DE102016110975B3

DE102016110975B3 - Schaltgetriebe

Info

Publication number: DE102016110975B3
Application number: DE102016110975.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Michael Faller; Johanna Maria Faller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2036-06-16
Also published as: US10865854B2; US20170363177A1; CN107524763A; CN107524763B

Abstract

Diese Anmeldung offenbart ein Schaltgetriebe mit einer Vielzahl von Getriebesektionen (18), wobei jede Getriebesektion (18) aufweist: eine angetriebene Primärwelle (1); wenigstens eine Sekundärwelle (13), die unabhängig drehend, insbesondere achsparallel, bezüglich der Primärwelle (1) angeordnet ist; und eine Kupplungsanordnung (4, 5), welche ausgebildet ist, wahlweise die Primärwelle (1) direkt mit einer Abtriebswelle zu koppeln oder die Sekundärwelle (13) bzw. eine der Sekundärwellen zwischen die Primärwelle (1) und die Abtriebswelle einzukoppeln, wobei die Abtriebswelle eine Primärwelle (1) einer weiteren Getriebesektion (18) oder eine Ausgangswelle (20) des Schaltgetriebes ist, wobei die eingekoppelte Sekundärwelle (13) ein vorgegebenes Übertragungsverhältnis bezüglich der Primärwelle (1) aufweist, wobei, wenn mehrere Sekundärwellen vorgesehen sind, jeweils eingekoppelte Sekundärwellen zueinander unterschiedliche Übertragungsverhältnisse bezüglich der Primärwelle (1) aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe.
Insbesondere in Kraftfahrzeugen ist es bei Schaltgetrieben wichtig, das Fahrzeug in jedem Gang möglichst im optimalen Drehzahlbereich des Antriebes (Motors) zu betreiben, um das beste Drehmoment bei höchster Leistung und damit den geringsten Energie- bzw. Treibstoffverbrauch zu erzielen. Um dies zu erreichen, wurden Schaltgetriebe mit vielen (8 und mehr) Gängen entwickelt. Zur Vermeidung von längeren Unterbrechungen im Kraftschluss wird mit sog. Doppelkupplungen gearbeitet, die es erlauben, in einen vorgewählten niedrigeren bzw. höheren Gang zu schalten, indem die Kupplung eines Ganges gelöst wird, während die Kupplung des nächsthöheren oder niedrigeren Ganges schließt. Die übrigen Getrieberadpaare, die auf den gleichen Wellen wie die geschalteten Gänge sitzen, müssen dabei meist getrennt sein. Der Aufbau dieser Schaltgetriebe ist oft sehr kompliziert, da beispielsweise mit Planetengetrieben gearbeitet wird, die durch abwechselndes Festhalten von Planetenträger, Sonnen- oder Hohlrad geschaltet werden und die Drehbewegung anschließend wieder in den Antriebsstrang zurückgeführt werden muss.
Bei Fahrradgetrieben (und allgemeiner bei muskelkraftbetriebenen Fahrzeugen) bilden sogenannte Kettenschaltungen mit üblicherweise bis zu drei Kettenrädern am Tretlager und mehreren Ritzeln an der Hinterradnabe einen breit akzeptierten Standard. Ferner ist aus der EP 2,379,402 A1 das sogenannte Pinion-Tretlagergetriebe bekannt. Beim Pinion-Getriebe ist eine Eingangswelle auf entgegengesetzten Seiten mit Kurbeln verbindbar. Ein erstes Teilgetriebe weist eine Vorgelegewelle auf, wobei an der Eingangswelle eine Mehrzahl von Antriebszahnrädern gelagert ist, und wobei an der Vorgelegewelle eine entsprechende Mehrzahl von angetriebenen Zahnrädern des ersten Teilgetriebes gelagert ist, wobei die angetriebenen Zahnräder des ersten Teilgetriebes als Losräder ausgebildet sind, die mittels Schaltmitteln mit der Vorgelegewelle drehfest verbindbar sind. Die Vorgelegewelle bildet eine Eingangswelle eines zweiten Teilgetriebes, an der eine Mehrzahl von zweiten Antriebsrädern gelagert ist. Das zweite Teilgetriebe weist eine Ausgangswelle auf, an der eine entsprechende Mehrzahl von zweiten angetriebenen Zahnrädern gelagert ist, wobei die zweiten Antriebsräder des zweiten Teilgetriebes als Losräder ausgebildet sind, die mittels Schaltmitteln mit der Eingangswelle drehfest verbindbar sind, und wobei die Ausgangswelle des zweiten Teilgetriebes als Hohlwelle ausgebildet ist, die koaxial zu der Eingangswelle angeordnet ist. Sowohl bei der Kettenschaltung als auch beim Pinion-Tretlagergetriebe sind getrennte Schaltmittel für die Getriebeteile (Tretlager/Ritzel bzw. erstes/zweites Teilgetriebe) vorgesehen, wobei es zur Verwirklichung einer kontinuierlichen Gangfolge erforderlich ist, den einen Getriebeteil um mehrere Stufen zurückzuschalten, wenn der andere Getriebeteil um eine Stufe hochgeschaltet wird. Auch kann es zu Überschneidungen in der Gangfolge kommen, d. h., ein bestimmter Bereich der Gesamtübertragung kann durch mehrere Kombinationen von Schaltstellungen der Getriebeteile hergestellt werden.
In der EP 0 557 707 B1 ist ein Gangschaltgetriebe beschrieben, aufweisend eine Eingangswelle mit einem darauf gelagerten ersten Losrad, eine koaxial mit der Eingangswelle angeordnete und auf einer Seite in einem hohlgebohrten Ende derselben gelagert Ausgangswelle, darauf gelagert ein zweites Losrad und weitere drei Losräder, und eine parallel zu der Ein- und der Ausgangswelle angeordnete Nebenwelle mit fünf Festrädern, die jeweils mit einem der Losräder ein Zahnradpaar bzw. einen Radsatz bilden, indem sie mit dem jeweiligen Losrad direkt – oder indirekt mittels eines Zwischenrads zur Richtungsumkehr – kämmen. Mittels einer ersten Synchronisierkupplung kann wahlweise das erste Losrad oder das zweite Losrad mit der Eingangswelle gekoppelt werden und somit die Nebenwelle durch das erste Festrad, das mit dem ersten Losrad kämmt, oder durch das zweite Festrad. das mit dem zweite Losrad kämmt, mitgenommen werden. Mittels einer zweiten Synchronisierkupplung kann wahlweise das zweite Losrad oder das dritte Losrad mit der Ausgangswelle gekoppelt werden; im ersteren Fall ist die Ausgangswelle direkt über die erste Kupplung, das zweite Losrad und die zweite Kupplung mit der Ausgangswelle verbunden, im zweiten Fall verläuft der Kraftfluss von der Eingangswelle über die erste Kupplung, das zweite Losrad und das zweite Festrad auf die Nebenwelle und von dort über das dritte Festrad, das mit dem dritten Losrad kämmt, und die zweite Kupplung auf die Ausgangswelle. Weitere Gänge können in jeder der Kupplungsstellungen der ersten Kupplung dadurch realisiert werden, dass die zweite Kupplung in eine Neutralstellung, in der das zweite und das dritte Losrad frei sind, gestellt wird, und eine dritte Kupplung wahlweise das vierte oder fünfte Losrad mit der Ausgangswelle koppelt. Auf diese Weise können mit diesem Getriebe sechs Fahr- und ein Rückwärtsgang realisiert werden. Wenn bei diesem Getriebe noch weitere Gänge realisiert werden sollen, kann das durch hinzufügen jeweils zweier weiterer Zahnradpaare und einer weiteren Kupplung geschehen, wobei nach der Lehre dieser Druckschrift nur zwei Kupplungen eines der ihr zugeordneten Losräder einkuppelt, während die anderen Kupplungen neutral gestellt sind. Auf diese Weise können je zusätzlicher Kupplung mit zugehörigen zwei Zahnradpaaren vier zusätzliche Gänge gewonnen werden. Sehr große Gangzahlen würden bei diesem Konzept unmäßig viele Kupplungen und Zahnräder erfordern, was einen hohen mechanischen Aufwand bedeutet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgetriebe zu schaffen, die durch einfachen schaltlogischen Aufbau bei geringem mechanischem Aufwand eine hohe Zahl von Gängen ermöglicht. Zudem soll es möglich sein, bei diesem Schaltgetriebe die Drehzahlsprünge zwischen den einzelnen Gängen so konstant wie möglich zu halten, um den Antrieb immer in einem möglichst schmalen, optimalen Drehzahlbereich arbeiten lassen zu können. Ferner soll durch eine einzige Handhabe eine kontinuierliche Gangfolge ermöglicht werden.
Die Aufgabe wird wenigstens in Teilaspekten durch ein Schaltgetriebe mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, ein Schaltgetriebe zu schaffen, welches in seiner Arbeitsweise der Logik eines Zahlensystems entspricht. Die Erfinder sind dabei zunächst von einem dualen Zahlensystem ausgegangen, wobei ein Schaltgetriebe mehrere Getriebesektionen mit jeweils zwei Schaltstellungen mit unterschiedlichem Übertragungsverhältnis aufweist, wobei die Abtriebsseite einer Getriebesektion in die Antriebsseite einer nächsten Getriebesektion führt (sofern eine nächste Getriebesektion vorhanden ist, anderenfalls entspricht die Abtriebsseite der Getriebesektion der Abtriebsseite des gesamten Schaltgetriebes). Demzufolge kann ein solches Schaltgetriebe mit n Getriebesektionen insgesamt eine Anzahl von (2^n) Getriebesektion (Gängen) aufweisen. Entsprechend dem binären Aufbau mit zwei Schaltstellungen je Getriebesektion kann ein solches Schaltgetriebe auch als Binärgetriebe bezeichnet werden, wobei jede Getriebesektion einer Stelle eines dualen (binären) Zahlensystems entspricht. Bei weiterer Überlegung hat sich ergeben, dass jede Getriebesektion auch mehr als zwei Schaltstellungen aufweisen kann. Wenn jede Getriebesektion m + 1 Schaltstellungen (beispielsweise eine Direktverbindungsstellung mit Übertragungsverhältnis = 1 und m weitere Schaltstellungen mit festgelegtem Übertragungsverhältnis ≠ 1) aufweist, kann ein solches Schaltgetriebe mit n Getriebesektionen insgesamt eine Anzahl von (m + 1)^n Schaltstufen (Gängen) aufweisen. Da die Anzahl der Gänge exponentiell mit Anzahl der Getriebesektionen wächst, wobei die Anzahl der möglichen Schaltstellungen je Getriebesektion die Basis oder Grundzahl der Exponentialfunktion bildet, kann ein solches Schaltgetriebe auch als „Exponentialgetriebe” bezeichnet werden. Die einzelnen Gänge können dabei durch ein Unter- bzw. Übersetzungssystem geschaltet werden, wobei jede Gangstufe einer Zahl des verwendeten Zahlensystems entspricht. Ersichtlich ist die Konstruktion eines realen Schaltgetriebes nicht auf Getriebesektionen mit einer identischen Anzahl von Schaltstellungen beschränkt, sondern können die Getriebesektionen unterschiedlich viele Schaltstellungen aufweisen.
In der konstruktiven Umsetzung eines solchen Schaltgetriebes können zwei Schaltstellungen einer Getriebesektion eines Binärgetriebes durch eine Haupt- bzw. Primärwelle und eine Bypass-, Nebenschluss- bzw. Sekundärwelle, die gegenüber der Primärwelle ein festgelegtes Übertragungsverhältnis aufweist, verwirklicht werden, wobei durch Kupplungen die Sekundärwelle wahlweise anstelle der Primärwelle in den Kraftschluss eingekoppelt werden kann. Mehr als zwei Schaltstellungen je Getriebesektion können durch entsprechend mehr Sekundärwellen, die alternativ und/oder kaskadisch einkoppelbar sind, verwirklicht werden.
Diesen Überlegungen folgend wird gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 1 ein Schaltgetriebe mit einer Vielzahl von Getriebesektionen vorgeschlagen, wobei jede Getriebesektion aufweist: eine angetriebene Primärwelle; wenigstens eine Sekundärwelle, die unabhängig drehend, insbesondere achsparallel, bezüglich der Primärwelle angeordnet ist; und eine Kupplungsanordnung, welche ausgebildet ist, wahlweise die Primärwelle direkt mit einer Abtriebswelle zu koppeln oder die Sekundärwelle bzw. eine der Sekundärwellen zwischen die Primärwelle und die Abtriebswelle einzukoppeln, wobei die Abtriebswelle eine Primärwelle einer weiteren Getriebesektion oder eine Ausgangswelle des Schaltgetriebes ist wobei die eingekoppelte Sekundärwelle ein vorgegebenes Übertragungsverhältnis bezüglich der Primärwelle aufweist, wobei, wenn mehrere Sekundärwellen vorgesehen sind, jeweils eingekoppelte Sekundärwellen zueinander unterschiedliche Übertragungsverhältnisse bezüglich der Primärwelle aufweisen.
Eine angetriebene Primärwelle ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Welle, welche ausgebildet ist, um ein äußeres, d. i. ein von außerhalb der Getriebesektion bereitgestelltes, Antriebsmoment aufzunehmen. Dabei kann das äußere Antriebsmoment von einer vorgelagerten Getriebesektion oder von einer außerhalb des Schaltgetriebes angeordneten Antriebseinheit, die motorisch, manuell oder anders aufgebaut sein kann, bereitgestellt werden. Ein Übertragungsverhältnis kann im Sinne der Erfindung ein Übersetzungsverhältnis oder ein Untersetzungsverhältnis sein. Eine Kopplung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung die Herstellung einer Verbindung, durch welche ein Drehmoment übertragen kann. Eine Ausgangswelle des Schaltgetriebes ist im Sinne der Erfindung eine Welle, welche ausgebildet ist, um das Abtriebsmoment des Schaltgetriebes nach außen abzugeben bzw. von außen abgreifbar zu machen.
Da durch die Kupplungsanordnung die Drehung der Primärwelle wahlweise direkt oder mit einem vorgegebenen Übertragungsverhältnis über die Sekundärwelle an die nachfolgende Primärwelle übertragen wird, kann durch mehrere aneinander gereihte Getriebesektionen ein Schaltgetriebe mit der oben beschriebenen Wirkungsweise verwirklicht werden. Selbst wenn nur eine Sekundärwelle in einer Getriebesektion vorgesehen ist, verdoppelt sich die Anzahl möglicher Gänge mit jeder weiteren Getriebesektion. Wenn mehr als eine Sekundärwelle in einer Getriebesektion vorgesehen sind, kann die Anzahl der Schaltstellungen in der Getriebesektion weiter erhöht werden, was sich in der Anzahl der Gänge bei Aneinanderreihung mehrerer Getriebesektionen wiederum potenziert.
In einer Weiterbildung gemäß Anspruch 2 weist wenigstens eine der Getriebesektionen wenigstens eine Sekundärwelle höherer Ordnung, die unabhängig drehend, insbesondere achsparallel, bezüglich der Sekundärwelle bzw. einer der Sekundärwellen angeordnet ist, auf, und ist die Kupplungsanordnung ausgebildet, wahlweise die Sekundärwelle direkt mit der Abtriebswelle zu koppeln oder die Sekundärwelle höherer Ordnung zwischen die Sekundärwelle und die Abtriebswelle einzukoppeln, wobei die eingekoppelte Sekundärwelle höherer Ordnung ein vorgegebenes Übertragungsverhältnis bezüglich der Sekundärwelle aufweist. Dadurch kann die Anzahl der Schaltstellungen in der Getriebesektion weiter erhöht werden.
Wenn in einer Ausführungsform gemäß Anspruch 3 Primärwellen mehrerer, insbesondere aller, der Getriebesektionen koaxial zueinander angeordnet sind und/oder Sekundärwellen mehrerer, insbesondere aller, der Getriebesektionen koaxial zueinander angeordnet sind, können die Lagerung der Wellen und die Herstellung eines Gehäuses erleichtert werden. Wenn in einer Weiterbildung gemäß Anspruch 4 koaxial angeordnete Primärwellen und/oder koaxial angeordnete Sekundärwellen Hohlwellen sind, die vorzugsweise durch eine Stützwelle gestützt sind, kann die Masse oder zumindest das Trägheitsmoment der hohl ausgeführten Welle verringert werden. Es besteht dann auch die Möglichkeit, die Schaltvorgänge bzw. die Kupplungen durch die Hohlwelle zu betätigen.
Wenn in einer Ausführungsform gemäß Anspruch 5 eine Grundstellung jeder Getriebesektion eine Schaltstellung ist, in welcher die Primärwelle direkt mit der Abtriebswelle gekoppelt ist, kann der Direktantrieb als Referenzübersetzung (1:1) festgelegt werden.
Wenn in einer Ausführungsform gemäß Anspruch 6 wenigstens eine der Getriebesektionen eine Leerlaufstellung aufweist, in welcher keine der Primärwelle und der Sekundärwelle(n) mit der Abtriebswelle gekoppelt ist, kann beispielsweise ein Antriebsmotor ständig mit dem Schaltgetriebe gekoppelt sein, ohne dass eine weitere Eingangskupplung erforderlich wäre.
Mit anderen Worten, eine Trennung des Kraftflusses zwischen dem Antriebsmotor und einem Verbraucher (etwa den Rädern eines Fahrzeugs) kann durch das Schaltgetriebe selbst verwirklicht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 weist jede Getriebesektion einen ersten Getriebesatz, welcher zwischen einer Abtriebsseite der Primärwelle und einer Antriebsseite der Sekundärwelle angeordnet ist; und einen zweiten Getriebesatz, welcher zwischen einer Abtriebsseite der Sekundärwelle und einer Antriebsseite der Abtriebswelle angeordnet ist, auf, wobei einer des ersten Getriebesatzes und des zweiten Getriebesatzes ein Loselement aufweist, und wobei die Kupplungsanordnung ausgebildet ist, das Loselement einzukoppeln. Ein Getriebesatz ist im Sinne der Erfindung jedwede Anordnung, welche ein Moment von einer Welle auf eine andere Welle übertragen kann. In einem einfachen Fall kann ein Getriebesatz beispielsweise zwei Zahnräder, die auf der einen bzw. der anderen Welle angeordnet sind, aufweisen, und kann eines der Zahnräder des ersten oder des zweiten Getriebesatzes ein Losrad sein, welches auf der Primärwelle, der Sekundärwelle oder der Abtriebswelle lose angeordnet ist und durch die Kupplungsanordnung mit der jeweiligen Welle, auf welcher es sitzt, drehfest koppelbar ist.
In einer Weiterbildung gemäß Anspruch 8 können von mehreren Sekundärwellen einer Getriebesektion jeweils der erste Getriebesatz oder der zweite Getriebesatz sich ein Übertragungselement teilen, sodass Bauelemente, Platzbedarf, Masse und Montageaufwand eingespart werden können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 9 weist der erste Getriebesatz ein erstes Getrieberad, welches auf der Primärwelle angeordnet ist, und ein zweites Getrieberad, welches auf der Sekundärwelle angeordnet ist, als Übertragungselemente auf; weist der zweite Getriebesatz ein drittes Getrieberad, welches auf der Sekundärwelle angeordnet ist, und ein viertes Getrieberad, welches auf der Abtriebswelle angeordnet ist, als Übertragungselemente auf. Dabei kann wenigstens eines des ersten Getrieberades, des zweiten Getrieberades, des dritten Getrieberades und des vierten Getrieberades das Loselement sein, wobei die Kupplungsanordnung ausgebildet ist,

– in dem Fall, dass das erste Getrieberad das Loselement ist, das erste Getrieberad mit der Primärwelle zu koppeln,
– in dem Fall, dass das zweite oder das dritte Getrieberad das Losrad ist, das zweite bzw. dritte Getrieberad mit der Sekundärwelle zu koppeln, bzw.
– in dem Fall, dass das vierte Getrieberad das Losrad ist, das vierte Getrieberad mit der Abtriebswelle zu koppeln.

Dabei können das erste Getrieberad, das zweite Getrieberad, das dritte Getrieberad und das vierte Getrieberad Zahnräder sein, wobei vorzugsweise das erste Getrieberad sich im Eingriff mit dem zweiten Getrieberad befindet und das dritte Getrieberad sich im Eingriff mit dem vierten Getrieberad befindet. Die Getriebesätze können in Abwandlungen auch anders aufgebaut sein, so etwa mit Reibrädern, Riemen oder Ketten, und können über die zwei auf einem Wellenpaar angeordneten Räder auch ein oder mehrere Zwischenglieder aufweisen.
In einer Ausführungsform gemäß Anspruch 10 weist die Kupplungsanordnung eine Primärkupplung und eine Sekundärkupplung auf, wobei eine Eingangsseite der Primärkupplung mit der Primärwelle verbunden ist und eine Ausgangsseite der Primärkupplung mit der Abtriebswelle verbunden ist.
In einer Ausgestaltung gemäß Anspruch 11

– ist eine Eingangsseite der Sekundärkupplung mit der Primärwelle verbunden, wobei das erste Getrieberad das Loselement ist, welches lose auf der Primärwelle angeordnet und mit der Ausgangsseite der Sekundärkupplung verbunden ist, oder
– ist eine Ausgangsseite der Sekundärkupplung mit der Sekundärwelle verbunden, wobei das zweite Getrieberad das Loselement ist, welches lose auf der Sekundärwelle angeordnet und mit der Eingangsseite der Sekundärkupplung verbunden ist, oder
– ist eine Eingangsseite der Sekundärkupplung mit der Sekundärwelle verbunden, wobei das dritte Getrieberad das Loselement ist, welches lose auf der Sekundärwelle angeordnet und mit der Ausgangsseite der Sekundärkupplung verbunden ist, oder
– ist eine Ausgangsseite der Sekundärkupplung mit der Abtriebswelle verbunden, wobei das vierte Getrieberad das Loselement ist, welches lose auf der Abtriebswelle angeordnet und mit der Eingangsseite der Sekundärkupplung verbunden ist.

In einer Weiterbildung gemäß Anspruch 12 können die Primärkupplung und die Sekundärkupplung vorzugsweise durch ein gemeinsames Schaltelement geschaltet werden.
In einer Weiterbildung gemäß Anspruch 13 ist die Schaltvorrichtung zum Durchschalten von Gängen des Schaltgetriebes in durchgängig auf- oder absteigenden Stufen eines Gesamtübertragungsverhältnisse aller Getriebesektionen des Schaltgetriebes ausgebildet.
Das Schaltgetriebe ist gemäß einer Weiterbildung gemäß Anspruch 14 zur Verwendung an einer Wärme-, Kraft- oder Arbeitsmaschine oder einer mechanischen Antriebsmaschine, wie etwa

– einer Werkzeugmaschine,
– einem Generator, insbesondere eines Kraftwerks wie etwa Wasser-, Dampf- oder Windkraftwerks, oder
– einer Turbine, insbesondere eines Kraftwerks wie etwa Wasser-, Dampf- oder Windkraftwerks oder eines Fahrzeugs wie etwa eines Schiffs, oder
– einem Motor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs wie etwa PKW, LKW oder Motorrad oder eines Schiffs, oder
– einem Kurbeltrieb eines muskelkraftbetätigten Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrrads geeignet.

Weitere Merkmale, Aufgaben, Vorteile und Wirkungen der vorliegenden Erfindungen werden aus der nachstehenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele ersichtlich werden. Zur Veranschaulichung der Ausführungsbeispiele wird auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen. Dabei ist:
1 eine schematische Darstellung eines Schaltgetriebes nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Schaltgetriebes nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung eines Schaltgetriebes nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematische Darstellung eines Schaltgetriebes nach einem noch anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5A bis 5I verschiedene Schaltstellungen eines Schaltgetriebes nach einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6A bis 6J sind schematische Darstellungen eines Schaltgetriebes eines noch weiteren Ausführungsbeispiels in verschiedenen Schaltstellungen; und
7 eine ausgewählte Schaltstellung des Schaltgetriebes von 4.
8 eine schematische Darstellung eines Schaltgetriebes eines noch weiteren Ausführungsbeispiels.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden. Dabei ist zu verstehen, dass die bildlichen Darstellungen rein schematisch und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind. Ebenso ist darauf hinzuweisen, dass die Zeichnungen und die nachfolgende Beschreibung sich auf die zum Verständnis der Erfindung hilfreichen Merkmale konzentrieren, ohne dass dadurch der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche im breitesten Sinne definiert ist, eingeschränkt werden soll.
Mechanischer Aufbau
1 ist eine schematische Darstellung eines Schaltgetriebes nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels weist vier Getriebesektionen 18 und eine Ausgangswelle 20 auf. Die Getriebeabschnitte 18 sind von Positionen I bis IV durchgezählt. Jede Getriebesektion 18 weist eine Primärwelle 1, eine Sekundärwelle 13, einen ersten Getriebesatz 10 mit einem ersten Getrieberad 6 und einem zweiten Getrieberad 14, einen zweiten Getriebesatz 11 mit einem dritten Getrieberad 15 und einem zweiten Getrieberad 12, eine Primärkupplung 4, eine Sekundärkupplung 5 und einen Druckring 16 auf. In jeder Getriebesektion 18 wird eine Antriebsseite A, eine Abtriebsseite B und eine Zwischenposition C unterschieden. In dieser Ausführungsform, ist jeweils das erste Getrieberad 6 auf der Primärwelle 1 lose gelagert (Losrad), sind das zweite Getrieberad 14 und das dritte Getrieberad 15 drehfest mit der Sekundärwelle 13 verbunden ist das vierte Getrieberad 12 drehfest mit der Antriebsseite A der Primärwelle 1 der nachfolgenden Getriebesektion 18 bzw. für die letzte Getriebesektion 18 mit der End-Abtriebswelle 20 verbunden. Auf der Antriebsseite A der ersten der Getriebesektionen 18 sind eine Antriebseinheit 3, eine Antriebswelle 19 und eine Eingangskupplung 2 vorgesehen. Die Antriebseinheit 3 kann ein Verbrennungsmotor, ein Elektromotor, ein hydraulischer Antrieb oder ein mechanischer Antrieb wie etwa eine Turbine oder ein Kurbeltrieb sein; die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt. Die Antriebswelle 19 kann auch als Abtriebswelle der Antriebseinheit 3 bezeichnet werden.
Der Druckring 16 ist als ein Beispiel eines Aktors zum Betätigen der Kupplung zu verstehen, es kann aber auch ein beliebiges anderes Betätigungselement (z. B. Piezo-Keramik; Elektrische Spule; Hydraukisches Element) verwendet werden. Es ist ebenso möglich, dass die Antriebs- und Abtriebsseite des Getriebes bei sonst gleicher Anordnung ausgetauscht sind.
Die Eingangskupplung 2, die Primärkupplungen 4 und die Sekundärkupplungen 5 weisen jeweils einen funktional identischen Aufbau auf. Im Einzelnen sind jeweils ein Käfig 7 sowie eine Vielzahl von jeweils wechselweise angeordneten Außenlamellen 8 und Innenlamellen 9 vorgesehen. Die scheibenförmigen Außenlamellen 8 weisen jeweils eine Außenverzahnung (nicht näher dargestellt) auf, die mit einer Innenverzahnung (nicht näher dargestellt) des Käfigs 7 korrespondieren, und die scheibenförmigen Innenlamellen 9 weisen eine Innenverzahnung (nicht näher dargestellt) auf, die mit einer Außenverzahnung (nicht näher dargestellt) eines Wellenabschnitts (im dargestellten Ausführungsbeispiel eines abtriebsseitigen Wellenabschnitts der Primärwellen 1 und der Abtriebswelle 19 der Antriebseinheit 3) korrespondieren. Die Außenlamellen 8 können auf einem Außenlamellenträger (nicht näher dargestellt) vormontiert sein, und die Innenlamellen 9 können auf einem Innenlamellenträger (nicht näher dargestellt) vormontiert sein. Durch eine (nicht näher dargestellte) Federanordnung kann eine Ausgangsstellung der Kupplungen 2, 4, 5 definiert ohne äußere Krafteinwirkung gehalten werden. Die Ausgangsstellung kann eine ausgekuppelte Stellung oder eine eingekuppelte Stellung sein.
Die Primärwelle 1 der ersten Getriebesektion 18 ist antriebsseitig über die Eingangskupplung 2 mit der Antriebswelle 19 koppelbar. Hierzu weist das freie Wellende der Antriebswelle 19 die Außenverzahnung zur Aufnahme der Innenlamellen 9 der Eingangskupplung 2 auf und weist die Primärwelle 1 der ersten der Getriebesektionen 18 auf der Antriebsseite A den Kä7 der Eingangskupplung 2 auf. Der Käfig 7 kann über geeignete Mittel wie etwa eine Verzahnung, Gewinde, Passfeder oder dergleichen auf dem antriebsseitigen Wellenende positioniert und gesichert sein. Zum Koppeln der Antriebswelle 19 mit der Primärwelle 1 der ersten Getriebesektion 18 werden die Außenlamellen durch einen Druckring (nicht näher dargestellt) oder dergleichen gegen die Innenlamellen 9 gepresst und wird so die Eingangskupplung 2 in einen eingekuppelten Zustand gebracht.
Abtriebsseitig sind die Primärwellen 1 aller bis auf die letzte der Getriebesektionen 18 über deren jeweilige Primärkupplung 4 mit der Primärwelle 1 der jeweils nachfolgenden Getriebesektion 18 koppelbar. Die Primärwelle 1 jeder nachfolgenden Getriebesektion 18 kann somit auch als Abtriebswelle der jeweils vorherigen Getriebesektion 18 verstanden werden. Die Primärwelle 1 der letzten der Getriebesektionen 18 ist abtriebsseitig über deren Primärkupplung 4 mit der Ausgangswelle 20 koppelbar. Die Ausgangswelle 20 ist eine Abtriebswelle der letzten Getriebesektion 18 und kann auch als Abtriebswelle des gesamten Schaltgetriebes verstanden werden. Hierzu weisen die Abtriebswellen jeder Getriebesektion 18 (d. h., die Primärwellen 1 der nachfolgenden Getriebesektionen 18 auf ihren jeweiligen Antriebsseiten A bzw. die Ausgangswelle 20) die Käfige 7 der jeweiligen Primärkupplung 4 in gleicher Weise wie die Primärwelle 1 der ersten Getriebesektion auf. Zum Koppeln der Primärwellen 1 der Getriebesektionen 18 mit ihren jeweiligen Abtriebswellen wird der Käfig 7 der Abtriebswelle gegenüber der Primärwelle 1 durch den Druckring 16 in den eingekuppelten Zustand gebracht.
Der Käfig 7 der Sekundärkupplung 5 jeder Getriebesektion ist mit den jeweiligen ersten Getrieberad 6, das lose auf der Primärwelle 1 gelagert ist, verbunden. Der Druckring 16 kann die Sekundärkupplung 5 nur alternativ zu der Primärkupplung 4 in den eingekuppelten Zustand bringen. Mit anderen Worten, wenn die Primärkupplung 4 eingekuppelt ist, ist die Sekundärkupplung 5 ausgekuppelt, und umgekehrt. Wenn die Sekundärkupplung 5 eingekuppelt ist, ist die Primärkupplung 4 ausgekuppelt und der Kraftfluss von der Primärwelle 1 zur Abtriebswelle (Primärwelle 1 der nachfolgenden Getriebesektion 18 oder Ausgangswelle 20) unterbrochen. Stattdessen wird nun das erste Getrieberad 6 über die Sekundärkupplung 5 von der Primärwelle 1 mitgenommen. Das erste Getrieberad 6 bildet mit dem fest auf der Sekundärwelle 13 angeordneten zweiten Getrieberad 14 den ersten Getriebesatz, welcher die Sekundärwelle 13 mit einem festgelegten Übertragungsverhältnis gegenüber der Primärwelle 1 antreibt. Ferner bildet das fest auf der Sekundärwelle 13 angeordnete dritte Getrieberad 15 mit dem fest auf der Abtriebswelle (Primärwelle 1 der nachfolgenden Getriebesektion 18 oder Ausgangswelle 20) angeordneten vierten Getrieberad 12 den zweiten Getriebesatz, welcher die Abtriebswelle mit einem festgelegten Übertragungsverhältnis gegenüber der Sekundärwelle 13 antreibt. Auf diese Weise wird die Sekundärwelle 13 durch die Sekundärkupplung 5 in den Kraftfluss eingekoppelt. Die Übertragungsverhältnisse des ersten Getriebesatzes 10 und des zweiten Getriebesatzes 11 kombinieren sich zu einem Einzel-Übertragungsverhältnis der Getriebesektion 18. Die Positionen I bis IV der Getriebeabschnitte 18 sind also von dem Getriebeabschnitt 18 mit dem niedrigsten Übertragungsverhältnis zu dem Getriebeabschnitt 18 mit dem höchsten Übertragungsverhältnis gezählt. Dies ist jedoch eine beispielhafte Konvention und nicht zwingend.
Jede Getriebesektion 18 dieses Ausführungsbeispiels kann somit zwei Schaltstellungen einnehmen, und jede Schaltstellung einer Getriebesektion 18 kann mit jeder Schaltstellung jeder anderen Getriebesektion 18 kombiniert werden.
Für die weitere Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels mit einer Sekundärwellenachse je Getriebesektion 18 sei die Betätigung bzw. Koppelung der Primärkupplung 4 als <0> und die Betätigung der Sekundärkupplung 5 als <1> definiert. Wenn jede Getriebesektion als eine Stelle einer dualen Zahl, bei welcher jede Stelle die Werte <0> oder <1> annehmen kann, verstanden wird, kann das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels als Darstellung eines dualen Zahlensystems mit vier Stellen interpretiert und jeder Gang (jede Getriebestufe) als eine Zahl in dualer Schreibweise beschrieben werden. D. h., so wie mit vier Stellen in einem dualen Zahlensystem 2^4 = 16 Zahlenwerte darstellbar sind, sind mit des Schaltgetriebes dieses Ausführungsbeispiels ebenso viele, nämlich 2^4 = 16 Gänge realisierbar.
Es können theoretisch beliebig viele (vorzugsweise vier bis sechs) dieser Primärwellen 1 und Sekundärwellen 13 aneinandergereiht werden, wobei sich mit jeder weiteren Primär- und Sekundärwellenkombination die Anzahl der möglichen Gänge verdoppelt.
Obschon in 1 alle Kupplungen 2, 4, 5 in einer ausgekuppelten Stellung dargestellt sind, ist zu verstehen, dass dies nur eine schematische Darstellung ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung dieses Ausführungsbeispiels sind in einer Ausgangsstellung alle Primärkupplungen 4 eingekuppelt (und somit die Sekundärkupplungen 5 ausgekuppelt). Somit stellen in der Ausgangsstellung die Getriebesektionen 18 in der Stellung <0><0><0><0> (also die Zahl Null in dualer Darstellung) den ersten Gang des Schaltgetriebes als direkten Kraftfluss durch die Primärwellen 1 dar. Die Umschaltung in die Stellung <1> einer Getriebesektion 18, wodurch der Kraftfluss durch die jeweilige Sekundärwelle 13 geleitet wird, erfolgt dann durch Betätigung des jeweiligen Druckrings 16.
Die Primärwellen 1 und die Sekundärwellen 13 sind achsparallel angeordnet. Es ist zu verstehen, dass in jeder Getriebesektion 18 sich das zweite Getrieberad 14 der Sekundärwelle 13 in ständigem Eingriff mit dem ersten Getrieberad 6 der Primärwelle 1 befindet, während sich das dritte Getrieberad 15 der Sekundärwelle 13 in ständigem Eingriff mit dem vierten Getrieberad 12 der nächsten Primärwelle 1 bzw. der Ausgangswelle 20 befindet. Eine Sekundärwelle 13 verbindet zwei aufeinanderfolgende Primärwellen 1, wenn die sich die Kupplungen 4, 5 im Schaltzustand <1> befinden, und zwei aufeinanderfolgende Primärwellen 1 sind direkt verbunden, wenn sich die Kupplungen 4, 5 im Schaltzustand <0> befinden. Weisen die Getrieberadpaare 6, 14 und 15, 12 aller Sekundärwellen 13, gleiches Modul vorausgesetzt, bei unterschiedlichen Zähnezahlen die gleichen Zahnsummen der Paare auf, so können auch die Sekundärwellen 13 koaxial angeordnet sein.
Die Primärwellen 1 können als Hohlwellen ausgebildet sein. In die hohlen Primärwellen 1 kann eine (durchgehende) Stützwelle (nicht näher dargestellt) integriert sein, um die Lagerung der Primärwellen 1 zu entlasten. Gleichermaßen können die Sekundärwellen 13 als Hohlwellen ausgebildet sein, in welche eine (durchgehende) Stützwelle (nicht näher dargestellt) integriert sein kann, sofern sie fluchten, wie es in den in 1, 2, 5A–5I gezeigten Ausführungsbeispielen der Fall ist.
2 ist eine schematische Darstellung eines Schaltgetriebes nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels ist eine Abwandlung des Schaltgetriebes des Ausführungsbeispiels von 1. Soweit nachstehend nichts anderes beschrieben wird, stimmt das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels mit dem Schaltgetriebe des Ausführungsbeispiels von 1 überein. D. h., nachstehend werden nur die Unterschiede zu dem Schaltgetriebe des Ausführungsbeispiels von 1 beschrieben, während im Übrigen auf die Beschreibung zu 1 Bezug genommen wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass für jede Getriebesektion 18 außer der ersten nur eine der Schaltstellungen <0> und <1> möglich ist, d. h., stets entweder die Primärkupplung 4 oder die Sekundärkupplung 5 eingekuppelt ist. Für die erste Getriebesektion 18 ist dagegen auch eine Neutralstellung (<–>), auch Leerlaufstellung genannt, möglich, in der weder die Primärkupplung 4 noch die Sekundärkupplung 5 eingekuppelt ist. Dieses Kupplungspaar der ersten Getriebesektion 18 kann daher die Funktion der Eingangskupplung 2 zwischen erster Primärwelle 1 und Antriebsaggregat 3 übernehmen, die damit entfallen kann. Wie in 2 als fett durchgezogene Linie dargestellt, verläuft der Kraftfluss von der starr angebundenen Antriebseinheit 3 nur bis zur Primärwelle 1 der ersten Getriebesektion 18, sodass an der Ausgangswelle 20 kein Moment übertragen wird. Mit anderen Worten, im Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel von 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Eingangskupplung 2 durch eine Kupplung des Getriebes ersetzt worden. Es ist darauf hinzuweisen, dass diese Funktion der Trennung des Antriebsstranges durch beliebige zusammenwirkende Kupplungen hergestellt werden kann.
Als weiterer Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel von 1 ist die Reihenfolge der Getriebeabschnitte 18 vertauscht. D. h., der Getriebeabschnitt 18 der niedrigsten Übertragung (Position I) ist auf der Seite der Ausgangswelle 20 angeordnet und bildet somit den letzten Getriebeabschnitt 18 und ist der Getriebeabschnitt 18 mit der höchsten Übertragung (Position IV) auf der Seite der Eingangskupplung 2 angeordnet und bildet somit den ersten Getriebeabschnitt 18.
3 ist eine schematische Darstellung eines Schaltgetriebes nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels ist eine Abwandlung des Schaltgetriebes des Ausführungsbeispiels von 1. Soweit nachstehend nichts anderes beschrieben wird, stimmt das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels mit der des Schaltgetriebes des Ausführungsbeispiels von 1 überein. D. h., nachstehend werden nur die Unterschiede zu dem Schaltgetriebe des Ausführungsbeispiels von 1 beschrieben, während im Übrigen auf die Beschreibung zu 1 Bezug genommen wird.
Als erster Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel von 1 ist die Reihenfolge der Getriebeabschnitte 18 vertauscht. D. h., der Getriebeabschnitt 18 der niedrigsten Übertragung (Position I) ist auf der Seite der Ausgangswelle 20 angeordnet und der Getriebeabschnitt 18 mit der höchsten Übertragung (Position IV) auf der Seite der Eingangskupplung 2.
Beim des Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels ist die Sekundärkupplung 5 auf oder in der Sekundärwelle 13 angeordnet, ist das erste Getrieberad 6 drehfest auf der Primärwelle 1 angeordnet und ist das zweite Getrieberad 14 lose auf der Sekundärwelle 13 angeordnet. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel sitzen das dritte Getrieberad 15 drehfest auf der Sekundärwelle 13 und das vierte Getrieberad 12 drehfest auf der Primärwelle 1. Das zweite Getrieberad 14 (Losrad) ist mit dem Käfig 7 der Sekundärkupplung 5 verbunden, und die Innenlamellen (hier nicht näher bezeichnet) der Sekundärkupplung 5 sitzen auf der Sekundärwelle 13.
Die Primärkupplung 4 und die Sekundärkupplung 5 sind jeweils durch einen eigenen Druckring 16 betätigbar. Die Druckringe 16 der Primärkupplung 4 und der Sekundärkupplung 5 sind durch eine geeignete Mimik und/oder Ansteuerung (nicht näher dargestellt) so gekoppelt, dass die Primärkupplung 4 und die Sekundärkupplung 5 nur alternativ die eingekoppelte Stellung einnehmen können. Mit anderen Worten, wenn die Primärkupplung 4 eingekuppelt ist, ist die Sekundärkupplung 5 ausgekuppelt (Schaltstellung <0> der Getriebesektion 18), und wenn die Sekundärkupplung 5 eingekuppelt ist, ist die Primärkupplung 4 ausgekuppelt (Schaltstellung <1> der Getriebesektion 18).
4 ist eine schematische Darstellung eines Schaltgetriebes nach einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels ist eine Abwandlung des Schaltgetriebes des Ausführungsbeispiels von 3. Soweit nachstehend nichts anderes beschrieben wird, stimmt das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels mit dem Schaltgetriebe des Ausführungsbeispiels von 3 überein. D. h., nachstehend werden nur die Unterschiede zum Schaltgetriebe des Ausführungsbeispiels von 3 beschrieben, während im Übrigen auf die Beschreibung zu 3 Bezug genommen wird.
Ausgehend von dem vorherigen Ausführungsbeispiel gemäß 3, bei welchem sich die Sekundärkupplungen 5 auf den Sekundärwellen 13 befinden, ist es gemäß der Darstellung in 4 in einem weiteren Ausführungsbeispiel auch möglich, zur Verbindung zweier aufeinanderfolgender Primärwellen 1 zwei Sekundärwellen 13a, 13b parallel zur Primärwelle 1 anzuordnen, auf welchen sich ebenfalls jeweilige zweite Getrieberäder 14a, 14b und dritte Getrieberäder 15a, 15b befinden, wobei sich diese zweiten Getrieberäder 14a, 14b ebenfalls in ständigem Eingriff mit den ersten Getrieberädern 6 der Primärwellen 1 befinden, während sich die dritten Getrieberäder 15a, 15b der Sekundärwellen 13a, 13b in ständigem Eingriff mit einem jeweiligen vierten Getrieberad 12a, 12b, das drehfest auf der nachfolgenden Primärwelle 1 oder der Ausgangswelle 20 angeordnet ist, befinden. Mit anderen Worten das erste Getrieberad 6 bildet sowohl mit dem zweiten Getrieberad 14a der ersten Sekundärwelle 13a einen ersten Getriebesatz 10a als auch mit dem zweiten Getrieberad 14b der zweiten Sekundärwelle 13b einen weiteren ersten Getriebesatz 10b; ferner bilden das dritte Getrieberad 15a der ersten Sekundärwelle 13a und das eine vierte Getrieberad 12a einen zweiten Getriebesatz 11a und bilden das dritte Getrieberad 15b der zweiten Sekundärwelle 13b und das andere vierte Getrieberad 12b einen weiteren zweiten Getriebesatz 11b.
Die Primärkupplung 4 und die Sekundärkupplungen 5a, 5b sind jeweils durch einen eigenen Druckring 16 betätigbar. Die Druckringe 16 der Primärkupplung 4 und der Sekundärkupplungen 5 sind durch eine geeignete Mimik und/oder Ansteuerung (nicht näher dargestellt) so gekoppelt, dass die Primärkupplung 4 und die Sekundärkupplungen 5a, 5b nur alternativ die eingekoppelte Stellung einnehmen können. Mit anderen Worten, wenn die Primärkupplung 4 eingekuppelt ist, sind die Sekundärkupplungen 5a, 5b ausgekuppelt (Schaltstellung <0> der Getriebesektion 18), und wenn eine der Sekundärkupplungen 5a, 5b eingekuppelt ist, ist die Primärkupplung 4 wie auch die andere der Sekundärkupplungen 5a, 5b ausgekuppelt. D. h., mit jeder der Sekundärkupplungen 5a, 5b bzw. der Sekundärwellen 13a, 13b lässt sich eine weitere Schaltstellung der Getriebesektion 18 schalten, die in Fortführung der vorstehend eingeführten Schreibweise als Schaltstellungen <1> und <2> der Getriebesektion 18 verstanden werden können. Diese ternäre Funktionsweise des Schaltgetriebes entspricht einem Zahlensystem mit einem der Anzahl der Getriebesektionen 18 entsprechenden Exponenten und einer der Anzahl der Schaltstellungen je Getriebesektion 18 entsprechende Basis (3), die dem Zahlensystem zugrunde liegt. Man versteht, dass die Basis des Zahlensystems der Anzahl der Sekundärwellen 13 je Getriebesektion 18 plus Eins entspricht und die jeweiligen Getriebesektionen 18 den Stellen einer in diesem Zahlensystem dargestellten Zahl entsprechen.
In weiteren, nicht näher dargestellten Weiterbildungen dieses Ausführungsbeispiels können in jeder Getriebesektion auch mehr als zwei Sekundärwellen parallel zu der jeweiligen Primärwelle angeordnet und durch entsprechende Sekundärkupplungen alternativ einkoppelbar sein.
In einem weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass parallel zu den Sekundärwellen 13, 13a und/oder 13b weitere Sekundärwellen angeordnet sind, die ebenso wie die Sekundärwellen 13, 13a oder 13b mit Sekundärkupplungen versehen sind, um alternativ in den Kraftweg eingekoppelt zu werden.
In einem weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel es ist auch möglich, dass das Zahnrad 15b bei entsprechender Zähnezahl ebenfalls in das Zahnrad 12a eingreift, wobei das Zahnrad 12b dann entfallen kann. Analog gilt dies auch bei mehreren, nicht koaxialen Sekundärwellen.
Weitere, nicht näher dargestellte Ausführungsbeispiele betreffen Mischformen der oben dargestellten Ausführungsbeispiele, bei denen z. B. nur eine oder mehrere Kupplungen auf einer Sekundärwelle sitzen und diese einkoppeln oder auskoppeln, während eine oder mehrere Primärwellen 1 mit kuppelbaren Losrädern 6 ausgeführt sind.
Um die Drehrichtung einer Primärwelle 1 und damit die Abtriebsdrehrichtung umzukehren, muss eine Kraftübertragung zwischen Primärwelle 1 und Sekundärwelle 13 entweder über ein Zwischengetrieberad oder über ein Zugelement (z. B. Zahnkette, Zahnriemen etc.) erfolgen. Dies ist an jeder Stelle innerhalb des Getriebes möglich.
Das erfindungsgemäße Getriebe ist für Einsatz in motor- oder muskelkraftbetriebenen Fahrzeugen verschiedenster Bauart wie auch für Wärme-, Kraft- und Arbeitsmaschinen verschiedenster Bauart und Anwendung geeignet.
Bei der Anwendung an einem muskelkraftbetriebenen Fahrzeug wie etwa einem Fahrrad ist es besonders vorteilhaft, dass das Schalten der einzelnen Gänge mittels nur eines einzigen Stellgliedes (z. B. Drehgriff) erfolgen kann und dass es keine Überschneidungsbereiche oder Sprünge in der Gangfolge gibt.
5A bis 5I sind schematische Darstellungen eines Schaltgetriebes eines weiteren Ausführungsbeispiels in verschiedenen Schaltstellungen mit Kenntlichmachung eines Kraftflusses.
Das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels ist eine Abwandlung des Schaltgetriebes des Ausführungsbeispiels von 1. Soweit nachstehend nichts anderes beschrieben wird, stimmt das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels mit dem Schaltgetriebe des Ausführungsbeispiels von 1 überein. D. h., nachstehend werden nur die Unterschiede zum Schaltgetriebe des Ausführungsbeispiels von 1 beschrieben, während im Übrigen auf die Beschreibung zu 1 Bezug genommen wird.
Einziger Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel von 1 ist, dass die Reihenfolge der Getriebeabschnitte 18 vertauscht ist. D. h., der Getriebeabschnitt 18 der niedrigsten Übersetzung ist auf der Seite der Ausgangswelle 20 angeordnet und der Getriebeabschnitt 18 mit der höchsten Übersetzung auf der Seite der Eingangskupplung 2. Die Antriebseinheit 3 aus 1 ist nur aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Die Positionen I bis IV der Getriebeabschnitte 18 sind wieder von dem Getriebeabschnitt 18 mit der niedrigsten Übertragung zu dem Getriebeabschnitt 18 mit der höchsten Übertragung gezählt.
Nachstehend wird die Arbeitsweise des Schaltgetriebes dieses Ausführungsbeispiels im Einzelnen beschrieben.
Mit einer Getriebesektion 18 ist es möglich, z. B. einen Arbeitszustand <0> (also direkt angetrieben) oder <1>, (über die Sekundärwelle 13 und deren Getrieberäder 14 und 15 unter- bzw. übersetzt angetrieben) oder umgekehrt zu schalten.
Mit zwei Getriebesektionen 18 sind bereits 4 Arbeitszustände bzw. Gänge möglich, nämlich

– mit <0> in der ersten und <0> in der zweiten Getriebesektion 18 direkt angetrieben (erster Gang),
– mit <0> in der ersten und <1> in der zweiten Getriebesektion 18 einen zweiten Gang zu schalten,
– mit <1> in der ersten und <0> in der zweiten Getriebesektion 18 einen dritten Gang zu schalten
– und mit <1> in der ersten und <1> in der zweiten Getriebesektion 18 einen vierten Gang zu schalten,

18

13

18

Mit jeder zusätzlichen Getriebesektion 18 verdoppelt sich ersichtlich die Anzahl der möglichen Gänge, was anhand der nachstehenden Tabelle 1 erläutert wird. Die erste Spalte mit einer (im vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht vorgesehenen) Position V und die Zeilen mit damit möglichen Gängen 17 bis 32 soll verdeutlichen, dass die Anzahl der Gänge durch einfaches Hinzufügen einer weiteren Position immer weiter verdoppelt werden kann.

Schaltstellung für Getriebesektion 18 an der Position:					Gang	Abb.
(V)	IV	III	II	I	Gang	Abb.
<0>	<0>	<0>	<0>	<0>	1. Gang (direkt)	Fig. 3A
<0>	<0>	<0>	<0>	<1>	2. Gang	Fig. 3B
<0>	<0>	<0>	<1>	<0>	3. Gang	Fig. 3C
<0>	<0>	<0>	<1>	<1>	4. Gang	Fig. 3D
<0>	<0>	<1>	<0>	<0>	5. Gang	Fig. 3E
<0>	<0>	<1>	<0>	<1>	6. Gang	Fig. 3F
<0>	<0>	<1>	<1>	<0>	7. Gang	Fig. 3G
<0>	<0>	<1>	<1>	<1>	8. Gang	Fig. 3H
<0>	<1>	<0>	<0>	<0>	9. Gang	Fig. 3I
<0>	<1>	<0>	<0>	<1>	10. Gang
<0>	<1>	<0>	<1>	<0>	11. Gang
<0>	<1>	<0>	<1>	<1>	12. Gang
<0>	<1>	<1>	<0>	<0>	13. Gang
<0>	<1>	<1>	<0>	<1>	14. Gang
<0>	<1>	<1>	<1>	<0>	15. Gang
<0>	<1>	<1>	<1>	<1>	16. Gang
<1>	<0>	<0>	<0>	<0>	(17. Gang)
usw.
<1>	<1>	<1>	<1>	<1>	(32. Gang)

Tabelle 1

Die Abfolge der Schaltstellungen und ihre Zuordnung zur Nummer des Gangs ist rein beispielhaft. Selbstverständlich ist es möglich, ein auf diese Weise arbeitendes Getriebe so auszubilden, dass sich eine Stellung <0> oder <1> einer bestimmten Getriebesektion 18 auch an einer anderen Position als der in der Tabelle angegebenen befindet, so dass sich z. B. die Getriebesektion <1> für den ersten Gang an Pos. III anstatt an Pos. I befindet usw.
Die Tabelle 1 verweist auch auf die bildliche Darstellung der jeweiligen Schaltstellungen in den 3A bis 3I. Dies wird nachstehend noch ausführlicher beschrieben werden.
5A zeigt das Getriebe dieses Ausführungsbeispiels, bei dem sich alle Druckringe 16 in der Schaltstellung <0> befinden und damit der Kraftfluss von Primärwelle 1 zu Primärwelle 1 übertragen wird. Der Kraftfluss ist mit einer dicken Linie eingezeichnet. Diese Schaltstellung <0> <0> <0> <0> kann als erster Gang des Schaltgetriebes verstanden werden.
5B zeigt das Getriebe dieses Ausführungsbeispiels, bei dem sich die drei Druckringe 16 der Getriebesektionen 18 an den Positionen IV, III und II in der Schaltstellung <0> befinden und der Druckring 16 der Getriebesektion 18 an Position I sich in Schaltstellung <1> befindet. Damit wird der Kraftfluss von der ersten bis zur dritten Primärwelle 1 von Primärwelle 1 zu Primärwelle 1 übertragen, in der letzten Getriebesektion an Position I wird der Kraftfluss über die Sekundärwelle 13 zum Abtrieb (Ausgangswelle 20) umgeleitet. Der Kraftfluss ist auch hier mit einer dicken Linie eingezeichnet. Diese Schaltstellung <0><0><0><1> kann als zweiter Gang des Schaltgetriebes verstanden werden.
5C zeigt das Getriebe dieses Ausführungsbeispiels, bei dem sich die Druckringe 16 der Getriebesektionen 18 an den Positionen IV, III und I in der Schaltstellung <0> befinden, während sich der Druckring 16 der Getriebesektion 18 an Position II sich in Schaltstellung <1> befindet. Damit ergibt sich der Kraftfluss von der ersten zur zweiten Primärwelle 1 direkt, in der dritten Getriebesektion 18 an Position II wird der Kraftfluss über die Sekundärwelle 13 zur Primärwelle 1 der vierten Getriebesektion 18 an Position I und von dort direkt zur Ausgangswelle 20 geleitet. Der Kraftfluss ist auch hier mit einer dicken Linie eingezeichnet. Diese Schaltstellung <0><0><1><0> kann als dritter Gang des Schaltgetriebes verstanden werden.
5D zeigt das Getriebe dieses Ausführungsbeispiels, bei dem sich die Druckringe 16 der Getriebesektionen 18 an Positionen IV und III in der Schaltstellung <0> befinden und die Druckringe 16 der Getriebesektionen 18 an Positionen II und I sich in Schaltstellung <1> befindet. Damit wird der Kraftfluss von zur 2. Primärwelle übertragen, in den Getriebesektionen 1 und 2 wird der Kraftfluss über die Sekundärwellen zum Abtrieb umgeleitet, womit sich die Übertragungsverhältnisse der Getriebesektionn 1 und 2 multiplizieren. Der Kraftfluss ist auch hier mit einer dicken Linie eingezeichnet. Diese Schaltstellung <0><0><1><1> kann als vierter Gang des Schaltgetriebes verstanden werden.
5E bis 5I entsprechen analog den 5A bis 5D mit der Weiterführung der einzelnen Schaltstellungen bis zur maximal möglichen Übertragung über alle vier Sekundärwellen 13.
Wie schon ausgeführt, kann die Schaltlogik des Schaltgetriebes mit einem dualen Zahlensystem verglichen werden, wobei die Anzahl der Getriebesektionen 18 der Anzahl von Stellen einer Zahl in dem Zahlensystem entspricht und die möglichen Schaltstellungen einer Getriebesektion 18 den beiden denkbaren Ziffernwerten jeder Stelle (0 und 1). Ein Vergleich der Zählung der Gänge gemäß Tabelle 1 mit dem dualen Zahlensystem zeigt, dass die Gangzahl stets gleich dem Dezimal-Zahlenwert ist, der durch die höchste Binärzahl ausgedrückt wird, hier also 4 (Getriebesektionen) ^ 2 (Primärwelle + eine Sekundärwelle) und der Zähler des einzelnen Gangs um Eins höher ist als die mit der durch die Schaltstellungen der Getriebesektionen 18 repräsentierte dualen Zifferndarstellung angegebene Dezimalzahl: <0000>=0 → 1. Gang, <0001>=1 → 2. Gang, u. s. w.
Dadurch, dass sich alle Getrieberäder 6, 14, 15, 12 ständig im Eingriff befinden, ist es möglich, ohne notwendige Synchronisation und praktisch ohne Unterbrechung des Kraftflusses von jedem eingelegten Gang in jeden anderen zu wählenden Gang zu schalten.
Dabei kann das Schalten z. B. über eine Schaltwalze, über einzelne, vorzugsweise z. B. elektronisch und/oder hydraulisch angesteuerte Aktoren (nicht näher dargestellt) erfolgen. Es ist dabei nicht notwendig, eine bestimmte Schaltreihenfolge einzuhalten. Das Überspringen mehrerer Gänge ist, abhängig von der Wahl der Aktoren und deren Ansteuerung sowie einsatzbedingt jederzeit möglich.
Die Grundsätze der Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels können direkt oder analog auch auf andere Ausführungsbeispiele übertragen werden, wie nachstehend anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels beispielhaft dargestellt wird.
6A bis 6J sind schematische Darstellungen eines Schaltgetriebes eines noch weiteren Ausführungsbeispiels in verschiedenen Schaltstellungen mit Kenntlichmachung eines Kraftflusses.
Das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels ist eine Abwandlung des Schaltgetriebes des Ausführungsbeispiels von 3. Soweit nachstehend nichts anderes beschrieben wird, stimmt das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels mit dem des Schaltgetriebes des Ausführungsbeispiels von 3 überein. D. h., nachstehend werden nur die Unterschiede zum Schaltgetriebe des Ausführungsbeispiels von 3 beschrieben, während im Übrigen auf die Beschreibung zu 3 Bezug genommen wird.
6A zeigt das Schaltgetriebe mit vier Getriebesektionen 18 mit einer Anordnung mit vier axial versetzt angeordneten Sekundärwellen 13, bei dem die Primärkupplungen 4 für die Schaltstellungen <0> auf den Primärachsen 1 sitzen und die Sekundärkupplungen 5 für die Schaltstellungen <1> auf den Sekundärwellen 13. Soweit entspricht dies des Schaltgetriebes des Ausführungsbeispiels von 3. Im Unterschied zum Schaltgetriebe von 3 weist das Kupplungspaar 4, 5 des ersten der Getriebeabschnitte 18 (Position IV) eine Leerlaufstellung (<–>) auf, in der beide Kupplungen 4, 5 ausgekuppelt sind. Wie schon beschrieben, kann sich diese mögliche Leerlaufstellung in jeder beliebigen Getriebesektion 18 befinden.
6B bis 6J zeigen das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels in Schaltstellungen für die ersten acht Gänge entsprechend der Schaltlogik, die vorstehend für das vorherige Ausführungsbeispiel anhand der 5A bis 5I und der Tabelle 1 beschrieben wurden.
7 zeigt das Schaltgetriebe von 4 in einer ausgewählten Schaltstellung.
Das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels weist m = 2 parallele Sekundärwellen 13, also m + 1 = 3 möglichen Schaltstellungen je Getriebesektion 18 und n = 4 Getriebesektionen 18 auf.

Wie oben zu 4 beschrieben, kann jede Getriebesektion 18 drei Schaltstellungen annehmen, nämlich <0> (Primärkupplung 4 eingekuppelt), <1> (erste Sekundärkupplung 5a eingekuppelt) oder <2> (zweite Sekundärkupplung 5b eingekuppelt). Man beachte, dass die in diesem Ausführungsbeispiel technisch mögliche Leerlaufstellung <–> nicht als Schaltstellung im Sinne dieser Anmeldung gezählt werden kann, da die Leerlaufstellung keiner darstellbaren Zahl in dem der Schaltlogik zu Grunde liegenden Zahlensystem entspricht. Wird ein eingekuppelter Zustand einer Kupplung mit [+] bezeichnet und ein ausgekuppelter Zustand mit [–], stellen sich die Kombinationen von Kupplungszuständen der Kupplungen 4, 5a, 5b gemäß nachstehender Tabelle 2 dar:

Kupplung	Leerlauf <–>	Schaltstellung
Kupplung	Leerlauf <–>	<0>	<1>	<2>
Primärkupplung 4	[–]	[+]	[–]	[–]
erste Sekundärkupplung 5a	[–]	[–]	[+]	[–]
zweite Sekundärkupplung 5b	[–]	[–]	[–]	[+]

Tabelle 2

Die nachstehende Tabelle 3 verdeutlicht ein beispielhaftes Schaltschema des Schaltgetriebes dieses Ausführungsbeispiels, wobei die in Tabelle 3 angegebenen Schaltstellungen der jeweiligen Getriebesektionen 18 an den Positionen I, II, III und IV jeweils durch die in Tabelle 2 angegebenen Kupplungszustände der Primärkupplung 4, der ersten Sekundärkupplung 5a und der zweiten Sekundärkupplung 5b der jeweiligen Getriebesektionen 18 erreicht werden.

Schaltstellung in Position				Gang	Abb.
IV	III	II	I	Gang	Abb.
<–>	<0>	<0>	<0>	Leerlauf	Fig. 4
<0>	<0>	<0>	<0>	1. Gang (direkt)
<0>	<0>	<0>	<1>	2. Gang
<0>	<0>	<0>	<2>	3. Gang
<0>	<0>	<1>	<0>	4. Gang
<0>	<0>	<1>	<1>	5. Gang
<0>	<0>	<1>	<2>	6. Gang
<0>	<0>	<2>	<0>	7. Gang
<0>	<0>	<2>	<1>	8. Gang
<0>	<0>	<2>	<2>	9. Gang
<0>	<1>	<0>	<0>	10. Gang
<0>	<1>	<0>	<1>	11. Gang
<0>	<1>	<0>	<2>	12. Gang
<0>	<1>	<1>	<0>	13. Gang
<0>	<1>	<1>	<1>	14. Gang
<0>	<1>	<1>	<2>	15. Gang
<0>	<1>	<2>	<0>	16. Gang
<0>	<1>	<2>	<1>	17. Gang
<0>	<1>	<2>	<2>	18. Gang
<0>	<2>	<0>	<0>	19. Gang
<0>	<2>	<0>	<1>	20. Gang
<0>	<2>	<0>	<2>	21. Gang
<0>	<2>	<1>	<0>	22. Gang
<0>	<2>	<1>	<1>	23. Gang
<0>	<2>	<1>	<2>	24. Gang
<0>	<2>	<2>	<0>	25. Gang
<0>	<2>	<2>	<1>	26. Gang
<0>	<2>	<2>	<2>	27. Gang
<1>	<0>	<0>	<0>	28. Gang
<1>	<0>	<0>	<1>	29. Gang
u. s. w.
<1>	<2>	<0>	<0>	46. Gang	Fig. 7
u. s. w.
<2>	<2>	<2>	<1>	80. Gang
<2>	<2>	<2>	<2>	81. Gang

Tabelle 3

Entsprechend der Anzahl m parallel zur Primärachse 1 angeordneter Sekundärachsen 13 ergibt sich, dass durch unterschiedliche Kombinationen mehrerer abgestimmter einzelner Unter- oder Übersetzungen – ohne spürbare Unterbrechung des Kraftflusses – bei n Getriebesektionen 18 mit je m parallelen Sekundärwellen (m + 1)^n Gänge möglich sind, also z. B. bei n = 3 Getriebesektionen 18 mit je m = 1 parallelen Sekundärwelle 13 sind (1 + 1)^3 = 8 Gänge, bei m = 2 parallelen Sekundärwellen 13 sind (2 + 1)^3 = 27 Gänge, bei m = 3 parallelen Sekundärwellen 13 sind (3 + 1)^3 = 64 Gänge, bei n = 4 Getriebesektionen 18 wären damit (3 + 1)^4, also 256 Gänge, bei m = 5 Getriebesektionen 18 wären damit 4^5, also 1024 Gänge möglich, u. s. w.. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit n = 4 Getriebesektionen 18 und m = 2 parallelen Sekundärwellen 13 sind demnach (2 + 1)^4 = 81 Gänge schaltbar.
8 zeigt eine mögliche Vereinfachung der Schaltgetriebe der vorangegangenen Figuren.
Das Schaltgetriebe dieses Ausführungsbeispiels weist m = 2 parallele Sekundärwellen 13, also m + 1 = 3 möglichen Schaltstellungen je Getriebesektion 18 und n = 4 Getriebesektionen 18 auf. Wie oben zu 4 beschrieben, kann jede Getriebesektion 18 drei Schaltstellungen annehmen, nämlich <0> (Primärkupplung 4 eingekuppelt), <1> (erste Sekundärkupplung 5a eingekuppelt) oder <2> (zweite Sekundärkupplung 5b eingekuppelt). Man beachte, dass die in diesem Ausführungsbeispiel technisch mögliche Leerlaufstellung <–> nicht als Schaltstellung im Sinne dieser Anmeldung gezählt werden kann, da die Leerlaufstellung keiner darstellbaren Zahl in dem der Schaltlogik zu Grunde liegenden Zahlensystem entspricht. Wird ein eingekuppelter Zustand einer Kupplung mit [+] bezeichnet und ein ausgekuppelter Zustand mit [–], stellen sich die Kombinationen von Kupplungszuständen der Kupplungen 4, 5a, 5b gemäß vorstehender Tabelle 2 dar.
Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen sind hier die Primärwelle und eine oder mehrere Sekundärwellen dadurch gekennzeichnet, dass nur das erste (oder letzte) Rad jeder Welle als Festrad auf dieser Welle sitzt, während alle anderen Räder als Losräder auf diesen Wellen sitzen und durch Primär- und Sekundärkupplungen analog den vorangegangenen Ausführungen mit den Primär- und Sekundärwellen gekoppelt werden können. Die Anzahl der möglichen Gänge ergibt sich wieder aus der Anzahl der Primär- und Sekundärwellen als Basis und der Anzahl der Zahnradebenen minus 1 als Exponent. Ferner ist dieses Ausführungsbeispiel dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sekundärwellen in einem unterschiedlichen Abstand zur Primärwelle befinden, wodurch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse in den einzelnen Zahnradebenen erreicht werden.
Es ist auch möglich, die Getriebesektionen 18 mit unterschiedlich vielen Sekundärwellen 13 zu verwirklichen. Jede Getriebesektion 18 kann als eine (schaltbare) Unterbrechung der Primärwelle verstanden werden.
Die große Anzahl möglicher Gänge erlaubt es, Schaltprogramme für unterschiedliche Fahrstile und Fahrbeanspruchungen zu entwickeln.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele ausführlich beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung nur beispielhafte Ausführungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung umfassen kann und die Erfindung nicht auf die beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele, ihre Weiterbildungen, Varianten und Abwandlungen beschränkt ist, sondern allein durch die beigefügten Patentansprüche in ihrem jeweils breitesten Verständnis definiert ist. Abwandlungen, Ergänzungen, Ersetzungen und Äquivalente, die der Fachmann anhand seines Fachwissens an den beschriebenen Ausführungsbeispielen vornimmt, sind als Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, soweit sie in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Beispielsweise kann ein Vorgelege vor der ersten Getriebesektion 18 vorgesehen sein, welches eine Drehzahl der Antriebseinheit 3 herabsetzt, um beispielsweise in den ersten Gängen eine Untersetzung zu verwirklichen.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, dass die Getrieberäder jedes Getriebesatzes 10, 10a, 10b, 11, 11a, 11b Zahnräder sind und dass jeder Getriebesatz aus zwei im Eingriff befindlichen Zahnrädern besteht. Grundsätzlich können die Getriebesätze auch durch andere Übertragungsprinzipien wie etwa Reibräder, Kettentrieb, Riementrieb etc. aufgebaut sein, und es können mehr als zwei Getrieberäder je Getriebesatz vorgesehen sein.
Es ist auch möglich, dass die ersten Getrieberäder 6 und das oder die vierten Getrieberäder 12, 12a, 12b mit einer Innenverzahnung versehen sind, in welche die zweiten Getrieberäder 14 bzw. dritten Getrieberäder 15 jeweils eingreifen.
Obschon nicht näher dargestellt, kann auf an sich bekannte Weise ein Rückwärtsgang implementiert sein.
Es sind auch Kupplungen möglich, die als formschlüssige Verbindungen in Form axial oder radial wirkender Verzahnungen in Verbindung mit drehsteifen Verbindungen zu den Festrädern arbeiten.
Mit den vorstehend beschriebenen Schaltgetriebe weist ein Gang eine Aneinanderreihung von Schaltstellungen der einzelnen Getriebesektionen 18 auf, wobei diese Aneinanderreihung der Folge von Stellen einer Zahl eines exponentiellen Zahlensystems entspricht, wobei die Anzahl der Getriebesektionen 18 der Anzahl von Stellen entspricht und die Anzahl der verschiedenen wirksamen (kraft übertragenden) Schaltstellungen jeder Getriebesektion 18 der Basis des Zahlensystems entspricht. Eine erste der Schaltstellungen einer Getriebesektion 18, die der Ziffer <0> entspricht, wird durch eine direkte Durchleitung (Durchkopplung) einer Primärwelle 1 der Getriebesektion 18 an die Primärwelle 1 der nächsten Getriebesektion 18 oder an eine Ausgangswelle 20 des Schaltgetriebes verwirklicht. Eine zweite der Schaltstellungen der Getriebesektion 18, die der Ziffer <1> entspricht, wird entweder durch eine Unterbrechung der Primärwellendurchkopplung und Einkopplung einer Sekundärwelle 13 (13a) in den Kraftfluss zwischen der Primärwelle 1 und der Primärwelle 1 der nächsten Getriebesektion 18 oder an eine Ausgangswelle 20 des Schaltgetriebes mit einem vorgegebenen Übertragungsverhältnis verwirklicht. Somit ist in Analogie zu diesem System der Dual- oder Binärzahlen ein Gang durch unterschiedliche Kombinationen mehrerer abgestimmter einzelner Unter- oder Übersetzungen – ohne spürbare Unterbrechung des Kraftflusses – bei n Unterbrechungen der Primärwellen 2^n Gänge möglich sind, also z. B. bei 3 Sekundärwellen sind 2^3, also 8 Gänge, bei 5 Sekundärwellen sind 2^5, also 32 Gänge möglich. Weitere Schaltstellungen der Getriebesektion 18, die der Ziffer <2>, <3> u. s. w. entsprechen, können durch Einkopplung weiterer Sekundärwellen (bzw. 13b) anstelle der ersten Sekundärwelle 13 (13a) in den Kraftfluss zwischen der Primärwelle 1 und der Primärwelle 1 der nächsten Getriebesektion 18 oder an eine Ausgangswelle 20 des Schaltgetriebes mit einem vorgegebenen Übertragungsverhältnis verwirklicht werden.

Somit ergibt sich ein Gang durch unterschiedliche Kombinationen mehrerer abgestimmter einzelner Unter- oder Übersetzungen (ohne spürbare Unterbrechung des Kraftflusses). Bei n Getriebesektionen 18 (Unterbrechungen der Primärwellen 1) mit m parallelen Sekundärwellen je Getriebesektion 18 sind also (m + 1)^n Gänge möglich. Nachstehende Tabelle 4 zeigt beispielhafte Konstellationen.

Getriebesektionen (n)	parallele Sekundärwellen (m)	Rechenvorschrift	Gänge
3	1	(1 + 1)^3	--> 8
4	1	(1 + 1)^4	--> 16
3	2	(2 + 1)^3	--> 27
4	2	(2 + 1)^4	--> 81
3	3	(3 + 1)^3	--> 64
4	3	(3 + 1)^4	--> 256
5	3	(3 + 1)^5	--> 1024

Tabelle 4

Die Wahl der Gänge kann durch beliebige feste oder variable Schaltprogramme über mechanische, elektrische, elektronische, pneumatische, magnetische oder hydraulische Aktoren erfolgen, deren Ansteuerung kann ebenfalls mechanisch, elektrisch, elektronisch, pneumatisch, magnetisch oder hydraulisch erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Primärwelle
2: Eingangskupplung
3: Antriebsaggregat
4: Primärkupplung
5, 5a, 5b: Sekundärkupplung
6: Erstes Getrieberad
7: Käfig
8: Kupplungs-Außenlamellen
9: Kupplungs-Innenlamellen
10, 10a, 10b: Erster Getriebesatz
11, 11a, 11b: Zweiter Getriebesatz
12: Viertes Getrieberad
13, 13a, 13b: Sekundärwelle
14, 14a, 14b: Zweites Getrieberad
15, 15a, 15b: Drittes Getrieberad
16: Druckring
18: Getriebesektion
19: Antriebswelle
20: Ausgangswelle
A: Antriebsseite
B: Abtriebsseite
C: Zwischenposition
I, II, III,: ... Positionen einer Getriebesektion
<0>, <1>, <2>, ...: Schaltstellungen einer Getriebesektion
<–>: Leerlaufstellung einer Getriebesektion
[+], [–]: ein-, ausgekuppelter Zustand einer Kupplung

Claims

Schaltgetriebe mit einer Vielzahl von Getriebesektionen (18), wobei jede Getriebesektion (18) aufweist: eine angetriebene Primärwelle (1); wenigstens eine Sekundärwelle (13; 13a, 13b), die unabhängig drehend, insbesondere achsparallel, bezüglich der Primärwelle (1) angeordnet ist; und eine Kupplungsanordnung, welche ausgebildet ist, wahlweise die Primärwelle (1) direkt mit einer Abtriebswelle (1, 20) zu koppeln oder die Sekundärwelle (13; 13a, 13b) bzw. eine der Sekundärwellen (13; 13a, 13b) zwischen die Primärwelle (1) und die Abtriebswelle (1, 20) einzukoppeln, wobei die Abtriebswelle (1, 20) eine Primärwelle (1) einer weiteren Getriebesektion (18) oder eine Ausgangswelle (20) des Schaltgetriebes ist wobei die eingekoppelte Sekundärwelle (13; 13a, 13b) ein vorgegebenes Übertragungsverhältnis bezüglich der Primärwelle (1) aufweist, wobei, wenn mehrere Sekundärwellen (13; 13a, 13b) vorgesehen sind, jeweils eingekoppelte Sekundärwellen (13; 13a, 13b) zueinander unterschiedliche Übertragungsverhältnisse bezüglich der Primärwelle (1) aufweisen.
Schaltgetriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Getriebesektionen (18) wenigstens eine Sekundärwelle (13; 13a, 13b) höherer Ordnung, die unabhängig drehend, insbesondere achsparallel, bezüglich der Sekundärwelle (13; 13a, 13b) bzw. einer der Sekundärwellen (13; 13a, 13b) angeordnet ist, aufweist, und die Kupplungsanordnung ausgebildet ist, wahlweise die Sekundärwelle (13; 13a, 13b) direkt mit der Abtriebswelle (1, 20) zu koppeln oder die Sekundärwelle (13; 13a, 13b) höherer Ordnung zwischen die Sekundärwelle (13; 13a, 13b) und die Abtriebswelle (1, 20) einzukoppeln, wobei die eingekoppelte Sekundärwelle (13; 13a, 13b) höherer Ordnung ein vorgegebenes Übertragungsverhältnis bezüglich der Sekundärwelle (13; 13a, 13b) aufweist.
Schaltgetriebe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Primärwellen (1) mehrerer, insbesondere aller, der Getriebesektionen (18) koaxial zueinander angeordnet sind und/oder Sekundärwellen (13; 13a, 13b) mehrerer, insbesondere aller, der Getriebesektionen (18) koaxial zueinander angeordnet sind.
Schaltgetriebe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial angeordnete Primärwellen (1) und/oder koaxial angeordnete Sekundärwellen (13; 13a, 13b) Hohlwellen sind, die vorzugsweise durch eine Stützwelle gestützt sind.
Schaltgetriebe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundstellung jeder Getriebesektion (18) eine Schaltstellung ist, in welcher die Primärwelle (1) direkt mit der Abtriebswelle (1, 20) gekoppelt ist.
Schaltgetriebe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wobei wenigstens eine der Getriebesektionen (18) eine Leerlaufstellung aufweist, in welcher keine der Primärwelle (1) und der Sekundärwelle(n) (13; 13a, 13b) mit der Abtriebswelle (1, 20) gekoppelt ist.
Schaltgetriebe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Getriebesektion (18) je Sekundärwelle (13; 13a, 13b) aufweist: einen ersten Getriebesatz (10; 10a, 10b), welcher zwischen einer Abtriebsseite der Primärwelle (1) und einer Antriebsseite der Sekundärwelle (13; 13a, 13b) angeordnet ist; und einen zweiten Getriebesatz (11; 11a, 11b), welcher zwischen einer Abtriebsseite der Sekundärwelle (13; 13a, 13b) und einer Antriebsseite der Abtriebswelle (1, 20) angeordnet ist, wobei einer des ersten Getriebesatzes (10; 10a, 10b) und des zweiten Getriebesatzes (10; 10a, 10b) ein Loselement aufweist, und wobei die Kupplungsanordnung ausgebildet ist, das Loselement einzukoppeln.
Schaltgetriebe gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass von mehreren Sekundärwellen (13; 13a, 13b) einer Getriebesektion (18) jeweils der erste Getriebesatz (10; 10a, 10b) oder der zweite Getriebesatz (11; 11a, 11b) sich ein Übertragungselement teilen.
Schaltgetriebe gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Getriebesatz (10; 10a, 10b) ein erstes Getrieberad (6), vorzugsweise Zahnrad, welches auf der Primärwelle (1) angeordnet ist, und ein zweites Getrieberad (14; 14a, 14b), vorzugsweise Zahnrad, welches auf der Sekundärwelle (13; 13a, 13b) angeordnet ist, als Übertragungselemente aufweist; und der zweite Getriebesatz (11; 11a, 11b) ein drittes Getrieberad (15), vorzugsweise Zahnrad, welches auf der Sekundärwelle (13; 13a, 13b) angeordnet ist, und ein viertes Getrieberad (12; 12a, 12b), vorzugsweise Zahnrad, welches auf der Abtriebswelle (1, 20) angeordnet ist, als Übertragungselemente aufweist; wobei vorzugsweise wenigstens eines des ersten Getrieberades (6), des zweiten Getrieberades (14; 14a, 14b), des dritten Getrieberades (15) und des vierten Getrieberades (12; 12a, 12b) das Loselement ist, wobei die Kupplungsanordnung ausgebildet ist, – in dem Fall, dass das erste Getrieberad (6) das Loselement ist, das erste Getrieberad (6) mit der Primärwelle (1) zu koppeln, – in dem Fall, dass das zweite Getrieberad (14; 14a, 14b) oder das dritte Getrieberad (15) das Losrad ist, das zweite Getrieberad (14; 14a, 14b) bzw. dritte Getrieberad (15) mit der Sekundärwelle (13; 13a, 13b) zu koppeln, bzw. – in dem Fall, dass das vierte Getrieberad (12; 12a, 12b) das Losrad ist, das vierte Getrieberad (12; 12a, 12b) mit der Abtriebswelle (1, 20) zu koppeln.
Schaltgetriebe gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung eine Primärkupplung (4) und eine Sekundärkupplung (5; 5a, 5b) aufweist, wobei eine Eingangsseite der Primärkupplung (4) mit der Primärwelle (1) verbunden ist und eine Ausgangsseite der Primärkupplung (4) mit der Abtriebswelle (1, 20) verbunden ist.
Schaltgetriebe gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Eingangsseite der Sekundärkupplung (5; 5a, 5b) mit der Primärwelle (1) verbunden ist, wobei das erste Getrieberad (6) das Loselement ist, welches lose auf der Primärwelle (1) angeordnet und mit der Ausgangsseite der Sekundärkupplung (5; 5a, 5b) verbunden ist, oder – eine Ausgangsseite der Sekundärkupplung (5; 5a, 5b) mit der Sekundärwelle (13; 13a, 13b) verbunden ist, wobei das zweite Getrieberad (14; 14a, 14b) das Loselement ist, welches lose auf der Sekundärwelle (13; 13a, 13b) angeordnet und mit der Eingangsseite der Sekundärkupplung (5; 5a, 5b) verbunden ist, oder – eine Eingangsseite der Sekundärkupplung (5; 5a, 5b) mit der Sekundärwelle (13; 13a, 13b) verbunden ist, wobei das dritte Getrieberad (15) das Loselement ist, welches lose auf der Sekundärwelle (13; 13a, 13b) angeordnet und mit der Ausgangsseite der Sekundärkupplung (5; 5a, 5b) verbunden ist, oder – eine Ausgangsseite der Sekundärkupplung (5; 5a, 5b) mit der Abtriebswelle (1, 20) verbunden ist, wobei das vierte Getrieberad (12; 12a, 12b) das Loselement ist, welches lose auf der Abtriebswelle (1, 20) angeordnet und mit der Eingangsseite der Sekundärkupplung (5; 5a, 5b) verbunden ist.
Schaltgetriebe gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärkupplung (4) und die Sekundärkupplung (5; 5a, 5b) vorzugsweise durch ein gemeinsames Schaltelement (16) geschaltet werden.
Schaltgetriebe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung zum Durchschalten von Gängen des Schaltgetriebes in durchgängig auf- oder absteigenden Stufen eines Gesamtübertragungsverhältnisse aller Getriebesektionen (18) des Schaltgetriebes ausgebildet ist.
Schaltgetriebe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgetriebe ausgebildet ist zur Verwendung an einer Wärme-, Kraft- oder Arbeitsmaschine oder einer mechanischen Antriebsmaschine, wie etwa – einer Werkzeugmaschine, – einem Generator, insbesondere eines Kraftwerks wie etwa Wasser-, Dampf- oder Windkraftwerks, oder – einer Turbine, insbesondere eines Kraftwerks wie etwa Wasser-, Dampf- oder Windkraftwerks oder eines Fahrzeugs wie etwa eines Schiffs, oder – einem Motor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs wie etwa PKW, LKW oder Motorrad oder eines Wasserfahrzeugs, oder – einem Kurbeltrieb eines muskelkraftbetätigten Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrrads.