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Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Kraftfahrzeuggetriebe, umfassend einen Getriebeeingang, einen Getriebeausgang und ein hydraulisches Schaltsystem mit mehreren Schaltelementen, durch deren selektive Betätigung der Getriebeeingang und der Getriebeausgang unter Darstellung unterschiedlicher Gänge miteinander koppelbar sind, wobei sich ein erstes Schaltelement des Schaltsystems bei fehlender Betätigung in einem geschlossenen Zustand befindet und dabei einen ersten Gang zwischen Getriebeeingang und Getriebeausgang schaltet, und wobei dem Schaltsystem eine Hydraulikpumpe zugeordnet ist, über welche ein Steuerdruck erzeugbar und mit dem Steuerdruck das erste Schaltelement in einen geöffneten Zustand sowie mindestens ein weiteres Schaltelement unter Darstellung zumindest eines anderen Ganges in einen geschlossenen Zustand überführbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang, insbesondere einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem vorgenannten Getriebe.
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Bei Mehrstufengetrieben werden unterschiedliche Gänge üblicherweise durch selektive Betätigung von Schaltelementen geschaltet, bei welchen es sich je nach konkreter Anordnung um Kupplungen oder Bremsen handeln kann. Bei automatisierten Schaltgetrieben und auch Automatikgetrieben wird eine Betätigung des einzelnen Schaltelements dabei automatisch vollzogen, wobei eine Aktuierung des einzelnen Schaltelements dabei zumeist hydraulisch erfolgt. Klassischerweise wird dabei während des Betriebs des Getriebes permanent ein ausreichender Steuerdruck bereitgestellt, um stets einen der Gänge im Getriebe durch eine entsprechende Aktuierung des oder der zugehörigen Schaltelemente bilden zu können. Da dies aber den permanenten Betrieb einer Pumpe und damit auch entsprechende Verluste zur Folge hat, werden vereinzelt auch Getriebe realisiert, bei welchen ein erster Gang ohne Steuerdruck eingelegt ist und die Bereitstellung eines Steuerdrucks erst kurz vor einem ersten Gangwechsel stattfindet.
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Aus der
EP 0 070 420 B1 geht ein Getriebe hervor, das insbesondere für die Anwendung in einem Antriebsstrang mit einem hydrostatischen Antrieb vorgesehen ist. Dabei können bei diesem Getriebe zwei unterschiedliche Gänge zwischen einem Getriebeeingang und einem Getriebeausgang geschaltet werden, wobei für die Schaltung der Gänge ein hydraulisches Schaltsystem mit zwei Schaltelementen in Form von Kupplungen vorgesehen ist. Ein erstes Schaltelement des Schaltsystems ist dabei in einen geschlossenen Zustand vorgespannt und schaltet bei fehlender Betätigung einen ersten Gang des Getriebes, wobei zum Öffnen dieses Schaltelements eine Druckbeaufschlagung desselbigen mit einem Steuerdruck zu vollziehen ist. Dieser Steuerdruck kann dabei über eine Hydraulikpumpe erzeugt werden, die mit dem Getriebeeingang des Getriebes drehfest verbunden ist und zudem ein zweites Schaltelement des Schaltsystems versorgen kann. Das zweite Schaltelement wird bei Druckbeaufschlagung mit dem Steuerdruck in einen geschlossenen Zustand überführt und schaltet dann einen zweiten Gang des Getriebes. Innerhalb des hydraulischen Schaltsystems ist ferner ein Schaltventil vorgesehen, über welches eine Wechselweise Betätigung der beiden Schaltelemente dargestellt wird. So wird in einer ersten Schaltstellung des Schaltventils keines der beiden Schaltelemente mit dem Steuerdruck beaufschlagt, so dass sich eben das erste Schaltelement in seinem geschlossenen Zustand befindet, während das zweite Schaltelement geöffnet ist. Dagegen wird in einer zweiten Schaltstellung des Schaltventils eine Druckbeaufschlagung beider Schaltelemente vorgenommen, was bei dem ersten Schaltelement ein Öffnen desselbigen und bei dem zweiten Schaltelement ein Schließen zur Folge hat. Dadurch findet in dem Getriebe ein Gangwechsel von dem ersten Gang in den zweiten Gang statt.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe zu schaffen, bei welchem eine geeignete Einbindung einer Hydraulikpumpe eines hydraulischen Schaltsystems getroffen ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Antriebsstrang, bei welchem ein vorgenanntes Getriebe zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand von Anspruch 10.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe einen Getriebeeingang, einen Getriebeausgang und ein hydraulisches Schaltsystem mit mehreren Schaltelementen, durch deren selektive Betätigung der Getriebeeingang und der Getriebeausgang unter Darstellung unterschiedlicher Gänge miteinander koppelbar sind. Dabei befindet sich ein erstes Schaltelement des Schaltsystems bei fehlender Betätigung in einem geschlossenen Zustand und schaltet hierbei einen ersten Gang zwischen Getriebeeingang und Getriebeausgang. Ferner ist dem Schaltsystem eine Hydraulikpumpe zugeordnet, über welche ein Steuerdruck erzeugt werden kann, wobei das erste Schaltelement mit diesem Steuerdruck in einen geöffneten Zustand sowie mindestens ein weiteres Schaltelement unter Darstellung zumindest eines anderen Ganges in einen geschlossenen Zustand überführt werden kann.
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Im Sinne der Erfindung umfasst das Getriebe zumindest eine Übersetzungsstufe, die zwischen dem Getriebeeingang und dem Getriebeausgang vorgesehen ist und über die in Abhängigkeit der Betätigung der Schaltelemente eine Kraftflussführung zwischen Getriebeeingang und Getriebeausgang unter Darstellung der unterschiedlichen Gänge verwirklicht werden kann. Dabei kann es sich bei dieser zumindest einen Übersetzungsstufe insbesondere um eine Stirnradstufe oder einen Planetenradsatz handeln.
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Das hydraulische Schaltsystem umfasste mehrere Schaltelemente, die im Einzelnen bevorzugt als kraftschlüssige Schaltelemente verwirklicht sind und dabei weiter bevorzugt als Lamellenschaltelemente vorliegen, so dass ein Schalten unter Last möglich ist. Prinzipiell könnte es sich aber auch bei einem oder mehreren der Schaltelemente um formschlüssige Schaltelemente handeln, wie beispielsweise Klauenschaltelemente oder Sperrsynchronisationen.
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Das erste Schaltelement des hydraulischen Schaltsystems befindet sich bei fehlender Betätigung stets in einen geschlossenen Zustand und ist dementsprechend als sogenanntes „normally closed“-Schaltelement ausgeführt, d.h. bei fehlender Ansteuerung des ersten Schaltelements werden die hieran anknüpfenden Komponenten des Getriebes drehfest miteinander verbunden. Erst bei Ansteuerung des ersten Schaltelements, also einer Versorgung mit einem Steuerdruck, wird das erste Schaltelement in einen geöffneten Zustand überführt, so dass die hieran anknüpfenden Komponenten des Getriebes voneinander entkoppelt werden. Besonders bevorzugt ist das erste Schaltelement dabei in den geschlossenen Zustand vorgespannt, wobei dies weiter bevorzugt über ein oder auch mehrere entsprechende Federelemente realisiert ist, entgegen deren Federkraft das erste Schaltelement dann zu öffnen ist.
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Dagegen ist das mindestens eine weitere Schaltelement als sogenanntes „normally opened“-Schaltelement realisiert, welches sich also bei fehlender Betätigung in einem geöffneten Zustand befindet. In diesem Zustand sind dann die hieran anknüpfenden Komponenten des Getriebes voneinander entkoppelt, wobei erst bei Druckversorgung des mindestens einen weiteren Schaltelements dieses in einen geschlossenen Zustand überführt und in der Folge die hieran anknüpfenden Komponenten drehfest miteinander verbunden werden.
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Je nach Anzahl der über das Getriebe darzustellenden Gänge können neben dem ersten Schaltelement ein oder auch mehrere weitere Schaltelemente vorgesehen sein, die dann aber jeweils als „normally opened“-Schaltelemente ausgestaltet sind.
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Bei Komponenten des Getriebes, welche über die Schaltelemente drehfest angebunden werden, kann es sich im Sinne der Erfindung um Wellen, Elemente der mindestens einen Übersetzungsstufe des Getriebes oder auch fest stehende Komponenten des Getriebes handeln, beispielsweise ein Getriebegehäuse oder Teile eines derartigen Getriebegehäuses.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe wird eine für die Betätigung jeweils notwendige Druckversorgung der Schaltelemente über die Hydraulikpumpe verwirklicht, wobei ein Antrieb dieser Hydraulikpumpe innerhalb des Getriebes erfolgt. Die Hydraulikpumpe kann dabei für die Bereitstellung des Steuerdrucks mit einer der Komponenten des Getriebes verbunden werden oder ist permanent mit dieser verbunden, um bei Antrieb den Steuerdruck zu erzeugen.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass ein Antrieb der Hydraulikpumpe im Bereich des Getriebeausgangs erfolgt. Mit anderen Worten ist die Hydraulikpumpe des hydraulischen Schaltsystems also im Bereich des Getriebeausgangs vorgesehen und diesem antriebstechnisch zugeordnet. Ein Antrieb der Hydraulikpumpe erfolgt also durch entsprechende Koppelung mit dem Getriebeausgang.
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Eine derartige Ausgestaltung eines Getriebes hat dabei den Vorteil, dass somit für die Realisierung von Schaltungen im Getriebe kein permanent aktives Hydrauliksystem vorgesehen werden muss, sondern der Steuerdruck erst im Zuge des Betriebes des Getriebes bedarfsgerecht erzeugt wird. Da der erste Gang des Getriebes aufgrund der Ausführung des ersten Schaltelements als „normally closed“-Schaltelement bei fehlendem oder zu niedrigem Steuerdruck jedoch sicher geschaltet ist, ist es unproblematisch, dass die Hydraulikpumpe nicht von Anfang an einen Steuerdruck bereitstellt. Insgesamt lässt sich dadurch ein Getriebe realisieren, welches sich durch einen guten Wirkungsgrad auszeichnet. Des Weiteren hat der Antrieb der Hydraulikpumpe im Bereich des Getriebeausgangs den Vorteil, dass somit eine Antriebsdrehzahl der Hydraulikpumpe von einer am Getriebeausgang abgreifbaren Drehzahl abhängig ist. Bei Anwendung des Getriebes in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges kann somit über die Hydraulikpumpe ein geschwindigkeitsabhängiges Fördervolumen bereitgestellt werden, was bei der geschwindigkeitsabhängigen Gestaltung von Schaltungen im Getriebe vorteilhaft ist.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist die Hydraulikpumpe permanent drehfest mit dem Getriebeausgang gekoppelt. In diesem Fall wird die Hydraulikpumpe also permanent über den Getriebeausgang angetrieben und stellt in Abhängigkeit der am Getriebeausgang vorherrschenden Drehzahl ein entsprechendes Fördervolumen und damit auch einen entsprechenden Steuerdruck zur Verfügung. Hierbei ist die Hydraulikpumpe bevorzugt über mindestens eine zwischenliegende Übersetzungsstufe mit dem Getriebeausgang gekoppelt, wobei es sich bei der mindestens einen Übersetzungsstufe um je eine Stirnradstufe oder auch je eine Planetenstufe oder auch je einen Zugmitteltrieb handeln kann. Dabei wird über die mindestens eine Übersetzungsstufe eine am Getriebeausgang vorherrschende Drehbewegung insbesondere ins Schnelle auf eine Antriebswelle der Hydraulikpumpe übersetzt. Allerdings könnte die Hydraulikpumpe eventuell auch unmittelbar mit dem Getriebeausgang drehfest verbunden sein.
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Gemäß einer hierzu alternativen Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist die Hydraulikpumpe über eine zwischenliegende Trennkupplung mit dem Getriebeausgang koppelbar. In diesem Fall ist also die Hydraulikpumpe nicht permanent drehfest mit dem Getriebeausgang gekoppelt, sondern eine Koppelung wird erst über die zwischenliegende Trennkupplung vorgenommen. Die Hydraulikpumpe kann also dann zum Beispiel ganz gezielt zugeschaltet werden, wenn der dann bereitgestellte Steuerdruck zum Öffnen des ersten Schaltelements und zum Schließen des mindestens einen weiteren Schaltelements ausreichend wäre. Ansonsten wird die Hydraulikpumpe nicht angetrieben und damit der Antriebsstrang nicht zusätzlich mit dem notwendigen Antriebsdrehmoment der Hydraulikpumpe belastet wird.
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Auch in diesem Fall ist die Hydraulikpumpe bevorzugt über zumindest eine zwischenliegende Übersetzungsstufe mit dem Getriebeausgang gekoppelt, wobei die mindestens eine Übersetzungsstufe dabei als Stirnradstufe, als Planetenstufe oder auch als Zugmitteltrieb vorliegen kann. Die Trennkupplung kann hierbei zwischen dem Getriebeausgang und der mindestens einen Übersetzungsstufe oder auch zwischen der mindestens einen Übersetzungsstufe und einer Antriebswelle der Hydraulikpumpe vorgesehen sein. Ferner wäre im Falle von mehreren Übersetzungsstufen auch eine Anordnung der Trennkupplung zwischen den Übersetzungsstufen denkbar. Die Trennkupplung ist bevorzugt als kraftschlüssige Kupplung und hier insbesondere als Lamellenkupplung verwirklicht, wodurch sie unter Last geschaltet werden kann. Prinzipiell könnte die Kupplung aber auch als formschlüssige Kupplung, wie beispielsweise als Klauenkupplung oder als Sperrsynchronisation gestaltet sein.
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In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit koppelt die Trennkupplung die Hydraulikpumpe selbsttätig in Abhängigkeit von einer Drehzahl mit dem Getriebeausgang. In diesem Fall stellt die Trennkupplung also eine Verbindung der Hydraulikpumpe mit dem Getriebeausgang in Abhängigkeit von einer Drehzahl her, so dass eine Zuschaltung der Hydraulikpumpe verwirklicht werden kann, wenn über diese dann ein für einen anstehenden Gangwechsel ausreichender Steuerdruck erzeugt wird. Das selbsttätige Schließen der Trennkupplung kann hierbei beispielsweise in Abhängigkeit einer Fahrgeschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs oder auch ab einem Drehzahlpunkt der Getriebeausgangswelle ermöglicht werden, an welchem die Hydraulikpumpe einen ausreichenden Steuerdruck bereitstellen kann. Konkret könnte die Trennkupplung fliehkraftgeregelt gestaltet sein.
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Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass die Hydraulikpumpe so ausgelegt, dass sie bei Antrieb in einem für einen Wechsel von dem ersten Gang in den zumindest einen anderen Gang relevanten Drehzahlbereich des Getriebeausgangs ein Fördervolumen bereitstellt, welches für das Öffnen des ersten Schaltelements und für das Schließen des mindestens einen weiteren Schaltelements ausreichend ist. Die Hydraulikpumpe ist also so zu dimensionieren, dass sie in dem relevanten Betriebspunkt ein ausreichendes Fördervolumen und damit auch einen ausreichenden Steuerdruck bereitstellen kann. Dieser Steuerdruck muss dabei ausreichend groß sein, dass ein Öffnen des ersten Schaltelements und ein Schließen des zumindest einen weiteren Schaltelements bewerkstelligt werden kann.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung sind bei dem Getriebe zwei Planetenradsätze vorgesehen, welche sich jeweils aus den Elementen Sonnenrad, Planetensteg und Hohlrad zusammensetzen. Dabei ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes mit dem Getriebeeingang drehfest verbunden, wohingegen das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung steht. Des Weiteren ist das dritte Element des ersten Planetenradsatzes festgesetzt und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit dem Getriebeausgang verbunden, während das erste Element des zweiten Planetenradsatzes über das erste Schaltelement festgesetzt und der zweite Planetenradsatz mittels eines zweiten Schaltelements verblockt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Getriebe weist also zwei Planetenradsätze auf, wobei das erste Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit dem Getriebeeingang und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit dem Getriebeausgang verbunden ist. Untereinander sind die beiden Planetenradsätze zudem gekoppelt, indem das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander in Verbindung stehen. Zudem ist das dritte Element des ersten Planetenradsatzes permanent festgesetzt, wobei das dritte Element hierzu insbesondere permanent drehfest mit einem drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden ist, bei welchem es sich insbesondere um ein Getriebegehäuse oder einen Teil eines derartigen Getriebegehäuses handelt. Im geschlossenen Zustand setzt das erste Schaltelement des Weiteren das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ebenfalls fest, wohingegen das zweite Schaltelement im geschlossenen Zustand ein Verblocken des zweiten Planetenradsatzes nach sich zieht.
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Besonders bevorzugt sind die beiden Planetenradsätze dabei jeweils als Minusplanetensätze gestaltet, wobei es sich dann bei dem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um das Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element um den Planetensteg und bei dem jeweiligen dritten Element um das Hohlrad handelt. Bei einem Minusplanetensatz führt der Planetensteg auf dem Fachmann bekannte Art und Weise zumindest ein Planetenrad, welches sowohl mit dem radial innenliegenden Sonnenrad, als auch dem radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht.
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Allerdings könnte auch einer oder auch beide der vorgenannten Planetenradsätze, sofern es die Anbindung der einzelnen Elemente zulässt, auch als Plusplanetensatz gestaltet sein, wobei dann das erste Element als Sonnenrad, das zweite Element als Hohlrad und das dritte Element als Planetensteg vorliegt. Dabei führt der Planetensteg mehrere Planetenräder, von welchen mindestens ein radial innenliegendes Planetenrad mit dem Sonnenrad und mindestens ein radial außenliegendes Planetenrad mit dem Hohlrad kämmt, sowie die Planetenräder untereinander im Zahneingriff stehen.
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Ein Verblocken des zweiten Planetenradsatzes wird erfindungsgemäß dadurch vollzogen, dass zwei Elemente des zweiten Planetenradsatzes über das zweite Schaltelement drehfest miteinander verbunden werden. Besonders bevorzugt werden dabei das erste Element und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander in Verbindung gebracht, wobei dies alternativ dazu auch durch eine drehfeste Verbindung des ersten Elements und des zweiten Elements, sowie auch des zweiten Elements und des dritten Elements darstellbar wäre.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist die Hydraulikpumpe mit einer Versorgungsleitung verbunden, aus welcher die Schaltelemente des Schaltsystems versorgt werden können. Die Hydraulikpumpe fördert also in die Versorgungsleitung, aus welcher der für die Betätigung der Schaltelemente notwendige Steuerdruck entnommen werden kann.
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In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit ist zwischen dem einzelnen Schaltelement und der Versorgungsleitung je ein Schaltventil vorgesehen, über welches eine Zuführung des über die Hydraulikpumpe erzeugten Steuerdrucks zu dem einzelnen Schaltelement gesteuert werden kann. Dabei ist das einzelne Schaltelement bevorzugt als 3/2 Wegeventil gestaltet und liegt weiter bevorzugt als Proportionalventil vor, bei welchem auch Zwischenstellungen zwischen diskreten Schaltstellungen stufenlos eingestellt werden können. Dabei verbindet das einzelne Schaltventil eine jeweilige zu dem Schaltelement führende Leitung in den diskreten Schaltstellungen zum einen mit der Versorgungsleitung und zum anderen mit einem Tank. In der zum Tank führenden Leitung kann zudem je eine Drossel vorgesehen sein, über welche ein Entleeren des jeweiligen Schaltelements gesteuert wird. So kann im Falle eines Druckabfalls in der Versorgungsleitung ein Öffnen des zumindest einen weiteren Schaltelements und ein Schließen des ersten Schaltelements so aufeinander abgestimmt werden, dass eine Lastübernahme erfolgt.
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Gegebenenfalls wäre es im Sinne der Erfindung auch denkbar, eine Verbindung der Versorgungsleitung mit den Schaltelementen über ein einzelnes Schaltventil zu realisieren, wobei dies hierzu entsprechend zu gestalten ist.
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In Weiterbildung der Erfindung können über die Hydraulikpumpe zudem Schmierstellen des Getriebes versorgt werden. Dabei kann auch in diesem Fall ein zwischenliegendes Schaltventil vorgesehen sein.
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Ein erfindungsgemäßes Getriebe ist insbesondere Teil eines Antriebsstranges, bei welchem es sich bevorzugt um einen Kraftfahrzeugantriebsstrang handelt. Dabei ist das Getriebe zwischen einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und nachfolgenden Komponenten des Antriebsstranges vorgesehen. Besonders bevorzugt ist eine Antriebsmaschine dabei als Elektromaschine ausgeführt, es wird in diesem Fall also ein elektrisches Antriebssystem geschaffen.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges;
- 2 eine schematische Darstellung eines Getriebes des Antriebsstranges aus 1, entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine Schnittdarstellung des Getriebes aus 2; und
- 4 eine schematische Ansicht eines Getriebes des Antriebsstranges aus 1, gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges 1, bei welchem es sich insbesondere um einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges handelt. Der Antriebsstrang 1 umfasst eine Antriebsmaschine 2, die als Elektromaschine ausgeführt und abtriebsseitig mit einem Getriebeeingang 3 eines Getriebes 4 drehfest verbunden ist. Das Getriebe 4 wiederum steht an einem Getriebeausgang 5 mit nachfolgenden Komponenten 6 des Antriebsstranges 1 in Verbindung, bei welchen es sich beispielsweise um ein Achsgetriebe handeln kann, mittels dem eine über das Getriebe 4 übersetzte Antriebsbewegung der Antriebsmaschine 2 auf Antriebsräder des Kraftfahrzeuges aufgeteilt wird.
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Die 2 und 3 zeigen nun Ansichten des Getriebes 4, wobei in 2 eine schematische Darstellung des Getriebes 4 und in 3 eine Schnittdarstellung desselbigen gezeigt ist. Hierbei ist das Getriebe 4 entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung gestaltet und umfasst zwei Planetenradsätze 7 und 8, welche jeweils je ein erstes Element 9 bzw. 10, je ein zweites Element 11 bzw. 12 und je ein drittes Element 13 bzw. 14 aufweisen. Die ersten Elemente 9 und 10 der Planetenradsätze 7 und 8 sind dabei jeweils durch je ein Sonnenrad gebildet, während die zweiten Elemente 11 und 12 der beiden Planetenradsätze 7 und 8 als Planetenstege und die dritten Elemente 13 und 14 der beiden Planetenradsätze 7 und 8 als Hohlräder vorliegen.
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Vorliegend sind die beiden Planetenradsätze 7 und 8 jeweils als Minusplanetensätze gestaltet, indem der jeweilige Planetensteg jeweils mindestens ein Planetenrad drehbar gelagert führt, das sowohl mit dem jeweiligen, radial innenliegenden Sonnenrad, als auch mit dem jeweiligen, radial außenliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht.
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Wie insbesondere in 2 zu erkennen ist, ist das erste Element 9 des ersten Planetenradsatzes 7 drehfest mit dem Getriebeeingang 3 verbunden, wohingegen der Getriebeausgang 5 drehfest mit dem zweiten Element 12 des zweiten Planetenradsatzes 8 in Verbindung steht. Ferner sind das zweite Element 11 des ersten Planetenradsatzes 7 und das dritte Element 14 des zweiten Planetenradsatzes 8 drehfest miteinander verbunden, wohingegen das dritte Element 13 des ersten Planetenradsatzes 7 permanent an einem drehfesten Bauelement 15 des Getriebes 4 festgesetzt ist. Bei dem drehfesten Bauelement 15 handelt es sich insbesondere um ein Getriebegehäuse des Getriebes 4 oder einen Teil eines derartigen Getriebegehäuses. Schließlich kann das erste Element 10 des zweiten Planetenradsatzes 8 zum einen über ein erstes Schaltelement 16 ebenfalls an dem drehfesten Bauelement 15 festgesetzt und zum anderen mittels eines zweiten Schaltelements 17 drehfest mit dem dritten Element 14 des zweiten Planetenradsatzes 8 verbunden werden. Letzteres hat dabei ein Verblocken des zweiten Planetenradsatzes 8 zur Folge.
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Die beiden Schaltelemente 16 und 17 sind Teil eines hydraulischen Schaltsystems 18, über welches durch selektives Betätigen der beiden Schaltelemente 16 und 17 zwei unterschiedliche Gänge zwischen dem Getriebeeingang 3 und dem Getriebeausgang 5 dargestellt werden können. Das erste Schaltelement 16 ist vorliegend als kraftschlüssiges Schaltelement in Form einer Lamellenbremse gestaltet, wie insbesondere in 3 zu erkennen ist, und befindet sich bei fehlender Betätigung in einem geschlossenen Zustand. Insofern ist bei fehlender Betätigung des ersten Schaltelements 16 das erste Element 10 des zweiten Planetenradsatzes 8 am drehfesten Bauelement 15 festgesetzt und damit ein erster Gang zwischen Getriebeeingang 3 und Getriebeausgang 5 geschaltet. Eine Vorspannung des ersten Schaltelements 16 in den geschlossenen Zustand wird dabei über ein Federelement 19 realisiert, welches vorliegend insbesondere als Tellerfeder gestaltet ist.
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Auch das zweite Schaltelement 17 ist als kraftschlüssiges Schaltelement in Form einer Lamellenkupplung realisiert, wobei sich das zweite Schaltelement 17 aber bei fehlender Betätigung in einem geöffneten Zustand befindet. Erst bei Ansteuerung des zweiten Schaltelements 17 koppelt dieses das erste Element 10 des zweiten Planetenradsatzes 8 und das dritte Element 14 des zweiten Planetenradsatzes 8 drehfest miteinander, wodurch bei geöffnetem ersten Schaltelement 16 ein zweiter Gang zwischen Getriebeeingang 3 und Getriebeausgang 5 gebildet wird.
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Eine Betätigung der beiden Schaltelemente 16 und 17 wird vorliegend durch entsprechende Druckbeaufschlagung des jeweiligen Schaltelements 16 bzw. 17 mit einem Steuerdruck vorgenommen. Dabei ist jedem Schaltelement 16 bzw. 17 jeweils ein Schaltventil 20 bzw. 21 zugeordnet, wobei die Schaltventile 20 und 21 dabei jeweils als 3/2 Wegeventile gestaltet sind. So verbindet das einzelne Schaltventil 20 bzw. 21 je eine zu dem jeweiligen Schaltelement 16 bzw. 17 führende Leitung 22 bzw. 23 entweder mit einer gemeinsamen Versorgungsleitung 24 oder einem Tank 25. Die Schaltventile 20 und 21 sind dabei jeweils als Proportionalventil gestaltet, so dass auch Zwischenstellungen zwischen den diskreten Schaltstellungen realisierbar sind. Die Schaltventile 20 und 21 sind dabei in die in 2 gezeigten Schaltstellungen vorgespannt, in welchen die Leitungen 22 und 23 jeweils mit dem Tank 25 verbunden sind. Insofern ist in diesem Zustand das erste Schaltelement 16 über das Federelement 19 in den geschlossenen Zustand überführt, während sich das zweite Schaltelement 17 in einem geöffneten Zustand befindet.
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Die Versorgungsleitung 24 wird über eine Hydraulikpumpe 26 gespeist, welche über eine zwischenliegende Stirnradstufe 27 permanent mit dem Getriebeausgang 5 gekoppelt ist. Über die Stirnradstufe 27 wird dabei eine Drehbewegung am Getriebeausgang 5 ins Schnelle auf eine Antriebswelle der Hydraulikpumpe 26 übersetzt, so dass diese mit steigender Drehzahl am Getriebeausgang 5 und damit auch steigender Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ein größer werdendes Fördervolumen zur Verfügung stellt. Hierbei ist die Hydraulikpumpe 26 so ausgelegt, dass in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeuges, in welchem ein Wechsel vom ersten Gang in den zweiten Gang des Getriebes 4 zu vollziehen ist, durch die Hydraulikpumpe 26 ein ausreichendes Fördervolumen und damit ein ausreichender Steuerdruck in der Versorgungsleitung 24 erzeugt wird, mittels welchem einerseits das erste Schaltelement 16 entgegen dem Federelement 19 geöffnet und andererseits das zweite Schaltelement 17 geschlossen werden kann. Besonders bevorzugt liegt der maßgebliche Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeuges dabei im Bereich von 50 km/h.
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Im Zuge des Umschaltens zwischen dem ersten und dem zweiten Gang des Getriebes 4 wird zunächst das Schaltventil 20 betätigt und damit die Leitung 22 mit der Versorgungsleitung 24 verbunden, woraufhin das erste Schaltelement 16 geöffnet und damit das erste Element 10 des zweiten Planetenradsatzes 8 von dem drehfesten Bauelement 15 entkoppelt wird. Kurz darauffolgend wird dann auch das Schaltventil 21 betätigt und somit auch die Leitung 23 mit der Versorgungsleitung 24 verbunden, so dass ein Schließen des zweiten Schaltelements 17 stattfindet und damit der zweite Gang des Getriebes 4 geschaltet wird.
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Über die Versorgungsleitung 24 werden zudem auch Schmierstellen 28 und 29 des Getriebes 4 versorgt, wobei auch hier ein Schaltventil 30 zwischengeschaltet ist. Dieses Schaltventil 30 verbindet dabei die Versorgungsleitung 24 in Abhängigkeit eines in einer Leitung 31 der Schmierstellen 28 und 29 vorherrschenden Drucks mit der Leitung 31. Ab Erreichen eines bestimmten Drucks in der Leitung 31 trennt das Schaltventil 30 die Verbindung der Versorgungsleitung 24 zu der Leitung 31, wobei auch das Schaltventil 30 als Proportionalventil in Form eines 3/2 Wegeventils gestaltet ist.
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Schließlich zeigt noch 4 eine schematische Darstellung eines Getriebes 32, welches entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgebildet ist und alternativ zu dem Getriebe 4 aus den 2 und 3 bei dem Antriebsstrang 1 in 1 zur Anwendung kommen kann. Dieses Getriebe 32 entspricht dabei im Wesentlichen dem Getriebe 4 aus den 2 und 3, wobei als einziger Unterschied hierbei die Hydraulikpumpe 26 nicht permanent mit dem Getriebeausgang 5 gekoppelt ist, sondern eine Kopplung erst über eine zwischenliegende Trennkupplung 33 vorgenommen wird. Diese Trennkupplung 33 ist dabei als kraftschlüssiges Schaltelement in Form einer Lamellenkupplung gestaltet und sitzt zwischen dem Getriebeausgang 5 und der Stirnradstufe 27. Des Weiteren ist die Trennkupplung 33 fliehkraftgeregelt, indem sie ab Erreichen einer bestimmten Drehzahl am Getriebeausgang 5 die drehfeste Verbindung des Getriebeausgangs 5 mit der Stirnradstufe 27 und damit auch der Hydraulikpumpe 26 erstellt. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung nach 4 sonst der vorhergehenden Variante nach den 2 und 3, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Getriebes kann ein Wirkungsgrad desselbigen verbessert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Antriebsmaschine
- 3
- Getriebeeingang
- 4
- Getriebe
- 5
- Getriebeausgang
- 6
- Komponenten
- 7
- erster Planetenradsatz
- 8
- zweiter Planetenradsatz
- 9
- erstes Element erster Planetenradsatz
- 10
- erstes Element zweiter Planetenradsatz
- 11
- zweites Element erster Planetenradsatz
- 12
- zweites Element zweiter Planetenradsatz
- 13
- drittes Element erster Planetenradsatz
- 14
- drittes Element zweiter Planetenradsatz
- 15
- drehfestes Bauelement
- 16
- erstes Schaltelement
- 17
- zweites Schaltelement
- 18
- Schaltsystem
- 19
- Federelement
- 20
- Schaltventil
- 21
- Schaltventil
- 22
- Leitung
- 23
- Leitung
- 24
- Versorgungsleitung
- 25
- Tank
- 26
- Hydraulikpumpe
- 27
- Stirnradstufe
- 28
- Schmierstelle
- 29
- Schmierstelle
- 30
- Schaltventil
- 31
- Leitung
- 32
- Getriebe
- 33
- Trennkupplung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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