DE102012217034A1

DE102012217034A1 - Getriebevorrichtung mit zwei mit einem Antriebsaggregat in Wirkverbindung bringbaren Eingangswellen

Info

Publication number: DE102012217034A1
Application number: DE201210217034
Authority: DE
Inventors: Ralf Dreibholz; Jürgen Wafzig; Michael Wechs; Markus Renninger; Thomas Rosemeier; Johannes Kaltenbach; Rudolf Kauffeldt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2032-09-22
Also published as: DE102012217034B4

Abstract

Bei einer Getriebevorrichtung (1) sind Eingangswellen (EW1, EW2) zur Darstellung von wenigstens neun Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und wenigstens einer Übersetzung für Rückwärtsfahrt über Radsätze (R3 bis RR), die über Schalteinrichtungen (SE1 bis SE5) in den Kraftfluss zu- und abschaltbar sind, mit genau einer Vorgelegewelle (VW) verbindbar. Zur Darstellung einer ersten Übersetzung für Vorwärtsfahrt ist ein Radsatz (R3), über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine dritte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, mit einem Getriebeeingang (37) und getriebeausgangsseitig mit einem weiteren Radsatz (R9) gekoppelt, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine neunte Übersetzung (J) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist. Der weitere Radsatz (R9) steht dann wiederum getriebeausgangsseitig mit einem zusätzlichen Radsatz (R5) in Wirkverbindung, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine fünfte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist und der mit einem Getriebeausgang (38) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit zwei mit einem Antriebsaggregat in Wirkverbindung bringbaren Eingangswellen gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Bei einer aus der DE 10 2010 040 660 A1 bekannten Getriebevorrichtung sind zwei Eingangswellen zur Darstellung von wenigstens neun Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und wenigstens einer Übersetzung für Rückwärtsfahrt über Radsätze mit genau einer Vorgelegewelle verbindbar. Die Radsätze bilden acht axial nebeneinander angeordnete Radebenen und sind über Schalteinrichtungen in den Kraftfluss der Getriebevorrichtung zu- oder aus diesem abschaltbar. Mehreren Schalteinrichtungen sind jeweils wenigstens zwei Radsätze zugeordnet. Wenigstens zwei Übersetzungen sind durch schaltelementseitiges gleichzeitiges Zuschalten von jeweils drei Radsätzen in den Kraftfluss als sogenannte Windungsgänge darstellbar, über die durch jeweils alleiniges schaltelementseitiges Zuschalten in den Kraftfluss jeweils eine Übersetzung darstellbar ist. Die weiteren Übersetzungen sind jeweils durch schaltelementseitiges Zuschalten von jeweils einem der Radsätze in den Kraftfluss einlegbar. Unter einem Windungsgang wird insbesondere eine Übersetzung der Getriebevorrichtung verstanden, bei welcher Radsätze mehrerer bzw. beider Teilgetriebe der Getriebevorrichtung miteinander gekoppelt werden, um dadurch einen Kraftfluss durch beide Teilgetriebe zu realisieren. Jedes der Teilgetriebe ist hierbei insbesondere jeweils einer der Eingangswellen der Getriebevorrichtung zugeordnet.
Auf wenigstens einer der Eingangswellen ist eine mit zwei Festrädern ausgeführte Hohlwelle angeordnet. Zusätzlich sind auf der Vorgelegewelle zwei mit jeweils zwei Festrädern ausgebildete weitere Hohlwellen drehbar gelagert. Die Hohlwellen sind über die Schalteinrichtungen mit wenigstens einer der Eingangswellen oder der Vorgelegewelle drehfest verbindbar. Zur Darstellung der wenigstens neun Übersetzungen sind auf bauraumgünstige Art und Weise fünf sogenannte Doppelschaltelemente mit insgesamt zehn Schaltelementen vorgesehen.
Zur Darstellung einer ersten Übersetzung für Vorwärtsfahrt wird ein Radsatz, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine fünfte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, mit einem Getriebeeingang und getriebeausgangsseitig mit einem weiteren Radsatz gekoppelt, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine neunte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist. Der weitere Radsatz ist dann wiederum getriebeausgangsseitig mit einem zusätzlichen Radsatz verbunden, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine dritte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist und der bei eingelegter erster Übersetzung in der Getriebevorrichtung mit einem Getriebeausgang in Wirkverbindung steht.
Die vorbeschriebene Darstellung der ersten Übersetzung für Vorwärtsfahrt über die ausgehend vom Getriebeausgang in Richtung des Getriebeausgangs zu bildende Räderkette bestehend aus dem fünften Radsatz, dem neunten Radsatz und dem dritten Radsatz führt nachteilhafterweise dazu, dass die Getriebevorrichtung in axialer Richtung einen hohen Bauraumbedarf aufweist. Dies resultiert aus der Tatsache, dass ein während der Darstellung der ersten Übersetzung für Vorwärtsfahrt am dritten Radsatz anliegendes Drehmoment höher ist als ein im Bereich des Getriebeeingangs anliegendes Drehmoment, da das Getriebeeingangsmoment im Bereich des fünften und des neunten Radsatzes transformiert wird. Die Zahnräder des dritten Radsatzes sind aufgrund des während der Darstellung der ersten Übersetzung für Vorwärtsfahrt am dritten Radsatz anliegenden größeren Drehmomentes mit einer entsprechend höheren Festigkeit auszuführen als dies bei Anliegen des Getriebeeingangsmomentes der Fall wäre. Aus der zur Verfügung zu stellenden erforderlichen Festigkeit der Zahnräder des dritten Radsatzes resultiert eine Mindestbreite der Zahnräder, die wiederum den axialen Bauraumbedarf der Getriebevorrichtung erhöht.
Aus diesem Grund ist für die Getriebevorrichtung in axialer Richtung in einem Fahrzeug ausreichend Bauraum zur Verfügung zu stellen. Falls dieser nicht in ausreichendem Umfang vorliegt, sind für eine Implementierung der Getriebevorrichtung in bestehende Fahrzeugsysteme karosserieseitig unter Umständen umfangreiche konstruktive Maßnahmen erforderlich, die hohe Entwicklungskosten verursachen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Getriebevorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in axialer Richtung einen geringen Bauraumbedarf aufweist und daher kostengünstig in bestehende Fahrzeugsysteme implementierbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit zwei mit einem Antriebsaggregat in Wirkverbindung bringbaren Eingangswellen und mit genau einer Vorgelegewelle sind die Eingangswellen zur Darstellung von wenigstens neun Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und wenigstens einer Übersetzung für Rückwärtsfahrt über Radsätze, die über Schalteinrichtungen in den Kraftfluss zu- und abschaltbar sind, mit der Vorgelegewelle verbindbar. Die Radsätze bilden acht axial nebeneinander angeordnete Radebenen. Mehreren Schalteinrichtungen sind jeweils wenigstens zwei Radsätze zugeordnet. Wenigstens zwei Übersetzungen sind durch schaltelementseitiges Zuschalten von jeweils drei der Radsätze in den Kraftfluss darstellbar, über die durch jeweils alleiniges schaltelementseitiges Zuschalten in den Kraftfluss jeweils eine Übersetzung darstellbar ist. Wenigstens eine weitere Übersetzung ist jeweils durch schaltelementseitiges Zuschalten von jeweils einem der Radsätze in den Kraftfluss einlegbar. Auf wenigstens einer der Eingangswellen ist eine mit wenigstens zwei Festrädern ausgeführte Hohlwelle und auf der Vorgelegewelle sind zwei mit jeweils wenigstens zwei Festrädern ausgebildete weitere Hohlwellen drehbar gelagert, die über die Schalteinrichtungen mit wenigstens einer der Eingangswellen oder der Vorgelegewelle drehfest verbindbar sind.
Erfindungsgemäß ist zur Darstellung einer ersten Übersetzung für Vorwärtsfahrt ein Radsatz, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine dritte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, mit einem Getriebeeingang und getriebeausgangsseitig mit einem weiteren Radsatz gekoppelt, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine neunte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist. Der weitere Radsatz steht wiederum getriebeausgangsseitig mit einem zusätzlichen Radsatz in Wirkverbindung, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine fünfte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist und der mit einem Getriebeausgang verbunden ist.
Ist die erste Übersetzung als sogenannter Windungsgang über die Windungsgangkombination bestehend aus dem dritten Radsatz, dem neunten Radsatz und dem fünften Radsatz ausgeführt, sind die Zahnbreiten im Bereich der an der Darstellung der ersten Übersetzung für Vorwärtsfahrt beteiligten Radsätze der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung kleiner als bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen.
Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Kenntnis zugrunde, dass im Bereich der zur Darstellung der dritten und der neunten Übersetzung für Vorwärtsfahrt in den Kraftfluss der Getriebevorrichtung zuzuschaltenden Radsätze bei in der Getriebevorrichtung eingelegter erster Übersetzung das Getriebeeingangsmoment erhöht wird und im Bereich des Radsatzes, über den in zugeschaltetem Betriebszustand die fünfte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, über miteinander in Eingriff stehende Zahnräder geführt wird, die wenigstens annähernd gleich sind. Somit bedingt die Drehmomenterhöhung im Bereich des Radsatzes, über den die fünfte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, im Vergleich zu der Situation, zu der das Zahnrad dieses Radsatzes auf der Eingangswelle nur mit dem Getriebeeingangsmoment belastet wird, eine verhältnismäßig geringe Vergrößerung der Zahnradbreite des Radsatzes, da das Drehmoment auf optimal große Zahnraddurchmesser aufgeteilt wird.
Im Unterschied dazu wird bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen bei einer Windungsgangkombination bestehend aus den Radsätzen, über die in zugeschaltetem Betriebszustand eine fünfte, eine neunte und eine dritte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar sind, das im Bereich der Radsätze, über die die fünfte und die neunte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar sind, erhöhte Getriebeeingangsmoment über das kleine Antriebsritzel des Radsatzes, über den die dritte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, in Richtung des Getriebeausgangs weitergeleitet. Das Antriebsritzel des dritten Radsatzes ist dann im Vergleich zum kleineren Getriebeeingangsmoment deutlich breiter zu dimensionieren, um die für die Übertragung des erhöhten Getriebeeingangsmomentes erforderliche Festigkeit zu erreichen.
Soll auch eine der Übersetzungen für Rückwärtsfahrt als Windungsgang ausgeführt werden und wird die erste Übersetzung für Vorwärtsfahrt über die Windungsgangkombination bestehend aus den Radsätzen, über die in zugeschaltetem Betriebszustand eine fünfte, eine neunte und eine dritte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar sind, in der Getriebevorrichtung eingelegt, muss der Wert der Übersetzung für Rückwärtsfahrt auslegungsbedingt in etwa dem Wert der dritten Übersetzung für Vorwärtsfahrt entsprechen, wenn die Übersetzung für Rückwärtsfahrt über die Windungsgangkombination bestehend aus den Radsätzen, über die in zugeschaltetem Betriebszustand eine fünfte und eine neunte Übersetzung für Vorwärtsfahrt und eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt darstellbar sind, in der Getriebevorrichtung eingelegt wird. Da jedoch zwischen den entweder mit einer der Eingangswellen oder mit der Vorgelegewelle verbundenen Zahnrädern des Radsatzes, in dessen Bereich eine Drehrichtungsumkehr realisiert wird, ein Zwischenrad zu platzieren ist, wird dieser Radsatz zum bestimmenden Kriterium für den Abstand zwischen den Eingangswellen und der Vorgelegewelle. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Antriebsrad des Radsatzes kleiner ist als das Antriebsrad des Radsatzes, über den eine dritte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist.
Wird die erste Übersetzung dagegen im erfindungsgemäßen Umfang über die Windungsgangkombination bestehend aus den Radsätzen realisiert, über die die dritte, die neunte und die fünfte Übersetzung darstellbar sind, muss der Wert der Übersetzung für Rückwärtsfahrt auslegungsbedingt in etwa dem Wert der fünften Übersetzung für Vorwärtsfahrt entsprechen, wenn die Übersetzung für Rückwärtsfahrt über die Windungsgangkombination bestehend aus den Radsätzen, über die in zugeschaltetem Betriebszustand eine dritte und eine neunte Übersetzung für Vorwärtsfahrt und eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt darstellbar sind, in der Getriebevorrichtung eingelegt wird. Dann ist die Räderkette des Radsatzes, in dessen Bereich eine Drehrichtungsumkehr in der Getriebevorrichtung erfolgt, nicht bestimmend für den Achsabstand zwischen den Eingangswellen und der Vorgelegewelle und somit auch nicht für den Bauraumbedarf der Getriebevorrichtung. Zudem ist der Radsatz, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt darstellbar ist, aufgrund der in etwa gleichen Zahnräder im Bereich einer der Eingangswellen und im Bereich der Vorgelegewelle bauraumgünstig mit geringer Zahnbreite ausführbar.
Die Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit genau einer Vorgelegewelle bietet in Verbindung mit der Darstellung von wenigstens zwei Übersetzungen als so genannte Windungsgänge die Möglichkeit, eine Vielzahl an Übersetzungen, wenigstens neun Übersetzungsstufen für Vorwärtsfahrt und vorzugsweise zwei Übersetzungen für Rückwärtsfahrt, mit geringem radialen als auch axialen Bauraumbedarf und zusätzlich mit geringem Gesamtgewicht der Getriebevorrichtung darzustellen und ein Antriebsaggregat, vorzugsweise eine Brennkraftmaschine, in gewünschtem Umfang in deren optimalen Betriebsbereich betreiben zu können. Zusätzlich ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung aufgrund ihrer Ausführung auch auf konstruktiv einfache Art und Weise mit einer elektrischen Maschine kombinierbar.
Sind die Übersetzungen, die durch schaltelementseitiges Zuschalten von jeweils drei der Zahnradstufen in den Kraftfluss darstellbar sind, eine erste und eine zweite Übersetzung für Vorwärtsfahrt, ist die mechanische Spreizung der auf einem 9-Gang-Getriebekonzept basierenden Getriebevorrichtung reduziert, da lediglich die mechanische Spreizung von der dritten bis zur neunten Übersetzung für Vorwärtsfahrt verbaut wird.
Generell sind in einem Vorgelegegetriebe Schleppverluste im Bereich von Lagerungen im Wesentlichen dadurch bestimmt, dass die Drehzahlen der Losräder der abgeschalteten Radsätze der unterschiedlichen Übersetzungen von der Drehzahl der jeweils eingelegten Übersetzung abweichen. Daraus resultiert wiederum, dass die Lagerverluste mit zunehmender mechanischer Getriebespreizung ansteigen. Für die Minimierung der Lagerverluste ist es somit vorteilhaft, wenn die erste und die zweite Übersetzung für Vorwärtsfahrt der Getriebevorrichtung als Windungsgänge ausgeführt sind, da zwischen der ersten und der zweiten Übersetzung sowie zwischen der zweiten und der dritten Übersetzung für Vorwärtsfahrt die Gangsprünge am größten sind. Die mechanische Spreizung der Getriebevorrichtung ist in gewünschtem Umfang minimierbar, denn sie ist zwischen der dritten und der neunten Übersetzung deutlich kleiner als zwischen der ersten und der siebten Übersetzung.
Ist jeweils eine Eingangswelle über ein Lastschaltelement mit dem Antriebsaggregat in Wirkverbindung bringbar und ist jeweils eines der Lastschaltelemente mit einer der Eingangswellen verbunden, sind Übersetzungswechsel in der dann als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Getriebevorrichtung auf konstruktiv einfache Art und Weise zugkraftunterbrechungsfrei und mit geringem Betätigungsaufwand durchführbar.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist eine Eingangswelle über ein Lastschaltelement mit dem Antriebsaggregat in Wirkverbindung bringbar und die weitere Eingangswelle über ein weiteres Schaltelement mit dem Lastschaltelement koppelbar und zumindest mit einer elektrischen Maschine in Wirkverbindung bringbar. Auch bei dieser Ausführung der Getriebevorrichtung sind zugkraftunterbrechungsfreie Übersetzungswechsel innerhalb der Getriebevorrichtung darstellbar und zusätzlich ein Startvorgang eines als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsaggregates, ein Boost-Betrieb eines mit der Getriebevorrichtung ausgeführten Fahrzeuges, ein Rekuperationsbetrieb oder ein reiner Elektrofahrbetrieb über die elektrische Maschine mit geringem Aufwand darstellbar.
Darüber hinaus ist eine der Eingangswellen bei einer weiteren bauraumgünstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung geteilt ausgeführt und eine erste Getriebeteilwelle der betreffenden Eingangswelle mit einer zweiten Getriebeteilwelle der betreffenden Eingangswelle über eine der Schalteinrichtungen koppelbar sowie eine der Getriebeteilwellen mit einem der Lastschaltelemente verbunden, wobei drei der Radsätze mit der einen Getriebeteilwelle gekoppelt sind, ein weiterer Radsatz mit der anderen Getriebeteilwelle über eine der Schalteinrichtungen verbindbar oder mit dieser verbunden ist und ein zusätzlicher Radsatz über eine der Schalteinrichtungen mit der anderen Getriebeteilwelle koppelbar ist.
Steht eines der Festräder der auf wenigstens einer der Eingangswellen angeordneten Hohlwelle mit einem der Festräder einer der auf der Vorgelegewelle angeordneten Hohlwellen und das jeweils andere Festrad der auf wenigstens einer der Eingangswellen angeordneten Hohlwelle oder der auf der Vorgelegewelle angeordneten Hohlwelle mit einem auf der Vorgelegewelle oder wenigstens einer der Eingangswellen drehbar gelagerten Losrad in Wirkverbindung, sind wenigstens neun Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und wenigstens zwei Übersetzungen für Rückwärtsfahrt über die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung auf konstruktiv einfache und bauraumgünstige Art und Weise und mit möglichst wenig Schaltelementen darstellbar.
Um wenigstens neun Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und wenigstens zwei Übersetzung für Rückwärtsfahrt mit einer geringen Anzahl an Radsätzen und Schaltelementen darstellen zu können, steht eines der Festräder einer der auf der Vorgelegewelle angeordneten Hohlwelle mit einem auf der einen Getriebeteilwelle drehbar gelagerten Losrad und das andere Festrad der Hohlwelle mit einem Festrad der anderen Getriebeteilwelle in Eingriff.
Sind ein Losrad eines Radsatzes, über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine vierte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, und eine der auf der Vorgelegewelle angeordneten Hohlwellen über eine gemeinsame Schalteinrichtung mit der Vorgelegewelle drehfest verbindbar, weist die Getriebevorrichtung zumindest in axialer Richtung einen geringen Bauraumbedarf auf, da die Hohlwelle und das Losrad des Radsatzes jeweils über ein im Vergleich zu zwei Einzelschaltelementen bauraumgünstigeres Doppelschaltelement in den Kraftfluss der Getriebevorrichtung zuschaltbar oder aus diesem abschaltbar sind.
Die Getriebevorrichtung weist auch dann zumindest in axialer Richtung einen geringen Bauraumbedarf auf, wenn ein Losrad eines Radsatzes, über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine siebte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, und eine der auf der Vorgelegewelle angeordneten Hohlwellen über eine gemeinsame Schalteinrichtung mit der Vorgelegewelle drehfest verbindbar sind.
Sind Losräder von Radsätzen, über die in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine fünfte Übersetzung für Vorwärtsfahrt oder eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt darstellbar ist, über eine gemeinsame Schalteinrichtung mit einer der Eingangswellen oder der Vorgelegewelle drehfest verbindbar und kämmen mit Festrädern der Vorgelegewelle oder einer der Eingangswellen, sind Übersetzungen in der Getriebevorrichtung auf bauraumgünstige Art und Weise darstellbar.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Es zeigen:
1 eine schematisierte Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung;
2 eine 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung;
3 eine Schaltmatrix der ersten Ausführungsform der Getriebevorrichtung gemäß 1;
4 eine detailliertere Darstellung der ersten Ausführungsform der Getriebevorrichtung gemäß 1;
5 eine tabellarische Übersicht der Zuordnung zwischen Schaltelementen von Schalteinrichtungen und Radsätzen der Getriebevorrichtung gemäß 4;
6 eine 4 entsprechende Darstellung einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform der Getriebevorrichtung mit in Bezug auf Eingangswellen koaxialem Abtrieb über ein zusätzliches Abtriebskonstantenzahnradpaar;
7 eine 4 entsprechende Darstellung einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit in Bezug auf die Eingangswellen und eine Vorgelegewelle achsversetztem Abtrieb über ein zusätzliches Abtriebskonstantenzahnradpaar, welches im Bereich verschiedener axialer Positionen angeordnet werden kann;
8 eine 4 entsprechende Darstellung einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit in Bezug auf die Eingangswellen und die Vorgelegewelle achsversetztem Abtrieb über ein zusätzliches Abtriebskonstantenzahnrad, das mit einem Festrad auf der Vorgelegewelle kämmt; und
9 ein Räderschema einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung.
1 zeigt eine Getriebevorrichtung 1 mit zwei mit einem Antriebsaggregat 2A in Wirkverbindung bringbaren Eingangswellen EW1, EW2. Dabei ist die erste Eingangswelle EW1 als Getriebezentralwelle ausgeführt und die zweite Eingangswelle EW2 konzentrisch dazu angeordnet und als Getriebehohlwelle ausgebildet. Die beiden Eingangswellen EW1 und EW2 sind im Bereich eines Getriebeeingangs 37 über zwei Lastschaltelemente K1, K2 mit dem Antriebsaggregat 2A koppelbar. Die beiden Lastschaltelemente K1 und K2 sind vorliegend reibschlüssige Lamellenkupplungen. Mit 6 bezeichnete Eingangselemente der Lastschaltelemente K1, K2 sind mit dem Antriebsaggregat 2A, beispielsweise einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugantriebsstranges, verbunden oder wirkverbunden. Ein mit 7 bezeichnetes Ausgangselement des Lastschaltelementes K1 ist mit der ersten Eingangswelle EW1 verbunden, während ein mit 8 bezeichnetes Ausgangselement des Lastschaltelementes K2 mit der zweiten Eingangswelle EW2 drehfest gekoppelt ist. Die in der Zeichnung dargestellte konstruktive Ausbildung der beiden Lastschaltelemente K1, K2 ist als beispielhaft anzusehen und liegt im Ermessen des Fachmannes. So sind die beiden angetriebenen Eingangselemente 6 der Lastschaltelemente K1, K2 hier beispielhaft als ein für beide Lastschaltelemente K1, K2 gemeinsamer Außenlamellenträger ausgebildet und die beiden Ausgangselemente 7, 8 der Lastschaltelemente K1, K2 entsprechend jeweils als Innenlamellenträger. Ein Getriebeausgang 38 der Getriebevorrichtung 1 steht mit einem Abtrieb 9 in Wirkverbindung.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Getriebevorrichtung 1, bei der die erste Eingangswelle EW1 über das Lastschaltelement K1 mit dem Antriebsaggregat 2A in Wirkverbindung bringbar ist. Die weitere Eingangswelle EW2 ist über ein weiteres Schaltelement K3, das vorliegend als Synchronisierung ausgeführt ist, mit dem Lastschaltelement K1 koppelbar und zumindest mit einer elektrischen Maschine 10 verbunden. Über die elektrische Maschine 10 sind Schaltungen in der Getriebevorrichtung 1 zugkraftunterbrechungsfrei durchführbar. Eine derartige Verbindung zwischen den beiden Eingangswellen EW1 und EW2 und dem Antriebsaggregat 2A sowie die Anbindung der zweiten Eingangswelle EW2 an die elektrische Maschine 10 sind beispielsweise aus der DE 10 2010 030 569 A1 bekannt.
Die erste Eingangswelle EW1 ist in der in 4 bis 9 jeweils näher gezeigten Art und Weise vorliegend geteilt ausgeführt, wobei eine erste Getriebeteilwelle EW1A der ersten Eingangswelle EW1 mit einer zweiten Getriebeteilwelle EW1B der ersten Eingangswelle EW1 über eine Schalteinrichtung SE4 von insgesamt fünf Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 der Getriebevorrichtung 1 verbindbar ist. Die erste Getriebeteilwelle EW1A ist dabei mit der zweiten Schaltelementhälfte 7 des ersten Lastschaltelementes K1 verbunden.
Die beiden Eingangswellen EW1, EW2 der beiden in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 sind zur Darstellung von in 3 näher aufgeführten neun Übersetzungen A bis J für Vorwärtsfahrt und zwei Übersetzung L, M für Rückwärtsfahrt über in 4 bis 9 dargestellte acht Radsätze R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9 und RR mit der Vorgelegewelle VW verbindbar. Die acht Radsätze R3 bis RR sind über die fünf Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 in den Kraftfluss der Getriebevorrichtung 1 zu- und aus diesem abschaltbar. Des Weiteren bilden die acht Radsätze R3 bis RR in axialer Richtung acht nebeneinander angeordnete Radebenen I bis VIII. Der ersten Schalteinrichtung SE1 sind vorliegend die Radsätze R4, R6 und R8 zugeordnet, während über die zweite Schalteinrichtung SE2 die Radsätze R4, R8 und R6 betätigbar sind. Über die dritte Schalteinrichtung SE3 sind die Radsätze R7, R3 und R9 ansteuerbar, während über die vierte Schalteinrichtung SE4 die Radsätze R3, R9, R5 und RR betätigbar sind. Zusätzlich ist den Radsätzen R5 und RR die fünfte Schalteinrichtung SE5 zugeordnet.
Die Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 sind vorliegend insbesondere als so genannte Doppelsynchronisierungen ausgeführt und umfassen jeweils zwei Schaltelemente S1, S2 bzw. S3, S4 bzw. S5, S6 bzw. S7, S8 bzw. S9, S10, über die jeweils wenigstens eine der Zahnradstufen R4, R6, R8 oder R4, R8, R6 oder R7, R3, R9 oder R3, R9, R5, RR oder R5, RR mit der ersten Eingangswelle EW1, der zweiten Eingangswelle EW2 oder der Vorgelegewelle VW koppelbar ist und über die Differenzdrehzahlen in gewissem Umfang ausgleichbar bzw. reduzierbar sind.
Auf der Vorgelegewelle VW sind zwei Hohlwellen 11, 12 angeordnet. Die erste Hohlwelle 11 weist zwei Festräder 17, 16 auf und ist wie ein Losrad 15 des vierten Radsatzes R4, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine vierte Übersetzung D für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, über die gemeinsame erste Schalteinrichtung SE1 mit der Vorgelegewelle VW verbindbar. Die zweite Hohlwelle 12 ist vorliegend ebenfalls mit zwei Festrädern 27, 14 ausgebildet und wie ein Losrad 20 des siebten Radsatzes R7, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine siebte Übersetzung G für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, über die dritte Schalteinrichtung SE3 drehfest mit der Vorgelegewelle VW koppelbar. Das Losrad des siebten Radsatzes R7 kämmt mit einem Festrad 19 der ersten Getriebeteilwelle EW1A.
Auf der zweiten Eingangswelle EW2 ist eine weitere Hohlwelle 36 drehbar angeordnet, mit der ein als Festrad ausgeführtes Zahnrad 26 des vierten Radsatzes R4 und ein ebenfalls als Festrad ausgebildetes Zahnrad 24 des achten Radsatzes R8, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine achte Übersetzung H für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, drehfest gekoppelt sind. Die weitere Hohlwelle 36 ist über die zweite Schalteinrichtung SE2 wie ein Losrad 25 des sechsten Radsatzes R6 drehfest mit der zweiten Eingangswelle EW2 koppelbar, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine sechste Übersetzung F für Vorwärtsfahrt darstellbar ist. Das Losrad 25 des sechsten Radsatzes R6 kämmt mit dem Festrad 16 der ersten Hohlwelle 11, während das Festrad 24 der weiteren Hohlwelle 36 mit dem Festrad 17 der ersten Hohlwelle 11 und das weitere Festrad 26 der weiteren Hohlwelle 36 mit dem Losrad 15 des vierten Radsatzes R4 in Eingriff steht.
Ein drehbar auf der ersten Getriebeteilwelle EW1A gelagertes Losrad 23 des dritten Radsatzes R3, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine dritte Übersetzung C für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, kämmt mit dem Festrad 27 der zweiten Hohlwelle 12. Die zweite Getriebeteilwelle EW1B der ersten Eingangswelle EW1 ist vorliegend mit drei Festrädern 22, 21 und 29 der Radsätze R9, R5 und RR ausgebildet, wobei das Festrad 22 der zweiten Getriebeteilwelle EW1B mit dem Festrad 14 der zweiten Hohlwelle 12 in Eingriff steht. Das weitere Festrad 21 der zweiten Getriebeteilwelle EW1B bzw. des fünften Radsatzes R5, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine fünfte Übersetzung E für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, kämmt mit einem drehbar auf der Vorgelegewelle VW gelagerten Losrad 13. Das Losrad 13 ist wie ein Losrad 18 des Radsatzes RR, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine zweite Übersetzung M für Rückwärtsfahrt darstellbar ist, über die fünfte Schalteinrichtung drehfest mit der Vorgelegewelle VW verbindbar. Das Losrad 18 des Radsatzes RR kämmt vorliegend mit einem Zwischenrad 28, das mit dem Festrad 29 der zweiten Getriebeteilwelle EW1B in Eingriff steht, womit im Bereich der Zahnradstufe RR die für die Darstellung eines Rückwärtsfahrbetriebes erforderliche Drehrichtungsumkehr in der Getriebevorrichtung 1 darstellbar ist.
Über die beiden Lastschaltelemente K1 und K2 ist jeweils ein an den Eingangselementen 6 anstehendes Drehmoment des Antriebsaggregates 2A wahlweise auf die erste Eingangswelle EW1 oder die zweite Eingangswelle EW2 führbar. Um die verschiedenen Übersetzungen A bis M darstellen zu können, sind die Radsätze R3 bis RR in der nachfolgend näher beschriebenen Art und Weise über die Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 bzw. deren Schaltelemente S1 bis S10 in den Kraftfluss der Getriebevorrichtung 1 zuzuschalten bzw. aus diesem abzuschalten.
Damit über die beiden Lastschaltelemente K1 und K2 jeweils zugkraftunterbrechungsfreie Übersetzungswechsel in der Getriebevorrichtung 1 durchführbar sind, wird jeweils im Bereich eines aktuell im lastfreien Betriebszustand vorliegenden Teilgetriebes 2, 3 durch entsprechendes Öffnen und Schließen der betreffenden Schaltelemente S1 bis S10 die aktuell einzulegende Zielübersetzung vorgewählt. Anschließend wird das aktuell geschlossene Lastschaltelement K1 oder K2 in einen geöffneten Betriebszustand überführt, während das aktuell geöffnete Lastschaltelement K2 oder K1 während einer Überschneidungsschaltung in seinen geschlossenen Betriebszustand überführt wird.
Die Übersetzungen C, D, E, F, G, H und J, die einer dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten, achten und neunten Übersetzung für Vorwärtsfahrt entsprechen, und die zweite Übersetzung M für Rückwärtsfahrt sind in der Getriebevorrichtung 1 jeweils durch alleiniges schaltelementseitiges Zuschalten der Radsätze R3 bis R9 oder RR darstellbar. Die erste Übersetzung A für Vorwärtsfahrt ist durch Zuschalten der drei Radsätze R3, R9 und R5 in den Kraftfluss der Getriebevorrichtung 1 darstellbar und ist somit ein so genannter Windungsgang. Dabei wird ein Getriebeeingangsmoment über den dritten Radsatz R3 in Richtung des damit wirkverbundenen neunten Radsatzes R9 und dann in Richtung des im Kraftfluss zwischen dem neunten Radsatz R9 und dem Getriebeausgang 38 zugeschalteten fünften Radsatz R5 geführt und von dort in Richtung des Abtriebs 9 weitergeleitet.
Des Weiteren ist die zweite Übersetzung B für Vorwärtsfahrt durch schaltelementseitiges Zuschalten der drei Radsätze R6, R8 und R4 in der Getriebevorrichtung 1 einlegbar. Damit ist auch die zweite Übersetzung B für Vorwärtsfahrt ein Windungsgang. Zusätzlich ist in der Getriebevorrichtung 1 auch eine erste Übersetzung L für Rückwärtsfahrt durch schaltelementseitiges Zuschalten der Radsätze R3, R9 und RR darstellbar, die deshalb auch ein Windungsgang ist.
Die Radsätze R4, R8 und R6 sind über die Schalteinrichtungen SE1 und SE2 mit der zweiten Eingangswelle EW1 oder mit der Vorgelegewelle VW in Wirkverbindung bringbar. Die Radsätze R7, R3 und R9 sind über die dritte Schalteinrichtung SE3 mit der Vorgelegewelle VW koppelbar, wobei der siebte Radsatz R7 über das Festrad 19 permanent mit der ersten Eingangswelle EW1 bzw. deren erste Getriebeteilwelle EW1A verbunden ist. Der dritte Radsatz R3 ist über die vierte Schalteinrichtung SE4 mit der ersten Eingangswelle EW1 bzw. der ersten Getriebeteilwelle EW1A koppelbar. Des Weiteren sind der fünfte Radsatz R5 und der Radsatz RR über die fünfte Schalteinrichtung SE5 mit der Vorgelegewelle VW in Wirkverbindung bringbar. Die Radsätze R9, R5 und RR stehen über die Festräder 22, 21 und 29 dauerhaft mit der zweiten Getriebeteilwelle EW1B in Verbindung, die über die vierte Schalteinrichtung SE4 mit der ersten Getriebeteilwelle EW1A drehfest verbindbar ist.
Die Radsätze R7, R3, R9, R5 und RR sind dem zweiten Teilgetriebe 3 zugeordnet, über das jeweils die ungeraden Übersetzungen der Getriebevorrichtung 1, d.h. die erste Übersetzung A, die dritte Übersetzung C, die fünfte Übersetzung E, die siebte Übersetzung G und die neunte Übersetzung J für Vorwärtsfahrt, sowie die zweite Übersetzung M für Rückwärtsfahrt darstellbar sind. Die Radsätze R4, R8 und R6 sind dagegen dem ersten Teilgetriebe 2 zugeordnet, in dessen Bereich die geraden Übersetzungen der Getriebevorrichtung 1, d. h. die zweite Übersetzung B, die vierte Übersetzung D, die sechste Übersetzung F und die achte Übersetzung H für Vorwärtsfahrt, darstellbar sind.
Die Schaltelemente S1 bis S10 sind zur Darstellung der Übersetzungen A bis J für Vorwärtsfahrt und zur Darstellung der Übersetzungen L und M für Rückwärtsfahrt gemäß der in 3 näher dargestellten Schaltlogik zu betätigen. Es sind jeweils die Schaltelemente S1 bis S10 zur Darstellung einer der Übersetzungen A bis M zu schließen oder im geschlossenen Betriebszustand zu halten, deren Zellen jeweils mit dem Buchstaben X befüllt sind. Die weiteren Schaltelemente S1 bis S10, deren zugeordnete Zellen leer sind, sind jeweils in ihren geöffneten Betriebszustand zu überführen bzw. in diesem zu belassen. Gleichzeitig ist jeweils das mit dem Buchstaben X gekennzeichnete Lastschaltelement K1 oder K2 in geschlossenen Betriebszustand zu überführen. Das jeweils andere Lastschaltelement K2 oder K1, dessen zugeordnete Zelle frei ist, ist zu öffnen, um ein Drehmoment von der Antriebsmaschine 2A in Richtung des Abtriebs 9 eines Fahrzeuges führen zu können.
Das in 4 dargestellte Räderschema der Getriebevorrichtung 1 ist durch die nachfolgend näher beschriebene unterschiedliche Positionierung der Radsätze R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9 und RR zueinander sowie der Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 bzw. deren Schaltelemente S1 bis S10 funktionsgleich veränderbar. Die vorzugsweise als Synchronisierungen ausgeführten Schaltelemente S1 bis S10 sind gemäß der in 5 dargestellten Tabelle den Zahnradstufen R3 bis RR fest zugeordnet. Aufgrund dieser festen Zuordnung ändert sich die in 3 gezeigte Schaltmatrix durch eine von der in 4 gezeigten Anordnung der Radsätze R3 bis RR verschiedene Positionierung der vorliegend als Stirnradstufen ausgebildeten Radsätze R3 bis RR nicht.
Das Schaltelement S1 ist dem vierten Radsatz R4, das Schaltelement S2 ist den Radsätzen R6 und R8, das Schaltelement S3 ist den Radsätzen R4 und R8, das Schaltelement S4 ist dem sechsten Radsatz R6, das Schaltelement S5 ist dem siebten Radsatz R7, das Schaltelement S6 ist den Radsätzen R3 und R9, das Schaltelement S7 ist dem dritten Radsatz R3, das Schaltelement S8 ist den Radsätzen R9, R5 und RR, das Schaltelement S9 ist dem Radsatz R5 und das Schaltelement S10 ist dem Radsatz RR zugeordnet.
Bei der Darstellung der Getriebevorrichtung 1 gemäß 4 sind die Radsätze R4, R8 und R6 des ersten Teilgetriebes 2 zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 und den dem zweiten Teilgetriebe 3 zugeordneten Radsätzen R7, R3, R9, R5 und RR angeordnet. Bei einer hiervon abweichenden Ausführungsform der Getriebevorrichtung 1 sind die Radsätze R7, R3, R9, R5 und RR zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 und den Radsätzen R4, R8 und R6 angeordnet, wobei die von 4 abweichende Anordnungsvariante einen Tausch der beiden Teilgetriebe 2 und 3 darstellt, der durch Spiegeln der Getriebevorrichtung 1 entlang der Linie Y1 zu vollziehen ist.
Alternativ zum vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel der Getriebevorrichtung 1 oder kumulativ dazu besteht die Möglichkeit, den in der vierten Radebene IV angeordneten siebten Radsatz R7 und den in der fünften Radebene V angeordneten dritten Radsatz R3 in der in 6 angedeuteten Art und Weise gemeinsam mit der dritten Schalteinrichtung SE3 mit den in der siebten Radebene VII und in der achten Radebene VIII angeordneten Radsätzen R5 und RR und der zugeordneten fünften Schalteinrichtung SE5 zu vertauschen. Dann sind der siebte Radsatz R7 und der dritte Radsatz R3 in der siebten Radebene VII bzw. in der achten Radebene VIII und die Radsätze R5 und RR in der vierten Radebene IV bzw. in der fünften Radebene V angeordnet, ohne die zu 4 näher beschriebene Funktionalität der Getriebevorrichtung 1 zu verändern.
Alternativ zu den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen der Getriebevorrichtung 1 oder kumulativ dazu besteht die Möglichkeit, den in der siebten Radebene VII angeordneten fünften Radsatz R5 in der in 6 angedeuteten Art und Weise gemeinsam mit dem Schaltelement S9 mit dem in der achten Radebene VIII angeordneten Radsatz RR und dem zugeordneten Schaltelement S10 zu vertauschen. Dann ist der Radsatz RR in der siebten Radebene VII und der fünfte Radsatz R5 in der achten Radebene VIII angeordnet, ohne die zu 4 näher beschriebene Funktionalität der Getriebevorrichtung 1 zu verändern.
Zusätzlich alternativ oder wiederum kumulativ zu den vorbeschriebenen Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 besteht auch die Möglichkeit, die Losräder 13 und 18 des fünften Radsatzes R5 und des Radsatzes RR in der in 8 angedeuteten Art und Weise abweichend von der Darstellung gemäß 4 als Festräder auf der Vorgelegewelle VW auszuführen und die fünfte Schalteinrichtung SE5 auf der zweiten Getriebeteilwelle EW1B zu positionieren. Somit können die dann als Losräder ausgebildeten Zahnräder 21 und 29 drehfest mit der zweiten Getriebeteilwelle EW1B verbunden werden, ohne die zu 4 näher beschriebene Funktionalität der Getriebevorrichtung 1 zu verändern.
Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit das Festrad 19 des siebten Radsatzes R7 in der in 7 angedeuteten Art und Weise drehfest mit der Vorgelegewelle VW zu verbinden und das Losrad 20 des siebten Radsatzes R7 zusammen mit dem Schaltelement S5 auf der ersten Getriebeteilwelle EW1A anzuordnen, ohne die zu 4 näher beschriebene Funktionalität der Getriebevorrichtung 1 zu verändern. Das Schaltelement S6 ist dann nach wie vor auf der Vorgelegewelle VW angeordnet. Um diese Ausführungsform umsetzen zu können, sind die Schaltelemente S5 und S6 der dritten Schalteinrichtung SE3 als Einzelschaltelemente auszuführen.
Wiederum alternativ oder kumulativ zu den vorbeschriebenen Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 besteht auch die Möglichkeit, dass der siebte Radsatz R7 gemeinsam mit der dritten Schalteinrichtung SE3 anstatt zwischen dem sechsten Radsatz R6 und dem dritten Radsatz R3 in der in 8 angedeuteten Art und Weise zwischen dem neunten Radsatz R9 und dem fünften Radsatz R5 angeordnet ist, ohne die zu 4 beschriebene Funktionalität der Getriebevorrichtung 1 zu verändern.
Wiederum zusätzlich alternativ oder kumulativ zu den vorbeschriebenen Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 kann es auch vorgesehen sein, dass der dritte Radsatz R3 mit dem Schaltelement S6 in der in 7 angedeuteten Art und Weise anstatt zwischen dem neunten Radsatz R9 und dem sechsten Radsatz R6 auf der zu dem sechsten Radsatz R6 abgewandten Seite des neunten Radsatzes R9 angeordnet ist, während der fünfte Radsatz R5 und der Radsatz RR dann anstatt auf der zu dem sechsten Radsatz R6 abgewandten Seite des neunten Radsatzes R9 gemeinsam mit der fünften Schalteinrichtung SE5 zwischen dem neunten Radsatz R9 und dem sechsten Radsatz R6 positioniert sind.
Bei einer weiteren in 8 angedeuteten möglichen Ausführungsform der Getriebevorrichtung 1 ist das erste Teilgetriebe 2 spiegelbildlich zu der Darstellung gemäß 4 bis 9 ausgebildet und der sechste Radsatz R6 gemeinsam mit der zweiten Schalteinrichtung SE2 zwischen dem achten Radsatz R8 und den Lastschaltelementen K1 und K2 vorgesehen, während der vierte Radsatz R4 die dritte Radebene III bildet und die erste Schalteinrichtung SE1 dann auf der den Lastschaltelementen K1 und K2 abgewandten Seite des achten Radsatzes R8 zwischen dem achten Radsatz R8 und dem vierten Radsatz R4 angeordnet ist.
Der Abtrieb 9 ist bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der Getriebevorrichtung 1 im Bereich der Vorgelegewelle VW mit der Getriebevorrichtung 1 verbunden. In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht die Möglichkeit, den Abtrieb 9 eines mit der Getriebevorrichtung 1 ausgeführten Fahrzeuges zusätzlich zu der Anbindung im Bereich der Vorgelegewelle VW oder alternativ hierzu koaxial zu den beiden Eingangswellen EW1 und EW2 über ein in 6 zusätzlich vorgesehenes Zahnradpaar RA und eine damit wirkverbundene Welle 34 mit der Getriebevorrichtung 1 zu verbinden. Das zusätzliche Zahnradpaar bzw. das Abtriebskonstantenzahnradpaar RA umfasst ein drehfest mit der Vorgelegewelle VW verbundenes Festrad 30 und ein drehbar auf der Eingangswellenachse angeordnetes Losrad 31, das wiederum mit der Welle 34 und damit mit dem Abtrieb 9 wirkverbunden ist.
Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, die Getriebevorrichtung 1 in der in 7 dargestellten Art und Weise mit einem in Bezug auf die Eingangswellen EW1 und EW2 sowie die Vorgelegewelle VW achsversetztem Abtrieb auszuführen. Der achsversetzte Abtrieb umfasst ein zusätzliches Abtriebskonstantenzahnradpaar RA1, RA2, RA3 oder RA4, das in axialer Richtung der Getriebevorrichtung 1 an verschiedenen Stellen angeordnet werden kann, und eine damit gekoppelte Welle 35. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, einen achsversetzten Abtrieb der Getriebevorrichtung 1 mit einem in 8 näher gezeigten zusätzlichen Abtriebskonstantenzahnrad 32 auszuführen, das dann mit dem Festrad 13 des fünften Radsatzes R5 oder dem Festrad 18 des Radsatzes RR kämmt und mit einer Welle 33 verbunden ist.
Bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Getriebevorrichtung 1 zusätzlich mit einer weiteren Elektromaschine EM kombiniert, die in den Kraftfluss der Getriebevorrichtung 1 mechanisch zuschaltbar ist. Hierfür ist die Elektromaschine EM vorliegend über das Schaltelement S1 der ersten Schalteinrichtung SE1 mit der Vorgelegewelle VW verbindbar. Dann kann die Elektromaschine EM im motori schen Betrieb bei eingelegter vierter Übersetzung D für Vorwärtsfahrt antreiben, ohne dass Drehmoment in Richtung der Lastschaltelemente K1 und K2 weitergeleitet wird.
Generell besteht die Möglichkeit, die Elektromaschine EM mit einer der Wellen EW1, EW2 oder VW der Getriebevorrichtung 1 zu verbinden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass zwischen der Elektromaschine EM und der Getriebevorrichtung 1 im Bereich eines Festrades oder eines Losrades der Getriebevorrichtung 1 eine Wirkverbindung vorgesehen ist oder die Elektromaschine EM im Bereich eines zusätzlichen Festrades angebunden ist.
Eine vorteilhafte Wirkverbindung zwischen der Elektromaschine EM und dem Kraftfluss der Getriebevorrichtung 1 liegt dann vor, wenn sowohl die Wirkverbindung zwischen der Elektromaschine EM und den Lastschaltelementen K1 und K2 als auch zwischen der Elektromaschine EM und dem Abtrieb 9 des Fahrzeuges in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes des Fahrzeugantriebsstranges und der Elektromaschine EM schaltbar ist. Dann sind verschiedene Hybridfunktionen, wie ein Ladevorgang eines der Elektromaschine EM zugeordneten elektrischen Speichers im Stillstand des Fahrzeuges oder ein rein elektrischer Fahrbetrieb während eines motorischen Betriebes der Elektromaschine EM, ohne Schleppverluste im Bereich der Lastschaltelemente K1 und K2 darstellbar. Besonders geeignet sind bei der vorliegend betrachteten Getriebevorrichtung 1 Anbindungsvarianten der Elektromaschine EM an die Getriebevorrichtung 1 im Bereich der Radsätze R4, R8, R6, R3, R5, R9 oder RR.
Generell sind mindestens neun Übersetzungen A bis J für Vorwärtsfahrt und zwei Übersetzungen L und M für Rückwärtsfahrt auf bauraumgünstige Art und Weise mit lediglich acht Radebenen I bis VIII realisierbar, wobei hierfür fünf so genannte Doppelsynchronisierungen SE1 bis SE5 in Standardbauweise ausreichend sind.
Eine während der Darstellung der Windungsgänge A, B und L auftretende Beeinträchtigung des Gesamtwirkungsgrades der Getriebevorrichtung 1, die durch die jeweils gleichzeitig in den Kraftfluss zugeschalteten drei Radsätze R3, R9 und R5 bzw. R6, R8 und R4 bzw. R3, R9 und RR verursacht wird, ist vernachlässigbar, da die erste und die zweite Übersetzung für Vorwärtsfahrt sowie die erste Übersetzung für Rückwärtsfahrt über die Lebensdauer und über den gesamten Verbrauchszyklus im Vergleich zu den weiteren Übersetzungen der Getriebevorrichtung 1 wesentlich geringere Fahranteile aufweisen.
Durch Kombination der vorbeschriebenen verschiedenen Anordnungsvarianten der Radsätze R3 bis RR und der jeweils zugeordneten Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 bzw. deren Schaltelemente S1 bis S10 zueinander ergeben sich 128 funktionsgleiche Varianten der Getriebevorrichtung 1.
Bei der Getriebevorrichtung 1 sind alle Übersetzungswechsel ausgehend von der ersten Übersetzung A für Vorwärtsfahrt in Richtung der geraden Übersetzungen B, D, F und H für Vorwärtsfahrt zugkraftunterbrechungsfrei durchführbar bzw. lastschaltbar. Des Weiteren sind auch alle Übersetzungswechsel zwischen den ungeraden Übersetzungen A, C, E, G und J und den geraden Übersetzungen B, D, F, und H bzw. zwischen den geraden Übersetzungen B, D, F, und H und den ungeraden Übersetzungen A, C, E, G und J lastschaltbar.
Bezugszeichenliste

1: Getriebevorrichtung
2: erstes Teilgetriebe
2A: Antriebsaggregat
3: zweites Teilgetriebe
6: Eingangselement
7: Ausgangselement von K1
8: Ausgangselement von K2
9: Abtrieb
10: elektrische Maschine
11, 12: Hohlwelle
13: Losrad des Radsatzes R5
14: Festrad der zweiten Hohlwelle 12
15: Losrad des Radsatzes R4
16, 17: Festrad der ersten Hohlwelle 11
18: Losrad des Radsatzes RR
19: Festrad des Radsatzes R7
20: Losrad des Radsatzes R7
21: Festrad des Radsatzes R5
22: Festrad des Radsatzes R9
23: Losrad des Radsatzes R3
24: Festrad des Radsatzes R8
25: Losrad des Radsatzes R6
26: Festrad des Radsatzes R4
27: Festrad der zweiten Hohlwelle 12
28: Zwischenrad des Radsatzes RR
29: Festrad des Radsatzes RR
30: Festrad des Radsatzes RA
31: Losrad des Radsatzes RA
32: Abtriebskonstantenzahnrad
33, 34, 35: Welle
36: weitere Hohlwelle
37: Getriebeeingang
38: Getriebeausgang
I bis VIII: Radebene
A bis M: Übersetzung
EM: Elektromaschine
EW1: erste Eingangswelle
EW1A: erste Getriebeteilwelle
EW1B: zweite Getriebeteilwelle
EW2: Eingangswelle
K1, K2: Lastschaltelement
K3: weiteres Schaltelement
SE1 bis SE5: Schalteinrichtung
S1 bis S10: Schaltelement
RA: Zahnradpaar
RA1 bis RA4: Abtriebskonstantenzahnradpaar
RR: Radsatz Rückwärtsgang
R3 bis R9: Radsatz Vorwärtsgang
VW: Vorgelegewelle
Y1: Linie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010040660 A1 [0002]
DE 102010030569 A1 [0040]

Claims

Getriebevorrichtung (1) mit zwei mit einem Antriebsaggregat (2A) in Wirkverbindung bringbaren Eingangswellen (EW1, EW2) und mit genau einer Vorgelegewelle (VW), wobei die Eingangswellen (EW1, EW2) zur Darstellung von wenigstens neun Übersetzungen (A bis J) für Vorwärtsfahrt und wenigstens einer Übersetzung (L, M) für Rückwärtsfahrt über Radsätze (R3 bis RR), die über Schalteinrichtungen (SE1 bis SE5) in den Kraftfluss zu- und abschaltbar sind, mit der Vorgelegewelle (VW) verbindbar sind und acht axial nebeneinander angeordnete Radebenen (I bis VIII) bilden, wobei mehreren Schalteinrichtungen (SE1 bis SE5) jeweils wenigstens zwei Radsätze ((R4, R6, R8), (R4, R8, R6), (R7, R3, R9), (R3, R9, R5, RR), (R5, RR)) zugeordnet sind und wenigstens zwei Übersetzungen (A, B, L) durch schaltelementseitiges Zuschalten von jeweils drei der Radsätze ((R3, R9, R5), (R6, R8, R4), (R3, R9, RR)) in den Kraftfluss darstellbar sind, über die durch jeweils alleiniges schaltelementseitiges Zuschalten in den Kraftfluss jeweils eine Übersetzung (C, D, E, F, H, J, M) darstellbar ist, und wobei wenigstens eine weitere Übersetzung (G) durch schaltelementseitiges Zuschalten von einem weiteren der Radsätze (R7) in den Kraftfluss einlegbar ist und auf wenigstens einer der Eingangswellen (EW1, EW2) eine mit wenigstens zwei Festrädern (26, 24) ausgeführte Hohlwelle (36) und auf der Vorgelegewelle (VW) zwei mit jeweils wenigstens zwei Festrädern (17, 16 bzw. 27, 14) ausgebildete weitere Hohlwellen (11, 12) drehbar gelagert sind, die über die Schalteinrichtungen (SE2, SE1, SE3) mit wenigstens einer der Eingangswellen (EW1, EW2) oder der Vorgelegewelle (VW) drehfest verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung einer ersten Übersetzung (A) für Vorwärtsfahrt ein Radsatz (R3), über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine dritte Übersetzung (C) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, mit einem Getriebeeingang (37) und getriebeausgangsseitig mit einem weiteren Radsatz (R9) gekoppelt ist, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine neunte Übersetzung (J) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, wobei der weitere Radsatz (R9) wiederum getriebeausgangsseitig mit einem zusätzlichen Radsatz (R5) in Wirkverbindung steht, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine fünfte Übersetzung (E) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist und der mit einem Getriebeausgang (38) verbunden ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Eingangswelle (EW1, EW2) über ein Lastschaltelement (K1, K2) mit dem Antriebsaggregat (2A) in Wirkverbindung bringbar ist, wobei jeweils eines der Lastschaltelemente (K1, K2) mit einer der Eingangswellen (EW1, EW2) verbunden ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangswelle (EW) über ein Lastschaltelement (K1) mit dem Antriebsaggregat (2A) in Wirkverbindung bringbar und die weitere Eingangswelle (EW2) über ein weiteres Schaltelement (K3) mit dem Lastschaltelement (K1) koppelbar ist und zumindest mit einer elektrischen Maschine (10) in Wirkverbindung bringbar ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Eingangswellen (EW1) geteilt ausgeführt ist und eine erste Getriebeteilwelle (EW1A) der betreffenden Eingangswelle (EW1) mit einer zweiten Getriebeteilwelle (EW1B) der betreffenden Eingangswelle (EW1) über eine der Schalteinrichtungen (SE4) koppelbar ist sowie eine der Getriebeteilwellen (EW1A) mit einem der Lastschaltelemente (K1) verbunden ist, wobei drei der Radsätze (R9, R5, RR) mit der einen Getriebeteilwelle (EW1B) gekoppelt sind, ein weiterer Radsatz (R7) mit der anderen Getriebeteilwelle (EW1A) über eine der Schalteinrichtungen (SE4) verbindbar oder mit dieser verbunden ist und ein zusätzlicher Radsatz (R3) über eine der Schalteinrichtungen (SE4) mit der anderen Getriebeteilwelle (EW1B) koppelbar ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Festräder (24) der auf wenigstens einer der Eingangswellen (EW1, EW2) angeordneten Hohlwelle (36) mit einem der Festräder (17) einer der auf der Vorgelegewelle (VW) angeordneten Hohlwellen (11) und das jeweils andere Festrad (26 bzw. 16) der auf wenigstens einer der Eingangswellen (EW1, EW2) angeordneten Hohlwelle (36) oder der auf der Vorgelegewelle (VW) angeordneten Hohlwelle (11) mit einem auf der Vorgelegewelle (VW) oder wenigstens einer der Eingangswellen (EW1, EW2) drehbar gelagerten Losrad (15 oder 25) in Wirkverbindung steht.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Festräder (27) einer der auf der Vorgelegewelle (VW) angeordneten Hohlwelle (12) mit einem auf der einen Getriebeteilwelle (EW1A) drehbar gelagerten Losrad (23) und das andere Festrad (14) der Hohlwelle (12) mit einem Festrad (22) der anderen Getriebeteilwelle (EW1B) in Eingriff steht.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Losrad (15) eines Radsatzes (R4), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine vierte Übersetzung (D) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, und eine der auf der Vorgelegewelle (VW) angeordneten Hohlwellen (11) über eine gemeinsame Schalteinrichtung (SE1) mit der Vorgelegewelle (VW) drehfest verbindbar sind.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Losrad (20) eines Radsatzes (R7), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine siebte Übersetzung (G) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, und eine der auf der Vorgelegewelle (VW) angeordneten Hohlwellen (12) über eine gemeinsame Schalteinrichtung (SE3) mit der Vorgelegewelle (VW) drehfest verbindbar sind.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Losräder (13, 18) von Radsätzen (R5, RR), über die in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine fünfte Übersetzung (E) für Vorwärtsfahrt oder eine Übersetzung (M) für Rückwärtsfahrt darstellbar ist, über eine gemeinsame Schalteinrichtung (SE5) mit der Vorgelegewelle (VW) oder einer der Eingangswellen (EW1) drehfest verbindbar sind und mit Festrädern (21, 29) einer der Eingangswellen (EW1) oder der Vorgelegewelle (VW) kämmen.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Radsätze (R4, R8, R6) einem ersten Teilgetriebe (2) und ein weiterer Teil der Zahnradstufen (R7, R3, R9, R5, RR) einem zweiten Teilgetriebe (3) zugeordnet sind, wobei die dem ersten Teilgetriebe (2) zugeordneten Radsätze (R4, R8, R6) zwischen den Zahnradstufen (R7, R3, R9, R5, RR) des zweiten Teilgetriebes (3) und dem Lastschaltelement (K1) oder die Zahnradstufen (R7, R3, R9, R5, RR) des zweiten Teilgetriebes (3) zwischen den Zahnradstufen (R4, R8, R6) des ersten Teilgetriebes (2) und dem Lastschaltelement (K1) anordenbar sind.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radsatz (R5), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise die fünfte Übersetzung (E) darstellbar ist, zwischen einem Radsatz (RR), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine Übersetzung (M) für Rückwärtsfahrt darstellbar ist, und dem Lastschaltelement (K1) oder der Radsatz (RR), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine Übersetzung (R) für Rückwärtsfahrt darstellbar ist, zwischen dem Radsatz (R5), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise die fünfte Übersetzung (E) darstellbar ist, und dem Lastschaltelement (K1) angeordnet ist und/oder ein Radsatz (R7), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine siebte Übersetzung (G) darstellbar ist, zwischen einem Radsatz (RR), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine Übersetzung (M) für Rückwärtsfahrt darstellbar ist, und dem Lastschaltelement (K1) oder der Radsatz (RR), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine Übersetzung (M) für Rückwärtsfahrt darstellbar ist, zwischen dem Radsatz (R7), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise die siebte Übersetzung (G) darstellbar ist, und dem Lastschaltelement (K1) angeordnet ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radsatz (R7), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise die siebte Übersetzung (G) darstellbar ist, zwischen einem Radsatz (R9) und einem Radsatz (R5), über die in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine neunte oder eine fünfte Übersetzung (J oder E) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, oder zwischen einem Radsatz (R6) und einem Radsatz (R3), über die in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine sechste oder eine dritte Übersetzung (F oder C) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, vorgesehen ist oder die Radsätze (R7, R3), über die in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine siebte oder eine dritte Übersetzung (G oder C) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, zwischen einem Radsatz (R9), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise die neunte Übersetzung (J) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, und dem Lastschaltelement (K1) oder der Radsatz (R9), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise die neunte Übersetzung (J) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, zwischen den Radsätzen (R7, R3), über die in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine siebte oder eine dritte Übersetzung (G oder C) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, und dem Lastschaltelement (K1), angeordnet sind, während der Radsatz (R9), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise die neunte Übersetzung (J) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, zwischen den Radsätzen (R5, RR), über die in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine fünfte Übersetzung (E) für Vorwärtsfahrt oder eine Übersetzung (M) für Rückwärtsfahrt darstellbar ist, und dem Lastschaltelement (K1) angeordnet ist oder die Radsätze (R5, RR), über die in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine fünfte Übersetzung (E) für Vorwärtsfahrt oder eine Übersetzung (M) für Rückwärtsfahrt darstellbar ist, zwischen dem Radsatz (R9), über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise die neunte Übersetzung (J) für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, und dem Lastschaltelement (K1) positioniert sind.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Radsätze (R3 bis R9, RR) über fünf vorzugsweise als Synchronisierungen ausgeführte Schalteinrichtungen (SE1 bis SE5), welchen jeweils wenigstens zwei Radsätze ((R4, R6, R8), (R4, R8, R6), (R7, R3, R9), (R3, R9, R5, RR), (R5, RR)) zugeordnet sind, in den Kraftfluss zuschaltbar sind, wobei die Radsätze (R3 bis R9, RR) vorzugsweise insgesamt 17 Zahnräder umfassen.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abtrieb (9) eines Fahrzeuges mit der Vorgelegewelle (VW), mit einer koaxial zu der Eingangswelle (EW1 bzw. EW2) angeordneten weiteren Welle (34) und/oder mit einer mit der Vorgelegewelle (VW) verbundenen und achsparallel zur Vorgelegewelle (VW) und zur Eingangswelle (EW1 bzw. EW2) vorgesehenen weiteren Welle (33 oder 35) verbindbar ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektromaschine (EM) vorgesehen ist, über die im Bereich eines der Radsätze (R4) Drehmoment in den Leistungsstrang der Getriebevorrichtung (1) einleitbar ist.