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Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Kraftfahrzeuggetriebe, umfassend eine Antriebswelle, eine zu der Antriebswelle koaxial liegende Ausgangswelle und mindestens eine Vorgelegewelle, die achsversetzt zu der Antriebswelle und der Ausgangswelle angeordnet und mit der Antriebswelle und der Ausgangswelle über Stirnradstufen jeweils koppelbar ist, wobei eine erste Stirnradstufe vorgesehen ist, deren zumindest eines Festrad drehfest auf der mindestens einen Vorgelegewelle platziert ist, während ein mit dem zumindest einen Festrad kämmendes Losrad der ersten Stirnradstufe zum einen drehfest mit der Ausgangswelle sowie zum anderen drehfest mit der Antriebswelle verbindbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, in welchem ein vorgenanntes Getriebe zur Anwendung kommt.
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Im Bereich der Nutzfahrzeuge kommen häufig Gruppengetriebe zur Anwendung, um bei einer geringen Anzahl an Zahnradpaaren unterschiedliche Fahrbereiche mit zugehörigen Gängen realisieren zu können. Klassischerweise setzt sich ein Gruppengetriebe dabei aus einer Stufen- oder Hauptgruppe, sowie häufig einer üblicherweise nachgeschalteten Bereichsgruppe und teilweise auch einer vorgeschalteten Splitgruppe zusammen. Dabei wird durch die Hauptgruppe eine Gangfolge des Getriebes vorgegeben, welche durch die vor- und nachgeschalteten weiteren Einzelgetriebe und deren jeweilige Gangstufen entsprechend beeinflusst wird. Häufig wird eine Hauptgruppe dabei als Stirnradstufengetriebe ausgeführt, bei welchem unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse durch Einbindung unterschiedlicher Stirnradstufen in den Kraftfluss dargestellt werden können. Ferner werden Stirnradstufengetriebe von dabei häufig in Vorgelegewellenbauweise realisiert, bei welchen, abgesehen von einem direkten Durchtrieb, eine Kraftflussführung über ein oder mehrere parallele Vorgelege stattfindet. Um in einer Hauptgruppe bei einer möglichst niedrigen Anzahl an Stirnradstufen eine hohe Anzahl an Übersetzungsverhältnissen darstellen zu können, können teilweise einzelne Stirnradstufen auf unterschiedliche Art und Weisen in den Kraftfluss eingebunden werden, um diese für unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse nutzen zu können.
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Aus der
DE 101 36 231 A1 geht ein Getriebe hervor, welches in Gruppenbauweise ausgeführt ist. So setzt sich dieses Getriebe aus einer Hauptgruppe und einer nachgeschalteten Bereichsgruppe zusammen, wobei die Hauptgruppe als Stirnradstufengetriebe ausgeführt ist. Hierbei sind eine Antriebswelle und eine Ausgangswelle der Hauptgruppe koaxial zueinanderliegend angeordnet, wobei parallel zu Antriebswelle und Ausgangswelle eine Vorgelegewelle angeordnet ist. Während ein direkter Durchtrieb durch drehfeste Verbindung der Antriebswelle mit der Ausgangswelle realisiert werden kann, können weitere Übersetzungsverhältnisse der Hauptgruppe über mehrere Stirnradstufen geschaltet werden, über die die Vorgelegewelle jeweils entweder mit der Antriebswelle oder der Ausgangswelle gekoppelt werden kann. Bei einer der Stirnradstufen besteht jedoch die Besonderheit, dass das drehbar auf der Ausgangswelle gelagerten Losrad entweder mit der Ausgangswelle oder der Antriebswelle verbunden werden kann, während das hiermit kämmende Festrad drehfest auf der Vorgelegewelle vorgesehen ist. Insofern kann diese Stirnradstufe sowohl für eine Kraftflussführung von der Vorgelegewelle auf die Ausgangswelle, als auch für eine Kraftflussführung von der Antriebswelle auf die Vorgelegewelle genutzt werden, so dass die Übersetzungsverhältnisse der Hauptgruppe mit einer niedrigeren Anzahl an Stirnradstufen darstellbar sind.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe zu schaffen, bei welchem eine möglichst große Anzahl an Übersetzungsverhältnissen mit einer möglichst niedrigen Anzahl an Stirnradstufen schaltbar ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang, in welchem ein erfindungsgemäßes Getriebe zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand von Anspruch 12.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine Antriebswelle, eine zu der Antriebswelle koaxial liegende Ausgangswelle sowie mindestens eine Vorgelegewelle, die achsversetzt zu der Antriebswelle und der Ausgangswelle angeordnet ist und mit der Antriebswelle und der Ausgangswelle über Stirnradstufen jeweils gekoppelt werden kann. Dabei ist je ein Festrad einer ersten Stirnradstufe drehfest auf der mindestens einen Vorgelegewelle platziert, während ein mit dem je einen Festrad kämmendes Losrad der ersten Stirnradstufe zum einen drehfest mit der Ausgangswelle sowie zum anderen drehfest mit der Antriebswelle verbunden werden kann.
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Das erfindungsgemäße Getriebe weist also eine Antriebswelle und eine Ausgangswelle auf, die koaxial zueinander liegend angeordnet sind. Dabei liegen sich die Antriebswelle und die Ausgangswelle bevorzugt stirnseitig gegenüber, wobei die Antriebswelle oder die Ausgangswelle allerdings auch an einem der Ausgangswelle bzw. der Antriebswelle zugewandten Ende als Hohlwelle gestaltet sein kann, in welcher die Ausgangswelle bzw. die Antriebswelle insbesondere zur Lagerung geführt ist. Neben der Antriebswelle und der Ausgangswelle verfügt das Getriebe zudem über mindestens eine Vorgelegewelle, die achsparallel zu Antriebswelle und Ausgangswelle vorgesehen ist. Im Rahmen der Erfindung kann das Getriebe dabei mehrere achsversetzte Vorgelegewellen aufweisen, wobei diese mehreren Vorgelegewellen dann koaxial oder achsversetzt zueinander angeordnet sein können. Im letztgenannten Fall weist das Getriebe dann also mehrere Vorgelege auf, über welche eine Kraftflussführung von der Antriebswelle auf die Ausgangswelle auch parallel über mehrere Pfade dargestellt werden könnte.
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Erfindungsgemäß sind zudem mehrere Stirnradstufen vorgesehen, über welche jeweils die mindestens eine Vorgelegewelle je nach Anordnung der einzelnen Stirnradstufe entweder mit der Antriebswelle oder mit der Ausgangswelle gekoppelt werden kann. Bevorzugt setzt sich eine Stirnradstufe dabei aus mindestens einem Festrad und zumindest einem mit dem mindestens einen Festrad permanent kämmenden Losrad zusammen, wobei das mindestens eine Festrad dabei drehfest auf der mindestens einen Vorgelegewelle oder der Antriebswelle bzw. der Ausgangswelle angeordnet ist, während das zumindest einen Losrad drehbar auf der Antriebswelle bzw. der Ausgangswelle oder der mindestens einen Vorgelegewelle gelagert ist. Um den Kraftfluss über die jeweilige Stirnradstufe zwischen der mindestens einen Vorgelegewelle und der Antriebswelle bzw. der Ausgangswelle zu führen, wird das Losrad insbesondere über ein zugehöriges Schaltelement an der mindestens einen Vorgelegewelle oder der Antriebswelle bzw. der Ausgangswelle festgesetzt. Sind mehrere parallele Vorgelege vorgesehen, über die gleichzeitig eine Kraftflussführung parallel stattfinden soll, so verfügt eine jeweilige Stirnradstufe bevorzugt über mehrere Festräder, die dann drehfest auf den Vorgelegewellen angeordnet sind, während ein mit den Festrädern im Zahneingriff stehendes Losrad drehbar auf der Antriebswelle bzw. der Ausgangswelle platziert ist. Die Stirnradstufen sind zudem bevorzugt jeweils mit Schrägverzahnungen ausgeführt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe ist bei einer ersten Stirnradstufe ferner je ein Festrad drehfest auf der mindestens einen Vorgelegewelle angeordnet, während ein mit dem je einen Festrad im Zahneingriff stehendes Losrad zum einen drehfest mit der Ausgangswelle sowie zum anderen drehfest mit der Antriebswelle in Verbindung gebracht werden kann. Bei dieser ersten Stirnradstufe besteht also die Besonderheit, dass über sie zum einen eine Koppelung zwischen der Antriebswelle und der mindestens einen Vorgelegewelle durch drehfeste Verbindung des Losrades mit der Antriebswelle sowie zum anderen eine Koppelung zwischen der mindestens einen Vorgelegewelle und der Ausgangswelle durch drehfeste Anbindung des Losrades an der Ausgangswelle verwirklicht werden kann. Die erste Stirnradstufe kann dementsprechend dazu herangezogen werden, um einerseits den Kraftfluss von der Antriebswelle auf die mindestens eine Vorgelegewelle und um andererseits den Kraftfluss von der mindestens einen Vorgelegewelle auf die Ausgangswelle zu führen.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass zudem eine zweite Stirnradstufe mit zumindest einem Festrad vorgesehen ist, welches jeweils drehfest auf der mindestens einen Vorgelegewelle platziert ist, während ein mit dem zumindest einen Festrad kämmendes Losrad der zweiten Stirnradstufe zum einen drehfest mit der Antriebswelle sowie zum anderen drehfest mit der Ausgangswelle in Verbindung gebracht werden kann. Mit anderen Worten ist also zusätzlich noch eine zweite Stirnradstufe mit mindestens einem Festrad sowie einem hiermit im Zahneingriff stehenden Losrad Teil des Getriebes, wobei das zumindest eine Festrad drehfest auf der mindestens einen Vorgelegewelle angeordnet ist, wohingegen das Losrad einerseits mit der Antriebswelle und andererseits mit der Ausgangswelle jeweils drehfest verbunden werden kann.
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Eine derartige Ausgestaltung eines Getriebes hat dabei den Vorteil, dass aufgrund der Anbindungsmöglichkeiten der ersten Stirnradstufe und auch bei der zweiten Stirnradstufe Übersetzungsverhältnisse mit einer niedrigen Anzahl an Stirnradstufen realisiert werden können, was bei einem kompakten Aufbau des Getriebes eine hohe Anzahl an darstellbaren Gängen ermöglicht. Denn dadurch, dass auch bei der zweiten Stirnradstufe eine drehfeste Verbindung des Losrades einerseits mit der Antriebswelle sowie andererseits mit der Ausgangswelle herbeigeführt werden kann, kann auch die zweite Stirnradstufe dazu genutzt werden, um den Kraftfluss einerseits von der Antriebswelle auf die mindestens eine Vorgelegewelle sowie andererseits von der mindestens einen Vorgelegewelle auf die Ausgangswelle zu führen. Insgesamt lässt sich hierdurch bei einer bestehenden Anzahl an Stirnradstufen eine größere Anzahl an unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen darstellen.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung kann die drehfeste Verbindung des Losrades der ersten Stirnradstufe mit der Antriebswelle über ein erstes Schaltelement hergestellt werden, welches mit einem zweiten Schaltelement zu einer ersten Schalteinrichtung zusammengefasst ist. Über das zweite Schaltelement kann das Losrad der zweiten Stirnradstufe drehfest mit der Ausgangswelle verbunden werden. Zudem verfügt die Schalteinrichtung über ein Betätigungselement, über welches einerseits das erste Schaltelement sowie andererseits das zweite Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt werden kann. Dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement ist also ein gemeinsames Betätigungselement zugeordnet, indem die beiden Schaltelemente zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst sind. Dadurch, dass die beiden Schaltelemente sich eine gemeinsame Aktuatorik teilen, kann der Herstellungsaufwand des erfindungsgemäßen Getriebes vermindert werden.
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Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung kann die Antriebswelle drehfest mit der Ausgangswelle verbunden werden. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise ein direkter Durchtrieb im Getriebe realisiert werden, indem die Antriebswelle und die koaxial hierzu liegende Ausgangswelle drehfest miteinander in Verbindung gebracht werden.
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In Weiterbildung der beiden vorgenannten Varianten kann die drehfeste Verbindung zwischen Antriebswelle und Ausgangswelle über ein drittes Schaltelement hergestellt werden, welches ebenfalls Teil der ersten Schalteinrichtung ist. Dabei kann das Betätigungselement der ersten Schalteinrichtung neben dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement auch das dritte Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführen. In der Folge kann die Anzahl an Aktuatoren bei dem Getriebe zur Darstellung der unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse weiter reduziert werden.
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Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass die erste Stirnradstufe axial auf Höhe der Ausgangswelle angeordnet ist. In der Folge ist das Losrad der ersten Stirnradstufe drehbar auf der Ausgangswelle gelagert, wobei die erste Stirnradstufe hierbei bevorzugt axial unmittelbar benachbart zu einem axialen Ende der Ausgangswelle liegt, welches der Antriebswelle zugewandt ist.
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Alternativ oder auch ergänzend zu der vorgenannten Ausführungsform ist die zweite Stirnradstufe axial auf Höhe der Antriebswelle angeordnet. Dabei ist das Losrad der zweiten Stirnradstufe drehbar auf der Antriebswelle platziert, wobei die zweite Stirnradstufe dabei insbesondere axial benachbart zu einem axialen Ende der Antriebswelle vorgesehen ist, welches der Ausgangswelle zugewandt ist. Besonders bevorzugt sind beide vorgenannten Ausführungsformen verwirklicht, so dass die erste Stirnradstufe axial auf Höhe der Ausgangswelle und die zweite Stirnradstufe axial auf Höhe der Antriebswelle platziert ist. Zudem liegen die beiden Stirnradstufen hierbei insbesondere axial benachbart zu axialen Enden der Antriebswelle und der Ausgangswelle, an welchen sich die Antriebswelle und die Ausgangswelle gegenüberliegen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit sind zudem eine dritte Stirnradstufe, eine vierte Stirnradstufe und eine fünfte Stirnradstufe vorgesehen, wobei die Antriebswelle über die dritte Stirnradstufe mit der mindestens einen Vorgelegewelle gekoppelt werden kann. Zudem ist die mindestens eine Vorgelegewelle über die vierte Stirnradstufe und die fünfte Stirnradstufe jeweils mit der Ausgangswelle koppelbar.
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Durch Vorsehen der weiteren Stirnradstufen und die hiermit einhergehenden Koppelungsmöglichkeiten der mindestens einen Vorgelegewelle einerseits mit der Antriebswelle sowie andererseits mit der Ausgangswelle kann die Anzahl an darstellbaren Übersetzungsverhältnissen entsprechend erhöht werden. In Weiterbildung dieser Ausgestaltungsmöglichkeit weist die fünfte Stirnradstufe neben zumindest einem Festrad und zumindest einem Losrad ein Zwischenrad auf, welches einerseits mit dem zumindest einen Festrad und andererseits mit dem zumindest einen Losrad der fünften Stirnradstufe im Zahneingriff steht. Hierdurch kann im Vergleich zu den übrigen Stirnradstufen eine Drehrichtungsumkehr bei der Kraftflussführung erreicht werden, so dass bei Anwendung des Getriebes bei einem Kraftfahrzeug eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges dargestellt werden kann.
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In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit in Kombination mit der Variante, bei welcher die Antriebswelle und die Ausgangswelle durch Betätigung eines dritten Schaltelements drehfest miteinander verbunden werden, können zehn unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle dargestellt werden. So ergibt sich ein erstes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und Ausgangswelle durch Schließen eines vierten Schaltelements, über welches das Losrad der zweiten Stirnradstufe drehfest mit der Antriebswelle verbunden werden kann, und durch Betätigen eines fünften Schaltelements, über das zumindest ein Losrad der vierten Stirnradstufe drehfest mit der Ausgangswelle in Verbindung bringbar ist. Des Weiteren kann ein zweites Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle durch Betätigen eines sechsten Schaltelements, über welches zumindest ein Losrad der dritten Stirnradstufe drehfest mit der Antriebswelle verbunden werden kann, und durch Schließen des fünften Schaltelements geschaltet werden.
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Zudem ergibt sich ein drittes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle durch Betätigen des ersten Schaltelements und des fünften Schaltelements, wohingegen ein viertes Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebswelle und der Ausgangswelle durch Betätigen des vierten Schaltelements und eines siebten Schaltelements geschaltet wird, über welches das Losrad der ersten Stirnradstufe drehfest mit der Ausgangswelle verbunden werden kann. Ferner ergibt sich ein fünftes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und Ausgangswelle durch Schließen des sechsten Schaltelements und des siebten Schaltelements.
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Im Weiteren kann ein sechstes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle durch Schließen des dritten Schaltelements oder durch Betätigen des ersten und des siebten Schaltelements oder durch Schließen des zweiten und des vierten Schaltelements dargestellt werden. Denn bei allen drei vorgenannten Varianten kommt es zu einer drehfesten Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle, wobei dies im Falle der Betätigung des dritten Schaltelements unmittelbar über das dritte Schaltelement erfolgt. In den beiden anderen genannten Fällen wird ebenfalls eine drehfeste Verbindung erreicht, indem das Losrad der ersten Stirnradstufe bzw. der zweiten Stirnradstufe sowohl drehfest mit der Antriebswelle, als auch der Ausgangswelle verbunden wird.
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Ein siebtes Übersetzungsverhältnis ergibt sich zwischen der Antriebswelle und Ausgangswelle, indem das zweite und das sechste Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt werden. Zudem kann ein achtes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und Ausgangswelle durch Betätigen des vierten Schaltelements und durch Schließen eines achten Schaltelements geschaltet werden, über welches das zumindest eine Losrad der fünften Stirnradstufe an der Ausgangswelle festgesetzt wird. Letzteres hat dabei aufgrund der Kraftflussführung über die fünfte Stirnradstufe im Vergleich zu den übrigen Übersetzungsverhältnissen eine Drehrichtungsumkehr der Ausgangswelle bei Antrieb über die Antriebswelle zur Folge. Des Weiteren ergibt sich ein neuntes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und Ausgangswelle durch Betätigen des sechsten und des achten Schaltelements, wohingegen ein zehntes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle durch Schließen des ersten und des achten Schaltelements schaltbar ist. Auch bei dem neunten und dem zehnten Übersetzungsverhältnis findet dabei eine Kraftflussführung über die fünfte Stirnradstufe und damit im Vergleich zu den Übersetzungsverhältnissen eins bis sieben eine Drehrichtungsumkehr statt.
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Besonders bevorzugt sind bei der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung zusätzlich zu der Schalteinrichtung, zu welcher das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement zusammengefasst sind, weitere Schalteinrichtungen vorgesehen. Hierbei sind insbesondere das vierte und das sechste Schaltelement zu einer Schalteinrichtung sowie das fünfte und das achte Schaltelement zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst, während das siebte Schaltelement als Einzelschaltelement vorliegt. Alternativ zu einem Zusammenfassen des fünften und des achten Schaltelements könnten aber auch das fünfte und das siebte Schaltelement zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst sein, während das achte Schaltelement als Einzelschaltelement ausgeführt ist. Eine jeweilige Schalteinrichtung verfügt dabei über jeweils ein Betätigungselement, über welches aus einer Neutralstellung heraus entweder das eine zugehörige Schaltelement oder das andere zugehörige Schaltelement in einen betätigten Zustand überführt werden kann.
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Weiter bevorzugt sind die Schaltelemente jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt, wobei dabei das fünfte und das siebte Schaltelement insbesondere als synchronisierte Schaltelemente vorliegen, beispielsweise als Sperrsynchronisationen. Weiter bevorzugt sind das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement, das vierte Schaltelement, das sechste Schaltelement und das achte Schaltelement als unsynchronisierte Schaltelemente ausgeführt und liegen dabei insbesondere als Klauenkupplungen vor. Prinzipiell könnten aber auch einzelne Schaltelemente als kraftschlüssige Schaltelemente, wie beispielsweise als Lamellenschaltelemente realisiert sein.
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Es ist eine alternative Weiterbildung der Erfindung, dass zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle zehn Übersetzungsverhältnisse darstellbar sind, wobei hierfür lediglich sieben Schaltelemente zur Anwendung kommen. Dabei ergibt sich ein erstes Übersetzungsverhältnis durch Schließen eines dritten Schaltelements, über welches das Losrad der zweiten Stirnradstufe drehfest mit der Antriebswelle verbunden werden kann, und durch Betätigen eines vierten Schaltelements, über das zumindest ein Losrad der vierten Stirnradstufe drehfest mit der Ausgangswelle in Verbindung bringbar ist. Ferner wird ein zweites Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle durch Betätigen eines fünften Schaltelements, über welches zumindest ein Losrad der dritten Stirnradstufe drehfest mit der Antriebswelle verbunden werden kann, und durch Schließen des vierten Schaltelements geschaltet. Ein drittes Übersetzungsverhältnis ergibt sich zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle durch Betätigen des ersten Schaltelements und des vierten Schaltelements, wohingegen ein viertes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle durch Betätigen des dritten Schaltelements und eines sechsten Schaltelements darstellbar ist, über welches das Losrad der ersten Stirnradstufe drehfest mit der Ausgangswelle verbunden werden kann.
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Ein fünftes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle wird durch Schließen des fünften Schaltelements und des sechsten Schaltelements geschaltet, während sich ein sechstes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle durch Betätigen des ersten und des sechsten Schaltelements oder durch Schließen des zweiten und des dritten Schaltelements ergibt. Bei dem sechsten Übersetzungsverhältnis werden die Antriebswelle und die Ausgangswelle dabei mittelbar über das Losrad der ersten Stirnradstufe oder das Losrad der zweiten Stirnradstufe drehfest miteinander verbunden, wozu das jeweilige Losrad sowohl drehfest mit der Antriebswelle, als auch mit der Ausgangswelle in Verbindung gebracht wird. In diesem Fall ist also kein Schaltelement vorgesehen, über welches eine direkte drehfeste Verbindung zwischen Antriebswelle und Ausgangswelle herstellbar ist.
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Zudem kann ein siebtes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und Ausgangswelle durch Schließen des zweiten und des fünften Schaltelements geschaltet werden, wohingegen sich ein achtes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle durch Betätigen des dritten Schaltelements und durch Schließen eines siebten Schaltelements ergibt, über welches das zumindest eine Losrad der fünften Stirnradstufe an der Ausgangswelle festgesetzt werden kann. Bei dem achten Übersetzungsverhältnis wird der Kraftfluss dabei wiederum über die fünfte Stirnradstufe geführt, welche neben mindestens einem Festrad und zumindest einem Losrad auch je ein Zwischenrad aufweist. Insofern kommt es hier im Vergleich zu den übrigen Übersetzungsverhältnissen zu einer Drehrichtungsumkehr der Ausgangswelle, so dass in diesem Übersetzungsverhältnis eine Rückwärtsfahrt darstellbar ist. Schließlich ergeben sich noch ein neuntes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und Ausgangswelle durch Betätigen des fünften des siebten Schaltelements sowie ein zehntes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle durch Schließen des ersten und des siebten Schaltelements. Da auch im neunten Übersetzungsverhältnis und im zehnten Übersetzungsverhältnis jeweils eine Kraftflussführung über die fünfte Stirnradstufe stattfindet, kommt es auch hier zu einer Drehrichtungsumkehr der Ausgangswelle.
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Bei der vorgenannten Weiterbildung sind bevorzugt das erste und das zweite Schaltelement, das dritte und das fünfte Schaltelement sowie das vierte und das siebte Schaltelement jeweils zu je einer Schalteinrichtung zusammengefasst, die über je ein Betätigungselement verfügt, über welches aus einer Neutralstellung heraus entweder das eine Schaltelement oder das andere Schaltelement in je einen betätigten Zustand überführt werden kann. Dagegen liegt das sechste Schaltelement insbesondere als Einzelschaltelement vor. Alternativ dazu wäre es aber auch denkbar, anstelle eines Zusammenfassens des vierten und des siebten Schaltelements das vierte und das sechste Schaltelement zu einer Schalteinrichtung zusammenzufassen, wohingegen das siebte Schaltelement als Einzelschaltelement ausgeführt wird.
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Auch bei der vorstehend beschriebenen Weiterbildung sind die Schaltelemente jeweils bevorzugt als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt, wobei dabei das vierte und das sechste Schaltelement insbesondere synchronisiert vorliegen, beispielsweise als Sperrsynchronisationen. Weiter bevorzugt sind das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement, das fünfte Schaltelement und das siebte Schaltelement als unsynchronisierte Schaltelemente ausgeführt und liegen dabei insbesondere als Klauenkupplungen vor. Prinzipiell könnten aber auch einzelne Schaltelemente als kraftschlüssige Schaltelemente, wie beispielsweise als Lamellenschaltelemente realisiert sein.
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Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass die Ausgangswelle über eine Bereichsgruppe mit einer Abtriebswelle koppelbar ist, wobei die Bereichsgruppe eine Planetenstufe mit einem ersten Element, einem zweiten Element und einem dritten Element in Form eines Sonnenrades, eines Planetenstegs und eines Hohlrades umfasst. Dabei ist das erste Element drehfest mit der Ausgangswelle und das zweite Element drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, wohingegen das dritte Element zum einen festgesetzt sowie zum anderen drehfest mit dem ersten oder dem zweiten Element verbunden werden kann. In vorteilhafter Weise kann durch die Nachschaltung der Bereichsgruppe die Anzahl an darstellbaren Gängen bei dem Getriebe gesteigert, nämlich verdoppelt werden, indem die zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle darstellbaren Übersetzungsverhältnisse über die nachgeschaltete Bereichsgruppe in unterschiedliche Fahrbereiche übersetzt werden. Durch Verblocken der Planetenstufe bei drehfester Verbindung des dritten Elements mit dem ersten Element oder dem zweiten Element wird dabei ein direkter Durchtrieb der Bereichsgruppe dargestellt, während das Festsetzen des dritten Elements eine Übersetzung ins langsame auf die Abtriebswelle nach sich zieht.
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Besonders bevorzugt ist die Planetenstufe dabei als Minus-Planetensatz ausgeführt, indem der Planetensteg mindestens ein Planetenrad drehbar gelagert führt, welches sowohl mit dem Sonnenrad, als auch dem Hohlrad im Zahneingriff steht. Weiter bevorzugt liegt das erste Element dabei als Sonnenrad vor, während es sich bei dem zweiten Element um den Planetensteg und bei dem dritten Element um das Hohlrad handelt. Alternativ dazu wäre es aber auch denkbar, die Planetenstufe der Bereichsgruppe als Plus-Planetensatz auszuführen, wobei in diesem Fall der Planetensteg mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert führt. Bei dem mindestens einen Planetenradpaar kämmt dabei ein Planetenrad mit dem Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem Hohlrad, wobei die Planetenräder zudem untereinander im Zahneingriff stehen.
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Das Festsetzen des dritten Elements und auch die drehfeste Verbindung des dritten Elements mit dem ersten Element oder dem zweiten Element erfolgt insbesondere über Schaltelemente, die hierbei zu einer Schalteinrichtung zusammengefasst sein können. Diese Schalteinrichtung verfügt dabei über ein gemeinsames Betätigungselement, über welches aus einer Neutralstellung heraus entweder das eine Schaltelement, über welches das Festsetzen des dritten Elements der Planetenstufe erreichbar ist, oder das andere Schaltelement, über das das dritte Element der Planetenstufe mit dem ersten Element oder dem zweiten Element der Planetenstufe verbindbar ist, in einem betätigten Zustand überführt werden kann. Die Schaltelemente liegen dabei insbesondere als formschlüssige Schaltelemente vor, wobei sie konkret synchronisiert oder auch unsynchronisiert ausgeführt sein können. So können die Schaltelemente jeweils entweder als Sperrsynchronisation oder auch als Klauenkupplung realisiert sein.
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Ein erfindungsgemäßes Getriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, wobei es sich bei dem Kraftfahrzeug hierbei insbesondere um ein Nutzfahrzeug und dabei weiter bevorzugt um einen Lastkraftwagen handelt. Das Kraftfahrzeuggetriebe ist dann insbesondere zwischen einer als Verbrennungskraftmaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist zwischen der Antriebswelle des Getriebes und der Antriebsmaschine bevorzugt ein Anfahrelement vorgesehen, wobei zusätzlich noch ein Torsionsschwingungsdämpfer zwischengeschaltet sein kann. Abtriebsseitig ist das Getriebe innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann bevorzugt mit einem Differentialgetriebe einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges gekoppelt, wobei hier allerdings auch eine Anbindung an ein Längsdifferential vorliegen kann, über welches eine Verteilung auf mehrere angetriebene Achsen des Kraftfahrzeuges stattfindet. Das Differentialgetriebe bzw. das Längsdifferential kann dabei mit dem Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Ebenso kann auch ein ggf. vorhandener Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein. Des Weiteren können bei dem erfindungsgemäßen Getriebe antriebsseitig der Antriebswelle ein oder mehrere weitere Teilgetriebe vorgesehen sein, wie beispielsweise eine Splitgruppe oder ähnliches. Ebenso können abtriebsseitig der Ausgangswelle ebenfalls ein oder mehrere weitere Teilgetriebe nachgeschaltet sein, wie zum Beispiel neben einer Bereichsgruppe auch eine Wendegruppe oder ähnliches.
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Dass zwei Bauelemente des Getriebes „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Koppelung dieser Bauelemente, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Elemente der Planetenradsätze und/oder um Komponenten der Stirnradstufen und/oder Wellen und/oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern zwischen den entsprechenden Bauelementen herrscht permanent eine gleichbleibende Drehzahlabhängigkeit.
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Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent miteinander gekoppelt, sondern eine Koppelung wird erst durch Betätigen des zwischenliegenden Schaltelements vorgenommen. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran unmittelbar angekoppelten Bauelemente in ihren Drehbewegungen aneinander angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges;
- 2 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 2;
- 4 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
- 5 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 4;
- 6 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
- 7 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 6;
- 8 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; und
- 9 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 8.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges eines Nutzfahrzeuges, bei welchem es sich insbesondere um einen Lastkraftwagen handelt. Dabei ist in dem Kraftfahrzeugantriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine VKM über einen zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer TS mit einem Kraftfahrzeuggetriebe G verbunden. Dem Kraftfahrzeuggetriebe G ist abtriebsseitig ein Differentialgetriebe AG nachgeschaltet, über welches eine Antriebsleistung auf Antriebsräder DW einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges verteilt wird.
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Das Getriebe G und der Torsionsschwingungsdämpfer TS sind dabei in einem gemeinsamen Gehäuse des Getriebes G angeordnet, in welches dann auch das Differentialgetriebe AG integriert sein kann. Wie zudem in 1 zu erkennen ist, sind die Verbrennungskraftmaschine VKM, der Torsionsschwingungsdämpfer TS, das Kraftfahrzeuggetriebe G und auch das Differentialgetriebe AG in Fahrtrichtung des Nutzfahrzeuges ausgerichtet.
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2 zeigt eine schematische Ansicht des Getriebes G entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Wie zu erkennen ist, setzt sich das Getriebe G aus einer Hauptgruppe HG und einer Bereichsgruppe GP zusammen und umfasst eine Antriebswelle AnW, eine Ausgangswelle AW, eine Vorgelegewelle VGW und eine Abtriebswelle AbW. Während die Antriebswelle AnW, die Ausgangswelle AW und auch die Abtriebswelle AbW koaxial zueinander liegend angeordnet sind, liegt die Vorgelegewelle VGW achsversetzt zu der Antriebswelle AnW, der Ausgangswelle AW und der Abtriebswelle AbW. Die Antriebswelle AnW dient einer Anbindung an die Verbrennungskraftmaschine VKM über den zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer TS, wobei hier insbesondere noch ein - nicht weiter dargestelltes - Anfahrelement zwischengeschaltet ist. Über die Abtriebswelle AbW ist im Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 eine Verbindung zu dem nachgeschalteten Differentialgetriebe AG hergestellt.
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Dem Hauptgetriebe HG sind mehrere Stirnradstufen I bis V zugeordnet, wobei jede der Stirnradstufen I bis V je ein Festrad F1 bzw. F2 bzw. F3 bzw. F4 bzw. F5 und je ein Losrad L1 bzw. L2 bzw. L3 bzw. L4 bzw. L5 umfasst. Bei den Stirnradstufen I bis IV steht das jeweilige Losrad L1 bzw. L2 bzw. L3 bzw. L4 mit dem je zugehörigen Festrad F1 bzw. F2 bzw. F3 bzw. F4 im Zahneingriff, während bei der Stirnradstufe V zusätzlich ein Zwischenrad ZR vorgesehen ist, welches sowohl mit dem Losrad L5, als auch dem Festrad F5 kämmt. Die Stirnradstufen I bis V sind in parallelen Radebenen angeordnet und folgen axial in der Reihenfolge I, II, III, IV und V aufeinander, wobei bei den Stirnradstufen I und II die Losräder L1 und L2 drehbar auf der Antriebswelle AnW gelagert sind, während bei den Stirnradstufen III, IV und V die Losräder L3, L4 und L5 drehbar auf der Ausgangswelle AW platziert sind. Die Festräder F1 bis F5 aller Stirnradstufen I bis V sind drehfest auf der Vorgelegewelle VGW angeordnet.
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Den Stirnradstufen I bis V sind mehrere Schaltelemente S1 bis S8 zugeordnet, durch deren selektive Betätigung die Stirnradstufen I bis V teilweise auf unterschiedliche Art und Weisen in einen Kraftfluss eingebunden werden können. So setzt das Schaltelement S1 bei Betätigung das Losrad L1 der Stirnradstufe I an der Antriebswelle AnW fest, so dass in der Folge die Antriebswelle AnW und die Vorgelegewelle VGW über die erste Stirnradstufe I miteinander gekoppelt sind. Dagegen bewirkt ein Schließen des Schaltelements S2 ein Festsetzen des Losrades L2 der Stirnradstufe II an der Antriebswelle AnW, wodurch die Vorgelegewelle VGW und die Antriebswelle AnW über die Stirnradstufe II miteinander gekoppelt sind. Die Stirnradstufe II kann darüber hinaus noch anderweitig in den Kraftfluss eingebunden werden, indem das Schaltelement S3 betätigt wird, welches das Losrad L2 der Stirnradstufe II dabei drehfest mit der Ausgangswelle AW verbindet. In diesem Fall wird dann also die Ausgangswelle AW über die Stirnradstufe II mit der Vorgelegewelle VGW gekoppelt.
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Das Schaltelement S4 verbindet bei Betätigung die Antriebswelle AnW direkt drehfest mit der Ausgangswelle AW, so dass ein direkter Durchtrieb von der Antriebswelle AnW auf die Ausgangswelle AW stattfindet. Durch Schließen des Schaltelements S5 wird das Losrad L3 der Stirnradstufe III drehfest mit der Antriebswelle AnW verbunden, wodurch die Antriebswelle AnW und die Vorgelegewelle VGW über die Stirnradstufe III miteinander gekoppelt sind. Alternativ dazu kann die Stirnradstufe III aber auch die Vorgelegewelle VGW und die Ausgangswelle AW miteinander koppeln, indem das Losrad L3 der Stirnradstufe III über das Schaltelement S6 an der Ausgangswelle AW festgesetzt wird.
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Durch Schließen des Schaltelements S7 wird das Losrad L4 der Stirnradstufe IV drehfest mit der Ausgangswelle AW verbunden, was eine Koppelung der Ausgangswelle AW mit der Vorgelegewelle VGW über die Stirnradstufe IV zur Folge hat. Schließlich kann noch das Losrad L5 der Stirnradstufe V mittels des Schaltelements S8 an der Ausgangswelle AW festgesetzt und damit die Ausgangswelle AW über die Stirnradstufe V mit der Vorgelegewelle VGW gekoppelt werden. Aufgrund des zusätzlichen Zahneingriffs über das Zwischenrad ZR wird hierbei im Vergleich zu einer Koppelung der Ausgangswelle AW mit der Vorgelegewelle VGW über die Stirnradstufen II bis IV eine entgegengesetzte Drehbewegung der Ausgangswelle AW hervorgerufen.
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Vorliegend sind die Schaltelemente S1 bis S8 als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt, wobei die Schaltelemente S1, S2, S3, S4, S5 und S8 dabei als unsynchronisierte Klauenkupplungen vorliegen, während die Schaltelemente S6 und S7 als Sperrsynchronisationen ausgebildet sind. Ferner sind das Schaltelement S1 und das Schaltelement S2 zu einer Schalteinrichtung SE1 zusammengefasst, bei welcher über ein gemeinsames Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus entweder das Schaltelement S1 oder das Schaltelement S2 in einen betätigten Zustand überführt werden kann. Ebenso sind die Schaltelemente S3, S4 und S5 zu einer Schalteinrichtung SE2 zusammengefasst, wobei bei dieser Schalteinrichtung SE2 als Besonderheit über ein gemeinsames Betätigungselement neben zwei Neutralstellungen der betätigte Zustand des Schaltelements S3, der betätigte Zustand des Schaltelements S4 sowie der betätigte Zustand des Schaltelements S5 dargestellt werden können. Schließlich sind auch das Schaltelement S7 und das Schaltelement S8 zu einer Schalteinrichtung SE3 zusammengefasst, deren Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus zum einen das Schaltelement S7 sowie zum anderen das Schaltelement S8 in einen betätigten Zustand überführen kann. Hingegen ist das Schaltelement S6 als Einzelschaltelement ausgeführt.
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Die der Hauptgruppe HG nachgeschaltete Bereichsgruppe GP verfügt über eine Planetenstufe PS, welche sich aus einem ersten Element E1 in Form eines Sonnenrades SO, einem zweiten Element E2 in Form eines Planetenstegs PT und einem dritten Element E3 in Form eines Hohlrades HO zusammensetzt. Im Planetensteg PT ist mindestens ein Planetenrad PR drehbar gelagert, welches sowohl mit dem innenliegenden Sonnenrad SO, als auch dem umliegenden Hohlrad HO im Zahneingriff steht. Das Sonnenrad SO ist drehfest mit der Ausgangswelle AW verbunden, während der Planetensteg PT drehfest mit der Abtriebswelle AbW in Verbindung steht.
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Der Bereichsgruppe GP sind ferner zwei Schaltelemente S9 und S10 zugeordnet, die als formschlüssige Schaltelemente in Form unsynchronisierter Klauenkupplungen vorliegen. Über das Schaltelement S9 wird bei Betätigung das Hohlrad HO an einem drehfesten Bauelement GG festgesetzt, bei welchem es sich bevorzugt um das Getriebegehäuse des Getriebes G oder einen Teil dieses Getriebegehäuses handelt. Insofern wird das Hohlrad HO in der Folge an einer Drehbewegung gehindert. Wird dagegen das Schaltelement S10 in einen geschlossenen Zustand überführt, so wird das Hohlrad HO drehfest mit der Ausgangswelle AW und damit auch dem Sonnenrad SO verbunden, was ein Verblocken der Planetenstufe PS und damit einen starren Durchtrieb von der Ausgangswelle AW auf die Abtriebswelle AbW zur Folge hat.
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Das Schaltelement S9 und das Schaltelement S10 sind im vorliegenden Fall zu einer Schalteinrichtung SE4 zusammengefasst, über deren Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus zum einen das Schaltelement S9 sowie zum anderen das Schaltelement S10 in je einen betätigten Zustand überführt werden kann.
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In 3 ist ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes G aus 2 dargestellt. Wie hier zu erkennen ist, können bei dem Getriebe G insgesamt dreizehn Vorwärtsgänge 1 bis 13 sowie drei Rückwärtsgänge R1 bis R3 durch selektives Betätigen der Schaltelemente S1 bis S10 dargestellt werden. Dabei ist in den einzelnen Gängen zudem das jeweilige Übersetzungsverhältnis i sowie ein Stufensprung φ angegeben.
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In den Vorwärtsgängen 1 bis 6 ist in der Bereichsgruppe GP jeweils eine langsame Gruppe durch Betätigen des Schaltelements S9 geschaltet, wodurch das Hohlrad HO der Planetenstufe PS am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist. Im ersten Vorwärtsgang 1 werden zusätzlich zu Schaltelement S9 die Schaltelemente S2 und S7 geschlossen, so dass der Kraftfluss ausgehend von der Antriebswelle AnW über die Stirnradstufe II auf die Vorgelegewelle VGW und von dieser über die Stirnradstufe IV auf die Ausgangswelle AW geführt wird. Zum Wechsel in den zweiten Vorwärtsgang 2 wird dann das Schaltelement S2 in einen geöffneten Zustand überführt und anschließend das Schaltelement S1 geschlossen, wodurch eine Kraftflussführung nun ausgehend von der Antriebswelle AnW über die Stirnradstufe I auf die Vorgelegewelle VGW stattfindet. Ausgehend vom zweiten Vorwärtsgang 2 kann in den dritten Vorwärtsgang 3 geschaltet werden, indem das Schaltelement S1 geöffnet und das Schaltelement S5 geschlossen wird, so dass der Kraftfluss in der Folge ausgehend von der Antriebswelle AnW über die Stirnradstufe III auf die Vorgelegewelle VGW und von dieser über die Stirnradstufe IV auf die Ausgangswelle AW geführt wird.
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Des Weiteren wird in den vierten Vorwärtsgang 4 ausgehend vom dritten Vorwärtsgang 3 gewechselt, indem anstelle der Schaltelemente S5 und S7 nun die Schaltelemente S2 und S6 geschlossen werden. Besonders bevorzugt findet ein Gangwechsel dabei dadurch statt, dass zunächst das Schaltelement S5 und anschließend das Schaltelement S7 ausgelegt werden, wobei als nächstes zunächst das Schaltelement S6 geschlossen und hierbei ein Synchronisieren der Antriebswelle AnW herbeigeführt wird. Besonders bevorzugt wird sich hierzu einer auf der Antriebswelle AnW vorgesehenen Getriebebremse bedient. Erst im Anschluss daran wird dann das zweite Schaltelement S2 in einen geschlossenen Zustand überführt. Im vierten Vorwärtsgang 4 findet dann eine Kraftflussführung ausgehend von der Antriebswelle AnW über die Stirnradstufe II auf die Vorgelegewelle VGW und ausgehend von dieser über die Stirnradstufe III auf die Ausgangswelle AW statt. In den fünften Vorwärtsgang 5 kann dann gewechselt werden, indem ausgehend vom vierten Vorwärtsgang 4 das Schaltelement S2 geöffnet und das Schaltelement S1 geschlossen wird. In der Folge wird der Kraftfluss im Unterschied zum vierten Vorwärtsgang 4 dann über die Stirnradstufe I von der Antriebswelle AnW auf die Vorgelegewelle VGW geführt.
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Zudem wird in den sechsten Vorwärtsgang 6 geschaltet, indem ausgehend vom fünften Vorwärtsgang 5 das Schaltelement S1 geöffnet und das Schaltelement S5 geschlossen wird. In der Folge ist das Losrad L3 der Stirnradstufe III sowohl drehfest mit der Antriebswelle AnW, als auch der Ausgangswelle AW verbunden und stellt somit einen starren Durchtrieb von der Antriebswelle AnW auf die Ausgangswelle AW dar. Stattdessen könnte aber auch ein starrer Durchtrieb durch Schließen des Schaltelements S4 anstelle des Schaltelements S5 oder durch Schließen der Schaltelemente S2 und S3 realisiert werden, da auch dann jeweils eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle AnW und der Ausgangswelle AW ausgebildet wird.
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Zum Wechsel vom sechsten Vorwärtsgang 6 in einen siebten Vorwärtsgang 7 wird dann ein Umschalten in der Bereichsgruppe GP durch Wechsel von der langsamen Gruppe in die schnelle Gruppe vorgenommen, wozu zunächst das Schaltelement S9 geöffnet und in der Folge das Schaltelement S10 geschlossen wird. Durch Verblocken der Planetenstufe PS wird dann eine drehfeste Verbindung der Ausgangswelle AW mit der Abtriebswelle AbW herbeigeführt. Zudem wird im Hauptgetriebe HG ein Öffnen der vormals am sechsten Vorwärtsgang 6 beteiligten Schaltelemente und anschließend ein Betätigen der Schaltelemente S2 und S7 vorgenommen. Konkret erfolgt der Gangwechsel insbesondere dadurch, dass zunächst das Schaltelement S9 und anschließend das Schaltelement S6 geöffnet werden, worauf hin dann das Schaltelement S7 im Hauptgetriebe geschlossen und ein Synchronisieren von Ausgangswelle AW und Abtriebswelle AbW zueinander vorgenommen wird. Erst im Anschluss daran wird dann das Schaltelement S10 geschlossen. Im Folgenden wird dann noch das Schaltelement S5 im Hauptgetriebe HG geöffnet und ein Synchronisieren der Antriebswelle AnW herbeigeführt. Abgeschlossen wird der Gangwechsel dann durch Betätigen des Schaltelements S2. Von seiner Gangbildung her entspricht der siebte Vorwärtsgang 7 dabei im Hauptgetriebe HG dem ersten Vorwärtsgang 1.
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Die weiteren Vorwärtsgänge 8 bis 11 entsprechen von ihrer Gangbildung im Hauptgetriebe HG her den Vorwärtsgängen 2 bis 5, wobei der achte Vorwärtsgang 8 hierbei dem zweiten Vorwärtsgang 2, der neunte Vorwärtsgang 9 dem dritten Vorwärtsgang 3, der zehnte Vorwärtsgang 10 dem vierten Vorwärtsgang 4 und der elfte Vorwärtsgang 11 dem fünften Vorwärtsgang 5 entspricht.
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Im zwölften Vorwärtsgang 12 sind die Schaltelemente S1 und S 4 im Hauptgetriebe HG geschaltet, wodurch über das Schaltelement S4 wiederum ein starrer Durchtrieb von der Antriebswelle AnW auf die Ausgangswelle AW stattfindet. Das Schaltelement S1 ist dabei zusätzlich geschlossen, um hinsichtlich der Vorgelegewelle VGW niedrige Drehzahlen zu erreichen und damit Schleppverluste zu verringern. Ausgehend vom zwölften Vorwärtsgang 12 wird dann in den dreizehnten Vorwärtsgang 13 durch Öffnen des Schaltelements S4 und Schließen des Schaltelements S3 gewechselt, wobei im Vorfeld des Schließens des Schaltelements S3 hierbei bevorzugt zunächst ein Synchronisieren der Antriebswelle AnW herbeigeführt wird. Im dreizehnten Gang 13 erfolgt eine Kraftflussführung ausgehend von der Antriebswelle AnW über die Stirnradstufe I auf die Vorgelegewelle VGW, von welcher anschließend der Kraftfluss über die Stirnradstufe II durch drehfestes Verbinden des Losrades L2 mit der Ausgangswelle AW auf die Ausgangswelle AW geführt wird. Hierdurch wird eine Übersetzung ins Schnelle auf die Ausgangswelle AW erreicht.
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Analog zum dreizehnten Vorwärtsgang 13 könnte auch in der langsamen Gruppe der Bereichsgruppe GP eine Übersetzung ins Schnelle im Hauptgetriebe HG realisiert werden. Hierdurch wären dann insgesamt vierzehn Vorwärtsgänge darstellbar, wobei der zusätzliche Vorwärtsgang dann dem dreizehnten Vorwärtsgang 13 entsprechen würde, mit dem Unterschied, dass anstelle des Schaltelements S10 das Schaltelement S9 geschlossen ist. Da aber in der langsamen Gruppe eine Umschaltung zwischen den höchsten Vorwärtsgängen nur sequenziell möglich ist und in der langsamen Gruppe häufig Gänge übersprungen werden, kann es vorteilhaft sein, in der langsamen Bereichsgruppe auf den zusätzlichen Gang zu verzichten.
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Der erste Rückwärtsgang R1 ergibt sich durch Schließen der Schaltelemente S2, S8 und S9, so dass in der langsamen Bereichsgruppe der Kraftfluss ausgehend von der Antriebswelle AnW über die Stirnradstufe II auf die Vorgelegewelle VGW und im Folgenden über die Stirnradstufe V auf die Ausgangswelle AW geführt wird. Ausgehend vom ersten Rückwärtsgang R1 kann dann in den zweiten Rückwärtsgang R2 gewechselt werden, indem das Schaltelement S2 geöffnet und das Schaltelement S1 geschlossen wird. Dadurch erfolgt nun eine Kraftflussführung von der Antriebswelle AnW auf die Vorgelegewelle VGW über die Stirnradstufe I. Schließlich kann noch der dritte Rückwärtsgang R3 ausgehend vom zweiten Rückwärtsgang R2 geschaltet werden, indem das Schaltelement S1 geöffnet und das Schaltelement S5 geschlossen wird. Dadurch findet eine Kraftflussführung ausgehend von der Antriebswelle AnW über die Stirnradstufe III auf die Vorgelegewelle VGW und im Weiteren über die Stirnradstufe V auf die Ausgangswelle AW statt.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, welche weitestgehend der Variante aus 2 entspricht. Einziger Unterschied ist dabei, dass nun das Schaltelement S6 und das Schaltelement S7 zu einer Schalteinrichtung SE3 zusammengefasst sind, bei welcher über ein Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus zum einen das Schaltelement S6 sowie zum anderen das Schaltelement S7 in einen geschlossenen Zustand überführt werden kann. Dagegen liegt das Schaltelement S8 nun als Einzelschaltelement vor. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 4 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Aus 5 geht ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes G aus 4 hervor, wobei dieses Schaltschema weitestgehend dem Schaltschema aus 3 entspricht. Lediglich das Zusammenfassen der Schaltelemente S6 und S7 zu der Schalteinrichtung SE3 sowie der Ausführung des Schaltelements S8 als Einzelschaltelement ist hier geändert worden. Insofern wird hinsichtlich der Schaltung der Gänge und der Kraftflussführung Bezug auf das zu 3 Beschriebene genommen.
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Des Weiteren zeigt 6 eine schematische Ansicht eines Getriebes G entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Auch diese Ausführungsform entspricht dabei weitestgehend der Variante nach 2, mit dem Unterschied, dass nun kein Schaltelement S4 vorhanden ist, über welches die Antriebswelle AnW und die Ausgangswelle AW direkt drehfest miteinander verbunden werden können. Bei dem Getriebe G kann daher ein direkter Durchtrieb von der Antriebswelle AnW auf die Ausgangswelle AW nur entweder durch drehfestes Verbinden des Losrades L2 der Stirnradstufe II sowohl mit der Antriebswelle AnW, als auch der Abtriebswelle AW oder durch drehfestes Verbinden des Losrades L3 der Stirnradstufe III sowohl mit der Antriebswelle AnW, als auch der Abtriebswelle AW erreicht werden. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 6 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Aus 7 geht ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes G aus 6 hervor, wobei auch dieses Schaltschema im Wesentlichen dem Schaltschema aus 3 entspricht. Dabei ist dieses Schaltschema jedoch dahingehend angepasst worden, dass nun das Schaltelement S4 bei dem Getriebe G aus 6 entfallen ist. In der Folge wird der zwölfte Vorwärtsgang 12 bei dem Schaltschema aus 7 durch Schließen der Schaltelemente S5 und S6 zusätzlich zu den Schaltelementen S1 und S10 realisiert, wodurch ein starrer Durchtrieb von der Antriebswelle AnW auf die Ausgangswelle AW verwirklicht wird. Die übrigen Gänge 1 bis 11 und 13 sowie R1 bis R3 werden dann analog zu dem zu 3 Beschriebenen geschaltet.
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Schließlich zeigt 8 noch eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, die hierbei im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 6 nachempfunden ist. Unterschiedlich ist hierbei allerdings, dass nun die Schaltelemente S6 und S7 zu einer Schalteinrichtung SE3 zusammengefasst sind, bei welcher über ein Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus zum einen das Schaltelement S6 und zum anderen das Schaltelement S7 in je einen betätigten Zustand überführt werden kann. Dagegen ist das Schaltelement S8 nun als Einzelschaltelement ausgeführt. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 8 der Variante nach 6, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes G aus 8 ist in 9 gezeigt. Dabei entspricht dieses Schaltschema im Wesentlichen dem Schaltschema nach 7 unter Anpassung der Zusammenfassung der Schaltelemente S6 und S7 zu der Schalteinrichtung SE3 und der Ausführung des Schaltelements S8 als Einzelschaltelement. Hinsichtlich der Darstellung der einzelnen Gänge wird insofern auf das Schaltschema nach 7 und damit auch im Wesentlichen auf das Schaltschema nach 3 Rückbezug genommen.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein kompaktes Getriebe unter Darstellung einer hohen Anzahl an Gängen verwirklicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- G
- Getriebe
- GG
- drehfestes Bauelement
- HG
- Hauptgruppe
- GP
- Bereichsgruppe
- AnW
- Antriebswelle
- AW
- Ausgangswelle
- AbW
- Abtriebswelle
- VGW
- Vorgelegewelle
- I bis V
- Stirnradstufen
- L1 bis L5
- Losräder Stirnradstufen
- F1 bis F5
- Festräder Stirnradstufen
- ZR
- Zwischenrad
- PS
- Planetenstufe
- E1
- erstes Element
- E2
- zweites Element
- E3
- drittes Element
- SO
- Sonnenrad
- PT
- Planetensteg
- PR
- Planetenrad
- HO
- Hohlrad
- S1 bis S10
- Schaltelemente
- SE 1 bis SE4
- Schalteinrichtungen
- VKM
- Verbrennungskraftmaschine
- TS
- Torsionsschwingungsdämpfer
- AG
- Differentialgetriebe
- DW
- Antriebsräder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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