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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeuggetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die steigenden Anforderungen an die Leistung und den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen führt bei den dort einzusetzenden Fahrzeuggetrieben zunehmend zu einer größeren Anzahl von Gängen. Gleichzeitig ist der verfügbare Bauraum, insbesondere die mögliche axiale Baulänge für ein solches Getriebe begrenzt und das Gewicht des Getriebes soll möglichst gering sein. Daher werden Konzepte für kompakte Fahrzeuggetriebe mit vergleichsweise hoher Gangzahl ständig weiterentwickelt. Beispiele dafür sind Gruppengetriebe, die eine Hauptgruppe in Vorgelegebauweise mit mehreren Zahnradebenen sowie eine zweistufige oder dreistufige Vorschaltgruppe, meistens ebenfalls in Vorgelegebauweise und/oder eine zweistufige Nachschaltgruppe, meistens in Planetenbauweise, aufweisen. Durch die Kombination der Gruppen und eine Mehrfachnutzung der vorhandenen Zahnradebenen lassen sich bei einer vergleichsweise kurzen Baulänge zehn oder mehr Gänge realisieren. Da in der Schaltfolge häufig mehrere Schaltelemente in einem relativ komplexen Wechsel zu betätigen sind, werden derartige Getriebe durchweg automatisiert betrieben.
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Aus der
DE 10 2008 000 752 A1 ist ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes mit einer Splitgruppe und einem Hauptgetriebe in Vorgelegebauweise sowie mit einer Bereichsgruppe in Planetenbauweise bekannt, wobei die Splitgruppe dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vorgeordnet und die Bereichsgruppe dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeordnet ist. Das Hauptgetriebe weist mehrere Radebenen für Vorwärtsgänge und eine Radebene für einen Rückwärtsgang auf. Die Bereichsgruppe ist zwischen einer Langsamfahrstufe und einer Schnellfahrstufe umschaltbar. Während einer solchen Bereichsschaltung bleibt die in dem Hauptgetriebe aktuell eingelegte Übersetzungsstufe eingelegt. Die Schaltung erfolgt schrittweise durch Reduzieren des Drehmoments des Antriebsmotors, Schalten der Bereichsgruppe in Neutral, Synchronisieren der neuen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe, Einlegen der neuen Bereichsstufe und abschließend dem Lastaufbau am Antriebsmotor. Dieses Verfahren wird insbesondere bei einem Wechsel zwischen zwei Rückwärtsgängen angewandt, um eine möglichst schnelle und verschleißarme Bereichsschaltung durchzuführen, da die üblichen Sperrsynchronisierungen bauartbedingt meistens nur bei einer Vorwärtsdrehung der antreibenden Welle, also nicht bei im Hauptgetriebe eingelegter Rückwärtsübersetzungsstufe wirksam sind.
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Um Komfort- und Leistungseinbußen durch Zugkraftunterbrechungen bei den relativ häufigen Schaltvorgängen derartiger Getriebe zu minimieren, sind bereits Gruppengetriebe mit Doppelkupplungen vorgeschlagen worden, bei denen zwei Eingangskupplungen mit den vorhandenen Radebenen jeweils ein Teilgetriebe bilden, die im Wechsel vorgewählt und aktiv sind, so dass durch ein überschneidendes Öffnen und Schließen dieser Kupplungen im sequenziellen Wechsel eine lastschaltbare Schaltfolge entsteht.
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Die
DE 10 2007 047 671 A1 zeigt ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer Hauptgruppe in Vorgelegebauweise mit fünf Radebenen für fünf Vorwärtsgangübersetzungen und einer Rückwärtsgangradebene für einen Rückwärtsgang. Zu diesem Getriebe gehört eine Nachschaltgruppe in Planetenbauweise mit zwei Übersetzungen zur Verdopplung der Gangzahl, bei dem ein Gangrad der Hauptgruppe mit einem Planetenträger der Nachschaltgruppe mittels eines Schaltelements koppelbar ist. Die Gänge der Hauptgruppe sind über zwei Eingangskupplungen untereinander sequenziell lastschaltbar. Durch eine Kopplung des Gangrads mit dem Planetenträger kann ein Schaltelement zum Umschalten innerhalb der Bereichsgruppe zwischen einer unteren und einer oberen Ganggruppe, bei dem ein Hohlrad an einen Gehäuse festgestellt bzw. das Hohlrad mit dem Planetenträger verbunden und damit das Planetengetriebe verblockt wird, lastfrei betätigt werden. Dies ermöglicht zusätzlich zu der Lastschaltbarkeit der Hauptgetriebegänge untereinander eine bidirektionale Schaltung unter Last zwischen einem höchsten Gang der unteren Ganggruppe und einem kleinsten Gang der oberen Ganggruppe.
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Solche Vorgelegegetriebe bzw. die Hauptgruppen in Vorgelegebauweise in Mehrgruppengetrieben oder in Doppelkupplungsgetrieben mit mehreren Getriebegruppen benötigen in der Regel zur Realisierung eines Rückwärtsgangs eine eigene Radebene mit einem Zwischenrad zur Drehrichtungsumkehr. Die schaltbare Rückwärtsgangübersetzung entspricht meistens in etwa der Übersetzung des kleinsten Vorwärtsgangs. Daher wird nach alternativen Rückwärtsganglösungen für kompakte Fahrzeuggetriebe mit relativ großer Gangzahl gesucht, bei denen eine eigene Radebene mit einem Drehrichtungsumkehrrad eingespart und/oder zumindest die Übersetzungsmöglichkeiten für Rückwärtsgänge möglichst erweitert und flexibler gestaltet werden können.
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Aus der
EP 1 825 168 B1 ist ein Mehrgruppengetriebe mit einem Hauptgetriebe in Vorgelegebauweise und einem dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeordneten Bereichsgruppengetriebe in Planetenbauweise bekannt, bei dem ein Rückwärtsgang in das Bereichsgruppengetriebe integriert ist. Das Bereichsgruppengetriebe umfasst ein äußeres Hohlrad, einen Planeten tragenden Planetenträger sowie ein Sonnenrad, welches ständig mit einer Hauptwelle des Hauptgetriebes verbunden ist. Außerdem weist dieses Bereichsgruppengetriebe ein erstes und ein zweites Schaltelement auf, mit jeweils drei Schaltstellungen, wobei das erste Schaltelement ebenfalls auf der Hauptwelle und das zweite Schaltelement auf einer axial hinter der Hauptwelle angeordneten Abtriebswelle platziert ist. Das Planetengetriebe ist für Vorwärtsgänge in eine langsame Übersetzung und in eine schnelle Übersetzung sowie in eine Rückwärtsübersetzung schaltbar. Zur Realisierung des Rückwärtsgangs ist der Planetenträger über das Schaltelement der Hauptwelle mit einem Gehäuse verdrehfest verbunden und das Hohlrad über das Schaltelement der Abtriebswelle mit der Abtriebswelle verbunden. Dadurch wirkt das als Minus-Getriebe konzipierte Planetengetriebe, also mit einer negativen Standübersetzung bei festgehaltenem Planetenträger, als ein Umkehrgetriebe verwendet, wodurch eine Drehrichtungsumkehr zwischen dem Sonnenrad bzw. der Hauptwelle und dem Hohlrad bzw. Abtriebswelle erzeugt wird, um einen Rückwärtsgang zu realisieren.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeuggetriebe mit einem Hauptgetriebe in Vorgelegebauweise vorzuschlagen, das bei geringer axialer Baulänge eine großen Anzahl von Vorwärtsgängen sowie mehrere Rückwärtsgänge aufweist, und komfortabel sowie verschleißarm im Betrieb ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine eigene Radebene für einen Rückwärtsgang bei einem Fahrzeuggetriebe in Vorgelegebauweise die Baulänge des Getriebes vergrößert, wobei die Größe der möglichen Rückwärtsgangübersetzung relativ begrenzt ist. Eine dazu alternative Rückwärtsganglösung, die mehrere und vergleichsweise kurz übersetzte Rückwärtsgänge ermöglicht sowie keine eigene Radebene benötigt, kann durch einen Plus-Planetensatz eines Planetengetriebes realisiert werden, dessen Eingang mit dem Losrad einer der Radebenen, vorzugsweise einer letzten Radebene des Hauptgetriebes gekoppelt wird, wobei das Sonnenrad oder der Planetenträger als über die genannte Radebene angetriebenes Antriebselement dient und entsprechend der Planetenträger oder das Sonnenrad als Abtriebselement dient, wobei das Hohlrad zum Schalten der Rückwärtsgangübersetzung mittels eines Schaltelements festgehalten wird. Dadurch kehrt sich die Drehrichtung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement um, wobei gleichzeitig die Übersetzung des Plus-Planetensatzes entsprechend des Verhältnisses der Zähnezahlen von Hohlrad und Sonnenrad in Kombination mit der im Hauptgetriebe jeweils geschalteten Übersetzung wirksam ist. Ansonsten kann der Plus-Planetensatz einfach in sich verblockt werden und mit der Direktübersetzung die Drehzahl des Losrads der betreffenden Radebene auf den Abtrieb des Plus-Planetensatzes schalten. In Kombination mit einer antriebstechnisch nachgeordneten weiteren Getriebegruppe lassen sich die möglichen Rückwärtsgangübersetzungen noch weiter variieren. In Kombination mit einem Doppelkupplungsgetriebe können mehrere solcher Rückwärtsgänge realisiert werden, die untereinander unter Last, also zugkraftunterbrechungsfrei schaltbar sind.
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Demnach geht die Erfindung aus von einem Fahrzeuggetriebe, mit einem Hauptgetriebe, welches in Vorgelegebauweise ausgebildet ist, mit mehreren Radebenen, in denen jeweils im Verzahnungseingriff miteinander stehende Gangzahnräder angeordnet sind, die als Losräder oder Festräder ausgebildet sind sowie mit jeweils einer zugeordneten Welle drehfest verbunden oder jeweils auf einer der Wellen drehbar gelagert sind, und mit mehreren Schaltelementen zur drehfesten Verbindung von Losrädern mit der jeweiligen Welle oder von Wellen untereinander zur Schaltung von Gangübersetzungen. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist außerdem vorgesehen, dass das Fahrzeuggetriebe einen in Abtriebsrichtung hinter dem Hauptgetriebe angeordneten Plus-Planetensatz aufweist, dass der Plus-Planetensatz ein Antriebselement aufweist, welches mit dem Hauptgetriebe (HG) gekoppelt ist, dass der Plus-Planetensatz ein Abtriebselement aufweist, und dass in dem Fahrzeuggetriebe ein Schaltelement vorhanden ist, mittels dem eine Drehrichtungsumkehr zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement des Plus-Planetensatzes schaltbar ist, so dass mittels des Plus-Planetensatzes mindestens eine Rückwärtsgangübersetzung einstellbar ist.
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Unter einem Plus-Planetensatz wird ein Umlaufgetriebe mit einer positiven Standübersetzung verstanden, wobei die Standübersetzung durch das Übersetzungsverhältnis zweier Planetensatzelemente bei festgehaltenem Planetenträger gegeben ist und bei dem die Zähnezahlen von Hohlrädern bzw. Rädern mit Innenverzahnung negative Vorzeichen erhalten.
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Unter einem doppelseitigen oder doppelseitig betätigbaren Schaltelement wird im Folgenden eine Schalt- oder Koppelvorrichtung verstanden, die zwei Schaltstellungen aufweist, in denen jeweils eine kraftschlüssige oder drehfeste Verbindung zweier Elemente hergestellt ist und die wechselseitig schaltbar ist. Außerdem weist eine solche Schalt- oder Koppelvorrichtung eine verbindungslose Neutralstellung auf. Entsprechend weist ein einseitiges oder einseitig betätigbares Schaltelement nur eine Schaltstellung sowie eine Neutralstellung auf. Die Schaltelemente können als formschlüssige Kupplungen oder als Kupplungen mit Synchronisierungsvorrichtung ausgebildet sein.
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Durch die Erfindung wird ein komfortabel schaltbares und verschleißarmes Fahrzeuggetriebe mit einer kurzen axialen Baulänge erreicht, bei dem im Vergleich zu konventionellen Fahrzeuggetrieben eine Rückwärtsgangebene eingespart ist. Stattdessen wird ein Plus-Planetensatz genutzt, der Bauraum sparend axial und radial geschachtelt in eine der Radebenen des Hauptgetriebes oder eine Bereichsgetriebes integriert sein kann.
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Die Übersetzung dieses Plusplanetensatzes kann dazu genutzt werden, mehrere Rückwärtsgänge zu realisieren, die kürzer bzw. größer als die im Hauptgetriebe geschalteten und jeweils mit dem Plus-Planetensatz kombinierten Vorwärtsgänge übersetzt sind. Dadurch sind insbesondere Rückwärtsgangübersetzungen realisierbar, die wesentlich größer übersetzt sind als eine übliche Übersetzung eines ersten Ganges eines Getriebes.
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Der Plus-Planetensatz kann ein zentrales Sonnenrad, ein äußeres Hohlrad sowie einen Planetenträger umfassen, wobei der Planetenträger eine erste innere Anordnung von Planetenrädern und eine zweite äußere Anordnung von Planetenrädern trägt, wobei die innere Anordnung von Planetenrädern mit dem Sonnenrad und die äußere Anordnung von Planetenrädern mit dem Hohlrad sowie die beiden Anordnungen von Planetenrädern miteinander kämmen, und wobei eines der beiden Elemente Sonnenrad und Planetenträger das Antriebselement bildet, welches mit einem Losrad einer der Radebenen des Hauptgetriebes drehfest verbunden ist, und das andere der beiden Elemente Sonnenrad und Planetenträger das Abtriebselement bildet.
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Dieser Plus-Planetensatz ist axial besonders kurz bauend und konstruktiv relativ einfach. Die Standübersetzung des Plus-Getriebes ist vom Betrag her mit derjenigen eines entsprechenden einfachen Minus-Getriebes vergleichbar. Bei einer Kopplung des Hohlrads mit einem drehfesten Maschinenteil bzw. Gehäuse mittels eines Schaltelements, ist das aus den Zähnezahlen von Hohlrad und Sonnenrad ableitbare Übersetzungsverhältnis des Plus-Planetensatzes zusammen mit der Drehrichtungsumkehr zwischen Antrieb und Abtrieb wirksam.
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Zur Realisierung der Vorwärtsgänge des Getriebes kann der Plus-Planetensatz einfach durch Koppeln zweier Elemente mittels des Schaltelements in sich verblockt werden. Diese Verblockung ist durch Verbinden des Sonnenrads mit dem Hohlrad, oder des Planetenträgers mit dem Hohlrad, oder des Sonnenrads mit dem Planetenträger möglich. Möglich ist es auch, dass der Plus-Planetensatze weder verblockt wird noch eines seiner Elemente festgehalten wird, oder dass ein weiteres Schaltelement angeordnet ist, welches zur Einbindung des Plus-Planetensatzes in den Antrieb notwendigerweise zu schalten ist. Der Plus-Planetensatz kann demnach rückwärts übersetzen, oder verblockt umlaufen sowie lastfrei mitlaufen oder antriebslos überbrückt werden. Grundsätzlich sind auch andere Plus-Planetensätze, beispielsweise mit mehrstufigen Planeten, für den gleichen Zweck in dem Fahrzeuggetriebe gemäß der Erfindung nutzbar.
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Die Erfindung kann konstruktiv grundsätzlich in alle Fahrzeuggetrieben implementiert werden, die bisher eine eigene Radebene mit Drehrichtungsumkehrrad für einen Rückwärtsgang verwendet haben.
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So kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeuggetriebe als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist, bei dem eine erste und zweite Kupplung eingangsseitig mit einer Antriebswelle drehfest verbunden und ausgangsseitig über jeweils eine von zwei koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen mit dem Hauptgetriebe koppelbar sind, wobei der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung jeweils ein Teilgetriebe mit einer Gruppe gerader oder ungerader Gänge zugeordnet sind, die sequenziell lastschaltbar sind, und bei dem über den Plus-Planetensatz mindestens zwei Rückwärtsgänge lastschaltbar sind.
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In Kombination mit einem Doppelkupplungsgetriebe sind zusätzlich zu einer Folge von lastschaltbaren Vorwärtsgängen mehrere lastschaltbare Rückwärtsgänge möglich, indem bei geschalteter Rückwärtsgangübersetzung des Plus-Planetensatzes die Last des in einem Teilgetriebe geschalteten Ganges durch überschneidendes Öffnen und Schließen der beiden Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes auf den im jeweils anderen Teilgetriebe bereits vorgewählten Gang übergeht.
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Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeuggetriebe als ein Gruppengetriebe ausgebildet ist, bei dem eine Bereichsgruppe angeordnet ist, die dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeordnet und zwischen zwei Übersetzungsstufen umschaltbar ist, wobei die Bereichsgruppe als ein Minus-Planetensatz ausgebildet ist, mit einem zentralen Sonnenrad, einem äußeren Hohlrad und einem Planetenträger, der mehrere Planetenräder trägt, welche mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen, wobei das Sonnenrad ein Antriebselement sowie der Planetenträger ein Abtriebselement bilden, und das Antriebselement bzw. das Sonnenrad dieses Minus-Planetensatzes mit dem Abtriebselement des Plus-Planetensatzes drehfest verbunden oder drehfest verbindbar ist.
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Die Anzahl der möglichen Gänge, einschließlich möglicher Rückwärtsgänge, kann durch die Erweiterung eines Hauptgetriebes mit einer zweistufigen Bereichsgruppe verdoppelt werden. Ein solches Bereichsgetriebe weist üblicherweise eine langsame und ein schnelle bzw. direkte Übersetzung auf. Durch die Kombination der Rückwärtsgänge mit der langsamen Übersetzung der Bereichsgruppe sind entsprechend noch höher bzw. kürzer übersetzte Rückwärtsgänge möglich.
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Besonders vorteilhaft ist eine Kombination der Erfindung mit einem lastschaltbaren Gruppengetriebe. Dies kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch realisiert sein, dass das Fahrzeuggetriebe als ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeordneten Bereichsgruppe ausgebildet ist, bei dem ein Abtriebselement der Bereichsgruppe mit einer Getriebeabtriebswelle drehfest verbunden ist, bei dem der Plus-Planetensatz auf einer koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen und der Getriebeabtriebswelle sowie axial zwischen den Getriebeeingangswellen und der Getriebeabtriebswelle angeordneten Zwischenwelle angeordnet ist, welche mit einem Antriebselement der Bereichsgruppe drehfest verbunden ist.
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Außerdem weist das Hauptgetriebe zwei achsparallel angeordnete Vorgelegewellen und fünf Radebenen auf, wobei in einer ersten Radebene ein Losrad der zweiten Getriebeeingangswelle mit jeweils einem Festrad der beiden Vorgelegewellen kämmt, in einer zweiten, dritten und vierten Radebene jeweils ein Losrad der ersten Getriebeeingangswelle mit jeweils einem Festrad der beiden Vorgelegewellen kämmt und in einer fünften Radebene ein Losrad der Zwischenwelle mit jeweils einem Festrad der beiden Vorgelegewellen kämmt und mit dem Antriebselement des Plus-Planetensatz verbunden ist.
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Weiter ist in dem Hauptgetriebe auf der ersten und zweiten Getriebeeingangswelle jeweils ein doppelseitig schaltbares Schaltelement zum drehfesten Verbinden der Losräder der ersten bis vierten Radebene mit der jeweiligen Welle sowie auf der ersten Getriebeeingangswelle ein einseitig schaltbares Schaltelement zum drehfesten Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit der Zwischenwelle angeordnet.
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Außerdem ist bei diesem Fahrzeuggetriebe vorgesehen, dass der Plus-Planetensatz und die als Minus-Planetensatz ausgebildete Bereichsgruppe jeweils ein doppelseitig schaltbares Schaltelement aufweisen, mittels denen jeweils das Hohlrad der beiden Planetensätze mit einem Gehäuse drehfest verbindbar oder der Planetensatz verblockbar ist, so dass zumindest zwölf Vorwärtsgänge und vier Rückwärtsgänge schaltbar sind, von denen elf Vorwärtsgänge und die Rückwärtsgänge sämtlich sequenziell lastschaltbar sind.
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Demnach ist diese Getriebestruktur als ein Doppelkupplungs-Gruppengetriebe mit zwei Vorgelegewellen ausgebildet, bei der alle Zahnräder auf den Vorgelegewellen als Festräder angeordnet sind. Dadurch ist im Kraftfluss der Gänge eine symmetrische Leistungsteilung beidseitig von den Getriebeeingangswellen über den Antriebsstrang realisiert, was insbesondere für die Übertragung von relativ großen Drehmomenten von Vorteil ist. Grundsätzlich ist selbstverständlich auch eine Bauweise mit nur einer Vorgelegewelle möglich.
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Zur Realisierung von zwölf Vorwärtsgängen benötigt dieser Radsatz lediglich fünf Radebenen und eine zweistufige Bereichsgruppe. Zur Verwirklichung von vier Rückwärtsgängen ist zusätzlich ein einfacher Plus-Planetensatz vorgesehen, der axial und radial geschachtelt in die fünfte Radebene angeordnet sein kann.
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Der Radsatz dieses Getriebes weist insgesamt lediglich fünf Schaltstellen bzw. Schaltelemente auf, von denen vier Bauraum sparend als Schaltpakete mit jeweils zwei wechselseitig wählbaren Schaltstellungen und einer Neutralstellung doppelseitig wirksam bzw. schaltbar sind.
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Die zwölf Vorwärtsgänge können in einem Schaltschema dadurch realisiert sein, dass ein erster bis vierter Vorwärtsgang über das den Plus-Planetensatz verblockende vierte Schaltelement, das das Hohlrad der Bereichsgruppe mit dem Gehäuse verbindende fünfte Schaltelement sowie bei einem ersten Vorwärtsgang über die erste Kupplung und das das Losrad der dritten Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende zweite Schaltelement, bei einem zweiten Vorwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der zweiten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement, bei einem dritten Vorwärtsgang über die erste Kupplung und das das Losrad der vierten Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende zweite Schaltelement, und bei einem vierten Vorwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der ersten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement schaltbar sind, dass ein fünfter Vorwärtsgang über die erste Kupplung, das die erste Getriebeeingangswelle mit der Zwischenwelle verbindende dritte Schaltelement sowie das das Hohlrad der Bereichsgruppe mit dem Gehäuse verbindende fünfte Schaltelement schaltbar ist, dass ein sechster Vorwärtsgang über die zweite Kupplung, das das Losrad der ersten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement, das das Losrad der vierten Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende zweite Schaltelement, das die erste Getriebeeingangswelle mit der Zwischenwelle verbindende dritte Schaltelement sowie das das Hohlrad der Bereichsgruppe mit dem Gehäuse verbindende fünfte Schaltelement schaltbar ist, dass ein siebter bis zehnter Vorwärtsgang über das den Plus-Planetensatz verblockende vierte Schaltelement, das die Bereichsgruppe verblockende fünfte Schaltelement sowie bei einem siebten Vorwärtsgang über die erste Kupplung und das das Losrad der dritten Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende zweite Schaltelement, bei einem achten Vorwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der zweiten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement, bei einem neunten Vorwärtsgang über die erste Kupplung und das das Losrad der vierten Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende zweite Schaltelement, und bei einem zehnten Vorwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der ersten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement schaltbar sind, dass ein elfter Vorwärtsgang über die erste Kupplung, das die erste Getriebeeingangswelle mit der Zwischenwelle verbindende dritte Schaltelement sowie das die Bereichsgruppe verblockende fünfte Schaltelement schaltbar ist, und dass ein zwölfter Vorwärtsgang über die zweite Kupplung, das das Losrad der ersten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement, das das Losrad der vierten Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende zweite Schaltelement, das die erste Getriebeeingangswelle mit der Zwischenwelle verbindende dritte Schaltelement sowie das die Bereichsgruppe verblockende Schaltelement schaltbar ist.
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Demnach sind bei diesem Schaltschema elf der Vorwärtsgänge voll lastschaltbar, wobei der jeweilige Folgegang, der aktuell nicht mit dem Antriebsmotor verbundenen der beiden Getriebeeingangswellen, bereits vorgewählt ist. Zur Bereichsumschaltung muss der Antriebsstrang kurzfristig geöffnet werden, so dass ein siebter Vorwärtsgang nicht voll lastschaltbar ist. Ein elfter Vorwärtsgang ist bei diesem Schema als ein Direktgang ausgelegt. Der Direktgang kann bei verblockter Bereichsgruppe durch eine Direktverbindung der ersten Getriebeeingangswelle mit der Zwischenwelle, auf der der Plusplanetensatz gelagert ist und die mit dem Antriebselement der Bereichsgruppe drehfest verbunden ist, geschaltet werden. Ein zwölfter Vorwärtsgang kann als ein Schnellgang genutzt werden.
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Die vier Rückwärtsgänge können bei dem gerade beschriebenen Fahrzeuggetriebe in einem Schaltschema dadurch realisiert sein, dass sie über das das Hohlrad des Plus-Planetensatzes mit dem Gehäuse verbindende vierte Schaltelement, das das Hohlrad der Bereichsgruppe mit dem Gehäuse verbindende fünfte Schaltelement sowie bei einem ersten Rückwärtsgang über die erste Kupplung und das das Losrad der dritten Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende zweite Schaltelement, bei einem zweiten Rückwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der zweiten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement, bei einem dritten Rückwärtsgang über die erste Kupplung und das das Losrad der vierten Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende zweite Schaltelement, und bei einem vierten Rückwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der ersten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement schaltbar sind.
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Demnach sind bei diesem Schaltschema vier Rückwärtsgänge lastschaltbar, wobei die Übersetzung des Plus-Planetensatzes dazu nutzbar ist, dass die Rückwärtsgänge kürzer als die zugehörigen, im Hauptgetriebe geschalteten entsprechenden Vorwärtsgänge, die mit dem Plus-Planetensatz kombiniert sind, übersetzt sind.
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Die vier Rückwärtsgänge sind mit der langsamen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe, also in der unteren Ganggruppe, realisiert. Grundsätzlich wären auch vier weitere, vergleichsweise schnelle Rückwärtsgänge bei verblockter Bereichsgruppe möglich.
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Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeuggetriebe als ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeordneten Bereichsgruppe ausgebildet ist, bei dem ein Abtriebselement der Bereichsgruppe mit einer Getriebeabtriebswelle drehfest verbunden ist, bei dem der Plus-Planetensatz auf einer koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen und der Getriebeabtriebswelle und axial zwischen den Getriebeeingangswellen und der Getriebeabtriebswelle angeordneten Zwischenwelle angeordnet ist, die mit einem Antriebselement der Bereichsgruppe drehfest verbunden ist, bei dem das Hauptgetriebe zwei achsparallel angeordnete Vorgelegewellen und sechs Radebenen aufweist, wobei in einer ersten und einer zweiten Radebene ein Losrad der zweiten Getriebeeingangswelle mit jeweils einem Festrad der Vorgelegewellen kämmt, in einer dritten, vierten und fünften Radebene jeweils ein Losrad der ersten Getriebeeingangswelle mit jeweils einem Festrad der Vorgelegewellen kämmt, und in einer sechsten Radebene ein Losrad der Zwischenwelle mit jeweils einem Festrad der Vorgelegewellen kämmt sowie mit dem Antriebselement des Plus-Planetensatz verbunden ist, bei dem in dem Hauptgetriebe auf der zweite Getriebeeingangswelle ein erstes, doppelseitig schaltbares Schaltelement sowie ein zweites, einseitig schaltbares Schaltelement zum drehfesten Verbinden der Losräder der ersten, zweiten und dritten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet sind, und auf der ersten Getriebeeingangswelle ein drittes, einseitig schaltbares Schaltelement sowie ein viertes, doppelseitig schaltbares Schaltelement zum drehfesten Verbinden der Losräder der vierten und der fünften Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle sowie zum Verbinden der ersten Getriebeeingangswelle mit der Zwischenwelle angeordnet sind, bei dem der Plus-Planetensatz und die als Minus-Planetensatz ausgebildete Bereichsgruppe jeweils ein doppelseitig schaltbares fünftes bzw. siebtes Schaltelement aufweisen, über die jeweils das Hohlrad der Planetensätze mit einem Gehäuse drehfest verbindbar oder der Planetensatz verblockbar ist, und bei dem auf der Zwischenwelle zwischen dem Plus-Planetensatz und der Bereichsgruppe ein weiteres doppelseitig schaltbares, sechstes Schaltelement angeordnet ist, über das das Abtriebselement des Plus-Planetensatzes mit dem Antriebselement oder dem Abtriebselement der Bereichsgruppe verbindbar ist, so dass zumindest dreizehn Vorwärtsgänge und fünf Rückwärtsgänge realisierbar sind, die sämtlich sequenziell lastschaltbar sind.
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Demnach ist diese Getriebestruktur als ein Doppelkupplungs-Gruppengetriebe mit zwei Vorgelegewellen ausgebildet, bei welcher alle Zahnräder auf den Vorgelegewellen als Festräder angeordnet sind, wobei allerdings sechs Radebenen sowie die zweistufige Bereichsgruppe zur Realisierung von dreizehn Vorwärtsgängen vorgesehen sind.
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Zur Verwirklichung von fünf Rückwärtsgängen ist zusätzlich wiederum ein einfacher Plus-Planetensatz vorgesehen, der bei diesem Getriebe axial und radial geschachtelt in die sechste Radebene integriert angeordnet sein kann.
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Der Radsatz dieses Fahrzeuggetriebes weist insgesamt sieben Schaltstellen bzw. Schaltelemente auf, von denen fünf Schaltelemente Bauraum sparend als Schaltpakete mit jeweils zwei wechselseitig wählbaren Schaltstellungen und einer Neutralstellung doppelseitig wirksam bzw. schaltbar sind.
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Die dreizehn Vorwärtsgänge können in einem Schaltschema dadurch realisiert sein, dass ein erster bis fünfter Vorwärtsgang über das den Plus-Planetensatz verblockende fünfte Schaltelement, das das Abtriebselement des Plus-Planetensatzes mit dem Antriebselement der Bereichsgruppe verbindende sechste Schaltelement, das das Hohlrad der Bereichsgruppe mit dem Gehäuse verbindende siebte Schaltelement sowie bei einem ersten Vorwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der ersten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement, bei einem zweiten Vorwärtsgang über die erste Kupplung und das das Losrad der fünften Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende vierte Schaltelement, bei einem dritten Vorwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der dritten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende zweite Schaltelement, bei einem vierten Vorwärtsgang über die erste Kupplung und das das Losrad der vierten Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende dritte Schaltelement, und bei einem fünften Vorwärtsgang über die zweite Kupplung, das das Losrad der zweiten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement schaltbar sind, dass ein sechster Vorwärtsgang über die erste Kupplung, das die erste Getriebeeingangswelle mit der Zwischenwelle verbindende vierte Schaltelement sowie das das Hohlrad der Bereichsgruppe mit dem Gehäuse verbindende siebte Schaltelement schaltbar ist, dass ein siebter bis elfter Vorwärtsgang über das den Plus-Planetensatz verblockende fünfte Schaltelement, das das Abtriebselement des Plus-Planetensatzes mit dem Abtriebselement der Bereichsgruppe verbindende sechste Schaltelement sowie bei einem siebten Vorwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der ersten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement, bei einem achten Vorwärtsgang über die erste Kupplung und das das Losrad der fünften Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende vierte Schaltelement, bei einem neunten Vorwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der dritten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende zweite Schaltelement, bei einem zehnten Vorwärtsgang über die erste Kupplung und das das Losrad der vierten Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende dritte Schaltelement, und bei einem elften Vorwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der zweiten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement schaltbar sind, dass ein zwölfter Vorwärtsgang über die erste Kupplung, das die erste Getriebeeingangswelle mit der Zwischenwelle verbindende vierte Schaltelement sowie das die Bereichsgruppe verblockende siebte Schaltelement schaltbar ist, und dass ein dreizehnter Vorwärtsgang über die zweite Kupplung, das das Losrad der zweiten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement, das das Losrad der vierten Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende dritte Schaltelement, das die erste Getriebeeingangswelle mit der Zwischenwelle verbindende vierte Schaltelement sowie das die Bereichsgruppe verblockende siebte Schaltelement schaltbar ist.
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Demnach sind bei diesem Schaltschema sämtliche dreizehn Vorwärtsgänge voll lastschaltbar, da zwischen der unteren und der oberen Ganggruppe des Bereichsgetriebes mehrere Gänge liegen, in denen die Bereichsgruppe sich in Neutral befindet, so dass also keine direkte Umschaltung der Lastübertragung des Bereichsgetriebes erfolgen muss. Dies ist durch ein zusätzliches Schaltelement möglich, welches wahlweise das Abtriebselement des Plus-Planetensatzes direkt mit dem Abtriebselement der Bereichsgruppe und damit mit dem Getriebeabtrieb drehfest verbindet. Ein zwölfter Vorwärtsgang ist bei diesem Schema als ein Direktgang ausgelegt. Ein dreizehnter Vorwärtsgang kann als ein Schnellgang genutzt werden.
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Weiter kann in einem Schaltschema bei diesem Fahrzeuggetriebe vorgesehen sein, dass fünf Rückwärtsgänge über das das Hohlrad des Plus-Planetensatzes mit dem Gehäuse verbindende fünfte Schaltelement, das das Abtriebselement des Plus-Planetensatzes mit dem Antriebselement der Bereichsgruppe verbindende sechste Schaltelement, das das Hohlrad der Bereichsgruppe mit dem Gehäuse verbindende siebte Schaltelement sowie bei einem ersten Rückwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der ersten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle) verbindende erste Schaltelement, bei einem zweiten Rückwärtsgang über die erste Kupplung und das das Losrad der fünften Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende vierte Schaltelement, bei einem dritten Rückwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der dritten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende zweite Schaltelement, bei einem vierten Rückwärtsgang über die erste Kupplung und das das Losrad der vierten Radebene mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindende dritte Schaltelement, und bei einem fünften Rückwärtsgang über die zweite Kupplung und das das Losrad der zweiten Radebene mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindende erste Schaltelement schaltbar sind.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit mehreren Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
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1 ein Getriebeschema eines Doppelkupplungs-Gruppengetriebes mit einem Plus-Planetenradsatz für Rückwärtsgangübersetzungen,
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2 das Getriebeschema gemäß 1 mit einer dazu alternativen Anbindung des Plus-Planetenradsatzes an ein Hauptgetriebe und eine Bereichsgruppe,
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3 ein Schaltschema des Getriebeschemas gemäß 1,
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4 eine zweite Ausführungsform eines Getriebeschemas eines Doppelkupplungs-Gruppengetriebes mit einem Plus-Planetenradsatz für Rückwärtsgangübersetzungen,
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5 das Getriebeschema gemäß 4 mit einer dazu alternativen Anbindung des Plus-Planetenradsatzes an ein Hauptgetriebe sowie eine Bereichsgruppe, und
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6 ein Schaltschema des Getriebeschemas gemäß 4.
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In den nachfolgend beschriebenen Figuren sind zur Vereinfachung sowie übersichtlicheren Darstellung baugleiche oder funktionsgleiche Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Demnach umfasst das in 1 schematisiert dargestellte Fahrzeuggetriebe im Wesentlichen ein Hauptgetriebe HG in Vorgelegebauweise, eine dem Hauptgetriebe HG antriebstechnisch nachgeordnete Bereichsgruppe GP in Planetenbauweise sowie einen Plus-Planetensatz PP. Das Hauptgetriebe HG, die Bereichsgruppe GP und der Plus-Planetensatz PP sind koaxial zueinander angeordnet, wobei der Plus-Planetensatz PP axial zwischen den beiden Getriebegruppen HG, GP platziert ist.
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Das Fahrzeuggetriebe weist eine Doppelkupplung DK mit einer ersten Kupplung K1 und einer zweiten Kupplung K2 auf, deren Eingangsseiten durch einen gemeinsamen Kupplungskorb gebildet sind, welcher mit einer Antriebswelle AW einer beispielsweise als Verbrennungsmotor VM ausgebildeten Antriebsmaschine triebverbunden ist. Die Ausgangsseiten der Doppelkupplung DK sind mit jeweils einer von zwei koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen GE1, GE2 verbunden. Die der ersten Kupplung K1 zugeordnete erste Getriebeeingangswelle GE1 ist als eine radial innere Vollwelle ausgebildet, die aus der der zweiten Kupplung K2 zugeordneten zweiten Getriebeeingangswelle GE2, welche als eine äußere Hohlwelle ausgebildet ist, getriebeseitig heraustritt und sich axial durch das Hauptgetriebe HG erstreckt. Koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen GE1, GE2 und axial benachbart zu der ersten Getriebeeingangswelle GE1 ist eine Zwischenwelle ZW angeordnet, auf welcher der Plus-Planetensatz PP gelagert angeordnet ist. Axial dahinter befindet sich die Bereichsgruppe GP.
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Das Hauptgetriebe HG ist als ein Vorgelegewellengetriebe ausgebildet, welches zwei achsparallel angeordnete Vorgelegewellen VW1, VW2 aufweist. Dieses Vorgelegewellengetriebe hat insgesamt fünf Radebenen Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, von denen eine erste und zweite Radebene Z1, Z2 der zweiten Getriebeeingangswelle GE2, eine dritte und vierte Radebenen Z3, Z4 der ersten Getriebeeingangswelle GE1, und eine fünfte Radebene Z5 der Zwischenwelle ZW zugeordnet sind. Dementsprechend bilden die erste und zweite Radebene Z1, Z2 mit der zweiten Kupplung K2 und die dritte und vierte Radebene Z3, Z4 mit der ersten Kupplung K1 jeweils ein Teilgetriebe. Die fünfte Radebene Z5 ist als Abtriebsebene des Hauptgetriebes HG wirksam.
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In den genannten Radebenen Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 kämmt jeweils ein Losrad L1, L2, L3, L4, L5 mit einem zugehörigen Festrad F11, F21, F31, F41, F51 auf der ersten Vorgelegewelle VW1 sowie mit einem zugehörigen Festrad F12, F22, F32, F42, F52 auf der zweiten Vorgelegewelle VW2.
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Die Losräder L1, L2 der ersten und zweiten Radebene Z1, Z2 sind mittels eines ersten doppelseitigen Schaltelements S1 in jeweils einer Schaltstellung A, B mit der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 drehfest verbindbar. Die Losräder L3, L4 der dritten und vierten Radebene Z3, Z4 sind durch ein zweites doppelseitiges Schaltelement S2 in jeweils einer Schaltstellung C, D mit der ersten Getriebeeingangswelle GE1 drehfest verbindbar. Das Losrad L5 der fünften Radebene Z5 ist mit dem nachfolgend näher erläuterten Plus-Planetensatz PP gekoppelt.
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Der Plus-Planetensatz PP umfasst ein zentrales außenverzahntes Sonnenrad SR_PP, ein äußeres innenverzahntes Hohlrad HR_PP sowie einen Planetenträger PT_PP. Der Planetenträger PT_PP führt in festem axialem Abstand eine radial innen wirksame Planetenradanordnung PR_PP sowie eine radial außen wirksame Planetenradanordnung PR’_PP, die mit dem Sonnenrad SR_PP bzw. dem Hohlrad HR_PP sowie miteinander kämmen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist das Sonnenrad SR_PP mit dem Losrad L5 der fünften Radebene Z5 drehfest verbunden. Dieses Losrad L5 ist demnach als Abtriebselement des Hauptgetriebes HG wirksam, und das Sonnenrad SR_PP hat die Funktion des Antriebselements des Plus-Planetensatzes PP. Der Planetenträger PT_PP ist über die Zwischenwelle ZW mit dem Sonnenrad SR_GP der nachfolgend näher beschriebenen Bereichsgruppe GP drehfest verbunden und als Abtriebselement des Plus-Getriebes PP wirksam.
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Zum Schalten des Plus-Planetensatzes PP ist ein doppelseitiges Schaltelement S4 mit zwei Schaltstellungen F, G vorhanden, mittels dem in einer ersten Schaltstellung F das Antriebselement bzw. Sonnenrad SR_PP mit dem Hohlrad HR_PP koppelbar ist, wodurch der Planetensatz in sich verblockt wird. In einer zweiten Schaltstellung G dieses Schaltelements S4 ist das Hohlrad HR_PP an einem Gehäuse GH bzw. drehfesten Bauteil feststellbar. Dadurch wird die Übersetzung des Plus-Planetensatzes PP wirksam, wobei die Drehrichtung zwischen dem Antriebselement bzw. Sonnenrad SR_PP und dem Abtriebselement bzw. Planetenträger PT_PP umgekehrt wird.
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Das hauptgetriebeseitige Ende der Zwischenwelle ZW, auf der sich der Plus-Planetensatz PP befindet, ist über ein einseitiges Schaltelement S3 in seiner Schaltstellung E mit der ersten Getriebeeingangswelle GE1 drehfest verbindbar. Das bereichsgruppenseitige Ende der Zwischenwelle ZW ist mit dem als Antriebselement wirksamen Sonnenrad SR_GP der Bereichsgruppe GP drehfest verbunden.
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Die Bereichsgruppe GP ist als ein einfacher Minus-Planetensatz ausgebildet, umfassend ein äußeres Hohlrad HR_GP, ein zentrales Sonnenrad SR_GP und einen Planetenträger PT_GP mit mehreren Planetenrädern PR_GP. Das Sonnenrad SR_GP bildet das Antriebselement dieses Minus-Planetensatzes und ist, wie bereits erwähnt, mit der Zwischenwelle ZW und über diese mit dem Abtriebselement PT_PP des Plus-Planetensatzes drehfest verbunden. Der Planetenträger PT_GP bildet das Abtriebselement des Minus-Planetensatz bzw. der Bereichsgruppe GP und ist mit einer Getriebeabtriebswelle GA drehfest verbunden.
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Die Bereichsgruppe GP weist ein doppelseitiges Schaltelement S5 mit zwei Schaltstellungen H, I auf. Das Schaltelement S5 ist wechselseitig zum Feststellen des Hohlrads HR_GP an einem Gehäuse GH’ bzw. drehfesten Bauteil in der einen Schaltstellung H und zur Kopplung des Hohlrads HR_GP mit dem Planetenträger PT_GP in der anderen Schaltstellung I wirksam. Durch die Kopplung mit dem Gehäuse GH’ wird eine kurze bzw. langsame Übersetzung geschaltet. Durch die Kopplung zwischen Hohlrad HR_GP und Planetenträger PT_GP wird die Bereichsgruppe GP verblockt und in eine direkte Übersetzung geschaltet.
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2 zeigt ein ähnliches Fahrzeuggetriebe, bei dem jedoch bei dem Plus-Planetensatz PP der Planetenträger PT_PP das Antriebselement und das Sonnenrad SR_PP das Abtriebselement bilden, also Sonnenrad SR_PP und Planetenträger PT_PP hinsichtlich ihrer Funktion vertauscht sind. Ansonsten entspricht dieses Fahrzeuggetriebe dem Fahrzeuggetriebe gemäß 1.
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Ein beispielhaftes Schaltschema für ein Fahrzeuggetriebe gemäß 1 zeigt die Tabelle der 3. Demnach sind bei dem Getriebe zwölf Vorwärtsgänge G1 bis G12 sowie vier Rückwärtsgänge R1, R2, R3, R4 schaltbar. Aus der Tabelle sind die jeweils aktivierten Schaltstellungen A bis I der fünf Schaltelemente S1 bis S5 sowie der beiden Eingangskupplungen K1, K2 entnehmbar.
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In den ersten vier Gängen G1, G2, G3, G4 ist der Plus-Planetensatz PP verblockt, also in der Schaltstellung F des vierten Schaltelements S4, und überträgt daher die Abtriebsdrehzahl des Hauptgetriebes HG zur Bereichsgruppe GP. Die Bereichsgruppe GP ist mittels des fünften Schaltelements S5 in die langsame Übersetzung geschaltet, also in der Schaltstellung H des fünften Schaltelements S5. Im fünften und sechsten Gang G5, G6 ist die erste Getriebeeingangswelle GE1 in der Schaltstellung E des dritten Schaltelements S3 direkt mit der Zwischenwelle ZW und damit mit der Bereichsgruppe GP verbunden, welche weiterhin langsam übersetzt ist. Der Plus-Planetensatz PP befindet sich in Neutral. Die ersten sechs Gänge G1, G2, G3, G4, G5, G6 bilden eine untere Ganggruppe, die sequenziell über die beiden Kupplungen K1, K2 weitgehend zugkraftunterbrechungsfrei, also lastschaltbar sind.
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In den folgenden Gängen G7, G8, G9, G10 ist der Plus-Planetensatz PP wiederum verblockt. Zusätzlich ist die Bereichsgruppe GP in der Schaltstellung I des fünften Schaltelements S5 verblockt, also direkt bzw. ins Schnelle übersetzt. Zwischen dem sechsten und siebten Gang G6, G7 wird die Bereichsgruppe GP zunächst lastfrei gestellt und anschließend umgeschaltet, was mit einer kurzen Zugkraftunterbrechung verbunden ist.
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Ein elfter Gang G11 ist als ein Direktgang vorgesehen, in dem die Antriebswelle AW des Verbrennungsmotors VM über die erste Kupplung K1, die erste Getriebeeingangswelle GE1, die Zwischenwelle ZW und die verblockte Bereichsgruppe GP direkt mit der Abtriebswelle GA triebverbunden ist. Hierzu befindet sich das dritte Schaltelement S3 in seiner Schließstellung bzw. Schaltstellung E und das fünfte Schaltelement S5 in seiner Schaltstellung I.
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Ein zwölfter Gang G12 kann als ein Schnellgang ausgelegt sein, der über die zweite Kupplung K2 sowie die erste und vierte Radebene Z1, Z4 schaltbar ist. Hierzu befindet sich das erste Schaltelement S1 in seiner Schaltstellung A, das zweite Schaltelement S2 in seiner Schaltstellung D, das dritte Schaltelement S3 in seiner Schaltstellung E, und das fünfte Schaltelement S5 in seiner Schaltstellung I.
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Die zweiten sechs Gänge G7, G8, G9, G10, G11, G12 bilden eine obere Ganggruppe, die sequenziell über die beiden Kupplungen K1, K2, mit Ausnahme des siebten Gangs G7, ebenfalls lastschaltbar sind.
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Zur Realisierung der vier Rückwärtsgänge R1, R2, R3, R4 wird der Plus-Planetensatz PP in seine Übersetzungs- und Drehrichtungsumkehrstellung gebracht, also durch Schalten des vierten Schaltelements S4 in Schaltstellung G. Zusätzlich wird die Bereichsgruppe GP ins Langsame übersetzt, wozu das fünfte Schaltelement S5 in seine Schaltstellung H geschaltet wird. Im sequenziellen Wechsel der Schließstellungen der beiden Kupplungen K1, K2 sowie mit unterschiedlichen Schaltstellungen des ersten Schaltelements S1 sowie des zweiten Schaltelements S2 sind demnach die vier Rückwärtsgänge R1, R2, R3, R4 lastschaltbar.
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Die 4 zeigt ein weiteres Fahrzeuggetriebe, welches dem Konstruktionsprinzip der Erfindung folgt. Die Struktur dieses Fahrzeuggetriebes entspricht hinsichtlich des Plus-Planetensatzes PP* und der Bereichsgruppe GP* weitgehend dem Fahrzeuggetriebe gemäß 1, jedoch weist das Hauptgetriebe HG* bei dem Fahrzeuggetriebe gemäß 4 sechs Radebenen Z1 bis Z6 auf, wobei das Losrad L6 der sechste Radebene Z6 mit dem als Antriebselement wirksamen Sonnenrad SR_PP des Plus-Planetensatz PP* drehfest verbunden ist.
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Das Fahrzeuggetriebe gemäß 4 weist insgesamt sieben Schaltelemente S1*, S2*, S3*, S4*, S5*, S6*, S7* auf, die zwölf Schaltstellungen A bis L ermöglichen. Dem Hauptgetriebe HG* sind die vier Schaltelemente S1*, S2*, S3*, S4* zugeordnet. Durch ein erstes, doppelseitiges Schaltelement S1* sind die Losräder L1, L2 der ersten und zweiten Radebene Z1, Z2 wechselseitig in jeweils einer Schaltstellung A, B mit der zweiten Getriebeeingangswelle GE 2 drehfest verbindbar. Ein zweites, einseitiges Schaltelement S2* ist in einer Schaltstellung C zur drehfesten Verbindung des Losrads L3 der dritten Radebene Z3 ebenfalls mit der zweiten Getriebeeingangswelle GE 2 angeordnet. Ein weiteres, einseitig wirkendes drittes Schaltelement S3* ist in einer Schaltstellung D zur drehfesten Verbindung des Losrads L4 der vierten Radebene Z4 mit der ersten Getriebeeingangswelle GE 1 wirksam. Durch ein viertes, wiederum doppelseitiges Schaltelement S4* ist wechselseitig in der ersten Schaltstellung E das Losrad L5 der fünften Radebene Z5 ebenfalls mit der ersten Getriebeeingangswelle GE 1 drehfest verbindbar und in der zweiten Schaltstellung F die erste Getriebeeingangswelle GE1 mit der Zwischenwelle ZW drehfest verbindbar. Ein fünftes, doppelseitiges Schaltelement S5* ist dem Plus-Planetensatz PP* zugeordnet. Es bewirkt in der einen Schaltstellung G ein Verblocken des Plus-Planetensatzes PP*, wobei das Sonnenrad SR_PP mit dem Hohlrad HR_PP gekoppelt wird, und in der anderen Schaltstellung H ein Feststellen des Hohlrads HR_PP am Gehäuse GH.
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Bei diesem Fahrzeuggetriebe sind sowohl das als Antriebselement wirksame Sonnenrad SR_PP als auch der als Abtriebselement des Plus-Planetensatzes PP* wirksame Planetenträger PT_PP drehbar auf der Zwischenwelle ZW gelagert. Daher ist zwischen dem Plus-Planetensatz PP* und der Bereichsgruppe GP* ein zusätzliches, doppelseitiges sechstes Schaltelement S6* angeordnet. Durch dieses sechste Schaltelement S6* ist wechselseitig in einer ersten Schaltstellung I der Planetenträger PT_PP mit der Zwischenwelle ZW und in einer zweiten Schaltstellung J der Planetenträger PT_PP mit dem als Abtriebselement wirksamen Planetenträger PT_GP der Bereichsgruppe GP* drehfest verbindbar.
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Ein siebtes, doppelseitiges Schaltelement S7* ist in der Bereichsgruppe GP* angeordnet. Es ist wechselseitig zum Schalten einer langsamen Übersetzung durch Feststellen des Hohlrads HR_GP am Gehäuse GH’ in der einen ersten Schaltstellung K und zum Verblocken der Bereichsgruppe GP* durch Koppeln des Planetenträgers PT_GP mit dem Hohlrad HR_GP in der zweiten Schaltstellung L wirksam.
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5 zeigt ein Fahrzeuggetriebe aufgebaut wie das in 4, bei dem jedoch am Plus-Planetensatz PP** das Sonnenrad SR_PP und der Planetenträger PT_PP vertauscht sind, also der Planetenträger PT_PP das Antriebselement und das Sonnenrad SR_PP das Abtriebselement bilden. Im Übrigen entspricht dieses Fahrzeuggetriebe gemäß 5 dem Fahrzeuggetriebe gemäß 4.
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6 zeigt ein beispielhaftes Schaltschema für ein Fahrzeuggetriebe gemäß 4. Demnach sind bei diesem Fahrzeuggetriebe dreizehn Vorwärtsgänge G1 bis G13 sowie fünf Rückwärtsgänge R1, R2, R3, R4, R5 schaltbar. Aus der Tabelle der 6 sind die jeweils aktivierten Schaltstellungen A bis L der Schaltelemente S1* bis S7* sowie der beiden Eingangskupplungen K1, K2 entnehmbar.
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Mittels des zusätzlichen Schaltelements S6* ist bei diesem Fahrzeuggetriebe zwischen einer unteren Ganggruppe des ersten bis sechsten Gangs G1, G2, G3, G4 G5, G6 und einer oberen Ganggruppe des siebten bis dreizehnten Gangs G7, G8, G9, G10, G11, G12, G13 keine unmittelbare Umschaltung der Bereichsgruppe GP* erforderlich, da der Abtrieb des Plus-Planetensatzes PP*, PP** direkt mit dem Abtrieb der Bereichsgruppe GP* und damit mit dem Getriebeausgang GA gekoppelt werden kann. Dadurch sind sämtliche Gänge sequenziell lastschaltbar, wobei der zwölfte Gang G12 als Direktgang ausgelegt ist. Dieses Getriebe ermöglicht zudem bei in Rückwärtsübersetzung geschaltetem Plus-Planetensatz PP*, PP** fünf sequenziell lastschaltbare Rückwärtsgänge R1, R2, R3, R4, R5 in der langsamen Ganggruppe.
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Bezugszeichenliste
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- A–L
- Schaltstellungen der Schaltelemente S1–S5, S1*–S7*
- AW
- Antriebswelle
- DK
- Doppelkupplung
- F11–F61
- Festräder der ersten Vorgelegewelle VW1
- F12–F62
- Festräder der zweiten Vorgelegewelle VW2
- G1–G13
- Vorwärtsgänge
- GA
- Getriebeabtriebswelle
- GE1
- Erste Getriebeeingangswelle
- GE2
- Zweite Getriebeeingangswelle
- GH, GH’
- Gehäuse
- GP, GP*
- Bereichsgruppe
- HG, HG*
- Hauptgetriebe
- HR_GP
- Hohlrad der Bereichsgruppe GP, GP*
- HR_PP
- Hohlrad des Plus-Planetensatzes PP, PP*
- K1
- Erste Kupplung der Doppelkupplung DK
- K2
- Zweite Kupplung der Doppelkupplung DK
- L1–L6
- Losräder
- PP, PP*, PP**
- Plus-Planetensatz
- PR_GP
- Planetenräderanordnung der Bereichsgruppe GP, GP*
- PR_PP
- Erste Planetenräderanordnung des Plus-Planetensatzes
- PR’_PP
- Zweite Planetenräderanordnung des Plus-Planetensatzes
- PT_GP
- Planetenträger der Bereichsgruppe GP, GP*
- PT_PP
- Planetenträger des Plus-Planetensatzes PP, PP*, PP**
- R1–R5
- Rückwärtsgänge
- S1–S5
- Schaltelemente
- S1*–S7*
- Schaltelemente
- SR_GP
- Sonnenrad der Bereichsgruppe GP, GP*
- SR_PP
- Sonnenrad des Plus-Planetensatzes PP, PP*, PP**
- VM
- Verbrennungsmotor
- VW1
- Erste Vorgelegewelle
- VW2
- Zweite Vorgelegewelle
- Z1–Z6
- Zahnradebenen
- ZW
- Zwischenwelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008000752 A1 [0003]
- DE 102007047671 A1 [0005]
- EP 1825168 B1 [0007]