DE102014222611A1

DE102014222611A1 - Parallelschaltgetriebe

Info

Publication number: DE102014222611A1
Application number: DE102014222611.2A
Authority: DE
Inventors: Johannes Kaltenbach; Timo WEHLEN; Michael Wechs
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2016-05-12

Abstract

Parallelschaltgetriebe, das als Basisgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes (1.1, 1.2) oder eines Hybridantriebgetriebes (2) eines Kraftfahrzeugs nutzbar ist, mit einer zentral angeordneten ersten Eingangswelle (6) sowie mit einer als Hohlwelle ausgebildeten und koaxial über der ersten Eingangswelle angeordneten zweiten Eingangswelle (7), welche jeweils über mehrere jeweils ein Festrad (8, 10, 12, 15) und ein Losrad (9, 11, 13, 14, 16, 17) umfassende sowie mittels eines zugeordneten Gangschaltelements (A–F) schaltbare Stirnradstufen selektiv mit einer von zwei Vorgelegewellen (20, 21) in Triebverbindung bringbar sind, bei dem die beiden Vorgelegewellen achsparallel zu den beiden Eingangswellen angeordnet sind, und bei dem die beiden Vorgelegewellen über jeweils eine Ausgangskonstante (A1, A2) mit einer achsparallel zu den übrigen Getriebewellen angeordneten Ausgangswelle (24) in Triebverbindung stehen. Um bei kompakten Abmessungen mindestens sieben Vorwärtsgänge (G1–G7) und einen Rückwärtsgang (R) zur Verfügung zu haben, sind fünf Stirnradstufen (Z1–Z5) zur Schaltung der Vorwärtsgänge und eine Umkehr-Stirnradstufe (ZR) für einen Rückwärtsgang vorgesehen. Zudem sind die zweite und die fünfte Stirnradstufe (Z2, Z5) zwischen der ersten Eingangswelle und der ersten oder zweiten Vorgelegewelle angeordnet, weiter die erste, die dritte und die vierte Stirnradstufe (Z1, Z3, Z4) sowie die Umkehr-Stirnradstufe zwischen der zweiten Eingangswelle und der ersten oder der zweiten Vorgelegewelle angeordnet, und die Festräder (10, 15) der zweiten sowie der fünften Stirnradstufe drehfest auf einem Hohlwellenabschnitt (18) befestigt, der koaxial über der ersten Eingangswelle angeordnet und über ein zweistufiges Vorschaltgetriebe (19) mit dieser in Triebverbindung bringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Parallelschaltgetriebe, welches als Basisgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes oder eines Hybridantriebgetriebes eines Kraftfahrzeugs nutzbar ist, mit einer zentral angeordneten ersten Eingangswelle sowie mit einer als Hohlwelle ausgebildeten und koaxial über der ersten Eingangswelle angeordneten zweiten Eingangswelle, welche jeweils über mehrere jeweils ein Festrad und ein Losrad umfassende sowie mittels eines zugeordneten Gangschaltelements schaltbare Stirnradstufen selektiv mit einer von zwei Vorgelegewellen in Triebverbindung bringbar sind, bei dem die beiden Vorgelegewellen achsparallel zu den beiden Eingangswellen angeordnet sind, und bei dem die beiden Vorgelegewellen über jeweils eine Ausgangskonstante mit einer achsparallel zu den übrigen Getriebewellen angeordneten Ausgangswelle in Triebverbindung stehen.
Parallelschaltgetriebe mit zwei koaxial übereinander angeordneten Eingangswellen und zwei parallelen, nicht miteinander verkoppelten Kraftübertragungszweigen können bekanntlich als weitgehend baugleiche Basisgetriebe sowohl in Doppelkupplungsgetrieben als auch in Hybridantriebgetrieben verwendet werden. Bei Nutzung eines derartigen Parallelschaltgetriebes in einem Doppelkupplungsgetriebe sind die beiden Eingangswellen über jeweils eine Reibungskupplung, die bevorzugt Bestandteil einer Doppelkupplungsanordnung sind, mit der Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbar. Bei Verwendung eines derartigen Parallelschaltgetriebes in einem Hybridantriebgetriebe ist nur die zentral angeordnete erste Eingangswelle über eine Reibungskupplung mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbar. Die als Hohlwelle ausgebildete zweite Eingangswelle steht dann meistens unmittelbar oder über eine Untersetzungsstufe mit dem Rotor einer Elektromaschine in Triebverbindung und ist über ein Koppelschaltelement drehfest mit der ersten Eingangswelle verbindbar. Das als Basisgetriebe verwendete Parallelschaltgetriebe kann somit weitgehend baugleich durch die Kombination mit einem zwei Reibungskupplungen umfassenden Doppelkupplungsmodul zu einem Doppelkupplungsgetriebe oder durch die Kombination mit einem eine Reibungskupplung, eine Elektromaschine und ein Koppelschaltelement umfassendes Hybridmodul zu einem Hybridantriebgetriebe aufgebaut werden.
In einer aus der DE 10 2010 030 569 A1 bekannten Ausführungsform eines derartigen Parallelschaltgetriebes stehen die beiden Eingangswellen über jeweils eine Eingangskonstante mit einer von zwei Vorgelegewellen in Triebverbindung. Die schaltbaren Stirnradstufen sind zwischen den beiden Vorgelegewellen und einer Ausgangswelle angeordnet, die mittig und axial benachbart zu der zentral angeordneten ersten Eingangswelle angeordnet ist. Da die Stirnradstufen paarweise in derselben Zahnradebene angeordnet sind und jeweils ein gemeinsames Festrad nutzen, weist dieses bekannte Parallelschaltgetriebe für sieben Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang nur sechs Zahnradebenen auf. Aufgrund der paarweisen Nutzung gemeinsamer Festräder ist jedoch die Auswahl der möglichen Gangübersetzungen eingeschränkt.
In der EP 2 762 340 A1 sind zwei weitere Ausführungsformen eines derartigen Parallelschaltgetriebes beschrieben. In einer ersten Variante des Parallelschaltgetriebes gemäß den dortigen 1, 2 und 5 sind die schaltbaren Stirnradstufen zwischen den beiden Eingangswellen und einer Ausgangswelle angeordnet, wobei die Ausgangswelle achsparallel zu den Eingangswellen angeordnet ist. Entsprechend der dortigen 5 weist dieses bekannte Parallelschaltgetriebe für fünf Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang sechs Zahnradebenen auf.
Bei einer aus dieser EP 2 762 340 A1 bekannten zweiten Ausführungsform eines derartigen Parallelschaltgetriebes gemäß den dortigen 3, 4 und 6 sind die schaltbaren Stirnradstufen zwischen den beiden Eingangswellen und jeweils einer von zwei Vorgelegewellen angeordnet. Die Vorgelegewellen stehen über jeweils eine Ausgangskonstante mit einer Ausgangswelle in Triebverbindung, die achsparallel zu den übrigen Getriebewellen angeordnet ist. Da die Stirnradstufen paarweise in derselben Zahnradebene angeordnet sind und jeweils ein gemeinsames Festrad nutzen, weist dieses bekannte Parallelschaltgetriebe entsprechend der dortigen 6 für sieben Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang nur fünf Zahnradebenen auf. Aufgrund der paarweisen Nutzung gemeinsamer Festräder ist auch hier die Auswahl der möglichen Gangübersetzungen eingeschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Parallelschaltgetriebe der eingangs genannten Bauart vorzustellen, welches als Basisgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes sowie eines Hybridantriebgetriebes eines Kraftfahrzeugs nutzbar ist, und welches mit einer derartigen Radsatzanordnung versehen ist, dass bei kompakten Abmessungen die Schaltung von mindestens sieben Vorwärtsgängen und eines Rückwärtsgangs möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Parallelschaltgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Weiterbildungen in den Unteransprüchen definiert sind.
Demnach geht die Erfindung aus von einem Parallelschaltgetriebe, welches als Basisgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes oder eines Hybridantriebgetriebes eines Kraftfahrzeugs nutzbar ist, mit einer zentral angeordneten ersten Eingangswelle sowie mit einer als Hohlwelle ausgebildeten und koaxial über der ersten Eingangswelle angeordneten zweiten Eingangswelle, welche jeweils über mehrere jeweils ein Festrad und ein Losrad umfassende sowie mittels eines zugeordneten Gangschaltelements schaltbare Stirnradstufen selektiv mit einer von zwei Vorgelegewellen in Triebverbindung bringbar sind, bei dem die beiden Vorgelegewellen achsparallel zu den beiden Eingangswellen angeordnet sind, und bei dem die beiden Vorgelegewellen über jeweils eine Ausgangskonstante mit einer achsparallel zu den übrigen Getriebewellen angeordneten Ausgangswelle in Triebverbindung stehen.
Zur Lösung der Aufgabe ist bei diesem Parallelschaltgetriebe zusätzlich vorgesehen, dass fünf Stirnradstufen, deren Übersetzungen mit zunehmender Ordnungszahl abnehmen, zur Schaltung von Vorwärtsgängen sowie eine Umkehr-Stirnradstufe zur Schaltung mindestens eines Rückwärtsgangs vorgesehen sind, dass die zweite Stirnradstufe und die fünfte Stirnradstufe zwischen der ersten Eingangswelle sowie der ersten Vorgelegewelle oder zweiten Vorgelegewelle angeordnet sind, dass die erste Stirnradstufe, die dritte Stirnradstufe und die vierte Stirnradstufe sowie die Umkehr-Stirnradstufe zwischen der zweiten Eingangswelle und der ersten Vorgelegewelle oder der zweiten Vorgelegewelle angeordnet sind, dass die Festräder der zweiten Stirnradstufe und der fünften Stirnradstufe drehfest auf einem Hohlwellenabschnitt befestigt sind, der koaxial über der ersten Eingangswelle angeordnet, und dass der Hohlwellenabschnitt über ein zweistufiges Vorschaltgetriebe mit der ersten Eingangswelle in Triebverbindung bringbar ist.
Erfindungsgemäß sind mit der zweiten und der fünften Stirnradstufe nur zwei schaltbare Stirnradstufen zwischen der ersten Eingangswelle und den Vorgelegewellen angeordnet. Da der Hohlwellenabschnitt, auf dem die Festräder dieser Stirnradstufen drehfest befestigt sind, aber über das zweistufige Vorschaltgetriebe mit der ersten Eingangswelle in Triebverbindung bringbar ist, können über diese beiden Stirnradstufen bei geeigneter Festlegung der Übersetzungen der beiden Stirnradstufen und des Vorschaltgetriebes insgesamt vier Vorwärtsgänge geschaltet werden. Im Vergleich zur üblichen Verwendung von vier Stirnradstufen kann damit Bauraum eingespart werden. Weitere drei Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang sind über die zwischen der zweiten Eingangswelle und den Vorgelegewellen angeordneten Stirnradstufen schaltbar.
Um insbesondere bei einer Verwendung des Parallelschaltgetriebes als Basisgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes sequentielle Schaltungen als Lastschaltungen durchführen zu können, sind die Übersetzungen der Stirnradstufen und die schaltbaren Übersetzungen des Vorschaltgetriebes derart festgelegt, dass die ungeraden Vorwärtsgänge über die der ersten Eingangswelle zugeordneten Stirnradstufen und die geraden Vorwärtsgänge über die der zweiten Eingangswelle zugeordneten Stirnradstufen schaltbar sind.
Zur Erzielung einer kompakten Bauweise ist das Vorschaltgetriebe bevorzugt als ein einfaches Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger, und einem Hohlrad ausgebildet, welches koaxial über der ersten Eingangswelle angeordnet ist, wobei das Sonnenrad drehfest mit der ersten Eingangswelle verbunden ist, der Planetenträger drehfest mit dem Hohlwellenabschnitt verbunden ist, und das Hohlrad wechselweise mittels eines ersten Koppelschaltelements gehäusefest arretierbar und mittels eines zweiten Koppelschaltelements drehfest mit der ersten Eingangswelle verbindbar ist.
Bei dieser Ausführungsform ergibt sich die Übersetzung i_VG/L des Vorschaltgetriebes bei eingerücktem ersten Koppelschaltelement zu i_VG/L = 1 – i₀, wobei mit i₀ die Standübersetzung des Planetengetriebes PG bezeichnet ist. Bei eingerücktem zweiten Koppelschaltelement ist das Planetengetriebe in sich blockiert, so dass die Übersetzung des Vorschaltgetriebes dann gleich eins ist (i_VG/H = 1). Es versteht sich in Kenntnis der Erfindung von selbst, dass zur Herstellung eines in sich blockierten Planetengetriebes PG alternativ zu der angegebenen Schaltverbindung über das zweite Koppelschaltelement zwei beliebige Bauteile des Planetengetriebes oder mit diesen drehfest verbundene Bauteile, wie die erste Eingangswelle und der Hohlwellenabschnitt, drehfest miteinander verbunden werden können.
Wenn das Parallelschaltgetriebe als Basisgetriebe für ein Hybridantriebgetriebe vorgesehen ist, kann die Umkehr-Stirnradstufe und das zugeordnete Gangschaltelement auch weggelassen werden, da das Rückwärtsrangieren dann in einem niedrigen Vorwärtsgang mit einer Drehrichtungsumkehr der Elektromaschine im Elektrofahrbetrieb erfolgen kann.
Zur Einsparung von Bauraum können die erste Stirnradstufe und die Umkehr-Stirnradstufe bei geeigneter Festlegung der Übersetzungen dieser Stirnradstufen in einer gemeinsamen Zahnradebene angeordnet sein und ein gemeinsames Festrad nutzen, welches drehfest auf der zweiten Eingangswelle befestigt ist.
Ebenso können hierzu die dritte und die vierte Stirnradstufe bei geeigneter Festlegung der Übersetzungen dieser Stirnradstufen in einer gemeinsamen Zahnradebene angeordnet sein und ein gemeinsames Festrad nutzen, das drehfest auf der zweiten Eingangswelle befestigt ist.
Wenn die Losräder der ersten Stirnradstufe und der vierten Stirnradstufe drehbar auf derselben Vorgelegewelle, beispielsweise auf der zweiten Vorgelegewelle, angeordnet sind, können die Gangschaltelemente der ersten Stirnradstufe und der vierten Stirnradstufe, weil sie nicht gleichzeitig eingerückt werden, in einem Doppelschaltelement zusammengefasst sein. Hierdurch wird ein Schaltaktuator eingespart.
In diesem Fall sind die Losräder der dritten Stirnradstufe und der Umkehr-Stirnradstufe drehbar auf der anderen Vorgelegewelle, beispielsweise auf der ersten Vorgelegewelle, angeordnet. Dann sind auch die Gangschaltelemente der dritten Stirnradstufe und der Umkehr-Stirnradstufe, weil auch diese nicht gleichzeitig eingerückt werden, in einem Doppelschaltelement zusammengefasst, wodurch ebenfalls ein Schaltaktuator eingespart ist.
Alternativ dazu können jedoch auch die Losräder der ersten Stirnradstufe und der dritten Stirnradstufe drehbar auf derselben Vorgelegewelle, beispielsweise auf der ersten Vorgelegewelle, angeordnet sein. In diesem Fall sind die Gangschaltelemente der ersten Stirnradstufe und der dritten Stirnradstufe in einem Doppelschaltelement zusammengefasst.
In diesem Fall sind die Losräder der vierten Stirnradstufe und der Umkehr-Stirnradstufe drehbar auf der anderen Vorgelegewelle, zum Beispiel auf der zweiten Vorgelegewelle, angeordnet, so dass dann auch die Gangschaltelemente der vierten Stirnradstufe und der Umkehr-Stirnradstufe vorteilhaft in einem Doppelschaltelement zusammengefasst sind.
Zur Einsparung eines weiteren Schaltaktuators sind auch die Koppelschaltelemente des Vorschaltgetriebes vorzugsweise in einem weiteren Doppelschaltelement zusammengefasst.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
1 eine erste Ausführungsform eines Parallelschaltgetriebes mit den Merkmalen der Erfindung als Basisgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes in einer schematischen Seitenansicht,
1a ein Schaltschema des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 1 in Form einer Tabelle,
2 eine zweite Ausführungsform eines Parallelschaltgetriebes mit den Merkmalen der Erfindung als Basisgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes in einer schematischen Seitenansicht,
3 eine dritte Ausführungsform eines Parallelschaltgetriebes mit den Merkmalen der Erfindung als Basisgetriebe eines Hybridantriebgetriebes in einer schematischen Seitenansicht,
3a ein Schaltschema des Hybridantriebgetriebes gemäß 3 für den Verbrennungsfahrbetrieb in Form einer Tabelle, und
3b ein Schaltschema des Hybridantriebgetriebes gemäß 3 für den Elektrofahrbetrieb ebenfalls in Form einer Tabelle.
Die erste Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Parallelschaltgetriebes 3.1 ist in 1 zusammen mit einem antriebstechnisch vorgeordneten Doppelkupplungsmodul 4 als Basisgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes 1.1 dargestellt.
Dieses Parallelschaltgetriebe 3.1 weist eine zentral angeordnete erste Eingangswelle 6 sowie eine als Hohlwelle ausgebildete und koaxial über der ersten Eingangswelle 6 angeordnete zweite Eingangswelle 7 auf. Die beiden Eingangswellen 6, 7 sind jeweils über mehrere jeweils ein Festrad 8, 10, 12, 15 und ein Losrad 9, 11, 13, 14, 16, 17 umfassende sowie mittels zugeordneter Gangschaltelement A, B, C, D, F schaltbare Stirnradstufen Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, ZR selektiv mit einer von zwei Vorgelegewellen 20, 21 in Triebverbindung bringbar. Die beiden Vorgelegewellen 20, 21 sind achsparallel zu den beiden Eingangswellen 6, 7 angeordnet. Die Vorgelegewellen 20, 21 stehen über jeweils eine Ausgangskonstante A1, A2 mit einer achsparallel zu den übrigen Getriebewellen 6, 7, 20, 21 angeordneten Ausgangswelle 24 in Triebverbindung.
Die zweite Stirnradstufe Z2 ist zwischen der ersten Eingangswelle 6 und der ersten Vorgelegewelle 20 angeordnet, wobei das zugeordnete Festrad 10 drehfest auf einem Hohlwellenabschnitt 18 befestigt ist, der koaxial über der ersten Eingangswelle 6 angeordnet ist. Das Losrad 11 der zweiten Stirnradstufe Z2 ist drehbar auf der ersten Vorgelegewelle 20 gelagert und mittels des zugeordneten Gangschaltelement B drehfest mit dieser verbindbar. Die fünfte Stirnradstufe Z5 ist zwischen der ersten Eingangswelle 6 und der zweiten Vorgelegewelle 21 angeordnet, wobei das zugeordnete Festrad 15 ebenfalls drehfest auf dem Hohlwellenabschnitt 18 befestigt ist. Das Losrad 16 der fünften Stirnradstufe Z5 ist drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 21 gelagert und mittels des zugeordneten Gangschaltelement E drehfest mit dieser verbindbar.
Zwischen der ersten Eingangswelle 6 und dem Hohlwellenabschnitt 18 ist axial außen ein zweistufig schaltbares Vorschaltgetriebe 19 angeordnet. Das Vorschaltgetriebe 19 ist vorliegend als ein einfaches Planetengetriebe PG mit einem Sonnenrad S, einem mehrere Planetenräder P tragenden Planetenträger T und einem Hohlrad R ausgebildet, wobei das Planetengetriebe PG koaxial über der ersten Eingangswelle 6 angeordnet ist. Das Sonnenrad S des Planetengetriebes PG ist drehfest mit der ersten Eingangswelle 6 verbunden. Der Planetenträger T des Planetengetriebes PG ist drehfest mit dem Hohlwellenabschnitt 18 verbunden. Das Hohlrad R des Planetengetriebes PG ist wechselweise mittels eines ersten Koppelschaltelements L gehäusefest arretierbar und mittels eines zweiten Koppelschaltelements H drehfest mit der ersten Eingangswelle 6 verbindbar. Die Koppelschaltelemente L, H des Vorschaltgetriebes 19 sind in einem dritten Doppelschaltelement S3 zusammengefasst.
Bei eingerücktem ersten Koppelschaltelement L steht die erste Eingangswelle 6 über das Vorschaltgetriebe 19 mit der Übersetzung i_VG/L = 1 – i₀ mit dem Hohlwellenabschnitt 18 in Triebverbindung, wobei mit i₀ die Standübersetzung des Planetengetriebes PG bezeichnet ist. Bei eingerücktem zweiten Koppelschaltelement H ist das Planetengetriebe PG in sich blockiert, so dass die erste Eingangswelle 6 dann drehfest mit dem Hohlwellenabschnitt 18 verbunden ist (i_VG/H = 1). Somit sind über die zweite Stirnradstufe Z2 und die fünfte Stirnradstufe Z5 in Verbindung mit dem zweistufigen Vorschaltgetriebe 19 insgesamt vier Vorwärtsgänge schaltbar, die der ersten Eingangswelle 6 zugeordnet sind. Aufgrund der Ausbildung und Anordnung des Vorschaltgetriebes 19, PG ergeben sich im Vergleich zur Verwendung von zwei weiteren Stirnradstufen insbesondere radial kompaktere Abmessungen des Parallelschaltgetriebes 3.1, wodurch dessen Einbau in ein Kraftfahrzeug vereinfacht ist.
Die erste Stirnradstufe Z1 ist zwischen der zweiten Eingangswelle 7 und der zweiten Vorgelegewelle 21 angeordnet, wobei das zugeordnete Festrad 8 drehfest auf der zweiten Eingangswelle 7 befestigt ist. Das Losrad 9 der ersten Stirnradstufe Z1 ist drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 21 gelagert und über das zugeordnete Gangschaltelement A drehfest mit dieser verbindbar. Die dritte Stirnradstufe Z3 ist zwischen der zweiten Eingangswelle 7 und der ersten Vorgelegewelle 20 angeordnet, wobei das zugeordnete Festrad 12 drehfest auf der zweiten Eingangswelle 7 befestigt ist. Das Losrad 13 der dritten Stirnradstufe Z3 ist drehbar auf der ersten Vorgelegewelle 20 gelagert und über das zugeordnete Gangschaltelement C drehfest mit dieser verbindbar.
Die vierte Stirnradstufe Z4 ist in derselben Zahnradebene wie die dritte Stirnradstufe Z3. Die vierte Stirnradstufe Z4 ist dabei zwischen der zweiten Eingangswelle 7 sowie der zweiten Vorgelegewelle 21 angeordnet und nutzt das Festrad 12 der dritten Stirnradstufe Z3. Das Losrad 14 der vierten Stirnradstufe Z4 ist drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 21 gelagert und mittels des zugeordneten Gangschaltelements D drehfest mit dieser verbindbar. Die Gangschaltelemente A, D der ersten und der vierten Stirnradstufe Z1, Z4 sind in einem ersten Doppelschaltelement S1 zusammengefasst.
Die Umkehr-Stirnradstufe ZR für einen Rückwärtsgang R ist in derselben Zahnradebene wie die erste Stirnradstufe Z1 zwischen der zweiten Eingangswelle 7 und der ersten Vorgelegewelle 20 angeordnet und nutzt das Festrad 8 der ersten Stirnradstufe Z1 sowie das Losrad 9 der ersten Stirnradstufe Z1 als Zwischenrad. Das Losrad 17 der Umkehr-Stirnradstufe ZR ist drehbar auf der ersten Vorgelegewelle 20 gelagert und mittels des zugeordneten Gangschaltelements F drehfest mit dieser ersten Vorgelegewelle 20 verbindbar. Das Gangschaltelement C der dritten Stirnradstufe Z3 und das Gangschaltelement F der Umkehr-Stirnradstufe ZR sind in einem zweiten Doppelschaltelement S2 zusammengefasst. Somit sind über die erste Stirnradstufe Z1, die dritte Stirnradstufe Z3, die vierte Stirnradstufe Z4 sowie die Umkehr-Stirnradstufe ZR insgesamt drei Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang schaltbar, welche der zweiten Eingangswelle 7 zugeordnet sind.
Die erste Vorgelegewelle 20 und die zweite Vorgelegewelle 21 stehen über jeweils eine ein antriebsseitiges Festrad 22, 23 und ein gemeinsames abtriebsseitiges Festrad 25 umfassende Ausgangskonstante A1, A2 mit einer Ausgangswelle 24 in Triebverbindung, die achsparallel zu den übrigen Getriebewellen 6, 7, 20, 21 angeordnet ist.
Das dem Parallelschaltgetriebe 3.1 antriebstechnisch vorgeordnete Doppelkupplungsmodul 4 weist einen Kupplungskorb 27 und zwei darin angeordnete Mitnehmerscheiben 28, 29 auf, welche zwei voneinander unabhängige Reibungskupplungen K1, K2 bilden. Der Kupplungskorb 27 ist drehfest mit der Triebwelle 26 eines nicht abgebildeten Verbrennungsmotors verbunden. Die Mitnehmerscheiben 28, 29 sind jeweils drehfest mit einer der beiden Eingangswellen 6, 7 des Parallelschaltgetriebes 3.1 verbunden.
Insgesamt weist das Parallelschaltgetriebe 3.1 sieben Vorwärtsgänge G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7 und einen Rückwärtsgang R auf. Die Übersetzungen i_Z1–i_Z5 der fünf Stirnradstufen Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 und die Standübersetzung i₀ des Planetengetriebes PG sind derart festgelegt, dass die ungeraden Vorwärtsgänge G1, G3, G5, G7 über die der ersten Eingangswelle 6 zugeordneten Stirnradstufen Z2, Z5 und die geraden Vorwärtsgänge G2, G4, G6 über die der zweiten Eingangswelle 7 zugeordneten Stirnradstufen Z1, Z3, Z4 schaltbar sind. Die sieben Vorwärtsgänge G1–G7 sind somit in aufsteigender Reihenfolge wechselweise der ersten Reibungskupplung K1 sowie der zweiten Reibungskupplung K2 zugeordnet und daher bei sequentiellen Schaltungen lastschaltbar. Ein entsprechendes Schaltschema des Doppelkupplungsgetriebes 1.1 ist in der Tabelle von 1a angegeben, in dem der geschlossene Zustand der jeweiligen Reibungskupplungen K1, K2 sowie der eingerückte Zustand der Gangschaltelemente A–F der Stirnradstufen Z1–Z5, ZR und der Koppelschaltelemente L, H des Vorschaltgetriebes 19 jeweils mit einem Kreuz markiert ist.
Eine zweite Ausführungsform eines Parallelschaltgetriebes 3.2 mit den Merkmalen der Erfindung ist in 2 als Basisgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes 1.2 sowie zusammen mit einem antriebstechnisch vorgeordneten Doppelkupplungsmodul 4 in einer schematischen Seitenansicht dargestellt.
Das Parallelschaltgetriebe 3.2 gemäß 2 unterscheidet sich von dem Parallelschaltgetriebe 3.1 gemäß 1 nur durch eine andere Anordnung der ersten Stirnradstufe Z1 und der Umkehr-Stirnradstufe ZR. Nun ist die erste Stirnradstufe Z1 zwischen der zweiten Eingangswelle 7 und der ersten Vorgelegewelle 20 angeordnet. Während das zugeordnete Festrad 8 wieder drehfest auf der zweiten Eingangswelle 7 befestigt ist, ist das Losrad 9 der ersten Stirnradstufe Z1 nun drehbar auf der ersten Vorgelegewelle 20 gelagert und über das zugeordnete Gangschaltelement A drehfest mit dieser verbindbar. Entsprechend sind nun die Gangschaltelemente A, C der ersten und der dritten Stirnradstufe Z1, Z3 in einem ersten Doppelschaltelement S1’ zusammengefasst. Die Umkehr-Stirnradstufe ZR ist weiterhin in derselben Zahnradebene wie die erste Stirnradstufe Z1 angeordnet, jedoch nun zwischen der zweiten Eingangswelle 7 und der zweiten Vorgelegewelle 21. Die Umkehr-Stirnradstufe ZR nutzt weiterhin das Festrad 8 der ersten Stirnradstufe Z1 sowie das Losrad 9 der ersten Stirnradstufe Z1 als Zwischenrad. Das Losrad 17 der Umkehr-Stirnradstufe ZR ist nun drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 21 gelagert und über das zugeordnete Gangschaltelement F drehfest mit dieser verbindbar. Entsprechend sind nun die Gangschaltelemente D, F der vierten Stirnradstufe Z4 und der Umkehr-Stirnradstufe ZR in einem zweiten Doppelschaltelement S2’ zusammengefasst.
Da die Zuordnung der Stirnradstufen Z1–Z5, ZR zu den Eingangswellen 6, 7 bei beiden Ausführungen des Parallelschaltgetriebes 3.1, 3.2 identisch ist, gilt das Schaltschema gemäß der Tabelle von 1a auch für das Doppelkupplungsgetriebe 1.2 gemäß 2.
Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Parallelschaltgetriebes 3.3 ist in 3 zusammen mit einem antriebstechnisch vorgeordneten Hybridmodul 5 als Basisgetriebe eines Hybridantriebgetriebes 2 in einer schematischen Seitenansicht dargestellt.
Das Parallelschaltgetriebe 3.3 gemäß 3 unterscheidet sich von dem Parallelschaltgetriebe 3.1 gemäß 1 dadurch, dass die Umkehr-Stirnradstufe ZR weggelassen ist, so dass das dortige Losrad 17 und das Gangschaltelement F der Umkehr-Stirnradstufe ZR eingespart sind. Dies ist möglich, weil ein Rückwärtsrangieren unter Nutzung vorzugsweise der ersten Stirnradstufe Z1 nun mittels der Elektromaschine EM des Hybridmoduls 5 erfolgen kann. Das Hybridmodul 5 umfasst eine Reibungskupplung K1 mit einem Kupplungskorb 27’ und eine Mitnehmerscheibe 28, eine Elektromaschine EM mit einem Stator und einem Rotor 30, sowie ein drittes Koppelschaltelement Z. Der Kupplungskorb 27’ ist drehfest mit der Triebwelle eines nicht abgebildeten Verbrennungsmotors verbunden. Die Mitnehmerscheibe 28 ist drehfest mit der zentral angeordneten ersten Eingangswelle 6 des Parallelschaltgetriebes 3.3 verbunden. Die Elektromaschine EM ist koaxial über den beiden Eingangswellen 6, 7 des Parallelschaltgetriebes 3.3 angeordnet, und der Rotor 30 der Elektromaschine EM ist drehfest an der zweiten Eingangswelle 7 befestigt. Mittels des dritten Koppelschaltelements Z ist die zweite Eingangswelle 7 drehfest mit der ersten Eingangswelle 6 verbindbar.
Im Verbrennungsfahrbetrieb, bei dem der Antrieb des Kraftfahrzeugs nur mittels des Verbrennungsmotors erfolgt, stehen alle sieben Vorwärtsgänge G1–G7 zur Verfügung, da die der zweiten Eingangswelle 7 zugeordneten Stirnradstufen Z1, Z3, Z4 durch das Einrücken des dritten Koppelschaltelementes Z an die erste Eingangswelle 6 angekoppelt werden können. Die Elektromaschine EM kann in diesem Fall vor dem Einrücken des dritten Koppelschaltelementes Z als Hilfsantrieb zur Synchronisierung des jeweiligen Gangschaltelementes A, C, D der betreffenden Stirnradstufe Z1, Z3, Z4 verwendet werden. Das entsprechende Schaltschema des Hybridantriebgetriebes 2 für den Verbrennungsfahrbetrieb ist in der Tabelle der 3a angegeben, in dem der geschlossene Zustand der Reibungskupplung K1 und der eingerückte Zustand der Gangschaltelemente A–E der Stirnradstufen Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 und der Koppelschaltelemente L, H, Z jeweils mit einem Kreuz markiert ist.
Ein entsprechendes Schaltschema des Hybridantriebgetriebes 2 für den Elektrofahrbetrieb, bei dem der Antrieb des Kraftfahrzeugs nur mittels der Elektromaschine EM erfolgt, ist in der Tabelle der 3b angegeben. Die Vorwärtsgänge E1–E7 des Elektrofahrbetriebs entsprechen den Vorwärtsgängen G1–G7 des Verbrennungsfahrbetriebs. Der Rückwärtsgang ER des Elektrofahrbetriebs wird vorliegend durch das Einrücken des zugeordneten Gangschaltelementes A über die erste Stirnradstufe Z1 geschaltet und durch eine Drehrichtungsumkehr der Elektromaschine EM realisiert.
Bezugszeichenliste

1.1: Doppelkupplungsgetriebe, erste Ausführungsform
1.2: Doppelkupplungsgetriebe, zweite Ausführungsform
2: Hybridantriebgetriebe
3.1: Parallelschaltgetriebe, erste Ausführungsform
3.2: Parallelschaltgetriebe, zweite Ausführungsform
3.3: Parallelschaltgetriebe, dritte Ausführungsform
4: Doppelkupplungsmodul
5: Hybridmodul
6: Erste Eingangswelle
7: Zweite Eingangswelle
8: Festrad von Stirnradstufe Z1 und ZR
9: Losrad von Z1, Zwischenrad von Stirnradstufe ZR
10: Festrad von Stirnradstufe Z2
11: Losrad von Stirnradstufe Z2
12: Festrad von Stirnradstufe Z3 und Z4
13: Losrad von Stirnradstufe Z3
14: Losrad von Stirnradstufe Z4
15: Festrad von Stirnradstufe Z5
16: Losrad von Stirnradstufe Z5
17: Losrad von Stirnradstufe ZR
18: Hohlwellenabschnitt
19: Vorschaltgetriebe
20: Erste Vorgelegewelle
21: Zweite Vorgelegewelle
22: Festrad an Vorgelegewelle 20
23: Festrad an Vorgelegewelle 21
24: Ausgangswelle
25: Festrad an Ausgangswelle 24
26: Triebwelle
27: Kupplungskorb
27’: Kupplungskorb
28: Erste Mitnehmerscheibe
29: Zweite Mitnehmerscheibe
30: Rotor von Elektromaschine EM
A: Gangschaltelement von Stirnradstufe Z1
A1: Erste Ausgangskonstante
A2: Zweite Ausgangskonstante
B: Gangschaltelement von Stirnradstufe Z2
C: Gangschaltelement von Stirnradstufe Z3
D: Gangschaltelement von Stirnradstufe Z4
E: Gangschaltelement von Stirnradstufe Z5
E1–E7: Vorwärtsgänge im Elektrofahrbetrieb
EM: Elektromaschine
ER: Rückwärtsgang im Elektrofahrbetrieb
F G: angschaltelement von Stirnradstufe ZR
G1–G7: Vorwärtsgänge, Gänge
H: Zweites Koppelschaltelement
i₀: Standübersetzung von Planetengetriebe PG
i_VG/H: Übersetzung von Vorschaltgetriebe 19 (H eingerückt)
i_VG/L: Übersetzung von Vorschaltgetriebe 19 (L eingerückt)
i_Z1: Übersetzung von Stirnradstufe Z1
i_Z2: Übersetzung von Stirnradstufe Z2
i_Z3: Übersetzung von Stirnradstufe Z3
i_Z4: Übersetzung von Stirnradstufe Z4
i_Z5: Übersetzung von Stirnradstufe Z4
i_ZR: Übersetzung von Stirnradstufe ZR
K1: Erste Reibungskupplung
K2: Zweite Reibungskupplung
L: Erstes Koppelschaltelement
P: Planetenrad von Planetengetriebe PG
PG: Planetengetriebe
R: Rückwärtsgang
R: Hohlrad, Ringrad von Planetengetriebe PG
S: Sonnenrad von Planetengetriebe PG
S1: Erstes Doppelschaltelement
S1’: Erstes Doppelschaltelement
S2: Zweites Doppelschaltelement
S2’: Zweites Doppelschaltelement
S3: Drittes Doppelschaltelement
T: Planetenträger von Planetengetriebe PG
Z: Drittes Koppelschaltelement
Z1: Erste Stirnradstufe
Z2: Zweite Stirnradstufe
Z3: Dritte Stirnradstufe
Z4: Vierte Stirnradstufe
Z5: Fünfte Stirnradstufe
ZR: Umkehr-Stirnradstufe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010030569 A1 [0003]
EP 2762340 A1 [0004, 0005]

Claims

Parallelschaltgetriebe, welches als Basisgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes (1.1, 1.2) oder eines Hybridantriebgetriebes (2) eines Kraftfahrzeugs nutzbar ist, mit einer zentral angeordneten ersten Eingangswelle (6) sowie mit einer als Hohlwelle ausgebildeten und koaxial über der ersten Eingangswelle (6) angeordneten zweiten Eingangswelle (7), welche jeweils über mehrere jeweils ein Festrad (8, 10, 12, 15) und ein Losrad (9, 11, 13, 14, 16, 17) umfassende sowie mittels eines zugeordneten Gangschaltelements (A, B, C, C, E, F) schaltbare Stirnradstufen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, ZR) selektiv mit einer von zwei Vorgelegewellen (20, 21) in Triebverbindung bringbar sind, bei dem die beiden Vorgelegewellen (20, 21) achsparallel zu den beiden Eingangswellen (6, 7) angeordnet sind, und bei dem die beiden Vorgelegewellen (20, 21) über jeweils eine Ausgangskonstante (A1, A2) mit einer achsparallel zu den übrigen Getriebewellen (6, 7, 20, 21) angeordneten Ausgangswelle (24) in Triebverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass fünf Stirnradstufen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5), deren Übersetzungen (i_Z1, i_Z2, i_Z3, i_Z4, i_Z5) mit zunehmender Ordnungszahl abnehmen (i_Z1 > i_Z2 > i_Z3 > i_Z4 > i_Z5), zur Schaltung von Vorwärtsgängen (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7) sowie eine Umkehr-Stirnradstufe (ZR) zur Schaltung mindestens eines Rückwärtsgangs (R) vorgesehen sind, dass die zweite Stirnradstufe (Z2) und die fünfte Stirnradstufe (Z5) zwischen der ersten Eingangswelle (6) sowie der ersten Vorgelegewelle (20) oder zweiten Vorgelegewelle (21) angeordnet sind, dass die erste Stirnradstufe (Z1), die dritte Stirnradstufe (Z3) und die vierte Stirnradstufe (Z4) sowie die Umkehr-Stirnradstufe (ZR) zwischen der zweiten Eingangswelle (7) und der ersten Vorgelegewelle (20) oder der zweiten Vorgelegewelle (21) angeordnet sind, dass die Festräder (10, 15) der zweiten Stirnradstufe (Z2) und der fünften Stirnradstufe (Z5) drehfest auf einem Hohlwellenabschnitt (18) befestigt sind, der koaxial über der ersten Eingangswelle (6) angeordnet, und dass der Hohlwellenabschnitt (18) über ein zweistufiges Vorschaltgetriebe (19) mit der ersten Eingangswelle (6) in Triebverbindung bringbar ist.
Parallelschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungen (i_Z1, i_Z2, i_Z3, i_Z4, i_Z5) der Stirnradstufen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) und die schaltbaren Übersetzungen (i_VG/L, i_VG/H) des Vorschaltgetriebes (19) derart festgelegt sind, dass die ungeraden Vorwärtsgänge (G1, G3, G5, G7) über die der ersten Eingangswelle (6) zugeordneten Stirnradstufen (Z2, Z5) schaltbar sind, und dass die geraden Vorwärtsgänge (G2, G4, G6) über die der zweiten Eingangswelle (7) zugeordneten Stirnradstufen (Z1, Z3, Z4) schaltbar sind.
Parallelschaltgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgetriebe (19) als ein einfaches Planetengetriebe (PG) mit einem Sonnenrad (S), einem mehrere Planetenräder (P) tragenden Planetenträger (T) und einem Hohlrad (R) ausgebildet ist, welches koaxial über der ersten Eingangswelle (6) angeordnet ist, wobei das Sonnenrad (S) drehfest mit der ersten Eingangswelle (6) verbunden ist, der Planetenträger (T) drehfest mit dem Hohlwellenabschnitt (18) verbunden ist, und das Hohlrad (R) wechselweise über ein erstes Koppelschaltelement (L) gehäusefest arretierbar und über ein zweites Koppelschaltelement (H) drehfest mit der ersten Eingangswelle (6) verbindbar ist.
Parallelschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausführung des Parallelschaltgetriebes (3.3) als Basisgetriebe eines Hybridantriebgetriebes (2) die Umkehr-Stirnradstufe (ZR) und das zugeordnete Gangschaltelement (E) weggelassen sind.
Parallelschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnradstufe (Z1) und die Umkehr-Stirnradstufe (ZR) in einer gemeinsamen Zahnradebene angeordnet sind sowie ein gemeinsames Festrad (8) nutzen, welches drehfest auf der zweiten Eingangswelle (7) befestigt ist.
Parallelschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Stirnradstufe (Z3) und die vierte Stirnradstufe (Z4) in einer gemeinsamen Zahnradebene angeordnet sind sowie ein gemeinsames Festrad (12) nutzen, welches drehfest auf der zweiten Eingangswelle (7) befestigt ist.
Parallelschaltgetriebe nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Losräder (9, 14) der ersten Stirnradstufe (Z1) und der vierten Stirnradstufe (Z4) drehbar auf derselben Vorgelegewelle (21) angeordnet sind, und dass die Gangschaltelemente (A, D) der ersten Stirnradstufe (Z1) und der vierten Stirnradstufe (Z4) in einem Doppelschaltelement (S1) zusammengefasst sind.
Parallelschaltgetriebe nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Losräder (13, 17) der dritten Stirnradstufe (Z3) und der Umkehr-Stirnradstufe (ZR) drehbar auf derselben Vorgelegewelle (20) angeordnet sind, und dass die Gangschaltelemente (C, F) der dritten Stirnradstufe (Z3) und der Umkehr-Stirnradstufe (ZR) in einem Doppelschaltelement (S2) zusammengefasst sind.
Parallelschaltgetriebe nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Losräder (9, 13) der ersten Stirnradstufe (Z1) und der dritten Stirnradstufe (Z1, Z3) drehbar auf derselben Vorgelegewelle (20) angeordnet sind, und dass die Gangschaltelemente (A, C) der ersten Stirnradstufe (Z1) und der dritten Stirnradstufe (Z3) in einem Doppelschaltelement (S1’) zusammengefasst sind.
Parallelschaltgetriebe nach den Ansprüchen 5, 6, und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Losräder (14, 17) der vierten Stirnradstufe (Z4) und der Umkehr-Stirnradstufe (ZR) drehbar auf derselben Vorgelegewelle (21) angeordnet sind, und dass die Gangschaltelemente (D, F) der vierten Stirnradstufe (Z4) und der Umkehr-Stirnradstufe (ZR) in einem Doppelschaltelement (S2’) zusammengefasst sind.
Parallelschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelschaltelemente (L, H) des Vorschaltgetriebes (19) in einem Doppelschaltelement (S3) zusammengefasst sind.