DE102012213714A1

DE102012213714A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012213714A1
Application number: DE201210213714
Authority: DE
Inventors: Michael Wechs
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-02-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest zwei Teilgetriebe, wobei jedes der Teilgetriebe zumindest eine Eingangswelle auf einer Antriebsseite des Getriebes, welche auf einer Eingangswellenachse angeordnet sind, aufweist, eine Ausgangswelle als Abtriebswelle der zumindest zwei Teilgetriebe auf einer Abtriebsseite des Getriebes, wobei die Abtriebswelle auf der Eingangswellenachse oder auf zumindest einer, insbesondere zur Eingangswellenachse parallelen, Vorgelegewellenachse angeordnet ist, ein Vorgelege, wobei das Vorgelege zumindest eine Vorgelegewelle umfasst, und wobei die zumindest eine Vorgelegewelle auf der zumindest einen Vorgelegewellenachse angeordnet ist, sowie ein Planentengetriebe, welches mit der Abtriebswelle verbindbar ist, wobei zumindest eine der Eingangswellen über zumindest eine Radebene und/oder zumindest ein Schaltelement sowie über das Planetengetriebe mit der Abtriebswelle verbindbar ist, wobei M Radebenen und N Schalteinrichtungen angeordnet sind, wobei M eine natürliche Zahl größer oder gleich Zwei und N eine natürliche Zahl größer oder gleich Zwei ist und wobei das Planetengetriebe derart ausgebildet ist, um mittels zumindest einer Schalteinrichtung zumindest zwei verschiedene Übersetzungen bereitzustellen und wobei eine der N Schalteinrichtungen auf der Vorgelegewellenachse angeordnet ist, mit der zumindest zwei Radebenen mit einer Welle auf der Vorgelegewellenachse koppelbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest zwei Teilgetriebe, wobei jedes der Teilgetriebe zumindest eine Eingangswelle auf einer Antriebsseite des Getriebes, welche auf einer Eingangswellenachse angeordnet sind, aufweist, eine Ausgangswelle als Abtriebswelle der zumindest zwei Teilgetriebe auf einer Abtriebsseite des Getriebes, wobei die Abtriebswelle auf der Eingangswellenachse oder auf zumindest einer, insbesondere zur Eingangswellenachse parallelen, Vorgelegewellenachse angeordnet ist, ein Vorgelege, wobei das Vorgelege zumindest eine Vorgelegewelle umfasst, und wobei die zumindest eine Vorgelegewelle auf der zumindest einen Vorgelegewellenachse angeordnet ist, sowie ein Planentengetriebe, welches mit der Abtriebswelle verbindbar ist, wobei zumindest eine der Eingangswellen über zumindest eine Radebene und/oder zumindest ein Schaltelement sowie über das Planetengetriebe mit der Abtriebswelle verbindbar ist.
Getriebe für Kraftfahrzeuge werden unter anderem als sogenannte Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt, bei welchem jeweils eine Eingangswelle einem Teilgetriebe zugeordnet ist und bei welchem die Eingangswellen der beiden Teilgetriebe über je ein zugehöriges Lastschaltelement mit einem Antrieb, beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor verbunden werden können, wobei die beiden Lastschaltelemente dabei in Form einer Doppelkupplung zusammengefasst werden. Die über ein solches Getriebe darstellbaren Gangstufen sind dann wechselweise auf die beiden Teilgetriebe aufgeteilt, so dass beispielsweise das eine Teilgetriebe die ungeraden Gänge und das entsprechend andere Teilgetriebe die geraden Gänge darstellt. Es ist weiterhin bekannt, die einzelnen Gangstufen durch eine oder mehrere Radstufen oder -ebenen, die jeweils unterschiedliche Übersetzungsstufen aufweisen, darzustellen. Mittels entsprechender Schaltelemente sind diese in den Kraft- bzw. Drehmomentfluss zwischen Antrieb und Abtrieb einbindbar, so dass eine entsprechende gewünschte Übersetzung zwischen Antrieb und Abtrieb des Getriebes jeweils dargestellt wird.
Durch eine 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 Schalteinrichtungen bereits einen darauffolgenden Gang vorzuwählen, wobei ein letztendlicher Wechsel in den darauffolgenden Gang durch Öffnen des Lastschaltelementes des einen Teilgetriebes und ein kurz darauf folgendes Schließen des Lastschaltelementes des anderen Teilgetriebes ermöglicht wird. Auf diese Weise können die Gänge oder Gangstufen des Getriebes unter Last geschaltet werden, was ein Beschleunigungsvermögen des Kraftfahrzeugs aufgrund eines damit im Wesentlichen zugkraftunterbrechungsfreien Gangwechsels verbessert und komfortablere Schaltvorgänge für einen Fahrzeugführer ermöglicht.
Derartige Doppelkupplungsgetriebe können hierbei auch mit einem zu An- und Abtrieb zusätzlich angeordneten Vorgelege ausgeführt werden, so dass in axialer Richtung ein kompakter Aufbau ermöglicht wird.
Aus der DE 10 2006 054 281 A1 ist ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug in Form eines Doppelkupplungsgetriebes bekanntgeworden. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst dabei zwei Teilgetriebe mit jeweils einer Eingangswelle. Durch Verbinden der jeweiligen Eingangswelle über ein jeweiliges Lastschaltelement können die beiden Teilgetriebe jeweils abwechselnd in einen Kraft- oder Drehmomentfluss von einem Antrieb zu einem Abtrieb eingebunden werden, wobei die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes als Getriebezentral- und die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes als Getriebehohlwelle ausgeführt ist. Weiterhin ist eine Ausgangswelle angeordnet, die als Abtrieb beider Teilgetriebe ausgebildet ist, wobei eine Drehbewegung des Antriebs über mehrere Übersetzungsstufen auf den Abtrieb übersetzbar ist, in dem der Kraft- und Drehmomentfluss über ein Vorgelege geführt wird. Dabei werden zumindest zwei Radebenen mittels Betätigung zugehöriger Schaltelemente in den Kraft- und Drehmomentfluss geschaltet, wobei durch Kombination der Betätigung der Schaltelemente und dem Kraft- und Drehmomentfluss über entsprechende Radebene mehrere Übersetzungsstufen dargestellt werden können. Ebenso ist auch eine unübersetzte Übertragung der Drehbewegung des Antriebs auf eine Ausgangswelle des Abtriebs durch Betätigung entsprechender Schaltelemente möglich.
Aus der DE 10 2007 049 267 A1 ist ein weiteres Getriebe für ein Kraftfahrzeug in Form eines Doppelkupplungsgetriebes bekanntgeworden. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst dabei zwei Eingangswellen und zwei zu den beiden Eingangswellen parallelen Vorgelegewellen, wobei die Eingangswellen über Radebenen und Schaltelemente mit den Vorgelegewellen koppelbar sind. Weiterhin ist auf einer der beiden Vorgelegewellenachsen ein Schaltelement angeordnet, welches zwei Vorgelegewellen, die jeweils ein Zahnrad von unterschiedlichen Radebenen aufweisen, miteinander koppeln kann. Diese Zahnräder sind in Radebenen angeordnet, welche mit Zahnrädern auf unterschiedlichen Eingangswellen in Eingriff stehen. Mittels dieses Schaltelementes können somit die beiden Eingangswellen indirekt miteinander verbunden respektive gekoppelt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, welches eine gute Lastschaltfähigkeit und eine gute Hybridisierfähigkeit aufweist. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welches einfacher und kostengünstiger herstellbar ist und gleichzeitig eine zuverlässige Übertragung von Drehmomenten zwischen Antrieb und Abtrieb ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Getriebe für ein Kraftfahrzeug anzubieten.
Die Erfindung löst die Aufgaben bei einem Getriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest zwei Teilgetriebe, wobei jedes der Teilgetriebe zumindest eine Eingangswelle auf einer Antriebsseite des Getriebes, welche auf einer Eingangswellenachse angeordnet sind, aufweist, eine Ausgangswelle als Abtriebswelle der zumindest zwei Teilgetriebe auf einer Abtriebsseite des Getriebes, wobei die Abtriebswelle auf der Eingangswellenachse oder auf zumindest einer, insbesondere zur Eingangswellenachse parallelen, Vorgelegewellenachse angeordnet ist, ein Vorgelege, wobei das Vorgelege zumindest eine Vorgelegewelle umfasst, und wobei die zumindest eine Vorgelegewelle auf der zumindest einen Vorgelegewellenachse angeordnet ist, sowie ein Planentengetriebe, welches mit der Abtriebswelle verbindbar ist, wobei zumindest eine der Eingangswellen über zumindest eine Radebene und/oder zumindest ein Schaltelement sowie über das Planetengetriebe mit der Abtriebswelle verbindbar ist, dadurch, dass M Radebenen und N Schalteinrichtungen angeordnet sind, wobei M eine natürliche Zahl größer oder gleich Zwei und N eine natürliche Zahl größer oder gleich Zwei ist und dass das Planetengetriebe derart ausgebildet ist, um mittels zumindest einer Schalteinrichtung zumindest zwei verschiedene Übersetzungen bereitzustellen und dass eine der N Schalteinrichtungen auf der Vorgelegewellenachse angeordnet ist, mit der zumindest zwei Radebenen mit einer Welle auf der Vorgelegewellenachse koppelbar sind.
Die Erfindung löst die Aufgaben ebenfalls bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personen- oder einem Lastkraftwagen, mit einem Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22.
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass auf diese Weise das Getriebe eine sehr gute Lastschaltfähigkeit aufweist. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Getriebe auch eine gute Hybridisierfähigkeit aufweist. Ein weiterer Vorteil ist, dass damit die Anzahl möglicher Gangstufen mittels der Schalteinrichtung zur Betätigung des Planetengetriebes noch weiter erhöht werden kann und dadurch mittels des Planetengetriebes zwei verschiedene Übersetzungen bereitgestellt werden können.
Unter dem Begriff „Radstufe“ oder „Radebene“ sind vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen, im Wesentlichen zwei miteinander zusammenwirkende Übertragungselemente zur Übertragung von Drehmomenten von dem einen Übertragungselement auf das andere Übertragungselement zu verstehen, die vorzugsweise eine Unter- oder Übersetzung für insbesondere mit den Übertragungselementen zusammenwirkenden Wellen im Getriebe bereitstellen.
Unter dem Begriff „Schaltelement“ ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist, wobei im geöffneten Zustand die Vorrichtung kein Drehmoment und wobei im geschlossenen Zustand die Vorrichtung ein Drehmoment zwischen zwei mit dieser Vorrichtung bzw. dem Schaltelement zusammenwirkenden Vorrichtungen übertragen kann.
Unter dem Begriff „Schalteinrichtung“ ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen zumindest ein Schaltelement und zumindest eine Schaltelementbetätigungseinrichtung zur Betätigung des zumindest einen Schaltelementes zu verstehen.
Unter dem Begriff „Übertragungselement“ ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen eine Vorrichtung zu verstehen, mit der Kraft und/oder Drehmomente übertragbar sind. Übertragungselemente können dabei vorzugsweise als Räder, vorzugsweise als Zahnräder, insbesondere Stirnräder, Kegelräder, Schneckenräder oder dergleichen ausgebildet sein.
Übertragungselemente sind insbesondere in der Beschreibung, vorzugsweise in den Ansprüchen, im Sinne von Festrädern oder von Losrädern ausgebildet. Sind Übertragungselemente im Sinne von Losrädern ausgebildet, sind diese auf einer Hohlwelle angeordnet und mittels eines Schaltelements an eine weitere Welle auf derselben Achse des Getriebes koppelbar.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Zweckmäßigerweise ist die Mehrheit der Schalteinrichtungen des Getriebes auf der Eingangswellenachse angeordnet. Auf diese Weise können zumindest zwei Schalteinrichtungen hinsichtlich ihrer axialen Position auf unterschiedlichen Achsen näher beieinander angeordnet werden, so dass das Getriebe insgesamt bezüglich seines Bauraums verringert werden kann. Darüber hinaus wird die Leistungsteilung mittels des Vorgeleges verbessert; auf diese Weise können größere Drehmomente von der Antriebs- zur Abtriebsseite übertragen werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Getriebe in radialer Richtung zumindest in Teilbereichen kompakter ausgeführt werden kann, da lediglich wenige Schaltelemente auf der Vorgelegewellenachse angeordnet sind.
Vorteilhafterweise sind zumindest zwei Wellen koaxial zueinander angeordnet. Dies verringert den Bauraum für die zumindest zwei Wellen und auch des entsprechenden Getriebes insgesamt, so dass das Getriebe auch bei beengten Verhältnissen in einem Kraftfahrzeug einsetzbar ist. Sind beispielsweise zwei Vorgelegewellen koaxial zueinander angeordnet, können dadurch mehrere Vorgelegewellen bereitgestellt werden, was eine Darstellung einer Vielzahl von Gängen respektive Gangstufen mittels des Getriebes ermöglicht.
Zweckmäßigerweise ist die Anzahl N gleich Fünf und/oder die Anzahl M gleich Fünf. Sind also N = 5 und/oder M = 5 Schalteinrichtungen bzw. Radebenen angeordnet, sind zumindest mehrere Vorwärtsgänge durch das Getriebe darstellbar, wobei gleichzeitig das Getriebe kompakt ausgeführt werden kann, so dass dieses in einer Vielzahl von Fahrzeugen einsetzbar ist.
Vorteilhafterweise ist zumindest eine der Wellen des Getriebes als Vollwelle und eine weitere Welle auf derselben Achse des Getriebes als Hohlwelle ausgebildet. Damit ist eine besonders platzsparende Anordnung der beiden Wellen möglich, da die als Hohlwelle ausgebildete Welle koaxial und parallel zu der als Vollwelle ausgebildeten Welle angeordnet werden kann. Bei der Ausbildung als Vollwelle oder als Hohlwelle können jeweilige Übertragungselemente, wenn diese fest mit der Vollwelle oder Hohlwelle verbunden werden sollen, mit der jeweiligen Welle einstückig und damit kostengünstig hergestellt werden. Eine zeitaufwändige und damit kostenintensive Festlegung von jeweiligen Übertragungselementen an der entsprechenden Welle kann damit entfallen.
Zweckmäßigerweise ist zumindest eine der Eingangswellen des Getriebes mit einer Welle des Planetengetriebes verbindbar, welche als Sonnenwelle ausgebildet ist. Auf diese Weise ist eine direkte Verbindung zwischen zumindest einer der Eingangswellen des Getriebes und dem Planetengetriebe und damit eine direktere Übertragung von Kraft- und Drehmomenten mittels der Sonnen(rad)welle von der Antriebsseite zur Abtriebsseite möglich.
Vorteilhafterweise ist zumindest eine Radebene als Rückwärtsgangstufe ausgebildet. Mittels der zumindest einen Rückwärtsgangstufe kann die Drehrichtung der Abtriebswelle in Bezug auf eine der Eingangswellen umgekehrt werden, so dass ein Rückwärtsgang für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden kann, was die Flexibilität hinsichtlich des Einsatzes des Getriebes in verschiedenen Fahrzeugen wesentlich erhöht.
Zweckmäßigerweise ist die Rückwärtsgangstufe mittels zumindest einer der N Schalteinrichtungen betätigbar, wobei die zumindest eine Schalteinrichtung auf der Eingangswellenachse angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine besonders zuverlässige Übertragung von Kraft und Drehmomenten mittels der Rückwärtsgangstufe zwischen Vorgelegewellenachse und Eingangswellenachse möglich. Zudem kann das Getriebe im Bereich der Rückwärtsgangstufe auf der Vorgelegewellenachse kompakter ausgeführt werden, da im Bereich der Rückwärtsgangstufe auf der Vorgelegewellenachse keine Schalteinrichtung angeordnet werden muss.
Vorteilhafterweise ist drehmomentauf- und -abwärts der Rückwärtsgangstufe zumindest eine weitere Radebene im Getriebe angeordnet. Vorteil hierbei ist, dass mittels der Rückwärtsgangstufe eine größere Anzahl von Rückwärtsgängen durch das Getriebe darstellbar ist, was die Flexibilität hinsichtlich des Einsatzes des Getriebes in verschiedenen Fahrzeugen wesentlich erhöht.
Zweckmäßigerweise sind mittels einer Schalteinrichtung auf der Vorgelegewellenachse und zumindest einer weiteren Schalteinrichtung, zumindest zwei Radebenen vollständig lastfrei stellbar. Auf diese Weise ist es möglich, dass zumindest eine Radebene lastfrei gestellt werden kann, was rotierende Massen im Getriebe reduziert und so die Belastung des Getriebes senkt.
Vorteilhafterweise sind mittels des Getriebes mehr Vorwärtsgänge als Rückwärtsgänge darstellbar, insbesondere wobei mittels des Getriebes zumindest doppelt so viele Vorwärtsgänge wie Rückwärtsgänge darstellbar sind. Durch die im Verhältnis höhere Zahl an Vorwärtsgängen, wird die Flexibilität hinsichtlich des Einsatzes des Getriebes in verschiedenen Fahrzeugen noch weiter erhöht. Gleichzeitig wird dabei auch eine ausreichende Anzahl von Rückwärtsgängen zur Verfügung gestellt. Darüber hinaus wird die Effizienz eines mit dem Getriebe versehenen Kraftfahrzeugs noch weiter verbessert, da mittels der Vielzahl von möglichen Gangstufen eine Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs noch besser in ihrem jeweiligen optimalen Bereich betrieben werden kann.
Zweckmäßigerweise ist eine elektrische Maschine an zumindest einem Übertragungselement einer Radebene und/oder an zumindest einer Vorgelegewelle und/oder an zumindest einer der Wellen auf der Eingangswellenachse zur Hybridisierung des Getriebes, insbesondere mittels einer zusätzlichen Schalteinrichtung und/oder einem damit verbundenen Übertragungselement angeordnet.
Einer der erzielten Vorteile ist, dass das Getriebe auch in Hybridfahrzeugen eingesetzt werden kann, bei denen sowohl eine elektrische Maschine als auch ein Verbrennungsmotor mit dem Getriebe zur Übertragung von Kräften zum Antrieb des Hybridfahrzeugs zusammenwirken sollen. Die Anbindung der zumindest einen elektrischen Maschine kann dabei insbesondere an zumindest eine der Eingangswellen oder an die Abtriebswelle oder an zumindest eine der Vorgelegewellen erfolgen. Die elektrische Maschine kann ebenfalls an ein Übertragungselement einer der Radebenen im Sinne eines Losrades gekoppelt sein. Das entsprechende Übertragungselement ist somit mittels eines Schaltelementes an die jeweilige Welle koppelbar.
Es ist ebenso möglich, die elektrische Maschine an ein Übertragungselement im Sinne eines Festrades, also an ein Übertragungselement, welches insbesondere fest und ohne weiteres Schaltelement direkt mit einer der Wellen des Getriebes verbunden ist, anzubinden. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, die Anbindung der elektrischen Maschine an das Getriebe mittels zumindest eines Schaltelementes, insbesondere an ein Übertragungselement einer Radebene, vorzunehmen. Der mit dieser Anbindungsmöglichkeit erzielte Vorteil ist, dass damit eine sogenannte Standladefähigkeit und ein elektrisches Fahren ohne Schleppverluste im Getriebe möglich ist. Hierzu wird auf den Offenbarungsgehalt der DE 10 2010 030 569 A1 durch Verweis explizit Bezug genommen: Dabei ist eine erste Eingangswelle mit einem Lastschaltelement koppelbar. Eine zweite Eingangswelle, welche insbesondere koaxial zur ersten Eingangswelle angeordnet ist, ist direkt mit einem Rotor der elektrischen Maschine zu deren Antrieb verbunden. Hierdurch sind zwei parallele Kraftübertragungszweige eingangsseitig miteinander koppelbar.
Vorteilhafterweise ist die elektrische Maschine an einem Übertragungselement zumindest einer der Radebenen angeordnet, welche mit einer Vorgelegewelle, ausgebildet als Hohlwelle, verbunden ist. Auf diese Weise ist eine besonders einfache und zuverlässige Anordnung bzw. Ankopplung der elektrischen Maschine an das Getriebe und damit eine zuverlässige Kraft- und Drehmomentübertragung von der elektrischen Maschine auf das Getriebe, insbesondere letztendlich auf die Abtriebswelle, möglich. Ist die Hohlwelle mittels einem Schaltelement weiter an eine Vollwelle koppelbar, kann auf ein Schaltelement zur Anbindung der elektrischen Maschine verzichtet werden, da dann bei nicht betätigtem Schaltelement die elektrische Maschine lastfrei stellbar ist.
Zweckmäßigerweise ist eine Schalteinrichtung zur Betätigung des Planetengetriebes angeordnet, welche zumindest ein Schaltelement umfasst, wobei mittels des zumindest einen Schaltelementes ein Hohlrad des Planetengetriebes mit einem Gehäuse des Getriebes drehfest verbindbar ist. Auf diese Weise kann ein Hohlrad des Planetengetriebes, beispielsweise mittels einer Hohlradwelle, gegenüber dem Gehäuse drehfest angeordnet werden, so dass Gangstufen bereitgestellt werden, die eine Übersetzung ins Schnelle ermöglichen.
Vorteilhafterweise umfasst die Schalteinrichtung zur Betätigung des Planetengetriebes zwei Schaltelemente, wobei mittels einem der Schaltelemente das Hohlrad mit einem Planetenträger des Planetengetriebes koppelbar ist. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit ein Blockumlauf des Planetengetriebes ermöglicht wird.
Zweckmäßigerweise ist eine Planetenträgerwelle des Planetengetriebes als Abtriebswelle ausgebildet. Vorteil hierbei ist, dass auf weitere Bauelemente oder teile zur Verbindung von Planetenträger bzw. Steg des Planetengetriebes, Planetenträgerwelle und Abtriebswelle verzichtet werden kann.
Vorteilhafterweise sind die N Schalteinrichtungen und die M Radebenen und das Planetengetriebe so angeordnet, dass mindestens neun Vorwärtsgänge und mindestens vier Rückwärtsgänge durch das Getriebe darstellbar sind. Auf diese Weise kann das Getriebe für eine Vielzahl von Fahrzeugen eine hohe Anzahl von Vorwärtsgängen und Rückwärtsgängen zur Verfügung stellen, insbesondere sowohl für Personenkraftwagen als auch für Lastkraftwagen.
Zweckmäßigerweise ist mittels eines Schaltelementes einer der N Schalteinrichtungen ein Übertragungselement auf der Eingangswellenachse einer M Radebenen mit einem Planetenträger des Planetengetriebes koppelbar. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit eine direkte Verbindung mit dem Planetenträger bzw. Steg des Planetengetriebes, insbesondere mit der Antriebswelle ermöglicht wird, falls der Planetenträger als Antriebswelle ausgebildet ist. Auf diese Weise ist eine besonders zuverlässige und direktere Übertragung von Kraft und Drehmomenten von der einen Radebene auf die Antriebswelle möglich.
Vorteilhafterweise ist die erste Schalteinrichtung drehmomentabwärts der Antriebsseite auf der Vorgelegewellenachse angeordnet. Vorteil hierbei ist, dass damit Platz im Bereich der Eingangswellen auf der Eingangswellenachse zur Verfügung gestellt wird, so dass eine einfachere Anbindung, beispielsweise von Kupplungen, an die Eingangswellen ermöglicht wird.
Zweckmäßigerweise sind die letzten beiden, insbesondere die letzten drei Schalteinrichtungen drehmomentabwärts der Antriebsseite und drehmomentaufwärts des Planetengetriebes auf der Eingangswellenachse angeordnet. Auf diese Weise wird insbesondere im zum Planetengetriebe benachbarten Bereich auf der Vorgelegewellenachse Bauraum zur Verfügung gestellt, so dass das Getriebe einfacher in verschiedene Fahrzeuge einbaubar ist. Darüber hinaus wird mittels der zumindest drei Schalteinrichtungen auf der Eingangswellenachse eine vereinfachte Leistungsteilung ermöglicht.
Vorteilhafterweise sind im axialen Erstreckungsbereich einer Sonnenwelle des Planetengetriebes auf der Eingangswellenachse Übertragungselemente von zumindest einer, insbesondere von zumindest drei Radebenen der M Radebenen angeordnet. Die zumindest zwei Eingangswellen können somit relativ kurz ausgeführt werden, was deren Herstellung vereinfacht. Zum Anderen kann auf diese Weise eine besonders hohe Anzahl von Vorwärts- und Rückwärtsgängen durch das Getriebe zur Verfügung gestellt werden, was die Flexibilität hinsichtlich des Einsatzes des Getriebes in verschiedenen Fahrzeugen noch weiter verbessert.
Vorteilhafterweise sind mittels einer, insbesondere als Hohlwelle ausgebildeten Welle auf der Vorgelegewellenachse zumindest zwei Radebenen miteinander verbunden, deren jeweilige Übertragungselemente auf unterschiedlichen Wellen, umfassend Eingangswellen, Sonnenwelle und Abtriebswelle auf der Eingangswellenachse angeordnet oder damit verbindbar sind. Damit wird die Flexibilität des Getriebes noch weiter erhöht, da eine Vielzahl von möglichen Kombinationen von Wellen und Radebenen möglich sind und so eine große Anzahl möglicher Gänge durch das Getriebe bereitgestellt werden können. So ist beispielsweise eine indirekte Verbindung zweier Wellen auf der Eingangswellenachse über zwei Radebenen möglich.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
Dabei zeigen jeweils in schematischer Form
1 ein Getriebe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Schaltmatrix für ein Getriebe gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; sowie
3 ein Getriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt ein Getriebe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Getriebe in Form eines Doppelkupplungsgetriebes. Das Doppelkupplungsgetriebe 1 weist zwei Lastschaltelemente in Form von Kupplungen K1, K2 auf. Mittels der Doppelkupplung K1, K2 kann damit die Antriebsseite AN mit der Abtriebsseite AB des Getriebes 1 zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten gekoppelt bzw. verbunden werden. Hierzu ist die erste Kupplung K1 mit einer ersten Eingangswelle EW1 verbunden und die zweite Kupplung K2 ist mit einer zweiten Eingangswelle EW2 verbunden. Die erste Eingangswelle EW1 ist dabei als Vollwelle ausgebildet, wohingegen die zweite Eingangswelle EW2 als Hohlwelle ausgebildet ist. Die beiden Eingangswellen EW1, EW2 sind dabei koaxial und parallel zueinander angeordnet.
Weiterhin umfasst das Getriebe 1 zwei Teilgetriebe 2, 3. Das erste Teilgetriebe 2 ist mit der ersten Eingangswelle EW1 gekoppelt bzw. verbindbar, das zweite Teilgetriebe 3 ist mit der zweiten Eingangswelle EW2 koppelbar bzw. verbunden. Dem ersten Teilgetriebe 2 ist dabei eine zweite Radebene II zugeordnet, wohingegen dem zweiten Teilgetriebe 3 eine erste Radebene I zugeordnet ist.
Weiter umfasst das Getriebe 1 eine Eingangswellenachse 4, auf der die beiden Eingangswellen EW1, EW2 angeordnet sind. Drehmoment- und kraftflussabwärts der Antriebsseite AN beginnend von den beiden Eingangswellen EW1, EW2 ist auf der Eingangswellenachse 4 eine Sonnenwelle SW eines Planetengetriebes GP angeordnet, die mit zumindest einer der beiden Eingangswellen EW1, EW3 verbindbar ist. Die Sonnenwelle SW kann auf der zur Abtriebsseite AB benachbarten Seite des Planetengetriebes GP mit der Abtriebswelle AW in Form einer Planetenträgerwelle PTW des Planetengetriebes GP verbunden werden. Beginnend von der Antriebsseite AN und ausgehend von den beiden Kupplungen K1 und K2 umfasst das Getriebe 1 auf der Eingangswellenachse 4 zunächst die erste Radebene I und weiter die zweite Radebene II, ein zweites Schaltelement S2, ein drittes Schaltelement S3, eine dritte Radebene III, ein viertes Schaltelement S4, ein fünftes Schaltelement S5, eine fünfte Radebene V in Form einer Rückwärtsgangfahrstufe, eine vierte Radebene IV, ein sechstes Schaltelement S6, ein siebtes Schaltelement S7, das Planetengetriebe GP, ein achtes Schaltelement S8 sowie ein neuntes Schaltelement S9.
Jede der genannten Radebenen I, II, III, IV und V weisen Übertragungselemente, insbesondere in Form von Zahnrädern auf, welche mit jeweils einer Welle des Getriebes 1 verbunden sind.
Parallel zur Eingangswellenachse 4 ist eine Vorgelegewellenachse 5 für ein Vorgelege 6 angeordnet. Das Vorgelege 6 umfasst dabei eine erste Vorgelegewelle VW1, welche als Vollwelle ausgebildet ist und eine zweite Vorgelegewellen VW2, die als Hohlwelle ausgebildet ist und koaxial und parallel zur ersten Vorgelegewelle VW1 auf deren radialer Außenseite angeordnet ist. Die zweite Vorgelegewelle VW2 ist dabei im Bereich der zweiten Radebene II und der dritten Radebene III angeordnet. Zwischen der Eingangswellenachse 4 und der Vorgelegewellenachse 5 weist die fünfte Radebene VI in Form der Rückwärtsgangfahrstufe ein Umkehrelement in Form eines Zwischenrades ZR zur Umkehrung der Drehrichtung auf, so dass mittels der Abtriebswelle AW bei gleicher Drehrichtung einer der Eingangswellen EW1, EW2 eine umgekehrte Drehrichtung zur Bereitstellung zumindest eines Rückwärtsganges ermöglicht wird
Beginnend von der Antriebsseite AN weist das Getriebe 1 auf der Vorgelegewellenachse 5 zunächst die erste Radebene I auf, und weiter ein erstes Schaltelement S1, die zweite Radebene II, die dritte Radebene III, die fünfte Radebene V sowie die die vierte Radebene IV.
Das Planetengetriebe GP ist im Wesentlichen in üblicher Weise aufgebaut und umfasst ein zentrales Sonnenrad 40, welches in zumindest ein Planetenrad 41 auf dessen radialer Außenseite eingreift. Das bzw. die Planetenräder 41 sind in einem Planetenradträger 42, auch Steg genannt, drehbar gelagert. Auf der radialen Außenseite der Planetenräder 41 wiederum ist ein Hohlrad 43 des Planetengetriebes GP angeordnet, in das die Planetenräder 41 eingreifen. Der Planetenträger 42 ist mit einer Planeten(rad)trägerwelle PTW sowohl auf der zur Antriebsseite AN benachbarten Seite des Planetengetriebes GP als auch zu der zur Abtriebsseite AB benachbarten Seite des Planetengetriebes GP verbunden. Die Planetenträgerwelle PTW auf der zur Abtriebsseite AB benachbarten Seite des Getriebes 1 ist als Voll- und Abtriebswelle AW ausgebildet. Die Planetenträgerwelle PTW auf der zur Antriebsseite AN benachbarten Seite ist als Hohlwelle ausgebildet. Das Hohlrad 43 ist mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Hohlradwelle HW verbunden, die auf der Abtriebsseite AB benachbarten Seite des Planetengetriebes GP und parallel und koaxial zur Abtriebswelle AW auf deren radialer Außenseite angeordnet ist.
Im Folgenden werden nun die neun Schaltelemente S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8 und S9 beschrieben.
Das im Folgenden genannte jeweilige Schaltelement ist mit jeweils zwei Wellen, einer Welle und einem Übertragungselement, oder zwei Übertragungselementen des Getriebes verbunden und stellt bei Betätigung eine Verbindung zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten zwischen den jeweiligen Wellen und/oder Übertragungselementen her.
Das erste Schaltelement S1 ist auf der Vorgelegewellenachse 5 angeordnet und einerseits mit der ersten Vorgelegewelle VW1, andererseits mit der zweiten Vorgelegewelle VW2 verbunden. Die zweite Vorgelegewelle VW2 ist als Hohlwelle ausgebildet und parallel und koaxial zur ersten Vorgelegewelle VW1 auf deren radialer Außenseite angeordnet. Auf der zweiten Vorgelegewelle VW2 sind zwei Übertragungselemente angeordnet, die mit jeweiligen Übertragungselementen auf der Eingangswellenachse 4 zur Bildung der zweiten Radebene II und der dritten Radebene III zusammenwirken.
Das erste Schaltelement S1 ist in einer in einer ersten Schalteinrichtung SE1 angeordnet und mittels einer ersten Schaltelementbetätigungseinrichtung SB1 betätigbar.
Das zweite Schaltelement S2 ist auf der Eingangswellenachse 4 angeordnet und einerseits mit der ersten Eingangswelle EW1, andererseits mit einer ersten Hohlwelle H1 verbunden. Die erste Hohlwelle H1 ist dabei koaxial und parallel zur ersten Eingangswelle EW1 auf deren radialer Außenseite angeordnet. Auf der ersten Hohlwelle H1 ist ein Übertragungselement angeordnet, welches mit einem Übertragungselement auf der zweiten Vorgelegewelle VW2 zur Bildung der zweiten Radebene II zusammenwirkt.
Das dritte Schaltelement S3 ist auf der Eingangswellenachse 4 angeordnet und einerseits mit der ersten Eingangswelle EW1, andererseits mit der Sonnenwelle SW des Planetengetriebes GP verbunden.
Auf der zweiten Eingangswelle EW2 ist ein Übertragungselement angeordnet, welches mit einem Übertragungselement auf der ersten Vorgelegewelle VW1 zur Bildung der ersten Radebene I zusammenwirkt. Die erste Radebene I ist somit als Antriebskonstante ausgebildet.
Das zweite Schaltelement S2 und das dritte Schaltelement S3 sind in einer zweiten Schalteinrichtung SE2 zusammengefasst angeordnet und mittels einer zweiten Schaltelementbetätigungseinrichtung SB2 betätigbar.
Das vierte Schaltelement S4 ist auf der Eingangswellenachse 4 angeordnet und einerseits mit der Sonnenwelle SW, andererseits mit einer zweiten Hohlwelle H2 verbunden. Die zweite Hohlwelle H2 ist aber koaxial und parallel zur Sonnenwelle SW auf deren radialer Außenseite angeordnet. Auf der zweiten Hohlwelle H2 ist ein Übertragungselement angeordnet, welches mit einem Übertragungselement auf der zweiten Vorgelegewelle VW2 zur Bildung der dritten Radebene III zusammenwirkt. Das fünfte Schaltelement S5 ist auf der Eingangswellenachse 4 angeordnet und einerseits mit der Sonnenwelle SW, andererseits mit einer dritten Hohlwelle H3 verbunden. Die dritte Hohlwelle H3 ist dabei koaxial und parallel zur Sonnenwelle SW auf deren radialer Außenseite angeordnet. Auf der dritten Hohlwelle H3 ist ein Übertragungselement angeordnet, welches mit einem Zwischenrad ZR zwischen Eingangswellenachse 4 und Vorgelegewellenachse 5 und einem Übertragungselement auf der ersten Vorgelegewelle VW1 zur Bildung der fünften Radebene V zusammenwirkt.
Das vierte Schaltelement S4 und das fünfte Schaltelement S5 sind in einer dritten Schalteinrichtung SE3 zusammengefasst angeordnet und mittels einer dritten Schaltelementbetätigungseinrichtung SB3 betätigbar.
Das sechste Schaltelement S6 ist auf der Eingangswellenachse 4 angeordnet und einerseits mit einem Übertragungselement der vierten Radebene IV auf der Eingangswellenachse 4, andererseits mit Sonnenwelle SW verbunden. Das Übertragungselement der vierten Radebene IV auf der Eingangswellenachse 4 ist auf einer koaxial und parallel zur Sonnen(rad)welle SW angeordneten vierten Hohlwelle H4 drehbar gelagert. Das Übertragungselement der vierten Radebene IV auf der Eingangswellenachse 4 wirkt mit einem Übertragungselement auf der ersten Vorgelegewelle VW1 zur Bildung der vierten Radebene IV zusammen. Das siebte Schaltelement S7 ist auf der Eingangswellenachse 4 angeordnet und einerseits mit einem Übertragungselement der vierten Radebene IV auf der Eingangswellenachse 4, andererseits mit der Planetenträgerwelle PTW auf der zur Antriebsseite AN benachbarten Seite des Planetengetriebes GP verbunden.
Das sechste Schaltelement S6 und das siebte Schaltelement S7 sind in einer vierten Schalteinrichtung SE4 zusammengefasst angeordnet und mittels einer vierten Schaltelementbetätigungseinrichtung SB4 betätigbar.
Das achte Schaltelement S8 ist auf der Eingangswellenachse 4 angeordnet und einerseits mit dem Gehäuse G des Getriebes 1, andererseits mit der Hohlradwelle HW des Planetengetriebes GP verbunden. Das neunte Schaltelement S9 ist auf der Eingangswellenachse 4 angeordnet und einerseits mit der Hohlradwelle HW, andererseits mit der auf der Abtriebsseite AB des Planetengetriebes GP angeordneten Planetenträgerwelle PTW verbunden.
Das achte Schaltelement S8 und das neunte Schaltelement S9 sind in einer fünften Schalteinrichtung SE5 zusammengefasst angeordnet und mittels einer fünften Schaltelementbetätigungseinrichtung SB5 betätigbar.
Die Schaltelementbetätigungseinrichtungen SB1, SB2, SB3, SB4, SB5 bzw. die Schalteinrichtungen SE1, SE2, SE3, SE4 und SE5 können im Fall von zwei Schaltelementen als Doppelsynchronisierungen, im Fall von einem Schaltelement als Einfachsynchronisierung ausgeführt sein. Insgesamt weist das Getriebe 1 gemäß 1 zwei Eingangswellen EW1, EW2 auf der Eingangswellenachse 4 auf, wobei die erste Eingangswelle EW1 als Vollwelle und die zweite Eingangswelle EW2 koaxial und parallel zu dieser angeordnet und als Hohlwelle ausgebildet ist. Auf der Eingangswellenachse 4 sind weiter drehmomentabwärts der beiden Eingangswellen EW1, EW2 eine Sonnen(rad)welle SW angeordnet, die mit zumindest einer der Eingangswellen EW1, EW2 verbindbar ist sowie ein Planetengetriebe GP, mit dem die Sonnenwelle SW verbunden ist. Das Planetengetriebe GP ist weiter mit einer Abtriebswelle AW verbunden, wobei in 1 die auf der Abtriebsseite AB angeordnete Planetenträgerwelle PTW als Abtriebswelle AW ausgebildet ist. Auf der zur Eingangswellenachse 4 parallelen Vorgelegewellenachse 5 sind zwei Vorgelegewellen VW1, VW2 angeordnet, wobei die erste Vorgelegewelle VW1 als Vollwelle und die zweite Vorgelegewelle VW2 koaxial und parallel zu und in einem Teilbereich von der ersten Vorgelegewelle VW1 angeordnet und als Hohlwelle ausgebildet ist.
Das Getriebe 1 gemäß 1 umfasst fünf Radebenen I, II, III, IV und V, wobei die fünfte Radebene V als Rückwärtsgangstufe ausgebildet ist. Sämtliche Radebenen I bis V sind insbesondere als Stirnradstufen mit diskreten Übersetzungen ausgebildet. Pro Radebene I, II, III, IV und V sind jeweils zwei Übertragungselemente, insbesondere in Form von Zahnrädern angeordnet. Die Rückwärtsgangstufe V umfasst dabei ein zusätzliches Zahnrad in Form eines Zwischenrades ZR zwischen Eingangswellenachse 4 und Vorgelegewellenachse 5. Insgesamt sind somit elf Übertragungselemente, insbesondere in Form von Zahnrädern, angeordnet.
Das Getriebe 1 gemäß 1 umfasst somit ein Planetengetriebe GP, welches durch eine Schalteinrichtung, umfassend zwei Schaltelemente, zwei verschiedene Übersetzungen i₁ = 1 und i₂ ≠ 1 darstellen kann und somit als Rangegruppe fungiert. Weiter sind beim Getriebe 1 gemäß 1 die Radebenen III, IV und V mittels jeweils zumindest einem Schaltelement mit der Sonnenwelle SW des Planetengetriebes GP koppelbar. Die vierte Radebene IV ist mittels zumindest einem Schaltelement an die Planeten(rad)trägerwelle PTW koppelbar. Die erste Eingangswelle EW1, welche als Vollwelle ausgeführt ist, ist mittels zumindest einem Schaltelement an die Sonnenwelle SW des Planetengetriebes GP koppelbar. Die Übertragungselemente der zweiten Radebene II sowie der dritten Radebene III sind auf der als Hohlwelle ausgebildeten und koaxial zur ersten Vorgelegewelle VW1 angeordneten zweiten Vorgelegewelle VW2 verdrehfest fixiert. Die als Hohlwelle ausgebildete zweite Vorgelegewelle VW2 ist mittels zumindest einem Schaltelement an die als Vollwelle ausgebildete erste Vorgelegewelle VW1 koppelbar. Die Hohlradwelle HW, also die Welle, die mit dem Hohlrad 43 des Planetengetriebes GP verbunden ist, ist mittels zumindest einem Schaltelement sowohl an das Gehäuse G des Getriebes 1 als auch mit der Planetenträgerwelle PTW koppelbar. Die Planetenträgerwelle PTW ist dabei als Abtriebswelle AW ausgebildet. Weiterhin ist die Radebene I als Antriebskonstante ausgebildet.
2 zeigt eine Schaltmatrix für ein Getriebe gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 2 ist eine Schaltmatrix für ein Getriebe 1 gemäß der 1 dargestellt. Waagerecht sind dabei Spalten für verschiedene Gruppen G1, G2 („Gruppe“), für die zur Darstellung des entsprechenden Ganges eingebundenen Radebenen („Stufen“), der entsprechende Gang, wobei Vorwärtsgänge mit V1 bis V9 und Rückwärtsgänge mit R1 bis R4 bezeichnet werden sowie entsprechende Spalten für die beiden Kupplungen K1, K2 sowie die neun Schaltelemente S1 bis S9. Die in der Schaltmatrix freigelassenen Einträge zeigen an, dass das entsprechende Schaltelement bzw. die entsprechende Kupplung geöffnet ist, d.h. dass das Schaltelement bzw. die Kupplung hierbei keine Kräfte bzw. kein Drehmoment von den an das Schaltelement bzw. an die Kupplung angeschlossenen oder mit diesem bzw. mit dieser verbundenen jeweiligen Wellen oder Übertragungselementen überträgt. Ein mit einem Kreuz versehener Eintrag in der Schaltmatrix bezeichnet ein entsprechend betätigtes bzw. geschlossenes Schaltelement bzw. Kupplung, das bzw. die dann Kräfte und Drehmomente zwischen den an das Schaltelement bzw. an die Kupplung angeschlossenen Wellen bzw. Übertragungselementen überträgt.
Die Stufen in der Schaltmatrix, welche mit Buchstaben bezeichnet sind, entsprechen dabei wie folgt den Radebenen: a entspricht der ersten Radebene I, b entspricht der zweiten Radebene II, c entspricht der dritten Radebene III, d entspricht der vierten Radebene IV, R entspricht der fünften Radebene V in Form der Rückwärtsgangstufe. Die Bezeichnung DD ist als Abkürzung für „Direct Drive“ zu verstehen, bei dem ein direkter Durchtrieb von der ersten Eingangswelle EW1 ohne Einbindung von Radebenen letztlich auf die Abtriebswelle AW ermöglicht wird. Der Begriff „umfassen“ in Bezug auf Radebenen und Gänge ist insbesondere im Sinne von Radebenen zu verstehen, die bei der Darstellung des entsprechenden Ganges beteiligt sind.
Weiterhin bezeichnet das Bezugszeichen G1 die „langsame“ Gruppe der Vorwärtsgänge V1 bis V5 bzw. Rückwärtsgänge R1 und R2, das Bezugszeichen G2 die „schnelle“ Gruppe der Vorwärtsgänge V6 bis V9 bzw. Rückwärtsgänge R3 und R4.
Soweit im Folgenden nicht anders beschrieben, sind sämtliche Kupplungen K1 und K2 und sämtliche Schaltelemente S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8 und S9 jeweils geöffnet.
Der erste Vorwärtsgang V1 umfasst die Radebenen II und IV und um diesen darzustellen, sind die Kupplung K1 sowie die Schaltelemente S1, S2, S6 und S8 geschlossen. Der zweite Vorwärtsgang V2 umfasst die Radebenen I und IV und um diesen darzustellen, sind die Kupplung K2 sowie die Schaltelemente S6 und S8 geschlossen. Der dritte Vorwärtsgang V3 umfasst die Radebenen II und III und um diesen darzustellen, sind die Kupplung K1 sowie die Schaltelemente S2, S4 und S8 geschlossen. Der vierte Vorwärtsgang V4 umfasst die Radebenen I und III und um diesen darzustellen, sind die Kupplung K2 sowie die Schaltelemente S1, S4 und S8 geschlossen. Der fünfte Vorwärtsgang V5 ist ein Direktgang und um diesen darzustellen, sind die Kupplung K1 sowie die Schaltelemente S3 und S8 geschlossen.
Der sechste Vorwärtsgang V6 umfasst die Radebenen I und IV und um diesen darzustellen, sind die Kupplung K2 sowie das Schaltelement S7 geschlossen. Der siebte Vorwärtsgang V7 umfasst die Radebenen II und III und um diesen darzustellen, sind die Kupplung K1 sowie die Schaltelemente S2, S4 und S9 geschlossen. Der achte Vorwärtsgang V8 umfasst die Radebenen I und III und um diesen darzustellen, sind die Kupplung K2 sowie die Schaltelemente S1, S4 und S9 geschlossen. Der neunte Vorwärtsgang V9 ist ein Direktgang und um diesen darzustellen, sind die Kupplung K1 sowie die Schaltelemente S3 und S9 geschlossen.
Der erste Rückwärtsgang R1 umfasst die Radebenen I und V und um diesen darzustellen, sind die Kupplung K2 sowie die Schaltelemente S5 und S8 geschlossen. Der zweite Rückwärtsgang R2 umfasst die Radebenen II und V und um diesen darzustellen, sind die Kupplung K1 sowie die Schaltelemente S1, S2, S5 und S8 geschlossen.
Der dritte Rückwärtsgang R3 umfasst die Radebenen I und V und um diesen darzustellen, sind die Kupplung K2 sowie die Schaltelemente S5 und S9 geschlossen. Der vierte Rückwärtsgang R4 umfasst die Radebenen II und V und um diesen darzustellen, sind die Kupplung K1 sowie die Schaltelemente S1, S2, S5 und S9 geschlossen.
Insgesamt sind somit mittels der Schaltmatrix gemäß 2 mit dem Getriebe 1 gemäß 1 neun Vorwärtsgänge V1 bis V9 und vier Rückwärtsgänge R1 bis R4 darstellbar.
3 zeigt ein Getriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 3 ist im Wesentlichen ein Getriebe 1 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zum Getriebe 1 gemäß 1 ist beim Getriebe 1 gemäß 3 eine elektrische Maschine EM zur Hybridisierung des Getriebes 1 angeordnet. Die elektrische Maschine EM ist über eine Welle und einem mit der Welle verbundenen Übertragungselement mit dem Übertragungselement der zweiten Radebene II auf der Vorgelegewellenachse 5 verbunden. Auf diese Weise kann die elektrische Maschine EM Kraft und Drehmomente auf das Übertragungselement der zweiten Radebene II auf der Vorgelegewellenachse 5 und weiter über die erste oder zweite Vorgelegewelle VW1, VW2 und/oder über die Radebenen auf die Eingangswellen EW1, EW2 und/oder die Sonnenwelle SW, insbesondere zumindest mittels einem Schaltelement übertragen und so eine Hybridisierung des Getriebes 1 über die Abtriebswelle AW bereitstellen. Die Anbindung bzw. Ankopplung der elektrischen Maschine EM an das Getriebe 1 kann ebenfalls auch an dem Übertragungselement der dritten Radebene III erfolgen, also allgemein an diejenigen Übertragungselementen auf der Vorgelegewellenachse 5, die fest mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Vorgelegewelle verbunden sind, oder auch an den Übertragungselementen auf der Vorgelegewellenachse 5, die fest mit einer als Vollwelle ausgebildeten Vorgelegewelle (Radebene I, VI und V) verbunden sind.
Insgesamt können die Schaltelemente S1 bis S9 beim Getriebe 1 gemäß den 1 bis 3 auch als Koppeleinrichtungen bezeichnet werden und insbesondere als Synchronisierungen ausgebildet sein. Die Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 bzw. die Schaltelementbetätigungseinrichtungen SB1 bis SB5 können als Doppelsynchronisierungen im Fall zweier Schaltelemente ausgebildet sein und im Fall von einem Schaltelement als Einfachsynchronisierung. Die Übertragungselemente können insbesondere beim Getriebe 1 gemäß den 1 bis 3 sowohl im Sinne eines Festrades als auch im Sinne eines Losrades ausgebildet sein. So sind beispielsweise beim Getriebe 1 gemäß 1 die Übertragungselemente der Radebenen I, VI und V auf der Vorgelegewellenachse 5 im Sinne von Festrädern für die erste Vorgelegewelle VW1 ausgebildet, da diese fest mit der ersten Vorgelegewelle VW1 verbunden sind. Die Übertragungselemente der zweiten Radebene II und der dritten Radebene III auf der Vorgelegewellenachse 5 sind im Sinne von Losrädern für die erste Vorgelegewelle VW1 ausgebildet, da diese mittels dem ersten Schaltelement S1 bzw. dem zweiten Schaltelement S2 an die erste Vorgelegewelle VW1 koppelbar sind.
Die Übertragungselemente können dabei insbesondere in Form von Zahnrädern, vorzugsweise als Stirnräder ausgebildet sein, so dass die Radebenen I, II, III, IV, V Stirnradstufen darstellen. Zur Bereitstellung verschiedener Vorwärts- und Rückwärtsgänge, also verschiedener Übersetzungen, können die Stirnradstufen, insbesondere deren Zahnräder, dementsprechend unterschiedliche Übersetzungen umfassen. Beim Getriebe 1 gemäß den 1 bis 3 kann das erste Schaltelement S1 der zweiten Radebene II und der dritten Radebene III, das zweite Schaltelement S2 der zweiten Radebene II, das dritte Schaltelement S3 den beiden Eingangswellen EW1, EW2 und der Sonnenwelle SW, das vierte Schaltelement S4 der dritten Radebene III, das fünfte Schaltelement S5 der fünften Radebene V, der sechste Schaltelement S6 der vierten Radebene IV sowie der Sonnenwelle SW, das siebte Schaltelement S7 der vierten Radebene IV und der Planetenträgerwelle PTW, das achte Schaltelement S8 dem Gehäuse G und der Hohlradwelle HW sowie das neunte Schaltelement S9 der Planetenträgerwelle PTW und der Hohlradwelle HW zugeordnet werden.
Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung unter anderem den Vorteil, dass ein lastschaltfähiger Gruppenwechsel zwischen einer langsamen Gruppe G1, umfassend die Vorwärtsgänge V1 bis V5 sowie die Rückwärtsgänge R1 und R2 und einer schnellen Gruppe G2, umfassend die Vorwärtsgänge V6 bis V9 und die Rückwärtsgänge R3 bis R4, ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei insgesamt fünf Radebenen und einem Planetengetriebe zumindest neun Vorwärtsgänge und zumindest vier Rückwärtsgänge zur Verfügung gestellt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass ein neunter Gang einen direkten Durchtrieb in Form eines Direktgangs ermöglicht und somit relativ kleine Stufensprünge zwischen den Gängen, insbesondere eine relativ kurze 1. Gang-Übersetzung, ermöglicht werden. Weitere Vorteile sind, dass das Getriebe eine sehr gute Lastschaltfähigkeit und eine gute Hybridisierfähigkeit aufweist.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Das Getriebe 1 gemäß den 1 bis 3 kann durch unterschiedliche Positionierungen der Radebenen und/oder der Schaltelemente funktionsgleich umgestaltet werden. Hierzu können die Schaltelemente, insbesondere ausgebildet als Synchronisierungen wie vorstehen erwähnt, den Radebenen bzw. den Wellen zugeordnet werden. Die Schaltmatrix gemäß 2 verändert sich somit durch eine Neuanordnung der Radebenen und/oder der Schaltelemente und/oder der Schalteinrichtungen nicht.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: erstes Teilgetriebe
3: zweites Teilgetriebe
4: Eingangswellenachse
5: Vorgelegewellenachse
6: Vorgelege
I, II, III, IV, V: Radebene
40: Sonnenrad
41: Planetenrad
42: Planeten(rad)träger
43: Hohlrad
EW1, EW2: Eingangswelle
SW: Sonnenwelle
PTW: Planetenträgerwelle
HW: Hohlradwelle
AW: Antriebswelle
H1, H2, H3, H4: Hohlwelle
K1, K2: erstes/zweites Lastschaltelement
S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9: Schaltelement
SB1, SB2, SB3, SB4, SB5: Schaltelementbetätigungseinrichtung
SE1, SE2, SE3, SE4, SE5: Schalteinrichtung
VW1, VW2: Vorgelegewelle
ZR: Zwischenrad
AN: Antriebsseite
AB: Abtriebsseite
EM: elektrische Maschine
G: Gehäuse
GP: Planetengetriebe
V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9: Vorwärtsgang
R1, R2, R3, R5: Rückwärtsgang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006054281 A1 [0005]
DE 102007049267 A1 [0006]
DE 102010030569 A1 [0029]

Claims

Getriebe (1), insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest zwei Teilgetriebe (2, 3), wobei jedes der Teilgetriebe (2, 3) zumindest eine Eingangswelle (EW1, EW2) auf einer Antriebsseite (AN) des Getriebes (1), welche auf einer Eingangswellenachse (4) angeordnet sind, aufweist, eine Ausgangswelle als Abtriebswelle (AW) der zumindest zwei Teilgetriebe (2, 3) auf einer Abtriebsseite (AB) des Getriebes (1), wobei die Abtriebswelle (AW) auf der Eingangswellenachse (4) oder auf zumindest einer, insbesondere zur Eingangswellenachse (4) parallelen, Vorgelegewellenachse (5) angeordnet ist, ein Vorgelege (6), wobei das Vorgelege (6) zumindest eine Vorgelegewelle (VW1, VW2) umfasst, und wobei die zumindest eine Vorgelegewelle (VW1, VW2) auf der zumindest einen Vorgelegewellenachse (5) angeordnet ist, sowie ein Planentengetriebe (GP), welches mit der Abtriebswelle (AW) verbindbar ist, wobei zumindest eine der Eingangswellen (EW1, EW2) über zumindest eine Radebene (I, II, III, IV, V) und/oder zumindest ein Schaltelement (S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9) sowie über das Planetengetriebe (GP) mit der Abtriebswelle (AW) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass M Radebenen (I, II, III, IV, V) und N Schalteinrichtungen (SE1, SE2, SE3, SE4, SE5) angeordnet sind, wobei M eine natürliche Zahl größer oder gleich Zwei und N eine natürliche Zahl größer oder gleich Zwei ist und dass das Planetengetriebe (GP) derart ausgebildet ist, um mittels zumindest einer Schalteinrichtung (SE5) zumindest zwei verschiedene Übersetzungen bereitzustellen und dass eine (SE1) der N Schalteinrichtungen (SE1, SE2, SE3, SE4, SE5) auf der Vorgelegewellenachse (5) angeordnet ist, mit der zumindest zwei Radebenen (II, III) mit einer Welle (VW1) auf der Vorgelegewellenachse (5) koppelbar sind.
Getriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrheit (SE2, SE3, SE4, SE5) der N Schalteinrichtungen (SE1, SE2, SE3, SE4, SE5) des Getriebes (1) auf der Eingangswellenachse (4) angeordnet ist.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Wellen (EW1, EW2; VW1, VW2, H1, H2, H3, H4, PTW, HW, SW) des Getriebes (1) koaxial zueinander angeordnet sind.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl N gleich Fünf und/oder die Anzahl M gleich Fünf ist.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Wellen (EW1; VW1) des Getriebes (1) als Vollwelle und eine weitere Welle (EW2; VW2, H1, H2, H3, H4) auf derselben Achse (4, 5) als Hohlwelle ausgebildet ist.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine der Eingangswellen (EW1, EW2) des Getriebes (1) mit einer Welle (SW) des Planetengetriebes (GP) verbindbar ist, welche als Sonnenwelle (SW) ausgebildet ist.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Radebene (V) als Rückwärtsgangstufe ausgebildet ist.
Getriebe gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwärtsgangstufe (V) mittels zumindest einer (SE3) der N Schalteinrichtungen (SE1, SE2, SE3, SE4, SE5) betätigbar ist, wobei die zumindest eine Schalteinrichtung (SE3) auf der Eingangswellenachse (4) angeordnet ist.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 7–8, dadurch gekennzeichnet, dass drehmomentauf- und -abwärts der Rückwärtsgangstufe (V) zumindest eine weitere Radebene (III, IV) im Getriebe (1) angeordnet ist.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 7–9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Schalteinrichtung (SE1) auf der Vorgelegewellenachse (5) und zumindest einer weiteren Schalteinrichtung (SE2), zumindest zwei Radebenen (II, III) vollständig lastfrei stellbar sind.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Getriebes (1) mehr Vorwärtsgänge (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9) als Rückwärtsgänge (R1, R2, R3, R4) darstellbar sind, insbesondere wobei mindestens doppelt so viele Vorwärtsgänge (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9) wie Rückwärtsgänge (R1, R2, R3, R4) darstellbar sind.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Maschine (EM) an zumindest einem Übertragungselement einer Radebene (I, II, III, IV, V) und/oder an zumindest einer Vorgelegewelle (VW1, VW2) und/oder an zumindest einer der Wellen (EW1, EW2, SW) auf der Eingangswellenachse (4) zur Hybridisierung des Getriebes (1), insbesondere mittels einer zusätzlichen Schalteinrichtung und/oder einem damit verbundenen Übertragungselement angeordnet ist.
Getriebe gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (EM) an einem Übertragungselement zumindest einer der Radebenen (II, III) angeordnet ist, welche mit einer Vorgelegewelle (VW2), ausgebildet als Hohlwelle, verbunden ist.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (SE5) zur Betätigung des Planetengetriebes (GP) zumindest ein Schaltelement umfasst, wobei mittels des zumindest einen Schaltelementes (S8) ein Hohlrad (43) des Planetengetriebes (GP) mit einem Gehäuse (G) des Getriebes (1) drehfest verbindbar ist.
Getriebe gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (SE5) zur Betätigung des Planetengetriebes (GP) zwei Schaltelemente (S8, S9) umfasst, wobei mittels einem der Schaltelemente (S9) das Hohlrad (43) mit einem Planententräger (42) des Planetengetriebes (GP) koppelbar ist.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 14–15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Planetenträgerwelle (PTW) des Planetengetriebes (GP) als Abtriebswelle (AW) ausgebildet ist.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–16, dadurch gekennzeichnet, dass die N Schalteinrichtungen (SE1, SE2, SE3, SE4, SE5) und die M Radebenen (I, II, III, IV, V) und das Planetengetriebe (GP) so angeordnet sind, dass mindestens neun Vorwärtsgänge (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9) und mindestens vier Rückwärtsgänge (R1, R2, R3, R4) durch das Getriebe (1) darstellbar sind.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–17, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Schaltelementes (S7) einer der N Schalteinrichtungen (SE1, SE2, SE3, SE4, SE5) ein Übertragungselement auf der Eingangswellenachse (4) einer der M Radebenen (IV) mit einem Planetenträger (42) des Planentengetriebes (GP) koppelbar ist.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (SE1) drehmomentabwärts der Antriebsseite (AN) auf der Vorgelegewellenachse (5) angeordnet ist.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–19, dadurch gekennzeichnet, dass die letzten beiden, insbesondere die letzten drei Schalteinrichtungen (SE2, SE3, SE4) drehmomentabwärts der Antriebsseite (AN) und drehmomentaufwärts des Planetengetriebes (GP) auf der Eingangswellenachse (4) angeordnet sind.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–20, dadurch gekennzeichnet, dass im axialen Erstreckungsbereich einer Sonnenwelle (SW) des Planetengetriebes (GP) auf der Eingangswellenachse (4) Übertragungselemente von zumindest einer, insbesondere von zumindest drei Radebenen (III, IV, V) der M Radebenen (I, II, III, IV, V) angeordnet sind.
Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1–21, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer, insbesondere als Hohlwelle ausgebildeten, Welle (VW2) auf der Vorgelegewellenachse (5) zumindest zwei Radebenen (II, III) miteinander verbunden sind, deren jeweilige Übertragungselemente auf unterschiedlichen Wellen (EW1, SW), umfassend Eingangswellen (EW1, EW2), Sonnenwelle (SW) und Abtriebswelle (AW), auf der Eingangswellenachse (4) angeordnet oder damit verbindbar sind.
Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personen- oder ein Lastkraftwagen, mit einem Getriebe (1) gemäß einem der Ansprüche 1–22.