DE10025684A1

DE10025684A1 - Schaltgetriebe in Gruppenbauweise

Info

Publication number: DE10025684A1
Application number: DE2000125684
Authority: DE
Inventors: Friedrich J Ehrlinger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-11-29

Abstract

Die Erfindung geht von einem Schaltgetriebe (10) in Gruppenbauweise aus mit einer Hauptgruppe (11) mit mehreren Gangstufen (1, 2, 3, 4, 5) und einer Bereichsgruppe (12) mit zwei Gangstufen (I, II). DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die oberste Gangstufe (9) der Hauptgruppe (11) nur in einer Gangstufe (I, II) der Bereichsgruppe (12) geschaltet wird. Dadurch steht für die Hauptfahrbereiche eines Nutzfahrzeugs eine feine Getriebeabstufung zur Verfügung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe in Gruppen bauweise nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Schaltgetriebe in Gruppenbauweise sind weit verbrei tet. Einige sind von Johannes Looman in Konstruktionsbücher Band 26 Zahnradgetriebe, Springer-Verlag, Berlin, Seiten 181 bis 188, beschrieben. Häufig wird eine Hauptgruppe mir mehreren Gangstufen mit einer Bereichsgruppe mit zwei Gang stufen kombiniert, wobei die Bereichsgruppe vor oder hinter der Hauptgruppe geschaltet und in Vorgelegebauweise oder Planetenbauweise ausgeführt sein kann.

So besitzt ein Schaltgetriebe mit neun Gangstufen der Baureihe 8209 der Firma Eaton® eine Hauptgruppe mit fünf Gängen und einen Rückwärtsgang sowie eine Bereichsgruppe mit zwei Gangstufen. Das Hauptgetriebe wird in jeder Gang stufe der Bereichsgruppe zweimal durchfahren, wobei die erste Gangstufe nur einmal geschaltet wird, und zwar in der unteren Gangstufe der Bereichsgruppe. Dadurch kommt ein Schaltgetriebe mit neun Gangstufen zustande. Da die erste Gangstufe des Hauptgetriebes nur einmal geschaltet wird, kann ihre Übersetzung beliebig gewählt werden. Sie wird in der Regel als Kriechgangstufe ausgelegt. Dadurch ergibt sich zur zweiten Gangstufe ein relativ großer Stufensprung.

Bei den bisherigen Konzepten liegen zwischen allen Gangstufen, mit Ausnahme zwischen dem ersten und zweiten Gang, annähernd gleichmäßige, möglichst feine Stufensprün ge. Das führt stets zu dem Kompromiss, dass die Gangabstu fung, die insbesondere für die oberen Gänge wichtig ist, nicht beliebig klein gewählt werden kann, weil sonst die Gesamtübersetzung zu klein ausfällt. Die feine Gangabstu fung in den oberen Gangstufen ist deshalb besonders wich tig, weil der Hauptfahrbereich der Fahrzeuge mit Brenn kraftmaschinen in einem Geschwindigkeitsbereich liegt, in dem die oberen Gangstufen geschaltet sind. Um den Kraft stoffverbrauch der Brennkraftmaschine zu reduzieren, ist es wichtig, diese während der häufigsten Fahranteile durch eine feine Gangabstufung stets in einem optimalen Drehzahl bereich zu betreiben. Zwar führt der erste relativ große Gangsprung dazu, dass die übrigen Gangsprünge bei einer gegebenen Gesamtgetriebeübersetzung kleiner gewählt werden können, jedoch sind die Gangsprünge zwischen den obersten Gangstufen noch relativ groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfa chen Mitteln für einen Hauptfahrbereich eine günstigere Getriebeabstufung zur Verfügung zu stellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprü chen.

Nach der Erfindung wird die oberste Gangstufe der Hauptgruppe in einer Gangstufe der Bereichsgruppe nur ein mal geschaltet, und zwar zweckmäßigerweise in der obersten Gangstufe der Bereichsgruppe. Dadurch kann man den Gang sprung zur obersten Gangstufe des Schaltgetriebes relativ klein wählen, so dass die Brennkraftmaschine des Fahrzeugs während eines großen Zeitanteils ihrer Betriebszeit in ei nem optimalen Drehzahlbereich betrieben werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Nutzung der Gangstufen können die übrigen Gangsprünge so grob gewählt werden, dass eine aus reichend große Gesamtgetriebeübersetzung erreicht wird.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorge schlagen, dass der Gangsprung zur zweitobersten Gangstufe der Hauptgruppe zwischen dem Gangsprung zu einer niedrige ren Gangstufe und dem Gangsprung zu der obersten Gangstufe liegt. Dadurch erreicht man zwischen den oberen Gangstufen des Schaltgetriebes abnehmende Gangsprünge, so dass das Schaltgetriebe in diesem Bereich feiner gestuft ist als die bisherigen bekannten Konzepte. So lassen sich bei Schaltge trieben mit neun Gangstufen für Nutzkraftfahrzeuge, die einen Geschwindigkeitsbereich bis zu 90 km/h abdecken müs sen, zwischen den unteren Gangstufen Gangsprünge von unge fähr 1,4 und zur zweitobersten und obersten Gangstufe Gangsprünge von 1,35 und 1,25 verwirklichen. Unter Berück sichtigung gängiger Brennkraftmaschinen und konstanter Übersetzungen des übrigen Antriebsstrangs lassen sich in der siebten Gangstufe eine Geschwindigkeit von 52 km/h, in der achten Gangstufe eine Geschwindigkeit von 70 km/h und in der obersten, neunten, Gangstufe eine Geschwindigkeit von 87 km/h optimal fahren.

Da die Gangstufen in einem H-Schaltbild mit einem me chanischen Schaltgestänge nicht als Folgeschaltung geschal tet werden können, wird in Ausgestaltung der Erfindung vor geschlagen, dass mindestens eine Gangstufe mittels einer elektrischen Schaltkupplung geschaltet wird. Grundsätzlich ist eine elektrische Schaltbetätigung bei allen Schaltstu fen möglich. Sie ist jedoch besonders in den oberen Ge schwindigkeitsbereichen des Fahrzeugs vorteilhaft.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeich nungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei spiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam menfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Räderschema und

Fig. 2 eine Abstufung eines erfindungsgemäßen Schaltgetriebes mit neun Schaltstufen.

Das Schaltgetriebe 10 nach Fig. 1 ist in Vorgelegebau weise ausgeführt. Es besitzt eine Hauptgruppe 11 und fünf Gangstufen, die nacheinander mit zwei Gangstufen I, II ei ner Bereichsgruppe 12 schaltbar sind, und zwar in Verbin dung mit Gangstufe I der Bereichsgruppe 12 eine erste Gang stufe 1, eine zweite Gangstufe 2, eine dritte Gangstufe 3 und eine vierte Gangstufe 4, während sich in Verbindung mit der Gangstufe II der Bereichsgruppe 12 eine fünfte Gangstu fe 5, eine sechste Gangstufe 6, eine siebte Gangstufe 7, eine achte Gangstufe 8 und eine oberste neunte Gangstufe 9 ergeben.

Die Gangstufen I, II der Bereichsgruppe 12 werden mit tels einer Schaltkupplung 14 geschaltet, während die Schaltkupplungen 15, 16, 17 zum Schalten der Gangstufen des Hauptgetriebes 11 dienen. Die Schaltkupplungen 14, 15, 16, 17 können mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elek trisch betätigt werden. Zweckmäßigerweise wird mindestens eine der Schaltkupplungen 14, 15, 16 oder 17 jedoch elek trisch betätigt.

Das Schaltgetriebe 10 besitzt ferner eine Eingangswel le 18, die über eine Anfahrkupplung 13 mit einer nicht nä her dargestellten Brennkraftmaschine gekuppelt werden kann. Je nach Schaltstellung der Schaltkupplung 14 wird ein Ein gangszahnrad der ersten Gangstufe 1 über die erste Gangstu fe I der Bereichsgruppe 12 angetrieben oder als zweite Gangstufe II der Bereichsgruppe 12 direkt mit der Eingangs welle 18 gekuppelt. Die Schaltkupplungen 15, 16, 17 verbin den je nach Schaltstellung die als Losräder auf der Ab triebswelle 19 gelagerten Zahnräder der Gangstufen 1 bis 9 mit der Abtriebswelle 19. Die auf der Vorgelegewelle 20 angeordneten Zahnräder der Gangstufen 1 bis 4 bzw. 5 bis 9 sind fest mit dieser verbunden.

In Verbindung mit der ersten Gangstufe I der Bereichs gruppe 12 werden nur vier Gangstufen 1 bis 4 der Hauptgrup pe 11 geschaltet. Während die Gangstufe 5 des Schaltgetrie bes 10 durch eine Gruppenschaltung in der Bereichsgruppe 12 in Verbindung mit der ersten Gangstufe der Hauptgruppe 11 erreicht wird, ergeben sich die Gangstufen 6 bis 9 durch weitere Schaltungen der Hauptgruppe 11 in Verbindung mit der zweiten Gangstufe II der Bereichsgruppe 12.

Zwischen den Gangstufen 1 bis 9 des Schaltgetriebes 10 ergeben sich Stufensprünge ϕ₁ bis ϕ₈, wobei für das darge stellte Neungang-Schaltgetriebe 10 zweckmäßigerweise ein erster Stufensprung ϕ₁, ein zweiter ϕ₂, ein fünfter ϕ₅ und ein sechster ϕ₆ mit 1,42 gewählt werden kann. Der achte Stufensprung ϕ₈ zur obersten neunten Gangstufe 9 ist mit 1,25 der kleinste, während der siebte Stufensprung ϕ₇, zur zweitobersten achten Gangstufe 8 mit 1,35 zwischen dem sechsten Stufensprung ϕ₆ und dem achten Stufensprung ϕ₈ liegt. Entsprechend beträgt der dritte Stufensprung ϕ₃ ebenfalls 1,35. Der Stufensprung ϕ_I der Bereichsgruppe 12 wird so gewählt, dass sich zwischen der vierten Gangstufe 4 und der fünften Gangstufe 5 ein vierter Stufensprung ϕ₄ von etwa 1,4 ergibt. Somit wird ein Schaltgetriebe 10 erreicht, das in den oberen drei Gangstufen relativ fein abgestimmt ist, wodurch in den Hauptfahrbereichen des Fahrzeugs die Antriebsbrennkraftmaschine in den optimalen Drehzahlberei chen betrieben werden kann.

Bezugszeichen

1

erste Gangstufe

2

zweite Gangstufe

3

dritte Gangstufe

4

vierte Gangstufe

5

fünfte Gangstufe

6

sechste Gangstufe

7

siebte Gangstufe

8

achte Gangstufe

9

neunte Gangstufe

10

Schaltgetriebe

11

Hauptgruppe

12

Bereichsgruppe

13

Anfahrkupplung

14

Schaltkupplung

15

Schaltkupplung

16

Schaltkupplung

17

Schaltkupplung

18

Eingangswelle

19

Abtriebswelle

20

Vorgelegewelle
ϕ_I

Stufensprung
ϕ₁

Stufensprung
ϕ₂

Stufensprung
ϕ₃

Stufensprung
ϕ₄

Stufensprung
ϕ₅

Stufensprung
ϕ₆

Stufensprung
ϕ₇

;Stufensprung
ϕ₈

Stufensprung

Claims

1. Schaltgetriebe (10) in Gruppenbauweise mit einer Hauptgruppe (11) mit mehreren Gangstufen (1, 2, 3, 4, 5) und einer Bereichsgruppe (12) mit zwei Gangstufen (I, II), dadurch gekennzeichnet, dass die oberste Gangstufe (9) der Hauptgruppe (11) nur in einer Gangstu fe (I, II) der Bereichsgruppe (12) geschaltet wird.

2. Schaltgetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oberste Gangstu fe (9) der Hauptgruppe (11) in der obersten Gangstufe (II) der Bereichsgruppe (12) geschaltet wird.

3. Schaltgetriebe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gangsprung (ϕ₈) zur obersten Gangstufe (9) der Hauptgruppe (11) deutlich nied riger ist als die übrigen Gangsprünge (ϕ₁ bis ϕ₇)

4. Schaltgetriebe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gangsprung (ϕ₇) zur zweitobersten Gangstufe (4, 8) der Hauptgruppe (11) zwischen dem Gangsprung (ϕ₆) zu einer niedrigeren Gangstu fe (3, 4) und dem Gangsprung (ϕ₈) zur obersten Gangstu fe (9) liegt.

5. Schaltgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gangstufe (1 bis 9) mit einer elektrisch betätigten Schaltkupplung (14 bis 17) geschaltet wird.