DE102021202814B4

DE102021202814B4 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021202814B4
Application number: DE102021202814.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Brehmer; Fabian Kutter; Matthias Horn; Oliver BAYER; Johannes Kaltenbach; Thomas Martin; Michael Wechs; Thomas Kroh; Max Bachmann; Peter Ziemer; Juri Pawlakowitsch; Ingo Pfannkuchen; Stefan Beck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2041-03-24
Also published as: DE102021202814A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (4) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Eingangswelle (10), eine zweite Eingangswelle (11), mindestens eine Vorgelegewelle (13, 14) und eine Abtriebsseite (17), wobei die Abtriebsseite (17) durch ein Abtriebsstirnrad (37) gebildet ist, welches mit einem auf der mindestens einen Vorgelegewelle (14) vorgesehenen Stirnrad (34) im Zahneingriff steht. Um ein Getriebe (4) mit einem möglichst niedrigen Herstellungsaufwand zu realisieren, ist das mit dem Abtriebsstirnrad (37) kämmende Stirnrad (34) gleichzeitig auch ein erstes Stirnrad (34) einer ersten Stirnradstufe (24), über welche die zweite Eingangswelle (11) bei Betätigung eines ersten Schaltelements (E) mit der mindestens einen Vorgelegewelle (14) gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Eingangswelle, eine zweite Eingangswelle, zwei Vorgelegewellen und eine Abtriebsseite. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem vorgenannten Getriebe sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.
Bei Kraftfahrzeugen sind mehrgängige Getriebe bekannt, bei welchen mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge durch Betätigung entsprechender Schaltelemente geschaltet werden können, wobei dies vorzugsweise automatisch vollzogen wird. Das Getriebe wird dabei dazu genutzt, ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen. Bei Getrieben für Hybridfahrzeuge wird ein vorgenanntes Getriebe häufig auch mit einer oder mehreren Elektromaschinen kombiniert, wobei die zumindest eine Elektromaschine dabei im Getriebe zur Darstellung verschiedener Betriebsmodi, wie einem rein elektrischen Fahren, auf unterschiedliche Weisen eingebunden werden kann.
Aus der DE 10 2016 210 713 A1 geht ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug hervor, welches zwei koaxial zueinander liegende Eingangswellen aufweist, die im Einzelnen über je eine zugeordnete Schaltkupplung mit einer Antriebswelle drehfest verbunden werden können. Die Antriebswelle ist dabei für die Verbindung mit einer vorgeschalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges vorgesehen, bei welcher es sich bevorzugt um eine Verbrennungskraftmaschine handelt. Achsparallel zu den Eingangswellen und auch der Anschlusswelle sind zwei Vorgelegewellen vorgesehen, welche jeweils mit jeder der Eingangswellen über je eine Stirnradstufe durch Betätigung je eines zugeordneten Schaltelements gekoppelt werden können. Außerdem ist auf jeder der Vorgelegewellen jeweils ein Stirnrad drehfest angeordnet, wobei die Stirnräder mit einem gemeinsamen Abtriebsstirnrad jeweils im Zahneingriff stehen, welches auf einer Ausgangswelle angeordnet ist. Insofern bildet das gemeinsame Abtriebsstirnrad eine Abtriebsseite des Getriebes.
Aus der DE 10 2007 058 421 A1 geht ein Getriebe hervor, umfassend ein Antriebselement, ein Abtriebselement, einen ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten und achten Zahnradsatz, die jeweils ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad aufweisen. Das Abtriebselement ist ständig mit einem der Zahnradsätze verbunden. Ferner umfasst das Getriebe ein erstes Verbindungselement, das ständig mit dem siebten und achten Zahnradsatz verbunden ist, sowie ein zweites Verbindungselement, das ständig mit dem dritten und vierten Zahnradsatz verbunden ist. Eine Vorgelegewelle ist vorgesehen, die ständig mit dem ersten, zweiten, fünften und sechsten Zahnradsatz verbunden ist. Außerdem weist das Getriebe eine Doppelkupplungsanordnung auf, die selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement mit dem ersten Verbindungselement oder dem zweiten Verbindungselement zu verbinden. Mittels vier Synchronanordnungen sind der erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte oder achte Zahnradsatz mit dem ersten Verbindungselement, dem zweiten Verbindungselement oder der Vorgelegewelle selektiv koppelbar. Die Doppelkupplungsanordnung und die vier Synchronanordnungen sind selektiv in Kombinationen von zumindest Zweien einrückbar, um zumindest sieben Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement herzustellen.
Weitere Getriebe sind aus der CN 1 08 317 225 A , US 2009 / 0 137 358 A1 sowie der DE 10 2019 205 441 A1 bekannt.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein axial kompaktbauendes Getriebe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welches sich durch einen niedrigen Herstellungsaufwand auszeichnet.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang, in welchem ein vorgenanntes Getriebe vorgesehen ist, ist ferner Gegenstand von Anspruch 15. Zudem betrifft Anspruch 16 ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.
Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug eine erste Eingangswelle, eine zweite Eingangswelle, eine erste Vorgelegewelle, eine zweite Vorgelegewelle und eine Abtriebsseite, wobei die Abtriebsseite durch ein Abtriebsstirnrad gebildet ist, wobei auf den Vorgelegewellen jeweils je ein mit dem Abtriebsstirnrad kämmendes Stirnrad angeordnet ist, wobei das auf der zweiten Vorgelegewelle vorgesehene, mit dem Abtriebsstirnrad im Zahneingriff stehende Stirnrad gleichzeitig auch ein erstes Stirnrad der ersten Stirnradstufe ist, über welche die zweite Eingangswelle bei Betätigung eines ersten Schaltelements mit der zweiten Vorgelegewelle gekoppelt ist. Das Abtriebsstirnrad bildet dabei dann eine Abtriebsseite des Getriebes aus.
Im Sinne der Erfindung sind die beiden Eingangswellen bevorzugt koaxial zueinander angeordnet, wobei weiter bevorzugt dabei eine der Eingangswellen als Hohlwelle und eine der Eingangswellen als Vollwelle realisiert ist. Dagegen sind die Vorgelegewellen achsparallel zu beiden Eingangswellen vorgesehen und insbesondere als Vollwelle gestaltet. Bevorzugt sind die Eingangswellen jeweils je einem Teilgetriebe des erfindungsgemäßen Getriebes zugeordnet, wobei dabei insbesondere über das einzelne Teilgetriebe eine Kraftflussführung auf das Abtriebsstirnrad und damit zu der Abtriebsseite unabhängig von dem jeweils anderen Teilgetriebe verwirklicht werden kann.
Das Abtriebsstirnrad bildet eine Abtriebsseite des Getriebes aus, wobei das Abtriebsstirnrad hierbei im Rahmen der Erfindung drehfest auf einer Ausgangswelle angeordnet sein kann, über welche innerhalb eines Antriebsstranges des Kraftfahrzeuges dann ein weiterer Abtrieb zu nachfolgenden Komponenten hergestellt ist oder hergestellt werden kann. Bevorzugt ist über das Abtriebsstirnrad aber eine Koppelung mit einem achsparallel zu den Eingangswellen des Getriebes angeordneten Differentialgetriebe hergestellt. Dabei erfolgt ein Abtrieb bevorzugt seitlich des Getriebes, was das Getriebe besonders zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang geeignet macht. Besonders bevorzugt ist das Abtriebsstirnrad dabei an einem axialen Ende des Getriebes platziert, an welchem jeweils eine antriebsseitige Anbindung der Eingangswellen vorgenommen werden kann.
Alternativ dazu könnte ein Abtrieb über das Abtriebsstirnrad des Getriebes prinzipiell aber auch an einem axialen Ende des Getriebes erfolgen, welches dabei entgegengesetzt zu dem axialen Ende liegt, an dem jeweils eine antriebsseitige Anbindung der Eingangswellen vorgenommen werden kann. Dadurch sind ein Antrieb und ein Abtrieb des Getriebes an einander entgegengesetzten axialen Enden des Getriebes platziert. Ein derartig gestaltetes Getriebe eignet sich dabei zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.
Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches eine Kraftflussführung zwischen Komponenten ggf. bei gleichzeitiger Betätigung eines entsprechenden Schaltelements vorgenommen werden kann. Die jeweilige Welle kann Komponenten dabei axial oder radial oder auch sowohl axial und radial miteinander verbinden. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches eine jeweilige Komponente zum Beispiel radial angebunden wird.
Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Längsmittelachse des Getriebes gemeint, parallel zu welcher auch Rotationsachsen der Wellen des Getriebes ausgerichtet sind. Unter „radial“ ist dann eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer jeweiligen Komponente des Getriebes zu verstehen.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass das mit dem Abtriebsstirnrad kämmende Stirnrad gleichzeitig auch ein erstes Stirnrad einer ersten Stirnradstufe ist, über welche die zweite Eingangswelle bei Betätigung eines ersten Schaltelements mit der zweiten Vorgelegewelle gekoppelt ist. Mit anderen Worten wird also das Stirnrad, welches auf der zweiten Vorgelegewelle vorgesehen ist und an welchem ein Zahneingriff mit dem Abtriebsstirnrad hergestellt ist, gleichzeitig auch als Stirnrad einer ersten Stirnradstufe genutzt, über die die zweite Eingangswelle mit der zweiten Vorgelegewelle in Verbindung gebracht ist, wenn ein erstes Schaltelement betätigt ist.
Eine derartige Ausgestaltung eines Getriebes hat dabei den Vorteil, dass somit der Herstellungsaufwand bei dem erfindungsgemäßen Getriebe reduziert werden kann, da das erste Stirnrad der ersten Stirnradstufe sowohl die Funktion eines Zahneingriffs mit dem Abtriebsstirnrad, als auch die Funktion einer Koppelung der zweiten Vorgelegewelle mit der zweiten Eingangswelle übernehmen kann. Hierdurch kann ein ansonsten zusätzlich vorzusehendes Stirnrad eingespart und damit der Aufwand für die Herstellung des Getriebes gesenkt werden.
Im Rahmen der Erfindung setzt sich eine Stirnradstufe auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise aus mindestens zwei miteinander kämmenden Stirnrädern zusammen, über welche achsversetzt zueinander liegende Wellen gekoppelt sind oder gekoppelt werden können. Dabei kann das einzelne Stirnrad als Festrad drehfest auf der je zugehörigen Welle platziert sein, so dass eine Drehbewegung der Welle auch eine entsprechende Drehbewegung des zugehörigen Stirnrades und umgekehrt zur Folge hat. Das einzelne Stirnrad kann aber auch als Losrad drehbar auf der je zugehörigen Welle gelagert sein und wird dann ggf. erst durch Betätigen eines zugehörigen Schaltelements an der zugehörigen Welle festgesetzt, wodurch dann die drehfeste Verbindung zwischen dem Stirnrad und der zugehörigen Welle besteht. Bevorzugt sind Stirnräder des erfindungsgemäßen Getriebes jeweils als schrägverzahnte Stirnräder ausgeführt.
Das erfindungsgemäße Getriebe verfügt über zwei Vorgelegewellen, die im Einzelnen je ein Stirnrad aufweisen, wobei diese Stirnräder dann jeweils mit dem Abtriebsstirnrad im Zahneingriff stehen. Bevorzugt liegen die beiden Vorgelegewellen dabei achsversetzt zueinander und auch zu den Eingangswellen. Das Vorsehen zweier Vorgelegewellen ermöglicht dabei ein axial kompakt bauendes Getriebe.
Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist das erste Stirnrad der ersten Stirnradstufe dabei drehfest auf der zweiten Vorgelegewelle vorgesehen und kämmt neben dem Abtriebsstirnrad mit einem zweiten Stirnrad der ersten Stirnradstufe, welches drehbar auf der zweiten Eingangswelle gelagert und über das erste Schaltelement an der zweiten Eingangswelle festgesetzt werden kann. In vorteilhafter Weise kann hierdurch zum einen eine permanente Koppelung der zweiten Vorgelegewelle mit dem Abtriebsstirnrad und damit auch der Abtriebsseite realisiert werden. Zum anderen besteht hierdurch die Möglichkeit, eine Koppelung der zweiten Eingangswelle mit der zweiten Vorgelegewelle und damit im Weiteren auch mit der Abtriebsseite durch Schließen des ersten Schaltelements herbeizuführen.
Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass zudem eine zweite Stirnradstufe, eine dritte Stirnradstufe, eine vierte Stirnradstufe, eine fünfte Stirnradstufe und eine sechste Stirnradstufe vorgesehen sind. Dabei ist die erste Eingangswelle über die zweite Stirnradstufe bei Schließen eines zweiten Schaltelements mit der zweiten Vorgelegewelle gekoppelt, wobei die erste Eingangswelle zudem über die dritte Stirnradstufe bei Betätigung eines dritten Schaltelements mit der ersten Vorgelegewelle in Verbindung gebracht ist. Außerdem ist die erste Eingangswelle noch bei Schließen eines vierten Schaltelements über die vierte Stirnradstufe mit der ersten Vorgelegewelle gekoppelt. Ebenso ist die zweite Eingangswelle über die fünfte Stirnradstufe mit der zweiten Vorgelegewelle gekoppelt, wozu ein fünftes Schaltelement zu betätigen ist. Die zweite Eingangswelle steht außerdem über die sechste Stirnradstufe mit der ersten Vorgelegewelle in Verbindung, wenn ein sechstes Schaltelement betätigt ist. Hierdurch können unterschiedliche Kraftflussführungen zwischen den Eingangswellen und der jeweiligen Vorgelegewelle und damit auch der Abtriebsseite dargestellt werden. Dabei sind die zweite Stirnradstufe, die dritte Stirnradstufe und die vierte Stirnradstufe dem Teilgetriebe mit der ersten Eingangswelle zugeordnet, während die erste Stirnradstufe, die fünfte Stirnradstufe und die sechste Stirnradstufe Teil des Teilgetriebes mit der zweiten Eingangswelle sind.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform weist die zweite Stirnradstufe ein erstes Stirnrad und ein hiermit kämmendes, zweites Stirnrad auf, von welchen das erste Stirnrad der zweiten Stirnradstufe drehfest auf der ersten Eingangswelle angeordnet ist. Hingegen ist das zweite Stirnrad der zweiten Stirnradstufe drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle platziert und kann über das zweite Schaltelement an der zweiten Vorgelegewelle festgesetzt werden.
Sind bei dem erfindungsgemäßen Getriebe zwei achsparallele Vorgelegewellen vorgesehen, so ist das zweite Stirnrad der zweiten Stirnradstufe bevorzugt auf der zweiten Vorgelegewelle drehbar gelagert. Dabei verfügt die vierte Stirnradstufe weiter bevorzugt über ein Stirnrad, welches mit dem zweiten Stirnrad der zweiten Stirnradstufe im Zahneingriff steht und drehbar auf der ersten Vorgelegewelle angeordnet ist. Das Stirnrad der vierten Stirnradstufe kann dann über das vierte Schaltelement an der ersten Vorgelegewelle festgesetzt werden. Dadurch wird bei Betätigung des vierten Schaltelements im Vergleich zu der zweiten Stirnradstufe und auch der ersten Stirnradstufe ein zusätzlicher Zahneingriff verwirklicht, so das letztendlich eine entgegengesetzte Drehrichtung der Abtriebsseite im Vergleich zu einer Einbindung der ersten Stirnradstufe oder auch der zweiten Stirnradstufe bewirkt wird. Hierdurch kann eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges bei Einbindung der vierten Stirnradstufe verwirklicht werden. Da hierbei die Stirnräder der zweiten Stirnradstufe genutzt werden, indem lediglich das weitere Stirnrad der vierten Stirnradstufe mit dem drehbar gelagerten, zweiten Stirnrad der zweiten Stirnradstufe im Zahneingriff steht, kann dies mit niedrigem Herstellungsaufwand realisiert werden.
In Weiterbildung der Erfindung weist die dritte Stirnradstufe ein erstes Stirnrad und ein hiermit kämmendes, zweites Stirnrad auf, von welchen das erste Stirnrad der dritten Stirnradstufe drehfest auf der ersten Vorgelegewelle angeordnet ist. Dagegen ist das zweite Stirnrad der dritten Stirnradstufe drehbar auf der ersten Eingangswelle platziert und kann über das dritte Schaltelement an der ersten Eingangswelle festgesetzt werden. In der Folge koppelt dann die dritte Stirnradstufe die erste Eingangswelle und die erste Vorgelegewelle miteinander. Sind bei dem erfindungsgemäßen Getriebe zwei achsparallele Vorgelegewellen vorgesehen, so ist das erste Stirnrad der dritten Stirnradstufe insbesondere drehfest auf der ersten Vorgelegewelle platziert.
Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung weist die fünfte Stirnradstufe ein erstes Stirnrad und ein hiermit kämmendes, zweite Stirnrad auf, von welchen das erste Stirnrad der fünften Stirnradstufe drehfest auf der zweiten Eingangswelle angeordnet ist. Das zweite Stirnrad der fünften Stirnradstufe ist drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle platziert und kann über das fünfte Schaltelement an der zweiten Vorgelegewelle festgesetzt werden. Durch Betätigen des fünften Schaltelements sind dann dementsprechend die zweite Eingangswelle und die zweite Vorgelegewelle miteinander gekoppelt.
Besonders bevorzugt ist die vorgenannte Ausgestaltungsmöglichkeit dabei mit der Variante kombiniert, bei welcher bei der zweiten Stirnradstufe das zweite Stirnrad ebenfalls drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle angeordnet ist. Dabei ist dann ein weiteres Schaltelement vorgesehen, über welches das zweite Stirnrad der zweiten Stirnradstufe und das zweite Stirnrad der fünften Stirnradstufe drehfest miteinander verbunden werden können. Die beiden Stirnräder müssen dementsprechend auf derselben Vorgelegewelle platziert sein, wobei es sich im Falle mehrerer Vorgelegewellen des erfindungsgemäßen Getriebes dabei bevorzugt um die zweite Vorgelegewelle handelt. Eine drehfeste Verbindbarkeit des zweiten Stirnrades der zweiten Stirnradstufe und des zweiten Stirnrades der fünften Stirnradstufe hat dabei den Vorteil, dass somit auch eine Koppelung der beiden Eingangswellen über die zweite Stirnradstufe und die fünfte Stirnradstufe herbeigeführt werden kann. Dadurch kann die Anzahl an darstellbaren Gängen des Getriebes erhöht werden.
In Weiterbildung der Erfindung weist die sechste Stirnradstufe ein erstes Stirnrad und ein hiermit kämmendes, zweites Stirnrad auf, von welchen das erste Stirnrad der sechsten Stirnradstufe drehfest auf der zweiten Eingangswelle angeordnet ist. Dagegen ist das zweite Stirnrad der sechsten Stirnradstufe drehbar auf der ersten Vorgelegewelle platziert und kann über das sechste Schaltelement an der ersten Vorgelegewelle festgesetzt werden.
Bevorzugt ist die vorgenannte Weiterbildung dabei mit der Variante der fünften Stirnradstufe sowie der Ausbildung des Getriebes mit zwei Vorgelegewellen kombiniert. Dabei ist das zweite Stirnrad der fünften Stirnradstufe drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle und das zweite Stirnrad der sechsten Stirnradstufe drehbar auf der ersten Vorgelegewelle gelagert, wobei das erste Stirnrad der fünften Stirnradstufe gleichzeitig auch das erste Stirnrad der sechsten Stirnradstufe ist. Hierdurch kann dieses Stirnrad doppelt für die fünfte Stirnradstufe und die sechste Stirnradstufe genutzt werden, was den Herstellungsaufwand entsprechend reduziert. Dabei sind dann die fünfte Stirnradstufe und die sechste Stirnradstufe in einer Radebene vorgesehen.
Insbesondere sind alle vorgenannten Varianten gemeinsam verwirklicht, so dass insgesamt ein kompakt bauendes Getriebe mit zwei Teilgetrieben verwirklicht wird, wobei aufgrund der unterschiedlichen Einbindungsmöglichkeiten der Stirnräder der Stirnradstufen dabei neben einer reinen Kraftflussführung über eines der Teilgetriebe auch eine Kraftflussführung über beide Teilgetriebe gemeinsam stattfinden kann. Hierdurch kann die Anzahl an darstellbaren Gängen gesteigert werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist das einzelne Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt, wobei dieses insbesondere als Klauenschaltelement vorliegt. Alternativ dazu kann es sich bei einem formschlüssigen Schaltelement aber auch um eine Sperrsynchronisation handeln. Formschlüssige Schaltelemente haben prinzipiell den Vorteil, dass sie im geöffneten Zustand nur niedrige Schleppmomente aufweisen und sich dementsprechend durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnen. Das einzelne Schaltelement könnte alternativ dazu aber auch als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein, beispielsweise als Lamellenschaltelement, wobei ein kraftschlüssiges Schaltelement in vorteilhafter Weise auch unter Last in einen betätigten Zustand überführt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zudem eine Antriebswelle vorgesehen, welche mit der ersten Eingangswelle über eine erste Schaltkupplung und mit der zweiten Eingangswelle über eine zweite Schaltkupplung drehfest verbunden werden kann. Dies hat den Vorteil, dass über diese Antriebswelle zentral eine jeweilige Antriebsbewegung eingespeist werden kann und im Weiteren dann, je nach Koppelung der Antriebswelle mit einer der Eingangswellen über die jeweilige Schaltkupplung, eine weitere Kraftflussführung auf eine der Eingangswellen stattfindet.
Die Schaltkupplungen, über welche die Antriebswelle jeweils drehfest mit jeweils einer der Eingangswellen verbunden werden kann, sind bevorzugt als kraftschlüssige Kupplungen und hierbei insbesondere als nass- oder trockenlaufende Reibungskupplungen ausgeführt. Alternativ dazu kommt im Rahmen der Erfindung aber auch eine Ausführung der einzelnen Schaltkupplung als formschlüssige Kupplung und hierbei insbesondere als unsynchronisierte Klauenkupplung in Frage. Insbesondere bei einer Ausführung der Schaltkupplungen als kraftschlüssige Kupplungen können diese dabei zudem zu einer Doppelkupplung zusammengefasst sein.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform ist die Antriebswelle mit einem Rotor einer Elektromaschine gekoppelt. In diesem Fall verfügt das erfindungsgemäße Getriebe also über eine Elektromaschine, was das Getriebe für die Anwendung bei einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug geeignet macht. Dabei ist dann ein Rotor der Elektromaschine an der Antriebswelle unmittelbar oder mittelbar angebunden, wobei die Elektromaschine dabei im Rahmen der Erfindung bevorzugt einerseits als Generator sowie andererseits als Elektromotor betrieben werden kann. Unter einer „Koppelung“ des Rotors der Elektromaschine mit der Antriebswelle ist im Sinne der Erfindung eine Verbindung zwischen diesen zu verstehen, so dass zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Antriebswelle eine gleichbleibende Drehzahlabhängigkeit vorherrscht.
Hierbei kann die Elektromaschine koaxial oder achsversetzt zu der Antriebswelle vorgesehen sein, wobei im erstgenannten Fall dabei eine unmittelbare, drehfeste Verbindung des Rotors der Elektromaschine mit der Antriebswelle oder eine mittelbare Verbindung über mindestens eine zwischenliegende Übersetzungsstufe in Frage kommt. Dabei kann es sich bei der mindestens einen Übersetzungsstufe um je eine Planetenstufe und/oder auch je eine Stirnradstufe handeln. Bei einer achsversetzten Anordnung der Elektromaschine zu der Antriebswelle ist diese dann bevorzugt über mindestens eine Übersetzungsstufe oder auch einen Zugmitteltrieb mit der Antriebswelle gekoppelt. Auch hierbei kann es sich bei der mindestens einen Übersetzungsstufe um je eine Planetenstufe und/oder je eine Stirnradstufe handeln.
Weiter bevorzugt kann die Antriebswelle zudem über eine dritte Schaltkupplung drehfest mit einer Anschlusswelle verbunden werden, die dazu eingerichtet ist, das Getriebe mit einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges zu verbinden. Hierdurch kann über die Antriebswelle mittelbar dann auch eine Verbindung der Anschlusswelle mit einer der Eingangswellen hergestellt und damit auch eine Einbindung der vorgeschalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges über eine der beiden Eingangswellen vorgenommen werden. Auch die dritte Schaltkupplung ist dabei bevorzugt als kraftschlüssige Schaltkupplung, beispielsweise als nass- oder trockenlaufende Reibungskupplung, verwirklicht, kann alternativ dazu aber auch als formschlüssige Kupplung und hierbei insbesondere als Klauenkupplung vorliegen. Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, dass die Antriebswelle dazu eingerichtet ist, das Getriebe mit einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges zu verbinden.
Die vorgenannte Ausführungsform ist dabei insbesondere mit einer Koppelung der Antriebswelle an einen Rotor einer Elektromaschine kombiniert, wodurch ein Antrieb des Kraftfahrzeuges sowohl über die vorgeschaltete Antriebsmaschine, als auch über die Elektromaschine und auch über beide Maschinen gemeinsam stattfinden kann. Außerdem kann durch Schließen der dritten Schaltkupplung ein Ladebetrieb verwirklicht werden, indem die Elektromaschine als Generator betrieben und über die vorgeschaltete Antriebsmaschine angetrieben wird. Hierdurch kann eine Stromerzeugung verwirklicht werden. Liegt die vorgeschaltete Antriebsmaschine als Verbrennungskraftmaschine vor, so kann zudem ein Starten der Verbrennungskraftmaschine vollzogen werden, indem die Elektromaschine als Elektromotor betrieben wird und ein Antreiben der Verbrennungskraftmaschine über die Antriebswelle und die Anschlusswelle vornimmt.
Bei einem gemäß der vorgenannten Varianten ausgebildeten Getriebe ergibt sich ein erster Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebsseite durch Schließen der ersten Schaltkupplung sowie des sechsten und des weiteren Schaltelements. Dabei ist dieser erste Gang als Windungsgang dargestellt, bei welchem ein Kraftfluss ausgehend von der Antriebswelle über die erste Eingangswelle sowie die zweite Stirnradstufe und die fünfte Stirnradstufe auf die zweite Eingangswelle und hiervon ausgehend über die sechste Stirnradstufe auf die erste Vorgelegewelle geführt wird, die im weiteren dann eine Koppelung mit dem Abtriebsstirnrad und damit der Abtriebsseite vornimmt. In diesem Fall werden also beide Eingangswellen und damit auch beide Teilgetriebe für eine Kraftflussführung genutzt.
Zudem kann ein zweiter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebsseite durch Betätigen der zweiten Schaltkupplung und des sechsten Schaltelements dargestellt werden. Des Weiteren kann ein dritter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebsseite durch Schließen der ersten Schaltkupplung und des zweiten Schaltelements geschaltet werden, während sich ein vierter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebsseite durch Betätigen der zweiten Schaltkupplung und des fünften Schaltelements ergibt. Ein fünfter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebsseite kann durch Schließen der ersten Schaltkupplung und des dritten Schaltelements dargestellt werden. Zudem ergibt sich ein sechster Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebsseite durch Schließen der zweiten Schaltkupplung und Betätigung des ersten Schaltelements, während ein siebter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebsseite durch Schließen der zweiten Schaltkupplung und Betätigung des vierten Schaltelements darstellbar ist. Dabei findet im zweiten bis siebten Gang jeweils eine Kraftflussführung über nur eine der beiden Eingangswellen und damit auch über eines der beiden Teilgetriebe statt. Im siebten Gang wird der Kraftfluss dabei über die vierte Stirnradstufe und damit im Vergleich zu den übrigen Gängen zwei bis sechs mit einem zusätzlichen Zahneingriff geführt, was im Vergleich zu dem zweiten bis sechsten Gang eine entgegengesetzte Drehrichtung an der Abtriebsseite zur Folge hat. Der siebte Gang ist dementsprechend als Rückwärtsgang konzipiert.
Sind sowohl eine Elektromaschine, als auch eine Anschlusswelle vorgesehen, welche für die Verbindung mit einer vorgeschalteten Antriebsmaschine ausgebildet ist, so können die vorgenannten Gänge jeweils durch die Elektromaschine und die vorgeschaltete Antriebsmaschine genutzt werden. Über die Elektromaschine kann dabei je nach eingeleiteter Drehrichtung in den einzelnen Gängen entweder eine Vorwärtsfahrt oder eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges dargestellt werden.
Im Rahmen der Erfindung kann dem Getriebe ein Anfahrelement vorgeschaltet sein, beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung. Dieses Anfahrelement kann dann auch Bestandteil des Getriebes sein und dient der Gestaltung eines Anfahrvorgangs, indem es eine Schlupfdrehzahl zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Anschlusswelle bzw. der Antriebswelle des Getriebes ermöglicht. Besonders bevorzugt ist die Anschlusswelle aber im verbauten Zustand des Getriebes ohne zwischenliegendes Anfahrelement mit der vorgeschalteten Antriebsmaschine gekoppelt, wobei hierbei insbesondere bei Ausführung der Antriebsmaschine als Verbrennungskraftmaschine ein Torsionsschwingungsdämpfer zwischengeschaltet sein kann. Zudem kann auf jeder Welle des Getriebes prinzipiell ein Freilauf zum Getriebegehäuse oder zu einer anderen Welle angeordnet werden.
Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug und ist dann zwischen einer als Verbrennungskraftmaschine oder als Elektromaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist die Anschlusswelle bzw. die Antriebswelle des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen Verbrennungskraftmaschine und Getriebe zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein kann. Auch im Falle einer Ausführung der Antriebsmaschine als Elektromaschine kann eine direkte drehfeste Verbindung der Anschlusswelle bzw. der Antriebswelle mit einem Rotor dieser Elektromaschine vollzogen sein. Abtriebsseitig ist das Getriebe innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann bevorzugt mit einem Differentialgetriebe einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges gekoppelt, wobei hier allerdings auch eine Anbindung an ein Längsdifferential vorliegen kann, über welches eine Verteilung auf mehrere angetriebene Achsen des Kraftfahrzeuges stattfindet. Das Differentialgetriebe bzw. das Längsdifferential kann dabei mit dem Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Ebenso kann auch ein Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein.
Dass zwei Bauelemente des Getriebes drehfest „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Koppelung dieser Bauelemente, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Stirnräder der Stirnradstufen und/oder Wellen und/oder ein Getriebegehäuse handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind starr miteinander gekoppelt.
Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent drehfest miteinander gekoppelt, sondern eine drehfeste Koppelung wird erst durch Betätigen des zwischenliegenden Schaltelements vorgenommen. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran unmittelbar angekoppelten Bauelemente in ihren Drehbewegungen aneinander angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges;
2 eine schematische Darstellung eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges aus 1 im Bereich eines Getriebes entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine schematische Seitenansicht des Getriebes aus 2; und
4 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 2.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 eines Hybridfahrzeuges, wobei in dem Kraftfahrzeugantriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine 2 über einen zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer 3 mit einem Getriebe 4 verbunden ist. Dem Getriebe 4 ist abtriebsseitig ein Differentialgetriebe 5 nachgeschaltet, über welches eine Antriebsleistung auf Antriebsräder 6 und 7 einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges verteilt wird. Das Getriebe 4 und der Torsionsschwingungsdämpfer 3 sind dabei in einem gemeinsamen Getriebegehäuse 8 des Getriebes 4 zusammengefasst, in welches dann auch das Differentialgetriebe 5 integriert sein kann. Wie zudem in 1 zu erkennen ist, sind die Verbrennungskraftmaschine 2, der Torsionsschwingungsdämpfer 3, das Getriebe 4 und auch das Differentialgetriebe 5 quer zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet.
Aus 2 geht eine schematische Darstellung eines Teils des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 aus 1 im Bereich des Getriebes 4 hervor, welches entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist. Dabei umfasst das Getriebe 4 eine Antriebswelle 9, eine erste Eingangswelle 10, eine zweite Eingangswelle 11, eine Anschlusswelle 12, eine erste Vorgelegewelle 13 und eine zweite Vorgelegewelle 14. Die Antriebswelle 9, die beiden Eingangswellen 10 und 11 und auch die Anschlusswelle 12 liegen dabei koaxial zueinander, wobei die Antriebswelle 9, die Anschlusswelle 12 und die erste Eingangswelle 10 dabei als Vollwellen ausgeführt sind, während die zweite Eingangswelle 11 als Hohlwelle vorliegt. Die zweite Eingangswelle 11 überdeckt dabei axial mit der ersten Eingangswelle 10 und ist radial umliegend zu dieser angeordnet. Die Antriebswelle 9 ist axial zwischen der Anschlusswelle 12 und der ersten Eingangswelle 10 platziert.
Hingegen sind die Vorgelegewellen 13 und 14 achsparallel zu der Antriebswelle 9, den Eingangswellen 10 und 11 und auch der Anschlusswelle 12 angeordnet, wobei die Vorgelegewellen 13 und 14 jeweils als Vollwellen ausgeführt sind. Ebenfalls achsparallel zu der Antriebswelle 9, den Eingangswellen 10 und 11 und auch der Anschlusswelle 12 liegt zum einen eine Rotorwelle 15 einer Elektromaschine 16 sowie zum anderen eine Abtriebsseite 17 des Getriebes 4. Eine Lage der einzelnen Wellen 9, 10, 11, 12, 13, 14 und 15 und der Abtriebsseite 17 zueinander ist dabei insbesondere auch aus der schematischen Seitenansicht des Getriebes 4 in 3 ersichtlich, in welcher mit einem Pfeil eine bevorzugte Fahrtrichtung 18 des Kraftfahrzeuges angedeutet ist.
In 3 ist dabei zu erkennen, dass die Rotorwelle 15 hinsichtlich der Antriebswelle 9, den Eingangswellen 10 und 11 und der Anschlusswelle 12 oberhalb sowie in Fahrtrichtung vorgeschaltet liegt, während die zweite Vorgelegewelle 14 ebenfalls oberhalb der Wellen 9, 10, 11 und 12 angeordnet ist, aber in Fahrtrichtung nachgeschaltet liegt. Dagegen liegen die erste Vorgelegewelle 13 und auch die Abtriebsseite 17 unterhalb der Antriebswelle 9, den Eingangswellen 10 und 11 und der Anschlusswelle 12 sowie in Fahrtrichtung nachgeschaltet.
Die Antriebswelle 9 kann vorliegend über eine Schaltkupplung K0 drehfest mit der Anschlusswelle 12 verbunden werden, an welcher innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges 1 in 1 die Verbindung zu der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine 2 über den Torsionsschwingungsdämpfer 3 hergestellt ist. Außerdem kann die Antriebswelle 9 noch über eine Schaltkupplung K1 drehfest mit der ersten Eingangswelle 10 sowie über eine Schaltkupplung K2 drehfest mit der zweiten Eingangswelle 11 verbunden werden. Die Schaltkupplungen K0, K1 und K2 sind hierbei jeweils als kraftschlüssige Schaltkupplungen ausgeführt, wobei sie als nass- oder trockenlaufende Reibungskupplungen vorliegen. Die erste Schaltkupplung K1 und die zweite Schaltkupplung K2 sind dabei zu einer Doppelkupplung zusammengefasst.
Außerdem steht die Antriebswelle 9 noch über einen Zugmitteltrieb 19 mit der Rotorwelle 15 in Verbindung, wobei über den Zugmitteltrieb 19 dabei eine Koppelung der Antriebswelle 9 mittels der Rotorwelle 15 zu einem Rotor der achsparallel liegenden Elektromaschine 16 hergestellt ist. Der Zugmitteltrieb 19 ist hierbei bevorzugt als Kettentrieb ausgeführt.
Wie in 2 zu erkennen ist, verfügt das Getriebe 4 über eine Stirnradstufe 20, eine Stirnradstufe 21, eine Stirnradstufe 22, eine Stirnradstufe 23, eine Stirnradstufe 24 und eine Stirnradstufe 25. Dabei setzt sich die Stirnradstufe 20 aus einem Stirnrad 26 und einem Stirnrad 27 zusammen, die miteinander im Zahneingriff stehen. Das Stirnrad 26 ist hierbei drehfest auf der zweiten Eingangswelle 11 platziert, während das Stirnrad 27 drehbar auf der ersten Vorgelegewelle 13 gelagert ist. Letzteres kann dabei durch Betätigen eines Schaltelements A an der ersten Vorgelegewelle 13 festgesetzt werden, so dass die Stirnradstufe 20 in der Folge die zweite Eingangswelle 11 und die erste Vorgelegewelle 13 miteinander koppelt.
Auch die Stirnradstufe 21 setzt sich aus einem Stirnrad 28 und einem Stirnrad 29 zusammen, welche permanent miteinander im Zahneingriff stehen. Während das Stirnrad 28 der Stirnradstufe 21 dabei drehfest auf der ersten Eingangswelle 10 angeordnet ist, ist das Stirnrad 29 der Stirnradstufe 21 drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 14 gelagert. Das Stirnrad 29 kann dabei über ein Schaltelement B an der zweiten Vorgelegewelle 14 festgesetzt werden, wodurch eine Koppelung der ersten Eingangswelle 10 mit der zweiten Vorgelegewelle 14 über die Stirnradstufe 21 verwirklicht ist.
Bei der Stirnradstufe 22 stehen das Stirnrad 26 und ein Stirnrad 30 miteinander im Zahneingriff, von welchen das Stirnrad 30 drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 14 gelagert ist. Das drehfest auf der zweiten Eingangswelle 11 angeordnete Stirnrad 26 kämmt, wie bereits vorstehend beschrieben, zusätzlich auch mit dem Stirnrad 27 der Stirnradstufe 20 und ist somit sowohl Teil der Stirnradstufe 20, als auch der Stirnradstufe 22. Das Stirnrad 30 der Stirnradstufe 22 kann durch Schließen eines Schaltelements C an der zweiten Vorgelegewelle 14 festgesetzt werden, so dass die zweite Eingangswelle 11 und die zweite Vorgelegewelle 14 in der Folge über die Stirnradstufe 22 miteinander gekoppelt sind. Die Stirnradstufen 20 und 22 liegen dabei axial in einer Radebene.
Außerdem kann das Stirnrad 30 noch über ein Schaltelement W drehfest mit dem Stirnrad 29 der Stirnradstufe 21 verbunden werden, welches axial benachbart zu dem Stirnrad 30 ebenfalls drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 14 gelagert ist. Ein Schließen des Schaltelements W hat dementsprechend eine Koppelung der beiden Eingangswellen 10 und 11 über die Stirnradstufen 21 und 22 ohne Koppelung mit der zweiten Vorgelegewelle 14 zur Folge.
Die Stirnradstufe 23 setzt sich aus einem Stirnrad 31 und einem Stirnrad 32 zusammen, die ständig miteinander im Zahneingriff stehen. Während das Stirnrad 32 hierbei drehfest auf der ersten Vorgelegewelle 13 platziert ist, ist das Stirnrad 31 drehbar auf der ersten Eingangswelle 10 gelagert und kann an der ersten Eingangswelle 10 durch Betätigung eines Schaltelements D festgesetzt werden. Dadurch koppelt die Stirnradstufe 23 die erste Eingangswelle 10 und die erste Vorgelegewelle 13 miteinander.
Bei der Stirnradstufe 24 sind ein Stirnrad 33 und ein Stirnrad 34 vorgesehen, von welchen das Stirnrad 34 drehfest auf der zweiten Vorgelegewelle 14 platziert ist. Das Stirnrad 34 steht dabei permanent mit dem Stirnrad 33 im Zahneingriff, welches drehbar gelagert auf der zweiten Eingangswelle 11 angeordnet ist. Zudem ist ein Schaltelement E vorgesehen, bei dessen Betätigung das Stirnrad 33 an der zweiten Eingangswelle 11 festgesetzt wird, wodurch die zweite Eingangswelle 11 und die zweite Vorgelegewelle 14 über die Stirnradstufe 24 miteinander gekoppelt sind.
Wie in 2 zu erkennen ist, umfasst die Stirnradstufe 25 ein Stirnrad 35, welches drehbar auf der ersten Vorgelegewelle 13 gelagert ist und über ein Schaltelement R an der ersten Vorgelegewelle 13 festgesetzt werden kann. Dabei kämmt das Stirnrad 35 permanent mit dem Stirnrad 29 der Stirnradstufe 21, so dass bei einer Betätigung des Schaltelements R in der Folge eine Kraftflussführung ausgehend von der ersten Eingangswelle 10 über die Zahneingriffe zwischen den Stirnrädern 28 und 29 sowie zwischen den Stirnrädern 29 und 35 auf die erste Vorgelegewelle 13 geführt wird. Im Vergleich zu den Stirnradstufen 20, 21, 22, 23 und 24 findet hierbei ein zusätzlicher Zahneingriff statt. Insofern nutzt die Stirnradstufe 25 die Stirnräder 28 und 29 der Stirnradstufe 21, wobei die Stirnradstufe 25 dabei axial in einer Radebene mit der Stirnradstufe 21 liegt.
Während die Stirnradstufen 21, 23 und 25 Teil eines Teilgetriebe des Getriebes 4 sind, welchem die erste Eingangswelle 10 zugeordnet ist, sind die Stirnradstufen 20, 22 und 24 Teil eines anderen Teilgetriebes des Getriebes 4, dem die zweite Eingangswelle 11 zugeordnet ist.
Auf der ersten Vorgelegewelle 13 ist außerdem ein Stirnrad 36 drehfest angeordnet, welches mit einem Abtriebsstirnrad 37 im Zahneingriff steht, das die Abtriebsseite 17 des Getriebes 4 definiert. Konkret handelt es sich bei dem Abtriebsstirnrad 37 dabei um ein Antriebstellerrad des achsparallel liegenden Differentialgetriebes 5. In der Folge ist die erste Vorgelegewelle 13 durch den Zahneingriff des Stirnrades 36 mit dem Abtriebsstirnrad 37 permanent mit der Abtriebsseite 17 gekoppelt.
Wie zudem in 2 angedeutet ist, ist auf der ersten Vorgelegewelle 13 ein Parksperrenrad 38 drehfest platziert. Dieses Parksperrenrad 38 kann dabei bevorzugt über ein - vorliegend nicht weiter dargestelltes - Schaltelement an einem umliegenden Getriebegehäuse festgesetzt und in der Folge an einer Drehbewegung gehindert werden. Da dies auch ein Festsetzen der ersten Vorgelegewelle 13 und damit auch des Stirnrades 36 zur Folge hat, wird hierdurch auch ein Festsetzen des Abtriebsstirnrades 37 und damit eine Parksperre des Getriebes 4 verwirklicht.
Als Besonderheit ist eine Koppelung mit dem Abtriebsstirnrad 37 und damit der Abtriebsseite 17 seitens der zweiten Vorgelegewelle 14 über das Stirnrad 34 der Stirnradstufe 24 hergestellt, indem das Abtriebsstirnrad 37 neben dem Stirnrad 36 auch mit dem Stirnrad 34 kämmt. Insofern wird das Stirnrad 34 zum einen als Stirnrad der Stirnradstufe 24 und zum anderen auch für die permanente Koppelung der zweiten Vorgelegewelle 14 mit dem Abtriebsstirnrad 32 genutzt. Dabei liegt die Stirnradstufe 24 axial in einer Radebene mit dem Zahneingriff zwischen dem Stirnrad 36 und dem Abtriebsstirnrad 37.
Vorliegend sind zudem das Schaltelement A und das Schaltelement R zu einer Schalteinrichtung 39 zusammengefasst, über deren - vorliegend nicht weiter dargestellte - Betätigungseinrichtung aus einer Neutralstellung heraus zum einen das Schaltelement A sowie zum anderen das Schaltelement R in einen jeweils betätigten Zustand überführt werden kann.
Axial auf die Schaltkupplungen K0, K1 und K2 folgen bei dem Getriebe 4 zunächst die Stirnradstufe 24 und der Zahneingriff zwischen dem Stirnrad 36 und dem Abtriebsstirnrad 37 in einer Radebene, dann die die Stirnradstufen 20 und 22 in einer Radebene, dann die Stirnradstufen 21 und 25 in einer Radebene und schließlich die Stirnradstufe 23. Die Schaltelemente C und E sind dabei axial zwischen der Stirnradstufe 24 und dem Zahneingriff des Stirnrades 36 mit dem Abtriebsstirnrad 37 einerseits sowie den Stirnradstufen 20 und 22 andererseits platziert. Das Schaltelement W und die Schalteinrichtung 39 liegen jeweils axial zwischen den Stirnradstufen 20 und 22 einerseits sowie den Stirnradstufen 21 und 25 andererseits. Das Schaltelement B ist axial im Wesentlichen auf Höhe der Stirnradstufe 23 angeordnet, während das Schaltelement D axial auf einer den Stirnradstufen 21 und 25 abgewandt liegenden Seite der Stirnradstufe 23 vorgesehen ist.
Während die Schaltelemente C, W und B koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14 angeordnet sind, liegen die Schaltelemente E und D koaxial zu den Eingangswellen 10 und 11 sowie die Schalteinrichtung 39 koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13. Die Schaltelemente A, B, C, D, E, R und W sind dabei vorliegend jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt, wobei sie konkret jeweils als unsynchronisierte Klauenschaltelemente vorliegen.
In 4 ist ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes 4 aus 2 tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei unterschiedliche Gänge V1 bis V6 sowie R1 zwischen der Antriebswelle 9 und der Abtriebsseite 17 realisiert werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welche der Schaltelemente A, B, C, D, E, R und W jeweils betätigt und welche der Schaltkupplungen K1 und K2 geschlossen sind.
Wie in 4 zu erkennen ist, wird ein erster Gang V1 zwischen der Antriebswelle 9 und der Abtriebsseite 17 durch Schließen der Schaltkupplung K1 und Betätigen der Schaltelemente A und W geschaltet, so dass ein Kraftfluss ausgehend von der Antriebswelle 9 auf die drehfest hiermit verbundene, erste Eingangswelle 10 geführt wird. Ausgehend von dieser findet dann eine weitere Kraftflussführung über die Stirnradstufen 21 und 22 auf die zweite Eingangswelle 11 und im Weiteren über die Stirnradstufe 20 auf die erste Vorgelegewelle 13 statt. Letztere ist dabei über das Stirnrad 36 durch den Zahneingriff mit dem Abtriebsstirnrad 37 permanent mit der Abtriebsseite 17 gekoppelt.
Hingegen wird ein zweiter Gang V2 durch Schließen der Schaltkupplung K2 und des Schaltelements A dargestellt, wodurch der Kraftfluss ausgehend von der Antriebswelle 9 auf die zweite Eingangswelle 11 und im Weiteren über die Stirnradstufe 20 auf die erste Vorgelegewelle 13 geführt wird, von wo aus wieder eine Koppelung mit dem Abtriebsstirnrad 37 hergestellt ist.
In einem dritten Gang V3 sind die Schaltkupplung K1 und das Schaltelement B betätigt, so dass die Antriebswelle 9 drehfest mit der ersten Eingangswelle 10 verbunden ist, die über die Stirnradstufe 22 mit der zweiten Vorgelegewelle 14 gekoppelt ist, wobei die zweite Vorgelegewelle 14 dann über das Stirnrad 34 aufgrund des Zahneingriffs mit dem Abtriebsstirnrad 37 die Verbindung zur Abtriebsseite 17 herstellt.
Ferner ergibt sich ein vierter Gang V4 durch Schließen der Schaltkupplung K2 und des Schaltelements C, wodurch der Kraftfluss ausgehend von der Antriebswelle 9 auf die zweite Eingangswelle 11 und ausgehend von dieser über die Stirnradstufe 22 auf die zweite Vorgelegewelle 14 geführt wird. Dort ist dann wiederum über das Stirnrad 34 für eine Koppelung mit der Abtriebsseite 17 durch Zahneingriff mit dem Abtriebsstirnrad 37 gesorgt.
In einem fünften Gang V5 sind die Schaltkupplung K1 und das Schaltelement D betätigt, so dass die Antriebswelle 9 drehfest mit der ersten Eingangswelle 10 verbunden ist, an welcher das Stirnrad 31 über das Schaltelement D festgesetzt ist. Dementsprechend koppelt die Stirnradstufe 23 die erste Eingangswelle 10 mit der ersten Vorgelegewelle 13, welche über das Stirnrad 36 mit dem Abtriebsstirnrad 37 und damit auch der Abtriebsseite 17 in Verbindung steht.
Ein sechster Gang V6 wird dann durch Schließen der Schaltkupplung K2 und Betätigen des Schaltelements E dargestellt, wodurch eine Kraftflussführung ausgehend von der Antriebswelle 9 auf die hiermit drehfest verbundene, zweite Eingangswelle 11 stattfindet, an welcher das Stirnrad 33 der Stirnradstufe 24 festgesetzt ist. Insofern koppelt die Stirnradstufe 24 die zweite Eingangswelle 11 mit der Abtriebsseite 17, da das Stirnrad 34 der Stirnradstufe 24 gleichzeitig auch mit dem Abtriebsstirnrad 37 im Zahneingriff steht.
Schließlich ergibt sich noch ein Rückwärtsgang R1 durch Schließen der Schaltkupplung K1 und Betätigen des Schaltelements R. Dadurch wird die Antriebswelle 9 drehfest mit der ersten Eingangswelle 10 verbunden, die über die Stirnradstufe 25 durch Zahneingriffe der Stirnräder 28 und 29 sowie der Stirnräder 29 und 35 mit der ersten Vorgelegewelle 13 gekoppelt ist. Ausgehend von der ersten Vorgelegewelle 13 ist dann wiederum eine Koppelung mit der Abtriebsseite 17 durch Zahneingriff des Stirnrades 36 mit dem Abtriebsstirnrad 37 hergestellt.
Die Gänge V1 bis V6 und R1 können zum einen jeweils über die Elektromaschine 16 genutzt werden, welche über den Zugmitteltrieb 19 permanent mit der Antriebswelle 9 gekoppelt ist. So kann die Elektromaschine 16 bei Betrieb als Elektromotor in einem der Gänge V1 bis V6 und R1 ein rein elektrisches Fahren des Kraftfahrzeuges realisieren, wobei dies je nach eingeleiteter Drehrichtung der Elektromaschine 16 jeweils zum einen als Vorwärtsfahrt sowie zum anderen als Rückwärtsfahrt darstellbar ist. Außerdem kann die Elektromaschine 16 bei Betrieb als Generator zum Rekuperieren und damit zum Abbremsen des Kraftfahrzeuges genutzt werden.
Darüber hinaus sind die Gänge V1 bis V6 und R1 aber auch für ein Fahren über die Verbrennungskraftmaschine 2 nutzbar, wobei in jedem der Gänge V1 bis V6 dabei jeweils zusätzlich die Schaltkupplung K0 zu betätigen ist, um die Antriebswelle 9 drehfest mit der Anschlusswelle 12 zu verbinden. Prinzipiell kann auch bei einem Fahren des Kraftfahrzeuges über die Verbrennungskraftmaschine 2 die Elektromaschine 16 jederzeit zugeschaltet werden, um das Fahrzeug gemeinsam anzutreiben oder auch nur kurzzeitig über die Elektromaschine 16 zu unterstützen. Ferner kann die Elektromaschine 16 dabei insbesondere auch zu einem Synchronisieren der Schaltkupplungen K0, K1 und K2 und ggf. auch der Schaltelemente A, B, C, D, E, R und W genutzt werden.
Schließlich kann auch ein Lade- oder Startbetrieb durch alleiniges Schließen der Schaltkupplung K0 dargestellt werden. Denn hierdurch sind die Verbrennungskraftmaschine 2 und die Elektromaschine 16 über die Antriebswelle 9 und die Anschlusswelle 12 miteinander gekoppelt, so dass in einem generatorischen Betrieb der Elektromaschine 16 und bei Antrieb über die Verbrennungskraftmaschine 2 gezielt ein Laden eines elektrischen Energiespeichers vollzogen werden kann. Wird die Elektromaschine 16 umgekehrt als Elektromotor betrieben, so kann die Elektromaschine 16 die Verbrennungskraftmaschine 2 starten.
Mittelst der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein kompakt bauendes Getriebe mit niedrigem Herstellungsaufwand verwirklicht werden.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeugantriebsstrang
2: Verbrennungskraftmaschine
3: Torsionsschwingungsdämpfer
4: Getriebe
5: Differentialgetriebe
6: Antriebsrad
7: Antriebsrad
8: Getriebegehäuse
9: Antriebswelle
10: erste Eingangswelle
11: zweite Eingangswelle
12: Anschlusswelle
13: erste Vorgelegewelle
14: zweite Vorgelegewelle
15: Rotorwelle
16: Elektromaschine
17: Abtriebsseite
18: bevorzugte Fahrtrichtung
19: Zugmitteltrieb
20: Stirnradstufe
21: Stirnradstufe
22: Stirnradstufe
23: Stirnradstufe
24: Stirnradstufe
25: Stirnradstufe
26: Stirnrad
27: Stirnrad
28: Stirnrad
29: Stirnrad
30: Stirnrad
31: Stirnrad
32: Stirnrad
33: Stirnrad
34: Stirnrad
35: Stirnrad
36: Stirnrad
37: Abtriebsstirnrad
38: Parksperrenrad
39: Schalteinrichtung
K0: Schaltkupplung
K1: Schaltkupplung
K2: Schaltkupplung
A: Schaltelement
B: Schaltelement
C: Schaltelement
D: Schaltelement
E: Schaltelement
R: Schaltelement
W: Schaltelement
V1: Gang
V2: Gang
V3: Gang
V4: Gang
V5: Gang
V6: Gang
R1: Gang

Claims

Getriebe (4) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Eingangswelle (10), eine zweite Eingangswelle (11), eine erste Vorgelegewelle (13), eine zweite Vorgelegewelle (14) und eine Abtriebsseite (17), wobei die Abtriebsseite (17) durch ein Abtriebsstirnrad (37) gebildet ist, wobei auf den Vorgelegewellen (13, 14) jeweils ein mit dem Abtriebsstirnrad (37) kämmendes Stirnrad (34, 36) angeordnet ist, wobei das auf der zweiten Vorgelegewelle (14) vorgesehene, mit dem Abtriebsstirnrad (37) im Zahneingriff stehende Stirnrad (34) gleichzeitig auch ein erstes Stirnrad (34) der ersten Stirnradstufe (24) ist, über welche die zweite Eingangswelle (11) bei Betätigung eines ersten Schaltelements (E) mit der zweiten Vorgelegewelle (14) gekoppelt ist.
Getriebe (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stirnrad (34) der ersten Stirnradstufe (24) drehfest auf der zweiten Vorgelegewelle (14) vorgesehen ist und neben dem Abtriebsstirnrad (37) noch mit einem zweiten Stirnrad (33) der ersten Stirnradstufe (24) kämmt, welches drehbar auf der zweiten Eingangswelle (11) gelagert und über das erste Schaltelement (E) an der zweiten Eingangswelle (11) festsetzbar ist.
Getriebe (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zudem eine zweite Stirnradstufe (21), eine dritte Stirnradstufe (23), eine vierte Stirnradstufe (25), eine fünfte Stirnradstufe (22) und eine sechste Stirnradstufe (20) vorgesehen sind, wobei die erste Eingangswelle (10) über die zweite Stirnradstufe (21) bei Schließen eines zweiten Schaltelements (B) mit der zweiten Vorgelegewelle (14) gekoppelt ist, über die dritte Stirnradstufe (23) bei Betätigung eines dritten Schaltelements (D) mit der ersten Vorgelegewelle (13) gekoppelt ist sowie über die vierte Stirnradstufe (25) bei Schließen eines vierten Schaltelements (R) mit der ersten Vorgelegewelle (13) gekoppelt ist, während die zweite Eingangswelle (11) über die fünfte Stirnradstufe (22) bei Schließen eines fünften Schaltelements (C) mit der zweiten Vorgelegewelle (14) gekoppelt ist sowie über die sechste Stirnradstufe (20) bei Betätigung eines sechsten Schaltelements (A) mit der ersten Vorgelegewelle (13) gekoppelt ist.
Getriebe (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stirnradstufe (21) ein erstes Stirnrad (28) und ein hiermit kämmendes, zweites Stirnrad (29) aufweist, von welchen das erste Stirnrad (28) der zweiten Stirnradstufe (21) drehfest auf der ersten Eingangswelle (10) angeordnet ist, während das zweite Stirnrad (29) der zweiten Stirnradstufe (21) drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle (14) platziert und über das zweite Schaltelement (B) an der zweiten Vorgelegewelle (14) festsetzbar ist.
Getriebe (4) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Stirnradstufe (25) ein Stirnrad (35) aufweist, welches mit dem zweiten Stirnrad (29) der zweiten Stirnradstufe (21) im Zahneingriff steht und drehbar auf der ersten Vorgelegewelle (13) angeordnet ist, wobei das Stirnrad (35) der vierten Stirnradstufe (25) über das vierte Schaltelement (R) an der ersten Vorgelegewelle (13) festsetzbar ist.
Getriebe (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Stirnradstufe (23) ein erstes Stirnrad (32) und ein hiermit kämmendes, zweites Stirnrad (31) aufweist, von welchen das erste Stirnrad (32) der dritten Stirnradstufe (23) drehfest auf der ersten Vorgelegewelle (13) angeordnet ist, während das zweite Stirnrad (31) der dritten Stirnradstufe (23) drehbar auf der ersten Eingangswelle (10) platziert und über das dritte Schaltelement (D) an der ersten Eingangswelle (10) festsetzbar ist.
Getriebe (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die fünfte Stirnradstufe (22) ein erstes Stirnrad (26) und ein hiermit kämmendes, zweites Stirnrad (30) aufweist, von welchen das erste Stirnrad (26) der fünften Stirnradstufe (22) drehfest auf der zweiten Eingangswelle (11) angeordnet ist, während das zweite Stirnrad (30) der fünften Stirnradstufe (22) drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle (14) platziert und über das fünfte Schaltelement (C) an der zweiten Vorgelegewelle (14) festsetzbar ist.
Getriebe (4) nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Stirnrad (29) der zweiten Stirnradstufe (21) und das zweite Stirnrad (30) der fünften Stirnradstufe (22) über ein weiteres Schaltelement (W) drehfest verbindbar sind.
Getriebe (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die sechste Stirnradstufe (20) ein erstes Stirnrad (26) und ein hiermit kämmendes, zweites Stirnrad (27) aufweist, von welchen das erste Stirnrad (26) der sechsten Stirnradstufe (20) drehfest auf der zweiten Eingangswelle (11) angeordnet ist, während das zweite Stirnrad (27) der sechsten Stirnradstufe (20) drehbar auf der ersten Vorgelegewelle (13) platziert und über das sechste Schaltelement (A) an der ersten Vorgelegewelle (13) festsetzbar ist.
Getriebe (4) nach den Ansprüchen 7 und 9 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stirnrad (26) der fünften Stirnradstufe (22) gleichzeitig auch das erste Stirnrad (26) der sechsten Stirnradstufe (20) ist.
Getriebe (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zudem eine Antriebswelle (9) vorgesehen ist, welche mit der ersten Eingangswelle (10) über eine erste Schaltkupplung (K1) und mit der zweiten Eingangswelle (11) über eine zweite Schaltkupplung (K2) drehfest verbindbar ist.
Getriebe (4) nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (9) mit einem Rotor einer Elektromaschine (16) gekoppelt ist.
Getriebe (4) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (9) zudem über eine dritte Schaltkupplung (K0) drehfest mit einer Anschlusswelle (12) verbindbar ist, die dazu eingerichtet ist, das Getriebe (4) mit einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges zu verbinden.
Getriebe (4) nach den Ansprüchen 3 bis 9 und nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich - ein erster Gang (V1) zwischen der Antriebswelle (9) und der Abtriebsseite (17) durch Schließen der ersten Schaltkupplung (K1) sowie Betätigung des sechsten (A) und des weiteren Schaltelements (W), - ein zweiter Gang (V2) zwischen der Antriebswelle (9) und der Abtriebsseite (17) durch Schließen der zweiten Schaltkupplung (K2) und Betätigung des sechsten Schaltelements (A), - ein dritter Gang (V3) zwischen der Antriebswelle (9) und der Abtriebsseite (17) durch Schließen der ersten Schaltkupplung (K1) und Betätigung des zweiten Schaltelements (B), - ein vierter Gang (V4) zwischen der Antriebswelle (9) und der Abtriebsseite (17) durch Schließen der zweiten Schaltkupplung (K2) und Betätigung des fünften Schaltelements (C), - ein fünfter Gang (V5) zwischen der Antriebswelle (9) und der Abtriebsseite (17) durch Schließen der ersten Schaltkupplung (K1) und Betätigung des dritten Schaltelements (D), - ein sechster Gang (V6) zwischen der Antriebswelle (9) und der Abtriebsseite (17) durch Schließen der zweiten Schaltkupplung (K2) und Betätigung des ersten Schaltelements (E), sowie - ein siebter Gang (R1) zwischen der Antriebswelle (9) und der Abtriebsseite (17) durch Schließen der ersten Schaltkupplung (K1) und Betätigung des vierten Schaltelements (R) ergibt.
Kraftfahrzeugantriebsstrang (1), insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, umfassend ein Getriebe (4) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14.
Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (4) nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Ladebetriebes oder eines Startbetriebes die dritte Schaltkupplung (K0) geschlossen wird.