WO2016015937A1 - Getriebe mit mehreren formschlüssigen schaltelementen - Google Patents

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WO2016015937A1
WO2016015937A1 PCT/EP2015/064656 EP2015064656W WO2016015937A1 WO 2016015937 A1 WO2016015937 A1 WO 2016015937A1 EP 2015064656 W EP2015064656 W EP 2015064656W WO 2016015937 A1 WO2016015937 A1 WO 2016015937A1
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shift fork
switching element
shift
transmission
switching
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PCT/EP2015/064656
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Peter Ziemer
Andreas Beisswenger
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
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    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a transmission with at least a first and a second form-locking switching element, wherein the first switching element is associated with a first shift fork and the second switching element is associated with a second shift fork, wherein the first switching element is engageable and disengageable by displacement of the first shift fork and the second Switching element is engageable and disengageable by displacement of the second shift fork, and wherein the first and second shift fork are arranged directly adjacent to each other.
  • Multi-speed transmissions over which a predefined number of gears or fixed gear ratios between a transmission input shaft and a transmission output shaft can be represented by automatic switching on and off of switching elements are usually performed with frictional switching elements, such as multi-plate clutches or multi-disc brakes.
  • frictional switching elements such as multi-plate clutches or multi-disc brakes.
  • Such transmissions are mainly used in motor vehicles to adjust the speed and torque output characteristics of the drive unit to the driving resistance of the vehicle in a suitable manner and to represent ratio change possible zugkraftunterbrechungsza.
  • Such executed gear devices are disadvantageously enough due to the frictional switching elements characterized by a high space requirement and have an undesirably low overall efficiency during operation.
  • This construction has a disadvantageous effect on the overall length of the transmission, since sufficient space is to be provided for each of the actuators in all switch positions.
  • the transmission comprises at least a first and a second switching element, which are adapted to produce a rotationally fixed connection by means of positive engagement.
  • Each switching element is associated with a shift fork. By shifting the shift fork, the associated shift element is engaged or disengaged.
  • the space that can be occupied by the first shift fork overlaps at least partially with the space that can be occupied by the second shift fork.
  • a space of the transmission of both the first shift fork and the second shift fork claimed. Since not two components can claim the same space at the same time, of course, in the arrangement of the switching elements and their input and Ausgurraumen ensure that there is no collision between the first and second shift fork in all switching positions of the transmission.
  • the space requirement of the transmission is optimized because the vorzuhaltende for the freedom of movement of the shift forks space is not to be kept free for each shift fork for themselves, but share at least in sections, two shift forks a space.
  • the total length of the transmission can be reduced in this way. This is particularly advantageous when using the transmission in the drive train of a motor vehicle, since in the motor vehicle particularly tight space conditions prevail. Also, the weight of the transmission is reduced by this measure, since the housing and certain transmission shafts can be shortened in length.
  • the first switching element is engageable by displacement of the first shift fork in a direction of the second shift fork actuating direction
  • the second switching element is engageable by displacement of the second shift fork in a direction of the first shift fork actuating direction.
  • the first switching element is not together, or simultaneously engageable with the second switching element.
  • indenting is meant the transfer of a switching element into a closed state
  • disengaging means the transfer of a switching element into an open state. In any operating state of the transmission, either the first or the second switching element, or neither of these two switching elements is therefore closed.
  • the first switching element is engageable by displacement of the first shift fork in a direction of the second shift fork actuating direction
  • the second switching element is engageable by displacement of the second shift fork in an actuating direction which points away from the first shift fork.
  • the first switching element is only engageable when the second switching element is engaged.
  • the second switching element may be indented independently of the state of the first switching element.
  • the first and second embodiments and their alternative in a transmission with at least three immediately adjacent to each other switching forks can also be combined. By clever arrangement, it is thus possible to further reduce the transmission length.
  • At least the first or the second shift fork is assigned a third switching element.
  • the third switching element can be engaged and disengaged by displacement of the shift fork associated with the third shift element.
  • the directions of engagement of the switching fork associated switching elements are opposite. It is a double-acting actuator.
  • two switching elements can be actuated by an actuator, whereby the construction cost of the transmission is reduced. It can be provided that in a middle position of the shift fork none of the shift fork associated switching elements is engaged.
  • the first switching element can be disengaged by displacement of the first shift fork in an actuating direction directed towards the second shift fork.
  • the second switching element can be disengaged by shifting the second shift fork in a direction of actuation directed to the first shift fork.
  • the first switching element is not together, or
  • the first shift element can be disengaged by shifting the first shift fork in an actuating direction directed towards the second shift fork
  • the second shift element can be disengaged by shifting the second shift fork into an actuating device which points away from the first shift fork.
  • the first switching element can only be disengaged when the second switching element is disengaged.
  • the second switching element may be disengaged independently of the state of the first switching element. A double-acting kende actuating means is not possible for this version. Therefore, in this embodiment, only the first shift element is associated with the first shift fork, and the second shift fork with only the second shift element.
  • the switching elements are designed as unsynchronized jaw clutches or claw brakes.
  • Such claw switching elements are characterized by negligible drag losses in the open state, and thus improve the efficiency of the transmission.
  • dog clutch elements Due to their simple mechanical construction, dog clutch elements are particularly suitable for double-acting actuation in which two dog clutch elements are associated with a single shift fork. Therefore claw switching elements are particularly suitable for use in combination with the solution according to the invention.
  • Fig. 1 shows a transmission diagram according to a first embodiment.
  • Fig. 2 shows a circuit diagram of the transmission according to the first embodiment.
  • Fig. 3 shows a detail of a sectional view of the transmission according to the first embodiment.
  • Fig. 4 shows a transmission diagram according to a second embodiment.
  • Fig. 5 shows a circuit diagram of the transmission according to the second embodiment.
  • Fig. 6 shows a transmission diagram according to a third embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a first exemplary embodiment of a transmission G.
  • Torque can be introduced into the transmission G via a torsional vibration damper that is shown schematically in the torque on a transmission input shaft GW1.
  • a first electric machine is operatively connected to the transmission input shaft GW1 so that the first electric machine can apply torque and speed to the transmission input shaft GW1.
  • the applied to the transmission input shaft GW1 torque can be transmitted via two power paths with a consisting of two double coupled with each other Einzelplanetenrad accountsn main gear.
  • a transmission output shaft GW2 is connected to a main gear set shaft.
  • a second electric machine is connected to the main gearset via an additional planetary gearset.
  • the transmission G comprises six switching elements A, B, C, D, E, F.
  • the switching elements A, B, D, E torque from the transmission input shaft GW1 via the two power paths to the main gear is transferable.
  • the switching elements A, B, D, E are therefore designed as clutches by the switching elements C and F individual shafts of the main gear are rotatably fixed.
  • the switching elements C and F are therefore designed as brakes. All switching elements A, B, C, D, E, F make the non-rotatable connection by means of positive locking.
  • the switching elements A and F can be engaged and disengaged by displacement of a first shift fork SG1.
  • the switching elements E and D can be engaged and disengaged by shifting a second shift fork SG2.
  • the switching elements C and B are disengaged by shifting a third shift fork SG3.
  • all the shift forks SG1, SG2, SG3 are in a middle position. In the middle position, none of the switching elements A, B, C, D, E, F is engaged.
  • the switching element F is engaged and the switching element A remains disengaged.
  • the switching element F is hereinafter referred to as the first switching element SE1 for this first embodiment.
  • the switching element E is engaged, and the switching element D remains disengaged. If the second shift fork SG2 is shifted starting from the middle position in the direction of the third shift fork SG3, then the switching element D is engaged, and the switching element E remains disengaged.
  • the switching element E is referred to for this first embodiment hereinafter as the second switching element SE2.
  • the switching element C is engaged and the switching element B remains disengaged.
  • the shift element B is engaged and the shift element C remains disengaged.
  • Fig. 2 shows a circuit diagram of the transmission G according to the first embodiment.
  • the transmission G has ten forward gears 1VM to 10VM and a starting gear VR, which are indicated in the rows of the circuit diagram. In the columns of the circuit diagram is shown by circles, which of the switching elements A, B, C, D, E, F are closed in which gear.
  • the first forward gear becomes 1VM made by closing the switching elements B and F.
  • the second forward speed 2VM is established by closing the switching elements D and F.
  • the third forward speed 3VM is established by closing the switching elements B and D.
  • the fourth forward speed 4VM is established by closing the switching elements C and D.
  • the fifth forward speed 5VM is established by closing the switching elements D and A.
  • the sixth forward speed 6VM is established by closing the switching elements C and A.
  • the seventh forward speed 7VM is established by closing the switching elements B and A.
  • the eighth forward speed 8VM is produced by closing the switching elements E and A.
  • the ninth forward 9VM is established by closing the switching elements B and E.
  • the tenth forward 10VM is made by closing the switching elements C and E.
  • the starting gear VR is produced by closing the switching element F.
  • the first shift fork SG1 and the second shift fork SG2 can therefore be positioned close to each other, so that the first shift fork SG1 in the engaged state of the first shift element SE1 and the second shift fork SG2 in the engaged state of the second shift element SE2 claim the same space O, which in FIG. 1 is highlighted by a hatched area.
  • the first, second and third shift fork SG1, SG2, SG3 are each associated with two switching elements.
  • the switching element A and the switching element D are each to be referred to as a third switching element SE3.
  • Fig. 3 is a detail of a sectional view of the transmission G according to the first embodiment is shown.
  • the shift forks SG1, SG2, SG3 are shown both in the middle position and in the positions in which their associated switching elements A, B, C, D, E, F are engaged.
  • the space O which can be claimed both by the first shift fork SG1 and by the second shift fork SG2, is emphasized in FIG. 3 by a hatched area.
  • Fig. 4 shows a schematic of the transmission G according to a second embodiment.
  • the gear G has in the second embodiment compared to the first embodiment, only the switching elements A, E, D, C.
  • the transmission G according to the second embodiment has only four forward gears 21VR to 24VR and the starting gear 2VR.
  • the switching element C of the first shift fork SG1, the switching elements E and D of the second shift fork SG2 and the switching element A of the third shift fork SG3 assigned.
  • the shift element C When the first shift fork SG1 is shifted toward the second shift fork SG2, the shift element C is engaged. When the first shift fork SG1 is shifted in a direction away from the second shift fork SG2, the shift element C is disengaged.
  • the switching element C will be referred to for this second embodiment hereinafter as the first switching element SE1. If the second shift fork SG2 is shifted starting from the middle position in the direction of the first shift fork SG1, then the switching element D is engaged, and the switching element E remains disengaged. If the second shift fork SG2 is shifted starting from the middle position in the direction of the third shift fork SG3, then the switching element E is engaged, and the switching element D remains disengaged.
  • the switching element D is hereinafter referred to as the second switching element SE2 for this second embodiment.
  • the shift element A is engaged.
  • the shift element A is disengaged.
  • Fig. 5 shows a circuit diagram of the transmission G according to the second embodiment.
  • the transmission G has four forward gears 21 VM to 24VM and a starting gear 2VR, which are listed in the rows of the circuit diagram. In the columns of the circuit diagram is shown by circles which of the switching elements C, D, E, A are closed in which gear.
  • the first forward gear 21VM is made by closing the switching elements D and A.
  • the second forward gear 22VM is made by closing the switching elements C and A.
  • the third forward gear 23VM is made by closing the switching elements E and A.
  • the fourth forward speed 24VM is established by closing the switching elements C and E.
  • the starting gear 2VR is produced by closing the switching element D.
  • the second shift fork SG2 are associated with two switching elements in the second embodiment.
  • the switching element E is to be referred to as the third switching element SE3.
  • Fig. 6 shows a schematic of the transmission G according to a third embodiment, which substantially corresponds to the structure of the transmission G of the second embodiment.
  • the switching elements E and D of the first shift fork SG1, the switching element A of the second shift fork SG2 and the switching element C of the third shift fork SG3 assigned.
  • the switching element E is engaged, and the switching element D remains disengaged. If the first shift fork SG1 is shifted starting from the middle position in the direction of the third shift fork SG3, then the switching element D is engaged, and the switching element E remains disengaged.
  • the switching element E is hereinafter referred to as the first switching element SE1 for this third embodiment.
  • the switching Element A is referred to as the second switching element SE2 for this third embodiment hereinafter.
  • the shift element C is engaged.
  • the shift element C is disengaged.
  • the shift pattern shown in Fig. 5 also applies to the third embodiment of the transmission G, wherein the fourth forward gear 24VM is not used.
  • the switching element E is therefore only engaged when the switching element A is engaged. This is the case in the third forward gear 23VM. In all other gears, the switching element E is disengaged. Therefore, the first and second shift fork SG1, SG2 can be positioned closely to each other, so that the first shift fork SG1 claimed in the engaged state of the first switching element SE1 the same space 01 as the second shift fork SG2 in the disengaged state of the second switching element SE2.
  • the space 01 is shown in Fig. 6 by a hatched area.
  • the principle of the invention in the third embodiment is also applied between the first shift fork SG1 and the third shift fork SG3, since the shift elements C and D are not engaged together in any gear. Therefore, the first and the third shift fork SG1, SG3 can be positioned close to each other, so that the first shift fork SG1 with engaged switching element D and the third shift fork SG3 claim with the switching element C the same space 02.
  • the space 02 is shown in Fig. 6 by a hatched area.

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Abstract

Getriebe mit mehreren formschlüssigen Schaltelementen Getriebe (G), insbesondere planetenradsatzbasierendes Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem ersten und einem zweiten formschlüssigen Schaltelement (SE1, SE2), wobei das erste Schaltelement (SE1) einer ersten Schaltgabel (SG1) zugeordnet ist und das zweite Schaltelement (SE2) einer zweiten Schaltgabel (SG2) zugeordnet ist, wobei das erste Schaltelement (SE1) durch Verschiebung der ersten Schaltgabel (SG1) einrückbar und ausrückbar ist und das zweite Schaltelement (SE2) durch Verschiebung der zweiten Schaltgabel (SG2) einrückbar und ausrückbar ist, wobei die erste und zweite Schaltgabel (SG1, SG2) unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, wobei der Raum, der von der ersten Schaltgabel (SG1) eingenommen werden kann, sich mit dem Raum, der von der zweiten Schaltgabel (SG2) eingenommen werden kann, zumindest teilweise überlappt.

Description

Getriebe mit mehreren formschlüssigen Schaltelementen
Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit zumindest einem ersten und einem zweiten formschlüssigen Schaltelement, wobei das erste Schaltelement einer ersten Schaltgabel zugeordnet ist und das zweite Schaltelement einer zweiten Schaltgabel zugeordnet ist, wobei das erste Schaltelement durch Verschiebung der ersten Schaltgabel einrückbar und ausrückbar ist und das zweite Schaltelement durch Verschiebung der zweiten Schaltgabel einrückbar und ausrückbar ist, und wobei die erste und zweite Schaltgabel unmittelbar nebeneinander angeordnet sind.
Mehrgängige Getriebe, über die eine vordefinierte Anzahl von Gängen bzw. feste Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle durch automatisches Zu- und Abschalten von Schaltelementen darstellbar sind, sind üblicherweise mit reibschlüssigen Schaltelementen, wie Lamellenkupplungen oder Lamellenbremsen ausgeführt. Solche Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeuges in geeigneter weise anzupassen und Übersetzungswechsel möglichst zugkraftunterbrechungsfrei darstellen zu können. Derart ausgeführte Getriebevorrichtungen sind jedoch nachteil hafterweise aufgrund der reibschlüssigen Schaltelemente durch einen hohen Bauraumbedarf gekennzeichnet und weisen im Betrieb einen unerwünscht niedrigen Gesamtwirkungsgrad auf.
Planetenradsatzbasierte Automatikgetriebe werden daher zunehmend mit formschlüssigen Schaltelementen, wie Klauenschaltelementen oder dergleichen, anstatt mit reibschlüssigen Schaltelementen ausgeführt, um Automatikgetriebe bauraum- günstiger ausbilden zu können und aufgrund der im Bereich von formschlüssigen Schaltelementen geringeren Schleppmomente auch mit höherem Wirkungsgrad betreiben zu können. In der noch unveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2014 208 794 der Anmelderin wurde ein Getriebe mit einer Vorrichtung zum Schalten eines ersten und zweiten formschlüssigen Schaltelements vorgeschlagen, wobei die Betätigung des ersten und zweiten Schaltelements durch ein gemeinsames Betätigungselement erfolgt. In Fig. 6 der genannten Patentanmeldung ist ein solches Getriebe mit insgesamt drei gemeinsamen, unmittelbar nebeneinander angeordneten Betätigungselementen dargestellt, welche zusammen sechs Schaltelemente betätigen. Dabei sind neben einer Mittelstellung auch jene Stellungen der Betätigungseinrichtungen dargestellt, in denen die Schaltelemente eingerückt sind.
Diese Bauweise wirkt sich nachteilig auf die Gesamtlänge des Getriebes aus, da für jede der Betätigungseinrichtungen in allen Schaltstellungen ausreichend Bauraum vorzuhalten ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Getriebe mit formschlüssigen Schaltelementen bereitzustellen, bei dem der Bauraumbedarf der Schaltelementbetätigung optimiert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen ergeben.
Das Getriebe umfasst zumindest ein erstes und ein zweites Schaltelement, welche dazu eingerichtet sind eine drehfeste Verbindung mittels Formschluss herzustellen. Jedes Schaltelement ist einer Schaltgabel zugeordnet. Durch Verschiebung der Schaltgabel wird das zugeordnete Schaltelement eingerückt oder ausgerückt. Es sind zumindest eine erste und eine zweite Schaltgabel vorgesehen, welche räumlich unmittelbar nebeneinander angeordnet sind.
Erfindungsgemäß überlappt sich der Raum, der von der ersten Schaltgabel eingenommen werden kann, zumindest teilweise mit jenem Raum, der von der zweiten Schaltgabel eingenommen werden kann. In anderen Worten wird ein Bauraum des Getriebes sowohl von der ersten Schaltgabel als auch von der zweiten Schaltgabel beansprucht. Da nicht zwei Bauelemente zur gleichen Zeit den gleichen Bauraum beanspruchen können, ist bei der Anordnung der Schaltelemente und deren Ein- und Ausrückrichtungen selbstverständlich darauf zu achten, dass es in allen Schaltstellungen des Getriebes zu keiner Kollision zwischen der ersten und zweiten Schaltgabel kommt. Durch diese Anordnung wird der Bauraumbedarf des Getriebes optimiert, da der für die Bewegungsfreiheit der Schaltgabeln vorzuhaltende Bauraum nicht für jede Schaltgabel für sich freizuhalten ist, sondern sich zwei Schaltgabeln einen Bauraum zumindest abschnittsweise teilen. Insbesondere kann derart die Gesamtlänge des Getriebes reduziert werden. Dies ist insbesondere bei der Verwendung des Getriebes im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorteilhaft, da im Kraftfahrzeug häufig besonders enge Bauraumverhältnisse herrschen. Auch das Gewicht des Getriebes wird durch diese Maßnahme reduziert, da das Gehäuse und bestimmte Getriebewellen in ihrer Länge gekürzt werden können.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das erste Schaltelement durch Verschiebung der ersten Schaltgabel in einer zur zweiten Schaltgabel gerichteten Betätigungsrichtung einrückbar, und das zweite Schaltelement ist durch Verschiebung der zweiten Schaltgabel in einer zur ersten Schaltgabel gerichteten Betätigungsrichtung einrückbar. Das erste Schaltelement ist dabei nicht zusammen, bzw. gleichzeitig mit dem zweiten Schaltelement einrückbar. Unter .Einrücken' wird dabei das Überführen eines Schaltelements in einen geschlossenen Zustand verstanden, während .Ausrücken' das Überführen eines Schaltelements in einen geöffneten Zustand bedeutet. In jedem Betriebszustand des Getriebes ist folglich entweder das erste oder das zweite Schaltelement, oder keines dieser beiden Schaltelemente geschlossen.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist das erste Schaltelement durch Verschiebung der ersten Schaltgabel in einer zur zweiten Schaltgabel gerichteten Betätigungsrichtung einrückbar, und das zweite Schaltelement ist durch Verschiebung der zweiten Schaltgabel in eine Betätigungsrichtung einrückbar welche von der ersten Schaltgabel weg weist. Dabei ist das erste Schaltelement nur einrückbar, wenn das zweite Schaltelement eingerückt ist. Das zweite Schaltelement kann unabhängig vom Zustand des ersten Schaltelements eingerückt sein. Selbstverständlich können die erste und zweite Ausführungsform sowie deren Alternative in einem Getriebe mit zumindest drei unmittelbar nebeneinander angeordneten Schaltgabeln auch miteinander kombiniert werden. Durch geschickte Anordnung ist es somit möglich, die Getriebebaulänge weiter zu reduzieren.
Vorzugsweise ist zumindest der ersten oder der zweiten Schaltgabel ein drittes Schaltelement zugeordnet. In anderen Worten sind zumindest der ersten oder zweiten Schaltgabel insgesamt zwei Schaltelemente zugeordnet. Das dritte Schaltelement ist durch Verschiebung der dem dritten Schaltelement zugeordneten Schaltgabel einrückbar und ausrückbar. Die Einrückrichtungen der der Schaltgabel zugeordneten Schaltelemente sind dabei entgegengesetzt. Es handelt sich dabei um eine doppeltwirkende Betätigungseinrichtung. Derart können durch einen Aktuator zwei Schaltelemente betätigt werden, wodurch der Bauaufwand des Getriebes reduziert wird. Es kann vorgesehen sein, dass in einer Mittelstellung der Schaltgabel keines der der Schaltgabel zugeordneten Schaltelemente eingerückt ist.
Alternativ zur ersten Ausführungsform kann das erste Schaltelement durch Verschiebung der ersten Schaltgabel in einer zur zweiten Schaltgabel gerichteten Betätigungsrichtung ausrückbar sein. Das zweite Schaltelement kann durch Verschiebung der zweiten Schaltgabel in einer zur ersten Schaltgabel gerichteten Betätigungsrichtung ausrückbar sein. Das erste Schaltelement ist dabei nicht zusammen, bzw.
gleichzeitig mit dem zweiten Schaltelement ausrückbar. Eine doppeltwirkende Betätigungseinrichtung ist für diese Ausführung nicht möglich. Daher ist in dieser Ausführung der ersten Schaltgabel nur das erste Schaltelement zugeordnet, und der zweiten Schaltgabel nur das zweite Schaltelement.
Alternativ zur zweiten Ausführungsform kann das erste Schaltelement durch Verschiebung der ersten Schaltgabel in einer zur zweiten Schaltgabel gerichteten Betätigungsrichtung ausrückbar sein, und das zweite Schaltelement durch Verschiebung der zweiten Schaltgabel in eine Betätigungseinrichtung ausrückbar, welche von der ersten Schaltgabel weg weist. Dabei ist das erste Schaltelement nur ausrückbar, wenn das zweite Schaltelement ausgerückt ist. Das zweite Schaltelement kann unabhängig vom Zustand des ersten Schaltelements ausgerückt sein. Eine doppeltwir- kende Betatigungseinrichtung ist auch für diese Ausführung nicht möglich. Daher ist in dieser Ausführung der ersten Schaltgabel nur das erste Schaltelement zugeordnet, und der zweiten Schaltgabel nur das zweite Schaltelement.
Vorzugsweise sind die Schaltelemente als unsynchronisierte Klauenkupplungen oder Klauenbremsen ausgebildet. Derartige Klauenschaltelemente zeichnen sich durch vernachlässigbar geringe Schleppverluste im geöffneten Zustand aus, und verbessern derart den Wirkungsgrad des Getriebes. Aufgrund ihres einfachen mechanischen Aufbaus eignen sich Klauenschaltelemente besonders für eine doppeltwirkende Betätigung, bei der zwei Klauenschaltelemente einer einzigen Schaltgabel zugeordnet sind. Daher sind Klauenschaltelemente besonders für die Anwendung in Kombination mit der erfindungsgemäßen Lösung geeignet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Getriebeschema gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 zeigt ein Schaltschema des Getriebes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittansicht des Getriebes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 4 zeigt ein Getriebeschema gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 5 zeigt ein Schaltschema des Getriebes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 6 zeigt ein Getriebeschema gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsbeispielen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbe- Zeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Getriebes G. Über einen schemahaft dargestellten Torsionsschwingungsdämpfer ist Drehmoment auf eine Getriebe-Eingangswelle GW1 in das Getriebe G einleitbar. Eine erste elektrische Maschine ist mit der Getriebe-Eingangswelle GW1 wirkverbunden, sodass die erste elektrische Maschine Drehmoment und Drehzahl auf die Getriebe-Eingangswelle GW1 aufbringen kann. Das an der Getriebe-Eingangswelle GW1 anliegende Drehmoment kann über zwei Leistungspfade mit einem aus zwei doppelt miteinander gekoppelten Einzelplanetenradsätzen bestehenden Hauptradsatz übertragen werden. Eine Getriebe-Ausgangswelle GW2 ist mit einer Hauptradsatzwelle verbunden. Eine zweite elektrische Maschine ist über einen zusätzlichen Planetenradsatz an den Hauptradsatz angebunden.
Das Getriebe G gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst sechs Schaltelemente A, B, C, D, E, F. Durch die Schaltelemente A, B, D, E ist Drehmoment von der Getriebe-Eingangswelle GW1 über die zwei Leistungspfade zum Hauptradsatz übertragbar. Die Schaltelemente A, B, D, E sind demnach als Kupplungen ausgebildet Durch die Schaltelemente C und F sind einzelne Wellen des Hauptradsatzes drehfest festsetzbar. Die Schaltelemente C und F sind demnach als Bremsen ausgebildet. Sämtliche Schaltelemente A, B, C, D, E, F stellen die drehfeste Verbindung mittels Formschluss her.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass der oben beschriebene Aufbau des Getriebes G lediglich beispielhaft anzusehen ist. Der Fachmann wäre dazu in der Lage, die erfindungsgemäße Lösung auf andere Getriebe mit anderem Aufbau und Schema anzuwenden.
Die Schaltelemente A und F sind durch Verschiebung einer ersten Schaltgabel SG1 einrückbar und ausrückbar. Die Schaltelemente E und D sind durch Verschiebung einer zweiten Schaltgabel SG2 einrückbar und ausrückbar. Die Schaltelemente C und B sind durch Verschiebung einer dritten Schaltgabel SG3 ausrückbar. In der gezeigten Darstellung befinden sich sämtliche Schaltgabeln SG1 , SG2, SG3 in einer Mittelstellung. In der Mittelstellung ist keines der Schaltelemente A, B, C, D, E, F eingerückt.
Wird die erste Schaltgabel SG1 ausgehend von der Mittelstellung in Richtung der zweiten Schaltgabel SG2 verschoben, so wird das Schaltelement F eingerückt und das Schaltelement A bleibt ausgerückt. Wird die erste Schaltgabel SG1 ausgehend von der Mittelstellung in eine Richtung verschoben, welche von der zweiten Schaltgabel SG2 weg weist, so wird das Schaltelement A eingerückt und das Schaltelement F bleibt ausgerückt. Das Schaltelement F wird für dieses erste Ausführungsbeispiel in weiterer Folge als das erste Schaltelement SE1 bezeichnet.
Wird die zweite Schaltgabel SG2 ausgehend von der Mittelstellung in Richtung der ersten Schaltgabel SG1 verschoben, so wird das Schaltelement E eingerückt, und das Schaltelement D bleibt ausgerückt. Wird die zweite Schaltgabel SG2 ausgehend von der Mittelstellung in Richtung der dritten Schaltgabel SG3 verschoben, so wird das Schaltelement D eingerückt, und das Schaltelement E bleibt ausgerückt. Das Schaltelement E wird für dieses erste Ausführungsbeispiel in weiterer Folge als das zweite Schaltelement SE2 bezeichnet.
Wird die dritte Schaltgabel SG3 ausgehend von der Mittelstellung in Richtung der zweiten Schaltgabel SG2 verschoben, so wird das Schaltelement C eingerückt und das Schaltelement B bleibt ausgerückt. Wird die dritte Schaltgabel SG3 ausgehend von der Mittelstellung in eine Richtung verschoben welche von der zweiten Schaltgabel SG2 weg weist, so wird das Schaltelement B eingerückt und das Schaltelement C bleibt ausgerückt.
Fig. 2 zeigt ein Schaltschema des Getriebes G gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe G weist zehn Vorwärtsgänge 1VM bis 10VM und einen Anfahrgang VR auf, welche in den Zeilen des Schaltschemas angeführt sind. In den Spalten des Schaltschemas ist durch Kreise dargestellt, welche der Schaltelemente A, B, C, D, E, F in welchem Gang geschlossen sind. Der erste Vorwärtsgang 1VM wird durch Schließen der Schaltelemente B und F hergestellt. Der zweite Vorwärtsgang 2VM wird durch Schließen der Schaltelemente D und F hergestellt. Der dritte Vorwärtsgang 3VM wird durch Schließen der Schaltelemente B und D hergestellt. Der vierte Vorwärtsgang 4VM wird durch Schließen der Schaltelemente C und D hergestellt. Der fünfte Vorwärtsgang 5VM wird durch Schließen der Schaltelemente D und A hergestellt. Der sechste Vorwärtsgang 6VM wird durch Schließen der Schaltelemente C und A hergestellt. Der siebente Vorwärtsgang 7VM wird durch Schließen der Schaltelemente B und A hergestellt. Der achte Vorwärtsgang 8VM wird durch Schließen der Schaltelemente E und A hergestellt. Der neunte Vorwärtsgang 9VM wird durch Schließen der Schaltelemente B und E hergestellt. Der zehnte Vorwärtsgang 10VM wird durch Schließen der Schaltelemente C und E hergestellt. Der Anfahrgang VR wird durch Schließen des Schaltelements F hergestellt.
Aus dem in Fig. 2 dargestellten Schaltschema wird ersichtlich, dass die Schaltelemente E und F in keinem Gang zusammen eingerückt sind. Die erste Schaltgabel SG1 und die zweite Schaltgabel SG2 können daher eng zueinander positioniert werden, sodass die erste Schaltgabel SG1 im eingerückten Zustand des ersten Schaltelements SE1 und die zweite Schaltgabel SG2 im eingerückten Zustand des zweiten Schaltelements SE2 den gleichen Bauraum O beanspruchen, welcher in Fig. 1 durch eine schraffierte Fläche hervorgehoben ist.
Der ersten, zweiten und dritten Schaltgabel SG1 , SG2, SG3 sind je zwei Schaltelemente zugeordnet. Im Sinne von Anspruch 7 der gegenständlichen Patentanmeldung sind das Schaltelement A und das Schaltelement D je als ein drittes Schaltelement SE3 zu bezeichnen.
In Fig. 3 ist ein Ausschnitt einer Schnittansicht des Getriebes G gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. In dieser Schnittansicht sind die Schaltgabeln SG1 , SG2, SG3 sowohl in der Mittelstellung als auch in den Stellungen dargestellt, in denen deren zugeordneten Schaltelemente A, B, C, D, E, F eingerückt sind. Der sowohl von der ersten Schaltgabel SG1 als auch von der zweiten Schaltgabel SG2 beanspruchbare Bauraum O ist in Fig. 3 durch eine schraffierte Fläche hervorgehoben. Fig. 4 zeigt ein Schema des Getriebes G gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe G weist im zweiten Ausführungsbeispiel im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel nur die Schaltelemente A, E, D, C auf. Zudem besteht nur ein Leistungspfad von der Getriebe-Eingangswelle GW1 zum Hauptradsatz. Das Getriebe G gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist infolgedessen lediglich vier Vorwärtsgänge 21VR bis 24VR und den Anfahrgang 2VR auf.
Im zweiten Ausführungsbeispiel ist das Schaltelement C der ersten Schaltgabel SG1 , die Schaltelemente E und D der zweiten Schaltgabel SG2 und das Schaltelement A der dritten Schaltgabel SG3 zugeordnet.
Wird die erste Schaltgabel SG1 in Richtung der zweiten Schaltgabel SG2 verschoben, so wird das Schaltelement C eingerückt. Wird die erste Schaltgabel SG1 in eine Richtung verschoben, welche von der zweiten Schaltgabel SG2 weg weist, so wird das Schaltelement C ausgerückt. Das Schaltelement C wird für dieses zweite Ausführungsbeispiel in weiterer Folge als das erste Schaltelement SE1 bezeichnet. Wird die zweite Schaltgabel SG2 ausgehend von der Mittelstellung in Richtung der ersten Schaltgabel SG1 verschoben, so wird das Schaltelement D eingerückt, und das Schaltelement E bleibt ausgerückt. Wird die zweite Schaltgabel SG2 ausgehend von der Mittelstellung in Richtung der dritten Schaltgabel SG3 verschoben, so wird das Schaltelement E eingerückt, und das Schaltelement D bleibt ausgerückt. Das Schaltelement D wird für dieses zweite Ausführungsbeispiel in weiterer Folge als das zweite Schaltelement SE2 bezeichnet. Wird die dritte Schaltgabel SG3 in Richtung der zweiten Schaltgabel SG2 verschoben, so wird das Schaltelement A eingerückt. Wird die dritte Schaltgabel SG3 in eine Richtung verschoben, welche von der zweiten Schaltgabel SG2 weg weist, so wird das Schaltelement A ausgerückt.
Fig. 5 zeigt ein Schaltschema des Getriebes G gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe G weist vier Vorwärtsgänge 21 VM bis 24VM und einen Anfahrgang 2VR auf, welche in den Zeilen des Schaltschemas angeführt sind. In den Spalten des Schaltschemas ist durch Kreise dargestellt, welche der Schaltelemente C, D, E, A in welchem Gang geschlossen sind. Der erste Vorwärtsgang 21VM wird durch Schließen der Schaltelemente D und A hergestellt. Der zweite Vorwärtsgang 22VM wird durch Schließen der Schaltelemente C und A hergestellt. Der dritte Vorwärtsgang 23VM wird durch Schließen der Schaltelemente E und A hergestellt. Der vierte Vorwärtsgang 24VM wird durch Schließen der Schaltelemente C und E hergestellt. Der Anfahrgang 2VR wird durch Schließen des Schaltelements D hergestellt.
Aus dem in Fig. 5 dargestellten Schaltschema wird ersichtlich, dass die Schaltelemente D und C in keinem Gang zusammen eingerückt sind. Die erste Schaltgabel SG1 und die zweite Schaltgabel SG2 können daher eng zueinander positioniert werden, sodass die erste Schaltgabel SG1 im eingerückten Zustand des ersten Schaltelements SE1 und die zweite Schaltgabel SG2 im eingerückten Zustand des zweiten Schaltelements SE2 den gleichen Bauraum O beanspruchen, welcher in Fig. 4 durch eine schraffierte Fläche hervorgehoben ist.
Der zweiten Schaltgabel SG2 sind im zweiten Ausführungsbeispiel zwei Schaltelemente zugeordnet. Im Sinne von Anspruch 7 der gegenständlichen Patentanmeldung ist das Schaltelement E als das dritte Schaltelement SE3 zu bezeichnen.
Fig. 6 zeigt ein Schema des Getriebes G gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, welche im Wesentlichen dem Aufbau des Getriebes G des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht. Im dritten Ausführungsbeispiel sind die Schaltelemente E und D der ersten Schaltgabel SG1 , das Schaltelement A der zweiten Schaltgabel SG2 und das Schaltelement C der dritten Schaltgabel SG3 zugeordnet.
Wird die erste Schaltgabel SG1 ausgehend von der Mittelstellung in Richtung der zweiten Schaltgabel SG2 verschoben, so wird das Schaltelement E eingerückt, und das Schaltelement D bleibt ausgerückt. Wird die erste Schaltgabel SG1 ausgehend von der Mittelstellung in Richtung der dritten Schaltgabel SG3 verschoben, so wird das Schaltelement D eingerückt, und das Schaltelement E bleibt ausgerückt. Das Schaltelement E wird für dieses dritte Ausführungsbeispiel in weiterer Folge als das erste Schaltelement SE1 bezeichnet. Wird die zweite Schaltgabel SG2 in eine Richtung verschoben, welche von der ersten Schaltgabel SG1 weg weist, so wird das Schaltelement A eingerückt. Wird die zweite Schaltgabel SG2 in Richtung der ersten Schaltgabel SG1 verschoben, so wird das Schaltelement A ausgerückt. Das Schalt- element A wird für dieses dritte Ausführungsbeispiel in weiterer Folge als das zweite Schaltelement SE2 bezeichnet. Wird die dritte Schaltgabel SG3 in Richtung der ersten Schaltgabel SG1 verschoben, so wird das Schaltelement C eingerückt. Wird die dritte Schaltgabel SG3 in eine Richtung verschoben, welche von der ersten Schaltgabel SG1 weg weist, so wird das Schaltelement C ausgerückt.
Das in Fig. 5 dargestellte Schaltschema gilt auch für das dritte Ausführungsbeispiel des Getriebes G, wobei der vierte Vorwärtsgang 24VM nicht verwendet wird. Das Schaltelement E ist daher nur dann eingerückt, wenn auch das Schaltelement A eingerückt ist. Dies ist im dritten Vorwärtsgang 23VM der Fall. In allen anderen Gängen ist das Schaltelement E ausgerückt. Daher können die erste und zweite Schaltgabel SG1 , SG2 eng zueinander positioniert werden, sodass die erste Schaltgabel SG1 im eingerückten Zustand des ersten Schaltelements SE1 denselben Bauraum 01 beansprucht wie die zweite Schaltgabel SG2 im ausgerückten Zustand des zweiten Schaltelements SE2. Der Bauraum 01 ist in Fig. 6 durch eine schraffierte Fläche dargestellt.
Darüber hinaus wird das erfindungsgemäße Prinzip im dritten Ausführungsbeispiel auch zwischen der ersten Schaltgabel SG1 und der dritten Schaltgabel SG3 angewendet, da die Schaltelemente C und D in keinem Gang zusammen eingerückt sind. Daher können die erste und die dritte Schaltgabel SG1 , SG3 eng zueinander positioniert werden, sodass die erste Schaltgabel SG1 bei eingerücktem Schaltelement D und die dritte Schaltgabel SG3 bei eingerücktem Schaltelement C denselben Bauraum 02 beanspruchen. Der Bauraum 02 ist in Fig. 6 durch eine schraffierte Fläche dargestellt.
Der Aufbau der verschiedenen Ausführungsbeispiele des Getriebes G ist lediglich beispielhaft anzusehen. Der Fachmann wäre mit seinem Fachwissen dazu in der Lage, die erfindungsgemäße Lösung auch auf andere Getriebebauformen anzuwenden. Bezuqszeichen
G Getriebe
GW1 Getriebe-Eingangswelle
GW2 Getriebe-Ausgangswelle
A Schaltelement
B Schaltelement
C Schaltelement
D Schaltelement
E Schaltelement
F Schaltelement
SE1 Erstes Schaltelement
SE2 Zweites Schaltelement
SE3 Drittes Schaltelement
SG1 Erste Schaltgabel
SG2 Zweite Schaltgabel
SG3 Dritte Schaltgabel
0 Bauraum
01 Bauraum
02 Bauraum
1 VM-1 OVM Erster bis zehnter Vorwärtsgang 21VM-24VM Erster bis vierter Vorwärtsgang
VR Anfahrgang
2VR Anfahrgang

Claims

Patentansprüche
1 . Getriebe (G), insbesondere planetenradsatzbasierendes Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem ersten und einem zweiten formschlüssigen Schaltelement (SE1 , SE2), wobei das erste Schaltelement (SE1 ) einer ersten Schaltgabel (SG1 ) zugeordnet ist und das zweite Schaltelement (SE2) einer zweiten Schaltgabel (SG2) zugeordnet ist, wobei das erste Schaltelement (SE1 ) durch Verschiebung der ersten Schaltgabel (SG1 ) einrückbar und ausrückbar ist und das zweite Schaltelement (SE2) durch Verschiebung der zweiten Schaltgabel (SG2) einrückbar und ausrückbar ist, wobei die erste und zweite Schaltgabel (SG1 , SG2) unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum, der von der ersten Schaltgabel (SG1 ) eingenommen werden kann, sich mit dem Raum, der von der zweiten Schaltgabel (SG2) eingenommen werden kann, zumindest teilweise überlappt.
2. Getriebe (G) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (SE1 ) durch Verschiebung der ersten Schaltgabel (SG1 ) in einer zur zweiten Schaltgabel (SG2) gerichteten Betätigungsrichtung einrückbar ist, und das zweite Schaltelement (SE2) durch Verschiebung der zweiten Schaltgabel (SG2) in einer zur ersten Schaltgabel (SG1 ) gerichteten Betätigungsrichtung einrückbar ist, wobei das erste Schaltelement (SE1 ) nicht zusammen mit dem zweiten Schaltelement (SE2) einrückbar ist.
3. Getriebe (G) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (SE1 ) durch Verschiebung der ersten Schaltgabel (SG1 ) in einer zur zweiten Schaltgabel (SG2) gerichteten Betätigungsrichtung einrückbar ist, und das zweite Schaltelement (SE2) durch Verschiebung der zweiten Schaltgabel (SG2) in eine Betätigungsrichtung einrückbar ist welche von der ersten Schaltgabel (SG1 ) weg weist, wobei das erste Schaltelement (SE1 ) nur dann einrückbar ist wenn das zweite Schaltelement (SE2) eingerückt ist.
4. Getriebe (G) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (SE2) unabhängig vom Schaltzustand des ersten Schaltelements (SE1 ) eingerückt sein kann.
5. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der ersten Schaltgabel (SG1 ) oder der zweiten Schaltgabel (SG2) ein drittes Schaltelement (SE3) zugeordnet ist, welches durch Verschiebung der dem dritten Schaltelement (SE3) zugeordneten Schaltgabel (SG1 / SG2) einrückbar und ausrückbar ist, wobei die Einrückrichtungen der der Schaltgabel (SG1 / SG2) zugeordneten Schaltelemente (SE1 / SE2, SE3) entgegengesetzt sind.
6. Getriebe (G) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Mittelstellung jener Schaltgabel (SG1 / SG2), der das erste oder zweite Schaltelement (SE1 / SE2) und das dritte Schaltelement (SE3) zugeordnet sind, keines der beiden Schaltelemente (SE1 / SE2, SE3) eingerückt ist.
7. Getriebe (G) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (SE1 ) durch Verschiebung der ersten Schaltgabel (SG1 ) in einer zur zweiten Schaltgabel (SG2) gerichteten Betätigungsrichtung ausrückbar ist, und das zweite Schaltelement (SE2) durch Verschiebung der zweiten Schaltgabel (SG2) in einer zur ersten Schaltgabel (SG1 ) gerichteten Betätigungsrichtung ausrückbar ist, wobei das erste Schaltelement (SE1 ) nicht zusammen mit dem zweiten Schaltelement (SE2) ausrückbar ist, und wobei der ersten Schaltgabel (SG1 ) und der zweiten Schaltgabel (SG2) je nur ein Schaltelement (SE1 , SE2) zugeordnet ist.
8. Getriebe (G) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (SE1 ) durch Verschiebung der ersten Schaltgabel (SG1 ) in einer zur zweiten Schaltgabel (SG2) gerichteten Betätigungsrichtung ausrückbar ist, und das zweite Schaltelement (SE2) durch Verschiebung der zweiten Schaltgabel (SG2) in eine Betätigungsrichtung ausrückbar ist welche von der ersten Schaltgabel (SG1 ) weg weist, wobei das erste Schaltelement (SE1 ) nur dann ausrückbar ist wenn das zweite Schaltelement (SE2) ausgerückt ist.
9. Getriebe (G) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (SE2) unabhängig vom Schaltzustand des ersten Schaltelements (SE1 ) ausgerückt sein kann.
10. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste und zweite Schaltelement (SE1 , SE2) als unsynchronisierte Klauenkupplungen oder Klauenbremsen ausgebildet sind.
1 1 . Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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