Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Lastschaltgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Speziell betrifft die Erfindung ein Lastschaltgetriebe mit einer ersten Eingangswelle, einer zweiten Eingangswelle und einer Abtriebswelle, wobei die erste Eingangswelle zumindest über ein erstes Zahnradpaar mit der Abtriebswelle wirkverbindbar ist und die zweite Eingangswelle zumindest über ein zweites Zahnradpaar mit der Abtriebswelle wirkverbindbar ist.

Stand der Technik

Lastschaltbare Getriebe sind bekannt, beispielsweise aus der DE 923 402 C, und ermöglichen, dass während eines Gangwechsels stets eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle aufrecht gehalten wird. Dazu werden beispielsweise zwei Kupplungen die jeweils mit einer der Eingangswellen wirkverbunden sind, üblicherweise automatisiert so angesteuert, dass gleichzeitig eine der Kupplungen schließt, während die andere Kupplung öffnet. Auf einer der beiden Eingangswellen sind die geraden Gänge und auf der anderen Eingangswelle die ungeraden Gänge schaltbar, so dass beim Übergang von einem geschalteten Gang zu einem nächsthöheren oder nächsttieferen Gang stets eine vorsynchronisierte Übernahme ohne Lastunterbrechung durch die zweite Kupplung möglich ist. Der Einsatz eines Lastschaltgetriebes ist auch in einem Hybridfahrzeug mit zwei Antriebsmaschinen möglich, wobei dann beispiels- weise eine der Antriebsmaschinen die erste Eingangswelle treibt und die zweite Antriebsmaschine die zweite Eingangswelle treibt.

Ein Lastschaltgetriebe der gattungsgemäßen Art ist aus der EP 1 469 229 B l bekannt. Bei diesem Doppelkupplungsgetriebe ist zur Realisierung eines Rückwärtsganges eine separate Nebenwelle vorgesehen und zur Drehmomentübertragung auf die Nebenwelle ein auf dieser befindliches Zahnrad, dass mit einem auf einer Eingangswelle befindlichen Zahnrad in Wirkverbindung bringbar ist. Zur Drehrichtungsumkehr für den Rück- wärtsgang ist auf der Nebenwelle ein Planetenradsatz angeordnet.

Aus der US 7,61 1,433 B2 ist ein Doppelkupplungsgetriebe bekannt, mit einer angetriebenen Eingangswelle, einer Ausgangswelle und einem Planetengetriebe, dass konstant antriebswirksam mit der Ausgangswelle ver- bunden ist, wobei ein Elektromotor wahlweise an ein Element des Plane- tenradgetriebes koppelbar ist.

Ferner ist aus US 3,430,518 eine Vorrichtung zum Geschwindigkeitswechsel bekannt, mit einer ersten Welle auf der Zahnräder angetrieben werden und einer zweiten Welle, mit freien Zahnrädern die mit den Zahnrädern der ersten Welle in Eingriff gebracht werden können und die mit der zweiten Welle über Kupplungseinrichtungen verbunden werden können. Auf der zweiten Welle ist eine Differentialvorrichtung angeordnet mit einem Planetenträger der an der zweiten Welle befestigt ist und einem Paar von freien Sonnenrädern, die durch Kupplungseinrichtungen gegen Drehung mit der zweiten Welle gesichert sein können oder an den Losrädern der zweiten Welle über Kupplungseinrichtungen verbunden sein können. Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Lastschaltgetriebe der genannten Art zu verbessern und insbesondere ein Lastschaltgetriebe anzugeben mit geringer Baugröße und reduzierter Anzahl an Bauteilen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Lastschaltgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten Eingangswelle, einer zweiten Eingangswelle und einer Abtriebswelle, wobei die erste Eingangswelle zumin- dest über ein erstes Zahnradpaar mit der Abtriebswelle wirkverbindbar ist und die zweite Eingangswelle zumindest über ein zweites Zahnradpaar mit der Abtriebswelle wirkverbindbar ist, wobei an der Abtriebswelle eine Summierungsvorrichtung vorgesehen ist, mit einem mit dem ersten Zahnradpaar wirkverbindbaren ersten Eingang und einem mit dem zweiten Zahnradpaar wirkverbindbaren zweiten Eingang und mit zumindest einem zwischen den beiden Eingängen wirkenden an der Abtriebswelle fest gelagerten Ausgleichsrad, wobei das erste Zahnradpaar über einen ersten Freilauf mit der Abtriebswelle wirkverbindbar ist und das zweite Zahnradpaar über einen zweiten Freilauf mit der Abtriebswelle wirkverbindbar ist, so dass die Summierungsvorrichtung in einer ersten Ganggruppe nicht gesperrt ist und in einer zweiten Ganggruppe gesperrt ist.

Als Sperrung der Summierungsvorrichtung ist erfindungsgemäß ein Blockumlauf der Summierungsvorrichtung zu verstehen, das heißt dass die Summierungsvorrichtung in diesem Zustand nicht zwei Eingänge zu einem Ausgang, nämlich auf die Abtriebswelle übersetzt, sondern eine Übersetzung umgangen wird und sich die Teile der Summierungsvorrichtung relativ zueinander nicht bewegen. Dies wird durch geeignet eingerichtete Freiläufe zwischen den der Abtriebswelle zugeordneten Zahnrädern der Zahnradpaare einerseits und der Abtriebswelle andererseits erreicht. Die Freiläufe sind so eingerichtet, dass abhängig von der am Freilauf anliegenden Drehrichtung eine freie Rotati- on gegenüber der Abtriebswelle ermöglicht ist oder aber eine drehfeste Verbindung zur Abtriebswelle besteht. Mit dem jeweiligen Zahnradpaar, insbesondere mit den jeweils der Abtriebswelle zugeordneten Zahnrädern der Zahnradpaare, sind gleichzeitig die Eingänge der Summierungsvorrichtung wirkverbindbar, so dass es bei Bestehen einer einseitigen dreh- festen Verbindung zur Abtriebswelle und aufrechter Wirkverbindung mit dem entsprechenden Eingang der Summierungsvorrichtung zur Sperre der Summierungsvorrichtung im Sinn des Blockbetriebs kommt (zweite Ganggruppe). Hingegen besteht eine derartige Sperre insbesondere dann nicht, wenn beide der Abtriebswelle zugeordneten Zahnräder der Zahn- radpaare frei an der Abtriebswelle drehbar sind (erste Ganggruppe).

Bevorzugt bildet ein erstes Verbindungselement die Wirkverbindung zwischen erstem Zahnradpaar und erstem Eingang der Summierungsvorrichtung und ist gleichzeitig durch den ersten Freilauf an der Abtriebswelle drehfest verbindbar. Ebenso bildet bevorzugt ein zweites Verbindungselement die Wirkverbindung zwischen zweitem Zahnradpaar und zweitem Eingang der Summierungsvorrichtung und ist gleichzeitig durch den zweiten Freilauf an der Abtriebswelle drehfest verbindbar. Eine Wirkverbindung zwischen erstem bzw. zweitem Freilauf und erstem bzw. zweitem Eingang der Summierungsvorrichtung wird dementsprechend jeweils einstückig, über ein jeweils gemeinsames Verbindungselement hergestellt.

Das Lastschaltgetriebe ist bevorzugt so ausgebildet, dass die Summierungsvorrichtung gesperrt ist, wenn nur eines der beiden Zahnradpaare angetrieben ist und die Summierungsvorrichtung nicht gesperrt ist, wenn beide Zahnradpaare angetrieben sind.

Bevorzugt sperren die beiden Freiläufe in der selben Drehrichtung.

Bevorzugt ist die Summierungsvorrichtung an einem mittleren Abschnitt der Abtriebswelle angeordnet, so dass die Eingänge der Summierungsvorrichtung beiderseits der Summierungsvorrichtung liegen. Besonders bevorzugt ist die erste Eingangswelle zusätzlich über ein drittes Zahnradpaar mit der Abtriebswelle wirkverbindbar und / oder die zweite Eingangswelle zusätzlich über ein viertes Zahnradpaar mit der Abtriebswelle wirkverbindbar. Hierdurch wird ermöglicht eine größere Anzahl von Gängen zu schalten, insbesondere sechs Vorwärtsgänge und einen Retourgang.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist wahlweise das erste Zahnradpaar oder das dritte Zahnradpaar über eine erste Schaltkupplung mit dem ersten Eingang der Summierungsvorrichtung wirkverbindbar.

Besonders bevorzugt ist wahlweise das zweite Zahnradpaar oder das vierte Zahnradpaar über eine zweite Schaltkupplung mit dem zweiten Eingang der Summierungsvorrichtung wirkverbindbar. Die erste und zweite Schaltkupplung kann dabei beispielsweise als synchronisierte Schaltkupplung oder als einfache Klauenkupplung ausgeführt sein.

Bevorzugt ist die erste Schaltkupplung über den ersten Freilauf mit der Abtriebswelle wirkverbindbar. Bevorzugt ist die zweite Schaltkupplung über den zweiten Freilauf mit der Abtriebswelle wirkverbindbar. Bevorzugt sind die erste und die zweite Schaltkupplung direkt mit dem ersten und zweiten Eingang der Summierungsvorrichtung wirkverbunden.

Die erste und zweite Schaltkupplung bilden somit besonders vorteilhaft gleichzeitig das erste und zweite Verbindungselement, das zwischen jewei- ligem Freilauf und jeweiligem Eingang der Summierungsvorrichtung wirkt.

Besonders bevorzugt sind die Freiläufe so ausgebildet, dass die Summierungsvorrichtung in geraden Gängen und gegebenenfalls in einem Retourgang (zweite Ganggruppe) gesperrt ist, und in ungeraden Gängen (erste Ganggruppe) nicht gesperrt ist. Die Abtriebswelle ist dazu bevorzugt in den ungeraden Gängen mit beiden Eingangswellen antriebsverbunden, in den geraden Gängen und gegebenenfalls einem Retourgang nur mit einer der beiden Eingangswellen antriebsverbunden. Die Sperre der Summierungsvorrichtung in der zweiten Ganggruppe wird jeweils durch einen der beiden Freiläufe verursacht.

Bevorzugt ist die erste Eingangswelle konzentrisch zur zweiten Eingangswelle angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform sind die erste Eingangswelle über eine erste Kupplung und die zweite Eingangswelle über eine zweite Kupplung mit einer Antriebswelle wirkverbindbar. In dieser Form bildet das Lastschaltgetriebe ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer gemeinsamen Antriebswelle, deren Drehmoment über die beiden Kupplungen wahlweise an eine oder beide Eingangswellen verteilbar ist. Die erste Kupplung und die zweite Kupplung an den Eingangswellen ist bevorzugt als trockene Mehrscheibenkupplung ausgeführt. Die erste Kupplung und die zweite Kupplung sind vorteilhaft axial hintereinander angeordnet, insbesondere in einer gemeinsamen Doppelkupplungseinheit. Die Doppelkupplungseinheit enthält bevorzugt auch einen Eingangsdrehschwingungsdämpfer. Besonders bevorzugt ist die Summierungsvorrichtung ein dreiwelliges Kegelradgetriebe, wobei Lagerzapfen der Ausgleichsräder mit der Abtriebswelle fest verbunden sind.

Gemäß einer Ausführungsform ist einem der Zahnradpaare ein, insbeson- dere an einer mit den Eingangswellen parallelen Nebenwelle gelagertes, Zwischenrad für einen Retourgang zwischengeschaltet.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Abtriebswelle über ein Differential wirkverbunden mit einer ersten Ausgangswelle und einer zweiten Aus- gangswelle. Insbesondere ist dabei das Differential über ein Stirnradpaar mit der Abtriebswelle verbunden. Diese Anordnung erfordert, besonders bei Front-Quer-Anordnung des Antriebs eines Kraftfahrzeugs, nur geringen Bauraum.

Weiterbildungen der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes.

Fig. 2 ist ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Last- Schaltgetriebes.

Fig. 3 zeigt ein Räderschema eines erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes gem. Fig. 1 von der Seite. Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes.

Fig. 5-Fig. 1 1 stellen schematisch den Drehmomentpfad in einem erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebe in den Gängen R, 1, 2, 3, 4, 5 und 6 dar.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Lastschaltgetriebe für einen Quer- Einbau in einem Kraftfahrzeug dargestellt, mit einer ersten Eingangswelle 1, einer zweiten Eingangswelle 2, die koaxial zur ersten Eingangswelle 1 angeordnet ist, und einer einzigen Abtriebswelle 3. Das Getriebe stellt somit ein Drei-Wellen-Getriebe dar. Die erste Eingangswelle 1 ist über eine erste Kupplung C 1 und die zweite Eingangswelle 2 über eine zweite Kupp- lung C2 mit einer Antriebswelle 4 wirkverbindbar. Die erste Eingangswelle 1 ist über ein erstes Zahnradpaar S 1 und ein drittes Zahnradpaar S2 mit der Abtriebswelle 3 wirkverbindbar. S2 ist in der dargestellten Ausführung als Retourgang ausgeführt und weist daher zusätzlich zu einem eingangs- wellenseitigen Stirnrad und einem abtriebswellenseitigen Stirnrad noch ein drittes Zwischenrad 14 auf, dass auf einer Nebenwelle 13 gelagert ist. Die zweite Eingangswelle 2 ist über ein zweites Zahnradpaar S3 und ein viertes Zahnradpaar S4 mit der Abtriebswelle 3 wirkverbindbar. Die Zahnräder an den Eingangswellen 1 und 2 sind drehfest mit den jeweiligen Eingangswellen 1, 2 verbunden. Die Gegen-Zahnräder auf der Ab- triebswelle 3 sind Losräder, deren Drehmomente wahlweise über synchronisierte Schaltkupplungen 1 1 und 12 übernommen werden können, wobei über die erste Schaltkupplung 1 1 wahlweise das erste Zahnradpaar S 1 oder das dritte Zahnradpaar S2, dass um das Zwischenrad 14 ergänzt ist, schaltbar ist und über die zweite Schaltkupplung 12 wahlweise das zweite Zahnradpaar S3 oder das vierte Zahnradpaar S4 schaltbar ist. Die erste Schaltkupplung 1 1 ist über einen Freilauf Fl mit der Abtriebswelle 3 verbunden, so dass in der Richtung des Retour-Ganges eine drehfeste Verbindung zur Abtriebswelle 3 hergestellt ist und in der Gegenrichtung keine drehfeste Verbindung zur Abtriebswelle 3 besteht. Entsprechend ist auch die zweite Schaltkupplung 12 über einen zweiten Freilauf F2 an der selben Abtriebswelle 3 gelagert.

Mittig an der Abtriebswelle 3 ist eine Summierungsvorrichtung 5 angeordnet, mit einem ersten Eingang 6, der direkt mit der ersten Schaltkupp- lung 1 1 verbunden ist, und einem zweiten Eingang 7, der direkt mit der zweiten Schaltkupplung 12 verbunden ist. Die Summierungsvorrichtung weist als drittes Element Ausgleichsräder 8 auf, die zwischen den beiden Eingängen 6 und 7 drehbar auf mit der Abtriebswelle 3 drehfest verbundenen Lagerzapfen 15 gelagert sind. Die Abtriebswelle 3 ist schließlich über ein Stirnradpaar 16 über ein Differential 17 mit der ersten Ausgangswelle 18 und der zweiten Ausgangswelle 19 verbunden. Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes gemäß Fig. 1 wird vor allem mittels des in Fig. 2 dargestellten Schaltschemas und den in den Fig. 5 bis Fig. 1 1 schwarz dargestellten Teile des Drehmomentpfades in den Gängen R, 1, 2, 3, 4, 5 und 6 deutlich. In der Tabelle der Fig. 2 bedeutet jeweils die links dargestellte Spalte die Bezeichnung des Ganges, wobei R der Retourgang ist. Die Spaltenüberschriften bezeichnen bei eingetragenem X im Feld jeweils drehmomentübertragende Kupplungen Cl bzw. C2, Zahnradpaare S l, S2, S3, S4 und Freiläufe Fl, F2.

In den Fig. 5 bis Fig. 1 1 stellen die schwarzen Flächen jeweils den Dreh- momentfluss dar.

Wie in der ersten Zeile der Tabelle der Fig. 2 und in Fig. 5 ersichtlich, ist in einem Retourgang R die erste Kupplung Cl geschlossen, zur Übertragung des Drehmoments auf die erste Eingangswelle 1. Von der ersten Eingangswelle 1 besteht eine Wirkverbindung über das zweite Zahnradpaar S2 (und das in Fig. 5 nicht dargestellte Zwischenrad 14). Das vom Zahnradpaar S2 übertragene Drehmoment wird von der ersten Schalt- kupplung 1 1 auf den ersten Eingang 6 der Summierungsvorrichtung 5 übertragen, jedoch gleichzeitig über den Freilauf Fl der in dieser Drehrichtung eine drehfeste Verbindung zur Abtriebswelle 3 darstellt auf die Abtriebswelle 3 übertragen, so dass die Summierungsvorrichtung 5 als solche gesperrt ist. Das Drehmoment wird daher ohne weitere Überset- zung durch die Summierungsvorrichtung 5 an die Abtriebswelle 3 und weiter an das Stirnradpaar 16 übertragen.

Analog stellt die zweite Zeile der Fig. 2 und Fig. 6 die Situation im ersten Gang dar, wobei durch eine größere Drehzahl am Zahnradpaar S3 als an S2 eine Vorwärtsdrehung der Abtriebswelle 3 erreicht wird, wobei beide Freiläufe Fl und F2 nicht gesperrt, also nicht drehfest mit der Abtriebswelle 3 verbunden sind, so dass das Drehmoment über die Lagerzapfen 15 übertragen wird.

Analog stellen die weiteren Zeilen der Fig. 2 und die Figuren Fig. 7 bis Fig. 1 1 in dieser Reihenfolge den Drehmomentfluss in den Gängen 2, 3, 4, 5 und 6 dar. Wie in den Fig. 5 bis 1 1 leicht ersichtlich, wird mit einem erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebe auch erreicht, dass in manchen Gängen, insbesondere im Retourgang und in den geraden Gängen (zweite Ganggruppe), jeweils ein Getriebeteil still gelegt ist. Fig. 3 zeigt ein Räderschema eines erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes gem. Fig. 1 von der Seite. Dabei sind die Eingangswellen 1, 2 und weitere eingangswellenseitige Stirnräder der Zahnräderpaarungen S l, S2, S3, S4 konzentrisch angeordnet. Parallel dazu ist die Abtriebswelle 3 mit den abtriebswellenseitigen Stirnrädern der Zahnräderpaarungen S l, S2, S3, S4 angeordnet. Ein Zwischenrad 14 für den Retourgang ist an einer ebenfalls parallelen Nebenwelle 13 angeordnet. Der Abtrieb erfolgt schließlich über Stirnräder des Stirnradpaares 16 zum Differential 17 auf die erste Ausgangswelle 18 und die zweite Ausgangswelle 19. Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes, und ist besonders geeignet für Fahrzeuge mit längseingebautem Antrieb. Dabei erfolgt der Abtrieb über die Abtriebswelle 3, ohne Stirnradpaarung 16.

Die Erfindung ermöglicht somit ein Lastschaltgetriebe mit besonders kompakter Bauform sowie einer geringen Anzahl an Bauteilen zu realisieren.

Bezugszeichenliste

1 erste Eingangswelle

2 zweite Eingangswelle

3 Abtriebswelle

4 Antriebswelle

5 Summierungsvorrichtung

6 erster Eingang (der Summierungsvorrichtung)

7 zweiter Eingang (der Summierungsvorrichtung^

8 Ausgleichsrad

9 erstes Verbindungselement

10 zweites Verbindungselement

1 1 erste Schaltkupplung

12 zweite Schaltkupplung

13 Nebenwelle

14 Zwischenrad

15 Lagerzapfen

16 Stirnradpaar

17 Differential

18 erste Ausgangswelle

19 zweite Ausgangswelle

Cl erste Kupplung

C2 zweite Kupplung

S l erstes Zahnradpaar

S2 drittes Zahnradpaar

S3 zweites Zahnradpaar

S4 viertes Zahnradpaar

Fl erster Freilauf

F2 zweiter Freilauf

R Retourgang