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Die Erfindung betrifft ein Getriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Durch die
DE 10 2010 040 660 A1 der Anmelderin wurde ein Neun-Gang-Doppelkupplungsgetriebe in Vorgelegebauweise bekannt, d. h. mit einer Hauptwelle und genau einer Vorgelegewelle. Die Hauptwelle umfasst zwei koaxial zueinander angeordnete Getriebeeingangswellen, welche von einer ersten und einer zweiten Kupplung einer Doppelkupplung antreibbar sind. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst ein erstes Teilgetriebe mit drei schaltbaren Zahnradstufen in drei Radebenen sowie ein zweites Teilgetriebe mit fünf schaltbaren Zahnradstufen in fünf Radebenen; insgesamt ergeben sich also acht Zahnrad- oder Gangstufen in acht Radebenen. Zur Schaltung der Gänge sind jeweils zwischen benachbarten Zahnradstufen bzw. deren Losrädern fünf doppelt wirkende Schalteinrichtungen, d. h. mit jeweils zwei Schaltelementen vorgesehen. Mit dem Doppelkupplungsgetriebe können neun bis zehn Vorwärtsgänge geschaltet werden, wobei drei Gänge als Windungsgänge ausgelegt sind, und zwar der erste, der achte und der Rückwärtsgang. Bei einem Windungsgang werden drei Zahnradstufen in Kraftflussrichtung hintereinander geschaltet. Von diesen drei Zahnradstufen sind insbesondere zumindest zwei jeweils den unterschiedlichen Teilgetrieben des Getriebes zugeordnet. Dadurch ist es möglich, Zahnradstufen und Zahnräder mehrfach zu verwenden, wodurch Bauteile eingespart werden. Bei dem bekannten Doppelkupplungsgetriebe werden zur Schaltung des ersten Ganges die fünfte, die neunte und die dritte Zahnradstufe (5-9-3) durch die zugeordneten Schaltelemente gekoppelt, zur Schaltung des achten Ganges werden die vierte, die zweite und die sechste Zahnradstufe (4-2-6) gekoppelt, und zur Schaltung des Rückwärtsganges werden die fünfte, die neunte und die Rückwärts-Zahnradstufe (5-9-R) gekoppelt. Da nur zwei Getriebewellenachsen vorgesehen sind, baut das bekannte Doppelkupplungsgetriebe in radialer Richtung (quer zu den Achsen) relativ klein, dagegen in axialer Richtung aufgrund der acht Radebenen relativ lang. Für das Doppelkupplungsgetriebe werden auch verschiedene Tauschmöglichkeiten beschrieben, unter anderem ein Tausch des ersten Teilgetriebes mit dem zweiten Teilgetriebe durch Spiegelung. Das Doppelkupplungsgetriebe ist auch mit einer elektrischen Maschine kombinierbar, welche mechanisch in den Kraftfluss des Doppelkupplungsgetriebes zuschaltbar ist, und kann somit auch für einen Hybridbetrieb, d. h. einen verbrennungsmotorischen und elektromotorischen Antrieb genutzt werden.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches eine vorteilhafte Alternative bietet.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 24 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist bei einem Getriebe der eingangs genannten Art vorgesehen, dass bei der Schaltung des ersten Ganges die dritte Zahnradstufe, die sechste Zahnradstufe und die zweite Zahnradstufe und bei der Schaltung des neunten Ganges die siebte, die sechste und die achte Zahnradstufe miteinander gekoppelt werden. Durch die Ausführung des ersten und des neunten Ganges als Windungsgänge ist die geometrisch benötigte Spreizung kleiner als die funktional erreichte. Darüber hinaus wird durch Mehrfachverwendung von Zahnrädern bzw. Zahnradstufen die Zahl der benötigten Bauteile verringert.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform (A2) werden zur Schaltung eines ersten Rückwärtsganges die dritte, die sechste und die Rückwärts-Zahnradstufe miteinander gekoppelt, d. h. der erste Rückwärtsgang ist ebenfalls als Windungsgang ausgelegt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A3) sind die zweite und die fünfte Zahnradstufe sowie die Rückwarts-Zahnradstufe über Schaltelemente mit der Vorgelegewelle koppelbar, d. h. die Festräder dieser Zahnradstufen sind auf der ersten und zweiten Eingangswelle angeordnet. Durch Koppelung der zweiten oder der fünften Zahnradstufe mit der Vorgelegewelle werden der zweite oder der fünfte Gang geschaltet.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A4) können die vierte und die achte Zahnradstufe über Schaltelemente mit einer der beiden Eingangswellen gekoppelt werden. Mit diesen beiden Koppelungen können der vierte und der achte Gang geschaltet werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A5) sind die dritte, die siebte und die sechste Zahnradstufe über Schaltelemente einerseits mit einer der beiden Eingangswellen und andererseits über ein gemeinsames Schaltelement mit der Vorgelegewelle koppelbar. Damit können der dritte, der siebte und der sechste Gang geschaltet werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A6) ist auf der Vorgelegewelle, die als Vollwelle ausgebildet ist, eine Hohlwelle koaxial angeordnet. Die Hohlwelle dient als Träger von mindestens zwei Festrädern.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A7) sind die Zahnräder der dritten, der siebten und der sechsten Zahnradstufe drehfest auf der Hohlwelle angeordnet und über ein Schaltelement mit der Vorgelegewelle koppelbar. Somit sind die Festräder der dritten, der siebten und der sechsten Zahnradstufe durch die Hohlwelle miteinander verbunden und gemeinsam schaltbar, und zwar als dritter, siebter oder sechster Gang.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A8) ist die Vorgelegewelle als Abtrieb ausgebildet, d. h. der Abtrieb des Getriebes erfolgt achsversetzt zum Antrieb.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A9) können die dritte Zahnradstufe entweder in der zweiten oder der dritten Radebene und die siebte Zahnradstufe entweder in der dritten oder in der zweiten Radebene angeordnet werden, d. h. beide Zahnradstufen können die Radebenen tauschen. Damit ergeben sich zwei funktionsgleiche Positionen für die dritte und die siebte Zahnradstufe.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A10) können die vierte Zahnradstufe und die Rückwärts-Zahnradstufe alternative funktionsgleiche Positionen einnehmen. Entweder können die vierte und die Rückwärts-Zahnradstufe in der fünften und der achten Radebene angeordnet sein, oder die Rückwärts-Zahnradstufe liegt auf der fünften Radebene und die vierte Zahnradstufe auf der achten Radebene.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A11) können die die achte, die zweite und die Rückwärts-Zahnradstufe binomial untereinander vertauscht werden. Binomiale Vertauschung heißt hier, dass die Zahnradstufen in allen möglichen Kombinationen unter Beibehaltung der Zuordnung der einzelnen Schaltelemente zu den jeweiligen Zahnradstufen vertauschbar sind, insbesondere können die Zahnradstufen jeweils in der sechsten oder der siebten oder der achten Radebene angeordnet sein. Darüber hinaus kann die vierte Zahnradstufe in der fünften Radebene mit der Rückwärts-Zahnradstufe vertauscht, d. h. in der achten Radebene angeordnet werden. Damit ergeben sich zwölf funktionsgleiche Positionierungen für diese Zahnradstufen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A12) kann die achte Zahnradstufe entweder in der sechsten oder in der achten Radebene angeordnet sein. Damit ergeben sich zwei funktionsgleiche Positionierungen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A13) kann das der achten Zahnradstufe zugeordnete Schaltelement entweder auf der Hauptwellenachse oder auf der Vorgelegewellenachse angeordnet werden. Damit ergeben sich zwei alternative funktionsgleiche Positionierungen für das Schaltelement.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A14) kann die der zweiten und der Rückwärts-Zahnradstufe zugeordnete Schalteinrichtung entweder auf der Vorgelegewellenachse oder auf der Hauptwellenachse angeordnet werden. Dadurch ergeben sich für die zwei Schaltelemente umfassende Schalteinrichtung alternative funktionsgleiche Positionierungen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A15) können das erste und das zweite Teilgetriebe gegeneinander vertauscht werden, wobei jedes Teilgetriebe nach dem Tausch von der jeweils anderen Eingangswelle angetrieben wird.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A16) kann die zwischen der vierten und der fünften Radebene angeordnete dritte Schalteinrichtung modifiziert werden, indem das der vierten Zahnradstufe zugeordnete Schaltelement mit dem der achten Zahnradstufe zugeordneten Schaltelement zu einer neuen Schalteinrichtung, vorzugsweise einer Doppelsynchronisierung zusammengefasst wird. Die modifizierte Schalteinrichtung ist dann zwischen der fünften und der sechsten Radebene angeordnet. Damit ergeben sich funktionsgleiche Alternativen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A17) bilden die vierte und die achte Zahnradstufe mit der modifizierten dritten Schalteinrichtung sowie die zweite und die Rückwärts-Zahnradstufe mit der vierten Schalteinrichtung eine so genannte Paketierungsvariante, bei welcher sämtliche Zahnradstufen binomial untereinander vertauschbar sind, d. h. in beliebiger Reihenfolge in den vier Radebenen angeordnet werden können. Damit ergeben sich vierundzwanzig Varianten für die Positionierung der vier Zahnradstufen. Darüber hinaus können die Schalteinrichtungen die Achsen wechseln, d. h. entweder auf der Hauptwellenachse oder der Vorgelegewellenachse bzw. umgekehrt angeordnet werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A18) ist ein koaxialer Abtrieb für das Getriebe vorgesehen. Hierzu ist der Vorgelegewelle abtriebsseitig eine Konstantstufe, auch Abtriebskonstante genannt, nachgeschaltet, wobei das abtreibende Zahnrad auf der Hauptwellenachse angeordnet ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A19) ist der Vorgelegewelle eine weitere Konstantstufe (Abtriebskonstante) nachgeschaltet, wobei das abtreibende Zahnrad der Abtriebskonstanten auf einer zusätzlichen achsversetzten Abtriebsachse angeordnet ist. Dadurch werden weitere Getriebeausgänge geschaffen, welche vorteilhaft für einen Antrieb von zwei Achsen eines Vierradantriebes für ein Kraftfahrzeug genutzt werden können.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A20) ist auf einer zusätzlichen Abtriebsachse ein zusätzliches Zahnrad angeordnet, welches mit einem Festrad der abtreibenden Vorgelegewelle, vorzugsweise mit dem Festrad der fünften Zahnradstufe kämmt. Dadurch ergibt sich ein zusätzlicher achsversetzter Abtrieb für das Getriebe ohne eine zusätzliche Radebene.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A21) sind die beiden Eingangswellen des Getriebes über eine Doppelkupplung antreibbar, d. h. die erste Eingangswelle ist mit einer ersten und die zweite Eingangswelle ist mit einer zweiten Kupplung der Doppelkupplung verbunden. Das Getriebe ist somit als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A22) ist als zusätzlicher Antrieb für das Getriebe mindestens eine elektrische Maschine vorgesehen, welche sowohl als Motor als auch als Generator betreibbar ist. Die elektrische Maschine kann über eine der beiden Eingangswellen, über die Vorgelegewelle, direkt über ein Festrad des Radsatzes, ein zusätzliches Festrad oder ein Losrad an das Getriebe angebunden werden. Damit ist das Getriebe auch für einen Hybridbetrieb nutzbar.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (A23) ist die elektrische Maschine über ein zusätzliches Festrad an die dritte, die sechste oder die siebte Zahnradstufe angebunden. Damit ist einerseits die Möglichkeit zur Standladefähigkeit gegeben, und andererseits ist ein elektrisches Fahren ohne Schleppverluste der Doppelkupplung möglich.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung (A24) ist das Getriebe als Hybridgetriebe verwendbar, wobei die beiden Eingangswellen des Getriebes mit einer elektrischen Maschine und einem Verbrennungsmotor verbunden sind und die elektrische Maschine als Lastschaltelement wirkt. Nach einer ersten Variante, wie sie in der älteren Anmeldung der Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen
DE 10 2010 030 569 beschrieben ist, stützt dabei die elektrische Maschine während der Schaltung allein. Nach einer zweiten Variante, wie sie in der älteren Anmeldung der Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen
DE 10 2010 061 824 beschrieben ist, stützen während der Schaltungen der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine zusammen über ein zusätzliches Planetengetriebe. Nach einer dritten Variante, wie sie in der älteren Anmeldung der Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen
DE 10 2010 063 582 beschrieben ist, sind die beiden vorgenannten Varianten mit einem zusätzliches Doppelschaltelement umschaltbar. Der Offenbarungsgehalt der drei vorgenannten älteren Anmeldungen der Anmelderin wird vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
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1 einen Hauptradsatz (erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung) eines Getriebes in schematischer Darstellung,
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1a eine Schaltmatrix für das Getriebe gemäß 1,
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1b eine tabellarische Zuordnung von Schaltelementen und Zahnradstufen,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei zwei in benachbarten Radebenen angeordnete Zahnradstufen durch Vertauschung alternative Positionen einnehmen,
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei zwei in nicht benachbarten Radebenen angeordnete Zahnradstufen durch Vertauschung alternative Positionen einnehmen,
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4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei drei benachbarte Zahnradstufen binomial untereinander und mit einer vierten Zahnradstufe vertauschbar sind,
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5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei eine Zahnradstufe in unterschiedlichen Radebenen angeordnet werden und damit alternative Positionierungen einnehmen kann,
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6 ein sechstes und siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein Schaltelement und eine Schalteinrichtung alternative funktionsgleiche Positionen auf der Hauptwellen- oder Vorgelegewellenachse einnehmen können,
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7 ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das erste und das zweite Teilgetriebe des Getriebes durch Vertauschung alternative funktionsgleiche Positionen einnehmen,
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8 ein neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei eine Schalteinrichtung getrennt und zu einer modifizierten Schalteinrichtung umgewandelt wird,
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9 ein zehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei vier Zahnradstufen einer Paketierungsvariante binomial untereinander vertauschbar sind,
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10 das Getriebe mit einer Abtriebskonstanten und einem koaxialen Abtrieb,
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11 das Getriebe mit einer Abtriebskonstanten und achsversetztem Abtrieb,
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12 das Getriebe mit zusätzlichem achsversetzten Abtrieb über ein zusätzliches Zahnrad und
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13 das Getriebe mit einem zusätzlichen Antrieb durch eine elektrische Maschine.
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1 zeigt in schematischer Darstellung einen Hauptradsatz für ein als Doppelkupplungsgetriebe 1 ausgebildetes Getriebe 1, welches ein erstes Teilgetriebe 2, ein zweites Teilgetriebe 3, eine Hauptwellenachse 4, genau eine Vorgelegewellenachse 5 sowie eine Doppelkupplung 6 mit einer ersten Kupplung K1 und einer zweiten Kupplung K2 umfasst. Auf der Hauptwellenachse 4 sind zwei Eingangswellen koaxial zueinander angeordnet, nämlich eine von der ersten Kupplung K1 antreibbare, als Hohlwelle ausgebildete erste Eingangswelle EW1 und eine von der zweiten Kupplung K2 antreibbare, als Vollwelle ausgebildete zweite Eingangswelle EW2. Auf der Vorgelegewellenachse 5 sind eine als Vollwelle ausgebildete Vorgelegewelle VW sowie eine koaxial auf der Vollwelle angeordnete Hohlwelle HW angeordnet. Es sei angemerkt, dass eine Vollwelle, beispielsweise die zweite Eingangswelle EW2 oder die Vorgelegewelle VW, grundsätzlich Öffnungen, wie beispielsweise Längs- und/oder Querbohrungen, insbesondere zur Schmierung und/oder zur Kühlung und/oder zur Betätigung der darauf angeordneten Schaltelemente aufweisen kann. Das Doppelkupplungsgetriebe 1 weist insgesamt acht Zahnradstufen auf, und zwar sieben Zahnradstufen ZP2 bis ZP8 für neun Vorwärtsgänge sowie eine weitere Zahnradstufe ZPR für zwei Rückwärtsgänge, im Folgenden kurz Rückwärts-Zahnradstufe ZPR genannt. Die Zahnradstufen ZP2 bis ZP8, ZPR sind auf den beiden Eingangswellen EW1, EW2 und der Vorgelegewelle VW angeordnet und werden als schaltbare Zahnradstufen bezeichnet, auch Gangstufen, Übersetzungsstufen oder Stirnradstufen genannt; sie sind in acht Radebenen angeordnet, welche, in der Zeichnung von links nach rechts zählend, mit I bis VIII bezeichnet sind. Die Antriebsseite, d. h. das Gehäuse der Doppelkupplung 6 ist durch einen Pfeil AN gekennzeichnet. Die schaltbaren Zahnradstufen weisen – wie aus der Zeichnung ersichtlich – jeweils ein Festrad und ein Losrad auf, welches jeweils über eines von neun Schaltelementen S1–S9 mit der jeweiligen Getriebewelle EW1, EW2, VW koppelbar ist. Acht Schaltelemente S1, S2; S3, S4; S5, S6; S7, S8 sind paarweise zu vier Schalteinrichtungen SE1, SE2, SE3, SE4 zusammengefasst und zwischen den Radebenen I und II, zwischen den Radebenen II und III, zwischen den Radebenen IV und V sowie zwischen den Radebenen VII und VIII angeordnet. Die Schalteinrichtungen SE1 bis SE4 sind vorzugsweise als Doppelsynchronisierungen ausgebildet. Das Doppelkupplungsgetriebe 1 umfasst insgesamt siebzehn Zahnräder Z1 bis Z17. Das erste Teilgetriebe 2 ist durch gestrichelte Linien angedeutet und umfasst die von der ersten Kupplung K1 über die erste Eingangswelle EW1 antreibbaren Zahnradstufen ZP5, ZP3, ZP7 für die ungeraden Gänge; das zweite Teilgetriebe 3, ebenfalls durch gestrichelte Linien angedeutet, umfasst die von der zweiten Kupplung K2 über die zweite Eingangswelle EW2 antreibbaren Zahnradstufen ZP6, ZP4, ZP8, ZP2 für die geraden Gänge sowie die Rückwärts-Zahnradstufe ZPR für die beiden Rückwärtsgänge. Der Abtrieb des Doppelkupplungsgetriebes 1 erfolgt über die als Abtriebswelle ausgebildete Vorgelegewelle VW und ist durch den Pfeil AB gekennzeichnet.
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1a zeigt eine Schaltmatrix für das Doppelkupplungsgetriebe 1 gemäß 1, wobei in der obersten Zeile die Kupplungen K1, K2 sowie die Schaltelemente S1 bis S9 und in der ersten Spalte die Gänge angegeben sind. Demnach sind mit dem Doppelkupplungsgetriebe 1 neun Vorwärtsgänge '1' bis '9' und zwei Rückwärtsgänge R1, R2 schaltbar. Gemäß den Kreuzchen in Zeile 1 der Schaltmatrix werden also zur Schaltung des ersten Ganges die erste Kupplung K1, das dritte Schaltelement S3, das fünfte Schaltelement S5 und das siebte Schaltelement S7 betätigt. Dadurch werden drei Zahnradstufen, nämlich die dritte, die sechste und die zweite Zahnradstufe ZP3, ZP6, ZP2 im Kraftfluss hintereinander geschaltet, d. h. der erste Gang ist als Windungsgang ausgebildet. Der Abtrieb erfolgt über die Vorgelegewelle VW. Bei eingelegtem ersten Gang sind also folgende Zahnräder (vgl. 1) in Eingriff: Z3, Z4, Z8, Z7, Z13, Z14 – aufgezählt in Richtung des Kraftflusses von der Antriebsseite AN zur Abtriebsseite AB.
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Der neunte Gang, ebenfalls ein Windungsgang, wird nach der Schaltmatrix durch Betätigung der ersten Kupplung K1 und der Schaltelemente S4, S5, S9 eingelegt, wobei die drei Zahnradstufen ZP7, ZP6, ZP8 in Kraftflussrichtung hintereinander geschaltet sind. Bei eingelegtem neunten Gang stehen somit folgende Zahnräder hintereinander in Eingriff (vgl. 1): Z5, Z6, Z8, Z7, Z11, Z12.
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Nach der vorletzten Zeile der Schaltmatrix wird der ebenfalls als Windungsgang ausgelegte erste Rückwärtsgang R1 durch Betätigung der ersten Kupplung K1 und der Schaltelemente S3, S5, S8 geschaltet. Dadurch werden die Zahnradstufen ZP3, ZP6 und die Rückwärts-Zahnradstufe ZPR (vgl. 1) miteinander gekoppelt und mit der Vorgelegewelle VW, d. h. der Abtriebswelle verbunden. Bei der Schaltung des ersten Rückwärtsganges R1 stehen somit folgende Zahnräder in Kraftflussrichtung gesehen hintereinander in Eingriff: Z3, Z4, Z8, Z7, Z15, Z16, Z17.
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Der Hauptradsatz für das Doppelkupplungsgetriebe 1 kann durch unterschiedliche Positionierungen der Zahnradstufen und/oder der Schalteinrichtungen bzw. Schaltelemente funktionsgleich umgestaltet werden. Hierzu werden – wie in der Tabelle gemäß 1b dargestellt – die Schaltelemente den Zahnradstufen zugeordnet. Die Schaltmatrizen für die einzelnen Radsatzvarianten ändern sich somit durch eine Neuanordnung der Zahnradstufen bzw. der Schaltelemente nicht.
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1b zeigt in der linken Spalte S die neun Schaltelemente S1 bis S9 und in der rechten Spalte ZP die zugeordneten Zahnradstufen ZP2 bis ZP8 und ZPR, abgekürzt durch die Zahlen 2 bis 8 und den Buchstaben R. Dem Schaltelement S2 sind beispielsweise die drei Zahnradstufen ZP3, ZP6 und ZP7 zugeordnet.
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2 zeigt eine erste Variante des Hauptradsatzes gem. 1, wobei die dritte und die siebte Zahnradstufe ZP3, ZP7 alternative, funktionsgleiche Positionen einnehmen können, die jeweils durch einen gestrichelten Rahmen hervorgehoben sind. Die Schaltelemente S3, S4 werden gespiegelt, das Schaltelement S2 behält seine Position bei. Die beiden Zahnradstufen ZP3, ZP7 können entsprechend dem Doppelpfeil P getauscht werden, sodass sie entweder in den Radebenen II und III (wie dargestellt) oder in den Radebenen III und II angeordnet sind.
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3 zeigt eine zweite Variante des Hauptradsatzes gemäß 1, wobei die vierte Zahnradstufe ZP4 und die Rückwärts-Zahnradstufe ZPR funktionsgleiche, alternative Positionen einnehmen können, die jeweils durch einen gestrichelten Rahmen gekennzeichnet sind. Die Zahnradstufe ZP4 mit dem ihr zugeordneten Schaltelement S6 kann – wie dargestellt – in der fünften Radebene V oder in der achten Radebene VIII angeordnet sein, während die Rückwärts-Zahnradstufe ZPR mit dem ihr zugeordneten Schaltelement S8 entweder – wie dargestellt – in der achten Radebene VIII oder in der fünften Radebene V angeordnet sein kann. Die Tauschrichtung ist durch den Doppelpfeil P angedeutet.
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4 zeigt eine dritte Variante des Hauptradsatzes gem. 1, wobei die achte, die zweite und die Rückwärts-Zahnradstufe ZP8, ZP2, ZPR mit ihren Schaltelementen S9, S7, S8, hervorgehoben durch einen ersten gestrichelten Rahmen, untereinander binomial – siehe Drehpfeil P1 – vertauschbar sind. Binomiale Vertauschung heißt, dass die drei Zahnradstufen ZP2, ZP8, ZPR in allen möglichen Kombinationen unter Beibehaltung der Zuordnung der einzelnen Schaltelemente S7, S8, S9 zu der jeweiligen Zahnradstufe ZP2, ZP8, ZPR vertauscht werden können, also rechts gegen links, oben gegen unten sowie innerhalb der Zeilen und Spalten. Beispielsweise können die zweite Zahnradstufe ZP2 in der Radebene VII (wie dargestellt) oder in der Radebene VIII, VI, die Rückwärts-Zahnradstufe ZPR in der Radebene VIII (wie dargestellt) oder VI oder VII und die achte Zahnradstufe ZP8 in der Radebene VI (wie dargestellt) oder VII oder VIII angeordnet sein. Darüber hinaus können die Schaltelemente S7, S8, S9 bzw. die Schalteinrichtung SE4 entweder auf der Vorgelegewellenachse 5 oder auf der Hauptwellenachse 4 angeordnet sein. Die vierte Zahnradstufe ZP4 in der fünften Radebene V ist durch einen zweiten gestrichelten Rahmen hervorgehoben und kann – entsprechend dem Doppelpfeil P2 – mit der Rückwärts-Zahnradstufe ZPR getauscht, d. h. in der achten Radebene VIII angeordnet werden. Dann können die Zahnradstufen ZP8, ZP2, ZP4 wiederum binomial vertauscht werden. Daraus ergeben sich insgesamt zwölf funktionsgleiche Varianten.
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5 zeigt eine vierte Variante des Hauptradsatzes gemäß 1, wobei die achte Zahnradstufe ZP8 alternative, funktionsgleiche Positionen, angedeutet durch gestrichelte Rahmen, einnehmen kann. Die achte Zahnradstufe ZP8 mit dem ihr zugeordneten Schaltelement S9 kann entweder – wie dargestellt – in der sechsten Radebene VI oder in der achten Radebene VIII angeordnet sein. Die Verschieberichtung ist durch einen Doppelpfeil P angedeutet.
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6 zeigt eine fünfte und sechste Variante des Hauptradsatzes gem. 1, wobei einerseits für das Schaltelement S9 der Zahnradstufe ZP8 alternative, funktionsgleiche Positionen, nämlich entweder auf der Hauptwellenachse 4 oder auf der Vorgelegenwellenachse 5 und andererseits für die Schalteinrichtung SE4 der beiden Zahnradstufen ZP2 und ZPR alternative, funktionsgleiche Positionen, nämlich entweder auf der Vorgelegewellenachse 5 oder auf der Hauptwellenachse 4 angedeutet sind. Die Tauschrichtung erfolgt jeweils quer zu den Achsen 4, 5 und ist durch die Doppelpfeile P1, P2 angedeutet. Bei der ersten Variante werden demnach das Losrad Z11 zum Festrad und das Festrad Z12 zum Losrad. Bei der zweiten Variante werden die beiden Losräder Z14, Z17 zu Festrädern auf der Vorgelegewelle VW und die beiden Festräder Z13, Z15 zu Losrädern auf der zweiten Eingangswelle EW2. Die alternativen Positionen des Schaltelementes S9 und der Schalteinrichtung SE4 sind durch gestrichelte Rahmen angedeutet.
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7 zeigt eine siebte Variante für eine Abwandlung des Hauptradsatzes, wobei das erste Teilgetriebe 2 mit dem zweiten Teilgetriebe 3 entsprechend dem Doppelpfeil P in axialer Richtung vertauscht werden kann – die Teilgetriebe 2, 3 sind jeweils durch einen gestrichelten Rahmen gekennzeichnet. Nach der Vertauschung (nicht dargestellt) der beiden Teilgetriebe 2, 3 sind die Zahnradstufen ZP5, ZP3, ZP7 für die ungeraden Gänge des ersten Teilgetriebes 2 über die zweite Kupplung K2 und die zweite Eingangswelle EW2 mit dem Verbrennungsmotor des Fahrzeuges verbunden, während die Zahnradstufen ZP6, ZP4, ZP8, ZP2 für die geraden Gänge des zweiten Teilgetriebes 3 über die erste Kupplung K1 und die erste Eingangswelle EW1 mit dem Verbrennungsmotor verbunden sind.
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8 zeigt eine achte Variante für eine Abwandlung des Hauptradsatzes, wobei die Schalteinrichtung SE3 (vgl. 1) mit den Schaltelementen S5, S6 in eine modifizierte Schalteinrichtung SE3 umgewandelt wird. Dazu wird das der vierten Zahnradstufe ZP4 zugeordnete Schaltelement S6 entsprechend dem Doppelpfeil P verschoben. Die modifizierte Schalteinrichtung SE3 umfasst die Schaltelemente S6, S9 und ist zwischen der vierten Zahnradstufe ZP4 in der fünften Radebene V und der achten Zahnradstufe ZP8 in der sechsten Radebene VI angeordnet. Die beiden alternativen Schalteinrichtungen SE3, SE3 sind funktionsgleich.
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9 zeigt eine neunte Variante für eine Abwandlung des Hauptradsatzes, wobei die vierte, die achte, die zweite und die Rückwärts-Zahnradstufe ZP4, ZP8, ZP2, ZPR, hervorgehoben durch einen gestrichelten Rahmen binomial untereinander vertauschbar sind. Die vier Zahnradstufen ZP4, ZP8, ZP2, ZPR können somit beliebig auf jeder der vier Radebenen V, VI, VII, VIII angeordnet werden, unter Beibehaltung der Zuordnung der einzelnen Schaltelemente S6, S7, S8, S9 zu der jeweiligen Zahnradstufe ZP2, ZP4, ZP8, ZPR wobei sich zwölf Varianten ergeben. Darüber hinaus können die Schalteinrichtungen SE3, SE4 auf der jeweils anderen Achse angeordnet werden, d. h. quer zu den Achsen 4, 5 verschoben werden. Die binomiale Vertauschbarkeit ist durch den Drehpfeil P angedeutet.
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10 zeigt eine weitere Variante des Hauptradsatzes gemäß 1, und zwar mit einem koaxialen Abtrieb, gekennzeichnet durch einen Pfeil A, in der Hauptwellenachse 4. Hierfür ist der Vorgelegewelle VW eine Konstantstufe KS1, auch Abtriebskonstante genannt, nachgeschaltet, und zwar in einer zusätzlichen Radebene IX. Die Konstantstufe KS1 umfasst die Zahnräder Z18, Z19, wobei das abtreibende Zahnrad Z18 als Losrad Hauptwellenachse 4 gelagert ist.
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11 zeigt eine weitere Variante des Hauptradsatzes gemäß 1, wobei eine weitere Konstantstufe KS2, auch Abtriebskonstante genannt, in einer zusätzlichen Radebene X angeordnet ist. Bei der Konstantstufe KS2 ist das antreibende Zahnrad Z20 auf der Vorgelegewelle VW und das abtreibende Zahnrad Z21 auf einer zusätzlichen Abtriebsachse 7 angeordnet, welche gegenüber der Hauptwellen- und Vorgelegewellenachse 4, 5 versetzt ist. Dadurch ergeben sich weitere Abtriebsmöglichkeiten, bezeichnet als Getriebeausgänge B, C, D, E, welche insbesondere bei einem Vierradantrieb des Kraftfahrzeuges vorteilhaft nutzbar sind.
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12 zeigt eine weitere Variante des Hauptradsatzes gemäß 1 mit zusätzlichen achsversetzten (auf der Abtriebsachse 7 angeordneten) Zahnrädern Z22, Z23, welche mit den auf der Vorgelegewelle VW angeordneten Zahnrädern Z10, Z12 der vierten bzw. der achten Zahnradstufe ZP4, ZP8 in der fünften bzw. in der sechsten Radebene V, VI kämmen. Auch durch diese so genannten Abtriebskonstantenzahnräder Z22, Z23 ergeben sich achsversetzte Getriebeausgänge, welche mit den Buchstaben F, G bezeichnet sind.
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13 zeigt eine sog. Hybridisierung des Doppelkupplungsgetriebes 1 gemäß 1, wobei eine elektrische Maschine EM, betreibbar als Motor oder als Generator, Ober ein zusätzliches Zahnrad Z24 an die dritte Zahnradstufe ZP3 angebunden ist. Die elektrische Maschine EM treibt also – zusätzlich oder alternativ zu dem nicht dargestellten Verbrennungsmotor – in das Doppelkupplungsgetriebe 1 ein. Dabei besteht einerseits die Möglichkeit des rein elektrischen Fahrens, indem die elektrische Maschine EM über das Schaltelement S2 mit der Vorgelegewelle VW gekoppelt wird – der Abtrieb erfolgt dann über den Getriebeausgang AB. Andererseits ist Standladefähigkeit vorhanden, d. h. die elektrische Maschine EM kann vom Verbrennungsmotor bei stehendem Kraftfahrzeug als Generator angetrieben werden und einen elektrischen Speicher des Hybridfahrzeuges laden. Dazu wird die elektrische Maschine EM über die dritte Zahnradstufe ZP3, das geschlossene Schaltelement S3, die erste Eingangswelle EW1 und die geschlossene erste Kupplung K1 mit dem Verbrennungsmotor verbunden.
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Möglich ist auch – was nicht dargestellt ist – die elektrische Maschine EM an die siebte Zahnradstufe ZP7 oder an die sechste Zahnradstufe ZP6 anzubinden.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Getriebe 1 mit den beiden Eingangswellen EW1, EW2, d. h. ohne die Doppelkupplung 6 als Hybridgetriebe verwendet werden. Hybridgetriebe heißt in diesem Falle, dass das Getriebe sowohl von einem Verbrennungsmotor als auch von einer elektrischen Maschine über die beiden Eingangswellen EW1, EW2 antreibbar ist. Die elektrische Maschine wirkt dabei als Lastschaltelement. Aufgrund der eingangs genannten drei älteren Anmeldungen, die in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen wurden, ergeben sich folgende drei Möglichkeiten: Die elektrische Maschine stützt während der Schaltungen alleine, oder der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine stützen während der Schaltungen zusammen über ein zusätzliches Planetengetriebe, oder die beiden vorgenannten Varianten sind mit einem zusätzlichen Doppelschaltelement umschaltbar. Damit ergeben sich weitere Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen 9-Gang-Getriebes für einen Hybridantrieb.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Doppelkupplungsgetriebe
- 2
- Erstes Teilgetriebe
- 3
- Zweites Teilgetriebe
- 4
- Hauptwellenachse
- 5
- Vorgelegewellenachse
- 6
- Doppelkupplung
- 7
- Abtriebsachse
- I
- erste Radebene
- II
- zweite Radebene
- III
- dritte Radebene
- IV
- vierte Radebene
- V
- fünfte Radebene
- VI
- sechste Radebene
- VII
- siebte Radebene
- VIII
- achte Radebene
- IX
- neunte Radebene
- X
- zehnte Radebene
- A–G
- Getriebeausgänge
- AN
- Antriebsseite
- AB
- Abtriebsseite
- EM
- elektrische Maschine
- EW1
- erste Eingangswelle
- EW2
- zweite Eingangswelle
- HW
- Hohlwelle
- K1
- erste Kupplung
- K2
- zweite Kupplung
- KS1
- Konstantstufe 1
- KS2
- Konstantstufe 2
- VW
- Vorgelegewelle
- S1
- Schaltelement 1
- S2
- Schaltelement 2
- S3
- Schaltelement 3
- S4
- Schaltelement 4
- S5
- Schaltelement 5
- S6
- Schaltelement 6
- S7
- Schaltelement 7
- S8
- Schaltelement 8
- S9
- Schaltelement 9
- SE1
- erste Schalteinrichtung
- SE2
- zweite Schalteinrichtung
- SE3
- dritte Schalteinrichtung
- SE3
- Schalteinrichtung (modifiziert)
- SE4
- vierte Schalteinrichtung
- P
- Tauschrichtung
- P1
- Tauschrichtung
- P2
- Tauschrichtung
- Z1
- erstes Zahnrad
- Z2
- zweites Zahnrad
- Z3
- drittes Zahnrad
- Z4
- viertes Zahnrad
- Z5
- fünftes Zahnrad
- Z6
- sechstes Zahnrad
- Z7
- siebtes Zahnrad
- Z8
- achtes Zahnrad
- Z9
- neuntes Zahnrad
- Z10
- zehntes Zahnrad
- Z11
- elftes Zahnrad
- Z12
- zwölftes Zahnrad
- Z13
- dreizehntes Zahnrad
- Z14
- vierzehntes Zahnrad
- Z15
- fünfzehntes Zahnrad
- Z16
- sechzehntes Zahnrad
- Z17
- siebzehntes Zahnrad
- Z18
- achtzehntes Zahnrad
- Z19
- neunzehntes Zahnrad
- Z20
- zwanzigstes Zahnrad
- Z21
- einundzwanzigstes Zahnrad
- Z22
- zweiundzwanzigstes Zahnrad
- Z23
- dreiundzwanzigstes Zahnrad
- Z24
- vierundzwanzigstes Zahnrad
- ZP2
- Zahnradstufe 2
- ZP3
- Zahnradstufe 3
- ZP4
- Zahnradstufe 4
- ZP5
- Zahnradstufe 5
- ZP6
- Zahnradstufe 6
- ZP7
- Zahnradstufe 7
- ZP8
- Zahnradstufe 8
- ZPR
- Rückwärts-Zahnradstufe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010040660 A1 [0002]
- DE 102010030569 [0028]
- DE 102010061824 [0028]
- DE 102010063582 [0028]
