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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe, umfassend zwei Teilgetriebe, die über koaxial zueinander angeordnete Eingangswellen verfügen und jeweils abwechselnd durch Verbinden der je zugeordneten Eingangswelle mit einer Antriebsseite in einen Kraftfluss zu mindestens einer Abtriebsseite einbindbar sind, wobei parallel zu den Eingangswellen zwei Vorgelege vorgesehen sind und eine Drehbewegung der Antriebsseite auf die mindestens eine Abtriebsseite mit einem von mehreren diskreten und entsprechend einer Gangfolge wechselweise auf die beiden Teilgetriebe aufgeteilten Gängen übersetzbar ist, welche jeweils durch Betätigung mindestens eines je zugehörigen Schaltelements und einem damit verbundenen Führen des Kraftflusses über zumindest eines der Vorgelege und über zumindest einen Radsatz unter Wechsel zwischen den Teilgetrieben lastschaltbar darstellbar sind.
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Derartige Kraftfahrzeuggetriebe werden unter anderem als sogenannte Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt, bei welchen die Eingangswellen der beiden Teilgetriebe über je ein zugehöriges Lastschaltelement mit einer Antriebsseite verbunden werden können, wobei die beiden Lastschaltelemente dabei in einer Doppelkupplung zusammengefasst sind. Die über ein solches Kraftfahrzeuggetriebe schaltbaren Gänge sind wechselweise auf die beiden Teilgetriebe aufgeteilt, so dass das eine Teilgetriebe die ungeraden Gänge und das andere Teilgetriebe die geraden Gänge darstellt. Üblicherweise werden die einzelnen Gänge dabei durch einen oder mehrere Radsätze mit jeweils diskreten Übersetzungen definiert, wobei diese Radsätze dann durch zugehörige Schaltelemente gezielt in den Kraftfluss einbindbar sind, so dass eine entsprechende Übersetzung zwischen der Antriebsseite und zumindest einer Abtriebsseite des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt wird. Durch die wechselweise Aufteilung der Gänge auf die beiden Teilgetriebe ist es möglich, beim Fahren in einem dem einen Teilgetriebe zugeordneten Gang in dem jeweils anderen Teilgetriebe durch entsprechende Betätigung der Schaltelemente bereits einen darauf folgenden Gang vorzuwählen, wobei ein letztendlicher Wechsel in den darauf folgenden Gang durch Öffnen des Lastschaltelements des einen Teilgetriebes und kurz darauf folgendes Schließen des Lastschaltelements des anderen Teilgetriebes durchführbar ist. Hierdurch können die Gänge des Kraftfahrzeuggetriebes unter Last geschaltet werden, was ein Beschleunigungsvermögen des Kraftfahrzeugs aufgrund des damit nahezu zugkraftunterbrechungsfreien Gangwechsels verbessert und komfortablere Schaltvorgänge ermöglicht. Unter anderem werden Doppelkupplungsgetriebe hierbei mit achsversetzt zueinander liegenden An- und Abtriebsseiten, sowie zwei hierzu parallelen Vorgelegen ausgeführt, so dass in axialer Richtung ein kompakter Aufbau erzielt werden kann. Dabei sind die beiden parallelen Vorgelege häufig über jeweils eine Abtriebsstufe mit mindestens einer gemeinsamen Abtriebsseite gekoppelt und können mit den Eingangswellen jeweils über den entsprechenden Radsatz durch Betätigung zugehöriger Schaltelemente zur Darstellung eines jeweiligen Ganges verbunden werden.
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Aus der
DE 10 2009 002 358 A1 geht ein derartiges Kraftfahrzeuggetriebe hervor, welches als Doppelkupplungsgetriebe ausgestaltet ist und zwei Teilgetriebe mit koaxial zueinander angeordneten Eingangswellen umfasst. Durch Verbinden der je zugeordneten Eingangswelle über ein jeweiliges Lastschaltelement können die beiden Teilgetriebe jeweils abwechselnd in einen Kraftfluss von einer Antriebsseite zu einer Abtriebsseite eingebunden werden, wobei die Eingangswelle des einen Teilgetriebes dabei als Getriebezentralwelle und die Eingangswelle des anderen Teilgetriebes als Getriebehohlwelle ausgeführt ist. Achsversetzt zu den beiden Eingangswellen ist eine die Abtriebsseite beider Teilgetriebe ausbildende Ausgangswelle vorgesehen, wobei eine Drehbewegung der Antriebsseite mit einem von mehreren diskreten Gängen auf die Abtriebsseite übersetzbar ist, indem der Kraftfluss über zumindest eines von zwei parallel zu den Eingangswellen und der Ausgangswelle verlaufenden Vorgelegen geführt wird. Dabei sind die Vorgelege jeweils über Abtriebsstufen mit der Ausgangswelle verbunden, wobei im Falle des einen Vorgeleges eine Abkoppelbarkeit der Abtriebsstufe von einer Vollwelle des Vorgeleges über ein zwischenliegendes Schaltelement gegeben ist. Zur Darstellung eines Ganges wird mindestens ein je zugehöriger Radsatz mit jeweils einer diskreten Übersetzung durch Betätigung eines je zugehörigen Schaltelements in den Kraftfluss geschaltet, wobei die die Getriebehohlwelle jeweils mit den Vorgelegen verbindenden Radsätze dabei jeweils paarweise in Doppelradebenen angeordnet sind, indem je ein auf der Getriebehohlwelle vorgesehenes Festrad mit jeweiligen Losrädern auf den Vorgelegen kämmt. Auch bei den Radsätzen, über welche die Getriebezentralwelle jeweils mit den Vorgelegen verbindbar sind, sind zwei Gangstufen in einer Doppelradebene platziert, indem auf den Vorgelegen vorgesehene Losräder jeweils mit einem zwischenliegenden Festrad auf der Getriebezentralwelle im Zahneingriff stehen. Axial danebenliegend sind zwei weitere Radebenen vorgesehen, in welchen einerseits ein zwischen der Getriebezentralwelle und dem einen Vorgelege liegender Radsatz und andererseits ein zwischen der Getriebezentralwelle und dem anderen Vorgelege vorgesehener Radsatz platziert sind. Insgesamt sind die Radsätze dabei den beiden Teilgetrieben derartig zugeteilt, dass bei Schalten entlang einer Gangfolge stets ein Wechsel zwischen den Teilgetrieben erfolgt, wodurch diese Schaltungen unter Last vollzogen werden können.
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Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeuggetriebe zur Verfügung zu stellen, bei welchem bei einem möglichst kompakten Aufbau in axialer Richtung unter Verwendung weniger Radsätze eine große Anzahl an lastschaltbaren Gängen darstellbar ist und besonders hohe Hybridfunktion ohne zusätzliche Kupplung und Schaltelemente.
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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.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeuggetriebe zwei Teilgetriebe, die über koaxial zueinander angeordnete Eingangswellen verfügen und jeweils abwechselnd durch Verbinden der je zugeordneten Eingangswelle mit einer Antriebsseite in einen Kraftfluss zu mindestens einer Abtriebsseite einbindbar sind. Hierbei sind parallel zu den Eingangswellen zwei Vorgelege vorgesehen, wobei eine Drehbewegung der Antriebsseite mit einem von mehreren diskreten und entsprechend einer Gangfolge wechselweise auf die beiden Teilgetriebe aufgeteilten Gängen übersetzt auf die mindestens eine Abtriebsseite übertragen werden kann. Die Gänge sind dabei jeweils durch Betätigung mindestens eines je zugehörigen Schaltelements und einem damit verbundenen Führen des Kraftflusses über zumindest eines der Vorgelege und über zumindest einen Radsatz darstellbar, wobei dabei ein Wechsel zwischen den Teilgetrieben unter Last vollzogen wird.
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Im Sinne der Erfindung sind Schaltelemente hierbei bevorzugt als Synchronisierungen ausgeführt, über welche eine formschlüssige Koppelung zweier Getriebeelemente, wie einer Getriebewelle und einem hierauf drehbar gelagerten Losrad eines Radsatzes oder zweier Getriebewellen, hergestellt wird, nachdem Drehzahldifferenzen zwischen den Elementen abgebaut wurden. Alternativ dazu ist jedoch prinzipiell auch eine anderweitige Ausgestaltung der Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente, wie zum Beispiel als Klauenkupplungen, oder aber auch als kraftschlüssige Schaltelemente, beispielsweise Lamellenkupplungen, denkbar.
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Erfindungsgemäß wird ein Verbinden der Eingangswellen der beiden Teilgetriebe mit der Antriebsseite insbesondere über je zugeordnete Lastschaltelemente vorgenommen, welche dabei bevorzugt in einer Doppelkupplung zusammengefasst sind. Eine Doppelkupplung ist dabei insbesondere als nasslaufende Doppelkupplung ausgeführt, kann aber bei niedrigen zu übertragenden Drehmomenten auch trockenlaufend ausgestaltet sein.
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Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass eine Hohlwelle eines ersten Vorgeleges über einen ersten Radsatz zum einen mit der Eingangswelle eines ersten Teilgetriebes und zum anderen mit der Eingangswelle eines zweiten Teilgetriebes jeweils gekoppelt werden kann. Zudem ist diese Hohlwelle des ersten Vorgeleges mit einer koaxial verlaufenden Vollwelle des ersten Vorgeleges drehfest verbindbar und kann über einen zweiten Radsatz mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes in Verbindung gebracht werden. Des Weiteren ist die Vollwelle des ersten Vorgeleges über einen dritten Radsatz mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes und über einen vierten Radsatz, einen fünften Radsatz und einen sechsten Radsatz jeweils mit der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes koppelbar. Schließlich kann die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes einerseits über einen siebten Radsatz und andererseits über einen achten Radsatz jeweils mit einer Vollwelle eines zweiten Vorgeleges gekoppelt werden.
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Mit anderen Worten ist also ein erster Radsatz vorgesehen, welcher entweder die Eingangswelle eines ersten Teilgetriebes oder die Eingangswelle eines zweiten Teilgetriebes jeweils mit einer Hohlwelle eines ersten Vorgeleges verbinden kann, wobei die Hohlwelle aber noch über einen zweiten Radsatz mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes koppelbar ist. Zudem kann die Hohlwelle des ersten Vorgeleges mit einer koaxial hierzu verlaufenden Vollwelle des ersten Vorgeleges verbunden werden, welche mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes über einen dritten Radsatz und mit der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes über einen vierten Radsatz, einen fünften Radsatz und einen sechsten Radsatz jeweils in Verbindung bringbar ist. Des Weiteren kann die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes über einen siebten Radsatz und einen achten Radsatz jeweils mit einer Vollwelle eines zweiten Vorgeleges verbunden werden.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Kraftfahrzeuggetriebes ist es möglich, durch die verschiedenen Koppelungsmöglichkeiten des ersten Radsatzes und der Hohlwelle des ersten Vorgeleges zumindest einen Gang als sogenannten Windungsgang auszuführen, bei welchem der Kraftfluss von der einen Eingangswelle übersetzt über die Hohlwelle zurück auf die Eingangswellenachse geführt und von dort aus dann über eines der beiden Vorgelege auf die zumindest eine Abtriebsseite übertragen wird, wobei hierbei die Radsätze anderer Gänge genutzt werden. Dementsprechend lässt sich mit bestehenden Radsätzen eine höhere Ganganzahl darstellen und damit auch insgesamt der axiale Bauraum des Getriebes reduzieren. Bevorzugt werden dabei ein erster Gang und ein Rückwärtsgang des Getriebes jeweils als Windungsgang ausgeführt, wodurch sich die mechanische Spreizung des Getriebes und somit Drehzahlverluste verringern lassen. Gleichzeitig wirkt sich dabei eine durch die mehreren, sich im Kraftfluss befindlichen Zahneingriffe bedingte Wirkungsgradverschlechterung nur gering aus, da Fahranteile des ersten Ganges und des Rückwärtsganges über der Lebensdauer gering sind.
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Ferner ist über die Hohlwelle und deren Koppelungsmöglichkeiten eine gute Hybridisierfähigkeit des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gegeben. Denn durch die damit gegebenen Möglichkeiten einer Abkoppelung von der Antriebsseite und auch von der mindestens einen Abtriebsseite des Getriebes kann durch Anbindung einer Elektromaschine an dem ersten oder dem zweiten Radsatz gezielt elektrische Energie ohne Rückwirkung auf die Abtriebsseite erzeugt werden oder auch eine Antriebsbewegung unterstützt oder ein rein elektrisches Fahren ohne Verbindung zur Antriebsseite dargestellt werden. Mittels einer abtriebsseitigen Entkoppelung kann nämlich bei Stillstand des Fahrzeugs ein Laden eines elektrischen Speichers vollzogen werden, indem die Elektromaschine über den jeweiligen Radsatz mit dem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeuges verbunden ist, während zur Abtriebsseite keine Drehbewegung übertragen wird. Hingegen kann bei Unterbrechung der Verbindung zur Antriebsseite ein rein elektrisches Fahren dargestellt werden, ohne dass Schleppverluste einer antriebsseitig vorgesehenen Doppelkupplung hervorgerufen werden. Die Elektromaschine kann im Sinne der Erfindung dabei entweder über ein separates Zahnrad angebunden sein, welches mit einem der Zahnräder des ersten oder des zweiten Radsatzes im Zahneingriff steht, es ist aber ebenso denkbar, die Elektromaschine koaxial zu einem der Zahnräder des jeweiligen Radsatzes oder der Hohlwelle vorzusehen und an das jeweilige Zahnrad bzw. die Hohlwelle anzubinden. Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, dabei insgesamt nur eine elektrische Maschine im Bereich einer der Radsätze bzw. der Hohlwelle oder aber auch jeweils eine Elektromaschine bei den Radsätzen und der Hohlwelle vorzusehen.
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Abgesehen davon ist es im Rahmen der Erfindung generell denkbar, zumindest eine Elektromaschine im Bereich je einer der Wellen des Getriebes, unmittelbar an je einem Festrad der Radsätze, unmittelbar an je einem Losrad der Radsätze oder an je einem zusätzlichen Festrad anzuordnen. An den jeweiligen Positionen wird durch die zumindest eine Elektromaschine entweder Energie rekuperiert oder eine Drehbewegung unterstützt oder aber ein rein elektrisches Fahren, d.h. ein reines Betreiben des Kraftfahrzeuges über die zumindest eine elektrische Maschine, ermöglicht.
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Vorliegend ist von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Radsatz jeweils einer als Radsatz eines dritten Ganges, einer als Radsatz eines fünften Ganges und einer als Radsatz eines siebten Ganges ausgestaltet. Besonders bevorzugt handelt es sich jedoch bei dem ersten Radsatz um den Radsatz des fünften Ganges, bei dem zweiten Radsatz um den Radsatz des dritten Ganges und bei dem dritten Radsatz um den Radsatz des siebten Ganges. Alternativ dazu ist der erste Radsatz insbesondere als Radsatz des siebten Ganges, der zweite Radsatz als Radsatz des fünften Ganges und der dritte Radsatz als Radsatz des dritten Ganges ausgeführt. Hinsichtlich des vierten, des fünften, des sechsten, des siebten, und des achten Radsatzes wird insbesondere jeweils einer durch einen Radsatz eines zweiten Ganges, einer durch einen Radsatz eines vierten Ganges, einer durch einen Radsatz eines sechsten Ganges, einer durch einen Radsatz eines achten Ganges und einer durch einen Radsatz eines Rückwärtsganges gebildet, wobei hierbei besonders bevorzugt der vierte Radsatz als Radsatz des sechsten Ganges, der fünfte Radsatz als Radsatz des zweiten Ganges, der sechste Radsatz als Radsatz des achten Ganges, der siebte Radsatz als Radsatz des vierten Ganges und der achte Radsatz als Radsatz des Rückwärtsganges ausgestaltet ist.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der vierte Radsatz und der siebte Radsatz in einer Doppelradebene platziert, indem ein drehfest auf der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes vorgesehenes Zahnrad mit einem drehbar auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges gelagerten Zahnrad des vierten Radsatzes und einem drehbar auf der Vollwelle des zweiten Vorgeleges angeordneten Zahnrad des siebten Radsatzes jeweils in Verbindung steht. Durch das Zusammenlegen des vierten und des siebten Radsatzes in einer Doppelradebene kann in axialer Richtung sehr kompakt gebaut werden, da die beiden Radsätze damit dann auf einer axialen Höhe liegen.
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Gemäß einer hierzu alternativen oder auch ergänzend Ausgestaltung der Erfindung sind der fünfte Radsatz und der achte Radsatz gemeinsam in einer Doppelradebene angeordnet, indem ein drehfest auf der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes platziertes Zahnrad zum einen mit einem drehbar auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges gelagerten Zahnrad des fünften Radsatzes und zum anderen mit einem drehbar auf der Vollwelle des zweiten Vorgeleges vorgesehenen Zahnrad des achten Radsatzes jeweils in Verbindung steht. Durch das Zusammenlegen der beiden Radsätze in einer Doppelradebene kann ebenfalls in axialer Richtung sehr kompakt gebaut werden, da die beiden Radsätze damit dann auf einer axialen Höhe liegen. In der Folge lässt sich dementsprechend die axiale Baulänge des erfindungsgemäßen Getriebes weiter reduzieren.
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Insbesondere sind dabei die beiden vorgenannten Varianten gemeinsam verwirklicht, so dass vier der insgesamt acht Radsätze in Doppelradebenen angeordnet sind. Hierdurch ist damit eine Platzierung sämtlicher Radsätze in nur sechs Radebenen möglich, was in einem besonders kompakten Aufbau in axialer Richtung resultiert.
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Des Weiteren sind im Falle der vorgenannten Varianten insbesondere ein einem zweiten Gang zugeordneter und ein einem Rückwärtsgang zugehöriger Radsatz, sowie ein einem vierten Gang und ein einem sechsten Gang zugehöriger Radsatz jeweils gemeinsam in einer Doppelradebene zwischen der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes und den Vorgelegen angeordnet, so dass durch die in einer Ebene jeweils angeordneten Radsätze jeweils nahe beieinander liegende Gänge definiert werden. Dementsprechend liegen die jeweils darzustellenden Übersetzungsverhältnisse ebenfalls dicht beieinander, so dass größere Profilverschiebungen bei den Zahnrädern in einer Doppelradebene bei Darstellung einheitlicher Achsabstände zwischen den Eingangswellen und den Vorgelegen vermieden werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Schaltelement, über welches bei Betätigung die Hohlwelle des ersten Vorgeleges mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes über den ersten Radsatz koppelbar ist, in einer Schalteinrichtung mit einem Schaltelement zusammengefasst, das bei Ansteuerung die Hohlwelle des ersten Vorgeleges mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mittels des zweiten Radsatzes in Verbindung bringt. Dabei ist die Schalteinrichtung auf der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes angeordnet. Das Zusammenlegen der beiden Schaltelemente hat dabei den Vorteil, dass mit Hilfe eines Aktuators eine Betätigung sowohl des einen als auch des anderen Schaltelements vorgenommen werden kann, so dass insgesamt ein kompakter Aufbau und eine Vereinfachung einer Getriebesteuerung möglich ist. Zudem werden je nach definierten Übersetzungen der zugehörigen Radsätze und aufgrund der Anordnung der Schalteinrichtung auf der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes die bei einer Betätigung der Schalteinrichtung aufzubringende Schaltkräfte vermindert, so dass die Schalteinrichtung kleiner ausgelegt und damit auch kleiner bauend ausgeführt werden kann.
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In Weiterbildung der Erfindung ist ein Schaltelement, welches bei Ansteuerung die Hohlwelle des ersten Vorgeleges mit der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes über den ersten Radsatz koppelt, in einer Schalteinrichtung mit einem Schaltelement gruppiert, über das bei Betätigung die Vollwelle des ersten Vorgeleges mit der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mittels des sechsten Radsatzes verbindbar ist. Die Schalteinrichtung ist hierbei auf der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes platziert. In der Folge können die in einer Schalteinrichtung zusammengefassten Schaltelemente ebenfalls jeweils über einen gemeinsamen Aktuator betätigt werden, wodurch ein Aufbau des Kraftfahrzeuggetriebes kompakt ausgestaltet werden kann und eine Vereinfachung einer Getriebesteuerung darstellbar ist. Dabei resultiert die Platzierung dieser Schalteinrichtung auf der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes je nach zugehörigen Übersetzungsverhältnissen des ersten und des sechsten Radsatzes in einer Reduzierung von aufzubringenden Schaltkräften bei Betätigung der Schaltelemente. Dementsprechend kann der Aktuator und damit auch die Schalteinrichtung gegebenenfalls kleiner bauend ausgeführt werden.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Schaltelement, über das bei Betätigung die Hohlwelle des ersten Vorgeleges mit der koaxialen Vollwelle des ersten Vorgeleges verbindbar ist, in einer Schalteinrichtung mit einem Schaltelement zusammengefasst, welches bei Ansteuerung die Vollwelle des ersten Vorgeleges mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes über den dritten Radsatz koppelt, wobei die Schalteinrichtung auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges angeordnet ist. Dementsprechend können die beiden Schaltelemente durch das Zusammenfassen in einer Schalteinrichtung ebenfalls durch einen gemeinsamen Aktuator betätigt werden, so dass wiederum eine kompakte Ausgestaltung des Kraftfahrzeuggetriebes und eine Vereinfachung des Aufbaus einer Getriebesteuerung erreicht wird. Zudem führt die Platzierung der Schalteinrichtung auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges hinsichtlich des dritten Radsatzes je nach definiertem Übersetzungsverhältnis zu einer Verminderung eines Massenträgheitsmoments auf die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes. Schließlich kann noch durch die damit gegebenen Abkoppelungsmöglichkeiten des dritten Radsatzes von der Vollwelle des ersten Vorgeleges ein Mitrotieren der Räder des dritten Radsatzes verhindert werden, wenn bei Gängen des zweiten Teilgetriebes der Kraftfluss über das erste Vorgelege geführt wird.
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Erfindungsgemäß ist des Weiteren ein Schaltelement, das bei Ansteuerung die Vollwelle des ersten Vorgeleges mit der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes über den vierten Radsatz koppelt, in einer Schalteinrichtung mit einem Schaltelement gruppiert, über welches die Vollwelle des ersten Vorgeleges mit der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mittels des fünften Radsatzes in Verbindung bringbar ist. Dabei ist die Schalteinrichtung auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges platziert. In der Folge können somit über einen gemeinsamen Aktuator zwei Verbindungsmöglichkeiten der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit dem ersten Vorgelege gesteuert werden, was eine Getriebesteuerung entsprechend vereinfacht und insgesamt einen kompakten Aufbau ermöglicht. Ferner kann durch Platzierung der Schalteinrichtung auf der Vollwelle des ersten Vorgeleges ein Massenträgheitsmoment auf die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes reduziert und zudem durch Abkopplungsmöglichkeiten die Anzahl an bewegten Bauteilen vermindert werden, wenn Gänge des ersten Teilgetriebes über das erste Vorgelege geschaltet werden.
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Entsprechend einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Schaltelement, über welches bei Betätigung die Vollwelle des zweiten Vorgeleges mit der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes über den siebten Radsatz verbindbar ist, in einer Schalteinrichtung mit einem Schaltelement zusammengefasst, das bei Ansteuerung die Vollwelle des zweiten Vorgeleges mit der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes über den achten Radsatz koppelt. Diese Schalteinrichtung ist hierbei auf der Vollwelle des zweiten Vorgeleges angeordnet. In der Folge können die beiden Schaltelemente durch das Zusammenfassen in einer Schalteinrichtung durch einen gemeinsamen Aktuator betätigt werden, so dass erneut eine kompakte Gestaltung des Kraftfahrzeuggetriebes und eine Vereinfachung des Aufbaus einer Getriebesteuerung erreicht wird. Dabei resultiert die Platzierung dieser Schalteinrichtung auf der Vollwelle des zweiten Vorgeleges in einer Reduzierung eines Massenträgheitsmoments auf die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes und in einer Verminderung der Anzahl an bewegten Teilen bei der Darstellung von Gängen des ersten Teilgetriebes über das zweite Vorgelege.
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Erfindungsgemäß ist des Weiteren die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes als Getriebezentralwelle oder als Getriebehohlwelle ausgeführt, wobei dann die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes als koaxial hierzu verlaufende Getriebehohlwelle oder als Getriebezentralwelle vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist also die Eingangswelle des einen Teilgetriebes entweder als Getriebezentralwelle oder als Getriebehohlwelle ausgestaltet und die Eingangswelle des jeweils anderen Teilgetriebes genau entgegengesetzt als koaxial hierzu verlaufende Getriebehohlwelle oder Getriebezentralwelle ausgebildet.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die mindestens eine Abtriebsseite beider Teilgetriebe durch je ein Wellenende einer achsversetzt zu den Eingangswellen verlaufenden Ausgangswelle gebildet, mit welcher die Vorgelege jeweils über je eine Abtriebsstufe in Verbindung stehen. Die Abtriebsstufen sind dann insbesondere in einer Doppelradebene angeordnet, indem ein Festrad seitens der Ausgangswelle mit jeweils einem Festrad seitens des ersten und seitens des zweiten Vorgeleges kämmt, wobei die Abtriebsstufen hierbei in axialer Richtung entweder zwischen den Radsätze oder in einem endseitigen Bereich der Vorgelege angeordnet sind. Die Anordnung der Abtriebsstufen in einer Doppelradebene hat hierbei den Vorteil, dass somit ein in axialer Richtung äußerst kompakter Abtrieb von den Vorgelegen auf die Ausgangswelle möglich ist, da die Zahnräder der beiden Abtriebsstufen damit in einer axialen Ebene liegen. Bei Anordnung dieser Doppelradebene in einem endseitigen Bereich der Vorgelege sind die miteinander kämmenden Zahnräder zudem sehr dicht an jeweiligen Lagerstellen der Vorgelege platziert, so dass Durchbiegungen von Wellen der Vorgelege reduziert werden können. Abgesehen davon ist aber auch eine Platzierung zwischen den Radsätze denkbar, insbesondere dann, wenn in dem jeweiligen Bereich Lagerbrillen der Vorgelege angeordnet sind, so dass durch den nahe an einer Lagerung platzierten Abtrieb ebenfalls auftretende Durchbiegungen bei Übertragung des hohen Drehmoments auf die Ausgangswelle niedrig gehalten werden können. Zudem kann die Ausgangswelle hierbei dann an beiden Enden jeweils einen Abtrieb des Kraftfahrzeuggetriebes ausbilden, so dass durch entsprechende Anbindung mehrere Antriebsachsen eines Kraftfahrzeuges antreibbar sind. Ebenso können ein oder mehrere Abtriebsseiten aber auch an einem oder beiden Vorgelege ausgestaltet sein, wobei die beiden Vorgelege dann entsprechend miteinander gekoppelt sein müssen.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen 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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Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten Figuren nimmt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
- 3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 4 eine schematische Darstellung einer vierten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
- 5 eine schematische Ansicht einer fünften bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
- 6 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 7 eine schematische Darstellung einer siebten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
- 8 ein beispielhaftes Schaltschema eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß den 1 bis 7;
- 9 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einer achten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
- 10 ein beispielhaftes Schaltschema eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß 9.
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Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor. Vorliegend umfasst das Kraftfahrzeuggetriebe dabei zwei Teilgetriebe 1 und 2, welchen jeweils eine Eingangswelle EW1 bzw. EW2 zugeordnet ist. Dabei ist die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 als Getriebezentralwelle ausgeführt, zu welcher die als Getriebehohlwelle ausgeführte Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 koaxial verläuft. Die beiden Teilgetriebe 1 und 2 können nun jeweils abwechselnd in einen Kraftfluss von einer Antriebsseite AN des Kraftfahrzeuggetriebes, welche im verbauten Zustand des Getriebes mit einem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeuges in Verbindung steht, zu Abtriebsseiten AB1 und AB2 eingebunden werden, indem entweder die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 über ein zugeordnetes Lastschaltelement K1 oder die Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 über ein zugehöriges Lastschaltelement K2 mit der Antriebsseite AN gekoppelt wird. Die beiden Lastschaltelemente K1 und K2 sind dabei in einer Doppelkupplung 3 zusammengefasst, bei welcher es sich bevorzugt um eine nasslaufende Doppelkupplung handelt. Die beiden Abtriebsseiten AB1 und AB2 werden vorliegend durch Wellenenden einer Ausgangswelle AW gebildet, welche achsversetzt zu den beiden Eingangswelle EW1 und EW2 verläuft und aufgrund des Verlaufs in einer anderen Zeichenebene nur gestrichelt angedeutet ist. Über die beiden Abtriebsseiten AB1 und AB2 kann dann jeweils eine Verbindung zu je einer anzutreibenden Achse des Kraftfahrzeuges hergestellt sein. Des Weiteren sind parallel zu den beiden Eingangswellen EW1 und EW2 und auch der Ausgangswelle AW zwei Vorgelege 4 und 5 vorgesehen, wobei sich ein erstes Vorgelege 4 hierbei aus einer Vollwelle VW1 und einer hierzu koaxial verlaufenden Hohlwelle HW1 zusammensetzt, während ein zweites Vorgelege 5 durch eine Vollwelle VW2 gebildet ist.
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Eine Drehbewegung der Antriebsseite AN kann nun einerseits über eines der beiden Teilgetriebe 1 oder 2 übersetzt auf die Ausgangswelle AW und damit auf die Abtriebsseiten AB1 und AB2 übertragen werden, indem der Kraftfluss ausgehend von der Eingangswelle EW1 bzw. der Eingangswelle EW2 über einen von mehreren Radsätzen R2 bis R8 oder RR auf eins der Vorgelege 4 bzw. 5 und ausgehend hiervon über eine von zwei Abtriebsstufen RA1 bzw. RA2 auf die Ausgangswelle AW geführt wird. Dabei definiert jeder der Radsätze R2 bis R8 und RR im Zusammenspiel mit der jeweiligen Abtriebsstufe RA1 bzw. RA2 je einen zugehörigen Gang des Kraftfahrzeuggetriebes, so dass hierbei durch entsprechendes Schalten ein zweiter bis achter Gang und ein Rückwärtsgang des Getriebes darstellbar sind. Die Radsätze R2 bis R8 sind hierbei durch Stirnradstufen gebildet, welche sich jeweils aus einem seitens einer der beiden Getriebewellen platzierten Festrad und einem mit diesem permanent im Zahneingriff stehenden und drehbar auf der jeweils anderen Getriebewelle gelagerten Losrad zusammensetzen. Im Falle des Radsatzes RR, welcher bei Einbindung in einen Kraftfluss von der Antriebsseite AN zu den Abtriebsseiten AB1 und AB2 für eine Drehrichtungsumkehr im Vergleich zu einer Schaltung der übrigen Radsätze R2 bis R8 sorgt und damit einen Rückwärtsgang des Kraftfahrzeuggetriebes definiert, ist zwischen einem drehfest auf der Eingangswelle EW2 vorgesehenem Zahnrad Z1 und einem drehbar auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 gelagerten Zahnrad Z2 des Radsatzes RR zudem ein zwischenliegendes Zahnrad Z3 vorgesehen, wobei dieses Zahnrad Z3 drehbar auf einer parallel zu der Vollwelle VW2 und der Eingangswelle EW2 verlaufenden Zwischenwelle ZW gelagert ist und einerseits mit dem Zahnrad Z1 und andererseits mit dem Zahnrad Z2 permanent im Zahneingriff steht. Somit kann bei Führen des Kraftflusses über den Radsatz RR die besagte Drehrichtungsumkehr dargestellt werden.
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Andererseits können noch ein erster Gang und ein Rückwärtsgang jeweils als Windungsgang dargestellt werden. Im Falle des ersten Ganges wird ein Kraftfluss dabei ausgehend von der Eingangswelle EW1 über den Radsatz R3 auf die Hohlwelle HW1 und von dort mittels des Radsatzes R5 auf die Eingangswelle EW2 übersetzt übertragen, wobei eine letztendliche Übersetzung auf die Ausgangswelle AW ausgehend von der Eingangswelle EW2 über den Radsatz R2, sowie die Abtriebsstufe RA1 stattfindet. Im Falle des Rückwärtsganges erfolgt eine letztendliche Übersetzung ausgehend von der Eingangswelle EW2 über den Radsatz RR und die Abtriebsstufe RA2. In der Folge sind somit bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe insgesamt acht Vorwärtsgänge, sowie zwei Rückwärtsgänge darstellbar.
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Wie des Weiteren aus 1 ersichtlich ist, sind die Radsätze R2 bis R8 derartig auf die beiden Teilgetriebe 1 und 2 aufgeteilt, dass bei einer aufeinanderfolgenden Schaltung der darstellbaren Gänge entsprechend einer Gangfolge stets zwischen den beiden Teilgetrieben 1 und 2 hin und her gewechselt wird und somit die Schaltungen unter Last vollzogen werden können. Des Weiteren sind die Radsätze R2 bis R8 und RR in insgesamt sechs Radebenen I bis VI angeordnet, von welchen in den Radebenen III bis VI jeweils einer der Radsätze R2 bis R8 und RR einzeln angeordnet ist, während die Radebenen I und II jeweils als Doppelradebene ausgestaltet sind, in welcher je zwei der Radsätze R2 bis R8 und RR platziert sind.
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Vorliegend ist eine erste Radebene I als Doppelradebene ausgestaltet, in welcher die Radsätze R4 und R6 angeordnet sind. Diese Doppelradebene wird dabei dadurch ausgebildet, dass ein auf der Eingangswelle EW2 vorgesehenes Zahnrad Z4 mit einem drehbar auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 gelagerten Zahnrad Z5 des Radsatzes R6 und einem drehbar auf der Vollwelle VW2 angeordneten Zahnrad Z6 des Radsatzes R4 jeweils kämmt. Die beiden Radsätze R4 und R6 teilen sich also ein gemeinsames, auf der Eingangswelle EW2 sitzendes Zahnrad Z4. Bei Einbindung in den Kraftfluss wird dabei durch den Radsatz R4 ein vierter Gang des Kraftfahrzeuges dargestellt, während sich bei Schalten des Radsatzes R6 ein sechster Gang ergibt. Zu diesem Zweck kann hinsichtlich des Radsatzes R6 das auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 drehbar gelagerte Zahnrad Z5 über ein Schaltelement S1 drehfest mit der Vollwelle VW1 verbunden werden, so dass eine Drehbewegung der Eingangswelle EW2 über den Radsatz R6 auf die Vollwelle VW1 und von dort über die Abtriebsstufe RA1 auf die Ausgangswelle AW übertragen wird. In ähnlicher Weise kann auch das, auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 drehbar gelagerte Zahnrad Z6 des Radsatzes R4 über ein Schaltelement S2 an der Vollwelle VW2 festgesetzt werden, so dass eine Drehbewegung der Eingangswelle EW2 entsprechend einer Übersetzung des Radsatzes R4 mit einer Bewegung der Vollwelle VW2 und im weiteren Verlauf über die Abtriebsstufe RA2 auch mit einer Drehbewegung der Ausgangswelle AW gekoppelt ist.
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Wie ferner aus 1 ersichtlich ist, folgt in axialer Richtung auf die erste Radebene I eine ebenfalls als Doppelradebene ausgestaltete, zweite Radebene II, in welcher die Radsätze R2 und RR angeordnet sind. Dabei sind die Radsätze R2 und RR dadurch axial auf gleicher Höhe platziert, dass das auf der Eingangswelle EW2 drehfest vorgesehene Zahnrad Z1 zum einen mit dem drehbar auf der Zwischenwelle ZW gelagerten Zahnrad Z3 des Radsatzes RR und zum anderen mit einem drehbar auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 vorgesehenen Zahnrad Z7 des Radsatzes R2 kämmt. Über den Radsatz R2 wird bei Einbindung in den Kraftfluss einerseits ein zweiter Gang des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt, indem das auf der Vollwelle VW1 vorgesehene Zahnrad Z7 mittels eines Schaltelements S3 festgesetzt wird. Andererseits ist der Radsatz R2 auch gemeinsam mit den Radsätzen R3 und R5 an der Darstellung des ersten Ganges beteiligt. Hinsichtlich des Radsatzes RR kann das auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 drehbar gelagerte Zahnrad Z2 über ein Schaltelement S4 an der Vollwelle VW2 festgesetzt werden, so dass eine Drehbewegung der Eingangswelle EW2 entsprechend einer Übersetzung des Radsatzes RR mit einer Bewegung der Vollwelle VW2 und im weiteren Verlauf über die Abtriebsstufe RA2 auch mit einer Drehbewegung der Ausgangswelle AW gekoppelt ist. Hierbei definiert der Radsatz RR zum einen gemeinsam mit den Radsätzen R3 und R5, sowie der Abtriebsstufe RA1 einen ersten Rückwärtsgang und zum anderen nur im Zusammenspiel mit der Abtriebsstufe RA1 einen zweiten Rückwärtsgang des Kraftfahrzeuggetriebes.
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Axial benachbart zur der zweiten Radebene II ist dann eine dritte Radebene III vorgesehen, in welcher der Radsatz R8 angeordnet ist. Der Radsatz R8 wird hierbei aus einem, auf der Vollwelle VW1 drehfest platzierten Zahnrad Z8 und einem, mit diesem im Zahneingriff stehenden und drehbar auf der Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 gelagerten Zahnrad Z9 gebildet. Über den Radsatz R8 kann nun ein achter Gang des Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt werden, indem das auf der Eingangswelle EW2 vorgesehene Zahnrad Z9 mittels eines Schaltelements S5 an der Eingangswelle EW2 festgesetzt wird.
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Auf die dritte Radebene III folgt eine vierte Radebene IV, in welcher der Radsatz R5 angeordnet ist. Dieser Radsatz R5 setzt sich dabei aus einem, auf der Hohlwelle HW1 des ersten Vorgeleges 4 drehfest aufgesetzten Zahnrad Z10 und einem, mit diesem kämmenden und drehbar auf der Eingangswelle EW1 gelagerten Zahnrad Z11 zusammen. Als Besonderheit kann das Zahnrad Z11 des Radsatzes R5 hierbei zum einen über ein Schaltelement S6 mit der Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 und zum anderen mittels eines Schaltelements S7 mit der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 verbunden werden. Im zweitgenannten Fall ist ein fünfter Gang des Kraftfahrzeuggetriebes darstellbar, indem zusätzlich die Hohlwelle HW1 mit der Vollwelle VW1 durch Betätigen eines Schaltelements S8 gekoppelt wird, so dass der Kraftfluss ausgehend von der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 über den Radsatz R5 auf das erste Vorgelege 4 und im weiteren Verlauf über die Abtriebsstufe RA1 auf die Ausgangswelle AW geführt wird. Dementsprechend definieren der Radsatz R5 und die Abtriebsstufe RA1 gemeinsam den fünften Gang des Getriebes. Im anderen Fall ist der Radsatz R5 hingegen an der Darstellung des ersten Ganges und des ersten Rückwärtsganges beteiligt, wobei in beiden Fällen der Kraftfluss von der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 mithilfe des benachbart liegenden Radsatzes R3 auf die Hohlwelle HW1 und dann über den Radsatz R5 durch Ansteuerung des Schaltelements S6 auf die Eingangswelle EW2 geleitet, sowie im weiteren Verlauf entsprechend durch den Radsatz R2 bzw. den Radsatz RR weiter auf die Ausgangswelle AW geführt wird.
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Axial benachbart zu dem Radsatz R5 und in einer fünften Radebene V liegend ist der Radsatz R3 angeordnet, welcher bei Schaltung in den Kraftfluss zum einen einen dritten Gang des Kraftfahrzeuggetriebes im Zusammenspiel mit der nachfolgenden Abtriebsstufe RA1 definiert und zum anderen an der Darstellung des ersten Ganges, sowie des ersten Rückwärtsganges jeweils beteiligt ist. Ein drehbar auf der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 gelagertes Zahnrad Z12 des Radsatzes R3 kann dabei über ein Schaltelement S9 drehfest an der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 festgesetzt werden, so dass in der Folge im Zusammenspiel mit einem drehfest auf der Vollwelle VW1 platzierten und mit dem Zahnrad Z12 kämmenden Zahnrad Z13 die Eingangswelle EW1 mit einer durch den Radsatz R3 definierten Übersetzung mit der Hohlwelle HW1 gekoppelt ist. Bei gleichzeitiger Betätigung des Schaltelements S8 wird dabei der dritte Gang geschaltet, indem die Drehbewegung der Hohlwelle HW1 auf die Vollwelle VW1 und im weiteren Verlauf mittels der Abtriebsstufe RA1 auf die Ausgangswelle AW übertragen wird. Im anderen Fall werden im Zusammenspiel mit dem Radsatz R5 und unter Betätigung des Schaltelements S6 der erste Gang und auch der erste Rückwärtsgang dadurch dargestellt, dass die auf die Hohlwelle übertragene Drehbewegung mittels des Radsatzes R5 auf die Eingangswelle EW2 und dann über den Radsatz R2 bzw. RR und über die Vollwelle VW1 bzw. VW2 auf die Ausgangswelle AW übersetzt wird.
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Auf die fünfte Radebene V folgt eine sechste Radebene VI, in der der Radsatz R7 platziert ist. Dieser Radsatz R7 kann in den Kraftfluss eingebunden werden, indem ein drehbar auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 gelagertes Zahnrad Z14 über ein zugehöriges Schaltelement S10 an der Vollwelle VW1 festgesetzt wird, wobei das Zahnrad Z14 dabei mit einem auf der Eingangswelle EW1 drehfest vorgesehenen Zahnrad Z15 permanent im Zahneingriff steht. Hierdurch definiert der Radsatz R7 im Zusammenspiel mit der Abtriebsstufe RA1 einen siebten Gang des Kraftfahrzeuggetriebes, bei welchem der Kraftfluss über das erste Vorgelege 4 geführt wird.
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Bei den als Doppelradebenen ausgestalteten Radebenen I und II sind hierbei mit den Radsätzen R4 und R6, sowie R2 und RR Radsätze in einer Radebene platziert, deren zugehörige Gänge hinsichtlich eines jeweiligen Übersetzungsverhältnisses dicht beieinander liegen. Hierdurch liegen auch Durchmesser der zugehörigen Räder dicht beieinander, so dass Achsabstände zwischen den Vorgelegen 4 und 5 und der Eingangswelle EW2 ohne übermäßige Profilverschiebungen bei den Radsätzen einheitlich gewählt werden können.
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Vorliegend sind die Schaltelemente S1 bis S10 jeweils als Synchronisierungen ausgestaltet. Im Falle der Schaltelemente S1 bis S7, S9 und S10 wird bei Betätigung jeweils ein zugehöriges Zahnrad Z2 bzw. Z5 bzw. Z6 bzw. Z7 bzw. Z9 bzw. Z11 bzw. Z14 des jeweiligen Radsatzes R2 bis R8 und RR unter vorherigem Abbau von Drehzahldifferenzen mit der jeweiligen Welle EW1 bzw. EW2 bzw. VW1 bzw. VW2 gekoppelt. Bei Betätigung des Schaltelements S8 werden hingegen die Hohlwelle HW1 und die Vollwelle VW1 ab Erreichen einer Drehzahlgleichheit formschlüssig miteinander verbunden.
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Wie zudem aus 1 ersichtlich ist, sind nun das Schaltelement S1 und das Schaltelement S3 zu einer ersten Schalteinrichtung SE1, das Schaltelement S2 und das Schaltelement S4 zu einer zweiten Schalteinrichtung SE2, das Schaltelement S5 und das Schaltelement S6 zu einer dritten Schalteinrichtung SE3, das Schaltelement S7 und das Schaltelement S9 zu einer vierten Schalteinrichtung SE4, sowie das Schaltelement S8 und das Schaltelement S10 zu einer fünften Schalteinrichtung SE5 jeweils zusammengefasst. Hierbei sind die erste Schalteinrichtung SE1 und die fünfte Schalteinrichtung SE5 jeweils auf der Vollwelle VW1 des ersten Vorgeleges 4 vorgesehen, während die zweite Schalteinrichtung SE2 auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5, die dritte Schalteinrichtung SE3 auf der Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 und die vierte Schalteinrichtung SE4 auf der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes 1 platziert sind. Vorliegend sind die Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 dabei jeweils als Doppelsynchronisierungen ausgestaltet, bei welchen die je zugehörigen Schaltelemente S1 und S3 bzw. S2 und S4 bzw. S5 und S6 bzw. S7 und S9 bzw. S8 und S10 über je eine gemeinsame Schaltmuffe verfügen, welche aus einer jeweiligen Neutralstellung über einen je zugehörigen Aktuator gezielt entweder in eine Betätigungsstellung des jeweils einen Schaltelements S1 bzw. S2 bzw. S5 bzw. S7 bzw. S8 oder in eine Betätigungsstellung des jeweils anderen Schaltelements S3 bzw. S4 bzw. S6 bzw. S9 bzw. S10 bewegt werden kann.
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Die Abtriebsstufe RA1 und die Abtriebsstufe RA2 sind des Weiteren ebenfalls in einer Doppelradebene platziert, indem ein Zahnrad Z16 auf der Ausgangswelle AW mit je einem Zahnrad Z17 bzw. Z18 auf den Vollwellen VW1 und VW2 jeweils in Zahneingriff steht. Diese Doppelradebene ist dabei zwischen der zweiten Radebene II und der dritten Radebene III angeordnet, wobei in diesem Bereich insbesondere Lagerbrillen der Vollwellen VW1 und VW2 vorgesehen sind, so dass die Abtriebsstufen RA1 und RA2 nahe an Lagerungen der beiden Vollwellen VW1 und VW2 platziert sind. Durch diese nahe Platzierung können Durchbiegungen bei Übertragung der hohen Drehmomente auf die Ausgangswelle AW gering gehalten werden.
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Als weitere Besonderheit ist noch eine Elektromaschine EM vorgesehen, deren - vorliegend nicht weiter dargestellter - Rotor über ein mit dem Zahnrad Z11 im Zahneingriff stehendes Zahnrad Z19 an dem Radsatz R5 angebunden ist. In der Folge ist eine Drehbewegung des Zahnrades Z11 des Radsatzes R5 mit einer Drehbewegung des Rotors der Elektromaschine EM gekoppelt, wobei die Elektromaschine EM dabei entweder als Generator fungieren und elektrische Energie in einen - vorliegend nicht weiter dargestellten - elektrischen Speicher einspeisen kann, oder aber als elektrischer Motor betreibbar ist, welcher bei Strombeaufschlagung antreibend auf das Zahnrad Z11 einwirkt. Die Elektromaschine EM kann also entweder über den Radsatz R5 angetrieben werden oder aber den Radsatz R5 antreiben und hierbei dann entweder eine Drehbewegung unterstützen oder eine entsprechende Antriebsbewegung einleiten.
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Die Anbindung der Elektromaschine EM an dem Radsatz R5 hat hierbei den Vorteil, dass die Elektromaschine EM somit über die Schaltelemente S6 und S7 jeweils zum einen von der Doppelkupplung 3 und über das Schaltelement S8 zum anderen von den Abtriebsseiten AB1 und AB2 abgekoppelt werden kann. Im letztgenannten Fall wird ein Betreiben der Elektromaschine EM über den Radsatz R5 ohne Übertragung einer Drehbewegung auf die Abtriebsseiten AB1 und AB2 ermöglicht, so dass die Elektromaschine EM auch bei stehendem Fahrzeug zum Laden eines elektrischen Speichers betrieben werden kann. Im anderen Fall kann über die Elektromaschine EM ein rein elektrisches Fahren dargestellt werden, indem diese über das Schaltelement S6 und S7 von der Doppelkupplung 3 und damit auch von der Antriebsseite AN entkoppelt wird, wobei aufgrund dieser Abkopplung Schleppverluste der Doppelkupplung 3 verhindert werden können. Alternativ dazu kann eine Elektromaschine EM aber auch entsprechend am Radsatz R3 angebunden sein, da auch hier entsprechende Abkopplungsmöglichkeiten gegeben sind. Des Weiteren ist neben der Anbindung über das Zahnrad Z19 auch eine koaxiale Anordnung zu einem der Zahnräder der Radsätze R3 und R5 oder zur Hohlwelle HW1 denkbar.
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Aus 2 geht eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes hervor. Im Unterschied zu der Variante gemäß 1 sind die beiden Teilgetriebe 1 und 2 hinsichtlich ihrer Anordnung in axialer Richtung vertauscht, so dass in der Folge die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes als Getriebehohlwelle ausgeführt ist, während die Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes 2 als koaxial hierzu verlaufende Getriebezentralwelle ausgestaltet ist. Ebenso haben auch die Lastschaltelemente K1 und K2 ihre Anordnung innerhalb der Doppelkupplung 3 gewechselt. Auch eine Anordnung der Radsätze R2 bis R8 und RR in den Radebenen I bis VI ist in der Folge verändert, indem der Radsatz R7 in der ersten Radebene I, der Radsatz R3 in der zweiten Radebene II, der Radsatz R5 in der dritten Radebene III, der Radsatz R8 in der vierten Radebene IV, die Radsätze R2 und RR in der fünften Radebene V, sowie die Radsätze R4 und R6 in der sechsten Radebene VI angeordnet sind. Gemeinsam hiermit haben auch die Schalteinrichtungen SE1 bis SE5 ihre Positionen verändert. Zudem sind die Abtriebsstufen RA1 und RA2 in diesem Fall zwischen der vierten Radebene IV und der fünften Radebene V liegend angeordnet. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung nach 2 der Variante nach 1.
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Des Weiteren geht aus 3 eine dritte bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes hervor. Unterschiedlich zu der Variante gemäß 1 ist hierbei, dass die Radsätze R4 und R6 mit den Radsätzen R2 und RR die Positionen in axialer Richtung getauscht haben. So sind die Radsätze R2 und RR nun gemeinsam in der ersten Radebene I platziert, während die Radsätze R4 und R6 in der zweiten Radebene II angeordnet sind. Aufgrund dieser Positionswechsel zwischen den Radsätzen R4 und R6 und den Radsätzen R2 und RR haben auch die je zugehörigen Schaltelemente S1 und S3 in der ersten Schalteinrichtung SE1, sowie die zugehörigen Schaltelemente S2 und S4 in der zweiten Schalteinrichtung SE2 ihre Anordnung in axialer Richtung verändert. Als weiterer Unterschied ist die Elektromaschine in diesem Fall mit ihrem Zahnrad Z19 an dem Radsatz R3 angebunden. Schließlich werden die Abtriebsseiten AB1 und AB2 jeweils durch je ein Wellenende der Vollwellen VW1 und VW2 ausgebildet, wobei die beiden Vollwellen VW1 und VW2 hierbei über die Abtriebsstufen RA1 und RA2 miteinander gekoppelt sind. Dabei ist das die Zahnräder Z17 und Z18 verbindende Zahnrad Z16 in einer anderen Zeichenebene platziert und deswegen nur gestrichelt angedeutet. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung nach 3 der Variante nach 1.
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Ferner ist in 4 eine Ausführung eines Kraftfahrzeuggetriebes entsprechend einer vierte Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Unterschiedlich zu der Variante nach 1 ist dabei, dass der Radsatz R4 und der Radsatz R6 innerhalb der ersten Radebene I die Positionen gewechselt haben. In der Folge ist das Zahnrad Z5 des Radsatzes R6 nun drehbar auf der Vollwelle VW2 gelagert, während das Zahnrad Z6 des Radsatzes R4 auf der Vollwelle VW1 drehbar platziert ist. Gemeinsam mit den Radsätzen R4 und R6 haben auch die zugehörigen Schaltelemente S1 und S2 die Positionen getauscht, wobei dies eine anderweitige Zusammenfassung der Schaltelemente S1 bis S4 zur Folge hat. Dabei sind das Schaltelement S2 und das Schaltelement S3 zu einer ersten Schalteinrichtung SE1', sowie das Schaltelement S1 und das Schaltelement S4 zu einer zweiten Schalteinrichtung SE2' gruppiert. Schließlich werden die Abtriebsseiten AB1 und AB2 erneut durch je ein Wellenende der Vollwellen VW1 und VW2 ausgestaltet. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung nach 4 der Variante nach 1.
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Aus 5 ist ferner eine fünfte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes ersichtlich. Dieses unterscheidet sich von der Variante nach 1 dahingehend, dass die Radsätze R2 und RR innerhalb der zweiten Radebene II die Positionen getauscht haben. So ist das Zahnrad Z7 des Radsatzes R2 nunmehr auf der Vollwelle VW2 und das Zahnrad Z2 des Radsatzes RR auf der Vollwelle VW1 jeweils drehbar gelagert, wobei in der Folge auch die beiden zugehörigen Schaltelemente S3 und S4 die Positionen gewechselt haben. Aufgrund dieses Positionswechsels sind die Schaltelemente S1 bis S4 anderweitig zusammengefasst, indem das Schaltelement S1 und das Schaltelement S4 in einer ersten Schalteinrichtung SE1", sowie das Schaltelement S2 und das Schaltelement S3 in einer zweiten Schalteinrichtung SE2" jeweils gruppiert sind. Als weiterer Unterschied werden die Abtriebsseiten AB1 und AB2 wiederum durch Wellenenden der Vollwellen VW1 und VW2 ausgebildet, welche über die Abtriebsstufen RA1 und RA2 miteinander gekoppelt sind. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung nach 5 der Variante nach 1.
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In 6 ist eine weitere, sechste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes dargestellt, welches sich von der Ausführungsform nach 1 dahingehend unterscheidet, dass der Radsatz R8 nun gemeinsam mit dem Radsatz R4 in der ersten Radebene I angeordnet ist, während der Radsatz R6 die bisherige Position des Radsatzes R8 in der dritten Radebene III eingenommen hat. Dabei ist das Zahnrad Z8 drehbar auf der Vollwelle VW1 gelagert und steht mit dem auf der Eingangswelle EW2 vorgesehenen Zahnrad Z4 im Zahneingriff, wobei der achte Gang dadurch geschaltet wird, dass das Zahnrad Z8 über das ebenfalls mitgewanderte Schaltelement S5 an der Vollwelle VW1 festgesetzt wird. Hingegen ist das Zahnrad Z5 des Radsatzes R6 drehfest auf der Vollwelle VW1 platziert und kämmt mit einem, drehbar auf der Eingangswelle EW2 gelagerten Zahnrad Z20, welches zum Schalten des sechsten Ganges über das dem Radsatz R6 zugeordnete Schaltelement S1 an der Eingangswelle EW2 festgesetzt werden kann. In Folge dieser Umordnung ist das Schaltelement S5 mit dem Schaltelement S3 in einer ersten Schalteinrichtung SE1'" zusammengefasst, während das Schaltelement S1 und das Schaltelement S6 in einer dritten Schalteinrichtung SE3' gruppiert sind. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung nach 6 der Variante nach 1.
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Ferner geht aus 7 eine siebte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes hervor. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach 1 ist der Radsatz R8 in diesem Fall gemeinsam mit dem Radsatz R6 in der ersten Radebene I vorgesehen, während der Radsatz R4 an die bisherige Position des Radsatzes R8 in der dritten Radebene III gewandert ist. Hierbei ist das Zahnrad Z8 des Radsatzes R8 drehbar auf der Vollwelle VW2 des zweiten Vorgeleges 5 gelagert und kämmt ebenso wie das Zahnrad Z5 des Radsatzes R6 mit dem gemeinsamen, auf der Eingangswelle EW2 vorgesehenen Zahnrad Z4. Der achte Gang des Getriebes wird dann dadurch geschaltet, dass das Zahnrad Z8 über das dem Radsatz R8 zugeordnete Schaltelement S5 an der Vollwelle VW2 festgesetzt wird und in der Folge eine Übersetzung einer Drehbewegung von der Eingangswelle EW2 auf die Vollwelle VW2, sowie im weiteren Verlauf über die nachfolgende Abtriebsstufe RA2 auf die Ausgangswelle AW stattfindet. Das Zahnrad Z6 des Radsatzes R4 ist hingegen drehfest auf der Vollwelle VW1 angeordnet und steht mit einem drehbar auf der Eingangswelle EW2 gelagerten Zahnrad Z21 im Zahneingriff, welches über das Schaltelement S2 des Radsatzes R4 zum Schalten des vierten Ganges mit der Eingangswelle EW2 drehfest koppelbar ist. In Folge der Umstrukturierung ist das Schaltelement S5 nunmehr mit dem Schaltelement S4 in einer zweiten Schalteinrichtung SE2'", sowie das Schaltelement S2 mit dem Schaltelement S6 in einer dritten Schalteinrichtung SE3" jeweils zusammengefasst. Ansonsten entspricht die Ausgestaltung nach 7 aber der Variante nach 1.
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In 8 ist nun ein beispielhaftes Schaltschema dargestellt, welches sich durch jede der Getriebevarianten gemäß der 1 bis 7 realisieren lässt. Insgesamt sind dabei acht lastschaltbare Vorwärtsgänge, sowie zwei Rückwärtsgänge darstellbar. Die Lastschaltbarkeit zwischen den Vorwärtsgängen und auch den Rückwärtsgängen wird dadurch erreicht, dass bei Fahren in einem Gang und bei Führen des Kraftflusses über eines der beiden Teilgetriebe 1 oder 2 in dem jeweils anderen Teilgetriebe 2 oder 1 schon die an der Darstellung eines nachfolgenden Ganges beteiligten der Schaltelemente S1 bis S10 vorgewählt werden und zum letztendlichen Umschalten nur noch das Lastschaltelement K1 bzw. K2 des einen Teilgetriebes 1 bzw. 2 geöffnet und unmittelbar darauf das Lastschaltelement K2 bzw. K1 des anderen Teilgetriebes 2 bzw. 1 geschlossen wird. In der Folge ist damit ein nahezu zugkraftunterbrechungsfreies Fahren möglich.
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Vorliegend wird der erste Gang dadurch dargestellt, dass das Lastschaltelement K1 geschlossen und damit die Eingangswelle EW1 mit der Antriebsseite AN verbunden, sowie die Schaltelemente S3, S6 und S9 betätigt werden. Zum Wechsel in den zweiten Gang muss lediglich ein Umschalten zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 vorgenommen werden, indem das Lastschaltelement K1 geöffnet und das Lastschaltelement K2 geschlossen wird, wobei nach erfolgtem Wechsel die Schaltelemente S6 und S9 abzuschalten sind. In den hierauf folgenden, dritten Gang kann unter erneutem Wechsel zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 übergegangen werden, wobei im Vorfeld die Schaltelemente S8 und S9 zu betätigen sind und nach erfolgtem Wechsel das Schaltelemente S3 abzuschalten ist. Der vierte Gang ergibt sich durch Ansteuerung des Schaltelements S2, sowie erneutem Wechsel zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2, wobei die Schaltelemente S8 und S9 nach erfolgtem Wechsel in einen unbetätigten Zustand zu überführen sind. Im fünften Gang wird durch die Schaltelemente S7 und S8 die Eingangswelle EW1 über das erste Vorgelege 4 mit den Ausgangsseiten AB1 und AB2 gekoppelt, wobei zum letztendlichen Schalten des Ganges hierbei Lastschaltelement K2 zu öffnen und Lastschaltelement K1 zu schließen ist. Zudem ist nach vollzogenem Gangwechsel das Schaltelement S2 abzuschalten. Der sechste Vorwärtsgang ergibt sich durch Betätigen des Schaltelements S1 und unter erneutem Wechsel zwischen der Lastschaltelemente K1 und K2, sowie Überführen der Schaltelemente S7 und S8 in einen unbetätigten Zustand, während im Falle des siebten Vorwärtsganges Schaltelement S10 anzusteuern und das Schaltelement S1 abzuschalten ist. Zum letztendlichen Schalten ist dabei das Lastschaltelement K2 zu öffnen und das Lastschaltelement K1 zu schließen. Schließlich wird der achte Vorwärtsgang ausgehend vom siebten Vorwärtsgang dadurch geschaltet, indem zunächst das Schaltelement S5 betätigt und nach einem erfolgten Umschalten zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 das Schaltelement S10 abgeschaltet wird.
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Der erste Rückwärtsgang ergibt sich durch Betätigen der Schaltelemente S4, S6 und S9, sowie durch Verbinden der Eingangswelle EW1 mit der Antriebsseite AN durch Schließen des Lastschaltelements K1. Ausgehend hiervon kann unter Last in den zweiten Rückwärtsgang geschaltet werden, indem lediglich ein Wechsel zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 vorgenommen wird, wobei in der Folge die Schaltelemente S6 und S9 in einen unbetätigten Zustand überführt werden können.
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Schließlich ist in 9 eine Ausführung eines Kraftfahrzeuggetriebes entsprechend einer achten Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Unterschiedlich zu der Variante nach 1 ist dabei, dass die Radsätze R3, R5 und R7 die Positionen untereinander getauscht haben. So ist der Radsatz R7 nun in der vierten Radebene IV, der Radsatz R5 in der fünften Radebene V, sowie der Radsatz R3 in der sechsten Radebene VI platziert. Hinsichtlich des Radsatzes R7 ist dabei das Zahnrad Z14 drehfest auf der Hohlwelle HW1 angeordnet, während das Zahnrad Z15 drehbar auf der Eingangswelle EW1 gelagert ist und zum einen mit der Eingangswelle EW2 über das Schaltelement S6 und zum anderen mit der Eingangswelle EW1 mittels des Schaltelements S10 gekoppelt werden kann. Hingegen kann im Falle des Radsatzes R5 das Zahnrad Z11, welches drehbar auf der Eingangswelle EW1 gelagert ist und mit dem drehfest auf der Hohlwelle HW1 platzierten Zahnrad Z10 kämmt, nur noch an der Eingangswelle EW1 durch Betätigen des Schaltelements S7 festgesetzt werden. In Bezug auf den Radsatz R3 ist das Zahnrad Z12 drehfest auf der Eingangswelle EW1 und das mit dem Zahnrad Z12 im Zahneingriff stehende Zahnrad Z13 drehbar auf der Vollwelle VW1 vorgesehen, wobei das Zahnrad Z13 dann durch Ansteuerung des zugehörigen Schaltelements S9 an der Vollwelle VW1 festsetzbar ist. In Folge der vorgenannten Positionsveränderungen sind auch die Schaltelemente S7 bis S10 anderweitig zusammengefasst, indem das Schaltelement S7 mit dem Schaltelement S10 in einer vierten Schalteinrichtung SE4', sowie das Schaltelement S8 mit dem Schaltelement S9 in einer fünften Schalteinrichtung SE5' gruppiert ist. Schließlich ist die Elektromaschine mit dem Zahnrad Z19 an dem Radsatz R7 angebunden. Ansonsten entspricht die Ausgestaltung nach 9 aber der Variante nach 1.
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Aus 10 geht nun noch ein beispielhaftes Schaltschema hervor, welches sich durch die Getriebevariante gemäß 9 realisieren lässt. Dabei entspricht dieses Schaltschema weitestgehend dem Schaltschema nach 8, mit dem Unterschied, dass aufgrund der Positionsveränderung der Radsätze R3, R5 und R7 bei einem ersten Gang neben den Schaltelementen S3 und S6 das Schaltelement S7, bei einem dritten Gang lediglich Schaltelement S9, sowie bei einem siebten Gangzusätzlich zum Schaltelement S10 das Schaltelement S8 zu betätigen ist. Ferner ist bei einem ersten Rückwärtsgang neben den Schaltelementen S4 und S6 das Schaltelement S7 anzusteuern. Im Übrigen entspricht das beispielhafte Schaltschema dann aber dem in 8 dargestellten Schema, so dass auch das dazu Beschriebene insoweit zutreffend ist.
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Mittels der einzelnen Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes ist es somit möglich, axial sehr kompaktbauend und mit wenigen Radsätzen eine hohe Anzahl an lastschaltbaren Gängen darzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Teilgetriebe
- 2
- zweites Teilgetriebe
- 3
- Doppelkupplung
- 4
- erstes Vorgelege
- 5
- zweites Vorgelege
- I
- erste Radebene
- II
- zweite Radebene
- III
- dritte Radebene
- IV
- vierte Radebene
- V
- fünfte Radebene
- VI
- sechste Radebene
- AN
- Antriebsseite
- AB1
- Abtriebsseite
- AB2
- Abtriebsseite
- EW1
- Eingangswelle
- EW2
- Eingangswelle
- VW1
- Vollwelle
- VW2
- Vollwelle
- HW1
- Hohlwelle
- AW
- Ausgangswelle
- Z1
- Zahnrad
- Z2
- Zahnrad
- Z3
- Zahnrad
- Z4
- Zahnrad
- Z5
- Zahnrad
- Z6
- Zahnrad
- Z7
- Zahnrad
- Z8
- Zahnrad
- Z9
- Zahnrad
- Z10
- Zahnrad
- Z11
- Zahnrad
- Z12
- Zahnrad
- Z13
- Zahnrad
- Z14
- Zahnrad
- Z15
- Zahnrad
- Z16
- Zahnrad
- Z17
- Zahnrad
- Z18
- Zahnrad
- Z19
- Zahnrad
- Z20
- Zahnrad
- Z21
- Zahnrad
- S1
- Schaltelement
- S2
- Schaltelement
- S3
- Schaltelement
- S4
- Schaltelement
- S5
- Schaltelement
- S6
- Schaltelement
- S7
- Schaltelement
- S8
- Schaltelement
- S9
- Schaltelement
- S10
- Schaltelement
- SE1
- Schalteinrichtung
- SE2
- Schalteinrichtung
- SE3
- Schalteinrichtung
- SE4
- Schalteinrichtung
- SE5
- Schalteinrichtung
- SE1'
- Schalteinrichtung
- SE2'
- Schalteinrichtung
- SE4'
- Schalteinrichtung
- SE5'
- Schalteinrichtung
- SE1"
- Schalteinrichtung
- SE2"
- Schalteinrichtung
- SE3"
- Schalteinrichtung
- SE1'"
- Schalteinrichtung
- SE2'"
- Schalteinrichtung
- R2
- Radsatz zweiter Gang
- R3
- Radsatz dritter Gang
- R4
- Radsatz vierter Gang
- R5
- Radsatz fünfter Gang
- R6
- Radsatz sechster Gang
- R7
- Radsatz siebter Gang
- R8
- Radsatz achter Gang
- RR
- Radsatz Rückwärtsgang
- RA1
- Abtriebsstufe
- RA2
- Abtriebsstufe
- K1
- Lastschaltelement
- K2
- Lastschaltelement
- EM
- Elektromaschine