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Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit zwei mit einem Antriebsaggregat in Wirkverbindung bringbaren Eingangswellen gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Bei einer aus der
DE 10 2010 040 660 A1 der Anmelderin bekannten Getriebevorrichtung sind zwei Eingangswellen zur Darstellung von wenigstens neun Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und wenigstens einer Übersetzung für Rückwärtsfahrt über Radsätze mit genau einer Vorgelegewelle verbindbar. Die Radsätze bilden acht axial nebeneinander angeordnete Radebenen und sind über Schalteinrichtungen in den Kraftfluss der Getriebevorrichtung zu- oder aus diesem abschaltbar. Mehreren Schalteinrichtungen sind jeweils wenigstens zwei Radsätze zugeordnet. Wenigstens zwei Übersetzungen sind durch schaltelementseitiges gleichzeitiges Zuschalten von jeweils drei Radsätzen in den Kraftfluss als sogenannte Windungsgänge darstellbar, über die durch jeweils alleiniges schaltelementseitiges Zuschalten in den Kraftfluss jeweils eine Übersetzung darstellbar ist. Die weiteren Übersetzungen sind jeweils durch schaltelementseitiges Zuschalten von jeweils einem der Radsätze in den Kraftfluss einlegbar. Unter einem Windungsgang wird insbesondere eine Übersetzung der Getriebevorrichtung verstanden, bei welcher Radsätze mehrerer bzw. beider Teilgetriebe der Getriebevorrichtung miteinander gekoppelt werden, um dadurch einen Kraftfluss durch beide Teilgetriebe zu realisieren. Jedes der Teilgetriebe ist hierbei insbesondere jeweils einer der Eingangswellen der Getriebevorrichtung zugeordnet
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Auf wenigstens einer der Eingangswellen ist eine mit zwei Festrädern ausgeführte Hohlwelle angeordnet. Zusätzlich sind auf der Vorgelegewelle zwei mit jeweils zwei Festrädern ausgebildete weitere Hohlwellen drehbar gelagert. Die Hohlwellen sind über die Schalteinrichtungen mit wenigstens einer der Eingangswellen oder der Vorgelegewelle drehfest verbindbar. Zur Darstellung der wenigstens neun Übersetzungen sind auf bauraumgünstige Art und Weise fünf sogenannte Doppelschaltelemente mit insgesamt zehn Schaltelementen vorgesehen.
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Nachteilhafterweise sind zukraftunterbrechungsfreie Mehrfachschaltungen in der Getriebevorrichtung, während welchen zwischen der aktuell in der Getriebevorrichtung eingelegten Ist-Übersetzung und der der durch die angeforderte Schaltung in der Getriebevorrichtung einzulegenden Zielübersetzungen mehr als eine Übersetzungsstufe liegt, nicht in gewünschtem Umfang durchführbar. Dies führt dazu, dass angeforderte Mehrfachschaltung ohne Zugkraftunterbrechung lediglich mittels mehrerer sequentiell aufeinanderfolgender Einzelschaltungen realisierbar sind und daher unter Umständen nicht mit der gewünschten Spontaneität umgesetzt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Getriebevorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels der angeforderte Mehrfachschaltungen innerhalb kurzer Schaltzeiten und mit hoher Spontaneität zugkraftunterbrechungsfrei umsetzbar sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit zwei mit einem Antriebsaggregat in Wirkverbindung bringbaren Eingangswellen und mit genau einer Vorgelegewelle sind die Eingangswellen zur Darstellung von wenigstens neun Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und wenigstens einer Übersetzung für Rückwärtsfahrt über Radsätze, die über Schalteinrichtungen in den Kraftfluss zu- und abschaltbar sind, mit der Vorgelegewelle verbindbar. Die Radsätze bilden acht axial nebeneinander angeordnete Radebenen. Mehreren Schalteinrichtungen sind jeweils wenigstens zwei Radsätze zugeordnet. Wenigstens zwei Übersetzungen sind durch schaltelementseitiges Zuschalten von jeweils drei der Radsätze in den Kraftfluss darstellbar, über die durch jeweils alleiniges schaltelementseitiges Zuschalten in den Kraftfluss jeweils eine Übersetzung darstellbar ist. Die weiteren Übersetzungen sind jeweils durch schaltelementseitiges Zuschalten von jeweils einem der Radsätze in den Kraftfluss einlegbar. Auf wenigstens einer der Eingangswellen ist eine mit wenigstens zwei Festrädern ausgeführte Hohlwelle und auf der Vorgelegewelle sind zwei mit jeweils wenigstens zwei Festrädern ausgebildete weitere Hohlwellen drehbar gelagert, die über die Schalteinrichtungen mit wenigstens einer der Eingangswellen oder der Vorgelegewelle drehfest verbindbar sind.
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Erfindungsgemäß ist die auf wenigstens einer der Eingangswellen angeordnete Hohlwelle über wenigstens eine der Schalteinrichtungen mit einem auf wenigstens einer der Eingangswellen drehbar gelagerten Losrad koppelbar und sowohl mit der einen Eingangswelle als auch mit der anderen Eingangswelle über die Schalteinrichtungen drehfest verbindbar. Aufgrund der verschiedenen Anbindungsmöglichkeiten der auf wenigstens einer der Eingangswellen angeordneten Hohlwelle an die Eingangswellen und zusätzlich an das Losrad sind in der Getriebevorrichtung neben sequentiellen Einzellastschaltungen auch angeforderte lastschaltfähige Mehrfachschaltungen, z.B. von der dritten Übersetzung für Vorwärtsfahrt in die sechste Übersetzung für Vorwärtsfahrt, innerhalb kurzer Schaltzeiten und mit hoher Spontaneität umsetzbar. Des Weiteren sind auch sogenannte Sportschaltungen mit einer gewünscht hohen Spontaneität möglich, während welchen beispielsweise ein direkter Gangwechsel von der sechsten Übersetzung für Vorwärtsfahrt in die zweite Übersetzung für Vorwärtsfahrt stattfindet.
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Die Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit genau einer Vorgelegewelle bietet in Verbindung mit der Darstellung von wenigstens zwei Übersetzungen als so genannte Windungsgänge die Möglichkeit, eine Vielzahl an Übersetzungen, wenigstens neun Übersetzungsstufen für Vorwärtsfahrt, mit geringem radialen als auch axialen Bauraumbedarf und zusätzlich mit geringem Gesamtgewicht der Getriebevorrichtung darzustellen und ein Antriebsaggregat, vorzugsweise eine Brennkraftmaschine, in gewünschtem Umfang in deren optimalen Betriebsbereich betreiben zu können. Zusätzlich ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung aufgrund ihrer Ausführung auch auf konstruktiv einfache Art und Weise mit einer elektrischen Maschine kombinierbar.
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Ist eine der Übersetzungen, die durch schaltelementseitiges Zuschalten von jeweils drei der Zahnradstufen in den Kraftfluss darstellbar sind, eine erste Übersetzung für Vorwärtsfahrt, ist die mechanische Spreizung der Getriebevorrichtung reduziert, womit Drehzahlverluste im Bereich der Getriebevorrichtung gering gehalten werden.
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Ist jeweils eine Eingangswelle über ein Lastschaltelement mit dem Antriebsaggregat in Wirkverbindung bringbar und ist jeweils eines der Lastschaltelemente mit einer der Eingangswellen verbunden, sind Übersetzungswechsel in der dann als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Getriebevorrichtung auf konstruktiv einfache Art und Weise zugkraftunterbrechungsfrei und mit geringem Betätigungsaufwand durchführbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist eine Eingangswelle über ein Lastschaltelement mit dem Antriebsaggregat in Wirkverbindung bringbar und die weitere Eingangswelle über ein weiteres Schaltelement mit dem Lastschaltelement koppelbar und zumindest mit einer elektrischen Maschine in Wirkverbindung bringbar. Auch bei dieser Ausführung der Getriebevorrichtung sind zugkraftunterbrechungsfreie Übersetzungswechsel innerhalb der Getriebevorrichtung darstellbar und zusätzlich ein Startvorgang eines als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsaggregates, ein Boost-Betrieb eines mit der Getriebevorrichtung ausgeführten Fahrzeuges, ein Rekuperationsbetrieb oder ein reiner Elektrofahrbetrieb über die elektrische Maschine mit geringem Aufwand darstellbar.
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Steht eines der Festräder der auf wenigstens einer der Eingangswellen angeordneten Hohlwelle mit einem der Festräder einer der auf der Vorgelegewelle angeordneten Hohlwellen und das andere Festrad der auf wenigstens einer der Eingangswellen angeordneten Hohlwelle mit einem auf der Vorgelegewelle drehbar gelagerten Losrad in Wirkverbindung, sind wenigstens neun Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und wenigstens eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt über die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung auf konstruktiv einfache und bauraumgünstige Art und Weise und mit möglichst wenig Schaltelementen darstellbar und Mehrfachschaltungen mit hoher Flexibilität und Spontaneität durchführbar.
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Sind ein Losrad eines Radsatzes, über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt darstellbar ist, und eine der auf der Vorgelegewelle angeordneten Hohlwellen über eine gemeinsame Schalteinrichtung mit der Vorgelegewelle drehfest verbindbar, weist die Getriebevorrichtung zumindest in axialer Richtung einen geringen Bauraumbedarf auf, da die Hohlwelle und das Losrad des Radsatzes jeweils über ein im Vergleich zu zwei Einzelschaltelementen bauraumgünstigeres Doppelschaltelement in den Kraftfluss der Getriebevorrichtung zuschaltbar oder aus diesem abschaltbar sind.
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Die Getriebevorrichtung weist auch dann zumindest in axialer Richtung einen geringen Bauraumbedarf auf, wenn ein Losrad eines Radsatzes, über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine siebte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, und eine der auf der Vorgelegewelle angeordneten Hohlwellen über eine gemeinsame Schalteinrichtung mit der Vorgelegewelle drehfest verbindbar sind.
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Sind Losräder von Radsätzen, über die in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine sechste oder eine vierte Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, über eine gemeinsame Schalteinrichtung mit einer der Eingangswellen oder der Vorgelegewelle drehfest verbindbar und kämmen mit Festrädern der Vorgelegewelle oder einer der Eingangswellen, sind Übersetzungen in der Getriebevorrichtung auf bauraumgünstige Art und Weise darstellbar.
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Sind ein Losrad eines Radsatzes, über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine zweite Übersetzung für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, und ein Losrad eines weiteren Radsatzes, über den in zugeschaltetem Betriebszustand vorzugsweise eine sechste Übersetzung darstellbar ist, über wenigstens eine der Schalteinrichtungen miteinander koppelbar, sind zugkraftunterbrechungsfreie Mehrfachschaltungen in gewünschtem Umfang mit hoher Spontaneität durchführbar.
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Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Es zeigen:
- 1 eine schematisierte Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung;
- 2 eine 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung;
- 3 eine Schaltmatrix der ersten Ausführungsform der Getriebevorrichtung gemäß 1;
- 4 eine detailliertere Darstellung der ersten Ausführungsform der Getriebevorrichtung gemäß 1;
- 5 eine tabellarische Übersicht der Zuordnung zwischen Schaltelementen von Schalteinrichtungen und Radsätzen der Getriebevorrichtung gemäß 4;
- 6 eine 4 entsprechende Darstellung einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform der Getriebevorrichtung mit in Bezug auf Eingangswellen koaxialem Abtrieb über ein zusätzliches Abtriebskonstantenzahnradpaar;
- 7 eine 4 entsprechende Darstellung einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit in Bezug auf die Eingangswellen und eine Vorgelegewelle achsversetztem Abtrieb über ein zusätzliches Abtriebskonstantenzahnradpaar, welches im Bereich verschiedener axialer Positionen angeordnet werden kann,
- 8 eine 4 entsprechende Darstellung einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit in Bezug auf die Eingangswellen und die Vorgelegewelle achsversetztem Abtrieb über ein zusätzliches Abtriebskonstantenzahnrad, das mit einem Festrad auf der Vorgelegewelle kämmt;
- 9 ein Räderschema einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung; und
- 10 eine tabellarische Übersicht aller in der Getriebevorrichtung gemäß 4 bis 9 möglichen lastschaltfähigen Einfach- und Mehrfachschaltungen.
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1 zeigt eine Getriebevorrichtung 1 mit zwei mit einem Antriebsaggregat 2A in Wirkverbindung bringbaren Eingangswellen EW1, EW2. Dabei ist die erste Eingangswelle EW1 als Getriebezentralwelle ausgeführt und die zweite Eingangswelle EW2 konzentrisch dazu angeordnet und als Getriebehohlwelle ausgebildet. Die beiden Eingangswellen EW1 und EW2 sind über zwei Lastschaltelemente K1, K2 mit dem Antriebsaggregat 2A koppelbar. Die beiden Lastschaltelemente K1 und K2 sind vorliegend reibschlüssige Lamellenkupplungen. Mit 6 gezeichnete Eingangselemente der Lastschaltelemente K1, K2 sind mit dem Antriebsaggregat 2A, beispielsweise einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugantriebsstranges, verbunden oder wirkverbunden. Ein mit 7 bezeichnetes Ausgangselement des Lastschaltelementes K1 ist mit der zweiten Eingangswelle EW2 verbunden, während ein mit 8 bezeichnetes Ausgangselement des Lastschaltelementes K2 mit der ersten Eingangswelle EW1 drehfest gekoppelt ist. Die in der Zeichnung dargestellte konstruktive Ausbildung der beiden Lastschaltelemente K1, K2 ist als beispielhaft anzusehen und liegt im Ermessen des Fachmannes. So sind die beiden angetriebenen Eingangselemente 6 der Lastschaltelemente K1, K2 hier beispielhaft als ein für beide Lastschaltelemente K1, K2 gemeinsamer Außenlamellenträger ausgebildet und die beiden Ausgangselemente 7, 8 der Lastschaltelemente K1, K2 entsprechend jeweils als Innenlamellenträger. Getriebeausgangsseitig steht die Getriebevorrichtung 1 mit einem Abtrieb 9 in Wirkverbindung.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Getriebevorrichtung
1, bei der die erste Eingangswelle
EW1 über das Lastschaltelement
K2 mit dem Antriebsaggregat
2A in Wirkverbindung bringbar ist. Die weitere Eingangswelle
EW2 ist über ein weiteres Schaltelement
K3, das vorliegend als Synchronisierung ausgeführt ist, mit dem Lastschaltelement
K2 koppelbar und zumindest mit einer elektrischen Maschine
10 verbunden. Über die elektrische Maschine
10 sind Schaltungen in der Getriebevorrichtung
1 zugkraftunterbrechungsfrei durchführbar. Eine derartige Verbindung zwischen den beiden Eingangswellen
EW1 und
EW2 und dem Antriebsaggregat
2A sowie die Anbindung der zweiten Eingangswelle
EW2 an die elektrische Maschine
10 sind beispielsweise aus der
DE 10 2010 030 569 A1 bekannt.
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Die beiden Eingangswellen EW1, EW2 der beiden in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 sind zur Darstellung von in 3 näher aufgeführten neun Übersetzungen A bis J für Vorwärtsfahrt und zwei Übersetzung L, M für Rückwärtsfahrt über in 4 bis 9 dargestellte acht Radsätze R2, R3, R4, R5, R6, R7, R9 und RR mit der Vorgelegewelle VW verbindbar. Die acht Radsätze R2 bis RR sind über sieben Schalteinrichtungen SE1 bis SE7 in den Kraftfluss der Getriebevorrichtung 1 zu- und aus diesem abschaltbar. Des Weiteren bilden die acht Radsätze R2 bis RR in axialer Richtung acht nebeneinander angeordnete Radebenen I bis VIII. Der ersten Schalteinrichtung SE1 sind vorliegend die Radsätze R7, R5 und R9 zugeordnet, während über die zweite Schalteinrichtung SE2 die Radsätze R5, R9, RR und R3 betätigbar sind. Über die dritte Schalteinrichtung SE3 sind die Radsätze RR, R2 und R3 ansteuerbar, während über die vierte Schalteinrichtung SE4 die Radsätze R3, RR, R9, R2 und R6 betätigbar sind. Zusätzlich ist den Radsätzen R6, R2 und R4 die die fünfte Schalteinrichtung SE5 zugeordnet. Über die als Einfachsynchronisierung ausgeführte sechste Schalteinrichtung SE6 bzw. dessen Schaltelement S9 sind die Radsätze R2 und R6 und über die ebenfalls als Einfachsynchronisierung ausgeführte siebte Schalteinrichtung SE7 bzw. dessen Schaltelement S12 sind die Radsätze R9 und RR und R3 im Bereich der EingangswellenEW1, EW2 miteinander koppelbar.
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Die Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 sind vorliegend insbesondere als so genannte Doppelsynchronisierungen ausgeführt und umfassen jeweils zwei Schaltelemente S1, S2 bzw. S3, S4 bzw. S5, S6 bzw. S7, S8 bzw. S10, S11, über die jeweils wenigstens eine der Zahnradstufen R7, R5, R9 oder R5, R9, RR, R3 oder RR, R2, R3 oder R3, RR, R9, R2, R6 oder R6, R2, R4 mit der ersten Eingangswelle EW1, der zweiten Eingangswelle EW2 oder der Vorgelegewelle VW koppelbar ist und über die wie im Bereich der Schalteinrichtungen SE6 und SE7 Differenzdrehzahlen in gewissem Umfang ausgleichbar bzw. reduzierbar sind.
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Auf der Vorgelegewelle VW sind zwei Hohlwellen 11, 12 angeordnet. Die erste Hohlwelle 11 weist zwei Festräder 13, 14 auf und ist wie ein Losrad 20 des siebten Radsatzes R7, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine siebte Übersetzung G für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, über die gemeinsame erste Schalteinrichtung SE1 mit der Vorgelegewelle VW verbindbar. Die zweite Hohlwelle 12 ist vorliegend ebenfalls mit zwei Festrädern 27, 17 ausgebildet und wie ein Losrad 18 des Radsatzes RR, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine Übersetzung M für Rückwärtsfahrt darstellbar ist, über die dritte Schalteinrichtung SE3 drehfest mit der Vorgelegewelle VW koppelbar.
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Auf der zweiten Eingangswelle EW2 ist eine weitere Hohlwelle 36 drehbar angeordnet, mit der ein als Festrad ausgeführtes Zahnrad 29 des Radsatzes RR und ein ebenfalls als Festrad ausgebildetes Zahnrad 23 des dritten Radsatzes R3, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine dritte Übersetzung C für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, drehfest gekoppelt sind. Die weitere Hohlwelle 36 ist über die siebte Schalteinrichtung SE7 mit einem Losrad 22 des neunten Radsatzes R9 koppelbar, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine neunte Übersetzung J für Vorwärtsfahrt darstellbar ist. Bei geschlossener siebter Schalteinrichtung SE7 ist die weitere Hohlwelle 36 gemeinsam mit dem Losrad 22 des neunten Radsatzes R9 über die zweite Schalteinrichtung SE2 bzw. dessen Schaltelement S4 mit der zweiten Eingangswelle EW2 drehfest verbindbar. Das Losrad 22 des neunten Radsatzes R9 kämmt mit dem Festrad 14 der ersten Hohlwelle 11, während das Festrad 23 der weiteren Hohlwelle 36 mit dem Festrad 27 der zweiten Hohlwelle 12 in Eingriff steht.
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Ein Losrad 24 des zweiten Radsatzes R2, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine zweite Übersetzung B für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, kämmt mit dem Festrad 17 der zweiten Hohlwelle 12. Über die sechste Schalteinrichtung SE6 bzw. dessen Schaltelement S9 ist das Losrad 24 des zweiten Radsatzes R2 mit einem Losrad 25 des sechsten Radsatzes R6 verbindbar, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine sechste Übersetzung F für Vorwärtsfahrt darstellbar ist,. Damit ist das Losrad 25 des sechsten Radsatzes R6 bei geschlossener sechster Schalteinrichtung SE6 gemeinsam mit dem Losrad 24 des zweiten Radsatzes R2 über die vierte Schalteinrichtung SE4 oder die fünfte Schalteinrichtung SE5 mit der ersten Eingangswelle EW1 drehfest verbindbar. In geöffnetem Betriebszustand der sechsten Schalteinrichtung SE6 ist das Losrad 24 oder 25 des Radsatzes R2 oder R6 jeweils unabhängig vom Losrad 25 oder 24 des Radsatzes R6 oder R2 über die Schalteinrichtung SE4 oder SE5 mit der ersten Eingangswelle koppelbar. Das Losrad 25 des sechsten Radsatzes R6 kämmt mit einem Festrad 16 der Vorgelegewelle VW.
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Ein drehbar auf der ersten Eingangswelle EW1 angeordnetes Losrad 26 des vierten Radsatzes R4, über den in zugeschaltetem Betriebszustand eine vierte Übersetzung D für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, kämmt mit einem drehfest mit der Vorgelegewelle VW gekoppelten Festrad 15 und ist über die fünfte Schalteinrichtung SE5 mit der ersten Eingangswelle EW1 verbindbar.
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Zusätzlich steht ein Festrad 19 des siebten Radsatzes R7 in Eingriff mit dem Losrad 20 der zweiten Hohlwelle 12. Des Weiteren ist der zweiten Schalteinrichtung SE2 ein auf den Eingangswellen EW1 und EW2 drehbar angeordnetes Losrad 21 des fünften Radsatzes R5 zugeordnet, über den in zugeschaltetem Betriebs zustand die fünfte Übersetzung E für Vorwärtsfahrt darstellbar ist, und drehfest mit der zweiten Eingangswelle EW2 verbindbar. Das Losrad 21 des fünften Radsatzes R5 kämmt mit dem Festrad 13 der ersten Hohlwelle 11.
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Das Losrad 18 des Radsatzes RR kämmt vorliegend mit einem Zwischenrad 28, das mit dem Festrad 29 der weiteren Hohlwelle 36 in Eingriff steht, womit im Bereich der Zahnradstufe RR die für die Darstellung eines Rückwärtsfahrbetriebes erforderliche Drehrichtungsumkehr in der Getriebevorrichtung 1 darstellbar ist.
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Über die beiden Lastschaltelemente K1 und K2 ist jeweils ein an den Eingangselementen 6 anstehendes Drehmoment des Antriebsaggregates 2A wahlweise auf die erste Eingangswelle EW1 oder die zweite Eingangswelle EW2 führbar. Um die verschiedenen Übersetzungen A bis M darstellen zu können, sind die Radsätze R2 bis RR in der nachfolgend näher beschriebenen Art und Weise über die Schalteinrichtungen SE1 bis SE7 bzw. deren Schaltelemente S1 bis S12 in den Kraftfluss der Getriebevorrichtung 1 zuzuschalten bzw. aus diesem abzuschalten.
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Damit über die beiden Lastschaltelemente K1 und K2 jeweils zugkraftunterbrechungsfreie Übersetzungswechsel in der Getriebevorrichtung 1 durchführbar sind, wird jeweils im Bereich eines aktuell im lastfreien Betriebszustand vorliegenden Teilgetriebes 2, 3 durch entsprechendes Öffnen und Schließen der betreffenden Schaltelemente S1 bis S12 die aktuell einzulegende Zielübersetzung vorgewählt. Anschließend wird das aktuell geschlossene Lastschaltelement K1 oder K2 in einen geöffneten Betriebszustand überführt, während das aktuell geöffnete Lastschaltelement K2 oder K1 während einer Überschneidungsschaltung in seinen geschlossenen Betriebszustand überführt wird.
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Die Übersetzungen B, C, D, E, F, G und J, die einer zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten und neunten Übersetzung für Vorwärtsfahrt entsprechen, und die Übersetzung M für Rückwärtsfahrt sind in der Getriebevorrichtung 1 jeweils durch alleiniges schaltelementseitiges Zuschalten der Radsätze R2 bis R9 oder RR darstellbar. Die erste Übersetzung A für Vorwärtsfahrt ist durch Zuschalten der drei Radsätze R5, R9 und R3 in den Kraftfluss der Getriebevorrichtung 1 darstellbar und ist somit ein so genannter Windungsgang. Des Weiteren ist die achte Übersetzung H für Vorwärtsfahrt durch schaltelementseitiges Zuschalten der drei Radsätze R3, R2 und R6 in der Getriebevorrichtung 1 einlegbar. Damit ist auch die achte Übersetzung H für Vorwärtsfahrt ein Windungsgang. Zusätzlich ist in der Getriebevorrichtung 1 auch eine erste Übersetzung L für Rückwärtsfahrt durch schaltelementseitiges Zuschalten der Radsätze R5, R9 und RR darstellbar, die deshalb auch ein Windungsgang ist.
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Die Radsätze R2, R3, R5, R6, R9 und RR sind über die Schalteinrichtungen SE1 bis SE7 mit der ersten Eingangswelle EW1, mit der zweiten Eingangswelle EW2 oder der Vorgelegewelle VW in Wirkverbindung bringbar. Der Radsatz R4 ist über die fünfte Schalteinrichtung SE5 mit der ersten Eingangswelle EW1 koppelbar. Des Weiteren ist der siebte Radsatz R7 über die erste Schalteinrichtung SE1 mit der Vorgelegewelle VW koppelbar. Der sechste Radsatz R6 ist aufgrund des Festrades 16 wie der vierte Radsatz R4 aufgrund des Festrades 15 permanent mit der Vorgelegewelle VW verbunden, während der siebte Radsatz R7 aufgrund des Festrades 19 dauerhaft mit der zweiten Eingangswelle EW2 gekoppelt ist.
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Die Radsätze R7, R5, R9, R3 und RR sind dem ersten Teilgetriebe 2 zugeordnet, über das jeweils die ungeraden Übersetzungen der Getriebevorrichtung 1, d.h. die siebte Übersetzung G, die fünfte Übersetzung E, die neunte Übersetzung J und die dritte Übersetzung E für Vorwärtsfahrt, sowie die zweite Übersetzung M für Rückwärtsfahrt darstellbar sind. Die Radsätze R2, R6 und R4 sind dagegen dem zweiten Teilgetriebe 3 zugeordnet, in dessen Bereich die geraden Übersetzungen der Getriebevorrichtung 1, d. h. die zweite Übersetzung B, die sechste Übersetzung F und die vierte Übersetzung D für Vorwärtsfahrt, darstellbar sind.
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Die Schaltelemente S1 bis S12 sind zur Darstellung der Übersetzungen A bis J für Vorwärtsfahrt und zur Darstellung der Übersetzungen L und M für Rückwärtsfahrt gemäß der in 3 näher dargestellten Schaltlogik zu betätigen. Es sind jeweils die Schaltelemente S1 bis S12 zur Darstellung einer der Übersetzungen A bis M zu schließen oder im geschlossenen Betriebszustand zu halten, deren Zellen jeweils mit dem Buchstaben X befüllt sind. Die weiteren Schaltelemente S1 bis S12, deren zugeordnete Zellen leer sind, sind jeweils in ihren geöffneten Betriebszustand zu überführen bzw. in diesem zu belassen. Gleichzeitig ist jeweils das mit dem Buchstaben X gekennzeichnete Lastschaltelement K1 oder K2 in geschlossenen Betriebszustand zu überführen. Das jeweils andere Lastschaltelement K2 oder K1, dessen zugeordnete Zelle frei ist, ist zu öffnen, um ein Drehmoment von der Antriebsmaschine in Richtung des Abtriebs eines Fahrzeuges führen zu können.
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Das in 4 dargestellte Räderschema der Getriebevorrichtung 1 ist durch die nachfolgend näher beschriebene unterschiedliche Positionierung der Radsätze R2, R3, R4, R5, R6, R7, R9 und RR zueinander sowie der Schalteinrichtungen SE1 bis SE7 bzw. deren Schaltelemente S1 bis S12 funktionsgleich veränderbar. Die vorzugsweise als Synchronisierungen ausgeführten Schaltelemente S1 bis S12 sind gemäß der in 5 dargestellten Tabelle den Zahnradstufen R2 bis RR fest zugeordnet. Aufgrund dieser festen Zuordnung ändert sich die in 3 gezeigte Schaltmatrix durch eine von der in 4 gezeigten Anordnung der Radsätze R2 bis RR verschiedene Positionierung der vorliegend als Stirnradstufen ausgebildeten Radsätze R2 bis RR nicht.
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Das Schaltelement S1 ist dem siebten Radsatz R7, das Schaltelement S2 den Radsätzen R5 und R9, das Schaltelement S3 ist dem Radsatz R5, das Schaltelement S4 ist den Radsätzen R9, RR und R3, das Schaltelement S5 ist dem Radsatz RR, das Schaltelement S6 ist den Radsätzen R2 und R3, das Schaltelement S7 ist den Radsätzen R9, RR und R3, das Schaltelement S8 ist den Radsätzen R6 und R2, das Schaltelement S9 ist den Radsätzen R2 und R6, das Schaltelement S10 ist den Radsätzen R6 und R2, das Schaltelement S11 ist dem Radsatz R4 und das Schaltelement S12 ist den Radsätzen R9, RR und R3 zugeordnet.
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Bei der Darstellung der Getriebevorrichtung 1 gemäß 4 sind die Radsätze R7, R5, R9, R3 und RR des ersten Teilgetriebes 2 zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 und den dem zweiten Teilgetriebe 3 zugeordneten Radsätzen R4, R6 und R2 angeordnet. Bei einer hiervon abweichenden Ausführungsform der Getriebevorrichtung 1 sind die Radsätze R4, R6 und R2 zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 und den Radsätzen R7, R5, R9, R3 und RR angeordnet, wobei die von 4 abweichende Anordnungsvariante einen Tausch der beiden Teilgetriebe 2 und 3 darstellt, der durch Spiegeln der Getriebevorrichtung 1 entlang der Linie Y1 zu vollziehen ist.
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Alternativ zum vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen der Getriebevorrichtung 1 oder kumulativ dazu besteht die Möglichkeit, den in der fünften Radebene V angeordneten dritten Radsatz R3 in der in 6 angedeuteten Art und Weise gemeinsam mit dem Schaltelement S7 mit dem in der vierten Radebene IV angeordneten Radsatz RR und dem zugeordneten Schaltelement S12 zu vertauschen. Dann ist der dritte Radsatz R3 in der vierten Radebene IV und der Radsatz RR in der fünften Radebene V angeordnet, ohne die zu 4 näher beschriebene Funktionalität der Getriebevorrichtung 1 zu verändern.
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Alternativ zu den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen der Getriebevorrichtung 1 oder kumulativ dazu besteht die Möglichkeit, den in der siebten Radebene VII angeordneten sechsten Radsatz R6 in der in 6 angedeuteten Art und Weise gemeinsam mit dem Schaltelement S10 mit dem in der achten Radebene VIII angeordneten vierten Radsatz R4 und dem zugeordneten Schaltelement S11 zu vertauschen. Dann ist der vierte Radsatz R4 in der siebten Radebene VII und der sechste Radsatz R6 in der achten Radebene VIII angeordnet, ohne die zu 4 näher beschriebene Funktionalität der Getriebevorrichtung 1 zu verändern.
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Zusätzlich oder wiederum kumulativ zu den vorbeschriebenen Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 besteht auch die Möglichkeit, die Losräder 25 und 26 des sechsten Radsatzes R6 und des vierten Radsatzes R4 in der in 8 angedeuteten Art und Weise abweichend von der Darstellung gemäß 4 als Festräder auf der ersten Eingangswelle EW1 auszuführen und die fünfte Schalteinrichtung SE5 auf der Vorgelegewelle VW zu positionieren. Somit können die dann als Losräder ausgebildeten Zahnräder 16 und 15 drehfest mit der Vorgelegewelle VW verbunden werden, ohne die zu 4 näher beschriebene Funktionalität der Getriebevorrichtung 1 zu verändern.
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Der Abtrieb 9 ist bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der Getriebevorrichtung 1 im Bereich der Vorgelegewelle VW mit der Getriebevorrichtung 1 verbunden. In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht die Möglichkeit, den Abtrieb 9 eines mit der Getriebevorrichtung 1 ausgeführten Fahrzeuges zusätzlich zu der Anbindung im Bereich der Vorgelegewelle VW oder alternativ hierzu koaxial zu den beiden Eingangswellen EW1 und EW2 über ein in 6 zusätzlich vorgesehenes Zahnradpaar RA und eine damit wirkverbundene Welle 34 mit der Getriebevorrichtung 1 zu verbinden. Das zusätzliche Zahnradpaar bzw. das Abtriebskonstantenzahnradpaar RA umfasst ein drehfest mit der Vorgelegewelle VW verbundenes Festrad 30 und ein drehbar auf der Eingangswellenachse angeordnetes Losrad 31, das wiederum mit der Welle 34 und damit mit dem Abtrieb 9 wirkverbunden ist.
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Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, die Getriebevorrichtung 1 in der in 7 dargestellten Art und Weise mit einem in Bezug auf die Eingangswellen EW1 und EW2 sowie die Vorgelegewelle VW achsversetztem Abtrieb auszuführen. Der achsversetzte Abtrieb umfasst ein zusätzliches Abtriebskonstantenzahnradpaar RA1, RA2, RA3, RA4 oder RA5 das in axialer Richtung der Getriebevorrichtung 1 an verschiedenen Stellen angeordnet werden kann, und eine damit gekoppelte Welle 35. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, einen achsversetzten Abtrieb der Getriebevorrichtung 1 mit einem in 8 näher gezeigten zusätzlichen Abtriebskonstantenzahnrad 32 auszuführen, das dann mit dem Festrad 16 des sechsten Radsatzes R6 oder dem Festrad 15 des vierten Radsatzes R4 kämmt und mit einer Welle 33 verbunden ist.
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Bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Getriebevorrichtung 1 zusätzlich mit einer weiteren Elektromaschine EM kombiniert, die in den Kraftfluss der Getriebevorrichtung 1 mechanisch zuschaltbar ist. Hierfür ist die Elektromaschine EM vorliegend über die Schaltelemente S1 bis S12 drehfest mit einer der WellenEW1, EW2 oder VW der Getriebevorrichtung 1 verbindbar. Dabei kann es vorgesehen sein, dass zwischen der Elektromaschine EM und der Getriebevorrichtung 1 im Bereich eines Festrades oder eines Losrades der Getriebevorrichtung 1 eine Wirkverbindung vorgesehen ist oder die Elektromaschine EM im Bereich eines zusätzlichen Festrades angebunden ist.
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Eine vorteilhafte Wirkverbindung zwischen der Elektromaschine EM und dem Kraftfluss der Getriebevorrichtung 1 liegt dann vor, wenn sowohl die Wirkverbindung zwischen der Elektromaschine EM und den Lastschaltelementen K1 und K2 als auch zwischen der Elektromaschine EM und dem Abtrieb 9 des Fahrzeuges in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes des Fahrzeugantriebsstranges und der Elektromaschine EM schaltbar ist. Dann sind verschiedene Hybridfunktionen, wie ein Ladevorgang eines der Elektromaschine EM zugeordneten elektrischen Speichers im Stillstand des Fahrzeuges oder ein rein elektrischer Fahrbetrieb während eines motorischen Betriebes der Elektromaschine EM, ohne Schleppverluste im Bereich der Lastschaltelemente K1 und K2 darstellbar. Besonders geeignet sind bei der vorliegend betrachteten Getriebevorrichtung 1 Anbindungsvarianten der Elektromaschine EM an die Getriebevorrichtung 1 im Bereich der Radsätze R2, R3, R5, R9 oder RR.
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Generell sind mindestens neun Übersetzungen A bis J für Vorwärtsfahrt und zwei Übersetzungen L und M für Rückwärtsfahrt auf bauraumgünstige Art und Weise mit lediglich acht Radebenen I bis VIII realisierbar, wobei hierfür fünf so genannte Doppelsynchronisierungen SE1 bis SE5 und zwei Einfachsynchronisierungen SE6 und SE7 in Standardbauweise vorgesehen sind.
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Die vorbeschriebenen Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 sind jeweils dazu geeignet, neben lastschaltfähigen Einzelschaltungen zwischen nahezu allen einzelnen Übersetzungen A bis J für Vorwärtsfahrt auch angeforderte Mehrfachschaltungen zugkraftunterbrechungsfrei direkt und mit hoher Spontaneität durchführen zu können. Welche Einzel- und Mehrfachschaltungen in der Getriebevorrichtung 1 jeweils möglich sind, ist der in 10 dargestellten tabellarischen Übersicht entnehmbar. Dabei kennzeichnen die mit dem Buchstaben X befüllten Zellen der Matrix die lastschaltfähigen Einzel- und Mehrfachschaltungen, während die leeren Zellen nicht lastschaltfähige Schaltungen betreffen. Gemäß der Übersicht sind bis auf Übersetzungswechsel in der Getriebevorrichtung 1 zwischen der ersten Übersetzung A und der achten Übersetzung G für Vorwärtsfahrt und zwischen der dritten Übersetzung C und der achten Übersetzung G für Vorwärtsfahrt alle weiteren Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung ausführbar. Dabei sind beispielsweise auch sportliche Zugrückschaltungen aus der neunten Übersetzung J direkt in die zweite Übersetzung B für Vorwärtsfahrt in der Getriebevorrichtung 1 möglich.
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Eine während der Darstellung des Windungsganges A auftretende Beeinträchtigung des Gesamtwirkungsgrades der Getriebevorrichtung 1, die durch die jeweils gleichzeitig in den Kraftfluss zugeschalteten drei Radsätze R5, R9 und R3 verursacht wird, ist vernachlässigbar, da die erste Übersetzung für Vorwärtsfahrt über die Lebensdauer und über den gesamten Verbrauchszyklus im Vergleich zu den weiteren Übersetzungen der Getriebevorrichtung 1 wesentlich geringere Fahranteile aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebevorrichtung
- 2
- erstes Teilgetriebe
- 2A
- Antriebsaggregat
- 3
- zweites Teilgetriebe
- 6
- Eingangselement
- 7
- Ausgangselement von K1
- 8
- Ausgangselement von K2
- 9
- Abtrieb
- 10
- elektrische Maschine
- 11, 12
- Hohlwelle
- 13, 14
- Festrad der ersten Hohlwelle 11
- 15
- Festrad des Radsatzes R4
- 16
- Festrad des Radsatzes R6
- 17
- Festrad der zweiten Hohlwelle 12
- 18
- Losrad des Radsatzes RR
- 19
- Festrad des Radsatzes R7
- 20
- Losrad des Radsatzes R7
- 21
- Losrad des Radsatzes R5
- 22
- Losrad des Radsatzes R9
- 23
- Festrad des Radsatzes R3
- 24
- Losrad des Radsatzes R2
- 25
- Losrad des Radsatzes R6
- 26
- Losrad des Radsatzes R4
- 27
- Festrad der zweiten Hohlwelle 12
- 28
- Zwischenrad des Radsatzes RR
- 29
- Festrad des Radsatzes RR
- 30
- Festrad des Radsatzes RA
- 31
- Losrad des Radsatzes RA
- 32
- Abtriebskonstantenzahnrad
- 33, 34, 35
- Welle
- 36
- weitere Hohlwelle
- I bis VIII
- Radebene
- A bis M
- Übersetzung
- EM
- Elektromaschine
- EW1, EW2
- Eingangswelle
- K1, K2
- Lastschaltelement
- K3
- weiteres Schaltelement
- SE1 bis SE7
- Schalteinrichtung
- S1 bis S12
- Schaltelement
- RA
- Zahnradpaar
- RA1 bis RA5
- Abtriebskonstantenzahnradpaar
- RR
- Radsatz Rückwärtsgang
- R2 bis R7
- Radsatz Vorwärtsgang
- R9
- Radsatz Vorwärtsgang
- VW
- Vorgelegewelle
- Y1
- Linie
