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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe, umfassend zwei Teilgetriebe, die über koaxial zueinander angeordnete Eingangswellen verfügen und jeweils abwechselnd durch Verbinden der je zugeordneten Eingangswelle mit einer Antriebsseite in einen Kraftfluss zu mindestens einer Abtriebsseite einbindbar sind, wobei parallel zu den Eingangswellen zwei Vorgelege vorgesehen sind und eine Drehbewegung der Antriebsseite auf die mindestens eine Abtriebsseite mit einem von mehreren diskreten und entsprechend einer Gangfolge wechselweise auf die beiden Teilgetriebe aufgeteilten Gängen übersetzbar ist, welche jeweils durch Betätigung mindestens eines je zugehörigen Schaltelements und einem damit verbundenen Führen des Kraftflusses über zumindest eines der Vorgelege und über zumindest eine Übersetzungsstufe unter Wechsel zwischen den Teilgetrieben lastschaltbar darstellbar sind.
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Derartige Kraftfahrzeuggetriebe werden unter anderem als sogenannte Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt, bei welchen die Eingangswellen der beiden Teilgetriebe über ein je zugehöriges Lastschaltelement mit einer Antriebsseite verbunden werden können, wobei die beiden Lastschaltelemente dabei üblicherweise in einer Doppelkupplung zusammengefasst sind. Die über ein solches Kraftfahrzeuggetriebe schaltbaren Gänge sind hierbei wechselweise auf die beiden Teilgetriebe aufgeteilt, so dass das eine Teilgetriebe die ungeraden Gänge und das andere Teilgetriebe die geraden Gänge darstellt. Üblicherweise werden die einzelnen Gänge dabei durch eine oder mehrere Übersetzungsstufen mit jeweils diskreten Übersetzungen definiert, wobei diese Übersetzungsstufen dann durch zugehörige Schaltelemente gezielt in den Kraftfluss eingebunden werden können, so dass eine entsprechende Übersetzung zwischen der Antriebsseite und zumindest einer Abtriebsseite des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt wird.
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Durch die wechselweise Aufteilung der Gänge auf die beiden Teilgetriebe ist es möglich, beim Fahren in einem, dem einen Teilgetriebe zugeordneten Gang in dem jeweils anderen Teilgetriebe durch entsprechende Betätigung der zugehörigen Schaltelemente bereits einen darauf folgenden Gang vorzuwählen, wobei ein letztendlicher Wechsel in den darauf folgenden Gang durch Öffnen des Lastschaltelements des einen Teilgetriebes und kurz darauf folgendes Schließen des Lastschaltelements des anderen Teilgetriebes durchführbar ist. Hierdurch können die Gänge des Kraftfahrzeuggetriebes unter Last geschaltet werden, was ein Beschleunigungsvermögen des Kraftfahrzeugs aufgrund des damit nahezu zugkraftunterbrechungsfreien Gangwechsels verbessert und komfortablere Schaltvorgänge ermöglicht. Unter anderem werden Doppelkupplungsgetriebe hierbei mit achsversetzt zueinander liegenden An- und Abtriebsseiten, sowie zwei hierzu parallelen Vorgelegen ausgeführt, so dass in axialer Richtung ein kompakter Aufbau erzielt werden kann. Dabei sind die beiden parallelen Vorgelege häufig über jeweils eine Abtriebsstufe mit einer gemeinsamen Abtriebsseite des Getriebes gekoppelt und können jeweils mit den Eingangswellen zur Darstellung eines jeweiligen Ganges verbunden werden.
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Aus der
DE 10 2009 002 358 A1 geht ein derartiges Kraftfahrzeuggetriebe hervor, welches als Doppelkupplungsgetriebe ausgestaltet ist und zwei Teilgetriebe mit koaxial zueinander angeordneten Eingangswellen umfasst. Durch Verbinden der je zugeordneten Eingangswelle über ein jeweiliges Lastschaltelement mit einer Antriebsseite können die beiden Teilgetriebe jeweils abwechselnd in einen Kraftfluss von der Antriebsseite zu einer Abtriebsseite eingebunden werden, wobei die Eingangswelle des einen Teilgetriebes dabei als Getriebezentralwelle und die Eingangswelle des anderen Teilgetriebes als Getriebehohlwelle ausgeführt ist. Achsversetzt zu den beiden Eingangswellen ist eine die Abtriebsseite beider Teilgetriebe ausbildende Ausgangswelle vorgesehen, wobei eine Drehbewegung der Antriebsseite mit einem von mehreren diskreten Gängen auf die Abtriebsseite übersetzbar ist, indem der Kraftfluss über zumindest eins von zwei Vorgelegen geführt wird, welche parallel zu den Eingangswellen und der Ausgangswelle verlaufen. Dabei sind die Vorgelege jeweils über Abtriebsstufen mit der Ausgangswelle verbunden, wobei im Falle des einen Vorgeleges eine Abkoppelbarkeit der Abtriebsstufe von einer Vorgelegewelle des Vorgeleges über ein zwischenliegendes Schaltelement gegeben ist. Zur Darstellung eines Ganges wird mindestens eine je zugehörige Übersetzungsstufe mit jeweils einer diskreten Übersetzung durch Betätigung eines je zugehörigen Schaltelements in den Kraftfluss geschaltet. Dabei ist zumindest ein Gang als sogenannter Windungsgang ausgeführt, bei welchem der Kraftfluss von einer der Eingangswellen übersetzt über eines der Vorgelege zurück auf die Eingangswellenachse geführt und von dort aus dann über das jeweils andere Vorgelege auf die Abtriebsseite übertragen wird. Hierbei werden die Übersetzungsstufen anderer Gänge genutzt. Insgesamt sind die Übersetzungsstufen dabei den beiden Teilgetrieben derartig zugeteilt, dass bei Schalten entlang einer Gangfolge stets ein Wechsel zwischen den Teilgetrieben erfolgt, wodurch diese Schaltungen unter Last vollzogen werden können.
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Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeuggetriebe zur Verfügung zu stellen, bei welchem bei einem möglichst kompakten Aufbau in axialer Richtung und unter Verwendung weniger Übersetzungsstufen eine große Anzahl an lastschaltbaren Gängen darstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeuggetriebe zwei Teilgetriebe, die über koaxial zueinander angeordnete Eingangswellen verfügen und jeweils abwechselnd durch Verbinden der je zugeordneten Eingangswelle mit einer Antriebsseite in einen Kraftfluss zu mindestens einer Abtriebsseite einbindbar sind. Hierbei sind parallel zu den Eingangswellen zwei Vorgelege vorgesehen, wobei eine Drehbewegung der Antriebsseite mit einem von mehreren diskreten und entsprechend einer Gangfolge wechselweise auf die beiden Teilgetriebe aufgeteilten Gängen übersetzt auf die mindestens eine Abtriebsseite übertragen werden kann. Die Gänge sind dabei jeweils durch Betätigung mindestens eines je zugehörigen Schaltelements und einem damit verbundenen Führen des Kraftflusses über zumindest eines der Vorgelege und über zumindest eine Übersetzungsstufe darstellbar, wobei ein Wechsel zwischen den Teilgetrieben unter Last vollzogen werden kann.
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Im Sinne der Erfindung sind Schaltelemente hierbei bevorzugt als Synchronisierungen ausgeführt, über welche eine formschlüssige Koppelung zweier Getriebeelemente, wie einer Getriebewelle und einem hierauf drehbar gelagerten Losrad einer Übersetzungsstufe oder zweier Getriebewellen, hergestellt wird, nachdem Drehzahldifferenzen zwischen den Elementen abgebaut wurden. Alternativ dazu ist jedoch prinzipiell auch eine anderweitige Ausgestaltung der Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente, wie zum Beispiel als Klauenkupplungen, oder aber auch als kraftschlüssige Schaltelemente, beispielsweise Lamellenkupplungen, denkbar.
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Erfindungsgemäß ist von den koaxialen Eingangswellen die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes als Getriebezentralwelle oder als Getriebehohlwelle ausgeführt, wobei dann die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes als koaxial hierzu verlaufende Getriebehohlwelle bzw. als Getriebezentralwelle vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist also die Eingangswelle des einen Teilgetriebes entweder als Getriebezentralwelle oder als Getriebehohlwelle ausgestaltet und die Eingangswelle des jeweils anderen Teilgetriebes genau entgegengesetzt als koaxial hierzu verlaufende Getriebehohlwelle oder Getriebezentralwelle ausgebildet.
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Des Weiteren ist die mindestens eine Abtriebsseite beider Teilgetriebe insbesondere durch je ein Wellenende einer achsversetzt zu den Eingangswellen verlaufenden Ausgangswelle gebildet, mit welcher die Vorgelege jeweils über je eine Abtriebsstufe in Verbindung stehen. Diese Abtriebsstufen sind dann insbesondere in einer gemeinsamen Radebene angeordnet, indem ein Festrad seitens der Ausgangswelle mit jeweils einem Festrad seitens des ersten und seitens des zweiten Vorgeleges kämmt, wobei die Abtriebsstufen hierbei in axialer Richtung entweder zwischen den Übersetzungsstufen oder in einem endseitigen Bereich der Vorgelege angeordnet sind. Die Anordnung der Abtriebsstufen in einer Radebene hat hierbei den Vorteil, dass somit ein in axialer Richtung äußerst kompakter Abtrieb von den Vorgelegen auf die Ausgangswelle möglich ist, da die Zahnräder der beiden Abtriebsstufen damit in einer axialen Ebene liegen. Bei Anordnung dieser Doppelradebene in einem endseitigen Bereich der Vorgelege sind die miteinander kämmenden Zahnräder zudem sehr dicht an jeweiligen Lagerstellen der Vorgelege platziert, so dass Durchbiegungen von Wellen der Vorgelege gering gehalten werden können. Abgesehen davon ist aber auch eine Platzierung zwischen den Übersetzungsstufen denkbar, insbesondere dann, wenn in dem jeweiligen Bereich Lagerbrillen der Vorgelegewellen angeordnet sind, so dass durch den damit ebenfalls nahe an einer Lagerung platzierten Abtrieb auftretende Durchbiegungen begrenzt werden können. Zudem kann die Ausgangswelle an beiden Enden jeweils einen Abtrieb des Kraftfahrzeuggetriebes ausbilden, so dass durch entsprechende Anbindung mehrere Antriebsachsen eines Kraftfahrzeuges antreibbar sind. Ebenso können ein oder mehrere Abtriebsseiten aber auch an einem oder beiden Vorgelege ausgestaltet sein, wobei die beiden Vorgelege dann entsprechend miteinander gekoppelt sein müssen.
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Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes zum einen über eine erste Übersetzungsstufe und zum anderen mittels einer zweiten Übersetzungsstufe mit einer ersten Hohlwelle gekoppelt werden kann, die koaxial zu einer Vorgelegewelle des ersten oder des zweiten Vorgeleges verläuft und mit dieser Vorgelegewelle des ersten bzw. des zweiten Vorgeleges drehfest verbindbar ist. Zudem kann die erste Hohlwelle durch Zusammenspiel der ersten Übersetzungsstufe und einer dritten Übersetzungsstufe mit einer Vorgelegewelle des jeweils anderen, zweiten bzw. ersten Vorgeleges gekoppelt werden, wobei über die dritte Übersetzungsstufe die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes ferner mit der Vorgelegewelle des zweiten bzw. des ersten Vorgeleges in Verbindung bringbar ist. Die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes kann des Weiteren noch mittels einer vierten Übersetzungsstufe mit der Vorgelegewelle des zweiten oder des ersten Vorgeleges gekoppelt werden.
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Hingegen kann die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes einerseits mittels einer fünften Übersetzungsstufe und andererseits über eine sechste Übersetzungsstufe mit einer zweiten Hohlwelle in Verbindung gebracht werden, welche koaxial zu der Vorgelegewelle des ersten oder des zweiten Vorgeleges angeordnet und mit dieser Vorgelegewelle des ersten bzw. des zweiten Vorgeleges drehfest verbindbar ist. Des Weiteren kann die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes über eine siebte Übersetzungsstufe und eine achte Übersetzungsstufe jeweils mit je einer der Vorgelegewellen gekoppelt werden. Schließlich sind die erste Hohlwelle und die zweite Hohlwelle durch Zusammenspiel der zweiten Übersetzungsstufe und der fünften Übersetzungsstufe miteinander koppelbar.
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Mit anderen Worten verfügt das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe also über eine erste Hohlwelle, welche koaxial zu einer, dem ersten oder dem zweiten Vorgelege zugeordneten Vorgelegewelle angeordnet ist und dabei mit dieser Vorgelegewelle drehfest gekoppelt werden kann. Die erste Hohlwelle kann dabei einerseits über eine erste Übersetzungsstufe und andererseits mittels einer zweiten Übersetzungsstufe jeweils mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes in Verbindung gebracht werden, wobei über die erste Übersetzungsstufe gemeinsam mit einer dritten Übersetzungsstufe eine Koppelung der ersten Hohlwelle mit einer, achsversetzt zu der ersten Hohlwelle laufenden Vorgelegewelle des zweiten bzw. des ersten Vorgeleges herstellbar ist. Mittels der dritten Übersetzungsstufe kann die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes auch mit dieser achsversetzt zu der ersten Hohlwellen verlaufenden Vorgelegewelle des zweiten bzw. des ersten Vorgeleges in Verbindung gebracht werden. Schließlich ist die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes noch mittels einer vierten Übersetzungsstufe mit einem der beiden Vorgelege, also mit der Vorgelegewelle des zweiten oder des ersten Vorgeleges koppelbar.
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Innerhalb des zweiten Teilgetriebes kann die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes zum einen über eine fünfte Übersetzungsstufe und zum anderen mittels einer sechsten Übersetzungsstufe jeweils mit einer zweiten Hohlwelle in Verbindung gebracht werden, die mit einer, hierzu koaxial verlaufenden Vorgelegewelle eines der beiden Vorgelege, d.h. dem ersten oder dem zweiten Vorgelege, verbindbar ist. Die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes kann des Weiteren noch über eine siebte Übersetzungsstufe und mittels einer achten Übersetzungsstufe jeweils mit je einer der Vorgelegewellen der beiden Vorgelege gekoppelt werden, d.h. die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes ist einerseits mittels der siebten Übersetzungsstufe mit einem der beiden Vorgelege und andererseits über die achte Übersetzungsstufe ebenfalls mit einem der beiden Vorgelege in Verbindung bringbar. Als Besonderheit können zudem die beiden Hohlwellen über die zweite Übersetzungsstufe gemeinsam mit der fünften Übersetzungsstufe miteinander in ihrer Drehbewegung gekoppelt werden.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Kraftfahrzeuggetriebes ist es möglich, durch die Koppelungsmöglichkeiten der ersten Hohlwelle zum einen mit der zweiten Hohlwelle und zum anderen mit der achsversetzt laufenden Vorgelegewelle einzelne Gänge als sogenannte Windungsgänge auszuführen. Bei diesen Windungsgängen wird jeweils der Kraftfluss ausgehend von der einen Eingangswelle übersetzt auf eines der beiden Vorgelege und von dort dann zurück auf die Eingangswellenachse übertragen, wobei dann abschließend ein Führen des Kraftflusses wiederum über eines der Vorgelege zur zumindest einen Abtriebsseite stattfindet. Dabei werden bei Darstellung dieser Windungsgänge entsprechend mehrere Übersetzungsstufen genutzt.
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In Folge dessen lässt sich mit den vorliegenden acht Übersetzungsstufen eine höhere Ganganzahl bei gleichbleibenden Abmessungen des Getriebes darstellen. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform werden dabei ein erster und ein achter Vorwärtsgang jeweils als Windungsgang ausgeführt, wodurch sich eine mechanische Spreizung des Getriebes und somit Drehzahlverluste verringern lassen. Hierbei wirken sich hinsichtlich des ersten Vorwärtsganges Wirkungsgradverschlechterungen, welche aus den mehreren, im Kraftfluss befindlichen Zahneingriffe herrühren, nur gering aus, da jeweilige Fahranteile des ersten Vorwärtsganges über der Lebensdauer gering sind. Somit lassen sich mit den acht Übersetzungsstufen jeweils insgesamt neun Vorwärtsgänge, sowie ein Rückwärtsgang realisieren, wobei zwischen den Vorwärtsgängen zudem beim Schalten entlang einer Gangfolge unter Last gewechselt werden kann.
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Insbesondere handelt es sich dabei bei der ersten Übersetzungsstufe um einen Radsatz eines neunten Vorwärtsganges und bei der zweiten Übersetzungsstufe um einen Radsatz eines dritten Vorwärtsganges, während die dritte Übersetzungsstufe als Radsatz eines fünften Vorwärtsganges und die vierte Übersetzungsstufe als Radsatz eines siebten Vorwärtsganges ausgeführt ist. Des Weiteren ist die fünfte Übersetzungsstufe durch den Radsatz eines zweiten Vorwärtsganges und die sechste Übersetzungsstufe durch den Radsatz eines sechsten Vorwärtsganges gebildet, wohingegen es sich bei der siebten Übersetzungsstufe um den Radsatz eines vierten Vorwärtsganges und bei der achten Übersetzungsstufe um den Radsatz eines Rückwärtsganges handelt.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist sowohl ein eingangswellenseitiges Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe als auch ein eingangswellenseitiges Zahnrad der fünften Übersetzungsstufe jeweils drehbar gelagert, wobei das eingangswellenseitige Zahnrad der zweiten Übersetzungsstufe sowohl mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes als auch mit dem eingangswellenseitigen Zahnrad der fünften Übersetzungsstufe drehfest verbunden werden kann, welches zudem an der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes festsetzbar ist. Die eingangswellenseitigen Zahnräder der zweiten und der fünften Übersetzungsstufe sind also jeweils als Losräder ausgeführt, die im Einzelnen jeweils mit der zugehörigen Eingangswelle und zudem auch untereinander gekoppelt werden können. Vorteilhafterweise sind hierüber die unterschiedlichen Anbindungsmöglichkeiten der zweiten und der fünften Übersetzungsstufe problemlos darstellbar. Zudem besteht hierüber die Möglichkeit, durch Koppelung der Losräder untereinander, sowie mit einer der Eingangswellen die jeweilige Eingangswelle mit einer der Übersetzungsstufen in Verbindung zu bringen, die eigentlich dem anderen Teilgetriebe zugeordnet sind. So könnte hierüber die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mit der fünften Übersetzungsstufe und die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit der zweiten Übersetzungsstufe gekoppelt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist ein Schaltelement, welches bei Betätigung die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mittels der vierten Übersetzungsstufe mit der Vorgelegewelle des zweiten bzw. des ersten Vorgeleges in Verbindung bringt, mit einem Schaltelement in einer Schalteinrichtung zusammengefasst, über das die erste Hohlwelle durch Zusammenspiel der ersten Übersetzungsstufe und der dritten Übersetzungsstufe mit der Vorgelegewelle des zweiten bzw. des ersten Vorgeleges gekoppelt werden kann. Alternativ dazu ist ein Schaltelement, über welches die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mittels der vierten Übersetzungsstufe mit der Vorgelegewelle des zweiten bzw. des ersten Vorgeleges koppelbar ist, mit einem Schaltelement in einer Schalteinrichtung zusammengefasst, das bei Betätigung die erste Hohlwelle drehfest mit der Vorgelegewelle des zweiten bzw. des ersten Vorgeleges verbindet. In beiden Fällen ist die Schalteinrichtung dabei auf der Vorgelegewelle des zweiten bzw. des ersten Vorgeleges platziert.
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Das Zusammenfassen der jeweiligen Schaltelemente hat jeweils den Vorteil, dass mit Hilfe eines Aktuators eine Betätigung sowohl des einen als auch des anderen Schaltelements vorgenommen werden kann, so dass insgesamt ein kompakter Aufbau und eine Vereinfachung einer Getriebesteuerung möglich ist. Zudem führt die Platzierung der jeweiligen Schalteinrichtung auf der jeweiligen Vorgelegewelle je nach Übersetzungsverhältnissen der den Schaltelementen zugeordneten Übersetzungsstufen zu einer Verminderung eines Massenträgheitsmoments auf die Eingangswelle. Schließlich kann noch durch die gegebenen Abkoppelungsmöglichkeiten der Übersetzungsstufen von der Vorgelegewelle des jeweiligen Vorgeleges ein Mitrotieren von Losrädern der Übersetzungsstufen verhindert werden, wenn bei anderen Gängen der Kraftfluss über das jeweilige Vorgelege geführt wird.
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Gemäß einer hierzu alternativen oder auch ergänzenden Ausgestaltung der Erfindung ist ein Schaltelement, welches bei Betätigung die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes über die erste Übersetzungsstufe mit der ersten Hohlwelle in Verbindung bringt, mit einem Schaltelement in einer Schalteinrichtung zusammengefasst, über das die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mittels der zweiten Übersetzungsstufe mit der ersten Hohlwelle gekoppelt werden kann, wobei die Schalteinrichtung auf der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes angeordnet ist. Das Zusammenlegen der beiden Schaltelemente hat dabei erneut den Vorteil, dass somit mit Hilfe eines Aktuators eine Betätigung sowohl des einen als auch des anderen Schaltelements vorgenommen werden kann, so dass ein kompakter Aufbau und eine Vereinfachung einer Getriebesteuerung erzielbar ist. Zudem wird durch die Anordnung der Schalteinrichtung auf der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes und je nach definierter Übersetzung der jeweils einzubindenden Übersetzungsstufen eine, bei Betätigung jeweils aufzubringende Schaltkraft vermindert, so dass die Schalteinrichtung kleiner ausgelegt und damit auch kleiner bauend ausgeführt werden kann.
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Weiter alternativ oder auch ergänzend ist ein Schaltelement, über welches die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mittels der fünften Übersetzungsstufe mit der zweiten Hohlwelle gekoppelt werden kann, mit einem Schaltelement in einer Schalteinrichtung zusammengefasst, das bei Betätigung die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes über die sechste Übersetzungsstufe mit der zweiten Hohlwelle in Verbindung bringt. Die Schalteinrichtung ist hierbei auf der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes platziert. Aufgrund des Zusammenfassens der jeweiligen Schaltelemente kann wiederum mit Hilfe eines gemeinsamen Aktuators eine Betätigung sowohl des einen als auch des anderen Schaltelements vorgenommen werden, was den Platzbedarf und den Herstellungsaufwand entsprechend verringert, sowie den Aufbau der Steuerung vereinfacht. Dabei resultiert die Platzierung der Schalteinrichtung auf der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes je nach Übersetzungsverhältnis der hierüber in den Kraftfluss einzubindenden Übersetzungsstufen in einer Reduzierung von aufzubringenden Schaltkräften bei Betätigung des je zugehörigen Schaltelements. Dementsprechend kann der gemeinsame Aktuator und damit auch die Schalteinrichtung gegebenenfalls kleiner bauend ausgeführt werden.
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Bevorzugt sind dabei bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe alle Möglichkeiten hinsichtlich eines Zusammenfassens von Schaltelementen verwirklicht, so dass sämtliche Schalttätigkeiten über insgesamt acht Aktuatoren darstellbar sind.
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Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die erste Übersetzungsstufe und die dritte Übersetzungsstufe gemeinsam in einer Radebene angeordnet, indem ein drehbar auf der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes gelagertes Zahnrad zum einen mit einem drehfest auf der ersten Hohlwelle platzierten Zahnrad der ersten Übersetzungsstufe und zum anderen mit einem drehbar auf der Vorgelegewelle des zweiten bzw. des ersten Vorgeleges vorgesehenen Zahnrad der dritten Übersetzungsstufe jeweils in Verbindung steht. Durch das Zusammenlegen der ersten und der dritten Übersetzungsstufe in einer Radebene kann eine axiale Baulänge des Getriebes reduziert werden, da die beiden Übersetzungsstufen hierdurch auf einer axialen Höhe liegen. Zudem kann hierüber die Koppelung der ersten Hohlwelle mit der achsversetzt liegenden Vorgelegewelle mit nur drei Zahnrädern bewerkstelligt werden.
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Gemäß einer hierzu alternativen oder auch ergänzend Ausgestaltung der Erfindung sind die fünfte Übersetzungsstufe und die siebte Übersetzungsstufe gemeinsam in einer Radebene angeordnet, indem ein drehbar auf der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes gelagertes Zahnrad zum einen mit einem drehfest auf der zweiten Hohlwelle vorgesehenen Zahnrad der fünften Übersetzungsstufe und zum anderen mit einem drehbar auf der Vorgelegewelle des zweiten bzw. des ersten Vorgeleges gelagerten Zahnrad der siebten Übersetzungsstufe jeweils in Verbindung steht. Durch das Zusammenlegen der beiden Übersetzungsstufen in einer gemeinsamen Radebene kann ebenfalls entsprechend kompakt in axialer Richtung gebaut werden. Ferner könnte die zweite Hohlwelle hierbei durch ein Zusammenspiel der fünften Übersetzungsstufe und der siebten Übersetzungsstufe mit der jeweils achsversetzt laufenden Vorgelegewelle in Verbindung gebracht werden, so dass ein weiterer Windungsgang darstellbar wäre.
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Weiter alternativ oder auch ergänzend sind die sechste Übersetzungsstufe und die achte Übersetzungsstufe gemeinsam in einer Radebene angeordnet, indem ein drehbar auf der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes gelagertes Zahnrad zum einen mit einem drehfest auf der zweiten Hohlwelle platzierten Zahnrad der sechsten Übersetzungsstufe und zum anderen mit einem drehbar auf der Vorgelegewelle des zweiten bzw. des ersten Vorgeleges vorgesehenen Zahnrad der achten Übersetzungsstufe jeweils in Verbindung steht. Auch hierdurch kann wiederum eine axiale Baulänge des Getriebes reduziert werden. Zudem könnte auch hier durch Zusammenspiel der sechsten Übersetzungsstufe und der achten Übersetzungsstufe ein weiterer Windungsgang dargestellt werden.
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Insbesondere sind dabei alle drei vorgenannten Varianten gemeinsam verwirklicht, so dass sechs der insgesamt acht Übersetzungsstufen jeweils paarweise in Radebenen angeordnet sind. Hierdurch ist damit eine Platzierung sämtlicher Übersetzungsstufen in nur fünf Radebenen möglich, was einen besonders kompakten Aufbau in axialer Richtung ermöglicht.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verbinden der Eingangswellen der beiden Teilgetriebe mit der Antriebsseite in einer Variante über je zugeordnete Lastschaltelemente vorgenommen, welche dabei bevorzugt in einer Doppelkupplung zusammengefasst sind. Eine Doppelkupplung ist dabei insbesondere als nasslaufende Doppelkupplung ausgeführt, kann aber bei niedrigen zu übertragenden Drehmomenten auch trockenlaufend ausgestaltet sein. Abgesehen von zwei Lastschaltelementen kann in einer alternativen Variante ein derartiges Verbinden der Eingangswellen aber auch über ein einzelnes, die eine Eingangswelle mit der Antriebsseite koppelndes Lastschaltelement und eine Kupplung zwischen beiden Eingangswellen dargestellt werden, wobei beim Gangwechsel und dem damit verbundenen Übergang vom einen auf das andere Teilgetriebe das Lastschaltelement die antriebsseitige Verbindung zu einem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeuges trennt und ein Antriebsmoment während des Gangwechsels durch eine ebenfalls vorgesehene Elektromaschine dargestellt wird. Zu diesem Zweck wird die Elektromaschine während der Schaltung und Einbindung des anderen Teilgetriebes antreibend mit der anderen Eingangswelle verbunden. Zudem kann jedoch auch ein Planetengetriebe vorgesehen sein, so dass eine gemeinsame Bereitstellung eines Antriebsmoments durch eine Elektromaschine und das Antriebsaggregat des Fahrzeugs beim Gangwechsel möglich ist. Hierbei kann auch noch ein Doppelschaltelement im Bereich der Eingangswellen angeordnet sein, um zwischen den beiden vorgenannten Möglichkeiten zur Bereitstellung eines Antriebsmoments umschalten zu können.
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In Weiterbildung der Erfindung steht ein Zahnrad der fünften Übersetzungsstufe mit einem Zahnrad im Zahneingriff, welches auf einer Antriebswelle einer Elektromaschine angeordnet ist, so dass eine Hybridisierung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes realisierbar ist. Denn durch vorhandene Abkoppelungsmöglichkeiten des Zahnrads der fünften Übersetzungsstufe zum einen von der Antriebsseite und zum anderen auch von der mindestens einen Abtriebsseite kann über die angebundene Elektromaschine einerseits gezielt elektrische Energie ohne Rückwirkung auf die Abtriebsseite erzeugt und andererseits eine Antriebsbewegung unterstützt oder ein rein elektrisches Fahren ohne Verbindung zur Antriebsseite dargestellt werden.
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Mittels einer abtriebsseitigen Entkoppelung kann hierdurch bei Stillstand des Fahrzeugs ein Laden eines elektrischen Speichers vollzogen werden, indem die Elektromaschine über die fünfte Übersetzungsstufe mit dem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeuges verbunden ist, während zur Abtriebsseite keine Drehbewegung übertragen wird. Hingegen kann bei Unterbrechung der Verbindung zur Antriebsseite ein rein elektrisches Fahren dargestellt werden, ohne dass Schleppverluste an einer antriebsseitig vorgesehenen Doppelkupplung hervorgerufen werden. Abgesehen von der fünften Übersetzungsstufe kann eine Anbindung einer Elektromaschine jedoch auch an jeder anderen Übersetzungsstufe erfolgen. Zudem kann die Elektromaschine neben der Koppelung über ein separates Zahnrad auch koaxial zu der jeweiligen Übersetzungsstufe oder zu einer der Hohlwellen vorgesehen und hieran angebunden sein. Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, dabei insgesamt nur eine elektrische Maschine im Bereich einer der Übersetzungsstufen bzw. einer der Hohlwellen oder aber auch mehrere Elektromaschinen bei den Übersetzungsstufen und den Hohlwellen vorzusehen.
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Abgesehen davon ist es im Rahmen der Erfindung zudem generell denkbar, zumindest eine Elektromaschine im Bereich je einer der Wellen des Getriebes, unmittelbar an je einem Festrad der Übersetzungsstufen, unmittelbar an je einem Losrad der Übersetzungsstufen oder an je einem zusätzlichen Festrad anzuordnen. An den jeweiligen Positionen wird durch die zumindest eine Elektromaschine entweder Energie rekuperiert oder eine Drehbewegung unterstützt oder aber ein rein elektrisches Fahren, d.h. ein reines Betreiben des Kraftfahrzeuges über die zumindest eine elektrische Maschine, ermöglicht.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten Figuren nimmt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
- 3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 4 eine schematische Darstellung einer vierten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes; und
- 5 ein beispielhaftes Schaltschema eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß den 1 bis 4.
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Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, wobei es sich bei diesem Kraftfahrzeuggetriebe bevorzugt um ein Getriebe eines PKWs handelt. Vorliegend umfasst das Kraftfahrzeuggetriebe dabei zwei Teilgetriebe 1 und 2, welchen jeweils eine Eingangswelle EW1 bzw. EW2 zugeordnet ist. Dabei ist die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 als Getriebehohlwelle ausgeführt, zu welcher die als Getriebezentralwelle ausgeführte Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 koaxial verläuft. Die beiden Teilgetriebe 1 und 2 können nun jeweils abwechselnd in einen Kraftfluss von einer Antriebsseite AN des Kraftfahrzeuggetriebes, welche im verbauten Zustand des Getriebes mit einem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeuges in Verbindung steht, zu Abtriebsseiten AB1 und AB2 eingebunden werden, indem entweder die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 über ein zugeordnetes Lastschaltelement K1 oder die Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 über ein zugehöriges Lastschaltelement K2 mit der Antriebsseite AN gekoppelt wird. Die beiden Lastschaltelemente K1 und K2 sind dabei in einer Doppelkupplung 3 zusammengefasst, bei welcher es sich um eine nasslaufende Doppelkupplung handelt.
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Die beiden Abtriebsseiten AB1 und AB2 werden vorliegend durch Wellenenden einer Ausgangswelle AW gebildet, welche achsversetzt zu den beiden Eingangswelle EW1 und EW2 verläuft und aufgrund des Verlaufs in einer anderen Zeichenebene nur gestrichelt angedeutet ist. Über die beiden Abtriebsseiten AB1 und AB2 kann dann jeweils eine Verbindung zu je einer anzutreibenden Achse des Kraftfahrzeuges hergestellt sein. Parallel zu den beiden Eingangswellen EW1 und EW2 und auch der Ausgangswelle AW sind zudem zwei Vorgelege 4 und 5 angeordnet, welche jeweils über eine zugehörige Vorgelegewelle VW1 bzw. VW2 verfügen. Des Weiteren sind eine erste Hohlwelle HW1 und eine zweite Hohlwelle HW2 vorgesehen, welche dabei jeweils koaxial zu der Vorgelegewelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 platziert sind.
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Eine Drehbewegung der Antriebsseite AN kann nun zum einen über eines der beiden Teilgetriebe 1 oder 2 dadurch übersetzt auf die Ausgangswelle AW und damit auf die Abtriebsseiten AB1 und AB2 übertragen werden, indem der Kraftfluss ausgehend von der Eingangswelle EW1 bzw. der Eingangswelle EW2 über eine von mehreren Übersetzungsstufen A bis H auf eines der Vorgelege 4 bzw. 5 und ausgehend hiervon über eine je zugehörige Abtriebsstufe RA1 bzw. RA2 auf die Ausgangswelle AW geführt wird. Dabei definiert jede der Übersetzungsstufen A bis H im Zusammenspiel mit der jeweiligen Abtriebsstufe RA1 bzw. RA2 je einen zugehörigen Gang des Kraftfahrzeuggetriebes, welcher dabei durch Einbinden der jeweiligen Übersetzungsstufe A bis H in den Kraftfluss schaltbar ist.
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Die Übersetzungsstufen A bis H sind hierbei durch Radsätze R2 bis R7 und R9 eines zweiten bis siebten Vorwärtsganges, sowie eines neunten Vorwärtsganges und einen Radsatz RR eines Rückwärtsganges gebildet, wobei sich die Radsätze R2 bis R7 und R9 jeweils aus einem, seitens einer der beiden zu koppelnden Getriebewellen platzierten Zahnrad und einem, mit diesem permanent im Zahneingriff stehenden und auf der jeweils anderen Getriebewelle vorgesehenen Zahnrad zusammensetzen. Dabei ist zumindest eines dieser beiden Zahnräder drehbar auf der jeweiligen Getriebewelle gelagert und kann zur Einbindung des je zugehörigen Radsatzes gezielt an der jeweiligen Getriebewelle festgesetzt werden.
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Im Falle des Radsatzes RR, welcher bei Einbindung in einen Kraftfluss von der Antriebsseite AN zu den Abtriebsseiten AB1 und AB2 für eine Drehrichtungsumkehr im Vergleich zu einer Schaltung der übrigen Radsätze R2 bis R7 und R9 sorgt, ist zwischen einem drehbar auf der Eingangswelle EW2 gelagerten Zahnrad Z1 und einem drehbar auf der Vorgelegewelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 angeordneten Zahnrad Z2 zudem ein zwischenliegendes Zahnrad Z3 vorgesehen, wobei dieses Zahnrad Z3 drehbar auf einer parallel zu der Vorgelegewelle VW2 und der Eingangswelle EW2 verlaufenden Zwischenwelle ZW gelagert ist und einerseits mit dem Zahnrad Z1 und andererseits mit dem Zahnrad Z2 permanent im Zahneingriff steht. Somit wird bei Führen des Kraftflusses über den Radsatz RR die besagte Drehrichtungsumkehr dargestellt.
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Zum anderen können ein erster Vorwärtsgang und ein achter Vorwärtsgang jeweils als Windungsgang dargestellt werden. Im Fall des ersten Vorwärtsganges wird der Kraftfluss dabei ausgehend von der Eingangswelle EW1 über den Radsatz R3 auf die erste Hohlwelle HW1 und von dort durch Zusammenspiel der Radsätze R9 und R5 auf die Vorgelegewelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 geführt, sowie ausgehend hiervon über die Abtriebsstufe RA2 auf die Ausgangswelle AW übersetzt. Beim achten Vorwärtsgang erfolgt hingegen eine Übersetzung einer Drehbewegung der Eingangswelle EW2 über den Radsatz R6 auf die zweite Hohlwelle HW2, wobei der Kraftfluss dann im weiteren Verlauf durch Zusammenspiel der Radsätze R2 und R3 auf die erste Hohlwelle HW1 geleitet wird. Die erste Hohlwelle HW1 ist dabei drehfest mit der Vorgelegelwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 verbunden, so dass über die Abtriebsstufe RA1 eine abschließende Übersetzung der Drehbewegung der ersten Hohlwelle HW1 auf die Ausgangswelle AW stattfindet.
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Wie des Weiteren aus 1 ersichtlich ist, sind die Übersetzungsstufen A bis H in insgesamt fünf Radebenen I bis V angeordnet, von welchen in den Radebenen I und III jeweils eine der Übersetzungsstufen A bis H einzeln angeordnet ist, während die Radebenen II, IV und V als Doppelradebenen ausgestaltet sind, in welchen jeweils zwei der Übersetzungsstufen A bis H paarweise platziert sind.
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Vorliegend ist in einer ersten Radebene die Übersetzungsstufe D angeordnet, welche dabei durch den Radsatz R7 gebildet ist. Dieser weist dabei ein, drehfest auf der Eingangswelle EW1 platziertes Zahnrad Z4 auf, das mit einem, drehbar auf der Vorgelegewelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 gelagerten Zahnrad Z5 permanent im Zahneingriff steht. Bei Einbindung in den Kraftfluss wird durch den Radsatz R7 ein siebter Vorwärtsgang des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt, indem das auf der Vorgelegewelle VW2 drehbar gelagerte Zahnrad Z5 über ein Schaltelement S1 an der Vorgelegewelle VW2 festgesetzt wird. In Folge dessen wird eine Drehbewegung der Eingangswelle EW1 über den Radsatz R7 auf die Vorgelegewelle VW2 und von dort über die Abtriebsstufe RA2 auf die Ausgangswelle AW übersetzt.
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Wie ferner aus 1 ersichtlich ist, folgt auf die erste Radebene I in axialer Richtung eine, als Doppelradebene ausgestaltete, zweite Radebene II, in welcher die Übersetzungsstufen A und C gemeinsam angeordnet sind. Vorliegend wird die Übersetzungsstufe A dabei durch den Radsatz R9 und die Übersetzungsstufe C durch den Radsatz R5 gebildet. Die Radsätze R9 und R5 sind dabei dadurch axial auf gleicher Höhe platziert, dass ein, auf der Eingangswelle EW1 drehbar gelagertes Zahnrad Z6 zum einen mit einem, drehfest auf der ersten Hohlwelle HW1 platzierten Zahnrad Z7 des Radsatzes R9 im Zahneingriff steht und zum anderen mit einem, drehbar auf der Vorgelegewelle VW2 gelagerten Zahnrad Z8 des Radsatzes R5 kämmt.
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Über den Radsatz R5 wird bei Einbindung in den Kraftfluss ein fünfter Vorwärtsgang des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt, indem zum einen das Zahnrad Z8 über ein Schaltelement S2 an der Vorgelegewelle VW2 und zum anderen auch das Zahnrad Z6 an der Eingangswelle EW1 mittels eines Schaltelements S3 festgesetzt wird, so dass in der Folge eine Drehbewegung der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 über den Radsatz R5 auf die Vorgelegewelle VW2, sowie im Folgenden mittels der Abtriebsstufe RA2 auf die Ausgangswelle AW übersetzt wird.
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Hingegen kann über den Radsatz R9 ein neunter Vorwärtsgang dadurch dargestellt werden, dass wiederum das Zahnrad Z6 mittels des Schaltelements S3 an der Eingangswelle EW1 festgesetzt und zudem die erste Hohlwelle HW1 über ein Schaltelement S4 drehfest mit der Vorgelegewelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 verbunden wird. In Folge dessen nimmt der Radsatz R9 gemeinsam mit der Abtriebsstufe RA1 eine Übersetzung einer Drehbewegung der Eingangswelle EW1 auf die Ausgangswelle AW vor. Des Weiteren sind die Radsätze R9 und R5 noch gemeinsam an der Darstellung des ersten Vorwärtsganges beteiligt, indem die Radsätze R9 und R5 im Zusammenspiel eine Drehbewegung der ersten Hohlwelle HW1 auf die Vorgelegewelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 übertragen, wobei hierzu das Zahnrad Z8 des Radsatzes R5 mittels des Schaltelements S2 festgesetzt wird, während das zwischenliegende Zahnrad Z6 relativ zu der Eingangswelle EW1 rotiert.
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Axial benachbart zur der zweiten Radebene II ist eine dritte Radebene III vorgesehen, in welcher die Übersetzungsstufe B angeordnet ist. Vorliegend wird die Übersetzungsstufe B dabei durch den Radsatz R3 gebildet, welcher sich aus einem, drehbar auf der Eingangswelle EW2 gelagerten Zahnrad Z9 und einem, mit diesem im Zahneingriff stehenden Zahnrad Z10 zusammensetzt, wobei das Zahnrad Z10 drehfest auf der ersten Hohlwelle HW1 platziert ist. Das Zahnrad Z9 kann nun einerseits über ein Schaltelement S5 drehfest mit der Eingangswelle EW1 und andererseits mittels eines Schaltelements S6 mit einem Zahnrad Z11 des benachbarten Radsatzes R2 gekoppelt werden. Durch Ansteuerung des Schaltelements S5 können dabei zum einen ein dritter Vorwärtsgang und zum anderen der als Windungsgang ausgeführte erste Vorwärtsgang dargestellt werden. Im Fall des dritten Vorwärtsganges ist dabei zusätzlich die erste Hohlwelle HW1 über das Schaltelement S4 an der Vorgelegewelle VW1 festzusetzen, während beim ersten Vorwärtsgang das Zahnrad Z8 des Radsatzes R5 mittels des Schaltelements S2 an der Vorgelegewelle VW2 festzusetzen ist, um den über den Radsatz R3 auf die erste Hohlwelle HW1 geführten Kraftfluss über die Radsätze R9 und R5 auf die Vorgelegewelle VW2 zu leiten. Andererseits beteiligt sich der Radsatz R3 dadurch an der Darstellung des achten Vorwärtsganges, dass das Zahnrad Z9 über das Schaltelement S6 mit dem Zahnrad Z11 drehfest verbunden wird, wodurch die Radsätze R3 und R2 die beiden Hohlwellen HW1 und HW2 miteinander koppeln, indem die Zahnräder Z9 und Z11, wie bei Anordnung auf einer gemeinsamen Hohlwelle, relativ zu der Eingangswelle EW2 rotieren.
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Auf die dritte Radebene III folgt eine, als Doppelradebene ausgeführte vierte Radebene IV, in welcher die Übersetzungsstufen E und G angeordnet sind, wobei der Radsatz R2 dabei die Übersetzungsstufe E und der Radsatz R4 die Übersetzungsstufe G ausbildet. Die beiden Radsätze R2 und R4 sind nun dadurch in einer gemeinsamen axialen Ebene platziert, indem das, auf der Eingangswelle EW2 drehbar gelagerte Zahnrad Z11 neben einem, drehfest auf der zweiten Hohlwelle HW2 vorgesehenen Zahnrad Z12 des Radsatzes R2 auch mit einem Zahnrad Z13 des Radsatzes R4 kämmt, welches drehbar auf der Vorgelegewelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 gelagert ist. Folglich teilen sich die beiden Radsätze R2 und R4 das gemeinsame, auf der Eingangswelle EW2 sitzende Zahnrad Z11. Das Zahnrad Z11 kann dabei, neben der Koppelung mit dem Zahnrad Z9 über das Schaltelement S6, noch über ein Schaltelement S7 an der Eingangswelle EW2 festgesetzt werden.
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Über den Radsatz R4 kann hierbei ein vierter Vorwärtsgang geschaltet werden, indem zum einen das Zahnrad Z11 über das Schaltelement S7 an der Eingangswelle EW2 und zum anderen das Zahnrad Z13 mittels eines Schaltelements S8 an der Vorgelegewelle VW2 festgesetzt wird. In Folge dessen wird die Eingangswelle EW2 über den Radsatz R4 und die Abtriebsstufe RA2 mit der Ausgangswelle AW gekoppelt. Hingegen kann über den Radsatz R2 ein zweiter Vorwärtsgang direkt geschaltet, sowie der achte Vorwärtsgang unter zusätzlicher Beteiligung des Radsatzes R3 dargestellt werden. Hierzu wird im Fall des zweiten Vorwärtsganges das Zahnrad Z11 wiederum über das Schaltelement S7 an der Eingangswelle EW2 festgesetzt und zudem die zweite Hohlwelle HW2 über ein Schaltelement S9 drehfest mit der Vorgelegewelle VW1 verbunden, so dass eine Drehbewegung der Eingangswelle EW2 über den Radsatz R2 auf die Vorgelegewelle VW1 übersetzt wird. Beim achten Vorwärtsgang koppelt der Radsatz R2 im Zusammenspiel mit dem Radsatz R3 die beiden Hohlwellen HW1 und HW2.
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Vorliegend werden die Zahnräder Z9 und Z11 der Radsätze R3 und R2 also entweder im Einzelnen mit der jeweiligen Eingangswelle EW1 bzw. EW2 oder aber untereinander gekoppelt. Im Rahmen der Erfindung wäre es aber auch denkbar, dass eines der Zahnräder Z9 oder Z11 sowohl mit der jeweiligen Eingangswelle EW1 bzw. EW2 und mit dem benachbarten Zahnrad Z11 bzw. Z9 verbunden wird, so dass über das erste Teilgetriebe 1 und die Eingangswelle EW1 die Radsätze R2 und R4 oder über das zweite Teilgetriebe 2 und die Eingangswelle EW2 der Radsatz R3 in den Kraftfluss einbindbar sind. In Folge dessen könnte auch unter Überspringen eines Vorwärtsganges ohne Unterbrechung der Zugkraft in den jeweils übernächsten Vorwärtsgang geschaltet werden.
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Axial benachbart zu den Übersetzungsstufen E und G und in einer fünften Radebene V liegend sind die Übersetzungsstufen F und H angeordnet, wobei die Übersetzungsstufe F dabei durch den Radsatz R6 und die Übersetzungsstufe H durch den Radsatz RR gebildet ist. Die Radsätze R6 und RR sind dadurch in einer gemeinsamen Radebene platziert, dass das Zahnrad Z1, neben dem Zahnrad Z3, noch mit einem Zahnrad Z14 im Zahneingriff steht, welches drehfest auf der zweiten Hohlwelle HW2 vorgesehen ist. Zur Darstellung des Rückwärtsganges ist dann sowohl das Zahnrad Z1 mittels eines Schaltelements S10 drehfest mit der Eingangswelle EW2 zu verbinden, als auch ein Schaltelement S11 anzusteuern, über welches das drehbar auf der Vorgelegewelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 gelagerte Zahnrad Z2 an der Vorgelegewelle VW2 festgesetzt wird. In der Folge wird hierbei eine Drehbewegung der Eingangswelle EW2 über den Radsatz RR auf die Vorgelegewelle VW2 und im weiteren Verlauf mittels der nachgeschalteten Abtriebsstufe RA2 auf die Ausgangswelle AW übertragen, wobei hierbei im Vergleich zu den Vorwärtsgängen eine entgegengesetzte Drehrichtung der Vorgelegewelle VW2 und auch der Ausgangswelle AW dargestellt wird.
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Über den Radsatz R6 wird einerseits ein sechster Vorwärtsgang des Getriebes dargestellt, indem erneut das Zahnrad Z1 über das Schaltelement S10 an der Eingangswelle EW2 festgesetzt und zudem die zweite Hohlwelle HW2 über das Schaltelement S9 drehfest mit der Vorgelegewelle VW1 verbunden wird. Andererseits führt der Radsatz R6 bei Schalten des achten Vorwärtsganges den Kraftfluss durch Ansteuerung des Schaltelements S10 auf die zweite Hohlwelle HW2, von wo aus eine weitere Übersetzung durch Zusammenspiel der Radsätze R2 und R3 auf die erste Hohlwelle HW1 und die Vorgelegewelle VW1 stattfindet.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, sind die die Übersetzungsstufen A bis G bildenden Radsätze R2 bis R7 und R9 derartig auf die beiden Teilgetriebe 1 und 2 verteilt, dass dem ersten Teilgetriebe 1 mit den Radsätzen R3, R5, R7 und R9 Radsätze zugeordnet sind, die ungerade Gänge definieren, während in dem zweiten Teilgetriebe 2 mit den Radsätzen R2, R4 und R6 Radsätze vorgesehen sind, über welche gerade Gänge des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt werden. In Kombination mit der im Vorfeld beschriebenen Darstellung der beiden weiteren, als Windungsgänge ausgeführten Vorwärtsgänge wird bei einer aufeinanderfolgenden Schaltung entsprechend einer Gangfolge stets zwischen den beiden Teilgetrieben 1 und 2 hin und her gewechselt wird, so dass die Schaltungen unter Last vollzogen werden können.
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Vorliegend sind die Schaltelemente S1 bis S11 jeweils als Synchronisierungen ausgestaltet. Im Falle der Schaltelemente S1 bis S3, S5 bis S8, sowie S10 und S11 wird bei deren Betätigung jeweils ein je zugehöriges Zahnrad Z2 bzw. Z5 bzw. Z6 bzw. Z8 bzw. Z9 bzw. Z11 bzw. Z13 unter vorherigem Abbau von Drehzahldifferenzen mit der jeweiligen Welle EW1 bzw. EW2 bzw. VW1 bzw. VW2 gekoppelt. Bei Betätigung der Schaltelemente S4 und S9 werden hingegen jeweils die jeweilige Hohlwelle HW1 bzw. HW2 und die jeweils koaxial verlaufende Vorgelegewelle VW1 ab Erreichen einer Drehzahlgleichheit formschlüssig miteinander verbunden.
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Wie zudem aus 1 ersichtlich ist, sind nun das Schaltelement S1 und das Schaltelement S2 zu einer ersten Schalteinrichtung SE1, das Schaltelement S3 und das Schaltelement S5 zu einer zweiten Schalteinrichtung SE2, sowie das Schaltelement S7 und das Schaltelement S10 zu einer dritten Schalteinrichtung SE3 jeweils zusammengefasst. Hierbei ist die erste Schalteinrichtung SE1 auf der Vorgelegewelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 vorgesehen, während die zweite Schalteinrichtung SE2 auf der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 und die dritte Schalteinrichtung SE3 auf der Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 platziert sind. Vorliegend sind die Schalteinrichtungen SE1 bis SE3 dabei jeweils als Doppelsynchronisierungen ausgestaltet, bei welchen die je zugehörigen Schaltelemente S1 und S2 bzw. S3 und S5 bzw. S7 und S10 über je eine gemeinsame Schaltmuffe verfügen, welche aus einer jeweiligen Neutralstellung über einen je zugehörigen Aktuator gezielt entweder in eine Betätigungsstellung des jeweils einen Schaltelements S1 bzw. S3 bzw. S7 oder in eine Betätigungsstellung des jeweils anderen Schaltelements S2 bzw. S5 bzw. S10 bewegt werden kann. Hingegen sind die Schaltelemente S4, S6, S8, S9 und S11 jeweils als Einzelschaltelemente ausgeführt, die im Einzelnen über eine jeweils zugeordnete Schaltmuffe verfügen. Hierbei sind die Schaltelemente S4 und S9 jeweils auf der Vorgelegewelle VW1, die Schaltelemente S8 und S11 jeweils auf der Vorgelegewelle VW2 und das Schaltelement S6 auf einem wellenartigen Ansatz des Zahnrades Z11 vorgesehen.
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Die Abtriebsstufe RA1 und die Abtriebsstufe RA2 sind des Weiteren ebenfalls in einer Doppelradebene platziert, indem ein Zahnrad Z15 auf der Ausgangswelle AW mit je einem Zahnrad Z16 bzw. Z17 auf den Vorgelegewellen VW1 und VW2 jeweils in Zahneingriff steht. Diese Doppelradebene ist dabei in axialer Richtung zwischen der dritten Radebene III und der vierten Radebene IV angeordnet, wobei in diesem Bereich Lagerbrillen der Vorgelegewellen VW1 und VW2 vorgesehen sind, so dass durch eine nahe Platzierung an diesen Lagerbrillen Durchbiegungen bei Übertragung der hohen Drehmomente auf die Ausgangswelle AW gering gehalten werden können.
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Als optionale weitere Besonderheit ist eine Elektromaschine EM vorgesehen, deren - vorliegend nicht weiter dargestellter - Rotor mittels einer Antriebswelle AnW und einem hierauf vorgesehen Zahnrad Z18 an dem Radsatz R2 angebunden ist, indem das Zahnrad Z18 mit dem Zahnrad Z12 des Radsatzes R2 im Zahneingriff steht. In der Folge ist eine Drehbewegung des Zahnrades Z12 des Radsatzes R2 mit einer Drehbewegung des Rotors der Elektromaschine EM gekoppelt, wobei die Elektromaschine EM dabei entweder als Generator fungieren und elektrische Energie in einen - vorliegend nicht weiter dargestellten - elektrischen Speicher einspeisen kann, oder aber als elektrischer Motor betreibbar ist, welcher bei Strombeaufschlagung antreibend auf das Zahnrad Z12 einwirkt. Die Elektromaschine EM kann also entweder über den Radsatz R2 angetrieben werden oder aber den Radsatz R2 antreiben und hierbei dann entweder eine Drehbewegung unterstützen oder eine entsprechende Antriebsbewegung einleiten.
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Die Anbindung der Elektromaschine EM an dem Radsatz R2 hat hierbei den Vorteil, dass die Elektromaschine EM somit über die Schaltelemente S6, S7 und S10 jeweils zum einen von der Doppelkupplung 3 und über die Schaltelemente S8, S9 und S11 zum anderen jeweils von den Abtriebsseiten AB1 und AB2 abgekoppelt werden kann. Im letztgenannten Fall wird ein Betreiben der Elektromaschine EM über den Radsatz R2 ohne Übertragung einer Drehbewegung auf die Abtriebsseiten AB1 und AB2 ermöglicht, so dass die Elektromaschine EM auch bei stehendem Fahrzeug zum Laden eines elektrischen Speichers betrieben werden kann. Im anderen Fall kann über die Elektromaschine EM ein rein elektrisches Fahren dargestellt werden, indem diese von der Doppelkupplung 3 und damit auch von der Antriebsseite AN entkoppelt wird, wobei aufgrund dieser Abkopplung Schleppverluste der Doppelkupplung 3 verhindert werden können.
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Aus 2 geht eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes hervor. Unterschiedlich zu der Variante nach 1 ist dabei, dass die Übersetzungsstufen A bis C die Positionen gewechselt haben. Hierbei sind die Übersetzungsstufen A und B in Form der Radsätze R9 und R3 nunmehr zwischen der Eingangswelle EW1 und dem zweiten Vorgelege 5 vorgesehen, während die Übersetzungsstufe C zwischen der Eingangswelle EW1 und der Vorgelegewelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 liegt. Gemeinsam mit den Radsätzen R3 und R9 ist dabei auch die erste Hohlwelle HW1 auf das zweite Vorgelege 5 gewandert, so dass die erste Hohlwelle HW1 nun koaxial zu der Vorgelegewelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 platziert ist. Zudem sind in Folge des Positionswechsels auch die Schaltelemente S2 und S4 anderweitig angeordnet, wobei das Schaltelement S4, über welches die erste Hohlwelle HW1 nun drehfest mit der Vorgelegewelle VW2 verbindbar ist, mit dem Schaltelement S1 in einer ersten, auf der Vorgelegewelle VW2 platzierten Schalteinrichtung SE1' zusammengefasst ist, wohingegen das Schaltelement S2, welches bei Betätigung das Zahnrad Z8 nun an der Vorgelegewelle VW1 festsetzt, als Einzelschaltelement auf der Vorgelegewelle VW1 vorgesehen ist. Insgesamt entspricht die Anordnung der Radsätze R3, R5 und R9 in 2 daher einer Spiegelung der Platzierung der Radsätze R3, R5 und R9 gemäß 1 an einer, durch die Eingangswellen EW1 und EW2 aufgespannten Achse.
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Als weiterer Unterschied gegenüber der Variante nach 1 werden die Abtriebsseiten AB1 und AB2 jeweils durch je ein Wellenende der Vorgelegewellen VW1 und VW2 ausgebildet, wobei die beiden Vorgelegewellen VW1 und VW2 hierbei über die Abtriebsstufen RA1 und RA2 miteinander gekoppelt sind. Dabei ist das, die Zahnräder Z16 und Z17 verbindende Zahnrad Z15 in einer anderen Zeichenebene platziert und deswegen nur gestrichelt angedeutet. Schließlich ist die Elektromaschine EM nun an dem Radsatz R5 angebunden, indem das Zahnrad Z18 mit dem Zahnrad Z8 im Zahneingriff steht. Hierbei ist ebenfalls eine entsprechende Abkoppelbarkeit zum einen von der Doppelkupplung 3 und zum anderen von den Abtriebsseiten AB1 und AB2 gegeben. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung nach 2 der Variante nach 1.
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Des Weiteren ist aus 3 eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes ersichtlich. Im Unterschied zu der Variante gemäß 1 haben die Übersetzungsstufen E bis H untereinander ihre Positionen in den Radebenen IV und V gewechselt. So sind der, die Übersetzungsstufe E bildende Radsatz R2 und der, die Übersetzungsstufe F darstellende Radsatz R6 zwischen der Eingangswelle EW2 und der Vorgelegewelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 platziert, während die Übersetzungsstufen G und H in Form der Radsätze R4 und RR nun jeweils zwischen der Eingangswelle EW2 und der Vorgelegewelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 liegen. Aufgrund des Positionswechsels haben auch die Schaltelemente S8, S9 und S11 ihre Positionen verändert, wobei hierbei die Schaltelemente S8 und S11 jeweils auf der Vorgelegewelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 platziert sind und das Schaltelement S9 auf der Vorgelegewelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 angeordnet ist. Zudem ist die Elektromaschine EM in diesem Fall an dem Radsatz R4 angebunden, indem das Zahnrad Z18 der Elektromaschine EM mit dem Zahnrad Z13 des Radsatzes R4 im Zahneingriff steht Hierbei sind ebenfalls entsprechende Abkoppelungsmöglichkeiten einerseits von der Doppelkupplung 3 und andererseits von den Abtriebsseiten AB1 und AB2 gegeben. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung nach 3 der Variante nach 1.
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Schließlich ist aus 4 eine vierte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes ersichtlich. Im Unterschied zu der Variante gemäß 1 sind die beiden Teilgetriebe 1 und 2 hinsichtlich ihrer Anordnung in axialer Richtung vertauscht, so dass in der Folge die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes als Getriebezentralwelle ausgeführt ist, während die Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 als koaxial hierzu verlaufende Getriebehohlwelle ausgestaltet ist. Ebenso haben auch die Lastschaltelemente K1 und K2 ihre Anordnung innerhalb der Doppelkupplung 3 gewechselt. Auch eine Anordnung der Übersetzungsstufen A bis H und damit auch der Radsätze R2 bis R7 und R9, sowie RR in den Radebenen I bis V ist in der Folge verändert, indem die, die Übersetzungsstufen F und H ausbildenden Radsätze R6 und RR in der ersten Radebene I und die, die Übersetzungsstufen E und G bildenden Radsätze R2 und R4 in der zweiten Radebene II angeordnet sind, während die als Radsatz R3 ausgeführte Übersetzungsstufe B in der dritten Radebene III platziert ist. Die Übersetzungsstufen A und C, welche durch die Radsätze R9 und R5 gebildet sind, sind nun ferner in der vierten Radebene IV angeordnet, während die Übersetzungsstufe D in Form des Radsatzes R7 in der fünften Radebene V vorgesehen ist. Gemeinsam hiermit haben auch die Schalteinrichtungen SE1 bis SE3 und die Einzelschaltelemente S4, S8, S9 und S11 ihre Positionen verändert. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung nach 4 der Variante nach 1.
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In 5 ist nun ein beispielhaftes Schaltschema dargestellt, welches sich durch jede der Getriebevarianten gemäß der 1 bis 4 realisieren lässt. Insgesamt sind dabei neun lastschaltbare Vorwärtsgänge, sowie ein Rückwärtsgang darstellbar. Die Lastschaltbarkeit zwischen den Vorwärtsgängen wird dadurch erreicht, dass bei Fahren in einem Gang und bei Führen des Kraftflusses über eines der beiden Teilgetriebe 1 oder 2 in dem jeweils anderen Teilgetriebe 2 oder 1 schon die an der Darstellung eines nachfolgenden Ganges Beteiligten der Schaltelemente S1 bis S10 vorgewählt werden und zum letztendlichen Umschalten nur noch das Lastschaltelement K1 bzw. K2 des einen Teilgetriebes 1 bzw. 2 geöffnet und unmittelbar darauf das Lastschaltelement K2 bzw. K1 des anderen Teilgetriebes 2 bzw. 1 geschlossen wird. In der Folge ist damit ein nahezu zugkraftunterbrechungsfreies Fahren möglich.
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Vorliegend wird der erste Vorwärtsgang dadurch dargestellt, dass das Lastschaltelement K1 geschlossen und damit die Eingangswelle EW1 mit der Antriebsseite AN verbunden, sowie die Schaltelemente S2 und S5 betätigt werden. Zum Wechsel in den zweiten Vorwärtsgang sind dann die Schaltelemente S7 und S9 anzusteuern, wobei zum letztendlichen Gangwechsel dann ein Umschalten zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 vorzunehmen ist, indem das Lastschaltelement K1 geöffnet und das Lastschaltelement K2 geschlossen wird. Nach erfolgtem Wechsel sind dann die Schaltelemente S2 und S5 abzuschalten. In den hierauf folgenden, dritten Vorwärtsgang kann unter erneutem Wechsel zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 übergegangen werden, wobei im Vorfeld die Schaltelemente S4 und S5 zu betätigen und nach erfolgtem Wechsel die Schaltelemente S7 und S9 abzuschalten sind. Der vierte Vorwärtsgang ergibt sich durch Ansteuerung des Schaltelements S7 und des Schaltelements S8, sowie erneutem Wechsel zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2, wobei die Schaltelemente S4 und S5 nach erfolgtem Wechsel in einen unbetätigten Zustand zu überführen sind. Im fünften Vorwärtsgang wird die Eingangswelle EW1 durch die Schaltelemente S2 und S3 mit den Ausgangsseiten AB1 und AB2 gekoppelt, wobei zum letztendlichen Schalten des Ganges hierbei Lastschaltelement K2 zu öffnen und Lastschaltelement K1 zu schließen ist. Zudem sind nach vollzogenem Gangwechsel die Schaltelemente S7 und S8 abzuschalten.
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Der sechste Vorwärtsgang ergibt sich durch Betätigen der Schaltelemente S9 und S10, sowie unter erneutem Wechsel zwischen den Lastschaltelemente K1 und K2. Zudem sind die Schaltelemente S2 und S3 nach erfolgtem Umschalten zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 in einen unbetätigten Zustand zu überführen. Im Falle des siebten Vorwärtsganges ist das Schaltelement S1 anzusteuern, wobei nach erfolgtem Gangwechsel die Schaltelemente S9 und S10 abzuschalten sind. Hierbei ist zur Durchführung des Gangwechsels das Lastschaltelement K2 zu öffnen und das Lastschaltelement K1 zu schließen. Der achte Vorwärtsgang wird ausgehend vom siebten Vorwärtsgang dadurch geschaltet, dass zunächst die Schaltelemente S4 und S6 betätigt werden und nach einem erfolgten Umschalten zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 das Schaltelement S1 abgeschaltet wird. Im Anschluss an den achten Vorwärtsgang ergibt sich schließlich der neunte Vorwärtsgang, indem die Schaltelemente S3 und S4 angesteuert und dann das Lastschaltelement K2 geöffnet, sowie kurz darauf das Lastschaltelement K1 geschlossen wird. Hingegen wird der Rückwärtsgang des Getriebes durch Betätigen der Schaltelemente S7 und S11, sowie durch Verbinden der Eingangswelle EW1 mit der Antriebsseite AN durch Schlie-ßen des Lastschaltelements K1 geschaltet.
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Generell können die einzelnen Getriebevarianten hinsichtlich ihrer individuellen Ausgestaltungsmerkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Des Weiteren kann die aus den beiden Lastschaltelementen K1 und K2 bestehende Doppelkupplung 3 auch durch eine elektrische Maschine ersetzt werden, welche in Kombination mit einem einzelnen Lastschaltelement alleine während den Schaltungen für eine entsprechende Abstützung sorgt oder in Kombination mit dem Antriebsaggregat und einem zusätzlichen Planetengetriebe die Charakteristik einer Doppelkupplung nachempfindet. Gegebenenfalls ist bei diesen Varianten dann noch ein zusätzliches Doppelschaltelement vorzusehen, durch welches die beiden vorgenannten Varianten umschaltbar sind.
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Mittels der einzelnen Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes ist es somit möglich, axial sehr kompaktbauend und mit wenigen Radsätzen eine hohe Anzahl an lastschaltbaren Gängen darzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Teilgetriebe
- 2
- zweites Teilgetriebe
- 3
- Doppelkupplung
- 4
- erstes Vorgelege
- 5
- zweites Vorgelege
- I
- erste Radebene
- II
- zweite Radebene
- III
- dritte Radebene
- IV
- vierte Radebene
- V
- fünfte Radebene
- AN
- Antriebsseite
- AB1
- Abtriebsseite
- AB2
- Abtriebsseite
- EW1
- Eingangswelle
- EW2
- Eingangswelle
- VW1
- Vorgelegewelle
- VW2
- Vorgelegewelle
- HW1
- erste Hohlwelle
- HW2
- zweite Hohlwelle
- AW
- Ausgangswelle
- ZW
- Zwischenwelle
- Z1
- Zahnrad
- Z2
- Zahnrad
- Z3
- Zahnrad
- Z4
- Zahnrad
- Z5
- Zahnrad
- Z6
- Zahnrad
- Z7
- Zahnrad
- Z8
- Zahnrad
- Z9
- Zahnrad
- Z10
- Zahnrad
- Z11
- Zahnrad
- Z12
- Zahnrad
- Z13
- Zahnrad
- Z14
- Zahnrad
- Z15
- Zahnrad
- Z16
- Zahnrad
- Z17
- Zahnrad
- Z18
- Zahnrad
- S1
- Schaltelement
- S2
- Schaltelement
- S3
- Schaltelement
- S4
- Schaltelement
- S5
- Schaltelement
- S6
- Schaltelement
- S7
- Schaltelement
- S8
- Schaltelement
- S9
- Schaltelement
- S10
- Schaltelement
- S11
- Schaltelement
- SE1
- Schalteinrichtung
- SE2
- Schalteinrichtung
- SE3
- Schalteinrichtung
- SE1'
- Schalteinrichtung
- A - H
- Übersetzungsstufen
- R2
- Radsatz zweiter Vorwärtsgang
- R3
- Radsatz dritter Vorwärtsgang
- R4
- Radsatz vierter Vorwärtsgang
- R5
- Radsatz fünfter Vorwärtsgang
- R6
- Radsatz sechster Vorwärtsgang
- R7
- Radsatz siebter Vorwärtsgang
- R9
- Radsatz neunter Vorwärtsgang
- RR
- Radsatz Rückwärtsgang
- RA1
- Abtriebsstufe
- RA2
- Abtriebsstufe
- K1
- Lastschaltelement
- K2
- Lastschaltelement
- EM
- Elektromaschine
