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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG:
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Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeuggetriebe, insbesondere für Straßen- und Geländeschwerfahrzeuge, und speziell Doppel- und Mehrkupplungsgetriebe mit einem Vorgelegeabschnitt, der ohne Unterbrechung der Leistungsübertragung geschaltet werden kann.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Doppelkupplungsgetriebe sind eine Kreuzung zwischen herkömmlichen gestuften Getrieben mit Leistungsunterbrechung beim Gangschalten und Lastschaltgetrieben vom Planetentyp ohne Leistungsunterbrechung. Im Prinzip weist ein Doppelkupplungsgetriebe zwei Eingangswellen auf, wobei jede mit einer Reibungskupplung und mit dem Ausgang des Motors verbindbar ist. Funktionell ist dies äquivalent zu zwei herkömmlichen Getrieben, die parallel angeordnet sind, d. h. zu zwei parallelen Untergetrieben, von denen immer nur eines für die Leistungsübertragung verwendet wird. Das Untergetriebe, das nicht verwendet wird und einstweilen im Leerlauf läuft, kann durch Einlegen eines Gangs für einen nachfolgenden Schaltvorgang vorbereitet werden. Dieser Schaltvorgang wird durchgeführt, indem gleichzeitig die Reibungskupplung der zuvor verwendeten Unterkupplung ausgerückt und die Reibungskupplung der zuvor im Leerlauf laufenden Unterkupplung eingerückt wird.
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Bei richtiger Auslegung haben Doppelkupplungsgetriebe das Potential zur Bereitstellung von Lastschaltvorgängen bei angemessenen Herstellungskosten und niedrigen Leistungsverlusten. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die rotierenden Teile, d. h. die Zahnräder, Wellen und Zahnkupplungen jenen in herkömmlichen gestuften Getrieben ähnlich sind. Dies ermöglicht außerdem die Verwendung der gleichen Herstellungsausrüstung. Somit ist es sinnvoll, Doppelkupplungsgetriebe in den gleichen Anlagen herzustellen, die auch für herkömmliche gestufte Getriebe verwendet werden.
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Doppelkupplungsgetriebe für hinterradangetriebene Fahrzeuge weisen häufig zwei separate Gegenwellen auf, wobei eine mit jeder Eingangswelle verbunden ist. Ein Beispiel findet sich in der
US 5 150 628 (mit 12 und 15 bezeichnet). Diese Gegenwellen sind parallel zum Getriebeeingang angeordnet. Sie machen das Getriebe breiter als ein herkömmliches gestuftes Getriebe. Dies kann zu Schwierigkeiten beim Einbau des Getriebes in das Fahrzeug führen. Andererseits kann das Getriebe stattdessen kürzer sein. Jedenfalls gibt es bei einigen Doppelkupplungsgetriebeauslegungen nur eine Gegenwelle, wie z. B. in der
DE 923 402 B und der
DE 31 31 156 A1 . An dieser Gegenwelle sind Loszahnräder angeordnet, die durch selektives Einrücken mechanischer Zahnkupplungen miteinander und mit der Gegenwelle drehverbunden werden können. In gewisser Weise könnte dies so betrachtet werden, als ob die zweite Gegenwelle koaxial zu der ersten angeordnet wäre. Das Ergebnis ist ein lastschaltbares Doppelkupplungsgetriebe, das so schlank wie entsprechende herkömmliche gestufte Getriebe ist. Die Anzahl der Gänge und die Drehzahluntersetzungsverhältnisse, die möglich sind, sind für Schwereinsatzfahrzeuge jedoch nicht ausreichend.
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Es sind einige Doppelkupplungsgetriebekonzepte in einem sogenannten Wickelaufbau vorgestellt worden, beispielsweise in der
US 5 347 879 , der
US 5 592 854 , der
DE 103 25 647 A1 und der
DE 103 39 758 A1 Bei diesen wird die Leistung in wenigstens einem Gang über vier Zahnradeingriffe geleitet, und es werden für mehr als einen Gang mehrere Zahnräder verwendet. Dies ergibt eine weitere Untersetzung der Drehzahl. Diese entspricht jedoch nur einem oder zwei zusätzlichen Gängen. Somit sind diese Konzepte für Schwerfahrzeuge weniger geeignet.
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Die
DE 10 2005 030 987 A1 ,
DE 10 2005 033 027 A1 ,
DE 10 2006 015 661 A1 und
EP 1 624 232 A1 zeigen Getriebekonzepte, bei denen ein Hauptgetriebe vom Doppelkupplungstyp mit einem Vorgelegeabschnitt in Reihe geschaltet ist. Dies ermöglicht es, die Anzahl der Gänge zu verdoppeln und Gänge für eine hohe Zugkraft sowie Gänge für eine hohe Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhalten. Leider gibt es bei diesen Konstruktionen Schaltvorgänge zwischen aufeinanderfolgenden Gängen, bei denen die Leistungsübertragung unterbrochen wird. Dies ist keine Option für Straßen- und Geländeschwerfahrzeuge, die einem hohen Fahrwiderstand ausgesetzt sind. Zwei ähnliche Konstruktionen eines Doppelkupplungshauptgetriebes in Kombination mit einem Vorgelegeabschnitt sind in der
DE 10 2005 050 067 A1 und in der
WO 2007/039021 A1 gezeigt. Dabei können der Eingang und der Ausgang des Getriebes durch eine Reibungskupplung verbunden werden. Diese Reibungskupplung kann die Leistung übertragen, wenn ein Gangschaltvorgang stattfindet. Dadurch kann die Leistungsunterbrechung bei allen Gangschaltvorgängen vermieden werden. Jedoch ist bei angemessenen Größen dieser Reibungskupplung bei Schaltvorgängen zwischen niedrigen Gängen die zu den angetriebenen Rädern übertragene Leistung sehr klein. Gleichzeitig ist bei diesen Gangschaltvorgängen die Verlustleistung in dieser Reibungskupplung groß. Somit wären diese Arten von Doppelkupplungsgetriebe von begrenztem praktischen Nutzen, insbesondere für Straßen- und Geländeschwerfahrzeuge.
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Doppelkupplungsgetriebe wie in der
US 5 150 628 ,
DE 923 402 B und
DE 31 31 156 A1 könnten mit einem großen Vorgelegeabschnitt kombiniert werden. Dies ergibt ein kompaktes Getriebe mit mehreren Gängen und hohen Drehzahluntersetzungsverhältnissen. Gangschaltvorgänge zwischen aufeinanderfolgenden Gängen könnten mit Ausnahme des Schaltens des Vorgelegeabschnitts ohne Leistungsunterbrechung erfolgen. Dies wäre wahrscheinlich für die meisten Straßenschwerfahrzeuge akzeptabel, aber z. B. nicht für Lastwagen bei hügeligen Anwendungen oder Sattelschleppern.
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Die
US 7 353 724 B2 zeigt in den
1 und
3 Doppelkupplungsgetriebe, bei denen eine direkte Verbindung zwischen einer der Eingangswellen und der Ausgangswelle die Leistung übertragen kann, wenn zwischen niedrigen - untersetzten - Gängen und hohen - übersetzten - Gängen gewechselt wird. Dies ist jedoch nicht wirklich ein Vorgelegeabschnitt. Die Anzahl der Gänge ist verdoppelt, aber in den Untersetzungsgängen wird die Leistung nur über zwei Zahnradeingriffe übertragen, wie in
2 der
US 6 958 028 B2 . Dies begrenzt die praktisch mögliche Drehzahluntersetzung. Dadurch sind diese Getriebe für Schwerfahrzeuge nicht geeignet.
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Ein in etwa ähnliches Prinzip ist in der
US 4 777 837 geoffenbart. Dort sind für Zwischengänge zwischen den Niedrig- und Hochbereichsgängen separate Zahnradpaare vorgesehen. Dies ergibt eine große Anzahl von Gängen ohne Leistungsunterbrechungen bei Gangschaltvorgängen zwischen aufeinanderfolgenden Gängen. In Niedrigbereichsgängen wird die Leistung über drei Zahnradeingriffe übertragen, die große Untersetzungsverhältnisse ermöglichen. Aufgrund zweier paralleler Gegenwellen und einer großen Anzahl von nebeneinander befindlichen Zahnrädern ist das Getriebe jedoch sowohl breit als auch lang. Überdies ist die Ausgangswelle zur Eingangswelle nicht koaxial. Dadurch ist das Getriebe mit den meisten Schwerlastwagenauslegungen nicht kompatibel. Die Anzahl der Bauteile ist groß, was zusätzliche Kosten verursacht.
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Weiterhin wird in der
US 7 070 534 B2 ein Doppelkupplungsgetriebe
10 mit einem Planetenvorgelegeabschnitt
56 und einem koaxialen Eingang
86 und Ausgang
68 vorgestellt. Eine Doppelkupplungseinheit
20,
22 überträgt die Leistung selektiv zu Eingangswellen
90 und
92. Zu jeder dieser Eingangswellen
90,
92 ist eine Gegenwelle
74 bzw.
76 angeordnet. Von jeder Gegenwelle
74,
76 kann die Leistung auf eine von zwei Arten mit Zahnkupplungen
80 und
84 selektiv zum Ausgang
68 gerichtet werden. Erstens kann die Leistung über Zahnräder
44,
46 bzw.
54,
46 zum Sonnenrad
58 des Planetenvorgelegeabschnitts
56 geleitet werden. Dies ergibt eine Drehzahluntersetzung im Planetenvorgelegeabschnitt
56, die Niedrigbereichsgängen entspricht. Zweitens kann die Leistung über Zahnräder
40,
42 bzw.
50,
42 in direkterer Weise zum Ausgang
68 geleitet werden. Der Planetenvorgelegeabschnitt läuft dann im Leerlauf, und es werden Hochbereichsgänge geschaffen. Zwischen Niedrig- und Hochbereichsgängen können Schaltvorgänge ohne Leistungsunterbrechung durchgeführt werden. Leider ist die Anzahl der rotierenden Bauteile, z. B. der Zahnräder und Zahnkupplungen im Vergleich zu der Anzahl der Gänge relativ groß. Durch die große Anzahl von Zahnrädern ist das Getriebe lang, und durch die zwei parallelen Gegenwellen ist es breit. Dadurch wird das Einpassen in das Fahrzeug schwierig. Aufgrund der großen Anzahl von Bauteilen ist die Fertigung des Getriebes kostenintensiv. Außerdem bringt der im Leerlauf laufenden Planetenvorgelegeabschnitt unnötig große Leistungsverluste in Hochbereichsgängen mit sich. Somit gibt es mehrere Nachteile, die dieses Getriebe für die Verwendung in Schwerfahrzeugen weniger geeignet machen.
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Die
US 6 958 028 B2 ,
5, zeigt ein Doppelkupplungsgetriebe mit einem Planetenvorgelegeabschnitt. Dieses Getriebe ist ähnlich dem in der
US 7 070 534 B2 . Der Hauptunterschied ist, dass beide Eingangswellen
30 und
40 die gleiche(n) Gegenwelle
50, Zahnkupplung
130 und Zahnräder
122,
124 und
126,
128 zwischen dieser Gegenwelle und dem Planetenvorgelegeabschnitt verwenden. Die Leistungsunterbrechung zwischen Niedrig- und Hochbereichsgängen wird durch einen Brückendrehmomentpfad über eine separate Gegenwelle
152 beseitigt. Dadurch wird das Getriebe breit, und es weist auch die restlichen Nachteile des Getriebes in der
US 7 070 534 B2 auf: viele Bauteile, lang und hohe Leistungsverluste für Hochbereichsgänge.
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In der
US 2008/0188342 A1 ist in
1 ein Doppelkupplungshauptgetriebe
10 mit einer einzelnen Gegenwelle gezeigt, das mit einem Planetenvorgelegeabschnitt
12 kombiniert ist. Ein Brückendrehmomentpfad wird durch eine Zahnkupplung
84 gebildet, die ein Loszahnrad
64 an einer Hauptwelle
28 mit einem mit einer Ausgangswelle
70 drehfest verbundenen Planetenträger
68 drehverriegelt. Wenn die Leistung auf diesem Pfad geleitet wird, laufen die Zahnräder im Planetenvorgelegeabschnitt im Leerlauf, und es kann zwischen hohen und niedrigen Positionen geschaltet werden. Dies ergibt ein schmales Getriebe mit hohen Untersetzungsverhältnissen, bei dem bei jedem Schaltvorgang zwischen aufeinanderfolgenden Gängen Leistungsunterbrechungen vermieden werden können. Jedoch weist diese Brückenpfadausführungsform mehrere Nachteile auf. Erstens weist die Zahnkupplung
84 eine komplexe Konstruktion auf, was sie kostenintensiv und lang macht. Zweitens muss das Lager
32, das die Hauptwelle
28 trägt, vor dem Loszahnrad
64 angeordnet sein. Dadurch ist ein großer Teil der Hauptwelle
28 hinter dem Lager
32 platziert, was wiederum Fehlausrichtungen im Vorgelegeabschnitt und der Zahnkupplung
84 erhöht. Überdies wird durch eine Hauptwelle, die Zahnräder und Zahnkupplungen auf beiden Seiten der das Lager
32 tragenden Gehäusewand aufweist, die Montage des Getriebes nicht erleichtert. Drittens macht das Hinzufügen von Teilen für die Zahnkupplung
84 die Herstellung der bereits komplexen Form des Planetenträgers
68 sogar noch komplexer und kniffliger.
3 zeigt ein ähnliches Doppelkupplungshauptgetriebe in Kombination mit einem Vorgelegeabschnitt
102, der nicht vom Planetentyp ist. Was den Rest angeht, weist dieses Getriebe ähnliche Eigenschaften wie das in
1 auf. Die
DE 10 2007 047 671 A1 zeigt eine ähnliche Auslegung, die ähnliche Nachteile hat.
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Die
US 5 385 066 zeigt mehrere Getriebe, bei denen ein herkömmliches gestuftes Hauptgetriebe
12 mit einem Vorgelegeabschnitt
14, der nicht vom Planetentyp ist, kombiniert ist. Durch Zahnkupplungen
184 können die Hauptgetriebegegenwellen
142 selektiv mit den Vorgelegeabschnittsgegenwellen
172 drehverriegelt werden. Dadurch können ohne das Hinzufügen von Zahnrädern zusätzliche Gänge erhalten werden. Dies führt zu einer kurzen Länge und einer kosteneffektiven Herstellung der Getriebe. Jedoch sind diese Getriebe vom herkömmlichen Typ und weisen eine einzelne Reibungsmasterkupplung und eine Leistungsunterbrechung bei jedem Gangschaltvorgang auf. Dies begrenzt ihre Verwendung auf leichtere Anwendungen von Straßenschwerfahrzeugen.
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Somit gibt es für Straßen- und Geländeschwerfahrzeuge das Erfordernis eines Getriebes, das i) während allen Schaltvorgängen zwischen aufeinanderfolgenden Gängen eine hohe Leistungsübertragung zu den angetriebenen Rädern ermöglicht, ii) hohe Untersetzungsverhältnisse bereitstellen kann, iii) kosteneffektiv und einfach herzustellen ist, iv) niedrige Leistungsverluste aufweist und v) in einem Fahrzeug eingebaut werden kann, in dem der verfügbare Raum, insbesondere in Axialrichtung, begrenzt ist.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Somit ist es das primäre Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Getriebe bereitzustellen. Dies wird durch ein Getriebe erreicht, wie es in der Einleitung erörtert wurde und dessen Merkmale durch Anspruch 1 definiert sind.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, die dem Patentanspruch 1 folgen.
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Figurenliste
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die zum Zwecke der Exemplifizierung weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sowie den technischen Hintergrund zeigen, wird die vorliegende Erfindung nachstehend näher beschrieben, wobei
- 1 eine geradlinige Kombination eines Doppelkupplungshauptgetriebes und eines Vorgelegeabschnitts des Stands der Technik zeigt, wobei das resultierende Getriebe beim Schalten des Vorgeleges eine unterbrochene Leistungsübertragung aufweist,
- 2 ein ähnliches Getriebe mit einer alternativen Hauptkupplung des Stands der Technik zeigt,
- 3 ein erfindungsgemäßes Getriebe ohne Leistungsunterbrechung beim Schalten zeigt,
- 4 eine Ausführungsform der Erfindung mit verstärktem Vorgelegeabschnitt zeigt; und
- 5 eine Ausführungsform der Erfindung mit mehreren Rückwärtsgängen zeigt.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt schematisch einen Längsabschnitt der rotierenden Teile eines Getriebes 100 für ein Schwerfahrzeug. Das Getriebe 100 besteht aus einer Doppelreibungskupplungseinheit 110, einem Hauptgetriebe 120 vom Doppelkupplungsgetriebetyp und einem Vorgelegeabschnitt 160, der nicht vom Planetentyp ist. Die Doppelreibungskupplungseinheit 110 umfasst eine von einer (nicht gezeigten) Motorkurbelwelle angetriebene Kupplungseingangswelle 111, eine damit verbundene Kupplungsanordnung 112, die erste und zweite Unterkupplungen 113, 114 aufweist, und eine (nicht gezeigte) Stellgliedvorrichtung zur Steuerung der Kupplungseinheit.
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Das Hauptgetriebe 120 weist zwei Eingangswellen auf, eine erste Eingangswelle 121 und eine zweite Eingangswelle 122. Die erste Eingangswelle 121 kann durch die erste Unterkupplung 113 drehend angetrieben sein. In ähnlicher Weise kann die zweite Eingangswelle 122 durch die zweite Unterkupplung 114 drehbar angetrieben sein.
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Ein erstes Primärzahnrad 132 ist mit der ersten Eingangswelle 121 drehfest verbunden oder damit einstückig ausgebildet. Ein zweites Primärzahnrad 130 ist mit der zweiten Eingangswelle 122 drehfest verbunden oder damit einstückig ausgebildet. Eine Hauptwelle 124 ist koaxial zu den Eingangswellen 121 und 122 angeordnet. Eine Gegenwelle 123 ist parallel dazu angeordnet. Die zweite Eingangswelle 122 ist mit einem Eingangswellenlager 125 von dem (nicht gezeigten) Getriebegehäuse getragen. Zwischen der Hauptwelle 124, der ersten Eingangswelle 121 und der zweiten Eingangswelle 122 sind vier Führungslager 129 angeordnet. Dadurch wird eine gründliche, aber nicht allzu eingeschränkte Aufhängung der Haupt- und der Eingangswelle erreicht.
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Die Hauptwelle 124 trägt drei Loszahnräder, das zweite Sekundärloszahnrad 134, das erste Sekundärloszahnrad 136 und das Rückwärtssekundärloszahnrad 191. Hierbei können das erste Sekundärloszahnrad 136 und das Rückwärtssekundärloszahnrad 191 durch eine erste/Rückwärts-Zahnkupplung 141 an der Hauptwelle drehverriegelt werden. Das zweite Sekundärloszahnrad 134 kann durch eine zweite Zahnkupplung 142 an der Hauptwelle 124 drehverriegelt werden. Schließlich können die Hauptwelle 124 und die erste Eingangswelle 121 durch eine direkte Zahnkupplung 140 drehverriegelt werden.
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An der Gegenwelle 123 kämmt ein gerades Primärzahnrad 131 mit dem zweiten Primärzahnrad 130 der zweiten Eingangswelle 122. Ein Primärgegenwellenloszahnrad 133 kämmt mit dem ersten Primärzahnrad 132 der ersten Eingangswelle 121. Ein Sekundärgegenwellenloszahnrad 135 kämmt mit dem zweiten Sekundärloszahnrad 134 an der Hauptwelle 124. Das erste Sekundärloszahnrad 136 kämmt mit einem ersten Sekundärzahnrad 137, das mit der Gegenwelle 123 einstückig ausgebildet oder damit drehfest verbunden ist. Dann sind ein Rückwärtssekundärzahnrad 192, das mit der Gegenwelle 123 einstückig ausgebildet oder damit drehfest verbunden ist, und das Rückwärtssekundärloszahnrad 191 beide im Eingriff mit einem Rückwärtsgang-Zwischenzahnrad 193.
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Die Gegenwellenloszahnräder 133 und 135 können durch eine erste Gegenwellenzahnkupplung 148 selektiv drehverriegelt werden. Das Sekundärgegenwellenloszahnrad 135 kann durch eine zweite Gegenwellenzahnkupplung 149 an der Gegenwelle 123 selektiv drehverriegelt werden.
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Die Hauptwellenzahnkupplungen 140, 141 und 142 und die Gegenwellenzahnkupplungen 148 und 149 werden durch eine nicht gezeigte Gangschaltungssteuerung gesteuert, die Ventile, Stellglieder, Schaltstangen, Schaltgabeln, Elektronik und Sensoren umfassen kann, wie es dem Fachmann bekannt ist.
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Der Vorgelegeabschnitt 160 umfasst eine Vorgelegeeingangswelle 161 und ein Vorgelegeprimärzahnrad 162, die mit der Hauptwelle 124 einstückig ausgebildet oder damit drehfest verbunden sind, eine Vorgelegegegenwelle 163, die mit einem Primärvorgelegegegenwellenzahnrad 164 und einem Sekundärvorgelegegegenwellenzahnrad 165 einstückig ausgebildet oder damit drehfest verbunden ist, ein Sekundärvorgelegeloszahnrad 166, das von einer Vorgelegehauptwelle 167 getragen ist, und eine Vorgelegezahnkupplung 168. Die Vorgelegehauptwelle 167 kann durch die Vorgelegezahnkupplung 168 mit der Vorgelegeeingangswelle 161 - für Gänge im oberen Bereich - oder mit dem Sekundärvorgelegeloszahnrad 166 - für Gänge im unteren Bereich - selektiv drehverriegelt werden. Die Vorgelegehauptwelle 167, eine Ausgangswelle 171 und ein Mitnehmerflansch 173 sind einstückig ausgebildet oder miteinander drehfest verbunden.
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Das Hauptgetriebe
120 ist funktionell identisch oder sehr ähnlich zu den Doppelkupplungsgetrieben in der
DE 92 34 02 und der
DE 31 31 156 A1 . Es weist sechs Vorwärtsgänge auf, in denen während des Schaltens zwischen aufeinanderfolgenden Gängen eine hohe Leistungsübertragung zu den angetriebenen Rädern ermöglicht wird. Die Kombination mit dem Vorgelegeabschnitt
160 erhöht die Anzahl der Gänge und das maximale Reduktionsverhältnis des gesamten Getriebes
100, wenn auch mit einer Leistungsunterbrechung beim Schalten des Vorgelegeabschnitts
160.
2 zeigt ein Getriebe
200, dessen Gesamtfunktion als äquivalent zu der des Getriebes
100 in
1 angesehen werden kann. Mehrere Teile in
2 sind identisch zu den entsprechenden Teilen in
1 - oder könnten es sein. Diese Teile werden mit den gleichen Nummern wie in
1 - mit der Anfangsziffer „1“ - bezeichnet. Entsprechende nicht-identische Teile weisen die gleichen letzten zwei Ziffern, aber die Anfangsziffer „2“ auf. Das Hauptgetriebe
220 ist ähnlich dem Getriebe in der
US 5 150 628 , das zwei Gegenwellen aufweist, eine ungerade Gegenwelle
223o für ungerade Gänge und eine gerade Gegenwelle
223 für gerade Gänge. Die Doppelreibungskupplungseinheit
110, die Eingangswellen
121 und
122 und die direkte Zahnkupplung
140 sind identisch zu jenen in
1. Ein drittes/viertes Hauptwellenzahnrad
234 und ein erstes/zweites Hauptwellenzahnrad
236 sind mit einer Hauptwelle
224 drehfest verbunden.
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An der geraden Gegenwelle 223 kämmt ein drehfest verbundenes gerades Primärzahnrad 131 mit dem zweiten Primärzahnrad 130 der zweiten Eingangswelle 122, wie in 1. Die gerade Gegenwelle 223 trägt drei Loszahnräder, ein Schnellgang-Loszahnrad 233, ein viertes Loszahnrad 235 und ein zweites Loszahnrad 237. Das Schnellgang-Loszahnrad 233 ist im Eingriff mit dem ersten Primärzahnrad 132 der ersten Eingangswelle 121. Das vierte Loszahnrad 235 und das zweite Loszahnrad 237 kämmen mit den dritten/vierten und ersten/zweiten Hauptwellenzahnrädern 234 bzw. 236. Eine Schnellgang-Zahnkupplung 246 kann das Schnellgang-Loszahnrad 233 und die gerade Gegenwelle 223 selektiv drehverriegeln. Weiterhin kann die gerade Gegenwelle 223 durch eine zweite/vierte Zahnkupplung 247 entweder mit dem vierten Loszahnrad 235 oder dem zweiten Loszahnrad 237 selektiv drehverriegelt werden.
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Die ungerade Gegenwelle
223o ist drehfest mit einem ungeraden Primärzahnrad 233o verbunden, das mit dem ersten Primärzahnrad
132 der ersten Eingangswelle
121 im Eingriff steht. Drei weitere Zahnräder sind von der ungeraden Gegenwelle
223o getragen, ein Rückwärtsloszahnrad
291, ein drittes Loszahnrad
235o und ein erstes Loszahnrad
237o. Das Rückwärtsloszahnrad
291 ist im Eingriff mit dem geraden Primärzahnrad
131 an der geraden Gegenwelle
223. Somit sind die Hauptwelle
224, die gerade Gegenwelle
223 und die ungerade Gegenwelle
223o in Dreiecksform angeordnet, wie in der
US 5 150 628 . Das dritte Loszahnrad
235o und das erste Loszahnrad
237o sind im Eingriff mit den Hauptwellenzahnrädern
234 und
236. Das Rückwärtsloszahnrad
291 kann durch eine Rückwärtszahnkupplung
245o mit der ungeraden Gegenwelle
223o selektiv drehverriegelt werden. Schließlich kann eine erste/dritte Zahnkupplung
247o die ungerade Gegenwelle
223o entweder mit dem dritten Loszahnrad
235o oder dem ersten Loszahnrad
237o selektiv drehverriegeln.
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Der Vorgelegeabschnitt 260 umfasst eine Vorgelegeeingangswelle 261, die mit der Hauptwelle 224 einstückig ausgebildet oder damit drehfest verbunden ist. Der Rest ist identisch zu dem Vorgelegeabschnitt 160. Die Vorgelegegegenwelle 163 in den 1 und 2 ist koaxial zu der Gegenwelle 123 bzw. der geraden Gegenwelle 223 angeordnet. Dies kann die Aufhängung der Vorgelegegegenwelle 163 erleichtern, ist aber nicht erforderlich für die Funktion. Aufgrund der großen Drehmomente, die in dem Vorgelegeabschnitt 160 auftreten können, wäre es hinsichtlich der Festigkeit günstig, einen größeren Abstand zwischen der Vorgelegegegenwelle 163 und der Vorgelegehauptwelle 167 zu haben.
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Es wird nun beschrieben, wie die unterschiedlichen Gänge im Hauptgetriebe 220 erreicht werden können. Jeder dieser Gänge kann mit dem Vorgelegeabschnitt 260 in einem hohen sowie einem niedrigen Modus verwendet werden.
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Im ersten Vorwärtsgang drehverriegelt die erste/dritte Zahnkupplung 247o in der rechten Position das erste Loszahnrad 237o und die ungerade Gegenwelle 223o. Die Leistung wird von der ersten Unterkupplung 113 über die erste Eingangswelle 121, das ungerade Zahnrad 233o, die ungerade Gegenwelle 223o, das erste Loszahnrad 237o, das erste/zweite Hauptwellenzahnrad 236 und die Hauptwelle 224 zu der Vorgelegeeingangswelle 261 geleitet.
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Im zweiten Vorwärtsgang befindet sich die zweite/vierte Zahnkupplung 247 in der rechten Position, in der die gerade Gegenwelle 223 mit dem zweiten Loszahnrad 237 drehverriegelt ist. Die zweite Unterkupplung 114 überträgt die Leistung über die zweite Eingangswelle 122, das gerade Primärzahnrad 131, die gerade Gegenwelle 223, das zweite Loszahnrad 237, das erste/zweite Hauptwellenzahnrad 236 und die Hauptwelle 224 zu der Vorgelegeeingangswelle 261.
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Im dritten Vorwärtsgang führt die linke Position der ersten/dritten Zahnkupplung 247o zur Drehverriegelung der ungeraden Gegenwelle 223o und des dritten Loszahnrads 235o. Die Leistung fließt über die erste Unterkupplung 113, die erste Eingangswelle 121, das ungerade Primärzahnrad 233o, die ungerade Gegenwelle 223o, das dritte Loszahnrad 235o, das dritte/vierte Hauptwellenzahnrad 234 und die Hauptwelle 224 zu der Vorgelegeeingangswelle 261.
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Im vierten Vorwärtsgang befindet sich die zweite/vierte Zahnkupplung 247 in ihrer linken Position. Dadurch ist die gerade Gegenwelle 223 mit dem vierten Loszahnrad 235 drehverriegelt. Dies schafft einen Leistungspfad von der zweiten Unterkupplung 114 über die zweite Eingangswelle 122, das gerade Primärzahnrad 131, die gerade Gegenwelle 223, das vierte Loszahnrad 235, das dritte/vierte Hauptwellenzahnrad 234 und die Hauptwelle 224 zu der Vorgelegeeingangswelle 261.
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Im fünften Vorwärtsgang ist die erste Eingangswelle 121 durch die direkte Zahnkupplung 140 mit der Hauptwelle 224 drehverriegelt. Dies ergibt einen direkten Gang mit einer Leistungsübertragung von der ersten Unterkupplung 113 über die erste Eingangswelle 121 und die Hauptwelle 224 zu der Vorgelegeeingangswelle 261.
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Im sechsten Vorwärtsgang ist die direkte Zahnkupplung 140 eingerückt, wie im fünften Gang, und die Schnellgang-Zahnkupplung 246 drehverriegelt das Schnellgang-Loszahnrad 233 und die gerade Gegenwelle 223. Dies ergibt einen Leistungspfad von der zweiten Unterkupplung 114 über die zweite Eingangswelle 122, das gerade Primärzahnrad 131, die gerade Gegenwelle 223, das Schnellgang-Loszahnrad 233, die erste Eingangswelle 121 und die Hauptwelle 224 zu der Vorgelegeeingangswelle 261.
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In den Rückwärtsgängen ist das Rückwärtsloszahnrad 291 durch die Rückwärtszahnkupplung 245o mit der ungeraden Gegenwelle 223o drehverriegelt. Dann wird die Leistung von der zweiten Unterkupplung 114 über die zweite Eingangswelle 122, das gerade Primärzahnrad 131 und das Rückwärtsloszahnrad 291 zu der ungeraden Gegenwelle 223o übertragen. Von dort kann die Leistung in Abhängigkeit von den Positionen der ersten/dritten Zahnkupplung 247o und der direkten Zahnkupplung 140 über irgendeines von dem ersten Loszahnrad 237o, dem dritten Loszahnrad 235o oder dem ungeraden Primärzahnrad 233o zu der Hauptwelle 224 geleitet werden. Beim Schalten zwischen den Rückwärtsgängen treten Leistungsunterbrechungen auf.
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Es wäre von Vorteil, wenn die Getriebe
100 und
200 so modifiziert werden könnten, dass die Leistungsunterbrechung beim Vorgelegeschalten beseitigt wäre. Vorzugsweise sollte eine derartige Modifizierung minimale Auswirkungen auf die vorteilhaften Merkmale der Getriebe hinsichtlich der Größe, den Kosten, den Leistungsverlusten und den Ähnlichkeiten mit herkömmlichen gestuften Getrieben aufweisen. Es gibt interessante Lösungen in der
US 6 958 028 B2 (
5) und der
US 7 070 534 B2 mit Leistungspfaden im niedrigen und im hohen Bereich im Hauptgetriebe. Dies würde jedoch zu einem längeren und breiteren Getriebe oder einer niedrigeren Anzahl von Gängen führen. Die Ausgestaltungen in der
US 2008/0188342 A2 wären besser, benötigen jedoch noch signifikanten Axialraum. Außerdem haben die Vorwärtsposition der hinteren Hauptwelle und der Gegenwellenlager, wie zuvor erörtert, negative Auswirkungen bei der Montage und auf Fehlausrichtungen im Betrieb. Die Ausgestaltung in
3 in der
US 2008/0188342 A1 mit einem Vorgelegeabschnitt, der nicht vom Planetentyp ist, würde aufgrund einer Vorgelegegegenwelle
158, die sich mit hoher Drehzahl dreht, hohe Leistungsverluste aufweisen.
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Ein modifiziertes Doppelkupplungsgetriebe 300 gemäß der Erfindung ist in 3 gezeigt. Dort ist eine überbrückende Zahnkupplung 384 hinzugefügt und der Vorgelegeabschnitt 360 ist modifiziert. Die überbrückende Zahnkupplung 384 kann eine modifizierte Gegenwelle 323 mit einer modifizierten Vorgelegegegenwelle 363 selektiv drehverriegeln. Wie in den Vorgelegeabschnitten 160 und 260 in den 1 und 2 sind ein Primärvorgelegegegenwellenzahnrad 164 und ein Sekundärvorgelegegegenwellenzahnrad 165 mit der Vorgelegegegenwelle 363 einstückig ausgebildet oder damit drehfest verbunden. Das Primärvorgelegegegenwellenzahnrad 164 kämmt mit einem Primärvorgelegeloszahnrad 362. Das Sekundärvorgelegegegenwellenzahnrad 165 kämmt mit dem Sekundärvorgelegeloszahnrad 166. Die Vorgelegeloszahnräder 362 und 166 sind von einer modifizierten Vorgelegehauptwelle 367 getragen, die mit einer Ausgangswelle 371 und einem Mitnehmerflansch 173 einstückig ausgebildet oder damit drehfest verbunden ist. Es gibt zwei Zahnkupplungen im Vorgelegeabschnitt 360, eine Vorgelegeeingangszahnkupplung 368 und eine Vorgelegeausgangszahnkupplung 369. Die Vorgelegeeingangszahnkupplung 368 vom „Daniel“-Typ kann ein Teil auf der linken Seite (Vorgelegeeingangswelle 361) mit entweder einem Teil in der Mitte (Vorgelegehauptwelle 367) oder einem Teil auf der rechten Seite (Primärvorgelegeloszahnrad 362) selektiv drehverriegeln. Die Vorgelegeausgangszahnkupplung 369 kann die Vorgelegehauptwelle 367 mit dem Sekundärvorgelegeloszahnrad 166 oder dem Primärvorgelegeloszahnrad 362 selektiv drehverriegeln.
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Die ersten fünf Vorwärtsgänge werden in dem Hauptabschnitt 320 auf die gleiche Weise geschaffen wie bei dem Getriebe 200. Die Vorgelegeeingangszahnkupplung 368 befindet sich in ihrer rechten Position, wobei sie die Vorgelegeeingangswelle 361 mit dem Primärvorgelegeloszahnrad 362 drehverriegelt. Weiterhin drehverriegelt die Vorgelegeausgangszahnkupplung 369 das Sekundärvorgelegeloszahnrad 166 und die Vorgelegehauptwelle 367. Von der Vorgelegeeingangswelle 361 wird die Leistung über das Primärvorgelegeloszahnrad 362, das Primärvorgelegegegenwellenzahnrad 164, die Vorgelegegegenwelle 363, das Sekundärvorgelegegegenwellenzahnrad 165, das Sekundärvorgelegeloszahnrad 166 und die Vorgelegehauptwelle 367 zu der Ausgangswelle 371 übertragen. Dies ist der Niedrigbereichsmodus.
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Im sechsten Vorwärtsgang ist die überbrückende Zahnkupplung
384 eingerückt und drehverriegelt die Gegenwellen
323 und
363. Wie in den niedrigeren Gängen ist die Vorgelegeausgangszahnkupplung
369 auch eingerückt. Dies schafft einen Leistungspfad von der zweiten Unterkupplung
114 über die zweite Eingangswelle
122, das gerade Primärzahnrad
131, die gerade Gegenwelle
323, die Vorgelegegegenwelle
363, das Sekundärvorgelegegegenwellenzahnrad
165, das Sekundärvorgelegeloszahnrad
166 und die Vorgelegehauptwelle
367 zu der Ausgangswelle
371. Dadurch überträgt die Vorgelegeeingangszahnkupplung
368 kein Drehmoment, und sie kann zwischen ihrer linken und rechten Position verschoben werden. Die überbrückende Zahnkupplung
384 wirkt somit als der „Brückendrehmomentpfad“ in der
US 6 958 028 B2 . Im Vergleich zu entsprechenden Funktionen in der
US 6 958 028 B2 und der
US 2008/096228 A1 sind im Getriebe
300 keine zusätzlichen Zahnräder erforderlich; es werden leicht verfügbare Zahnräder verwendet.
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Im siebten Vorwärtsgang ist das Hauptgetriebe 320 wie im ersten Vorwärtsgang konfiguriert. Die Vorgelegeeingangszahnkupplung 368 befindet sich in ihrer linken Position, in der die Vorgelegeeingangswelle 361 mit der Vorgelegehauptwelle 367 drehverriegelt ist. Dies ist der Hochbereichsmodus, durch den die Leistung direkt zwischen der Vorgelegeeingangswelle 361 und der Vorgelegehauptwelle 367 übertragen wird.
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Es ist festzustellen, dass das Getriebe
300 vom fünften Gang zum sechsten und weiter zum siebten Gang und umgekehrt schalten kann, ohne die Leistungsübertragung zu unterbrechen. Die Verwendung der überbrückenden Zahnkupplung
384 im sechsten Gang ist den entsprechenden Gängen in der
US 5 385 066 sehr ähnlich. Jedoch ist das Getriebe
300 nicht nur eine einfache Kombination des Getriebes
200 und der Ausgestaltung der
US 5 385 066 mit einer Zahnkupplung zwischen Gegenwellen im Hauptgetriebe und im Vorgelegeabschnitt. Bei dem Getriebe
300 führt dies zu einem Vorteil, bei dem es demgemäß möglich ist, die Leistungsunterbrechung zu vermeiden, wenn der Vorgelegeabschnitt
360 zwischen dem niedrigen und dem hohen Modus geschaltet wird.
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Der achte, neunte, zehnte und elfte Gang sind die Hochbereichsversionen des zweiten, dritten, vierten bzw. fünften Gangs. Im Vorgelegeabschnitt 360 befindet sich die Vorgelegeausgangszahnkupplung 369 in der neutralen Position. Dies ergibt eine niedrige Drehzahl der Vorgelegegegenwelle 363. Die überbrückende Zahnkupplung 384 ist unbelastet, bleibt aber für die Verwendung in höheren Gängen eingerückt. Der elfte Gang ist ein direkter Gang, in dem die erste Eingangswelle 121 und die Ausgangswelle 371 drehverriegelt sind.
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Im zwölften Vorwärtsgang ist die überbrückende Zahnkupplung 384 eingerückt, und die Vorgelegeausgangszahnkupplung 369 befindet sich in ihrer linken Position. Dadurch wird das Primärvorgelegeloszahnrad 362 mit der Vorgelegehauptwelle 367 drehverriegelt. Dies ermöglicht eine Leistungsübertragung von der zweiten Unterkupplung 114 über die zweite Eingangswelle 122, das gerade Primärzahnrad 131, die gerade Gegenwelle 323, die Vorgelegegegenwelle 363, das Primärvorgelegegegenwellenzahnrad 164, das Primärvorgelegeloszahnrad 362 und die Vorgelegehauptwelle 367 zu der Ausgangswelle 371.
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Im dreizehnten Vorwärtsgang befindet sich die Vorgelegeeingangszahnkupplung 368 an ihrer mittleren, neutralen Position. Die direkte Zahnkupplung 140 ist eingerückt, und die zweite/vierte Zahnkupplung 247 befindet sich an ihrer linken Position, in der die gerade Gegenwelle 223 mit dem vierten Loszahnrad 235 drehverriegelt ist. Die überbrückende Zahnkupplung 384 und die Vorgelegeausgangszahnkupplung 369 sind wie bei dem vorherigen Gang eingerückt. Dadurch wird ein Leistungspfad von der ersten Unterkupplung 113 über die erste Eingangswelle 121, die Hauptwelle 224, das dritte/vierte Hauptwellenzahnrad 234, das vierte Loszahnrad 235, die gerade Gegenwelle 323, die Vorgelegegegenwelle 363, das Primärvorgelegegegenwellenzahnrad 164, das Primärvorgelegeloszahnrad 362 und die Vorgelegehauptwelle 367 zu der Ausgangswelle 371 geschaffen.
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Die Rückwärtsgänge werden auf die gleiche Weise erhalten wie bei dem Getriebe 200. Beim Schalten zwischen diesen gibt es noch Leistungsunterbrechungen.
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Das Überbrückungskonzept bei dem Getriebe
300 mit der überbrückenden Zahnkupplung
384 erfordert, dass die Gegenwellen
323 und
363 koaxial angeordnet sind. Hinsichtlich der Festigkeit ist dies nicht immer ideal. In den niedrigsten Gängen können die Drehmomente im Vorgelegeabschnitt
360 sehr groß werden, beträchtlich größer als im Hauptgetriebe
320. Somit wäre ein größerer Achsabstand für die kämmenden Zahnräder im Vorgelegeabschnitt
360 im Vergleich zum Hauptgetriebe
320 zu bevorzugen. Ein üblicher Achsabstand ist ein Kompromiss, der tendenziell zu unverhältnismäßig breiten oder schmalen Zahnrädern und/oder unzureichender Festigkeit führt.
4 zeigt einen Weg zur Bewältigung der Nachteile eines üblichen Achsabstands. Bei einem Getriebe
400 weist der Vorgelegeabschnitt
460 eine zweite Vorgelegegegenwelle
463b auf, die der ursprünglichen Vorgelegegegenwelle
363 diametral gegenüberliegend angeordnet ist. Die Verwendung der zwei diametral gegenüberliegenden Gegenwellen ist in der Technik gut bekannt; ein Beispiel hierfür ist die
US 5 385 066 . Bei dem Getriebe
400 verleiht dies dem Vorgelegeabschnitt
460 Festigkeit. In den niedrigsten fünf Gängen ist das Drehmoment an der Vorgelegeeingangswelle
361 geteilt; im Wesentlichen die Hälfte von diesem wird über die ursprüngliche Vorgelegegegenwelle
363 übertragen und die verbleibende Hälfte über die zweite Vorgelegegegenwelle
463b. Dies hat den Vorteil, dass trotz der Beschränkung auf einen üblichen Achsabstand angemessene Proportionen der Zahnräder sowohl in der Hauptkupplung
420 als auch im Vorgelegeabschnitt
460 ermöglicht werden. Die Verwendung von drei Vorgelegegegenwellen, oder mehr, bei gleichem Winkelabstand ist auch möglich.
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Die Getriebe in den 3 und 4 weisen wenige Rückwärtsgänge auf, es gibt sehr große Übersetzungsstufen zwischen einigen aufeinanderfolgenden Rückwärtsgängen, und das Gangschalten zwischen ihnen kann eine Leistungsunterbrechung erfordern. Dies ist nicht akzeptabel für einige Fahrzeugtypen, z.B. für Geländefahrzeuge wie Baustellenlastkraftwagen und Sattelschlepper. Dort sind mehrere Rückwärtsgänge mit angemessenen Gangübersetzungsstufen dazwischen erforderlich, und Leistungsunterbrechungen beim Gangschalten sind unerwünscht.
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5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, ein modifiziertes Doppelkupplungsgetriebe 500, in dem die Rückwärtsgänge auf eine andere Weise erreicht werden als in den 3 und 4. Eine Rückwärtseinheit 590 umfasst ein Rückwärtszahnrad 592, das mit einer Rückwärtsgegenwelle 593 einstückig ausgebildet oder damit drehfest verbunden ist. Die Rückwärtsgegenwelle 593 ist koaxial zu einer modifizierten ungeraden Gegenwelle 523o in dem Hauptabschnitt 520 angeordnet. Eine Rückwärtszahnkupplung 594 kann die ungerade Gegenwelle 523o und die Rückwärtsgegenwelle 593 selektiv drehverriegeln.
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Alternativ könnte das Rückwärtszahnrad 592 ein Loszahnrad an einem langgestreckten Abschnitt der ungeraden Gegenwelle 523o sein.
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An der ungeraden Gegenwelle 523o sind zwei Zahnräder angeordnet, ein ungerades Primärloszahnrad 533o und ein damit einstückiges oder drehfest verbundenes erstes Zahnrad 537o. Hierbei kämmt das ungerade Primärloszahnrad 533o mit dem ersten Primärzahnrad 132 an der ersten Eingangswelle 121, und es kann durch eine ungerade Primärzahnkupplung 546o mit der ungeraden Gegenwelle 523o selektiv drehverriegelt werden. Das erste Zahnrad 537o kämmt mit dem ersten/zweiten Hauptwellenzahnrad 236 an der Hauptwelle 224.
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Die modifizierte gerade Gegenwelle 523 trägt vier Zahnräder, das gerade Primärzahnrad 131, ein Schnellgang-Loszahnrad 533, ein viertes Loszahnrad 535 und das zweite Loszahnrad 237. Eine Schnellgang-Zahnkupplung 546 kann die gerade Gegenwelle 523 und das Schnellgang-Loszahnrad 533 selektiv drehverriegeln. Eine Loszahnradzahnkupplung 548 kann das Schnellgang-Loszahnrad 533 und das vierte Loszahnrad 535 selektiv drehverriegeln. Die gerade Gegenwelle 523 kann durch die zweite/vierte Zahnkupplung 247 mit dem vierten Loszahnrad 535 oder dem zweiten Loszahnrad 237 selektiv drehverriegelt werden.
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Der Vorgelegeabschnitt 560 kann zu irgendeinem der Vorgelegeabschnitte 360 und 460 identisch sein. Dies gilt auch für die überbrückende Zahnkupplung 384. Das Primärvorgelegegegenwellenzahnrad 164, oder 164b, kämmt mit dem Rückwärtszahnrad 592. Dann schafft der Eingriff der Rückwärtszahnkupplung 594 einen Leistungspfad von der Hauptwelle 224 zu der Ausgangswelle 371 über drei Zahnradeingriffe, 236/537o, 592/164 und 165/166. Dies versetzt die Ausgangswelle 371 in der zur Hauptwelle 224 entgegengesetzten Richtung in Drehung.
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In allen Rückwärtsgängen ist die Rückwärtszahnkupplung 594 eingerückt, und die Vorgelegeausgangszahnkupplung 369 befindet sich in ihrer rechten Position, wobei sie die Vorgelegehauptwelle 367 und das Sekundärvorgelegeloszahnrad 166 drehverriegelt. Der erste Rückwärtsgang wird durch Eingriff mit der ungeraden Primärzahnkupplung 546o geschaffen. Die Leistung wird von der ersten Unterkupplung 113 über die erste Eingangswelle 121, das ungerade Primärloszahnrad 533o, die ungerade Gegenwelle 523o, die Rückwärtsgegenwelle 593, das Rückwärtszahnrad 592, das Primärvorgelegegegenwellenzahnrad 164, die Vorgelegegegenwelle 363, das Sekundärvorgelegegegenwellenzahnrad 165, das Sekundärvorgelegeloszahnrad 166 und die Vorgelegehauptwelle 367 zu der Ausgangswelle 371 geleitet.
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Im zweiten Rückwärtsgang befindet sich die zweite/vierte Zahnkupplung 247 an der rechten Position, in der das zweite Loszahnrad 237 mit der geraden Gegenwelle 523 drehverriegelt ist. Von der zweiten Unterkupplung 114 wird die Leistung über die zweite Eingangswelle 122, das gerade Primärzahnrad 131, die gerade Gegenwelle 523, das zweite Loszahnrad 237, das erste/zweite Hauptwellenzahnrad 236, das erste Zahnrad 537o, die ungerade Gegenwelle 523o und weiter zu der Ausgangswelle 371 geleitet, wie im ersten Rückwärtsgang.
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Im dritten Rückwärtsgang ist die Loszahnradzahnkupplung 548 eingerückt. Dies ergibt einen Leistungspfad von der ersten Unterkupplung 113 über die erste Eingangswelle 121, das Schnellgang-Loszahnrad 533, das vierte Loszahnrad 535, das dritte/vierte Hauptwellenzahnrad 234, die Hauptwelle 224, das erste/zweite Hauptwellenzahnrad 236, das erste Zahnrad 537o, die ungerade Gegenwelle 523o, etc., weiter zur Ausgangswelle 371. Die Leistung wird auch im dritten Vorwärtsgang über die Loszahnradzahnkupplung 548 geleitet.
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Im vierten Rückwärtsgang wird die linke Position der zweiten/vierten Zahnkupplung 247 verwendet, wobei das vierte Loszahnrad 535 mit der geraden Gegenwelle 523 drehverriegelt ist. Ein Leistungspfad wird dann über die zweite Unterkupplung 114, die zweite Eingangswelle 122, das gerade Primärzahnrad 131, die gerade Gegenwelle 523, das vierte Loszahnrad 535 und weiter wie beim dritten Rückwärtsgang geschaffen.
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Im fünften Rückwärtsgang ist die direkte Zahnkupplung 140 eingerückt, die die erste Eingangswelle 121 und die Hauptwelle 224 drehverriegelt. Der Leistungspfad verläuft von der ersten Unterkupplung 113 über die erste Eingangswelle 121 zu der Hauptwelle 224 und weiter wie im dritten und vierten Rückwärtsgang.
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Schließlich sind im sechsten Rückwärtsgang die Schnellgang-Zahnkupplung 546 und die direkte Zahnkupplung 140 eingerückt. Dadurch wird die Leistung von der zweiten Unterkupplung 114 über die zweite Eingangswelle 122, das gerade Primärzahnrad 131, die gerade Gegenwelle 523, das Schnellgang-Loszahnrad 533, die erste Eingangswelle 121, die Hauptwelle 224 und weiter zu der Ausgangswelle 371 über die Rückwärtseinheit 590 geleitet.
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Somit hat die Einführung der Rückwärtseinheit 590 zusammen mit den anderen Modifikationen zu sechs Rückwärtsgängen in dem Getriebe 500 geführt. Es kann gezeigt werden, dass die Übersetzungsstufen zwischen diesen Rückwärtsgängen zu denen der entsprechenden Vorwärtsgänge identisch oder ihnen sehr ähnlich sind. Weiterhin kann das Schalten zwischen aufeinanderfolgenden Gängen ohne Leistungsunterbrechung durchgeführt werden.
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Eine Alternative zu einer koaxialen Anordnung der Rückwärtseinheit 590 zu der ungeraden Gegenwelle 523o wäre eine Rückwärtsgegenwelle, die parallel zu den anderen Wellen ist, sich in das Hauptgetriebe 520 erstreckt und ein Zahnrad trägt, das mit irgendeinem der Zahnräder (234, 236) an der Hauptwelle 224 oder irgendeinem der anderen Hauptgetriebezahnräder kämmt. Dies würde jedoch zu erhöhten Kosten (das zusätzliche Zahnrad) sowie zu einer vergrößerten seitlichen Ausdehnung des Getriebes führen. Somit ist die Ausgestaltung in 5 kosten- und platzsparend.
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In den 3 und 4 könnte das Hauptgetriebe 320 und 420 durch das Hauptgetriebe 100 mit einer einzelnen Gegenwelle in 1 ersetzt werden. Dies würde in 5 nicht funktionieren, wo zwei parallele Hauptgetriebegegenwellen (523, 523o) erforderlich sind.
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Somit kann das Getriebe 300 in 3 i) ein Gangschalten zwischen aufeinanderfolgenden Gängen ohne Leistungsunterbrechung und ii) ein hohes Untersetzungsverhältnis aufweisen. Dabei haben die Komponenten eine begrenzte Anzahl und sind denen in herkömmlichen manuellen und automatischen Getrieben ähnlich. Dadurch ergeben sich iii) Kostenvorteile. Die Verwendung von nur einer Doppelreibungskupplung und Zahnkupplungen für den Rest führen zu iv) niedrigen Leistungsverlusten, wie bei herkömmlichen Getrieben. Schließlich lässt sich durch den kompakten Aufbau, insbesondere in Axialrichtung, das Doppelkupplungsgetriebe 300 v) leicht in das Fahrzeug einbauen. Somit kann potentiell der gesamte Umfang der Erfindung verwirklicht werden.
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Variationen zu 3 sind möglich, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen:
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform gibt es mehrere parallele Gegenwellen im Vorgelegeabschnitt, wie in 4. Dadurch werden trotz der Achsabstandsbeschränkungen große Vorgelegeabschnittsdrehmomente gehandhabt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird für Rückwärtsgangleistungspfade ein Zahnrad verwendet, das koaxial zu einer Hauptgetriebegegenwelle angeordnet ist und mit einem Vorgelegeabschnittszahnrad kämmt, wie in 5.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden zwei Zahnkupplungen durch das gleiche Stellglied, d.h. einen Fluidzylinder oder ein elektromagnetisches Solenoid gesteuert. Weiterhin können Schaltgabeln für diese Zahnkupplungen von der gleichen Schaltstange getragen sein. Dies senkt die Kosten. Ein Beispiel ist die direkte Zahnkupplung 140 zusammen mit entweder der Rückwärtszahnkupplung 245o oder der ungeraden Primärzahnkupplung 546o. Eine weitere Möglichkeit wäre die Rückwärtszahnkupplung 594 zusammen mit der überbrückenden Zahnkupplung 384.
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Bei einer alternativen Ausführungsform ist das Rückwärtszahnrad 592 drehbar an einem Wellenabschnitt angeordnet, der mit der koaxialen Hauptabschnittsgegenwelle (523o) einstückig ausgebildet oder damit drehfest verbunden ist.
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Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das Primärvorgelegeloszahnrad 362 drehbar an einem Wellenabschnitt angeordnet, der mit der Hauptwelle 224 einstückig ausgebildet oder damit drehfest verbunden ist. Durch Zahnkupplungsanordnungen werden dann selektiv Drehverbindungen von der Hauptwelle 224 zu diesem Loszahnrad und zu der Ausgangswelle 371 geschaffen.
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Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das Primärvorgelegeloszahnrad 362 mit der Hauptwelle 224 einstückig ausgebildet oder damit drehfest verbunden. Außerdem ist das Primärvorgelegegegenwellenzahnrad 164 ein Loszahnrad, das drehbar an der Vorgelegegegenwelle 363 angeordnet ist, und eine Zahnkupplung kann diese zwei Teile selektiv drehverriegeln. Es ist auch eine zweite Zahnkupplung zum selektiven Drehverriegeln der Hauptwelle 224 mit der Ausgangswelle 371 erforderlich.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Breite des ersten Primärzahnrads
132 der ersten Eingangswelle
121 in
5 verdoppelt, und das Schnellgang-Loszahnrad
533 ist an einer axialen Stelle angeordnet, die unterschiedlich zu der des ungeraden Primärloszahnrads
533o ist. Dies ermöglicht die Anordnung der geraden Gegenwelle
523 und der ungeraden Gegenwelle
523o nahe beieinander, ohne dass sich das Schnellgang-Loszahnrads
533 und das ungerade Primärloszahnrad
533o gegenseitig behindern. Dadurch wird das Getriebe in seiner seitlichen Ausdehnung kompakter. Außerdem kann dies einen kleineren Durchmesser des Rückwärtszahnrads
592 ermöglichen, was zu wünschenswerten hohen Untersetzungsverhältnissen für die Rückwärtsgänge führt. Ähnliche Maßnahmen können beispielsweise auch an den Zahnrädern
235,
234,
235o und
131,
130,
291 in den
3 und
4 angewandt werden. Die Hauptgetriebe
320 und
420 könnten durch irgendein anderes Doppelkupplungsgetriebe mit einer Gegenwelle, z. B. das Hauptgetriebe
102 mit einzelner Gegenwelle, ersetzt werden. Es sind auch andere Anordnungen und Orte für Reibungskupplungen möglich, wie z. B. in der
US 5 347 879 oder der
US 4 777 837 .
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Außerdem könnten Ausgestaltungen mit drei Reibungskupplungen, „Dreifachkupplungsgetriebe“, oder mehr, wie z. B. in der
DE 42 26 577 C1 , der
US 2008/0190228 A1 oder der
US 2009/0036247 A1 eingeschlossen werden. Lastschaltgetriebe mit mehr als einer Reibungskupplung werden als Mehrkupplungsgetriebe bezeichnet. Im Allgemeinen implizieren mehr Reibungskupplungen jedoch größere Leistungsverluste. Wenn bei einem Schaltvorgang, z. B. beim Vorgelegeschalten in der
US 2009/0036247 A1 , mehrere Reibungskupplungen involviert sind, treten wahrscheinlich Steuerungsprobleme auf.
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Die Zahnkupplungen
140,
245o,
247,
247o,
368,
369,
384,
546,
546o,
548 und
594 können Synchronisierungsteile zur Erleichterung des Eingriffs, wie sie dem Fachmann ohne Weiteres bekannt sind, aufweisen oder nicht. Eine zentrale Synchronisierungsvorrichtung wäre auch möglich, wie z. B.
30 in der
US 5 150 628 .
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Die Erfindung sollte nicht als auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt betrachtet werden, sondern es sind vielmehr etliche weitere Varianten und Modifikationen innerhalb des Umfangs der folgenden Patentansprüche denkbar.