DE202021101600U1

DE202021101600U1 - 9-Gang-Mehrkupplungsgetriebe als Windungsgetriebe mit Parksperrenrad, insbesondere auf einer der beiden Vorgelegewellen

Info

Publication number: DE202021101600U1
Application number: DE202021101600.0U
Authority: DE
Original assignee: Hofer Powertrain Innovation GmbH
Current assignee: Hofer Powertrain Innovation GmbH
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2022-09-02
Anticipated expiration: 2031-03-26

Abstract

Mehrkupplungsgetriebe (1, 101),
insbesondere Doppelkupplungsgetriebe,
vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs (1000) wie eines Kraftfahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine (1010) als Antriebsmaschine,
mit wenigstens einer ersten Kupplung (3, 103) und einer zweiten Kupplung (5, 105) und mit wenigstens einem Radsatzpaar (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, ZR),
insbesondere einem ersten Radsatzpaar A1/A2 (Z1),
und mit einem zweiten Radsatzpaar, insbesondere einem Radsatzpaar B1/B2 (Z2), wobei die Radsatzpaare (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, ZR), insbesondere die Radsatzpaare A1/A2 (Z1) und B1/B2 (Z2), im Vergleich miteinander unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse (i) bzw. Untersetzungsverhältnisse aufweisen,
und wobei in einer Gangstellung des Mehrkupplungsgetriebes (1) wenigstens eines der beiden Radsatzpaare (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, ZR), insbesondere der Radsatzpaare A1/A2 (Z1), B1/B2 (Z2), Teil einer Kraftflussstrecke (25, 125, 27, 127) ist,
bei der das Mehrkupplungsgetriebe (1, 101) als ein Windungsgetriebe (1, 101, 81, 81^I, 181, 181^I) geschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Mehrkupplungsgetriebe (1, 101) ein 9-Gang-Getriebe ist,
bei dem zumindest ein Teil einer Parksperre, insbesondere ein Parksperrenrad (PL), auf einer Welle (7, 107, 51, 151, 53, 153, 54, 154, 74, 174, 75, 175, 77, 177), vorzugsweise auf einer der Vorgelegewellen (51, 53, 151, 153), des Mehrkupplungsgetriebes (1, 101) sitzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrkupplungsgetriebe wie z. B. ein Doppelkupplungsgetriebe, das in der Form eines Windungsgetriebes wenigstens einige der Gänge des Mehr- bzw. Doppelkupplungsgetriebes realisiert. Solche Doppelkupplungsgetriebe können als Getriebe in Kraftfahrzeugen, insbesondere mit einer Verbrennungskraftmaschine als Antriebsmaschine, verbaut sein. Folglich betrifft die vorliegende Erfindung ein Mehrkupplungsgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mehrkupplungsgetriebe, wie z. B. Doppelkupplungsgetriebe, zeichnen sich durch einige Vorteile im Vergleich mit Antriebsträngen aus, in denen nur eine einzige Trennkupplung zwischen Antriebsmotor und Getriebe angeordnet ist. Mehrkupplungsgetriebe können z. B. lastkraftunterbrechungsfrei einen Wechsel von einem Gang in den nächsten Gang, also in einen höheren oder in einen niedrigeren Gang, abwickeln. Auch trägt das Vorhandensein von mehreren Kupplungen zu einer besseren Kraftstoffeffizienz bei Verbrennungskraftmaschinen bei. Darüber hinaus sind in der Literatur zahlreiche, weitere Vorteile von Doppelkupplungsgetrieben beschrieben. Die Vorteile werden aber wenigstens zum Teil dadurch wieder aufgehoben, dass ein Doppelkupplungsgetriebe nicht zuletzt aufgrund seiner beiden Teilgetriebe größer, komplexer und häufig auch schwerer als nur mit einer Kupplung ausgestattete Getriebe baut.
Durch die Gestaltung eines Doppelkupplungsgetriebes als Windungsgetriebe wird immer wieder versucht, einige der Nachteile eines Doppelkupplungsgetriebes im Vergleich mit einem Ein-Kupplungs-Getriebe zu reduzieren.
Stand der Technik
Das Thema „Windungsgetriebe“ ist nicht nur in Fachbüchern, sondern auch in der Patentliteratur in der Vergangenheit immer wieder erörtert worden, wobei mit dem Schlagwort „Windungsgetriebe“ zwar ähnliche, aber nicht unbedingt identische Sachverhalte bezeichnet werden.
Die DE 10 2006 054 281 A1 (Anmelderin: ZF Friedrichshafen AG, Anmeldetag: 17.11.2006, Veröffentlichungstag: 12.06.2008) stellt die Möglichkeit vor, ein Doppelkupplungs-Windungsgetriebe durch zwei hintereinander angeordnete Teilgetriebe mit jeweils mindestens vier Vorwärtsgängen zu realisieren. Die Druckschrift versucht, Getriebe mit zwei Teilgetrieben vorzustellen, die möglichst pro eingelegten Gang nur zwei Schaltelemente in einem geschlossenen Zustand aufweisen, während die anderen Schaltelemente geöffnet bleiben. Das als Grundsystembaukasten vorgestellte Getriebe ist mit einer Hauptwelle, einer Vorgelegewelle und einer Abtriebswelle zusammengestellt. Zu den beiden Teilgetrieben, die jeweils mit drei Radsatzpaaren aufgebaut sind, werden jeweils vier verschiedene Kraftflüsse vorgestellt. Obwohl das Getriebe als Windungsgetriebe beschrieben wird, wirken die Radsatzbilder wie zwei sequentiell angeordnete 4-Gang-Teil-Getriebe. Der Grad der Kompaktheit ist durch den konstruktiven Ansatz, Teilgetriebe sequentiell hintereinander zu schalten, von Haus aus beschränkt.
Die EP 2 087 257 B1 (Anmelderin: ZF Friedrichshafen AG, Prioritätstag: 17.11.2006, Patenterteilungstag: 19.01.2011), deren Gegenstand auch durch ihre Anmeldung als WO 2008/058 858 A1 veröffentlicht worden ist, basiert in zahlreichen Ausführungsformen auf den Doppelkupplungswindungsgetrieben der DE 10 2006 054 281 A1 . In der EP 2 087 257 B1 wird zwischen antriebs- und abtriebsseitigen Teilgetrieben unterschieden. Die dargestellten Varianten dieses Konzepts eines Doppelkupplungsgetriebes folgen - wie ihre deutsche Voranmeldung - sehr stark der Trennung der Einzelgetriebe in zwei Teilgetriebe, die nacheinander angeordnet sind.
Die DE 10 2010 008 101 A1 (Anmelderin: Dr. Ing. h. c. F. Porsche Aktiengesellschaft, Anmeldetag: 15.02.2010, Veröffentlichungstag: 18.08.2011) widmet sich dem Thema, aus sechs Gangstufen unter teilweiser Windungsführung des Kraftflusses neun unterschiedliche Vorwärtsgänge zu machen.
Die DE 10 2010 007 639 A1 (Anmelderin: Dr. Ing. h. c. F. Porsche Aktiengesellschaft, Anmeldetag: 05.02.2010, Veröffentlichungstag: 11.08.2011) zeigt als eine in Bezug auf die mögliche Anzahl an realisierbaren Gängen weitere Steigerung im Vergleich mit der DE 10 2010 008 101 A1 , wie es möglich sein soll, durch die Verwendung von zwei Hohlwellen, die auf einer Vollwelle als Hauptwelle liegen, aus sechs Gangstufen durch teilweise Windungsführungen unter Einschaltung einer Vorgelegewelle insgesamt zehn verschiedene Gänge zu machen.
Die Beschreibung der DE 10 2017 102 943 A1 (Anmelderin: Getrag BV & Co KG; Veröffentlichungstag: 16.08.2018) beschäftigt sich mit einem Hybridantriebsstrang, bei dem eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors auf eine Doppelkupplungsanordnung geführt ist. Eine Elektromaschine soll an einer der Eingangswellen angebunden sein.
Die Beschreibung der DE 10 2010 030 264 A1 (Anmelderin: ZF Friedrichshafen AG, Anmeldetag: 18.06.2010, Veröffentlichungstag: 22.12.2011) behandelt ein Nutzfahrzeuggetriebe, das drei Einzelsynchronisierungen und drei Doppelsynchronisierungen umfasst. Die Ausführungsbeispiele deklinieren Variationen der Anordnung von diesen drei Einzelsynchronisierungen und drei Doppelsynchronisierungen. Für die einzulegenden Gänge sind unterschiedliche Anzahlen von Gangschaltelementen ein- und auszulegen. Bei Nutzfahrzeugen mag die Synchronisation von Rotationskörpern wie Zahnrädern und Wellen eine nachgeordnete Bedeutung haben, andernfalls stellt das Ziel der optimalen Synchronisation von teilweise fünf Radkopplungen ein beachtlicher (Rechen-)Aufwand dar.
Bei dem Inhalt der DE 10 2010 055 645 A1 (Anmelderin: Volkswagen AG, Anmeldetag: 22.12.2010, Veröffentlichungstag: 28.06.2012) handelt es sich um ein Windungsgetriebe mit Windungsgängen, deren Leistungsfluss über wenigstens drei oder sogar über vier Wellen fließen. Die Gänge eins und acht sollen als Windungsgänge realisiert werden. Hierbei werden zur Realisierung der ersten Gangstufe unterschiedliche Zahnradstufen verwendet als zur Realisierung der achten Gangstufe. Zur Realisierung des Rückwärtsgangs werden wiederum zum Teil andere Zahnradstufen benötigt. Ein Getriebe gem. DE 10 2010 055 645 A1 soll vorrangig so gestaltet sein, dass es für einen Front-/Quereinbau geeignet ist.
Die DE 10 2011 006 004 A1 (Anmelderin: ZF Friedrichshafen AG, Anmeldetag: 24.03.2011, Veröffentlichungstag: 27.09.2012) zeigt ein Doppelkupplungsgetriebe und ein Snychronisationsverfahren für das entsprechende Doppelkupplungsgetriebe. Der Schwerpunkt der DE 10 2011 006 004 A1 liegt im Bereich der schweren Nutzfahrzeuge. Die Abtriebswelle soll koaxial zu den beiden Antriebswellen angeordnet sein. Die Gänge der Gangstufen führen bei jedem Gang über mehrere Zahnradpaare. Zum Teil führt der Kraftfluss über ein Wellenpaar mehrfach, das Getriebe ist also als Windungsgetriebe bzw. als Getriebe mit Windungsgängen ausgestaltet. Die Druckschrift selbst definiert den Begriff „Windungsgetriebe“ als ein Getriebe, bei dem der Kraftfluss eines oder mehrerer Gänge im Wechsel über mehrere Zahnradebenen zwischen einer Hauptwellenanordnung und einer parallelen Vorgelegewellenanordnung verläuft. Zur Vermeidung von Synchronisierung schlägt die Druckschrift vor, durch eine Regelung an den Eingangsreibungskupplungen und über eine Drehzahlregelung eines Antriebsmotors eine Drehzahlanpassung beim Einlegen eines weiteren Gangs durchzuführen. Dies lässt auf eine komplizierte Sensorik bzw. einen entsprechend komplizierten Steuerungsalgorithmus schließen. In einem Getriebe gem. der DE 10 2011 006 004 A1 soll also eine Schaltsynchronisation vermieden werden. Um aus sechs Zahnradpaaren für Vorwärtsgänge und einem Zahnradpaar für einen Rückwärtsgang neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bilden zu können, wird in der Druckschrift aufgezeigt, dass die Gänge 1, 2 und 4 sowie der Rückwärtsgang als Windungsgänge auszulegen sind.
Die DE 10 2011 076 382 A1 (Anmelderin: ZF Friedrichshafen AG, Anmeldetag: 24.05.2011, Veröffentlichungstag: 29.11.2012) betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei zueinander koaxial angeordneten Eingangswellen und mit wenigstens einer Vorgelegewelle mit verschiedenen Radsätzen. Es sind in einer Schaltung nach der DE 10 2011 076 382 A1 zwei Windungsgänge vorgesehen, jeweils ein Vorwärts- und ein Rückwärtswindungsgang. In den Windungsgängen führt ein Kraftfluss jeweils über vier Radebenen und dabei zweifach über die Vorgelegewelle. Der Aspekt, möglichst billig ein Doppelkupplungsgetriebe bauen zu wollen, führt in der DE 10 2011 076 382 A1 dazu, jeweils den niedrigsten Gang in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung als Windungsgang auszulegen. D. h., die in der DE 10 2011 076 382 A1 vorgeschlagene Gestaltung des Getriebes führt zu Windungsgängen bei den niedrigsten Gängen. Die DE 10 2011 076 386 A1 (Anmelderin: ZF Friedrichshafen AG, Anmeldetag: 24.05.2011, Veröffentlichungstag: 29.11.2012) dürfte in die gleiche Kategorie von Getriebebeschreibungen einzusortieren sein.
Als Weiterbildung der DE 10 2011 076 382 A1 kann womöglich die DE 10 2011 076 381 A1 (Anmelderin: ZF Friedrichshafen AG, Anmeldetag: 24.05.2011, Veröffentlichungstag: 29.11.2012) angesehen werden, die mehr als zwei Rückwärtsgänge anbietet.
Die Getriebegestaltungen nach der DE 10 2011 076 381 A1 , nach der DE 10 2011 076 386 A1 und nach der DE 10 2011 076 382 A1 sind auf den Nutzfahrzeugbereich zugeschnitten, mit ihren Besonderheiten wie Kriechgang und Schnellgang und dem Augenmerk auf die Robustheit des Getriebes bei Nachreihung von Komfortaspekten des Antriebstrangs.
Eine besonders interessante Konstruktion eines Mehrkupplungsgetriebes mit zwei Windungsgängen wird in der DE 20 2014 104 722 U1 (Inhaberin: hofer forschungs- und entwicklungs GmbH; Eintragungstag: 07.01.2016) vorgestellt. In dem vorgestellten Acht-Gang-Getriebe sind die Losräder der Gänge IV, VI, V und VII auf der einen Vorgelegewelle angeordnet, während die Losräder der Gänge II und III sowie ein Losrad für einen Rückwärtsgang auf der anderen Vorgelegewelle liegen. Die Gebrauchsmusterschrift erläutert zahlreiche, grundlegende Aspekte zu einem für viele Anwendungsfälle geeigneten Mehrkupplungswindungsgetriebe, insbesondere Doppelkupplungswindungssgetriebe.
Gattung
Wie sich aus den unterschiedlichen Gestaltungen der Getriebe ergibt, variiert das Verständnis der Fachwelt leicht, was tatsächlich unter dem Begriff „Windungsgetriebe“ zu verstehen ist. Aus den Druckschriften kann jedoch abgeleitet werden, dass Getriebe als Windungsgetriebe zu bezeichnen sind, bei denen ein Kraftfluss von einer Wellenanordnung, z. B. zwei koaxiale Wellen umfassend, weggeführt wird, um anschließend von einer anderen Welle wieder auf die erste Wellenanordnung, jedoch über ein anderes Gangelement, wie z. B. ein anderes Zahnrad, zurückzugelangen. Andere Druckschriften bezeichnen mit dem Begriff „Windungsgetriebe“ die Nutzung von zwei Zahnradpaaren im Kraftfluss. Auch wird unter dem Begriff „Windungsgetriebe“ der Wechsel von einer ersten Welle auf eine zweite Welle und wieder auf eine Welle verstanden, die fluchtend zur ersten Welle angeordnet ist, damit eine Übersetzungsstrecke gebildet wird, wie z. B. dem mehrfachen Wechsel zwischen einer (ggf. mehrteilig ausgestalteten) Hauptwelle und einer (ggf. mehrteilig ausgestalteten) Neben- oder Vorgelegewelle. Weitere Literaturstellen bezeichnen Getriebe als Windungsgetriebe, wenn eine Kraftflussrichtungsänderung von und zu einer Welle stattfindet.
Mit anderen Worten könnte aus allen angeführten Literaturstellen abgeleitet werden, dass Windungsgetriebe Getriebe sind, bei denen nicht für jede einzelne Gangstufe ein dezidiertes (Stirnrad-)Zahnradpaar vorhanden ist, das nur dann kraft- und/oder leistungsmäßig kämmt, wenn der genau dieser Stufe zugeordnete, also einzige, Gang des Getriebes eingelegt sein soll. Unter dem Begriff „Windungsgetriebe“ kann auch ein Getriebe verstanden werden, bei dem eine Zahnradstufe in dem Kraftfluss von mehreren Schaltstellungen bzw. bei mehreren Gängen genutzt wird.
Unabhängig davon, an welchem Aspekt eines Getriebes - auch immer - die Fachwelt den Begriff „Windungsgetriebe“ festmacht, darf nachfolgend auf die zuvor oben, unter dem Abschnitt „Stand der Technik“ zitierten Druckschriften und Darstellungen in Bezug auf die Definition „Windungsgetriebe“ sowie die zuvor angebotenen Definitionen verwiesen werden. Die vorliegende Lehre baut auf den früher dargelegten Verständnissen zu Windungsgetrieben auf. Die früheren Verständnisse zu „Windungsgetrieben“ gelten mit der Benennung der jeweiligen Druckschrift in vorliegendes Schutzrecht als inkorporiert.
Nach einem Aspekt kann festgehalten werden, dass ein Windungsgetriebe ein Getriebe ist, in welchem in zumindest einer Gangstellung ein Kraftfluss über mehrere Radsatzpaare führbar ist. Der Pfad des Kraftflusses beschreibt gewissermaßen zumindest eine Windung.
Aufgabenstellung
Wie sich aus der Menge der Patentliteratur ergibt, wird offensichtlich immer noch nach Lösungen für konstruktiv einfache Mehrkupplungsgetriebe gesucht. Idealerweise kann mit einer geringeren Anzahl an Radsatzpaaren trotzdem eine Vielzahl von unterschiedlichen Gangstufen realisiert werden. Obwohl weniger Radsatzpaare vorgesehen sind als Gangstufen, sollte es möglich sein, einen Gang des Getriebes aus zumindest einer höheren, einstelligen Anzahl an Gängen zu wählen. Hierbei ist es erstrebenswert, eine Konstruktion zu kennen, wie ein kompaktes Doppelkupplungsgetriebe realisiert werden kann, das sowohl Gänge mit kleinen Übersetzungsverhältnissen (z. B. mit i kleiner als 1) als auch Gänge mit im Vergleich hierzu großen Übersetzungsverhältnissen (z. B. mit i größer als 1) aufweisen kann, mit anderen Worten, eine günstige Getriebespreizung ist eine weitere zu beachtende Rahmenbedingung bei der Gestaltung eines Kraftfahrzeuggetriebes.
Erfindungsbeschreibung
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Mehrkupplungsgetriebe nach Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Mehrkupplungsgetriebe ist vorteilhafterweise in einem Kraftfahrzeug einsetzbar, das von einer Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. In einer Ausgestaltung ist das Mehrkupplungsgetriebe also für Kraftfahrzeuge geeignet, die mit Diesel- oder Benzinmotoren ausgestattet sind. Die Verbrennungskraftmaschine treibt eine Antriebswelle an. Zudem kann auch mindestens ein Elektromotor vorgesehen sein. Das Getriebe lässt sich in einer weiteren Konfiguration auch als Getriebe für einen hybridisierten Antriebsstrang einsetzen.
Das Mehrkupplungsgetriebe weist mindestens eine erste Kupplung und mindestens eine zweite Kupplung auf. Das Mehrkupplungsgetriebe kann, wenn es zwei Kupplungen aufweist, auch als Doppelkupplungsgetriebe bezeichnet werden. Zunächst einmal kann festgehalten werden, dass als Kupplung Bauteile bezeichnet werden können, über die eine Antriebs- oder eine Abtriebsleistung in oder aus dem Getriebe führbar ist. Als Kupplung werden die Bauelemente bezeichnet, die zwischen Motor und Getriebe oder zwischen Getriebe und einer Abtriebswelle einen Kraftfluss in das Getriebe oder aus dem Getriebe ermöglichen. Natürlich können aber auch weitere Kupplungen in dem Antriebsstrang vorgesehen werden. Als Kupplungen können alle Kupplungsarten, insbesondere nass- und trockenlaufende Kupplungen wie Reibkupplungen, Lamellenkupplungen, Klauenkupplungen, vorgesehen werden. Nasslaufende Reibkupplungen werden gerne in einem Automobil verbaut.
Das erfindungsgemäße Getriebe weist mehrere Gänge auf. Die Gänge stellen unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle zur Verfügung. Einem Gang ist mindestens ein Radsatzpaar zugeordnet. Ein Radsatzpaar umfasst wenigstens zwei Zahnräder, die, wenn sie als Stirnradpaar vorliegen, kämmend ineinander eingreifen. Ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad, die ineinander eingreifend zusammenarbeiten, bilden ein erstes Radsatzpaar. So lässt sich das Übersetzungsverhältnis des Radsatzpaares durch den Durchmesser des ersten Zahnrads und den Durchmesser des zweiten Zahnrads festlegen. Das erste Radsatzpaar legt einen Gang fest. Es ist in dem Getriebe ein zweites Radsatzpaar vorgesehen. Das zweite Radsatzpaar weist ein drittes und ein viertes Zahnrad auf. Insbesondere können in dem Getriebe weitere Radsatzpaare wie ein drittes, viertes, fünftes, sechstes und ein siebtes Radsatzpaar mit weiteren Zahnrädern vorhanden sein. Diese Radsatzpaare stellen weitere Gangstufen dar. Es kann auch ein Radsatz vorgesehen sein, der speziell für den Kraftfluss eines Rückwärtsgangs bestimmt ist.
Für eine leichtere Zuordnung können die Radsatzpaare auch durch ihre Zähnezahlen beschrieben werden. A1 steht für eine erste Zähnezahl. A2 steht für eine zweite Zähnezahl. Das Bezeichnungspärchen A1 und A2 gehört zu einem Paar eines Radsatzes. Das Bezeichnungspärchen B1 und B2 gehört zu einem Paar eines Radsatzes. Wird das erste Radsatzpaar als Radsatzpaar mit den Zähnen A1 und A2 bezeichnet, so kann das zweite Radsatzpaar als Radsatzpaar mit den Zähnen B1 und B2 als das andere Radsatzpaar bezeichnet werden.
Von den zahlreichen Radsatzpaaren, die Teil des Getriebes sind, hat das erste Radsatzpaar ein größeres Übersetzungsverhältnis als das zweite Radsatzpaar. Wird der Quotient aus Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl gebildet, so ist dieses Verhältnis, das auch mit dem Buchstaben „i“ abgekürzt werden kann, für das erste Radsatzpaar größer als für das zweite Radsatzpaar. Der Zahlenwert i ist für das erste Radsatzpaar höher als für das zweite Radsatzpaar. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Übersetzungsverhältnis des zweiten Radsatzpaars kleiner als 1 ist. Man könnte auch sagen, das zweite Radsatzpaar weist ein Untersetzungsverhältnis auf. Das zweite Radsatzpaar übersetzt also in das Schnelle, d. h. das Radsatzpaar hat eine langsamere Eingangsdrehgeschwindigkeit als seine Ausgangsdrehgeschwindigkeit bzw. seine Abtriebsdrehgeschwindigkeit.
In dem Mehrkupplungsgetriebe wird ein Drehmoment von einem Antrieb auf einen Abtrieb entlang einer Kraftflussstrecke übertragen. Die Übertragung des Drehmoments kann dabei über mehrere Wellen, insbesondere eine oder mehrere Antriebswellen, eine oder mehrere Abtriebswellen und dazwischen geschaltete Vorgelegewellen, z. B. eine erste Vorgelegewelle und eine zweite Vorgelegewelle, erfolgen. Die Wellen sind idealerweise zueinander parallel verlaufend angeordnet. Sind Stirnzahnräder verbaut, findet zwischen den Wellen eine Übersetzung der Drehmomente mittels unterschiedlicher Radsatzpaare aus Zahnrädern mit unterschiedlichen Größenverhältnissen für die den jeweiligen Radsatzpaaren zuordenbaren Gänge statt.
Nach einem interessanten Aspekt zu vorliegender Erfindung ist in dem Mehrkupplungsgetriebe eine Gangstellung vorgesehen, in der ein Drehmoment von dem ersten Radsatzpaar über das zweite Radsatzpaar geführt wird. Der Kraftfluss verläuft also von der Antriebswelle zumindest über das erste Radsatzpaar, eine weitere Welle und das zweite Radsatzpaar wieder auf eine Welle, die in dem (verlängerten) Raum der Antriebswelle liegt. Von dort kann der Kraftfluss auf die Abtriebswelle überführt werden. Diese Gangstellung kann als erster Windungsgang bezeichnet werden. Der erste Windungsgang stellt einen Gang dar, der in einem Windungsbetrieb, d. h. über mehrere Radsatzpaare hinweg, einen Kraftfluss vermittelt. Das erste Radsatzpaar kann daher auch als erstes Windungsradsatzpaar bezeichnet werden. Dementsprechend bzw. im gleichen Sinne kann das zweite Radsatzpaar als zweites Windungsradsatzpaar bezeichnet werden.
Außerdem ist vorteilhafterweise eine weitere Gangstellung in dem Getriebe vorgesehen, in der ein Drehmoment von dem zweiten Windungsradsatzpaar über das erste Windungsradsatzpaar geführt wird. Diese Gangstellung kann als zweiter Windungsgang bezeichnet werden. Auch der zweite Windungsgang ist ein Gang, in dem das Mehrkupplungsgetriebe in dem Windungsbetrieb arbeitet. Die Richtung des Kraftflusses verläuft im zweiten Windungsgang entgegengesetzt zur Richtung des Kraftflusses im ersten Windungsgang, zumindest in Bezug auf bzw. entlang einer Nebenwelle. Der Kraftfluss wird also im zweiten Windungsgang in umgekehrter Reihenfolge im Vergleich zum ersten Windungsgang durch die Windungsradsatzpaare in dem Getriebe geführt.
Durch die sozusagen doppelte Nutzung zweier Radsatzpaare mit wahlweiser bzw. schaltungsweiser Umdrehung der Kraftflussrichtung ist es möglich, kompakt, insbesondere wenig Bauraum beanspruchend, ein Doppelkupplungsgetriebe zu gestalten. Durch die zwei Stufen kann eine stufenweise Anpassung von der Antriebsdrehzahl auf die Abtriebsdrehzahl vorgenommen werden. Die Stufungen in den Drehzahlen der einzelnen Stufen kann besser aufeinander abgestimmt werden.
So ist es möglich, ein Getriebe zu realisieren, das 9-Gänge anbietet. Es handelt sich in dem Fall um ein 9-Gang-Getriebe.
Ein 9-Gang-Getriebe kann besonders ausgeglichen gestaltet werden, wenn Bedacht auf die Position der Zahnräder genommen wird.
Vorteilhaft ist es, wenn das 9-Gang-Mehrkupplungsgetriebe als Windungsgetriebe mit wenigstens einem Parksperrenrad gestaltet ist, wobei das Parksperrenrad insbesondere auf einer der beiden Vorgelegewellen angeordnet sein kann.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische, zumindest aber vorteilhafte Aspekte offenbaren können.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Abtriebszahnrad nicht nur als Abtriebskonstante (im Sinne eines „final drive“) genutzt wird, sondern das Abtriebszahnrad auch noch Teil eines Zahnradpaares zur Bildung wenigstens eines Gangs ist. Somit entfällt ein gesondertes Abtriebszahnrad. Eines der Zahnräder des Zahnradpaares, durch das eine Gangübersetzung gebildet werden kann, ist zugleich ein Abtriebszahnrad für diese Gangübersetzung, aber auch für wenigstens eine weitere Gangübersetzung bzw. ein anderes Zahnradpaar.
Das Abtriebszahnrad kann z. B. Teil eines sechsten Zahnradpaares sein. Es kann aber zugleich auch für eine siebte Gangstufe und/oder eine neunte Gangstufe zur Verfügung stehen und eventuell auch Teil einer solchen Gangstufe sein.
So ist es möglich, sowohl eine siebte und/oder eine achte Gangstufe als auch eine neunte Gangstufe unmittelbar neben einem ersten Lager durch die Platzierung von Zahnrädern zu legen. Die Zahnräder für die siebte oder achte Gangstufe auf der einen Seite und für die neunte Gangstufe auf der anderen Seite befinden sich in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem ersten Lager.
Die zentrale Welle ist über zwei Lager derart abgestützt, dass sich die Zahnräder, insbesondere die Festräder, auf der Zentralwelle bzw. der zentralen Welle zwischen den beiden Lagern befinden.
Eine erste, eine zweite und eine vierte Gangstufe können benachbart zu einem zweiten der beiden Lager der Zentralwelle angeordnet sein. In einer alternativen Ausführungsform können aber auch eine sechste und eine achte Gangstufe unmittelbar neben dem Lager liegen.
Die beiden Lager begrenzen seitlich den Bereich, in dem sich die Zahnräder für die Gangstufen befinden.
Die Übersetzungen der einzelnen Radsatzpaare können geometrisch gestuft gestaltet werden. Die Abstufungen zweier Stufen aufeinander können so gestaltet werden, dass ein Radsatzpaar für verschiedene Gänge, Gangwahlen bzw. Gangstufen verwendbar ist. Die Abstufung der Radsatzpaare zueinander, das heißt die Übersetzungsverhältnisse aller Radsatzpaare können einer geometrischen Reihe folgen bzw. an diese (im mathematischen Sinne) angelehnt sein. In diesem Fall ist es möglich, ein Radsatzpaar, das ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis für einen (bestimmten) Gang, wie z. B. dem fünften Gang oder wie z. B. dem dritten Gang, aufweist, auch noch im Zusammenhang mit dem Kraftfluss über das Radsatzpaar für einen anderen Gang, z. B. von dem fünften Gang abweichenden Gang oder z. B. von dem dritten Gang abweichenden Gang, zu nutzen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Übersetzung des ersten Windungsradsatzpaares bzw. dessen Übersetzungsverhältnis Teil der Kraftflussstrecke mit der höchsten Übersetzung in dem Mehrkupplungsgetriebe. Insbesondere in einer Schaltstellung bzw. Kraftflussvariante durch das Getriebe kann gesagt werden, die Übersetzung ist Teil eines niedrigsten Gangs. Die Übersetzung bzw. das Zahnradpaar kann ein Bestandteil bzw. eine Komponente eines ersten Gangs sein. Als niedrigster Gang wird ein Gang bezeichnet, bei dem ein möglichst großes Drehmoment auf die Abtriebswelle übertragen wird, dafür aber die Brennkraftmaschine (bzw. die Verbrennungskraftmaschine) viele Kolbenbewegungen durchführen muss, damit ein gegebener Weg am Abtriebsrad des Kraftfahrzeugs zurückzulegen ist. Für die gleiche Wegstrecke muss die Verbrennungskraftmaschine, wenn der erste Gang eingelegt ist, in einem - im Vergleich zu einem höheren Gang - erhöhten Drehzahlbereich bzw. in einer längeren Arbeitsphase bzw. mehr Arbeitsbewegungen zurücklegend arbeiten.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das zweite Windungsradsatzpaar mit seiner Übersetzung, insbesondere in einer bestimmten Gangkonfiguration bzw. Schaltkonfiguration des Getriebes, Teil einer der niedrigsten Übersetzung, insbesondere Teil der niedrigsten oder Teil der zweitniedrigsten Übersetzung, in dem Mehrkupplungsgetriebe ist. Die Übersetzung des zweiten Windungsradsatzpaares ist zugleich Teil eines der höchsten Gänge, z. B. eines zweithöchsten Gangs oder z. B. des höchsten Gangs. Je nach Gestaltung des Getriebes kann das Radsatzpaar, das als zweites Windungsradsatzpaar bezeichnet werden kann, Teil eines siebten, achten oder sogar noch höheren Gangs wie einem neunten oder zehnten Gang sein. So bietet das Getriebe sowohl eine für ein Kraftfahrzeug sinnvolle Spreizung als auch eine mehrfache Nutzung eines Radsatzpaares für unterschiedliche Gänge in wenigstens zwei Schaltstellungen des Getriebes an.
In einer besonders ausgetüftelten Ausgestaltung der Übersetzungsverhältnisse kann ein Kraftfluss über Zahnradpaare so geführt werden, dass sowohl das eine als auch das andere Radsatzpaar, mit anderen Worten, gleichzeitig, es kann auch gesagt werden, in dem gleichen Schaltzustand, zur Herstellung bzw. Bildung eines Gangs genutzt wird. Der Kraftfluss läuft über das eine Radsatzpaar und in weiterer Folge über das andere Radsatzpaar. Beide Radsatzpaare können Komponenten des Windungsweges darstellen. Die beiden Radsatzpaare können daher als Windungsradsatzpaare bezeichnet werden. Erst anschließend wird der Kraftfluss ausgeleitet. Ein Kraftfluss zwischen den Radsatzpaaren kann durch eine Überbrückungssynchronisierung herstellbar bzw. erstellbar sein.
Aus dem zuvor Gesagten ergibt sich eine mehrfache Nutzung nicht nur von Zahnrädern, sondern von ganzen Radsatzpaaren, was zur Kompaktheit des Mehrkupplungsgetriebes, insbesondere des Doppelkupplungsgetriebes, beiträgt.
Das Windungsgetriebe ist vorteilhafterweise mit wenigstens zwei Vorgelegewellen ausgestattet. Das Windungsgetriebe kann in einer solchen Gestaltung auch als Parallelwellengetriebe oder auch als Mehrwellen-Vorgelegegetriebe bezeichnet werden. Die Vorgelegewellen sind vorzugsweise parallel zu der Hauptwelle angeordnet.
Das Windungsgetriebe bzw. das Doppelkupplungsgetriebe kann so gestaltet sein, dass zumindest ein Losrad auf der ersten Vorgelegewelle sitzt. Außerdem kann ein Losrad auf der zweiten Vorgelegewelle angeordnet sein. Je wenigstens ein Losrad ist auf jeder der beiden Vorgelegewellen vorhanden. In einer solchen Ausgestaltung kann das Losrad, das Teil der siebten Zahnradstufe ist, auf der ersten Vorgelegewelle angeordnet sein. Ein Losrad, das Teil der achten Zahnradstufe ist, kann auf der zweiten Vorgelegewelle angesiedelt sein.
Ein Losrad für die sechste Zahnradstufe und ein Losrad für die achte Zahnradstufe können mit dem gleichen Festrad in einer kämmenden Verbindung stehen. Das Festrad kann z. B. auf der äußeren Antriebswelle angebracht sein. Das Festrad kämmt sowohl mit dem Losrad für die siebte Zahnradstufe als auch mit dem Losrad für die achte Zahnradstufe.
In einer solchen Ausgestaltung kann das Losrad für die siebte Zahnradstufe auch Teil der neunten Zahnradstufe sein.
Das Windungsgetriebe weist in einer vorteilhaften Weiterbildung bei einer bestimmten Konfiguration, wenn ein bestimmter Gang eingelegt ist, einen Kraftfluss über wenigstens ein Zahnrad auf einer ersten Vorgelegewelle und über wenigstens ein Zahnrad auf einer zweiten Vorgelegewelle auf, bevor der Kraftfluss aus dem Mehrkupplungsgetriebe ausgeleitet wird. In diesem Zusammenhang werden sowohl Losräder als auch Festräder auf einer Welle als Zahnräder dieser Welle angesehen. Natürlich ist es konstruktiv möglich, entweder nur Festräder oder nur Losräder einer bestimmten Welle zuzuordnen. Konstruktiv einen größeren Freiheitsgrad stellt aber der Konstruktionsansatz dar, sowohl Festräder als auch Losräder entlang einer Welle aufzureihen. Das Getriebe kann in Bezug auf seinen Drehmomentenverlauf, alternativ in Bezug auf seinen Kraftfluss dargestellt werden. Ein Drehmoment ist also von einer Antriebswelle auf ein Zahnrad, das auf der ersten Vorgelegewelle angeordnet ist, und von dort, entweder mittelbar oder sogar unmittelbar, auf ein Zahnrad der zweiten Vorgelegewelle übertragbar. Erst von der zweiten Vorgelegewelle wird das Drehmoment - im weiteren Verlauf - auf eine Abtriebswelle übertragen. Eine Vorgelegewelle ist eine Welle, auf die von einer weiteren Welle oder von der auf eine weitere Welle ein Kraftfluss übertragbar. Von der Vorgelegewelle ist der Kraftfluss wieder zurück auf eine der Abtriebswellen übertragbar. Mit anderen Worten, das Drehmoment wird in windender Weise durch das Getriebe geführt. Es kann auch gesagt werden, der Kraftfluss wird durch das Getriebe gewunden. Dadurch, dass Zahnräder aufgrund der zweiten Vorgelegewelle in verschiedenen Ebenen seitlich nebeneinander angeordnet werden können, ergibt sich eine zusätzliche Möglichkeit, das Getriebe sehr kompakt zu bauen.
Mehrkupplungsgetriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, können in mehrere Teilgetriebe unterteilt werden. Mehrere Teilgetriebe bilden das Mehrkupplungsgetriebe. Die Teilgetriebe können auch als Gruppengetriebe bezeichnet werden. Mit anderen Worten, das Mehrkupplungsgetriebe kann auch als Mehr-Gruppengetriebe bezeichnet werden. Insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben können zumindest zwei Teilgetriebe identifiziert werden. Die Anzahl der identifizierbaren Teilgetriebe entspricht zumindest der Anzahl der Kraftflusseingangskupplungen. Nicht zuletzt aus kinematischen Erwägungen kann es vorteilhaft sein, wenn das erste Windungsradsatzpaar zu einem ersten Teilgetriebe des Mehrkupplungsgetriebes gehört und das zweite Windungsradsatzpaar zu einem zweiten Teilgetriebe des Mehrkupplungsgetriebes gehört. Die beiden Windungsradsatzpaare sind also unterschiedlichen Teilgetrieben zugeordnet. Jede der mindestens zwei Kupplungen kuppelt ein ihr zugeordnetes Teilgetriebe. Nach einem anderen Kriterium werden die Teilgetriebe anhand ihrer Hauptwelle bzw. Eingangswelle bestimmt. Alle Zahnräder, die eingangsseitig von der einen Hauptwelle angetrieben werden, sind dem einen Teilgetriebe zuzuordnen. Alle Zahnräder, die eingangsseitig von der anderen Hauptwelle angetrieben werden, sind dem anderen Teilgetriebe zuzuordnen. Bei einem Doppelkupplungsgetriebe können z. B. Gänge mit einer geraden Ordnungsnummer dem einen Teilgetriebe zugeordnet sein. Gänge mit einer ungeraden Ordnungsnummer sind in diesem Fall dem anderen Teilgetriebe zugeordnet. Bei Getrieben mit mehr als zwei Kupplungen kann auch eine andere Zuordnung der Gänge zu den einzelnen Teilgetrieben vorliegen. Die Zuordnung der Windungsradsatzpaare, also die Zuordnung von Zahnrädern, die für Gänge mit Windungsschaltung verwendbar sind, zu unterschiedlichen Teilgetrieben erlaubt die Führung des Leistungsflusses von der Hauptwelle, dessen Kupplung sich in dem geschlossen Zustand befindet, ggf. über einzelne Zahnräder und in dem Fall anschließend, über die Hauptwelle, dessen Kupplung im geöffneten Zustand vorliegt. Die Zuordnung der Windungsradsatzpaare zu unterschiedlichen Teilgetrieben trägt ebenfalls zum kompakteren Aufbau des Getriebes bei.
Wenn zwischen den beiden Windungsradsatzpaaren eine Kraftflussverbindung hergestellt werden soll, z. B. zum Einlegen eines ersten oder zum Einlegen eines neunten Gangs, ist es zur Vermeidung von Verschleiß vorteilhaft, dass beide Windungsradsatzpaare in ihrer Drehbewegung erst einen Synchronisierungsprozess, insbesondere einen zwangsweise zu überwindenden Synchronisierungsprozess, durchlaufen müssen, bevor eine formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung, z. B. der Losräder der Windungsradsatzpaare, die auf zwei unterschiedlichen Vorgelegewellen angeordnet sind, herstellbar ist. Beide Windungsradsatzpaare werden infolge der Synchronisation in ihrer Rotationsgeschwindigkeit angeglichen. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung findet die Angleichung der Rotationsgeschwindigkeit zwischen dem ersten Windungsradsatzpaar und dem zweiten Windungsradsatzpaar mittels einer mittels Schiebemuffe bewegbaren Überbrückungssynchronisierung statt. Die Überbrückungssynchronisierung bildet eine mechanische Kopplung zwischen einem Zahnrad des einen Windungsradsatzpaares und einem Zahnrad des anderen Windungsradsatzpaares. Z. B. können durch eine Konussynchronisierung die Drehgeschwindigkeiten der beteiligten Windungsradsatzpaare aneinander angeglichen werden. Die Kraftflussverbindung bildet sich gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung nach Einnahme einer Schaltstellung durch eine mechanische Kopplung. Durch Einsatz einer Überbrückungssynchronisation können selbst einander entfernt angeordnete Radsatzpaare zur Ausbildung eines Windungsgangs herangezogen werden, indem z. B. deren Wellen gekoppelt werden. Dies erlaubt für den Konstrukteur einen gestalterischen Freiheitsgrad, der sich dadurch positiv auf den Grad der Kompaktheit des Doppelkupplungs- oder Mehrkupplungsgetriebes auswirkt.
Eine Kupplungsanordnung, in der die erste Kupplung eine Kraftflusseingangskupplung ist, gilt als vorteilhaft. D. h., die erste Kupplung kann eine Einleitung eines Drehmoments über die Antriebswelle des Getriebes zulassen (eingekuppelter Zustand) oder in einem ausgekuppelten Zustand einen Kraftfluss in die Antriebswelle abtrennen. Sofern kein Kraft- oder Leistungsfluss über die Antriebswelle in dem Mehrkupplungsgetriebe erfolgt, lässt sich dadurch das gesamte Teilgetriebe stilllegen. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung ist die Anordnung der ersten Kupplung als äußere Kupplung. In einer derartigen Anordnung kann die äußere Kupplung mit einer Hohlwelle als Hauptwelle zusammenwirken. Die Kupplung wirkt also auf eine Welle, die in ihrem Inneren ausgehöhlt ist. Als Hohlwelle kann eine Welle bezeichnet werden, deren Mantelmaterial nur entfernt von einer Zentralachse einer konzentrisch angeordneten Wellenanordnung vorhanden ist.
Die zweite Kupplung ist, wie die erste Kupplung, vorteilhafterweise eine Kraftflusseingangskupplung. Die zweite Kupplung kann als innere Kupplung in Bezug auf die erste Kupplung vorliegen. Im eingekuppelten Zustand kann die zweite Kupplung mit einer Welle eine Kraftflussverbindung herstellen. Die Welle kann als eine Vollwelle ausgebildet sein. Eine für die Energieeffizienz günstige Ausgestaltung mit geringer Masse liegt vor, wenn die Welle eine Hohlwelle, insbesondere eine innere Hohlwelle, ist, die z. B. einen zentralaxialen, vorzugsweise zylindrischen, Kanal aufweist. In die Hohlwelle kann ein Kühl- und Gleitmittel einleitbar sein. Bei der Ausgestaltung der Wellenanordnung zweier Hauptwellen als eine Vollwelle und eine Hohlwelle kann die Vollwelle koaxial im Inneren der hohlen, insbesondere ersten, Antriebswelle angeordnet sein. Es ist bei guter Stabilität vorteilhaft, eine Hohlwelle, vorzugsweise koaxial, im Inneren der hohlen Antriebswelle vorzusehen. Die Eingangswelle ist so als Doppelwelle ausgestaltet. Die Anordnung der ersten Kupplung an einer Hohlwelle und der zweiten Kupplung an einer Vollwelle oder an einer Hohlwelle, zumindest an einer Welle, die im Inneren der ersten Hohlwelle liegt, ist insbesondere für einen kompakten Aufbau des erfindungsgemäßen Getriebes von Vorteil. Durch ein Ineinanderschachteln der Hauptwellen lassen sich entsprechend der ineinander geschachtelten Wellenanzahl eine gleiche Anzahl an Kupplungen eines Mehrkupplungsgetriebes realisieren, und dies äußerst kompakt.
Die Radsatzpaare, die durch eine Kupplung kuppelbar sind, werden, wie oben schon in vorteilhafter Weise angeklungen, zu einem Teilgetriebe zusammengefasst. Alle über eine Kupplung ansteuerbaren Radsatzpaare bilden mit der ihnen zugeordneten Kupplung und weiteren Elementen wie Synchronisierungsvorrichtungen ein (inneres) Teilgetriebe. Einem der Teilgetriebe ist insbesondere die Hohlwelle zugeordnet, dem anderen Teilgetriebe die Vollwelle. Auch die Aufteilung des Getriebes in unterschiedliche Teilgetriebe trägt zu dem kompakten Aufbau des Mehrfachkupplungsgetriebes bei.
Die Antriebswellen sind gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung als Hauptwellen eines Stirnradwechselgetriebes ausgeführt. Die Übertragung eines Drehmoments erfolgt also mittels als Stirnräder ausgeführter Zahnräder. Ein Stirnrad ist ein auf einer zylindrischen Scheibe angeordnetes Zahnrad, das an einer Außenseite eine Zahnung aufweist. Das Stirnrad greift in ein Gegenrad ein, das ebenfalls ein auf einer Zylinderscheibe angeordnetes, außenverzahntes Zahnrad ist. Durch diese Anordnung kann ein Drehmoment, auf einfache Weise übersetzt, von der antreibenden Welle, z. B. der Hauptwelle, auf die erste oder zweite Vorgelegewelle übertragen werden. Die Übersetzung hängt vom Verhältnis der Radien der Zahnräder des Radsatzpaares zueinander ab.
In einem Mehrkupplungsgetriebe können vorteilhafterweise einzelne Zahnräder eines Radsatzpaares, z. B. ein Antriebszahnrad eines zweiten oder eines siebten Radsatzpaares, für den An- oder Abtrieb von mindestens zwei Gangstufen genutzt werden. Es kann auch davon gesprochen werden, dass einzelne Zahnräder eines Radsatzpaares einer Doppelnutzung unterliegen, somit Teil eines ersten Radsatzpaares und zugleich Teil eines zweiten Radsatzpaares bzw. Teil eines fünften und währenddessen Teil eines ersten Radsatzpaares sind. Beispielsweise kann ein Antriebszahnrad für die Bildung des sechsten Gangs und des achten Gangs doppelt verwendet werden. Vorteilhafterweise treibt ein Eingangszahnrad mehrere Radsätze an. Das Eingangszahnrad ist - in diesem Fall - Teil eines ersten Zahnradpaares und Teil eines zweiten Zahnradpaares. Es trägt zur Kompaktheit des Getriebes bei, wenn es in dem Getriebe weitere Doppelnutzungen von Antriebszahnrädern gibt. In diesem Fall ist ein erstes Antriebszahnrad für eine erste Doppelnutzung vorgesehen, ein zweites Antriebszahnrad ist für eine zweite Doppelnutzung in dem Getriebe eingebaut usw. bezüglich eines dritten Antriebszahnrades für eine dritte Doppelnutzung, eines vierten Antriebszahnrades für eine vierte Doppelnutzung etc.. Durch die Doppelnutzung eines Zahnrads ist in einer Ausgestaltung des Getriebes ein Zahnrad antreibbar, das sowohl zur Bildung eines dritten Gangs als auch zur Bildung eines fünften Gangs vorgesehen ist. Zur weiteren Steigerung der Kompaktheit des Getriebes kann das Antriebszahnrad sogar so angeordnet werden, dass es auch bei der Bildung des ersten Windungsgangs und/oder des zweiten Windungsgangs mitwirkt. Durch die Doppelnutzung eines Antriebszahnrades auf einer Antriebswelle kann das Zahnrad mit Zahnrädern auf unterschiedlichen Vorgelegewellen in Wechselwirkung treten. In einer Weiterbildung kämmt ein doppelt genutztes Zahnrad mit einem Zahnrad der ersten Vorgelegewelle und/oder mit einem Zahnrad der zweiten Vorgelegewelle. Darüber hinaus ist es auch möglich, eine Doppelnutzung so zu gestalten, dass eine Doppelnutzung eines Zahnrads für eine Gangstufe eines sechsten Gangs und für eine Gangstufe eines achten Gangs stattfindet.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante kann ein Zahnrad, insbesondere ein Antriebszahnrad, als gemeinsames Zahnrad für zwei geradezahlige Gänge, d. h. insbesondere als Teil des sechsten Gangs und ebenso als Teil des achten Gangs, in dem Getriebe vorhanden sein. Von der gleichen Antriebswelle kämmt bzw. steht im Eingriff das eine Zahnrad mit jeweils einem Abtriebsrad eines Zahnradpaares, das zur Bildung des achten Gangs bestimmt ist, und mit einem Zahnrad, mit dem es zusammen ein Zahnradpaar zur Bildung des sechsten Gangs ergibt.
Durch die Doppelnutzung einzelner Zahnräder als Eingangszahnräder oder als Ausgangszahnräder für mehr als ein Zahnradpaar sind insgesamt weniger Zahnräder notwendig. Der Aufbau des Mehrfachkupplungsgetriebes kann so noch kompakter gestaltet werden. Auch trägt die Doppelnutzung eines Antriebszahnrads als Zahnrad zweier Zahnradsätze dazu bei, dass das Gesamtgewicht des Getriebes - durch die Einsparung eines Wellenabschnitts und durch die Einsparung eines Zahnrads - mehrere hundert Gramm leichter ausfallen kann als bei der Vermeidung von Antriebszahnraddoppelnutzungen.
In einer besonders vorteilhaften Konfiguration ist durch eine mechanische Kopplung eine Kraftflussstrecke zwischen dem ersten Windungsradsatzpaar, das für die Bildung eines fünften Gangs, und dem zweiten Windungsradsatzpaar, das für die Bildung eines sechsten Gangs zuständig ist, herstellbar. Wie bereits oben beschrieben, kann die mechanische Kopplung in einem Schaltzustand durch die Überbrückungssynchronisierung gebildet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung bildet der erste Windungsgang den ersten Gang und der zweite Windungsgang bildet den neunten Gang des Mehrkupplungsgetriebes. Dadurch ist eine große Spreizung der Übersetzungsverhältnisse bei gleichzeitig kompakter Gestaltung des Getriebes ermöglicht.
Werden die Übersetzungsverhältnisse mit Bedacht gewählt, lässt sich die Kompaktheit des Getriebes weiter steigern. Werden die Windungsradsatzpaare, also das erste Windungsradsatzpaar und das zweite Windungsradsatzpaar, unabhängig voneinander genutzt, bilden sie - bei entsprechender Auslegung der Übersetzungsverhältnisse - eine mittlere Gangstufe. Das zweite Windungsradsatzpaar kann z. B. einen sechsten Gang des Mehrkupplungsgetriebes bilden, wenn es nur für sich alleine, ohne mit dem ersten Windungsradsatzpaar kombiniert zu werden, genutzt wird. In einer anderen Gestaltung kann das Übersetzungsverhältnis der Windungsradsatzpaare so gewählte werden, dass ein erstes Windungsradsatzpaar einen Übersetzung für einen dritten Gang und ein zweites Windungsradsatzpaar eine Übersetzung für einen vierten Gang bildet. Das erste Windungsradsatzpaar kann alleine zur Bildung z. B. der fünften Gangstufe oder des dritten Gangs benutzt werden. Ein Radsatzpaar kann also an der Bildung mehrerer Gangstufen beteiligt sein. Dadurch wird auch wieder zu der kompakten Bauweise des erfindungsgemäßen Mehrkupplungsgetriebes beigetragen, weil so weniger Radsätze zu verbauen sind.
Bei Nutzung der beiden Windungsradsatzpaare in einer Übersetzungsfolge, insbesondere einer drehsinnidentischen Übersetzungsfolge von Losrädern der Windungsradsatzpaare, ist eine niedrigere Gangstufe, wie z. B. ein erster Gang, und in einer umgekehrten Übersetzungsfolge eine höhere Gangstufe, wie z. B. ein achter Gang oder ein neunter Gang, im Vergleich mit den beiden mittleren Gangstufen bildbar. Das Windungsgetriebe bietet bei mindestens einem eingelegten Gang einen Kraftfluss über wenigstens ein Zahnrad, vorzugsweise über wenigstens zwei Zahnräder. Eine Kraftflussverbindung mindestens eines Gangs kann ein Zahnrad auf einer ersten Vorgelegewelle und ein Zahnrad auf einer zweiten Vorgelegewelle einschließen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung befindet sich auf jeder Vorgelegewelle, also mindestens auf der ersten Vorgelegewelle und der zweiten Vorgelegewelle, ein Abtriebszahnrad. Die Abtriebszahnräder sind als Stirnradzahnräder ausgebildet. Die Abtriebszahnräder befinden sich in kämmendem Eingriff mit einem Bauteil eines Differenzialgetriebes. Der Kraftfluss ist also über Stirnradzahnräder über das Differenzialgetriebe aus dem erfindungsgemäßen Mehrkupplungsgetriebe ausleitbar. Das Differenzialgetriebe, was umgangssprachlich nur mit den Worten „das Differenzial“ zu bezeichnen ist, kann als Planetengetriebe mit festgehaltenem Korb ausgeführt sein.
Das oben vorgestellte Konstruktionsprinzip der Zwischenschaltung einer Überbrückungssynchronisation kann natürlich vervielfältig werden. Das Mehrkupplungsgetriebe kann in einer Ausgestaltung wenigstens zwei Überbrückungssynchronisierungen zwischen zwei Zahnrädern haben, die insbesondere in einer Schaltkonfiguration für zwei unterschiedliche Gänge bestimmt sind. Hierdurch wird das Getriebe kompakter.
Es hat sich eine Aufteilung von Radsatzpaaren, wonach einem Teilgetriebe Radsatzpaare für einen dritten Gang, für einen fünften Gang und für einen siebten Gang zugeordnet sind und dem anderen Teilgetriebe Radsatzpaare für einen zweiten Gang, für einen vierten Gang und einen sechsten Gang zugeordnet sind, als vorteilhaft für Getriebe erwiesen, die bevorzugt zum gangweisen Schalten zu verwenden sind. Bei Getrieben, bei denen seltener ein so genanntes „Gangspringen“ vorkommen soll, ist das Schalten von einem geraden Gang in einen ungeraden Gang die Regel. Die geraden Gänge sind also auf dem ersten Teilgetriebe angeordnet, die ungeraden Gänge auf dem zweiten Teilgetriebe. Als dritter Gang kann der Gang bezeichnet werden, der das drittgrößte Übersetzungsverhältnis aufweist. Dementsprechend ist der vierte Gang der Gang mit dem viertgrößten Übersetzungsverhältnis. Für die übrigen Gänge gilt entsprechendes. Durch diese Aufteilung wird eine zugkraftunterbrechungsfreie Schaltbarkeit des Getriebes ermöglicht, wenn - in der Regel - stufenweise hoch- oder runtergeschaltet werden soll.
Je mehr Gänge das Getriebe aufweist, desto feiner kann die Abstufung zwischen den Gängen des Getriebes ausgelegt werden. Ein entsprechendes Mehrkupplungsgetriebe hat - in einer günstigen Konfiguration - wenigstens neun Vorwärtsgänge und wenigstens einen Rückwärtsgang. Die Spreizung des Getriebes, d. h., die erzielbaren Übersetzungsverhältnisse können günstig verteilt werden, indem ein niedrigstes Übersetzungsverhältnis und ein höchstes Übersetzungsverhältnis durch Gangstufeneinbindung anderer Übersetzungsverhältnisse herstellbar ist. D. h., Zahnräder, die für andere Gangstufen bestimmt sind, wirken bei der Bildung weiterer Gänge, z. B. des ersten und des achten Gangs neben ihren regulären Gängen und den durch sie bestimmten Übersetzungsverhältnissen mit. Mit anderen Worten, das Getriebe kann so gestaltet sein, dass es kein explizites Zahnradpaar für den niedrigsten und genauso wenig für einen der höchsten Gänge (z. B. dem achten oder dem neunten Gang) gibt, sondern nur Zahnradpaare für dazwischen liegende Gangstufen vorhanden sind. Der niedrigste und der neunte Gang werden durch eine Kaskadierung mehrerer Zahnradpaare gebildet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn Zahnräder von Zahnradpaaren, die auf einer Vorgelegewelle sitzen, als Losräder gelagert sind. Die Zahnräder der Vorgelegewelle sind also nicht permanent drehfest mit der Vorgelegewelle verbunden, sondern können mittels eines Schaltelements in eine drehfeste Lagerung mit der Vorgelegewelle verbracht werden. Die Zahnräder auf einer Hauptwelle sind dann vorteilhafterweise auch im nicht geschalteten Zustand mit der Hauptwelle drehfest verbunden. D. h., viele der Zahnräder auf der Hauptwelle sind als Festräder angeordnet. Alle Zahnräder bis auf z. B. ein weiteres Zahnrad der Hauptwelle drehen sich also mit der Hauptwelle mit. Durch die Anordnung der Zahnräder der Vorgelegewellen als Losräder (bis auf ein weiteres Zahnrad) kann eine Synchronisierung zwischen zwei Zahnrädern mittels der oben genannten Überbrückungssynchronisation erfolgen, wodurch eine Kaskadierung von Zahnradstufen zur Steigerung der Kompaktheit des Getriebes herstellbar ist.
Übersetzungen, bedingt durch Zahnradpaare, können mehrfach Eingang in die Bildung von Gängen finden, also bei unterschiedlichen Gängen Teil der jeweiligen Gangübersetzung sein, wenn das Getriebe zwei Windungsgänge hat, bei denen in einem Windungsgang der Kraftfluss durch die beiden Windungsradsatzpaare genau in die dem Kraftfluss des durch die beiden Windungsradsatzpaare anderen Windungsgangs gebildete, entgegensetzte Richtung verläuft. Die Richtung des Kraftflusses durch die beiden Windungssatzpaare ist im ersten Windungsgang gegenläufig zur Richtung des Kraftflusses im zweiten Windungsgang. In einem Gang wird das Antriebsdrehmoment von der Antriebswelle über die erste Vorgelegewelle und die zweite Vorgelegewelle an die Abtriebswelle übertragen. Im anderen Gang wird die Kraft von der Antriebswelle über die zweite Vorgelegewelle und die erste Vorgelegewelle an die Abtriebswelle übertragen. Man könnte eine Richtung eines Kraftflusspfades, der über mehrere Radsatzpaare verläuft, auch als Windungsrichtung bezeichnen. Sowohl eine erste Windungsrichtung als auch eine hierzu um 180° gegenläufige Windungsrichtung sind durch eine Bewegung von Muffen durch das Mehrkupplungsgetriebe schaltbar. Durch eine, wie in diesem Absatz geschilderte, Anordnung können die verfügbaren Gänge im Vergleich zu einem herkömmlichen Doppelkupplungsgetriebe sowohl am oberen Ende als auch am unteren Ende der im Getriebe verfügbaren Übersetzungsverhältnisse ergänzt werden. Plakativ könnte auch gesagt werden, der Kraftfluss bzw. das Drehmoment wird in einer Schaltstellung über den Windungsweg „hineingewunden“. In einer anderen Schaltstellung wird der gleiche Windungsweg genutzt, um den Kraftfluss bzw. das Drehmoment „hinauszuwinden“.
Eines der beiden Windungsradsatzpaare hat vorteilhafterweise eine Zahnteilung, durch die eine Übersetzung mit einem Übersetzungsverhältnis größer 1, also eine Übersetzung in das Schnelle, darstellbar ist. Das Verhältnis der Radien der Zahnräder des einen Windungsradsatzpaares ist durch ein größeres Eingangszahnrad und ein kleineres Ausgangszahnrad gebildet. Das andere Windungsradsatzpaar hat eine Zahnteilung, durch die eine Übersetzung mit einem Übersetzungsverhältnis kleiner 1, also eine Übersetzung in das Langsame, herstellbar ist. Das Ausgangszahnrad hat - in dem Fall - den größeren Radius von den beiden Zahnrädern des Windungsradsatzpaares.
Für die Bildung eines Rückwärtsgangs gibt es mehrere Möglichkeiten.
In einer ersten Ausgestaltung kann eine gesonderte Rückwärtsgangwelle mit einem oder mehreren eigenen Zahnrädern für einen oder mehrere Rückwärtsgänge vorgesehen sein.
Ein Rückwärtsgang des Mehrkupplungsgetriebes kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gebildet werden, indem über Zahnräder der ersten und/oder der zweiten Vorgelegewelle oder über diese Vorgelegewellen selbst ein wenigstens zweifacher Kraftfluss stattfindet. Beispielsweise kann der Kraftfluss von der Antriebswelle über ein Losrad der ersten Vorgelegewelle und mittels der oben beschriebenen Überbrückungssynchronisation an ein weiteres Losrad der ersten Vorgelegewelle übertragen werden. Über einen Radsatz, insbesondere über einen Radsatz mit Stirnrädern, wird der Kraftfluss weiter auf die zweite Hauptwelle geleitet. Anschließend wird über ein Radsatzpaar der Kraftfluss auf den Teil der Eingangswellen geleitet, der noch nicht Teil des (bisherigen) Kraftflusses war. Über ein weiteres Radsatzpaar gelangt der Kraftfluss dann zurück auf die erste Vorgelegewelle, insbesondere auf die Welle selbst. Von dort wird das Drehmoment an die Abtriebswelle übertragen. Durch den zweifachen Kraftfluss wird in dem Beispiel u. a. ein Kraftfluss sowohl über Zahnräder einer Welle als auch über die Welle selbst geführt.
Die im Rückwärtsgang benötigte Richtungsumkehr der Drehrichtung der Abtriebswelle kann also durch die mehrfache Nutzung von Vorgelegewellen bzw. ihren Zahnrädern erzielt werden, vorzugsweise ohne das Vorhandensein einer Rückwärtsgangwelle in dem Mehrkupplungsgetriebe. Es gibt also keine Welle, die ausschließlich nur für die Bildung eines Rückwärtsgangs eingesetzt wird. Alle Wellen werden bei der Bildung von Vorwärtsgängen genutzt. Einige der Wellen werden auch bei der Bildung eines Rückwärtsgangs benutzt. Dabei versteht sich von selbst, dass nicht bei allen Gängen alle Wellen zum Einsatz kommen müssen.
Die doppelt genutzte Vorgelegewelle kann auch als Hohlwelle ausgebildet sein.
Über die zweite Vorgelegewelle ist in der oben beschriebenen Konfiguration nur eine Windung des Windungsgetriebes geführt. Ein Pfad des Kraftflusses führt also nur einmal über die zweite Vorgelegewelle. Die zweite Vorgelegewelle wird einmal zur Übertragung eines Drehmoments genutzt. In dieser Konfiguration kann auf eine eigene Welle für den Rückwärtsgang verzichtet werden, was zu dem kompakten Aufbau der erfindungsgemäßen Mehrkupplungsgetriebes beiträgt.
Nach einem weiteren Aspekt setzt sich das Getriebe aus Gängen zusammen, die mit einfachen Zahnradstufen realisierbar sind, und aus Gängen, bei denen zwischen wenigstens zwei Zahnradstufen eine Überbrückungssynchronisation zwischengeschaltet ist, damit über beide Zahnradstufen der Kraftfluss zur Bildung des Gangs führbar ist.
Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele entsprechender Getriebe, insbesondere von Zahnrädern, von Kraftflüssen, von Drehmomentverläufen und von Übersetzungsverhältnissen, lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen betrachten.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, die beispielhaft besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten darlegen, ohne die vorliegende Erfindung auf diese einzuschränken, wobei

1 einen Räderplan eines Mehrkupplungsgetriebes,
2 den Räderplan nach 1 mit einer Darstellung eines Leistungsflusses bei Schaltstellung des Getriebes im ersten Gang,
3 den Räderplan nach 1 mit einer Darstellung eines Leistungsflusses bei Schaltstellung des Getriebes im neunten Gang,
4 den Räderplan nach 1 mit einer Darstellung eines Leistungsflusses bei Schaltstellung des Getriebes im Rückwärtsgang,
5 eine Schaltmatrix für ein Getriebe nach 1,
6 einen Räderplan eines Mehrkupplungsgetriebes nach einer weiteren Ausführungsform,
7 den Räderplan nach 6 mit einer Darstellung eines Leistungsflusses bei Schaltstellung des Getriebes im ersten Gang,
8 den Räderplan nach 6 mit einer Darstellung eines Leistungsflusses bei Schaltstellung des Getriebes in einem neunten Gang,
9 den Räderplan nach 6 mit einer Darstellung eines Leistungsflusses bei Schaltstellung des Getriebes im Rückwärtsgang,
10 eine Schaltmatrix für ein Getriebe nach 6 und
11 einen Einbau eines entsprechenden Getriebes in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor

Figurenbeschreibung
Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungsmöglichkeiten eines Getriebes bzw. seiner Komponenten lassen sich auch untereinander in zahlreichen weiteren, es ist fast zu sagen, nahezu unzählbaren, Formen von ebenfalls erfindungsgemäßen Getriebekonfigurationen verbinden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit zeigen die vorgestellten Figuren besonders vorteilhafte Ausgestaltungen, die natürlich auch untereinander zu weiteren Ausgestaltungen kombinierbar sind.
Die Figuren 1, 2, 3 und 4 zeigen anhand einer schematischen Darstellung eines Räderplans einen Aufbau einer möglichen Variante eines erfindungsgemäßen Mehrkupplungsgetriebes 1, das zwei Eingangskupplungen, eine erste Kupplung 3 und eine zweite Kupplung 5 aufweist. Die dargestellte Ausführungsform zeigt also eine Variante des Mehrkupplungsgetriebes 1 in der Form eines Doppelkupplungsgetriebes. Über die Kupplungen 3, 5 kann ein Drehmomentenschluss von einer Motorabtriebswelle 7 und deren Motorwellenflansch 9 auf eine der jeweiligen Kupplung 3, 5 zugeordneten Hauptwelle 75, 77 hergestellt werden.
Wie anhand der in 1 (siehe auch die 2, 3, 4) schematisch dargestellten Zahnräder zu sehen ist, zeigt 1 einen Radplan, der um eine zentral eingezeichnete Antriebswelle 74 gruppiert ist. Die Antriebswelle 74 ist als doppelte Antriebswelle mit einer ersten, äußeren Antriebswelle 75 und einer zweiten, inneren Antriebswelle 77 ausgestaltet. Die erste Antriebswelle 75 ist eine Hohlwelle. Die zentrale Antriebswelle 74 ist eine koaxiale Doppelwelle in Gestalt eines Welle-in-Welle-Systems.
Die Kupplungen 3, 5 haben jeweils ihre eigenen Kupplungspakete K1, K2. Durch die Kupplungspakete K1, K2 ist es möglich, ein Antriebsmoment, das durch die Motorabtriebswelle 7 zur Verfügung gestellt wird, wahlweise auf eine der beiden Hauptwellen 75, 77 weiterzuführen. Ein Kupplungspaket K1 ist Teil der ersten Kupplung 3. Ein Kupplungspaket K2 ist Teil der zweiten Kupplung 5.
Die Hauptwellen 75, 77 sind die Eingangswellen in das Getriebe 1, über die der Antrieb erfolgt. Die Hauptwellen 75, 77 können daher auch als Antriebswellen 75, 77 bezeichnet werden. Über eine nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine, alternativ über eine sonstige Antriebsquelle wie ein Elektromotor oder einen hybridisierten Antriebsstrang, wird ein Eingangsdrehmoment auf die Antriebswellen 75, 77 aufgebracht. Die erste Antriebswelle 75 ist als eine Hohlwelle ausgestaltet. Die zweite Antriebswelle 77 befindet sich im Inneren des Hohlraums der ersten Antriebswelle 75. Die beiden Antriebswellen 75, 77 sind konzentrisch angeordnet. Mit der ersten Kupplung 3 kann die erste, hohle Antriebswelle 75 in Abhängigkeit eines Betätigers wie eines Kupplungszylinders von der Antriebsquelle getrennt werden. In einer zweiten Kupplungsstellung ist die erste Antriebswelle 75 mit der Antriebsquelle verbunden. Die zweite Kupplung 5 trennt von der bzw. verbindet die zweite, insbesondere innen liegende, auch als innere zu bezeichnende, Antriebswelle 77 mit der Antriebsquelle, genauer von bzw. mit der Motorabtriebswelle 7. Die Kupplungen 3, 5 befinden sich auf einer Antriebsseite des Mehrkupplungsgetriebes 1. In einem regulären Kraftflussverlauf ist eine Kupplungsschaltstellung einnehmbar, in der eine Kupplung 3, 5 jeweils geöffnet ist, während die andere Kupplung 5, 3 geschlossen ist. Beim Schalten aus einem ersten, eingelegten Gang, z. B. einem Gang IV, in den nächst höheren, z. B. Gang V, oder den nächst niedrigeren Gang, z. B. Gang III, wird die eine Kupplung 3, 5 geöffnet, und die vorher geöffnete Kupplung 5, 3 wird geschlossen (auch als „Gang- oder Kupplungsüberblenden“ zu bezeichnen). Folglich ist ein zugkraftunterbrechungsfreier Gangwechsel, z. B. von Gang IV auf Gang III oder auf Gang V, durch das Mehrkupplungsgetriebe 1 von der Motorabtriebswelle 7 auf Räder eines Kraftfahrzeugs (vgl. Kraftfahrzeug 1000 in 6) durchführbar.
Das Mehrkupplungsgetriebe 1 bietet zahlreiche Gangstufen an (vgl. z. B. 2, 3 und 4), damit unterschiedliche Gänge wie ein erster Gang I, ein zweiter Gang II, ein dritter Gang III, ein vierter Gang IV, ein fünfter Gang V, ein sechster Gang VI, ein siebter Gang VII, ein achter Gang VIII und ein neunter Gang IX, insbesondere zusätzlich bzw. alternativ zu einem Rückwärtsgang R, eingelegt werden können. Ist einer der Gänge I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX oder R eingelegt, kann ein Kraftfluss von der Motorabtriebswelle 7 bis zu einem Differenzialgetriebe 85 geführt werden. Weil das Mehrkupplungsgetriebe 1 neun Vorwärtsgänge I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX und einen Rückwärtsgang R hat, kann das Getriebe 1 wenigstens elf verschiedene Gangstellungen einnehmen (9 Vorwärtsgänge, 1 Rückwärtsgang, 1 Zugkraftunterbrechungsstellung).
Wie aus den 2 und 3 ersichtlich wird, erfolgt der (in 2 dargestellte) Kraftfluss 25 für den achten Gang VIII über die Windungsradsätze 11, 13 in einer umgekehrten Richtung im Vergleich zum Kraftfluss 27 für den ersten Gang I, der in 3 dargestellt ist. Eine erste Windungsrichtung 99 ist daher zu einer zweiten Windungsrichtung 99^I um 180° gedreht.
Die Umkehrung der Windungsrichtung 99^I sorgt auch für eine Umkehrung der Richtung des Kraftflusses 27 bezüglich der beiden Antriebswellen 75, 77, wobei der Drehsinn der Wellen 75, 77 aber beibehalten bleibt.
4 zeigt den Kraftfluss bzw. die Kraftflussstrecke 29 durch das Getriebe 1. Das Getriebe 1 ist grundsätzlich aus 1 bekannt. Wobei 4 den Zustand darstellt, wenn das Getriebe 1 in den Rückwärtsgang R geschaltet ist. Die Muffensynchronisierung 41^R befindet sich in einer geschlossenen Stellung, um das Getriebe 1 in dem Schaltzustand des Rückwärtsgangs R zu haben.
Durch eine Gegenüberstellung der 2, 3 auf der einen Seite und der 4 auf der anderen Seite ist zu erkennen, dass die Überbrückungssynchronisierung 71 zumindest zwei Schaltstellungen 49, 49^I hat. In der einen Schaltstellung 49 sind die beiden Zahnräder, die zu der Überbrückungssynchronisierung 71 gehören gekoppelt. Das heißt, die Überbrückungssynchronisierung 71 erzeugt in der Schaltstellung 49 eine Brücke zur Überbrückung des Kraftflusses von einem der beiden Zahnräder zu anderen Zahnrad.
Wie sich aus der Darstellung der 4 ergibt, kann das Getriebe 1 der 1 bis 4 auch so umgestaltet werden, dass mit Hilfe einer geeigneten Windung eine Welle für den Rückwärtsgang eingespart wird, was u. a. zu einer Bauraumoptimierung genutzt werden kann.
5 zeigt, wie bereits anhand der zuvor erläuterten Beispiele ausgeführt wurde, aufgrund welcher Schaltstellungen das vorteilhafte, anspruchsgemäße Getriebe seine verschiedenen Gangstufen I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, VIII, IX, R, also neun Vorwärtsgänge sowie genau ein Rückwärtsgang R, einnehmen kann. Die Tabelle in 5 ist zeilenweise zu lesen. In jeder Zeile wird in dem Schaltschema, das in 5 gezeigt wird, die für den jeweils links bezeichneten Gang I bis IX erforderliche Kombination von Schaltstellungen zweier Kupplungspakete K1, K2 und von Schaltstellungen A, B, C, D, E, F, G, H, I, die die entsprechenden Muffen A bis I einzunehmen haben, aufgelistet, wobei das Kreuz „X“ eine geschlossene Muffe A, B, C, D, E, F, G, H, I bzw. ein geschlossenes Kupplungspaket K1, K2 anzeigt. Ein Fehlen eines Kreuzes „X“ zeigt eine geöffnete Muffe A, B, C, D, E, F, G, H, I bzw. ein geöffnetes Kupplungspaket K1, K2 an. Somit ist das Schaltschema von 5 zeilenweise und dadurch wie eine ausführlich alle antriebsmomentübertragende Schaltzustände bzw. Gangstufen I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, VIII, IV, R des Getriebes wiedergebende Beschreibung zu lesen.
Wie aus der Schaltmatrix nach 5 zu entnehmen ist, kann, bis auf die Windungsgänge, durch das Schalten einer einzigen Muffe A, B, C, D, E, F, G, H ein Gang in dem Getriebe 1 eingelegt werden. Durch ein Bewegen derselben Muffe A, B, C, D, E, F, G, H in die entgegengesetzte Richtung bzw. Stellung kann der eingelegte Gang wieder ausgelegt werden.
In den 6 bis 10 wird eine weitere Ausführungsform eines Windungsgetriebes in Gestalt eines Doppelkupplungsgetriebes 101 gezeigt.
Aus der Bezugszeichenliste ergeben sich die einzelnen Komponenten in Anlehnung an die Beschreibung zu den 1 bis 5.
11 zeigt ein Beispiel für eine Anordnung eines Doppelkupplungsgetriebes 1001 in einem Kraftfahrzeug 1000. Das Doppelkupplungsgetriebe 1001 ist über eine erste Kupplung 1003 und eine zweite Kupplung 1005 und über einen Motorwellenflansch 1009 mit einer Verbrennungskraftmaschine 1010 verbunden. Das Doppelkupplungsgetriebe 1001 im Verbund mit der Verbrennungskraftmaschine 1010 ist im Bereich einer Vorderachse 1021 querliegend zur Geradeaus-Fahrtrichtung (nicht dargestellt) zwischen einem ersten Straßenrad 1011 und einem zweiten Straßenrad 1013 angeordnet. Mithilfe von Lenkwellen 1031, 1033 ist die Stellung der Straßenräder 1011, 1013 und damit die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 1000 vorgebbar. Die Kenntnisse zum Aufbau und zur Funktion einer Lenkung, von Bremsen und zu Bedienungs- und Signaleinheiten sowie zu Komfort- und Sicherheitsausstattungen eines Kraftfahrzeugs gehören zur Grundausbildung eines Fahrzeugentwicklers, d. h. zur Förderung der Übersichtlichkeit brauchen diese Teile eines Kraftfahrzeugs im Zusammenhang mit 11 nicht weiter erörtert zu werden. Das Doppelkupplungsgetriebe 1001 ist abtriebsseitig über eine Kardanwelle 1041 mit dem Differenzialgetriebe 1085 verbunden. Im Hinblick auf die Ausführungsbeispiele, die in den Figuren 1 bis 4 gezeigt sind, ist ein Drehmoment, das über die Abtriebszahnräder 83, 83^I ausgeleitet wird, so wie in 11 gezeigt, auch über eine Kardanwelle 1041 zum Differenzialgetriebe 1085 führbar. Das Differenzialgetriebe 1085 verteilt das eingebrachte Drehmoment beidseitig über die Antriebswellen 1035, 1037 auf das dritte und vierte Straßenrad 1015, 1017 an der Hinterachse 1023 des vierrädrigen Kraftfahrzeugs 1000. In einer anderen Ausführungsform, die in den 1 bis 4 eingehender gezeigt ist, kann ein Differenzialgetriebe als Baueinheit mit dem Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet sein, wodurch wahlweise ein Hinterradantrieb oder ein Vorderradantrieb realisierbar ist. Anders gesagt, ist durch die Anordnung des Doppelkupplungsgetriebe 1001 an der Vorderachse 1021 oder eine entsprechende Anordnung eines Doppelkupplungsgetriebes an einer Hinterachse, wie der Hinterachse 1023, nicht nur ein Zweiradantrieb, sondern als Alternative sogar ein Vierradantrieb eines Kraftfahrzeugs realisierbar.
Die Darstellungen in den 1 bis 4 und in den 6 bis 9 sind Auszüge aus einem Getriebe, wie dem Getriebe 1 oder dem Getriebe 101, in einer Räderplandarstellung. An Stelle der Vorgelegewellen 51, 53 (bzw. 151, 153) kann auch eine Welle gebildet und verwendet werden, die sich abschnittsweise aus Wellenteilen ergibt, wobei das andere, nicht substituierte Ende der Welle vorzugsweise im ursprünglichen, in den 1 bis 4 dargestellten Zustand und in der dort dargestellten Anordnung belassen wird.
Die Wahl und die Auslegung der Übersetzungsverhältnisse wie des Übersetzungsverhältnisses i geben einen weiten gestalterischen Spielraum bei der Zusammensetzung der einzelnen Radsatzpaare Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, ZR, sodass die vorliegende Erfindung sowohl in Personenkraftfahrzeugen Anwendung finden kann, genauso aber auch in leichten und schweren Lastkraftfahrzeugen.
Bezugszeichenliste

1, 101: Mehrkupplungsgetriebe bzw. Getriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe
3, 103: erste Kupplung, insbesondere äußere Kupplung
5, 105: zweite Kupplung, insbesondere innere Kupplung
7, 107: Motorabtriebswelle
9, 109: Motorwellenflansch
11, 111: erstes Windungsradsatzpaar
13, 113: zweites Windungsradsatzpaar
25, 125: erste Kraftflussstrecke, vereinfacht auch Kraftfluss
27, 127: zweite Kraftflussstrecke, vereinfacht auch Kraftfluss
29, 129: dritte Kraftflussstrecke, vereinfacht auch Kraftfluss
41I, 141I: Muffensynchronisierung Nr. 1, insbesondere als Teil der Überbrückungssynchronisierung
41II, 141II: Muffensynchronisierung Nr. 2, insbesondere als Teil des Gangs II
41III, 141III: Muffensynchronisierung Nr. 3, insbesondere als Teil des Gangs III
41IV, 141IV: Muffensynchronisierung Nr. 4, insbesondere als Teil des Gangs IV
41V, 141V: Muffensynchronisierung Nr. 5, insbesondere als Teil des Gangs V
41VI, 141VI: Muffensynchronisierung Nr. 6, insbesondere als Teil des Gangs VI
41VII, 141VII: Muffensynchronisierung Nr. 7, insbesondere als Teil des Gangs VII
41IX, 141IX: Muffensynchronisierung Nr. 8, insbesondere als Teil des Gangs IX
41R, 141R: Muffensynchronisierung, insbesondere als Teil des Rückwärtsgangs
47, 147: Schaltelement
49, 49I, 149, 149I: Schaltstellung
51, 151: erste Vorgelegewelle
53, 153: zweite Vorgelegewelle
55, 155: Stirnzahnrad
55I, 55II, 55III, 55IV, 55V, 55VI, 55VII, 55VIII, 55IX, 55X, 55XI, 55XII, 55XIII, 55XIV, 155I, 155II, 155III,: erstes bis dreizehntes Zahnrad, insbesondere als Los- oder Festrad
155IV, 155V, 155VI, 155VII, 155VIII, 155IX, 155X, 155XI, 155XII, 155XIII, 155XIV, 155XV: erstes bis dreizehntes Zahnrad, insbesondere als Los- oder Festrad
59, 159: Wellenlager, insbesondere Vorgelegewellenlager
71, 171: Überbrückungssynchronisierung
73, 173: mechanische Kopplung
74, 174: zentrale Antriebswelle, insbesondere Doppelwelle
75, 175: erste Hauptwelle bzw. erste Antriebswelle, insbesondere als hohle Antriebswelle
77, 177: zweite Hauptwelle bzw. zweite Antriebswelle, insbesondere als Vollwelle
79, 79I, 179, 179I: Wellenlager, insbesondere Hauptwellenlager
81, 81I, 181, 181I: Teilgetriebe
83, 83I, 183, 183I: Abtriebszahnrad, insbesondere Vorgelegewellenabtriebszahnrad
85, 185: Differenzialgetriebe
87, 187: Korb
89, 189: Losrad
91, 191: Festrad
93, 193: Abtriebswelle, insbesondere Radwelle
99, 199: erste Windungsrichtung
99I, 199I: zweite Windungsrichtung, insbesondere 180° gegenläufige Windungsrichtung
1000: Kraftfahrzeug
1001: Doppelkupplungsgetriebe
1003: erste Kupplung
1005: zweite Kupplung
1009: Motorwellenflansch
1010: Verbrennungskraftmaschine
1011: erstes Straßenrad, insbesondere motorseitiges Vorderrad
1013: zweites Straßenrad, insbesondere getriebeseitiges Vorderrad
1015: drittes Straßenrad, insbesondere Hinterrad
1017: viertes Straßenrad, insbesondere Hinterrad
1021: Vorderachse
1023: Hinterachse
1031: erste Lenkwelle
1033: zweite Lenkwelle
1035: erste Antriebswelle
1037: zweite Antriebswelle
1041: Kardanwelle
1085: Differenzialgetriebe
I: erster Gang
II: zweiter Gang
III: dritter Gang
IV: vierter Gang
V: fünfter Gang
VI: sechster Gang
VII: siebter Gang
VIII: achter Gang
IX: neunter Gang
i: Übersetzung, insbesondere eines Zahnradpaares wie den Zahnradpaaren Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, ZR
A, B, C, D, E, F, G, H, I: Muffen bzw. Schaltstellungen
G: Gangangabe der Gänge 1 (I) bis 9 (IX)
K1: erstes Kupplungspaket
K2: zweites Kupplungspaket
R: Rückwärtsgang
PL: Parksperrenrad
Z1: erstes Radsatzpaar, insbesondere erstes Windungsradsatzpaar
Z2: zweites Radsatzpaar, insbesondere erstes Windungsradsatzpaar
Z3: drittes Radsatzpaar
Z4: viertes Radsatzpaar
Z5: fünftes Radsatzpaar
Z6: sechstes Radsatzpaar
Z7: siebtes Radsatzpaar

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006054281 A1 [0005, 0006]
EP 2087257 B1 [0006]
WO 2008/058858 A1 [0006]
DE 102010008101 A1 [0007, 0008]
DE 102010007639 A1 [0008]
DE 102017102943 A1 [0009]
DE 102010030264 A1 [0010]
DE 102010055645 A1 [0011]
DE 102011006004 A1 [0012]
DE 102011076382 A1 [0013, 0014, 0015]
DE 102011076386 A1 [0013, 0015]
DE 102011076381 A1 [0014, 0015]
DE 202014104722 U1 [0016]

Claims

Mehrkupplungsgetriebe (1, 101), insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs (1000) wie eines Kraftfahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine (1010) als Antriebsmaschine, mit wenigstens einer ersten Kupplung (3, 103) und einer zweiten Kupplung (5, 105) und mit wenigstens einem Radsatzpaar (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, ZR), insbesondere einem ersten Radsatzpaar A1/A2 (Z1), und mit einem zweiten Radsatzpaar, insbesondere einem Radsatzpaar B1/B2 (Z2), wobei die Radsatzpaare (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, ZR), insbesondere die Radsatzpaare A1/A2 (Z1) und B1/B2 (Z2), im Vergleich miteinander unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse (i) bzw. Untersetzungsverhältnisse aufweisen, und wobei in einer Gangstellung des Mehrkupplungsgetriebes (1) wenigstens eines der beiden Radsatzpaare (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, ZR), insbesondere der Radsatzpaare A1/A2 (Z1), B1/B2 (Z2), Teil einer Kraftflussstrecke (25, 125, 27, 127) ist, bei der das Mehrkupplungsgetriebe (1, 101) als ein Windungsgetriebe (1, 101, 81, 81^I, 181, 181^I) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkupplungsgetriebe (1, 101) ein 9-Gang-Getriebe ist, bei dem zumindest ein Teil einer Parksperre, insbesondere ein Parksperrenrad (PL), auf einer Welle (7, 107, 51, 151, 53, 153, 54, 154, 74, 174, 75, 175, 77, 177), vorzugsweise auf einer der Vorgelegewellen (51, 53, 151, 153), des Mehrkupplungsgetriebes (1, 101) sitzt.