebe 2 untereinander die Positionen gewechselt haben. So sind in der ersten Radebene I die Radsätze R4 und RR angeordnet sind, indem das zwischenliegende Zahnrad Z1 sowohl mit dem drehbar auf der Vollwelle VW1 gelagerten Zahnrad Z7 des Radsatzes R4 als auch mit dem Zahnrad Z3 des Radsatzes RR im Zahneingriff steht. Des Weiteren sind in der zweiten Radebene II die Radsätze R2 und R8 gemeinsam platziert, deren jeweils drehbar auf der jeweiligen Vollwelle VW1 bzw. VW2 gelagerten Zahnräder Z9 und Z4 jeweils mit dem zwischenliegenden Zahnrad Z5 kämmen. Das Zahnrad Z9 des Radsatzes R8 ist dabei drehbar auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 gelagert und kann zum Schalten des achten Ganges über ein Schaltelement S11 an der Vollwelle VW1 festgesetzt werden. Ferner ist der Radsatz R6 separat in der dritten Radebene III angeordnet, wobei dabei das Zahnrad Z6 des Radsatzes R6 drehfest auf der Vollwelle VW2 platziert und somit ein Schaltelement des Radsatzes R6 entfallen ist.
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Hinsichtlich der Radebenen IV und V sind in der vierten Radebene IV die Radsätze R3 und R7 und in der fünften Radebene V die Radsätze R1 und R5 gemeinsam platziert, indem das jeweils zwischenliegendes Zahnrad Z12 bzw. Z13 mit jeweils drehbar auf den Vollwellen VW1 und VW2 vorgesehenen Zahnrädern Z14 bzw. Z15 bzw. Z16 bzw. Z17 jeweils kämmt.
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Aufgrund der geänderten Anordnung sind auch die Schaltelemente S1 bis S3 und S5 bis S11 teilweise neu in Schalteinrichtungen zusammengefasst. So sind die Schaltelemente S5 und S11 in einer ersten Schalteinrichtung SE1‘‘, die Schaltelemente S1 und S3 in einer zweiten Schalteinrichtung SE2‘‘, die Schaltelemente S8 und S10 in einer vierten Schalteinrichtung SE4‘‘, sowie die Schaltelemente S7 und S9 in einer fünften Schalteinrichtung SE5‘‘ jeweils zusammengefasst. Hierbei sind dann die erste Schalteinrichtung SE1‘‘ und die vierte Schalteinrichtung SE4‘‘ jeweils auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4, sowie die zweite Schalteinrichtung SE2‘‘ und die fünfte Schalteinrichtung SE5‘‘ jeweils auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 angeordnet sind. Hingegen ist die dritte Schalteinrichtung SE3 in der Form der Variante nach 1 verblieben.
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Schließlich sind erneut zwei Abtriebsstufen RA1 und RA2 im endseitigen Bereich der beiden Vollwellen VW1 und VW2 auf einer der Doppelkupplung 3 zugewandten Seite angeordnet, über welche jeweils eine Koppelung der Vollwellen VW1 und VW2 mit einer Ausgangswelle AW hergestellt ist. Die Ausgangswelle AW verläuft dabei parallel zu den Eingangswellen EW1 und EW2 in einer anderen Zeichenebene und bildet an Wellenenden jeweils die Abtriebsseiten AB1 und AB2 aus. Ferner ist keine Elektromaschine vorgesehen. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung nach 4 der Variante nach 1.
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Aus 6 geht nun noch ein beispielhaftes Schaltschema hervor, welches sich durch die Getriebevariante gemäß 5 realisieren lässt. Dabei entspricht dieses Schaltschema weitestgehend dem Schaltschema nach 4, mit dem Unterschied, dass aufgrund der Positionsveränderungen der Radsätze R1 bis R8 und RR ein sechster Gang durch Betätigung des Schaltelements S6 geschaltet wird, während bei einem achten Gang die Schaltelemente S2 und S11 anzusteuern sind. Im Übrigen entspricht das beispielhafte Schaltschema dann aber wiederum dem in 4 dargestellten Schema, so dass auch das dazu Beschriebene insoweit zutreffend ist.
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Generell können bei den im Vorfeld beschriebenen Varianten eines Getriebes die Radsätze R2, R4, R6, R8 und RR innerhalb des Teilgetriebes 1, sowie die Radsätze R1, R3, R5 und R7 innerhalb des Teilgetriebes 2 beliebig in ihren Anordnungen untereinander tauschen. Im Übrigen können die einzelnen Getriebevarianten auch hinsichtlich ihrer weiteren individuellen Ausgestaltungsmerkmale beliebig miteinander kombiniert werden.
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Des Weiteren 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 welches die beiden vorgenannten Varianten umschaltbar sind.
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Mittels der einzelnen Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes ist es somit möglich, axial kompaktbauend und mit wenigen Radsätzen 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
- AN
- Antriebsseite
- AB1
- Abtriebsseite
- AB2
- Abtriebsseite
- EW1
- Eingangswelle
- EW2
- Eingangswelle
- VW1
- Vollwelle
- VW2
- Vollwelle
- HW1
- erste Hohlwelle
- HW2
- zweite Hohlwelle
- AW
- Ausgangswelle
- Z1
- Zahnrad
- Z2
- Zahnrad
- Z3
- Zahnrad
- Z4
- Zahnrad
- Z5
- Zahnrad
- Z6
- Zahnrad
- Z7
- Zahnrad
- Z8
- Zahnrad
- Z9
- Zahnrad
- Z10
- Zahnrad
- Z11
- Zahnrad
- Z12
- Zahnrad
- Z13
- Zahnrad
- Z14
- Zahnrad
- Z15
- Zahnrad
- Z16
- Zahnrad
- Z17
- Zahnrad
- Z18
- Zahnrad
- Z19
- Zahnrad
- Z20
- Zahnrad
- S1
- Schaltelement
- S2
- Schaltelement
- S3
- Schaltelement
- S4
- Schaltelement
- S5
- Schaltelement
- S6
- Schaltelement
- S7
- Schaltelement
- S8
- Schaltelement
- S9
- Schaltelement
- S10
- Schaltelement
- S11
- Schaltelement
- SE1
- Schalteinrichtung
- SE2
- Schalteinrichtung
- SE3
- Schalteinrichtung
- SE4
- Schalteinrichtung
- SE5
- Schalteinrichtung
- SE4‘
- Schalteinrichtung
- SE5‘
- Schalteinrichtung
- SE1‘‘
- Schalteinrichtung
- SE2‘‘
- Schalteinrichtung
- SE4‘‘
- Schalteinrichtung
- SE5‘‘
- 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
- K
- Konstantstufe
- K1
- Lastschaltelement
- K2
- Lastschaltelement
- EM
- Elektromaschine
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009002358 A1 [0003]
