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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Getriebe für ein Fahrzeug.
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Nasskupplungen werden weithin in Getrieben verwendet, zum Beispiel in Getrieben für Kraftfahrzeuge. Nasskupplungen enthalten typischerweise einen ersten Scheibensatz, der mit einer ersten Welle gekoppelt oder gekoppelt zu werden eingerichtet ist, und einen zweiten Scheibensatz, der mit einer zweiten Welle gekoppelt oder gekoppelt zu werden eingerichtet ist. Normalerweise bilden der erste und der zweite Scheibensatz ein Kupplungspaket, in dem der erste und der zweite Scheibensatz entlang einer axialen Richtung abwechselnd angeordnet sind. Die erste Welle und die zweite Welle können treibend miteinander in Eingriff gebracht werden, indem der erste Scheibensatz mit dem zweiten Scheibensatz in Reibschluss gebracht wird, typischerweise indem die abwechselnd angeordneten Scheiben entlang der axialen Richtung zusammengedrückt werden.
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In einer Nasskupplung sind der erste und der zweite Scheibensatz in einer Kupplungstrommel oder in einem Kupplungsgehäuse angeordnet, das mit einer Flüssigkeit, beispielsweise mit einem Schmiermittel, gefüllt oder wenigstens teilweise gefüllt ist. Die Flüssigkeit kann unter anderem zum Kühlen der Scheiben des Kupplungspakets verwendet werden, insbesondere während des Vorganges des Einrückens oder des Lösens des ersten und des zweiten Scheibensatzes, wenn große Wärmemengen erzeugt werden können. Auf diese Weise können das Risiko, die Kupplungsscheiben zu verbrennen, reduziert und die Langlebigkeit und Sicherheit der Kupplung verbessert werden.
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Wenn die Kupplungsscheiben jedoch nicht eingerückt sind, kann die Flüssigkeit in der Kupplungstrommel oder im Kupplungsgehäuse auf die Scheiben und auf die Welle, an die die Scheiben gekoppelt sind, einen unerwünschten Widerstand ausüben, wodurch die Effizienz des Getriebes vermindert wird.
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Somit besteht das der vorliegenden Offenbarung zugrunde liegende Problem darin, ein Getriebe bereitzustellen, das eine Nasskupplung enthält und eine verbesserte Effizienz hat.
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Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe und durch ein Verfahren zum Schalten von Gängen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Diese Aufgabe wird ferner durch einen Antriebstrang gelöst, der das vorgeschlagene Getriebe enthält. Spezielle Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Das vorliegend vorgeschlagenen Getriebe umfasst:
- eine erste Getriebewelle,
- ein erstes Zahnrad, das auf der ersten Getriebewelle angeordnet ist,
- eine erste Nasskupplung und
- eine erste Synchronisiervorrichtung,
- wobei die erste Nasskupplung und die erste Synchronisiervorrichtung eingerichtet sind, das erste Zahnrad wahlweise mit der ersten Getriebewelle in Eingriff zu bringen, und in Reihe zwischen dem ersten Zahnrad und der ersten Getriebewelle verbunden oder verbindbar sind, so dass das erste Zahnrad nur dann mit der ersten Getriebewelle in Eingriff ist, wenn sowohl die erste Nasskupplung als auch die erste Synchronisiervorrichtung eingerückt sind, und so dass das erste Zahnrad von der ersten Getriebewelle entkuppelt ist, wenn entweder eine oder beide der ersten Nasskupplung und der ersten Synchronisiervorrichtung gelöst ist/sind.
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Da die erste Nasskupplung und die erste Synchronisiervorrichtung in Reihe zwischen dem ersten Zahnrad und der ersten Getriebewelle verbunden oder verbindbar sind, kann die erste Synchronisiervorrichtung die erste Nasskupplung von dem ersten Zahnrad oder von der ersten Getriebewelle entkuppeln. Dies kann einen Widerstand verringern, den die erste Nasskupplung auf das Getriebe ausüben kann, zum Beispiel wenn die erste Nasskupplung gelöst ist.
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Die erste Nasskupplung und die erste Synchronisiervorrichtung können auf der ersten Getriebewelle angeordnet sein. Ein Abschnitt der ersten Nasskupplung kann fest mit einem Abschnitt der ersten Synchronisiervorrichtung verbunden sein. Zum Beispiel kann die erste Nasskupplung einen ersten rotierbaren Abschnitt und einen zweiten rotierbaren Abschnitt enthalten, die eingerichtet sind, wahlweise miteinander in Eingriff gebracht zu werden, und die erste Synchronisiervorrichtung kann einen ersten rotierbaren Abschnitt und einen zweiten rotierbaren Abschnitt enthalten, die eingerichtet sind, wahlweise miteinander in Eingriff gebracht zu werden. Einer des ersten und zweiten rotierbaren Abschnitts der ersten Nasskupplung kann dann fest mit einem des ersten und zweiten rotierbaren Abschnitts der ersten Synchronisiervorrichtung verbunden sein. Eine Masse und/oder ein Trägheitsmoment der fest miteinander verbundenen Abschnitte der ersten Nasskupplung und der ersten Synchronisiervorrichtung kann geringer sein als eine Masse und/oder ein Trägheitsmoment des ersten Zahnrads, zum Beispiel um einen Faktor zwei oder mehr, um einen Faktor vier oder mehr oder um einen Faktor zehn oder mehr. Das erste Zahnrad kann mittels der ersten Synchronsiervorrichtung wahlweise mit der ersten Nasskupplung in Eingriff sein.
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Das Getriebe kann ferner eine zweite Getriebewelle und ein zweites Zahnrad, das auf der zweiten Getriebewelle angeordnet ist und mit dem ersten Zahnrad treibend verbunden oder kämmend in Eingriff ist, umfassen. Zum Beispiel kann das zweite Zahnrad über eine drehfeste Verbindung, beispielsweise eine Keilverbindung, auf der zweiten Getriebewelle montiert sein. Das zweite Zahnrad kann auch fest auf der zweiten Getriebewelle montiert sein.
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Das Getriebe kann ferner ein drittes Zahnrad, das auf der ersten Getriebewelle angeordnet ist, und ein viertes Zahnrad, das auf der zweiten Getriebewelle angeordnet und mit dem dritten Zahnrad treibend verbunden oder kämmend in Eingriff ist, umfassen. Zum Beispiel kann das dritte Zahnrad über eine drehfeste Verbindung, beispielsweise eine Keilverbindung, auf der ersten Getriebewelle montiert sein. Das dritte Zahnrad kann auch fest auf der zweiten Getriebewelle montiert sein.
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Das Getriebe kann ferner eine zweite Nasskupplung und eine zweite Sychronisierungsvorrichtung umfassen. Die zweite Nasskupplung und die zweite Synchronisiervorrichtung können eingerichtet sein, das vierte Zahnrad wahlweise mit der zweiten Getriebewelle in Eingriff zu bringen, und können in Reihe zwischen dem vierten Zahnrad und der zweiten Getriebewelle verbunden oder verbindbar sein, so dass das vierte Zahnrad nur dann mit der zweiten Getriebewelle in Eingriff ist, wenn sowohl die zweite Nasskupplung als auch die zweite Synchronisiervorrichtung eingerückt sind, und so dass das vierte Zahnrad von der zweiten Getriebewelle entkuppelt ist, wenn entweder eine oder beide der zweiten Nasskupplung und der zweiten Synchronisiervorrichtung gelöst ist/sind. Die zweite Nasskupplung und die zweite Synchronisiervorrichtung können auf der zweiten Getriebewelle angeordnet sein. Das vierte Zahnrad kann mittels der zweiten Synchronsiervorrichtung wahlweise mit der zweiten Nasskupplung in Eingriff sein.
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Alternativ kann das dritte Zahnrad wahlweise mit der ersten Getriebewelle in Eingriff sein, und das vierte Zahnrad kann über eine drehfeste Verbindung, beispielsweise eine Keilverbindung, auf der zweiten Getriebewelle montiert sein, oder das vierte Zahnrad kann fest auf der zweiten Getriebewelle montiert sein. In diesem Fall können die zweite Nasskupplung und die zweite Synchronisiervorrichtung eingerichtet sein, wahlweise das dritte Zahnrad mit der ersten Getriebewelle in Eingriff zu bringen, und können in Reihe zwischen dem dritten Zahnrad und der ersten Getriebewelle verbunden oder verbindbar sein, so dass das dritte Zahnrad nur dann mit der ersten Getriebewelle in Eingriff ist, wenn sowohl die zweite Nasskupplung als auch die zweite Synchronisiervorrichtung eingerückt sind, und so dass das dritte Zahnrad von der ersten Getriebewelle entkuppelt ist, wenn entweder eine oder beide der zweiten Nasskupplung und der zweiten Synchronisiervorrichtung gelöst ist/sind. Zum Beispiel können die zweite Nasskupplung und die zweite Synchronisiervorrichtung auf der ersten Getriebewelle angeordnet sein. Das dritte Zahnrad kann dann mittels der zweiten Synchronisiervorrichtung wahlweise mit der zweiten Nasskupplung verbunden sein.
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Ein Abschnitt der zweiten Nasskupplung kann fest mit einem Abschnitt der zweiten Synchronisierungsvorrichtung verbunden sein. Zum Beispiel kann die zweite Nasskupplung einen ersten rotierbaren Abschnitt und einen zweiten rotierbaren Abschnitt enthalten, die eingerichtet sind, wahlweise miteinander in Eingriff gebracht zu werden, und die zweite Synchronisiervorrichtung kann einen ersten rotierbaren Abschnitt und einen zweiten rotierbaren Abschnitt enthalten, die eingerichtet sind, wahlweise miteinander in Eingriff gebracht zu werden. Einer des ersten und zweiten rotierbaren Abschnitts der zweiten Nasskupplung kann dann fest mit einem des ersten und zweiten rotierbaren Abschnitts der zweiten Synchronisiervorrichtung verbunden sein. Eine Masse und/oder ein Trägheitsmoment der fest miteinander verbundenen Abschnitte der zweiten Nasskupplung und der zweiten Synchronisiervorrichtung kann geringer sein als eine Masse und/oder ein Trägheitsmoment des dritten Zahnrads oder des vierten Zahnrads, zum Beispiel um einen Faktor zwei oder mehr, um einen Faktor vier oder mehr oder um einen Faktor zehn oder mehr.
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Ferner wird vorliegend ein Antriebsstrang vorgeschlagen, wobei der Antriebsstrang das zuvor beschriebene Getriebe und wenigstens eine Leistungsquelle umfasst. Die Leistungsquelle kann einen oder mehrere Elektromotoren und/oder einen oder mehrere Verbrennungsmotoren enthalten. Die Leistungsquelle kann mit der ersten Getriebewelle treibend verbunden oder wahlweise treibend verbunden sein.
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Der Antriebsstrang kann ferner eine Fahrzeugachse umfassen, die mit wenigstens einer der ersten Getriebewelle und der zweiten Getriebewelle treibend verbunden oder wahlweise treibend verbunden ist.
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Ferner wird vorliegend ein Verfahren zum Schalten von Gängen unter Verwendung des zuvor beschriebenen Getriebes vorgeschlagen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- wenn die erste Nasskupplung und die erste Synchronisiervorrichtung eingerückt sind und die zweite Nasskupplung und die zweite Synchronisiervorrichtung gelöst sind, so dass die erste Getriebewelle mittels des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads treibend miteinander verbunden sind, Einrücken der zweiten Synchronisiervorrichtung,
- wenn die zweite Synchronisiervorrichtung eingerückt worden ist, Einrücken der zweiten Nasskupplung und Lösen der ersten Nasskupplung, während die erste Synchronisiervorrichtung eingerückt gehalten wird, und
- wenn die erste Nasskupplung gelöst worden ist, Lösen der ersten Synchronisiervorrichtung, um einen Widerstand der ersten Nasskupplung zu reduzieren.
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Wenn die erste Synchronisiervorrichtung gelöst worden ist, kann die erste Nasskupplung erneut eingerückt werden.
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Ausführungsformen des vorliegend vorgeschlagenen Getriebes, Antriebsstranges und Verfahrens sind in den Figuren dargestellt und werden in der folgenden detaillierten Beschreibung erklärt. In den Figuren zeigt
- 1 eine Ausführungsform eines Antriebsstranges, der ein Getriebe der vorliegend vorgeschlagenen Art enthält, und
- 2 Schritte eines Verfahrens zum Durchführen eines Gangwechsels unter Verwendung des Getriebes aus 1.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Antriebsstranges 100. Der Antriebsstrang 100 kann in einem Fahrzeug enthalten sein, zum Beispiel in einem Geländefahrzeug wie einem Radlader, einem Bagger, einem Minenfahrzeug oder ähnlichem. Der Antriebsstrang 100 enthält eine Leistungsquelle 30 und ein Getriebe 40. Hier enthält die Leistungsquelle 30 einen Elektromotor, der elektrisch mit einem Wechselrichter 50 verbunden ist. Der Wechselrichter 50 kann elektrisch mit einer Energiespeichervorrichtung wie einer Batterie oder einer wiederaufladbaren Batterie verbunden sein (nicht gezeigt). Es versteht sich jedoch, dass die Leistungsquelle 30 in alternativen Ausführungsformen zum Beispiel einen Verbrennungsmotor enthalten kann.
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Der Antriebsstrang 100 kann ferner einen Fahrzeugabtrieb enthalten (nicht gezeigt), der treibend oder wahlweise treibend mit dem Getriebe 40 verbunden ist. Der Fahrzeugabtrieb kann zum Beispiel eine oder mehrere Antriebsachsen, ein oder mehrere Differenziale, ein oder mehrere Reduktionsgetriebe und/oder bodengebundene Strukturen, die ein oder mehrere Radnaben oder Räder enthalten, enthalten. Die Leistungsquelle 30 kann über das Getriebe 40 treibend oder wahlweise treibend mit dem Fahrzeugabtrieb verbunden sein.
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Das Getriebe 40 enthält wenigstens eine erste Getriebewelle 10 und eine zweite Getriebewelle 20. Die erste Getriebewelle 10 ist treibend mit der Leistungsquelle 30 verbunden. Hier ist die erste Getriebewelle 10 mit einer Ausgangswelle der Leistungsquelle 30 unmittelbar treibend verbunden oder einheitlich ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass die erste Getriebewelle 10 in alternativen Ausführungsformen über weitere Wellen und Zahnräder, Kupplungen und/oder über einen Drehmomentwandler treibend oder wahlweise treibend mit der Leistungsquelle verbunden sein kann. Das Getriebe 40 umfasst ferner einen Nebenabtrieb 60, der treibend mit der ersten Getriebewelle 10 verbunden ist.
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Der Nebenabtrieb 60 kann verwendet werden, um zum Beispiel ein oder mehrere Geräte anzutreiben. Beispielsweise kann der Nebenabtrieb 60 verwendet werden, um eine hydraulische Pumpe anzutreiben, die wiederum einen oder mehrere hydraulische Motoren und/oder einen oder mehrere hydraulische Zylinder antreiben kann. Hier ist der Nebenabtrieb 60 unmittelbar treibend mit der ersten Getriebewelle 10 verbunden. Es versteht sich jedoch, dass der Nebenabtrieb 60 in alternativen Ausführungsformen über weitere Zahnräder, Wellen oder Kupplungen treibend oder wahlweise treibend mit der ersten Getriebewelle 10 oder mit der Leistungsquelle 30 verbunden sein kann.
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Das Getriebe 40 enthält ferner ein erstes Zahnrad 11, ein zweites Zahnrad 21, ein drittes Zahnrad 14 und ein viertes Zahnrad 24. Das erste Zahnrad 11 und das dritte Zahnrad 14 sind auf der ersten Getriebewelle 10 angeordnet. Das zweite Zahnrad 21 und das vierte Zahnrad 24 sind auf der zweiten Getriebewelle 20 angeordnet. Das erste Zahnrad 11 ist mit dem zweiten Zahnrad 21 treibend verbunden oder kämmend in Eingriff. Das dritte Zahnrad 14 ist mit dem vierten Zahnrad 24 treibend verbunden oder kämmend in Eingriff.
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In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das dritte Zahnrad 14 drehfest auf der ersten Getriebewelle 10 montiert, zum Beispiel über eine Keilverbindung. Alternativ kann das dritte Zahnrad 14 fest auf der ersten Getriebewelle 10 montiert sein, oder das dritte Zahnrad 14 kann in einem Stück mit der ersten Getriebewelle 10 ausgebildet sein. In ähnlicher Weise ist das zweite Zahnrad 21 drehfest auf der zweiten Getriebewelle 20 angeordnet, zum Beispiel über eine Keilverbindung. Alternativ kann das zweite Zahnrad 21 fest auf der zweiten Getriebewelle 20 montiert sein, oder das zweite Zahnrad 21 kann in einem Stück mit der zweiten Getriebewelle 20 ausgebildet sein.
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Das Getriebe 40 enthält ferner eine erste Nasskupplung 12 und eine erste Synchronisiervorrichtung 13. Die erste Nasskupplung 12 und die erste Synchronisiervorrichtung 13 sind auf der ersten Getriebewelle 10 angeordnet. Die erste Nasskupplung 12 und die erste Synchronisiervorrichtung 13 sind eingerichtet, das erste Zahnrad 11 wahlweise mit der ersten Getriebewelle 10 in Eingriff zu bringen. Genauer gesagt sind die erste Nasskupplung 12 und die erste Synchronisiervorrichtung 13 in Reihe zwischen dem ersten Zahnrad 11 und der ersten Getriebewelle 10 verbunden. Das heißt, das erste Zahnrad 11 ist nur dann in Eingriff mit der ersten Getriebewelle 10, wenn sowohl die erste Nasskupplung 12 als auch die erste Synchronisiervorrichtung 13 eingerückt oder geschlossen sind. Andererseits ist das erste Zahnrad 11 von der ersten Getriebewelle 10 gelöst, wenn entweder eine oder beide der ersten Nasskupplung 12 und der ersten Synchronisiervorrichtung 13 gelöst oder offen ist/sind.
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Die erste Nasskupplung 12 umfasst einen ersten rotierbaren Abschnitt 12a, einen zweiten rotierbaren Abschnitt 12b, einen ersten Satz Kupplungsscheiben, der mit dem ersten rotierbaren Abschnitt 12a gekoppelt ist, und einen zweiten Satz Kupplungsscheiben, der mit dem zweiten rotierbaren Abschnitt 12b gekoppelt ist. Die Kupplungsscheiben der ersten Nasskupplung 12 sind abwechselnd entlang der ersten Getriebewelle 10 angeordnet. Der erste rotierbare Abschnitt 12a und der zweiten rotierbare Abschnitt 12b der ersten Nasskupplung 12 können wahlweise miteinander in Eingriff gebracht werden oder wahlweise drehfest miteinander verbunden werden, indem das Kupplungspaket, das den ersten Satz Kupplungsscheiben und den zweiten Satz Kupplungsscheiben der ersten Nasskupplung 12 enthält, zusammengedrückt wird, zum Beispiel mittels eines ersten Kupplungskolbens. Der erste Kupplungskolben kann zum Beispiel mittels hydraulischer oder elektromagnetischer Kräfte betätigbar sein. Die Kupplungsscheiben der ersten Nasskupplung 12 sind innerhalb einer Kupplungstrommel oder eines Kupplungsgehäuses angeordnet, das mit einer Flüssigkeit, beispielsweise einem Schmiermittel, gefüllt oder wenigstens teilweise gefüllt ist oder gefüllt oder wenigstens teilweise gefüllt zu werden eingerichtet ist. Das heißt, die Kupplungsscheiben der ersten Nasskupplung 12 sind in eine Flüssigkeit, beispielsweise in ein Schmiermittel, das innerhalb der Kupplungstrommel oder des Kupplungsgehäuses der ersten Nasskupplung 12 gehalten wird, eingetaucht oder wenigstens teilweise eingetaucht oder einzutauchen eingerichtet oder wenigstens teilweise einzutauchen eingerichtet.
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Die erste Synchronisiervorrichtung 13 umfasst einen ersten rotierbaren Abschnitt 13a, einen zweiten rotierbaren Abschnitt 13b und ein erstes bewegliches Element 13c, beispielsweise eine Schaltmuffe. Der erste rotierbare Abschnitt 13a und der zweite rotierbare Abschnitt 13b der ersten Synchronisiervorrichtung 13 können miteinander in Reibschluss gebracht werden. Wenn der erste rotierbare Abschnitt 13a und der zweite rotierbare Abschnitt 13b der ersten Synchronisiervorrichtung 13 miteinander in Reibschluss sind oder mit dergleichen Geschwindigkeit oder im Wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit rotieren, können der erste rotierbare Abschnitt 13a und der zweite rotierbare Abschnitt 13b der ersten Synchronisiervorrichtung 13 wahlweise mittels des ersten beweglichen Elements 13c drehfest miteinander verbunden werden. Die erste Synchronisiervorrichtung 13 kann zum Beispiel ein Synchronisationsgetriebe enthalten. Es versteht sich jedoch, dass die erste Synchronisiervorrichtung 13 andere bekannte mechanische Synchronisationsmechanismen enthalten kann.
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Das erste Zahnrad 11 ist mittels der ersten Synchronisiervorrichtung 13 mit der ersten Nasskupplung 12 in Eingriff bringbar. Genauer gesagt ist der erste rotierbare Abschnitt 12a der ersten Nasskupplung 12 mit der ersten Getriebewelle 10 fest verbunden oder in einem Stück ausgebildet, der zweite rotierbare Abschnitt 12b der ersten Nasskupplung 12 ist mit dem ersten rotierbaren Abschnitt 13a der ersten Synchronisiervorrichtung 13 fest verbunden oder in einem Stück ausgebildet, und der zweite rotierbare Abschnitt 13b der ersten Synchronisiervorrichtung 13 ist mit dem ersten Zahnrad 11 fest verbunden oder in einem Stück ausgebildet. Eine Masse oder ein Trägheitsmoment des ersten Zahnrads 11 kann größer sein als eine kombinierte Masse oder ein kombiniertes Trägheitsmoment des zweiten rotierbaren Abschnitts 12b der ersten Nasskupplung 12 und des ersten rotierbaren Abschnitts 13a der ersten Synchronisiervorrichtung 13, zum Beispiel um einen Faktor zwei oder mehr, um einen Faktor vier oder mehr oder um einen Faktor zehn oder mehr.
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Das Getriebe 40 enthält ferner eine zweite Nasskupplung 22 und eine zweite Synchronisiervorrichtung 23. Die zweite Nasskupplung 22 und die zweite Synchronisiervorrichtung 23 sind auf der zweiten Getriebewelle 20 angeordnet. Die zweite Nasskupplung 22 und die zweite Synchronisiervorrichtung 23 sind eingerichtet, das vierte Zahnrad 24 wahlweise mit der zweiten Getriebewelle 20 in Eingriff zu bringen. Genauer gesagt sind die zweite Nasskupplung 22 und die zweite Synchronisiervorrichtung 23 in Reihe zwischen dem vierten Zahnrad 24 und der zweiten Getriebewelle 20 verbunden. Das heißt, das vierte Zahnrad 24 ist nur dann in Eingriff mit der zweiten Getriebewelle 20, wenn sowohl die zweite Nasskupplung 22 als auch die zweite Synchronisiervorrichtung 23 eingerückt oder geschlossen sind. Andererseits ist das vierte Zahnrad 24 von der zweiten Getriebewelle 20 gelöst, wenn entweder eine oder beide der zweiten Nasskupplung 22 und der zweiten Synchronisiervorrichtung 23 gelöst oder offen ist/sind.
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Die zweite Nasskupplung 22 umfasst einen ersten rotierbaren Abschnitt 22a, einen zweiten rotierbaren Abschnitt 22b, einen ersten Satz Kupplungsscheiben, der mit dem ersten rotierbaren Abschnitt 22a gekoppelt ist, und einen zweiten Satz Kupplungsscheiben, der mit dem zweiten rotierbaren Abschnitt 22b gekoppelt ist. Die Kupplungsscheiben der zweiten Nasskupplung 22 sind abwechselnd entlang der zweiten Getriebewelle 20 angeordnet. Der erste rotierbare Abschnitt 22a und der zweiten rotierbare Abschnitt 22b der zweiten Nasskupplung 22 können wahlweise miteinander in Eingriff gebracht werden oder wahlweise drehfest miteinander verbunden werden, indem das Kupplungspaket, das den ersten Satz Kupplungsscheiben und den zweiten Satz Kupplungsscheiben der zweiten Nasskupplung 22 enthält, zusammengedrückt wird, zum Beispiel mittels eines zweiten Kupplungskolbens. Der zweite Kupplungskolben kann zum Beispiel mittels hydraulischer oder elektromagnetischer Kräfte betätigbar sein. Die Kupplungsscheiben der zweiten Nasskupplung 22 sind innerhalb einer Kupplungstrommel oder eines Kupplungsgehäuses angeordnet, das mit einer Flüssigkeit, beispielsweise einem Schmiermittel, gefüllt oder wenigstens teilweise gefüllt ist oder gefüllt oder wenigstens teilweise gefüllt zu werden eingerichtet ist. Das heißt, die Kupplungsscheiben der zweiten Nasskupplung 22 sind in eine Flüssigkeit, beispielsweise in ein Schmiermittel, das innerhalb der Kupplungstrommel oder des Kupplungsgehäuses der zweiten Nasskupplung 22 gehalten wird, eingetaucht oder wenigstens teilweise eingetaucht oder einzutauchen eingerichtet oder wenigstens teilweise einzutauchen eingerichtet.
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Die zweite Synchronisiervorrichtung 23 umfasst einen ersten rotierbaren Abschnitt 23a, einen zweiten rotierbaren Abschnitt 23b und ein zweites bewegliches Element 23c, beispielsweise eine Schaltmuffe. Der erste rotierbare Abschnitt 23a und der zweite rotierbare Abschnitt 23b der zweiten Synchronisiervorrichtung 23 können miteinander in Reibschluss gebracht werden. Wenn der erste rotierbare Abschnitt 23a und der zweite rotierbare Abschnitt 23b der zweiten Synchronisiervorrichtung 23 miteinander in Reibschluss sind oder mit der gleichen Geschwindigkeit oder im Wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit rotieren, können der erste rotierbare Abschnitt 23a und der zweite rotierbare Abschnitt 23b der zweiten Synchronisiervorrichtung 23 wahlweise mittels des zweiten beweglichen Elements 23c drehfest miteinander verbunden werden. Die zweite Synchronisiervorrichtung 23 kann zum Beispiel ein Synchronisationsgetriebe enthalten. Es versteht sich jedoch, dass die zweite Synchronisiervorrichtung 23 andere bekannte mechanische Synchronisationsmechanismen enthalten kann.
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Das vierte Zahnrad 24 ist mittels der zweiten Synchronisiervorrichtung 23 mit der zweiten Nasskupplung 22 in Eingriff bringbar. Genauer gesagt ist der erste rotierbare Abschnitt 22a der zweiten Nasskupplung 22 mit der zweiten Getriebewelle 20 fest verbunden oder in einem Stück ausgebildet, der zweite rotierbare Abschnitt 22b der zweiten Nasskupplung 22 ist mit dem ersten rotierbaren Abschnitt 23a der zweiten Synchronisiervorrichtung 23 fest verbunden oder in einem Stück ausgebildet, und der zweite rotierbare Abschnitt 23b der zweiten Synchronisiervorrichtung 23 ist mit dem vierten Zahnrad 24 fest verbunden oder in einem Stück ausgebildet. Eine Masse oder ein Trägheitsmoment des vierten Zahnrads 24 kann größer sein als eine kombinierte Masse oder ein kombiniertes Trägheitsmoment des zweiten rotierbaren Abschnitts 22b der zweiten Nasskupplung 22 und des ersten rotierbaren Abschnitts 23a der zweiten Synchronisiervorrichtung 23, zum Beispiel um einen Faktor zwei oder mehr, um einen Faktor vier oder mehr oder um einen Faktor zehn oder mehr.
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Der Antriebsstrang 100 enthält ferner eine elektronische Steuereinheit 70. Die elektronische Steuereinheit 70 kann elektronische Schaltungen wie einen oder mehrere programmierbare Recheneinheiten, zum Beispiel einen oder mehrere Mikroprozessoren und/oder ein oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGA) oder ähnliches enthalten. Die elektronische Steuereinheit 70 ist eingerichtet, die Leistungsquelle 30 und das Getriebe 40 zu steuern. In der in 1 gezeigten Ausführungsform kann die elektronische Steuereinheit 70 ferner eingerichtet sein, den Wechselrichter 50 zu steuern. Die elektronische Steuereinheit 70 kann mit der Leistungsquelle 30, dem Getriebe 40 und dem Wechselrichter 50 zum Beispiel über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung verbunden sein (nicht gezeigt). Zum Beispiel kann die elektronische Steuereinheit 70 eingerichtet sein, eine Leistung und/oder eine Geschwindigkeit der Leistungsquelle 30 zu steuern, insbesondere einen zeitlichen Verlauf der Leistung und/oder der Geschwindigkeit der Leistungsquelle 30. Die elektronische Steuereinheit 70 kann eingerichtet sein, das Einrücken und Lösen der ersten Nasskupplung 12, der ersten Synchronisiervorrichtung 13, der zweiten Nasskupplung 22 und der zweiten Synchronisiervorrichtung 23 zu steuern. Genauer gesagt kann die elektronische Steuereinheit 70 eingerichtet sein, die Zeitwahl, inklusive die relative Zeitwahl, des Einrückens und Lösens der ersten Nasskupplung 12, der ersten Synchronisiervorrichtung 13, der zweiten Nasskupplung 22 und der zweiten Synchronisiervorrichtung 23 zu steuern, insbesondere während eines Gangwechsels.
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Die in 1 gezeigte Ausführungsform des Getriebes 40 stellt zwei verschiedene Antriebsübersetzungen oder Übersetzungsverhältnisse zwischen der ersten Getriebewelle 10 und der zweiten Getriebewelle 20 bereit. Genauer gesagt, wenn sowohl die erste Nasskupplung 12 als auch die erste Synchronisiervorrichtung 13 eingerückt sind und zugleich entweder eine oder beide der zweiten Nasskupplung 22 und der zweiten Synchronisiervorrichtung 23 gelöst ist/sind, sind die erste Getriebewelle 10 und die zweite Getriebewelle 20 über das erste Zahnrad 11 und das zweite Zahnrad 21 treibend miteinander verbunden, wobei das erste Zahnrad 11 und das zweite Zahnrad 21 an der zweiten Getriebewelle 20 eine hohe Geschwindigkeit und ein niedriges Drehmoment liefern.
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Und wenn entweder eine oder beide der ersten Nasskupplung 12 und der ersten Synchronisiervorrichtung 13 gelöst ist/sind und zugleich sowohl die zweite Nasskupplung 22 als auch die zweite Synchronisiervorrichtung 23 eingerückt sind, sind die erste Getriebewelle 10 und die zweite Getriebewelle 20 über das dritte Zahnrad 14 und das vierte Zahnrad 24 treibend miteinander verbunden, wobei das dritte Zahnrad 14 und das vierte Zahnrad 24 an der zweiten Getriebewelle 20 eine niedrige Geschwindigkeit und ein hohes Drehmoment liefern. Es versteht sich, dass das Getriebe 40 in alternativen Ausführungsformen mehr als zwei Übersetzungsverhältnisse zwischen der ersten Getriebewelle 10 und der zweiten Getriebewelle 20 und/oder zwischen der Leistungsquelle 30 und der zweiten Getriebewelle 20 enthalten kann. Zum Beispiel kann das Getriebe 40 zusätzliche Zahnräder und Kupplungen/Synchronisiervorrichtungen und/oder zusätzliche Getriebewellen enthalten.
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2 stellt Schritte eines Verfahrens zum Schalten des Getriebes 40 aus 1 dar. Bei 201 rückt die elektronische Steuereinheit 70 die erste Nasskupplung 12 und die erste Synchronisiervorrichtung 13 ein, und zugleich löst die elektronische Steuereinheit 70 die zweite Nasskupplung 22 und die zweite Synchronisiervorrichtung 23. Das heißt, bei 201 ist die erste Getriebewelle 10 über das erste Zahnrad 11 und das zweite Zahnrad 21 treibend mit der zweiten Getriebewelle 20 verbunden, wobei das erste Zahnrad 11 und das zweite Zahnrad 21 an der zweiten Getriebewelle 20 eine hohe Geschwindigkeit und ein niedriges Drehmoment liefern. Da die gelöste zweite Synchronisiervorrichtung 23 das vierte Zahnrad 24 mit einer relativ großen Masse und großen Trägheit von der zweiten Nasskupplung 22 entkuppelt, ist ein Widerstand, den die zweite Nasskupplung 22 auf den Antriebsstrang 100 ausübt, im Verhältnis zu traditionellen Antriebssträngen, die in der gleichen oder einer ähnlichen Konfiguration kein Entkuppeln des vierten Zahnrades 24 von der zweiten Nasskupplung 22 erlauben, erheblich reduziert.
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Bei 202 leitet die elektronische Steuereinheit 70 einen Lastschaltvorgang oder einen Lastherunterschaltvorgang ein, der darauf abzielt, eine Drehmomentübertragung zwischen der ersten Getriebewelle 10 und der zweiten Getriebewelle 20 von dem ersten Zahnrad 11 und dem zweiten Zahnrad 21 an das dritte Zahnrad 14 und das vierte Zahnrad 24 zu übergeben. Das Einleiten des Herunterschaltens bei 202 beinhaltet, dass die Steuereinheit 70 die zweite Synchronisiervorrichtung 23 einrückt, wodurch sie das In-Eingriff-bringen des vierten Zahnrades 24 mit der zweiten Getriebewelle 20 mittels der zweiten Nasskupplung 22 vorbereitet. Wenn die Steuereinheit 70 die zweite Synchronisiervorrichtung 23 eingerückt hat, geht die Steuereinheit zu 203.
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Bei 203 rückt die Steuereinheit 70 die zweite Nasskupplung 22 ein und löst die erste Nasskupplung 12, während sie die erste Synchronisiervorrichtung 13 eingerückt hält. Die Steuereinheit 70 rückt die zweite Nasskupplung 22 ein und löst die erste Nasskupplung 12 vorzugsweise gleichzeitig, so dass eine Drehmomentübertragung über das erste Zahnrad 11 und das zweite Zahnrad 21 und eine Drehmomentübertragung über das dritte Zahnrad 14 und das vierte Zahnrad 24 während des Herunterschaltens überlappen. Auf diese Weise kann während des Schaltens an der zweiten Getriebewelle 20 ein kontinuierliches oder übergangsloses Drehmoment geliefert werden. Wenn die ersten Nasskupplung 12 gelöst worden ist, geht die Steuereinheit 70 zu 204.
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Bei 204 löst die Steuereinheit 70 die erste Synchronisiervorrichtung 13, um das relativ massereiche und träge erste Zahnrad 11 von der ausgerückten ersten Nasskupplung 12 zu entkoppeln, um den Widerstand zu verringern, den die erste Nasskupplung 12 auf den Antriebsstrang 100 ausüben kann. Wenn die erste Synchronisiervorrichtung 13 gelöst ist, kann die Steuereinheit 70 zu 205 übergehen.
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Bei 205 kann die Steuereinheit 70 die zuvor gelöste erste Nasskupplung 12 wieder einrücken, wodurch der erste rotierbare Abschnitt 12a und der zweite rotierbare Abschnitt 12b der ersten Nasskupplung 12 drehfest miteinander verbunden werden, um einen Schlupf zwischen dem ersten rotierbaren Abschnitt 12a und dem zweiten rotierbaren Abschnitt 12b der ersten Nasskupplung 12 auf Null zu reduzieren. Dies kann den Wirkungsgrad des Antriebsstrangs 100 weiter erhöhen.
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In Anbetracht der Symmetrie des Getriebes 40 versteht ein Durchschnittsfachmann anhand der vorangegangenen Beschreibung eines Leistungsherunterschaltens leicht, wie der Antriebsstrang 100 verwendet werden kann, um ein Leistungshochschalten durchzuführen, das eine Übergabe der Drehmomentübertragung zwischen der ersten Getriebewelle 10 und der zweiten Getriebewelle 20 von dem dritten Zahnrad 14 und dem vierten Zahnrad 24 zurück zu dem ersten Zahnrad 11 und dem zweiten Zahnrad 21 in analoger Weise ermöglicht.
