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Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest zwei Teilgetriebe, wobei jedes der Teilgetriebe zumindest eine Eingangswelle umfasst, und wobei eine Ausgangswelle als Abtriebswelle beider Teilgetriebe angeordnet ist, wobei die zumindest eine Eingangswelle auf einer Eingangswellenachse und die Abtriebswelle auf der Eingangswellenachse oder auf einer, insbesondere zur Eingangswellenachse parallelen, Vorgelegewellenachse angeordnet ist, und wobei ein Vorgelege mit zumindest einer Vorgelegewelle angeordnet ist, wobei die zumindest eine Vorgelegewelle auf der Vorgelegewellenachse angeordnet ist, und wobei zumindest vier Schaltelemente angeordnet sind, wobei jeweils zumindest zwei Schaltelemente auf Eingangswellenachse und Vorgelegewellenachse angeordnet sind, und wobei zumindest eine der Eingangswellen mittels zumindest zweier Radebenen und/oder zumindest einem Schaltelement mit der Abtriebswelle verbindbar ist.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes gemäß einem der Ansprüche 1-14 und ein Verfahren zum Betreiben eines Doppelkupplungsgetriebes gemäß einem der Ansprüche 1-14.
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Derartige Getriebe für ein Kraftfahrzeug werden unter anderem als sogenannte Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt, bei welchen die Eingangswellen der beiden Teilgetriebe über je ein zugehöriges Lastschaltelement mit einem Antrieb, beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor verbunden werden können, wobei die beiden Lastschaltelemente dabei in Form einer Doppelkupplung zusammengefasst werden. Die über ein solches Getriebe darstellbaren Gangstufen sind dann wechselweise auf die beiden Teilgetriebe aufgeteilt, so dass beispielsweise das eine Teilgetriebe die ungeraden Gänge und das entsprechend andere Teilgetriebe die geraden Gänge darstellt. Es ist weiterhin bekannt, die einzelnen Gangstufen durch eine oder mehrere Radstufen oder -ebenen, die jeweils unterschiedliche Übersetzungsstufen aufweisen, darzustellen. Mittels entsprechender Schaltelemente sind diese in den Kraft- bzw. Drehmomentfluss zwischen Antrieb und Abtrieb einbindbar, so dass eine entsprechende gewünschte Übersetzung zwischen Antrieb und Abtrieb des Getriebes jeweils dargestellt wird.
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Durch eine wechselweise Aufteilung der Gänge auf die beiden Teilgetriebe ist es möglich, beim Fahren in einem dem einen Teilgetriebe zugeordneten Gang in dem jeweils anderen Teilgetriebe durch entsprechende Betätigung der Schalteinrichtungen bereits einen darauffolgenden Gang vorzuwählen, wobei ein letztendlicher Wechsel in den darauffolgenden Gang durch Öffnen des Lastschaltelementes des einen Teilgetriebes und ein kurz darauf folgendes Schließen des Lastschaltelementes des anderen Teilgetriebes ermöglicht wird. Auf diese Weise können die Gänge oder Gangstufen des Getriebes unter Last geschaltet werden, was ein Beschleunigungsvermögen des Kraftfahrzeugs aufgrund eines damit im Wesentlichen zugkraftunterbrechungsfreien Gangwechsels verbessert und komfortablere Schaltvorgänge für einen Fahrzeugführer ermöglicht.
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Derartige Doppelkupplungsgetriebe können hierbei auch mit einem zu An- und Abtrieb zusätzlich angeordneten Vorgelege ausgeführt werden, so dass in axialer Richtung ein kompakter Aufbau ermöglicht wird.
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Aus der
DE 10 2006 054 281 A1 ist ein derartiges Getriebe für ein Kraftfahrzeug in Form eines Doppelkupplungsgetriebes bekanntgeworden. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst dabei zwei Teilgetriebe mit jeweils einer Eingangswelle. Durch Verbindung der jeweiligen Eingangswelle über ein jeweiliges Lastschaltelement können die beiden Teilgetriebe jeweils abwechselnd in einen Kraft- oder Drehmomentfluss von einem Antrieb zu einem Abtrieb eingebunden werden, wobei die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes als Getriebezentral- und die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes als Getriebehohlwelle ausgeführt ist. Weiterhin ist eine Ausgangswelle angeordnet, die als Abtrieb beider Teilgetriebe ausgebildet ist, wobei eine Drehbewegung des Antriebs über mehrere Übersetzungsstufen auf den Abtrieb übersetzbar ist, in dem der Kraft- und Drehmomentfluss über ein Vorgelege geführt wird. Dabei werden zumindest zwei Radebenen mittels Betätigung zugehöriger Schaltelemente in den Kraft- und Drehmomentfluss geschaltet, wobei durch Kombination der Betätigung der Schaltelemente und dem Kraft- und Drehmomentfluss über entsprechende Radebenen mehrere Übersetzungsstufen dargestellt werden können. Ebenso ist auch eine unübersetzte Übertragung der Drehbewegung des Antriebs auf eine Ausgangswelle des Abtriebs durch Betätigung entsprechender Schaltelemente möglich.
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Darüber hinaus sind Sechs-Gang-Doppelkupplungsgetriebe mit einem Aufbau gemäß der schematischen Darstellung der 1 und 2 bekannt geworden. Ein derartiges Getriebe weist insgesamt fünf Radebenen auf, wobei eine Radebene als Rückwärtsgangstufe ausgebildet ist. Weiterhin sind zur Kopplung der Radebenen bzw. Wellen im Getriebe sechs Schaltelemente bzw. Schaltstellen angeordnet, die als Synchronisierungen mit Reibungskupplungen ausgeführt sind. Ebenso können auch Zentralsynchronisierungen verwendet werden.
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Nachteilig dabei ist unter anderem, dass bei den bekannten Doppelkupplungsgetrieben die Schaltstellen somit aufwändig herzustellen und damit teuer sind. Ein weiterer Nachteil ist, dass diese viel Bauraum benötigen.
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Aus der Schrift
DE 10 2004 020 955 A1 der Anmelderin ist außerdem ein Schaltgetriebe in Vorgelegewellenbauweise mit einer Antriebs- und einer Abtriebswelle bekannt. Das Schaltgetriebe weist mindestens eine Lastschaltkupplung und mindestens eine erste Vorgelegewelle, sowie mindestens ein erstes Teilgetriebe mit Stirnradpaaren auf, wobei zur Verbindung mindestens eines Stirnrads eines Teilgetriebes mit der Abtriebswelle ein Hohlrad vorgesehen ist. Im Weiteren sind zum Schalten bzw. Vorsynchronisieren einer Gangstufe eine synchronisierte Schaltvorrichtung auf einer Vorgelegewelle und auf einer weiteren Vorgelegewelle unsynchronisierte Schaltvorrichtungen vorgesehen.
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Aus der Schrift WO 2010 / 015 748 A1 ist ein Getriebe mit zwei Eingangswellen bekannt, die jeweils durch eine Kupplung mit einem Motor verbunden sind, und über Hilfswellen mit dem Getriebeausgang verbunden sind. Dabei verfügt das vorgestellte Getriebe über sieben Vorwärts- und eine Rückwärtsgangradebene, welche über neun Schaltelemente betätigt werden können und mit denen neun Vorwärtsgänge abbildbar sind.
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Weiter ist aus dem Dokument
DE 41 22 628 A1 eine Getriebeanlage bekannt, welche folgende Merkmal enthält:
- - Eine Antriebsseitige Anordnung einer Doppelkupplung,
- - Verwendung eines 2-Wege-Mehrgang-Schaltgetriebes mit formschlüssigen Schaltelementen mit 6 und mehr Gangstufen,
- - Verwendung einer zentralen, aus zwei Reibelementen bestehenden Synchronisiereinrichtung,
- - Verwendung einer Schalteinrichtung zur Betätigung der form- und kraftschlüssigen Schaltelemente.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Getriebe und ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zur Verfügung zu stellen, welches kompakt baut und einfach herzustellen bzw. betreibbar ist. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein alternatives Getriebe bzw. ein alternatives Verfahren zum Betreiben eines Getriebes anzugeben.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgaben bei einem Getriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest zwei Teilgetriebe, wobei jedes der Teilgetriebe zumindest eine Eingangswelle umfasst, und wobei eine Ausgangswelle als Abtriebswelle beider Teilgetriebe angeordnet ist, wobei die zumindest eine Eingangswelle auf einer Eingangswellenachse und die Abtriebswelle auf der Eingangswellenachse oder auf einer, insbesondere zur Eingangswellenachse parallelen, Vorgelegewellenachse angeordnet ist, und wobei ein Vorgelege mit zumindest einer Vorgelegewelle angeordnet ist, wobei die zumindest eine Vorgelegewelle auf der Vorgelegewellenachse angeordnet ist, und wobei zumindest sechs Schaltelemente angeordnet sind, wobei jeweils zumindest zwei Schaltelemente auf Eingangswellenachse und Vorgelegewellenachse angeordnet sind, und wobei zumindest eine der Eingangswellen mittels zumindest zweier Radebenen und/oder zumindest einem Schaltelement mit der Abtriebswelle verbindbar ist, dadurch, dass zumindest zwei, insbesondere mindestens drei, vorzugsweise mindestens die Hälfte der zumindest sechs Schaltelemente unsynchronisiert ausgebildet sind und mindestens zwei, insbesondere mindestens ein Drittel der zumindest sechs Schaltelemente synchronisiert ausgebildet sind. Zweckmäßigerweise sind die Anzahl der Schaltelemente gerade und die Anzahl der unsynchronisierten und synchronisierten Schaltelemente gleich. Dies ermöglicht eine Reduzierung des radialen Bauraumes des Getriebes und gleichzeitig eine einfachere Herstellung, ohne dass auf den Einsatz von synchronisierten Schaltelementen verzichtet werden muss.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgaben ebenfalls bei einem Verfahren zum Betreiben eines Getriebes gemäß einem der Ansprüche 1-14 dadurch, dass für zumindest einen Wechsel zwischen zwei durch das Getriebe darstellbaren Gängen mittels einem kurzzeitigen Betätigen eines synchronisierten Schaltelementes ein Übertragungselement im Sinne eines Losrades eines unsynchronisierten Schaltelements auf im Wesentlichen gleiche Drehzahl mit einem zu koppelnden Getriebeelement gebracht wird, so dass das unsynchronisierte Schaltelement im Wesentlichen differenzdrehzahlfrei zum Wechsel in einen anderen Gang schaltbar ist.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgaben ebenfalls bei einem Verfahren zum Betreiben eines Doppelkupplungsgetriebes gemäß einem der Ansprüche 1-14, dadurch, dass für zumindest einen Wechsel zwischen zwei durch das Getriebe darstellbaren Gängen mittels einem kurzzeitigen Betätigen einer der beiden Kupplungen eine Drehzahl einer Welle des jeweils passiven Leistungszweigs des Getriebes derart angepasst wird, wobei ein aktiver Leistungszweig derjenige ist, der zur Darstellung eines der zwei Gänge mit einem Antrieb verbunden ist, und wobei der passive Leistungszweig derjenige ist, der nicht mit Kraft und Drehmoment des Antriebs beaufschlagt wird, so dass entweder ein synchronisiertes Schaltelement, insbesondere in Form einer Reibungskupplung, unterstützt wird oder ein Übertragungselement im Sinne eines Losrades eines unsynchronisierten Schaltelements, insbesondere in Form einer Klauenkupplung, im Wesentlichen auf eine gleiche Drehzahl mit einem zu koppelnden Getriebeelement gebracht wird, so dass das unsynchronisierte Schaltelement im Wesentlichen differenzdrehzahlfrei zum Wechsel in einen anderen Gang schaltbar ist.
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Darüber hinaus löst die vorliegende Erfindung die Aufgaben bei einem Kraftfahrzeug mit einem Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
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Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass durch die Verwendung unsynchronisierter Schaltelemente deren Herstellung und damit auch die Kosten für die Herstellung des Getriebes insgesamt erheblich vermindert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich der radiale Bauraum für die jeweiligen Schaltelemente bzw. Schaltstellen wesentlich verkleinert. Das Getriebe kann somit in radialer Richtung kompakter ausgebildet werden. Ein weiterer Vorteil ist schließlich, dass das Getriebe einfach und kostengünstig hergestellt werden kann und ebenso betreibbar ist.
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Über die Antriebswelle des Getriebes bzw. eine Rotationsbewegung einer Antriebswelle wird besonders bevorzugt ein Drehmoment, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, in das Getriebe eingeleitet. In bevorzugter Weise befindet sich zwischen Antriebswelle und der Abtriebswelle, beispielsweise des Verbrennungsmotors, ein Anfahrelement, wie etwa ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Strömungskupplung oder eine Reibungskupplung.
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Unter einer Welle ist nachfolgend nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente verdrehfest miteinander verbinden.
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Zwei Elemente werden insbesondere als miteinander verbunden bezeichnet, wenn zwischen den Elementen eine feste, insbesondere verdrehfeste Verbindung, besteht. Insbesondere drehen solche verbundenen Elemente mit der gleichen Drehzahl.
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Zwei Elemente werden im Weiteren als koppelbar oder verbindbar bezeichnet, wenn zwischen diesen Elementen eine lösbare Verbindung besteht. Insbesondere drehen solche Elemente mit der gleichen Drehzahl, wenn die Verbindung besteht.
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Die verschiedenen Bauteile und Elemente der genannten Erfindung können dabei über eine Welle bzw. ein Verbindungselement, aber auch direkt, beispielsweise mittels einer Schweiß-, Press- oder einer sonstigen Verbindung miteinander verbunden sein.
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Unter einer Kupplung ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen, ein Schaltelement zu verstehen, welches, je nach Betätigungszustand, eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen zulässt oder eine Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments darstellt. Unter einer Relativbewegung ist beispielsweise eine Rotation zweier Bauteile zu verstehen, wobei die Drehzahl des ersten Bauteils und die Drehzahl des zweiten Bauteils voneinander abweichen. Darüber hinaus ist auch die Rotation nur eines der beiden Bauteile denkbar, während das andere Bauteil still steht oder in entgegengesetzter Richtung rotiert.
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Im Folgenden ist unter einer nicht betätigten Kupplung eine geöffnete Kupplung zu verstehen. Dies bedeutet, dass eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauteilen möglich ist. Bei betätigter bzw. geschlossener Kupplung rotieren die beiden Bauteile dementsprechend mit gleicher Drehzahl in dieselbe Richtung.
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Grundsätzlich ist auch eine Verwendung von Schaltelementen möglich, die im nicht betätigten Zustand geschlossen und im betätigten Zustand geöffnet sind. Dementsprechend sind die Zuordnungen zwischen Funktion und Schaltzustand der oben beschriebenen Schaltzustände in umgekehrter Weise zu verstehen. Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen anhand der Figuren, wird zunächst eine Anordnung zugrundegelegt, in der ein betätigtes Schaltelement geschlossen und ein nicht betätigtes Schaltelement geöffnet ist.
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Ein Planetenradsatz oder Planetengetriebe umfasst ein Sonnenrad, ein Planetenträger respektive Steg und ein Hohlrad. An dem Planetenträger respektive Steg drehbar gelagert sind Planetenräder oder Planeten, welche mit der Verzahnung des Sonnenrades und/oder der Verzahnung des Hohlrades kämmen.
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Weiterhin können die Schaltelemente derart ausgebildet sein, dass für eine Änderung eines Schaltzustandes der Schaltelemente Energie, nicht jedoch für das Beibehalten des Schaltzustandes selbst benötigt wird.
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Hierzu eignen sich in besonderer Weise bedarfsgerecht betätigbare Schaltelemente, wie beispielsweise elektromechanische Schaltelemente oder elektromagnetische Schaltelemente. Sie zeichnen sich, insbesondere im Vergleich zu konventionell hydraulisch betätigbaren Schaltelementen, durch einen besonders geringen und effizienten Energiebedarf aus, da sie nahezu verlustfrei betreibbar sind. Darüber hinaus kann in vorteilhafter Weise darauf verzichtet werden, permanent einen Steuerdruck für die Betätigung der beispielsweise konventionell hydraulischen Schaltelemente vorzuhalten, bzw. das jeweilige Schaltelement in geschaltetem Zustand permanent mit dem erforderlichen Hydraulikdruck zu beaufschlagen. Hierdurch können beispielsweise weitere Bauteile wie eine Hydraulikpumpe entfallen, soweit diese ausschließlich der Ansteuerung und Versorgung der konventionell hydraulisch betätigbaren Schaltelemente dienen. Erfolgt die Versorgung weiterer Bauteile mit Schmiermitteln nicht über eine separate Schmiermittelpumpe, sondern über die gleiche Hydraulikpumpe, so kann diese zumindest kleiner dimensioniert werden. Auch eventuell auftretende Undichtigkeiten an Ölübergabestellen des Hydraulikkreislaufs, insbesondere bei rotierenden Bauteilen, entfallen. Dies trägt besonders bevorzugt ebenfalls zu einer Effizienzsteigerung des Getriebes in Form eines höheren Wirkungsgrades bei.
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Bei der Verwendung von bedarfsgerecht betätigbaren Schaltelementen der oben genannten Art ist es besonders vorteilhaft, wenn diese von außen gut zugänglich sind. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass die benötigte Schaltenergie den Schaltelementen gut zugeführt werden kann. Daher sind Schaltelemente besonders gut bevorzugt so angeordnet, dass sie von außen gut zugänglich sind. Von außen gut zugänglich bedeutet im Sinne der Schaltelemente, dass zwischen dem Gehäuse des Getriebes und dem Schaltelement keine weiteren Bauteile angeordnet sind, bzw. dass die Schaltelemente besonders bevorzugt an der Antriebswelle oder an der Abtriebswelle angeordnet sind.
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Unter dem Begriff „Bindbarkeit“ ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen zu verstehen, dass bei unterschiedlicher geometrischer Lage die gleiche Anbindung bzw. Bindung von Schnittstellen gewährleistet ist, ohne dass sich einzelne Verbindungselemente oder Wellen kreuzen.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Vorteilhafterweise ist die Mehrheit der unsynchronisierten Schaltelemente auf der Eingangswellenachse angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung des Getriebes im Bereich der Eingangswellenachse.
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Zweckmäßigerweise sind zumindest fünf Radebenen angeordnet, insbesondere wobei zumindest eine Radebene als Rückwärtsgangstufe ausgebildet ist. Auf diese Weise ist eine ausreichende Anzahl von Vorwärtsgängen und Rückwärtsgängen durch das Getriebe darstellbar, so dass die Flexibilität des Getriebes hinsichtlich des Einsatzes in verschiedenen Fahrzeugen erhöht wird.
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Vorteilhafterweise wirkt die Mehrheit der unsynchronisierten Schaltelemente mit einer Radebene drehmomentabwärts des jeweiligen Schaltelements zusammen. Dadurch, dass somit die Radebene sich jeweils drehmomentabwärts von dem unsynchronisierten Schaltelement befindet, wird eine einfache Herstellbarkeit des Getriebes erreicht und gleichzeitig ist der Bauraum drehmomentaufwärts der Radebene durch Anordnung des unsynchronisierten Schaltelementes möglichst gering.
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Zweckmäßigerweise ist das zur Abtriebsseite nächst benachbarte Schaltelement unsynchronisiert ausgebildet, insbesondere jeweils auf Eingangswellenachse und Vorgelegewellenachse. Auf diese Weise kann der radiale Bauraum im Bereich der Abtriebsseite verkleinert werden.
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Vorteilhafterweise ist ein Schaltelement zur Betätigung der Rückwärtsgangstufe unsynchronisiert ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung des Schaltelementes für die Rückwärtsgangstufe.
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Zweckmäßigerweise ist die nächst benachbarte Radebene zur Abtriebsseite als Rückwärtsgangstufe ausgebildet. Damit kann eine Vielzahl von Rückwärtsgängen durch das Getriebe mittels Einbindung der Rückwärtsgangstufe und einer oder mehrerer Radebenen drehmomentaufwärts der Rückwärtsgangstufe ermöglicht werden.
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Vorteilhafterweise sind die unsynchronisierten Schaltelemente als Klauenkupplungen ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung der unsynchronisierten Schaltelemente.
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Zweckmäßigerweise sind mittels eines Schaltelementes zwei Vollwellen auf der Eingangswellenachse koppelbar, insbesondere wobei dieses Schaltelement als unsynchronisiertes Schaltelement ausgebildet ist. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise ein Direktgang mittels einer der Eingangswellen und der Abtriebswelle darstellen. Ist das Schaltelement, welches beispielsweise die genannte Eingangswelle und die Abtriebswelle bei Betätigung verbindet, als unsynchronisiertes Schaltelement ausgebildet, kann der Direktgang auf besonders einfache und kostengünstige Weise bereitgestellt werden.
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Vorteilhafterweise ist eine der Radebenen mittels eines synchronisierten Schaltelementes an eine Vollwelle und mittels eines weiteren unsynchronisierten Schaltelementes an ein Übertragungselement im Sinne eines Losrades einer weiteren Radebene koppelbar, insbesondere wobei die beiden unsynchronisierten Schaltelemente im Vorgelege angeordnet sind. Dies erhöht die Flexibilität des Getriebes hinsichtlich der Darstellung verschiedener Gänge, wobei gleichzeitig nicht nur der radiale Bauraum, sondern auch der axiale Bauraum verkleinert wird. Sind die beiden unsynchronisierten Schaltelemente im Vorgelege angeordnet, wird insbesondere der Bauraum des Vorgeleges in radialer Richtung verkleinert.
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Zweckmäßigerweise ist mindestens einmal, insbesondere zweimal im Getriebe jeweils ein Schaltelement auf Eingangswellenachse und Vorgelegewellenachse zwischen zwei Radebenen angeordnet, vorzugsweise wobei zumindest ein Schaltelement, insbesondere beide Schaltelemente, zwischen den beiden Radebenen unsynchronisiert ausgebildet sind. Befindet sich zwischen zwei Radebenen jeweils ein Schaltelement auf Eingangswellenachse und Vorgelegewellenachse, kann der axiale Bauraum des Getriebes insgesamt vermindert werden. Sind gleichzeitig die Schaltelemente auch als unsynchronisierte Schaltelemente ausgebildet, kann auch der radiale Bauraum des Getriebes in radialer Richtung im Bereich der beiden Radebenen weiter vermindert werden. Tritt eine solche Anordnung zweimal im Getriebe auf, also beispielsweise dass zwischen einer ersten Radebene und einer zweiten Radebene jeweils auf Eingangswellenachse und Vorgelegewellenachse ein Schaltelement angeordnet ist und zwischen der zweiten und einer dritten Radebene jeweils nochmals ein Schaltelement auf Eingangswellenachse und Vorgelegewellenachse angeordnet ist, wird der axiale Bauraum für das Getriebe noch weiter verkleinert.
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Vorteilhafterweise ist zumindest eine Schalteinrichtung mit zwei Schaltelementen angeordnet, die über eine gemeinsame Schaltelementbetätigungseinrichtung betätigbar sind. Auf diese Weise kann der axiale Bauraum des Getriebes verkleinert werde und gleichzeitig die Anzahl von Schaltstellen gesenkt werden.
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Zweckmäßigerweise ist zumindest eines der Schaltelemente einer der Schalteinrichtungen unsynchronisiert ausgebildet. Damit lässt sich im Bereich der jeweiligen Schalteinrichtung auch der radiale Bauraum zumindest auf einer Seite der Schalteinrichtung verkleinern.
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Vorteilhafterweise sind zwei Schaltelemente, insbesondere zumindest vier Schaltelemente, hinsichtlich ihrer Position und/oder Lage auf Eingangswellenachse und Vorgelegewellenachse symmetrisch zueinander angeordnet, vorzugsweise wobei zwei der Schaltelemente auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Durch die symmetrische Anordnung kann ebenfalls der Bauraum verkleinert werden, gleichzeitig sinkt auch der Herstellungsaufwand für das Getriebe.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
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Dabei zeigen jeweils in schematischer Form
- 1 ein Getriebe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 2 ein Getriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt ein Getriebe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Getriebe in Form eines Doppelkupplungsgetriebes. Das Doppelkupplungsgetriebe 1 weist zwei Lastschaltelemente in Form von zwei Kupplungen K1, K2 auf. Mittels der Doppelkupplung K1, K2 kann damit die Antriebsseite AN mit der Abtriebsseite AB des Getriebes 1 zur Übertragung von Kraft- und Drehmomenten gekoppelt bzw. verbunden werden. Hierzu ist die erste Kupplung K1 mit einer ersten Eingangswelle EW1 verbunden und die zweite Kupplung K2 ist mit einer zweiten Eingangswelle EW2 verbunden. Die erste Eingangswelle EW1 ist dabei als Vollwelle ausgebildet, wohingegen die zweite Eingangswelle EW2 als Hohlwelle ausgebildet ist. Die beiden Eingangswellen EW1, EW2 sind dabei koaxial und parallel zueinander angeordnet.
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Weiterhin umfasst das Getriebe 1 zwei Teilgetriebe 2, 3. Das erste Teilgetriebe 2 ist mit der ersten Eingangswelle EW1 gekoppelt bzw. verbindbar, das zweite Teilgetriebe 3 ist mit der zweiten Eingangswelle EW2 koppelbar bzw. verbunden. Dem ersten Teilgetriebe 2 ist zumindest die zweite Radebene II zugeordnet, wohingegen dem zweiten Teilgetriebe 3 zumindest die erste Radebene I zugeordnet ist. Beginnend von der Antriebsseite AN und ausgehend von den beiden Kupplungen K1 und K2 umfasst das Getriebe 1 auf der Eingangswellenachse 4 die erste Radebene I und weiter die zweite Radebene II, ein erstes Schaltelement S1, eine dritte Radebene III, ein zweites Schaltelement S2, eine vierte Radebene IV, ein drittes Schaltelement S3, ein viertes Schaltelement S4 sowie eine Rückwärtsgangstufe R. Jede der genannten Radebenen I bis IV und R weist Übertragungselemente, insbesondere in Form von Zahnrädern auf.
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Parallel zur Eingangswellenachse 4 ist eine Vorgelegewellenachse 5 für ein Vorgelege 6 angeordnet. Das Vorgelege 6 umfasst dabei eine erste Vorgelegewelle VW1, die als Vollwelle ausgebildet ist und eine zweite Vorgelegewelle VW2, die als Hohlwelle ausgebildet ist und dabei koaxial und parallel zur ersten Vorgelegewelle VW1 auf deren radialer Außenseite im Bereich der dritten Radebene III angeordnet ist. Zwischen der Eingangswellenachse 4 und der Vorgelegewellenachse 5 weist die Rückwärtsgangstufe R ein Umkehrelement in Form eines Zwischenrades ZR zur Umkehrung der Drehrichtung auf, so dass mittels der Abtriebswelle AW bei gleicher Drehrichtung einer der Eingangswellen EW1, EW2 eine umgekehrte Drehrichtung zur Bereitstellung zumindest eines Rückwärtsganges durch das Getriebe 1 ermöglicht wird.
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Beginnend von der Antriebsseite AN weist die Vorgelegewellenachse 5 zunächst die erste Radebene I auf und weiter die zweite Radebene II, ein fünftes Schaltelement S5, die dritte Radebene III, ein sechstes Schaltelement S6, die vierte Radebene IV sowie die Rückwärtsgangstufe R.
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Im Folgenden werden nun die sechs Schaltelemente S1, S2, S3, S4, S5 und S6 sowie die fünf Radebenen I, II, III, IV und R beschrieben.
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Die erste Radebene I ist als Antriebskonstante ausgebildet und weist auf der Eingangswellenachse 4 ein Übertragungselement auf, welches fest mit der zweiten Eingangswelle EW2 verbunden ist und auf der Vorgelegewellenachse 5 ein Übertragungselement, welches fest mit der als Vollwelle ausgebildeten ersten Vorgelegewelle VW1 verbunden ist. Die zweite Radebene II weist auf der Eingangswellenachse 4 ein Übertragungselement auf, welches fest mit der ersten Eingangswelle EW1 verbunden ist und auf der Vorgelegewellenachse 5 ein Übertragungselement, welches im Sinne eines Losrades für die zweite Vorgelegewelle VW2 ausgebildet ist und mittels des fünften Schaltelementes S5 an diese und damit an die dritte Radebene III koppelbar ist. Die dritte Radebene III weist auf der Eingangswellenachse 4 ein Übertragungselement im Sinne eines Losrades für die Abtriebswelle AW auf und ist mittels des zweiten Schaltelementes S2 an diese koppelbar, und auf der Vorgelegewellenachse 5 ein Übertragungselement, welches fest mit der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Vorgelegewelle VW2 verbunden ist. Darüber hinaus ist das Übertragungselement der dritten Radebene III auf der Vorgelegewellenachse 5 im Sinne eines Losrades für die erste Vorgelegewelle VW1 ausgebildet, da diese mittels des sechsten Schaltelementes S6 an diese koppelbar ist. Die vierte Radebene IV weist auf der Eingangswellenachse 4 ein Übertragungselement im Sinne eines Losrades für die Abtriebswelle AW auf und ist an diese mittels des dritten Schaltelementes S3 koppelbar und auf der Vorgelegewellenachse 5 ein Übertragungselement im Sinne eines Festrades für die erste Vorgelegewelle VW1. Die Rückwärtsgangstufe R weist ein Übertragungselement auf der Eingangswellenachse 4 auf, welches im Sinne eines Losrades für die Abtriebswelle AW ausgebildet ist und mittels des vierten Schaltelementes S4 an diese koppelbar ist. Auf der Vorgelegewellenachse 5 weist die Rückwärtsgangstufe R ein Übertragungselement im Sinne eines Festrades für die erste Vorgelegewelle VW1 auf. Die Rückwärtsgangstufe R weist darüber hinaus ein Zwischenrad ZR zur Umkehrung der Drehrichtung auf, wie oben beschrieben.
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Das erste Schaltelement S1 auf der Eingangswellenachse 4 ermöglicht bei Betätigung eine Kopplung von erster Eingangswelle EW1 und Abtriebswelle AW. Das zweite Schaltelement S2 auf der Eingangswellenachse 4 ermöglicht bei Betätigung eine Kopplung der dritten Radebene III an die Abtriebswelle AW. Das dritte Schaltelement S3 auf der Eingangswellenachse 4 ermöglicht bei Betätigung eine Kopplung der vierten Radebene IV an die Abtriebswelle AW. Das vierte Schaltelement S4 auf der Eingangswellenachse 4 ermöglicht bei Betätigung eine Kopplung der Rückwärtsgangstufe R an die Abtriebswelle AW. Das fünfte Schaltelement S5 auf der Vorgelegewellenachse 5 ermöglicht bei Betätigung eine Kopplung von zweiter Radebene II und dritter Radebene III über die zweite Vorgelegewelle VW2. Das sechste Schaltelement S6 auf der Vorgelegewellenachse 5 ermöglicht bei Betätigung eine Kopplung der dritten Radebene III an die erste Vorgelegewelle VW1.
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Das erste Schaltelement S1, das zweite Schaltelement S2, das fünfte Schaltelement S5 sowie das sechste Schaltelement S6 sind als Einzelschaltelemente ausgeführt. Das dritte Schaltelement S3 und das vierte Schaltelement S4 sind gemeinsam in einer Schalteinrichtung zusammengefasst und mittels eines einzelnen Schaltelementbetätigungselements betätigbar.
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Weiterhin sind das erste Schaltelement S1, das zweite Schaltelement S2 sowie das vierte Schaltelement S4 als unsynchronisierte Schaltelemente ausgebildet, wohingegen das dritte Schaltelement S3, das fünfte Schaltelement S5 sowie das sechste Schaltelement S6 als synchronisierte Schaltelemente ausgebildet sind. Die unsynchronisierten Schaltelemente S1, S2 und S4 können insbesondere als Klauenkupplungen ausgeführt werden.
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Im Folgenden wird nun die Betätigung der jeweiligen Kupplungen bzw. Schaltelemente allgemein bei einem Gangwechsel beschrieben: Hierzu wird durch ein kurzzeitiges geregeltes Anlegen einer der beiden Kupplungen K1 oder K2 eine jeweilige Drehzahl von Getriebeelementen des passiven Leistungszweigs des Getriebes 1 - der aktive Leistungszweig ist zum Antrieb mit der jeweils anderen Kupplungen K2 oder K1 bereits gekoppelt - derart moduliert, dass entweder ein synchronisiertes Schaltelement, insbesondere in Form einer Reibungskupplung, unterstützt wird oder ein unsynchronisiertes Schaltelement, insbesondere ein Klauenkupplungsschaltelement, auf Gleichlauf mit dem jeweiligen zu koppelnden Getriebeelement gebracht wird. Dies wird insgesamt im Folgenden als erste Betätigungsstrategie bezeichnet.
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Daneben ist auch eine zweite Betätigungsstrategie möglich: Hierbei wird eines der synchronisierten Schaltelemente, insbesondere in Form einer Reibungskupplung, durch ein kurzzeitiges geregeltes Anlegen dazu verwendet, um ein anderes unsynchronisiertes Schaltelement, insbesondere in Form eines Klauenkupplungsschaltelements, auf Gleichlauf mit dem jeweiligen zu koppelnden Getriebeelement zu bringen. Dies wird im Folgenden als zweite Betätigungsstrategie bezeichnet.
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Das Getriebe 1 gemäß 1 umfasst wie beschrieben insgesamt sechs Schaltelemente, wobei das erste Schaltelement S1, das zweite Schaltelement S2 und das vierte Schaltelement S4 als unsynchronisierte Schaltelemente, insbesondere als Klauenkupplungen ausgeführt sind. Alle Schaltungen bzw. Gangwechsel können bei dem Getriebe 1 gemäß 1 durch Schalten nach der ersten Betätigungsstrategie durchgeführt werden. Bei der Schaltung von dem fünften Vorwärtsgang in den vierten Vorwärtsgang muss allerdings beim Getriebe 1 gemäß 1 die zweite Betätigungsstrategie angewendet werden: Das Übertragungselement in Form eines Losrades der dritten Radebene III auf der Eingangswellenachse 4 muss zunächst auf Gleichlauf mit dem entsprechenden zweiten Schaltelement S2 zur Kopplung an die Abtriebswelle AW gebracht werden. Hierzu wird zuerst das synchronisierte sechste Schaltelement S6 auf der Vorgelegewellenachse 5 geschlossen, so dass die zweite Vorgelegewelle VW2 an die erste Vorgelegewelle VW1 gekoppelt wird. Anschließend wird durch ein kurzzeitiges geregeltes Anlegen des synchronisierten dritten Schaltelementes S3 die dritte Radebene III derart auf Drehzahl gebracht, so dass das unsynchronisierte zweite Schaltelement S2 differenzdrehzahlfrei geschaltet werden kann.
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2 zeigt ein Getriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 2 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Getriebe in Form eines Doppelkupplungsgetriebes. Das Doppelkupplungsgetriebe 1 weist zwei Lastschaltelemente in Form von zwei Kupplungen K1, K2 auf. Mittels der Doppelkupplung K1, K2 kann damit die Antriebsseite AN mit der Abtriebsseite AB des Getriebes 1 zur Übertragung von Kraft- und Drehmomenten gekoppelt bzw. verbunden werden. Hierzu ist die erste Kupplung K1 mit einer ersten Eingangswelle EW1 verbunden und die zweite Kupplung K2 ist mit einer zweiten Eingangswelle EW2 verbunden. Die erste Eingangswelle EW1 ist dabei als Vollwelle ausgebildet, wohingegen die zweite Eingangswelle EW2 als Hohlwelle ausgebildet ist. Die beiden Eingangswellen EW1, EW2 sind dabei koaxial und parallel zueinander angeordnet.
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Weiterhin umfasst das Getriebe 1 zwei Teilgetriebe 2, 3. Das erste Teilgetriebe 2 ist mit der ersten Eingangswelle EW1 gekoppelt bzw. verbindbar, das zweite Teilgetriebe 3 ist mit der zweiten Eingangswelle EW2 koppelbar bzw. verbunden. Dem ersten Teilgetriebe 2 ist damit zumindest die zweite Radebene II und dem zweiten Teilgetriebe 3 ist zumindest die erste Radebene I zugeordnet. Beginnend von der Antriebsseite AN und ausgehend von den beiden Kupplungen K1 und K2 umfasst das Getriebe 1 auf der Eingangswellenachse 4 zunächst die erste Radebene I und weiter die zweite Radebene II, ein erstes Schaltelement S1, eine dritte Radebene III, eine vierte Radebene IV, ein drittes Schaltelement S3, ein zweites Schaltelement S2 und eine Rückwärtsgangstufe R. Jede der genannten Radebenen I bis IV und R weist Übertragungselemente, insbesondere in Form von Zahnrädern auf.
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Parallel zur Eingangswellenchase 4 ist eine Vorgelegewellenachse 5 für ein Vorgelege 6 angeordnet. Das Vorgelege 6 umfasst dabei eine erste Vorgelegewelle VW1, welche als Vollwelle ausgebildet ist, und eine zweite Vorgelegewelle VW2 sowie eine dritte Vorgelegewelle VW3, die jeweils als Hohlwelle ausgebildet sind und dabei koaxial und parallel zur ersten Vorgelegewelle VW1 auf deren radialer Außenseite im Bereich der zweiten Radebene II bzw. der dritten Radebene III angeordnet sind. Zwischen der Eingangswellenachse 4 und der Vorgelegewellenachse 5 weist die Rückwärtsgangstufe R ein Umkehrelement in Form eines Zwischenrades ZR zur Umkehrung der Drehrichtung auf, so dass mittels der Abtriebswelle AW bei gleicher Drehrichtung einer der Eingangswellen EW1, EW2 eine umgekehrte Drehrichtung zur Bereitstellung zumindest eines Rückwärtsgangs durch das Getriebe 1 ermöglicht wird.
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Beginnend von der Antriebsseite AN weist die Vorgelegewellenachse 5 zunächst die erste Radebene I auf und weiter ein viertes Schaltelement S4, die zweite Radebene II, ein fünftes Schaltelement S5, die dritte Radebene III, ein sechstes Schaltelement S6, die vierte Radebene IV sowie die Rückwärtsgangstufe R.
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Im Folgenden werden nun die sechs Schaltelemente S1, S2, S3, S4, S5 und S6 sowie die fünf Radebenen I, II, III, IV und R beschrieben.
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Die erste Radebene I ist als Antriebskonstante ausgebildet und weist auf der Eingangswellenachse 4 ein Übertragungselement auf, welches fest mit der zweiten Eingangswelle EW2 verbunden ist und auf der Vorgelegewellenachse 5 ein Übertragungselement, welches fest mit der als Vollwelle ausgebildeten ersten Vorgelegewelle VW1 verbunden ist. Die zweite Radebene II weist auf der Eingangswellenachse 4 ein Übertragungselement auf der ersten Eingangswelle EW1 auf, welches fest mit dieser verbunden ist und auf der Vorgelegewellenachse 5 ein Übertragungselement, welches fest auf der zweiten Vorgelegewelle VW2, welche als Hohlwelle ausgebildet ist, angeordnet ist. Die dritte Radebene III weist auf der Eingangswellenachse 4 ein Übertragungselement auf, welches fest mit der Abtriebswelle AW verbunden ist und auf der Vorgelegewellenachse 5 ein Übertragungselement, welches fest mit der dritten Vorgelegewelle VW3, welche als Hohlwelle ausgebildet ist, verbunden ist. Die vierte Radebene IV weist auf der Eingangswellenachse 4 ein Übertragungselement im Sinne eines Losrades für die Abtriebswelle AW auf und ist mit dieser mittels des dritten Schaltelements S3 koppelbar und auf der Vorgelegewellenachse 5 ein Übertragungselement, welches fest mit der ersten Vorgelegewelle VW1 verbunden ist. Die Rückwärtsgangstufe R weist auf der Eingangswellenachse 4 ein Übertragungselement im Sinne eines Losrades für die Abtriebswelle AW auf und ist mit dieser mittels des zweiten Schaltelementes S2 koppelbar und auf der Vorgelegewellenachse 5 ein Übertragungselement, welches fest mit der ersten Vorgelegewelle VW1 verbunden ist. Zwischen Eingangswellenachse 4 und Vorgelegewellenachse 5 weist die Rückwärtsgangstufe R wie oben beschrieben ein Zwischenrad ZR zur Umkehrung der Drehrichtung auf.
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Das erste Schaltelement S1 auf der Eingangswellenachse 4 ermöglicht bei Betätigung eine Kopplung von erster Eingangswelle EW1 und Abtriebswelle AW. Das zweite Schaltelement S2 ermöglicht bei Betätigung eine Kopplung der Rückwärtsgangstufe R an die Abtriebswelle AW. Das dritte Schaltelement S3 auf der Eingangswellenachse 4 ermöglicht bei Betätigung eine Kopplung der vierten Radebene IV an die Abtriebswelle AW. Das vierte Schaltelement S4 auf der Vorgelegewellenachse 5 ermöglicht bei Betätigung eine Kopplung der zweiten Radebene II an die erste Vorgelegewelle VW1. Das fünfte Schaltelement S5 auf der Vorgelegewellenachse 5 ermöglicht bei Betätigung eine Kopplung von zweiter Vorgelegewelle VW2 und dritter Vorgelegewelle VW3 und damit von zweiter Radebene II und dritter Radebene III. Das sechste Schaltelement S6 auf der Vorgelegewellenachse 5 ermöglicht bei Betätigung eine Kopplung der dritten Radebene III an die erste Vorgelegewelle VW1.
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Das zweite Schaltelement S2 und das dritte Schaltelement S3 sind in einer Schalteinrichtung zusammengefasst und mittels einer gemeinsamen Schaltelementbetätigungseinrichtung betätigbar. Weiterhin sind das erste Schaltelement S1, das zweite Schaltelement S2, das fünfte Schaltelement S5 sowie das sechste Schaltelement S6 als unsynchronisierte Schaltelemente, insbesondere in Form von Klauenschaltkupplungen, ausgebildet.
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Wie auch bei dem Getriebe 1 gemäß 1 können bei dem Getriebe 1 gemäß 2 fast alle Schaltungen durch Schalten nach der ersten Betätigungsstrategie wie oben beschrieben, durchgeführt werden. Wie auch beim Getriebe 1 gemäß 1 muss beim Getriebe 1 gemäß 2 beim Schalten von dem fünften Gang in den vierten Gang die zweite Betätigungsstrategie angewendet werden: Hierzu muss das sechste Schaltelement S6 auf Gleichlauf mit dem Übertragungselement im Sinne eines Losrades für die erste Vorgelegewelle VW1, also dem Übertragungselement der dritten Radebene III auf der dritten Vorgelegewelle VW3 gebracht werden. Hierzu wird durch ein kurzzeitiges geregeltes Betätigen des synchronisierten dritten Schaltelements S3 die erste Vorgelegewelle VW1 derart auf Drehzahl gebracht, so dass das sechste Schaltelement S6 differenzdrehzahlfrei geschaltet werden kann. Bei der Schaltung von dem vierten Gang in den dritten Gang muss ebenfalls die zweite Betätigungsstrategie angewendet werden: Das fünfte Schaltelement S5 muss auf Gleichlauf mit der dritten Vorgelegewelle VW3 bzw. dem Übertragungselement im Sinne eines Losrades der dritten Radebene III für die erste Vorgelegewelle VW1 gebracht werden. Hierzu wird das synchronisierte vierte Schaltelement S4 kurzzeitig geregelt betätigt, so dass die zweite Vorgelegewelle VW2 derart auf Drehzahl gebracht wird, so dass das fünfte Schaltelement S5 differenzdrehzahlfrei geschaltet werden kann.
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Insgesamt umfasst das Getriebe 1 gemäß der 1 und 2 fünf Radebenen I, II, III, IV und R. Sämtliche Radebenen I bis IV und R sind insbesondere als Stirnradstufen mit diskreten Übersetzungen ausgebildet. Pro Radebene I bis IV und R sind jeweils zwei Übertragungselemente, insbesondere in Form von Zahnrädern angeordnet. Die Rückwärtsgangstufe R umfasst dabei ein zusätzliches Übertragungselement in Form eines Zwischenrades ZR zwischen Eingangswellenachse 4 und Vorgelegewellenachse 5. Insgesamt sind somit elf Übertragungselemente, insbesondere in Form von Zahnrädern, angeordnet.
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Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass keine Zentralsynchronisierung verwendet werden muss. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Anzahl der Einzelsynchronisierungen auf ein Minimum reduziert ist. Insgesamt wird dadurch der Aufbau des Getriebes weniger aufwändig und damit billiger und kompakter. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Drehzahlausgleich der Schaltelemente entweder über die passive motorseitige Kupplung oder über eine der verbleibenden Einzelsynchronisierungen durchgeführt wird.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- erstes Teilgetriebe
- 3
- zweites Teilgetriebe
- 4
- Eingangswellenachse
- 5
- Vorgelegewellenachse
- 6
- Vorgelege
- I, II, III, IV, R
- Radebene
- AW
- Abtriebswelle
- K1, K2
- erstes/zweites Lastschaltelement
- S1, S2, S3, S4, S5, S6
- Schaltelement
- VW1, VW2, VW3
- Vorgelegewelle
- ZR
- Zwischenrad
- AN
- Antriebsseite
- AB
- Abtriebsseite
