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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe in Vorgelegebauweise gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Doppelkupplungsgetriebe in Vorgelegebauweise.
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Im Wesentlichen besteht ein Doppelkupplungsgetriebe aus zwei Strängen bzw. Teilgetrieben mit verschiedenen Zahnradpaaren, zwei Lastschaltkupplungen, die jeweils einem Teilgetriebe zugeordnet sind, einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle sowie je nach Gangzahl aus formschlüssigen Schaltkupplungen. Hierbei sind die Gänge abwechselnd in den zwei Teilgetrieben angeordnet, so dass es möglich ist, einen Gang im lastfreien Teilgetriebe vorzuwählen, während das Drehmoment vom anderen Teilgetriebe übertragen wird.
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Eine Gangschaltung wird realisiert, indem das zu übertragende Drehmoment von der einen Lastschaltkupplung an die andere übergeben wird, so dass die Gänge lastfrei und ohne Zugkraftunterbrechung sowie ohne Verspannung der schaltbaren Gänge geschaltet werden können. In der Regel sind mit einem Teilgetriebe die ungeraden Gänge und mit dem anderen Teilgetriebe die geraden Gänge und der Rückwärtsgang schaltbar.
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Die Vorteile der Doppelkupplungsgetriebe bestehen in einem Wirkungsgradvorteil gegenüber Getrieben in Planetenbauweise, einer freieren Übersetzungswahl der Gänge durch die Teilgetriebe, der Hochdrehzahltauglichkeit und in einem sportlichen Fahrverhalten.
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Aus der
DE 10 2010 040 660 A1 der Anmelderin geht ein Doppelkupplungsgetriebe in Vorgelegebauweise hervor mit einer Getriebezentralwelle und einer konzentrisch dazu angeordneten Getriebehohlwelle, mit genau einer Vorgelegewelle und mit zwei Lastschaltelementen, wobei beide Lastschaltelemente antriebsseitig mit einem Antriebsaggregat in Wirkverbindung bringbar sind, wobei eines der Lastschaltelemente ausgangsseitig mit der Getriebezentralwelle verbunden ist, wobei das andere der beiden Schaltelemente mit der Getriebehohlwelle verbunden ist, wobei die Getriebezentralwelle und die Getriebehohlwelle zur Darstellung einer Übersetzung über Zahnradstufen, die über Schalteinrichtungen in den Kraftfluss zu- und abschaltbar sind, mit der Vorgelegewelle verbindbar sind und wobei mehreren Schalteinrichtungen jeweils wenigstens zwei Zahnradstufen zugeordnet sind.
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Bei dem bekannten Getriebe ist vorgesehen, dass auf der Vorgelegewelle zwei dazu koaxial angeordnete Hohlwellen vorgesehen sind, die jeweils über eine der Schalteinrichtungen drehfest mit der Vorgelegewelle koppelbar sind und mit den jeweils wenigstens zwei Zahnrädern von Zahnradstufen drehfest verbunden sind, und dass auf der Getriebezentralwelle oder der Getriebehohlwelle eine koaxial dazu angeordnete weitere Hohlwelle vorgesehen ist, die über eine der Schalteinrichtungen mit der Getriebezentralwelle oder der Getriebehohlwelle verbindbar ist und mit der wenigstens zwei weitere Zahnräder von Zahnradstufen drehfest verbunden sind.
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Hierbei sind wenigstens drei Übersetzungen durch schaltelementseitiges Zuschalten von jeweils drei der Zahnradstufen in den Kraftfluss darstellbar, über die zumindest teilweise durch jeweils alleiniges schaltelementseitiges Zuschalten in den Kraftfluss jeweils eine Übersetzung darstellbar ist.
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Ferner ist aus der
DE 10 2007 049 267 A1 der Anmelderin ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Kupplungen bekannt, deren Eingangsseiten mit einer Antriebswelle und deren Ausgangsseiten mit jeweils einer von zwei koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen verbunden sind, mit zumindest zwei Vorgelegewellen, auf denen als Losräder ausgebildete Gangzahnräder drehbar gelagert sind, mit auf den beiden Getriebeeingangswellen drehfest angeordneten und als Festräder ausgebildeten Gangzahnrädern, die wenigstens zum Teil mit den Losrädern in Eingriff stehen, mit mehreren Koppelvorrichtungen zur drehfesten Verbindung von einem Losrad mit einer Vorgelegewelle, mit jeweils einem an den beiden Vorgelegewellen befestigten Abtriebszahnrad, welches jeweils mit einer Verzahnung einer Abtriebswelle gekoppelt ist. Das bekannte Getriebe weist zumindest ein Schaltelement zum Koppeln der beiden Getriebeeingangswellen auf, wobei zumindest sechs lastschaltbare Vorwärtsgänge und zumindest ein Rückwärtsgang schaltbar sind und wobei drei Radebenen oder vier Radebenen derart angeordnet sind, dass zumindest ein lastschaltbarer Windungsgang über das Schaltelement zum Koppeln der beiden Getriebeeingangswellen schaltbar ist.
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Ein wesentliches Ziel der Getriebeentwicklung ist die Reduktion des Kraftstoffverbrauchs, wobei es bekannt ist, zu diesem Zweck Hybridantriebsstränge zu verwenden. Hierbei ist es sinnvoll, kein spezielles Hybridgetriebe einzusetzen, sondern ein konventionelles Getriebe nach dem Baukastenprinzip, um eine Hybridkomponente zu erweitern.
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Aus der
DE 10 2010 030 569 A1 der Anmelderin ist ein Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs bekannt, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Rotor und ein mehrstufiges Schaltgetriebe mit zwei koaxial angeordneten Eingangswellen und einer gemeinsamen Ausgangswelle umfasst, wobei die erste Eingangswelle zentral innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Eingangswelle angeordnet ist und zumindest die erste Eingangswelle über eine zugeordnete Trennkupplung mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbar ist. Bei dem bekannten Hybridantrieb ist vorgesehen, dass die zweite Eingangswelle mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung steht und dass beide Eingangswellen jeweils über mehrere Gangradsätze mit unterschiedlicher Übersetzung und jeweils einer schaltbaren Gangkupplung selektiv mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar sind, wobei nur die erste Eingangswelle über die zugeordnete Trennkupplung mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbar ist, und wobei die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle über eine ein- und ausrückbare formschlüssige Schaltkupplung miteinander koppelbar sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe in Vorgelegebauweise anzugeben, welches mit geringem Bauteilaufwand eine hohe Anzahl von Vorwärtsgängen aufweist. Ferner soll das erfindungsgemäße Getriebe ohne hohen konstruktiven Aufwand hybridisiert werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Demnach wird ein Getriebe in Vorgelegebauweise vorgeschlagen, umfassend eine erste, als Vollwelle ausgeführte Getriebeeingangswelle, die einem ersten Teilgetriebe zugeordnet ist, eine zweite, als Hohlwelle ausgeführte Getriebeeingangswelle, die einem zweiten Teilgetriebe zugeordnet ist und durch die die erste Getriebeeingangswelle geführt ist und zwei drei Vorgelegewellen, wobei die erste Vorgelegewelle als Vollwelle ausgeführt ist, die durch die als Hohlwelle ausgeführte zweite Vorgelegewelle und die als Hohlwelle ausgeführte dritte Vorgelegewelle geführt ist und die Abtriebswelle des Getriebes bildet.
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Hierbei sind auf der zweiten Vorgelegewelle ein zweites und ein drittes Zahnrad drehfest angeordnet, die zur Bildung einer einem Gang des Getriebes zugeordneten Radstufe jeweils mit einem als schaltbares Losrad ausgeführten zehnten und elften Zahnrad auf der zweiten Getriebeeingangswelle wirkverbunden sind, wobei auf der ersten Vorgelegewelle ein erstes, ein sechstes und ein achtes Zahnrad angeordnet sind, welche als schaltbare Losräder ausgeführt sind und zur Bildung einer einem Gang des Getriebes zugeordneten Radstufe jeweils mit einem auf der zweiten Getriebeeingangswelle drehfest angeordneten neunten Zahnrad, mit einem auf einer koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen angeordneten und mit der ersten Getriebeeingangswelle drehfest verbindbaren Hohlwelle drehfest angeordneten vierzehnten Zahnrad und mit einem auf der ersten Getriebeeingangswelle drehfest angeordneten sechzehnten Zahnrad wirkverbunden sind.
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Ferner sind auf der dritten Vorgelegewelle ein viertes und fünftes Zahnrad drehfest angeordnet, die zur Bildung einer einem Gang des Getriebes zugeordneten Radstufe jeweils mit einem als schaltbares Losrad ausgeführten zwölften Zahnrad auf der ersten Getriebeeingangswelle und einem auf der koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen angeordneten und mit der ersten Getriebeeingangswelle drehfest verbindbaren Hohlwelle drehfest angeordneten dreizehnten Zahnrad wirkverbunden sind, wobei auf der ersten Vorgelegewelle ein siebtes Zahnrad drehfest angeordnet ist, welches zur Bildung einer einem Gang des Getriebes zugeordneten Radstufe mit einem auf der ersten Getriebeeingangswelle drehfest angeordneten fünfzehnten Zahnrad wirkverbunden ist und wobei das elfte Zahnrad mit beiden Getriebeeingangswellen drehfest verbindbar ist und die zweite und dritte Vorgelegewelle mit der ersten Vorgelegewelle drehfest verbindbar sind.
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Eine Vollwelle kann hierbei auch Öffnungen, beispielsweise Längs- und/oder Querbohrungen, insbesondere zur Schmierung und/oder zur Kühlung und/oder zur Betätigung der darauf angeordneten Schaltelemente aufweisen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe können die beiden Getriebeeingangswellen jeweils mit der Abtriebsseite einer Lastschaltkupplung verbunden sein, wobei die Lastschaltkupplungen antriebsseitig mit einem Antriebsaggregat, beispielsweise mit einem Verbrennungsmotor, verbunden und vorzugsweise zu einer Doppelkupplung zusammengefasst sind.
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Alternativ zur Ausführung als Doppelkupplungsgetriebe kann unter Beibehaltung des Aufbaus des Getriebes die Doppelkupplung entfallen, wobei eine Getriebeeingangswelle über eine Lastschaltkupplung und die andere Getriebeeingangswelle über den Rotor einer elektrischen Maschine angetrieben wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren anhand einer Ausführung des Getriebes als Doppelkupplungsgetriebe beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar:
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1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes in Vorgelegebauweise, welches neun Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge aufweist;
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2: ein beispielhaftes Schaltschema für das in 1 dargestellte Getriebe;
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3: eine Tabelle zur Veranschaulichung der Zuordnung der Schaltelemente des Getriebes zu den Radstufen;
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4: eine schematische Darstellung des Prinzips der Generierung möglicher funktionsgleicher Varianten des Getriebes gemäß 1 durch eine Verschiebung eines Schaltelementes zwischen der Hauptachse und der Vorgelegewellenachse;
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5: eine schematische Darstellung des Prinzips der Generierung möglicher funktionsgleicher Varianten des Getriebes gemäß 1 durch eine axiale Vertauschung von Radstufen;
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6: eine schematische Darstellung des Prinzips der Generierung möglicher funktionsgleicher Varianten des Getriebes gemäß 1 durch Spiegelung des ersten Teilgetriebes an der Radstufe zur Erzeugung des sechsten Vorwärtsgangs;
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7: eine schematische Darstellung des Prinzips der Generierung möglicher funktionsgleicher Varianten des Getriebes gemäß 1 durch unterschiedliche Paketierung von Schaltelementen;
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8: eine schematische Darstellung des Prinzips der Generierung möglicher funktionsgleicher Varianten des Getriebes gemäß 1 durch eine axiale Vertauschung der Teilgetriebe;
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9: eine weitere schematische Darstellung des Prinzips der Generierung möglicher funktionsgleicher Varianten des Getriebes gemäß 1 durch eine axiale Vertauschung von Radstufen;
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10: eine schematische Darstellung einer Variante der Ausgestaltung des Abtriebs eines erfindungsgemäßen Getriebes, bei der der Abtrieb koaxial zum Antrieb erfolgt;
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11: eine schematische Darstellung einer Variante der Ausgestaltung des Abtriebs eines erfindungsgemäßen Getriebes, bei der der Abtrieb achsversetzt zum Antrieb erfolgt;
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12: eine schematische Darstellung einer weiteren Variante der Ausgestaltung des Abtriebs eines erfindungsgemäßen Getriebes, bei der der Abtrieb achsversetzt zum Antrieb erfolgt; und
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13: eine schematische Darstellung einer Weiterbildung des Getriebes gemäß 1, bei der in das Getriebe eine elektrische Maschine integriert ist.
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Der Aufbau von Doppelkupplungsgetrieben in Vorgelegebauweise ist dem Fachmann bestens bekannt, so dass im Rahmen der Figurenbeschreibung nur die erfindungsrelevanten Bauteile ausführlich beschrieben und erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile.
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In 1 ist ein als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführtes Getriebe 1 in Vorgelegebauweise mit neun Vorwärtsgängen und zwei Rückwärtsgängen dargestellt. Es umfasst eine erste, mit der Abtriebsseite einer ersten Lastschaltkupplung K1 verbundene und als Vollwelle ausgeführte Getriebeeingangswelle EW1 für das erste Teilgetriebe 10, in dem die geraden Gänge erzeugt werden, und eine zweite, mit der Abtriebsseite einer zweiten Lastschaltkupplung K2 verbundene und als Hohlwelle ausgeführte Getriebeeingangswelle EW2 für das zweite Teilgetriebe 11, in dem ungerade Gänge erzeugt werden, wobei die erste Getriebeeingangswelle EW1 durch die zweite Getriebeeingangswelle EW2 geführt ist.
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Die erste und die zweite Getriebeeingangswelle EW1, EW2 definieren die Hauptachse 12 des Getriebes 1. Die Lastschaltkupplungen K1, K2 sind antriebsseitig mit einem Antriebsaggregat, beispielsweise mit einem Verbrennungsmotor, verbunden und vorzugsweise zu einer Doppelkupplung zusammengefasst. Durch Schließen der ersten Lastschaltkupplung K1 wird die erste Getriebeeingangswelle EW1 in den Kraftfluss geschaltet, wobei ein Schließen der zweiten Lastschaltkupplung K2 ein Schalten der zweiten Getriebeeingangswelle EW2 in den Kraftfluss bewirkt.
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Das als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführte Getriebe 1 gemäß 1 weist eine erste Vorgelegewelle VW1, eine zweite Vorgelegewelle VW2 und eine dritte Vorgelegewelle VW3 auf, wobei die erste Vorgelegewelle VW1 als Vollwelle ausgeführt ist, die durch die als Hohlwelle ausgeführte zweite Vorgelegewelle VW2 und die als Hohlwelle ausgeführte dritte Vorgelegewelle VW3 geführt ist und die Abtriebswelle des Getriebes 1 bildet. Die Vorgelegewellenachse des Getriebes 1 ist in 1 mit 13 bezeichnet. Die zweite Vorgelegewelle VW2 ist dem ersten Teilgetriebe 10 zugeordnet, wobei die dritte Vorgelegewelle VW3 dem zweiten Teilgetriebe 11 zugeordnet ist.
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Das Getriebe 1 weist acht Radebenen, d.h. Radstufen mit diskreten Übersetzungen auf.
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Auf der zweiten Vorgelegewelle VW2 sind ein zweites und ein drittes Zahnrad Z2, Z3 drehfest angeordnet, die zur Bildung einer einem Gang des Getriebes zugeordneten Radstufe jeweils mit einem als schaltbares Losrad ausgeführten zehnten und elften Zahnrad Z10, Z11 auf der zweiten Getriebeeingangswelle EW2 wirkverbunden sind. Das zweite und zehnte Zahnrad Z2, Z10 bilden bei dem gezeigten Beispiel die Radstufe 5 zur Erzeugung des fünften Vorwärtsgangs, wobei das dritte und elfte Zahnrad Z3, Z11 die Radstufe 7 zur Erzeugung des siebten Vorwärtsgangs bilden. Die zweite Vorgelegewelle VW2 ist mittels eines zweiten Schaltelementes S2 mit der ersten Vorgelegewelle VW1 lösbar drehfest verbindbar.
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Ferner sind auf der ersten Vorgelegewelle VW1 ein erstes, ein sechstes und ein achtes Zahnrad Z1, Z6, Z8 angeordnet, welche als schaltbare Losräder ausgeführt sind und zur Bildung einer einem Gang des Getriebes zugeordneten Radstufe jeweils mit einem auf der zweiten Getriebeeingangswelle EW2 drehfest angeordneten neunten Zahnrad Z9, mit einem auf einer koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen EW1, EW2 angeordneten und mit der ersten Getriebeeingangswelle EW1 drehfest verbindbaren Hohlwelle 9 drehfest angeordneten vierzehnten Zahnrad Z14 und mit einem auf der ersten Getriebeeingangswelle EW1 drehfest angeordneten sechzehnten Zahnrad Z16 wirkverbunden sind.
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Bei dem gezeigten Beispiel bilden das erste und neunte Zahnrad die Radstufe 3 zur Erzeugung des dritten Vorwärtsgangs, wobei das sechste und vierzehnte Zahnrad Z6, Z14 die Radstufe 6 zur Erzeugung des sechsten Vorwärtsgangs und das achte und sechzehnte Zahnrad Z8, Z16 in Kombination mit einem zum Zweck der Drehrichtungsumkehr vorgesehenen Zwischenzahnrad Z17 die Radstufe R zur Erzeugung eines Rückwärtsgangs bilden.
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Ferner sind auf der dritten Vorgelegewelle VW3 ein viertes und fünftes Zahnrad Z4, Z5 drehfest angeordnet, die zur Bildung einer einem Gang des Getriebes zugeordneten Radstufe jeweils mit einem als schaltbares Losrad ausgeführten zwölften Zahnrad Z12 auf der ersten Getriebeeingangswelle EW1 und einem auf der koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen EW1, EW2 angeordneten und mit der ersten Getriebeeingangswelle EW1 drehfest verbindbaren Hohlwelle 9 drehfest angeordneten dreizehnten Zahnrad Z13 wirkverbunden sind, wobei bei dem gezeigten Beispiel das vierte und zwölfte Zahnrad Z4, Z12 die Radstufe 4 zur Erzeugung des vierten Vorwärtsgangs und das fünfte und dreizehnte Zahnrad Z5, Z13 die Radstufe 2 zur Erzeugung des zweiten Vorwärtsgangs bilden. Die dritte Vorgelegewelle VW3 ist mittels eines siebten Schaltelementes S7 mit der ersten Vorgelegewelle VW1 lösbar drehfest verbindbar.
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Des Weiteren ist auf der ersten Vorgelegewelle VW1 ein siebtes Zahnrad Z7 drehfest angeordnet, welches zur Bildung einer einem Gang des Getriebes zugeordneten Radstufe mit einem auf der ersten Getriebeeingangswelle EW1 drehfest angeordneten fünfzehnten Zahnrad Z15 wirkverbunden ist, wobei bei dem gezeigten Beispiel das siebte und fünfzehnte Zahnrad Z7, Z15 die Radstufe 8 zur Erzeugung des achten Vorwärtsgangs bilden.
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Die Radstufen mit diskreten Übersetzungen sind vorzugsweise axial betrachtet in der Reihenfolge 3, 5, 7, 4, 2, 6, 8, R angeordnet, wobei die Radstufen 3, 5, 7 dem zweiten Teilgetriebe 11 und die Radstufen 2, 4, 6, 8, R dem ersten Teilgetriebe 10 zugeordnet sind. Die Radstufe 3 entspricht der ersten Radebene und die Radstufe R der letzten, achten Radebene des Getriebes 1.
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Das Getriebe 1 weist elf formschlüssige und/oder reibschlüssige Schaltelemente auf, die vorzugsweise als Synchronisierungen ausgeführt sind und im Folgenden als erstes Schaltelement S1, zweites Schaltelement S2, drittes Schaltelement S3, viertes Schaltelement S4, fünftes Schaltelement S5, sechstes Schaltelement S6, siebtes Schaltelement S7, achtes Schaltelement S8, neuntes Schaltelement S9, zehntes Schaltelement S10 und elftes Schaltelement S11 bezeichnet sind.
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Mittels des ersten Schaltelementes S1 ist das erste Zahnrad Z1 mit der ersten Vorgelegewelle VW1 lösbar drehfest verbindbar, wobei mittels des zweiten Schaltelementes S2 die zweite Vorgelegewelle VW2 und somit die auf der zweiten Vorgelegewelle VW2 angeordneten Festräder Z2, Z3 mit der ersten Vorgelegewelle VW1 lösbar drehfest verbindbar sind. Vorzugsweise sind das erste und zweite Schaltelement S1, S2 zu einem Doppelschaltelement SE1 mit gemeinsamer Aktuatorik zusammengefasst.
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Mittels des dritten Schaltelementes S3 ist das zehnte Zahnrad Z10 mit der zweiten Getriebeeingangswelle EW2 lösbar drehfest verbindbar, wobei mittels des vierten Schaltelementes S4 das elfte Zahnrad Z11 mit der zweiten Getriebeeingangswelle EW2 lösbar drehfest verbindbar ist. Vorzugsweise sind das dritte und vierte Schaltelement S3, S4 zu einem Doppelschaltelement SE2 mit gemeinsamer Aktuatorik zusammengefasst.
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Ferner ist mittels des fünften Schaltelementes S5 das elfte Zahnrad Z11 mit der ersten Getriebeeingangswelle EW1 lösbar drehfest verbindbar. Somit kann gemäß der Erfindung das elfte Zahnrad Z11 der Radstufe 7 zur Erzeugung des siebten Vorwärtsgangs mittels des fünften Schaltelementes S5 mit der ersten Getriebeeingangswelle EW1 oder mittels des vierten Schaltelementes S4 mit der zweiten Getriebeeingangswelle EW2 drehfest verbunden werden.
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Des Weiteren ist mittels des sechsten Schaltelementes S6 das zwölfte Zahnrad Z12 mit der ersten Getriebeeingangswelle EW1 lösbar drehfest verbindbar, wobei das fünfte und sechste Schaltelement S5, S6 vorzugsweise zu einem Doppelschaltelement SE3 mit gemeinsamer Aktuatorik zusammengefasst sind.
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Mittels des siebten Schaltelementes S7 sind die dritte Vorgelegewelle VW3 und somit die auf der dritten Vorgelegewelle VW3 angeordneten Festräder Z4, Z5 mit der ersten Vorgelegewelle VW1 lösbar drehfest verbindbar,
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Ferner ist mittels des achten Schaltelementes S8 das sechste Zahnrad Z6 mit der ersten Vorgelegewelle VW1 lösbar drehfest verbindbar, wobei das siebte und achte Schaltelement S7, S8 vorzugsweise zu einem Doppelschaltelement SE4 mit gemeinsamer Aktuatorik zusammengefasst sind.
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Mittels des neunten Schaltelementes S9 sind die koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen EW1, EW2 angeordnete Hohlwelle 9 und somit die auf der Hohlwelle 9 angeordneten Festräder Z13, Z14 mit der ersten Getriebeeingangswelle EW1 lösbar drehfest verbindbar, wobei mittels des zehnten Schaltelementes S10 das fünfzehnte Zahnrad Z15 mit der ersten Getriebeeingangswelle EW1 lösbar drehfest verbindbar ist. Vorzugsweise sind das neunte und zehnte Schaltelement S9, S10 zu einem Doppelschaltelement SE5 mit gemeinsamer Aktuatorik zusammengefasst.
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Ferner ist mittels des elften Schaltelementes S11 das achte Zahnrad Z8 mit der ersten Vorgelegewelle VW1 lösbar drehfest verbindbar.
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Bezugnehmend auf das Schaltschema gemäß 2, wird bei dem in 1 gezeigten Getriebe 1 der erste Vorwärtsgang durch Schalten der zweiten Lastschaltkupplung K2, d.h. bei in den Kraftfluss geschalteter zweiter Getriebeeingangswelle EW2, und des dritten, fünften, siebten und neunten Schaltelementes S3, S5, S7, S9 geschaltet.
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Hierbei ist der erste Vorwärtsgang als Windungsgang realisiert, bei dem Zahnräder beider Teilgetriebe 10, 11 miteinander gekoppelt werden, um einen Kraftfluss durch beide Teilgetriebe 10, 11 zu realisieren. Bei dem gezeigten Beispiel fließt die Leistung von der zweiten Getriebeeingangswelle EW2 über die bei geschlossenem dritten Schaltelement S3 in den Kraftfluss geschaltete Radstufe 5 zur Erzeugung des fünften Vorwärtsgangs auf die zweite Vorgelegewelle VW2 und über die bei geschlossenem fünften Schaltelement S5 in den Kraftfluss geschaltete Radstufe 7 zur Erzeugung des siebten Vorwärtsgangs auf die erste Getriebeeingangswelle EW1 und anschließend von der ersten Getriebeeingangswelle EW1 über die durch Schließen des neunten und siebten Schaltelementes S9, S7 in den Kraftfluss geschaltete Radstufe 2 zur Erzeugung des zweiten Vorwärtsgangs auf die als Abtriebswelle des Getriebes 1 dienende erste Vorgelegewelle VW1.
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Unter einem Windungsgang wird im Allgemeinen insbesondere eine Übersetzungsstufe des Getriebes verstanden, bei welcher Radstufen mehrerer bzw. beider Teilgetriebe des Getriebes miteinander gekoppelt werden, um dadurch einen Kraftfluss durch beide Teilgetriebe zu realisieren. Jedes der Teilgetriebe ist hierbei insbesondere jeweils einer der Eingangswellen des Getriebes zugeordnet.
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Der zweite Vorwärtsgang wird bei geschlossener erster Lastschaltkupplung K1, d.h. bei in den Kraftfluss geschalteter erster Getriebeeingangswelle EW1 durch Schließen des siebten und neunten Schaltelementes S7, S9 geschaltet, wodurch die Radstufe 2 zur Erzeugung des zweiten Vorwärtsgangs in den Kraftfluss geschaltet wird. Ferner wird der dritte Vorwärtsgang bei geschlossener zweiter Lastschaltkupplung K2 durch Schließen des ersten Schaltelementes S1 geschaltet.
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Der vierte Vorwärtsgang wird bei geschlossener erster Lastschaltkupplung K1 durch Schließen des sechsten und siebten Schaltelementes S6, S7 geschaltet, wodurch die Radstufe 4 zur Erzeugung des vierten Vorwärtsgangs in den Kraftfluss geschaltet wird. Gemäß der Erfindung wird der fünfte Vorwärtsgang bei geschlossener zweiter Lastschaltkupplung K2 durch Schließen des zweiten und dritten Schaltelementes S2, S3 geschaltet, wodurch die Radstufe 5 zur Erzeugung des fünften Vorwärtsgangs in den Kraftfluss geschaltet wird.
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Ferner wird der sechste Vorwärtsgang bei geschlossener erster Lastschaltkupplung K1 durch Schließen des achten und neunten Schaltelementes S8, S9 geschaltet, wodurch die Radstufe 6 zur Erzeugung des sechsten Vorwärtsgangs in den Kraftfluss geschaltet wird. Der siebte Vorwärtsgang wird bei geschlossener zweiter Lastschaltkupplung K2 durch Schließen des zweiten und vierten Schaltelementes S2, S4 geschaltet, wodurch die Radstufe 7 zur Erzeugung des siebten Vorwärtsgangs in den Kraftfluss geschaltet wird.
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Der achte Vorwärtsgang wird bei geschlossener erster Lastschaltkupplung K1 durch Schließen des zehnten Schaltelementes S10 geschaltet, wobei der neunte Vorwärtsgang als Windungsgang ausgeführt ist bei geschlossener erster Lastschaltkupplung K1 durch Schließen des sechsten und siebten Schaltelementes S6, S7 geschaltet wird. Hierbei fließt die Leistung von der ersten Getriebeeingangswelle EW1 über die bei geschlossenem sechsten Schaltelement S6 in den Kraftfluss geschaltete Radstufe 4 zur Erzeugung des vierten Vorwärtsgangs auf die dritte Vorgelegewelle VW3, über die Radstufe 2 zur Erzeugung des zweiten Vorwärtsgangs auf die Hohlwelle 9 und von der Hohlwelle 9 über die durch Schließen des achten Schaltelementes S8 in den Kraftfluss geschaltete Radstufe 6 zur Erzeugung des sechsten Vorwärtsgangs auf die als Abtriebswelle des Getriebes 1 dienende erste Vorgelegewelle VW1.
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Ferner ist der erste Rückwärtsgang R1 als Windungsgang ausgeführt und wird bei geschlossener zweiter Lastschaltkupplung K2 durch Schließen des dritten, fünften und elften Schaltelementes S5, S7, S11 geschaltet. Hierbei fließt die Leistung von der zweiten Getriebeeingangswelle EW2 über die bei geschlossenem dritten Schaltelement S3 in den Kraftfluss geschaltete Radstufe 5 zur Erzeugung des fünften Vorwärtsgangs auf die zweite Vorgelegewelle VW2 und über die bei geschlossenem fünften Schaltelement S5 in den Kraftfluss geschaltete Radstufe 7 zur Erzeugung des siebten Vorwärtsgangs auf die erste Getriebeeingangswelle EW1 und von der ersten Getriebeeingangswelle EW1 über die durch Schließen des elften Schaltelementes S11 in den Kraftfluss geschaltete Radstufe R zur Erzeugung eines Rückwärtsgangs auf die als Abtriebswelle des Getriebes 1 dienende erste Vorgelegewelle VW1.
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Der zweite Rückwärtsgang R2 wird bei geschlossener erster Lastschaltkupplung K1 durch Schließen des elften Schaltelementes S11 geschaltet, wodurch die Radstufe R zur Erzeugung eines Rückwärtsgangs in den Kraftfluss geschaltet wird.
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Dadurch dass der erste und der neunte (d.h. der letzte) Vorwärtsgang als Windungsgänge ausgeführt sind, wird die mechanische Spreizung reduziert, was in geringeren Drehzahlverlusten resultiert.
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Durch die erfindungsgemäße Konzeption werden durch lediglich acht Radebenen mindestens neun Vorwärtsgänge und mindestens zwei Rückwärtsgänge realisiert, wobei in vorteilhafter Weise elf Schaltelemente mit sechs Aktuatoren benötigt werden, wodurch der Bauteilaufwand erheblich reduziert wird. Durch die Verwendung von lediglich acht Radebenen wird zudem die axiale Baulänge des Getriebes gering gehalten.
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Gemäß der Erfindung sind die Schaltelemente S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11 des Getriebes den Radstufen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, R des Getriebes zugeordnet, was anhand der Tabelle gemäß 3 veranschaulicht wird. Dadurch kann das in 1 dargestellte Getriebe 1 durch unterschiedliche Positionierung der Radstufen und/oder der Schaltelemente funktionsgleich umgestaltet werden, ohne eine Veränderung des Schaltschemas zu bewirken. Durch die unterschiedlichen Möglichkeiten der Anordnung der Radstufen und der Schaltelemente für das Getriebe gemäß 1 ergeben sich mehrere Getriebevarianten, wie im Folgenden erläutert.
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Durch Anordnung des Schaltelementes S11 zum Schalten der Radstufe R zur Erzeugung eines Rückwärtsgangs in den Kraftfluss auf der Hauptachse 12 oder auf der Vorgelegewellenachse 13 sind zwei funktionsgleiche Varianten des Getriebes realisierbar. Dies wird anhand 4 veranschaulicht, wobei der Pfeil die mögliche Verschiebung des Schaltelementes S11 zwischen der Hauptachse 12 und der Vorgelegewellenachse 13 andeutet.
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Weitere funktionsgleiche Varianten ergeben sich durch axiale Vertauschung der Radstufen 8, R zur Erzeugung des achten Vorwärtsgangs und eines Rückwärtsgangs untereinander, wie anhand 5 durch den Pfeil veranschaulicht.
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Ferner ergeben sich zwei funktionsgleiche Getriebevarianten durch Spiegelung des ersten Teilgetriebes 10 an der Radstufe 6 zur Erzeugung des sechsten Vorwärtsgangs, so dass sich für die Radstufen des ersten Teilgetriebes 10 die axiale Reihenfolge R, 8, 6, 2, 4 ergibt. Diese Möglichkeit der Ausgestaltung ist in 6 angedeutet.
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Gemäß der Erfindung kann das Doppelschaltelement SE5, umfassend das neunte und zehnte Schaltelement S9, S10 aufgetrennt werden, wobei in diesem Fall das zehnte und elfte Schaltelement S10, S11 zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst werden und das neunte Schaltelement S9 als Einfach-Schaltelement ausgeführt ist. Diese Möglichkeit der Paketierung wird anhand 7 durch den Pfeil veranschaulicht.
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Des Weiteren ergeben sich zwei weitere funktionsgleiche alternative oder kumulative Getriebevarianten durch eine axiale Vertauschung der Teilgetriebe 10, 11, wie anhand 8 dargestellt und durch den Pfeil angedeutet.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die anhand 9 veranschaulicht ist, können die Stirnradstufen 4, 6 zur Erzeugung des vierten und sechsten Vorwärtsgangs axial untereinander vertauscht werden. In diesem Fall wird der neunte Vorwärtsgang bei gleicher Übersetzung und Schaltelementkombination dadurch gebildet, dass die Leistung über die Radstufe 6 zur Erzeugung des sechsten Vorwärtsgangs, die Radstufe 2 zur Erzeugung des zweiten Vorwärtsgangs und die Radstufe 4 zur Erzeugung des vierten Vorwärtsgangs auf die erste Vorgelegewelle VW1 geleitet wird.
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Gemäß der Erfindung sind unterschiedliche Varianten der Gestaltung des Abtriebs des Getriebes gemäß 1 oder gemäß einer der beschriebenen funktionsgleichen Varianten möglich, wie anhand 10, 11 und 12 veranschaulicht.
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Gegenstand der 10 ist eine Weiterbildung des Getriebes gemäß 1, bei der auf der ersten Vorgelegewelle VW1 ein achtzehntes, als Festrad ausgeführtes Zahnrad Z18 angeordnet ist, welches mit einem neunzehnten Zahnrad Z19 auf der Getriebeeingangswellenachse (Hauptachse 12) kämmt und zusammen mit dem neunzehnten Zahnrad Z19 ein Abtriebskonstantenradpaar bildet. Durch diese Konzeption wird ein zum Antrieb koaxialer Abtrieb geschaffen.
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Bei dem in 11 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein achsversetzter Abtrieb realisiert, wobei zu diesem Zweck auf der ersten Vorgelegewelle VW1 ein zusätzliches, als Festrad ausgeführtes zwanzigstes Zahnrad Z20 angeordnet ist, welches mit einem weiteren achsversetzt zum zwanzigsten Zahnrad Z20 angeordneten einundzwanzigsten Zahnrad Z21 kämmt, welches den Abtrieb des Getriebes bildet. Die Zahnräder Z20 und Z21 bilden ein Abtriebskonstantenradpaar. Das zwanzigste Zahnrad Z20 kann axial betrachtet an unterschiedlichen Stellen der ersten Vorgelegewelle VW1 angeordnet sein, was durch die Varianten A, B, C, D, E 11 angedeutet ist.
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Anstelle eines zusätzlichen zwanzigsten Zahnrads Z20 kann als Zahnrad des Abtriebskonstantenradpaares zur Realisierung eines achsversetzten Abtriebs ein ohnehin auf der ersten Vorgelegewelle VW1 vorhandenes Festrad verwendet werden. Bezugnehmend auf das in 12 gezeigte Beispiel kann das siebte Zahnrad Z7 in Verbindung mit dem einundzwanzigsten Zahnrad Z21 das zur Realisierung eines achsversetzten Abtriebs erforderliche Abtriebskonstantenradpaar bilden.
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Das erfindungsgemäße Getriebe weist eine gute Hybridisierfähigkeit auf. Hierbei kann zumindest eine elektrische Maschine an eine der Wellen des Getriebes, an ein ohnehin vorhandenes Festrad des Getriebes, an ein ohnehin vorhandenes Losrad des Getriebes oder an ein zusätzliches Festrad des Getriebes angebunden werden.
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Vorzugsweise ist die zumindest eine elektrische Maschine mittels jeweils eines Schaltelementes des Getriebes mit dem Getriebeantrieb und/oder mit dem Getriebeabtrieb lösbar verbindbar. Auf diese Weise kann die Batterie im Stand über einen generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine aufgeladen werden. Ferner kann ein rein elektrisches Fahren ohne Schleppverluste realisiert werden.
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Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann eine elektrische Maschine an die Radstufen 2, 4, 5, 6 oder 7 angebunden sein. Gegenstand der 13 ist die Anbindung einer elektrischen Maschine EM an die Radstufe 2 zur Erzeugung des zweiten Vorwärtsgangs des Getriebes 1. Hierbei ist der Rotor 14 der elektrischen Maschine EM mit dem fünften Zahnrad Z5 der Radstufe 2 direkt verbunden. Der Rotor 14 der elektrischen Maschine EM kann mit dem Zahnrad Z5 auch über eine Zahnradstufe, einen Riementrieb oder über sonstige geeignete Mittel wirkverbunden sein.
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Bei den in 1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13 gezeigten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Getriebes 1 kann der Abtrieb nach beiden Seiten erfolgen, wodurch der Antrieb von mindestens zwei Achsen des Fahrzeugs ermöglicht wird.
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Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung kann unter Beibehaltung des Aufbaus des Getriebes die Doppelkupplung, umfassend die erste und die zweite Lastschaltkupplung K1, K2 entfallen, wobei eine Getriebeeingangswelle über eine Reibkupplung und die andere Getriebeeingangswelle über den Rotor einer elektrischen Maschine angetrieben wird. Das Schaltschema gemäß 2 bleibt hierbei unverändert, wobei eine Getriebeeingangswelle durch Schließen der Reibkupplung in den Kraftfluss geschaltet wird und die andere Getriebeeingangswelle durch entsprechende Ansteuerung der elektrischen Maschine in den Kraftfluss geschaltet wird.
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Eine derartige Ausgestaltung wird im Rahmen der 10 2010 030 569 A1 der Anmelderin beschrieben, die vollinhaltlich Gegenstand dieser Beschreibung sein soll.
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Hierbei kann eine Getriebeeingangswelle, vorzugsweise die erste Getriebeeingangswelle über eine Reibkupplung mit dem Antriebsaggregat, beispielsweise mit einem Verbrennungsmotor verbindbar sein. Diese Getriebeeingangswelle ist mit der mit dem Rotor einer elektrischen Maschine verbundenen anderen Getriebeeingangswelle über eine ein- und ausrückbare formschlüssige Schaltkupplung miteinander koppelbar. Alternativ dazu kann der antriebsaggregatseitige Teil der Reibkupplung mit der anderen Getriebeeingangswelle über eine ein- und ausrückbare formschlüssige Schaltkupplung koppelbar ausgeführt sein.
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Eine weitere Ausgestaltung, bei der eine Getriebeeingangswelle über eine Reibkupplung und die andere Getriebeeingangswelle über den Rotor einer elektrischen Maschine angetrieben wird, wird im Rahmen der
DE 10 2010 061 824 der Anmelderin, die vollinhaltlich Gegenstand dieser Beschreibung sein soll, beschrieben.
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Hierbei ist die elektrische Maschine über ein Planetengetriebe an die erste Getriebeeingangswelle und an die zweite Getriebeeingangswelle gekoppelt, wobei das Antriebsaggregat über eine Trennkupplung an die zweite Getriebeeingangswelle koppelbar und bei geschlossener Trennkupplung über das Planetengetriebe an die erste Getriebeeingangswelle gekoppelt ist. Ferner ist vorgesehen, dass mit dem Planetengetriebe ein Überbrückungsschaltelement derart zusammenwirkt, dass bei geschlossenem Überbrückungsschaltelement eine drehfeste Verbindung zwischen der elektrischen Maschine und den beiden Getriebeeingangswellen und damit zwingende Drehzahlgleichheit zwischen denselben besteht, wohingegen bei geöffnetem Überbrückungsschaltelement diese drehfeste Verbindung und damit die Drehzahlgleichheit nicht besteht.
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Des Weiteren kann analog zu der
DE 10 2010 063 582 der Anmelderin, die vollinhaltlich Gegenstand dieser Beschreibung sein soll, ein Planetengetriebe vorgesehen sein, wobei ein erstes Element des Planetengetriebes der festen Anbindung der ersten Getriebeeingangswelle dient, und wobei ein zweites Element des Planetengetriebes der festen Anbindung einer elektrischen Maschine dient. Ferner ist ein erstes zusätzliches Schaltelement vorgesehen, über welches ein drittes Element des Planetengetriebes in einer ersten Schaltstellung an eine zweite Getriebeeingangswelle eines zweiten Teilgetriebes des Getriebes, an welche ferner ein Antriebsaggregat, vorzugsweise ein Verbrennungsmotor koppelbar ist, und in einer zweiten Schaltstellung gehäuseseitig bzw. statorseitig anbindbar ist. Gemäß der
DE 10 2010 063 582 ist ein zweites zusätzliches Schaltelement vorgesehen, über welches bei geschlossenem zweiten Schaltelement beide Getriebeeingangswellen beider Teilgetriebe aneinander koppelbar und bei geöffnetem zweiten Schaltelement beide Getriebeeingangswellen beider Teilgetriebe voneinander trennbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe, Doppelkupplungsgetriebe
- 2
- Radstufe zur Erzeugung des zweiten Vorwärtsgangs
- 3
- Radstufe zur Erzeugung des dritten Vorwärtsgangs
- 4
- Radstufe zur Erzeugung des vierten Vorwärtsgangs
- 5
- Radstufe zur Erzeugung des fünften Vorwärtsgangs
- 6
- Radstufe zur Erzeugung des sechsten Vorwärtsgangs
- 7
- Radstufe zur Erzeugung des siebten Vorwärtsgangs
- 8
- Radstufe zur Erzeugung des achten Vorwärtsgangs
- 9
- Hohlwelle
- 10
- erstes Teilgetriebe
- 11
- zweites Teilgetriebe
- 12
- Hauptachse
- 13
- Vorgelegewellenachse
- 14
- Rotor
- A
- Variante der axialen Anordnung des zwanzigsten Zahnrads Z20
- B
- Variante der axialen Anordnung des zwanzigsten Zahnrads Z20
- C
- Variante der axialen Anordnung des zwanzigsten Zahnrads Z20
- D
- Variante der axialen Anordnung des zwanzigsten Zahnrads Z20
- E
- Variante der axialen Anordnung des zwanzigsten Zahnrads Z20
- EM
- elektrische Maschine
- EW1
- erste Getriebeeingangswelle
- EW2
- zweite Getriebeeingangswelle
- K1
- erste Lastschaltkupplung
- K2
- zweite Lastschaltkupplung
- R
- Radstufe zur Erzeugung eines Rückwärtsgangs
- R1
- erster Rückwärtsgang
- R2
- zweiter Rückwärtsgang
- S1
- erstes Schaltelement
- S2
- zweites Schaltelement
- S3
- drittes Schaltelement
- S4
- viertes Schaltelement
- S5
- fünftes Schaltelement
- S6
- sechstes Schaltelement
- S7
- siebtes Schaltelement
- S8
- achtes Schaltelement
- S9
- neuntes Schaltelement
- S10
- zehntes Schaltelement
- S11
- elftes Schaltelement
- SE1
- Doppelschaltelement
- SE2
- Doppelschaltelement
- SE3
- Doppelschaltelement
- SE4
- Doppelschaltelement
- SE5
- Doppelschaltelement
- VW1
- erste Vorgelegewelle
- VW2
- zweite Vorgelegewelle
- VW3
- dritte Vorgelegewelle
- 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
- Zwischenzahnrad, siebzehntes Zahnrad
- Z18
- achtzehntes Zahnrad
- Z19
- neunzehntes Zahnrad
- Z20
- zwanzigstes Zahnrad
- Z21
- einundzwanzigstes Zahnrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010040660 A1 [0005]
- DE 102007049267 A1 [0008]
- DE 102010030569 A1 [0010]
- DE 102010061824 [0082]
- DE 102010063582 [0084, 0084]
