DE10143994A1

DE10143994A1 - Modular gear system comprises three gear groups of two-gear group, multiple gear basic group and multiple outlet side group, and reverse gear cogs

Info

Publication number: DE10143994A1
Application number: DE2001143994
Authority: DE
Inventors: Roland Stauber
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-27

Abstract

The three series-connected gear groups (6) comprise a two-gear series gear-shift group(19). a multiple gear basic transmission group (4) and a multiple outlet-side connecting group. The gear jump in the 2-gear series shift group is greater that the gear jump in the multiple-gear basic group, so that the main gear is formed by the series gear-shift group and the splitter group is formed by the basic group. The pair of wheels (13,26) of the reverse gear has the same number or cogs as in the series-connected 8 and 12 gear transmissions.

Description

Die Erfindung betrifft ein modulares Getriebesystem für Kraftfahrzeuge, insbesondere für mehrgängige Nutzkraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a modular transmission system for motor vehicles, especially for multi-course Commercial vehicles, according to the preamble of claim 1.

Getriebe mit mehr als sechs Gängen werden im Allgemeinen in Mehrgruppenbauweise ausgeführt. Dies wird durch eine Kombination von 1-, 2- oder mehrgängigen Einzelgetrieben erreicht. Ein durch seine Bauart in sich abgeschlossenes Einzelgetriebe wird dabei als Gruppe bezeichnet. Die einzelnen Getriebegruppen weisen verschiedene Merkmale und. Vorteile auf, sodass bei der Zusammenstellung eines Getriebes aus mehreren solcher Einzelgruppen auf besondere Getriebeanforderungen eingegangen werden kann. Die einzelnen Getriebegruppen bilden zusammen ein modulares Baukastensystem, aus dem ein wunschgemäßes Getriebe konstruiert werden kann. Gearboxes with more than six gears are used in the Generally carried out in multi-group construction. This is done by a Combination of 1-, 2- or multi-speed single gears reached. A self-contained construction Single gearbox is referred to as a group. The individual gear groups have different characteristics and. Advantages so that when putting together a Gearboxes from several such individual groups to special ones Gearbox requirements can be met. The single ones Gear groups together form a modular Modular system from which a gearbox of your choice can be constructed can.

Ein solches modulares Getriebesystem umfasst in der Regel ein Splittergetriebe, ein Hauptgetriebe und ein Gruppengetriebe, das z. B. aus einer Bereichs- oder Rangegruppe bestehen kann. Das Splittergetriebe ist hierbei derjenige Getriebeteil, der den kleinsten Gangsprung aufweist. Bei geometrischer Gangabstufung ist der Gangsprung meist halb so groß wie der des Hauptgetriebes. Das Gruppengetriebe wiederum ist der Getriebeteil mit dem größten Gangsprung. Im Allgemeinen dient das Gruppengetriebe der Erweiterung der Gangfolge. Der Übersetzungssprung kann hierfür so groß gewählt werden wie der Übersetzungsbereich des Hauptgetriebes plus dem Stufensprung im Hauptgetriebe. Such a modular transmission system includes in the Usually a splitter gear, a main gear and a Group transmission, the z. B. from an area or range group can exist. The splitter gearbox is the one here Gear part that has the smallest gear jump. at geometric gear gradation, the gear jump is usually half as large as that of the main transmission. The group transmission in turn, the gear part with the largest gear jump. In general, the group transmission is used for expansion the sequence. The translation jump can be so big for this selected as the translation area of the Main gear plus the step change in the main gear.

Ferner wird bei einem modularen Getriebesystem der Getriebeteil, der dem Grundgetriebe vorgeschaltet ist, als Vorschaltgruppe und der Getriebeteil, der dem Grundgetriebe nachgeschaltet ist, als Nachschaltgruppe bezeichnet. Die Splittergetriebe und Gruppengetriebe können sowohl nachgeschaltet, als auch vorgeschaltet sein. Furthermore, in a modular transmission system Gear part, which is connected upstream of the basic gear, as Ballast group and the gear part, the basic gear is connected downstream, referred to as a downstream group. The Splitter gears and group gears can both downstream, as well as upstream.

Der Kostendruck zwingt Getriebehersteller, die Getriebevarianten einer Produktpalette mit einem Minimum von unterschiedlichen Bauteilen zu realisieren. Hierfür wird z. B. eine baugleiche Plattform für verschiedene Getriebearten verwendet. Entscheidend sind nicht allein die variablen Produktkosten, die sich u. a. aus Material und Bearbeitungskosten zusammensetzen, sondern auch die Komplexitätskosten, die durch die Vielzahl von Bauteilen entstehen. The cost pressure is forcing gearbox manufacturers that Gearbox variants of a product range with a minimum of to realize different components. For this, z. B. an identical platform for different types of gears used. The variables are not the only decisive factor Product costs that may vary. a. from material and Compound processing costs, but also the complexity costs, that arise from the large number of components.

Sowohl Veränderungen bei Verbrennungsmotoren durch Einführung elektronischer Einspritztechnik, als auch das Bedürfnis nach kostenoptimalen Lösungen für unterschiedliche Einsatzbedürfnisse der Fahrzeuge, führen zwangsläufig zu unterschiedlichen Produkten. Für die Klasse der schweren Lkw wird beispielsweise eine Getriebepalette gewünscht, die folgende Anforderungen bedient:

- 12-Gang-Getriebe, geometrisch gestuft in allen Gängen,
- wahlweise Direktgang und Schnellgang,
- zusätzliche Getriebevariante mit 8 bis 10 Gängen,
- alle Produkte alternativ teil- und/oder vollautomatisiert.

Changes in internal combustion engines due to the introduction of electronic injection technology as well as the need for cost-optimal solutions for different application needs of the vehicles inevitably lead to different products. For the heavy truck class, for example, a transmission range is required that meets the following requirements:

- 12-speed gearbox, geometrically graded in all gears,
- optional direct gear and overdrive,
- additional transmission variant with 8 to 10 gears,
- All products alternatively partially and / or fully automated.

Für Nutzkraftfahrzeuge sind bereits zahlreiche Mehrgruppengetriebe bekannt, die aus einem Splitter-, einem Haupt- und einem Gruppengetriebe bestehen, wie z. B.:

- das ZF AS Tronic 12- und 16-Gang-Getriebe in 2-VW- Bauweise der Anmelderin, bei dem verschieden große Drehmomente durch einen unterschiedlichen Radsatzaufbau und eine unterschiedliche Verzahnungsbreite übertragen werden, wodurch der maximal mögliche Gleichteilegrad konzeptionell begrenzt wird;
- das EATON 16-Gang-Getriebe der S-Reihe, bei dem zwei Getriebegrößen mit nahezu identischen Bauteilen vorgesehen sind, wobei die Getriebe nach dem größten Drehmoment dimensioniert sind;
- das EATON 10-Gang RTLO Getriebe, das aus einem Baukasten für 10-Gang-Getriebe mit vielen Gleichteilen aufgebaut wird;
- das EATON Twin-Splitter-Getriebe und
- die Getriebe von SCANIA GRS 890, GR 900 und GRS 900, die 12-, 9- und 14-Gang-Getriebe mit gleichem Gehäuse und z. T. stark unterschiedlichem Innenleben darstellen.

Numerous multi-group transmissions are already known for commercial vehicles, which consist of a splitter, a main and a group transmission, such as. B .:

- The applicant's ZF AS Tronic 12- and 16-speed gearbox in 2-VW design, in which torques of different sizes are transmitted by a different wheel set construction and a different toothing width, which conceptually limits the maximum possible number of identical parts;
- The EATON 16-speed transmission of the S series, in which two transmission sizes with almost identical components are provided, the transmissions being dimensioned according to the greatest torque;
- the EATON 10-speed RTLO transmission, which is built from a modular system for 10-speed transmissions with many identical parts;
- the EATON twin splitter gearbox and
- The gearboxes from SCANIA GRS 890, GR 900 and GRS 900, the 12-, 9- and 14-speed gearboxes with the same housing and e.g. T. show very different inner life.

Eine bekannte Lösung für die Verwendung gleicher Bauteile für unterschiedliche Getriebe ist das ECOSPLIT-16- Gang-Getriebe der Anmelderin, das beispielsweise in der Veröffentlichung "Johannes Looman, Zahnradgetriebe, 3. Auflage, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 1996" auf den Seiten 264 ff dargestellt wird. Das gleiche Getriebekonzept führt mit unterschiedlichen Radbreiten zur Übertragung unterschiedlich großer Drehmomente. Unterschiedliche Übersetzungsreihen ergeben Ausführungen für Direkt- oder Schnellgangversionen. Anpassungen können durch Längenänderung der Räder, Wellen, Gehäuse, Schaltungen etc. vorgenommen werden. A known solution for using the same Components for different gears is the ECOSPLIT-16- Gearbox of the applicant, for example in the Publication "Johannes Looman, Gear Transmission, 3rd Edition, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 1996 "on the Pages 264 ff is shown. The same gearbox concept leads to transmission with different wheel widths different torques. different Translation series result in versions for direct or Overdrive versions. Adjustments can be made by changing the length Wheels, shafts, housings, circuits etc. made become.

In der DE 198 31 293 A1 wird ein System von Bauformen zur Bildung einer Getriebebaureihe mit unterschiedlicher Gesamtübersetzung oder einer unterschiedlichen Anzahl an Übersetzungsstufen vorgeschlagen. Die Getriebe bestehen aus drei hintereinander angeordneten Teilgetrieben, d. h. einem Hauptgetriebeteil, einem mehrgängigen Splittergetriebeteil und einem mehrgängigen Gruppengetriebeteil. Ausgehend von einer Grundvariante, die eine bestimmte Anordnung von Zahnradpaaren aufweist, kann eine weitere Variante erzeugt werden, indem nur ein Zahnradpaar geändert oder hinzugefügt wird, das aus einem Baukastensystem auswählbar ist. DE 198 31 293 A1 describes a system of designs to form a gearbox series with different Total translation or a different number Translation levels suggested. The gears consist of three sub-transmissions arranged one behind the other, d. H. one Main gear part, a multi-speed splitter gear part and a multi-speed group transmission part. Starting from a basic variant, which a certain arrangement of Having gear pairs, another variant can be generated be changed or added by just one pair of gears that can be selected from a modular system.

Dadurch lassen sich entweder unter Beibehaltung der bisherigen Anzahl von Übersetzungsstufen eine veränderte Gesamtübersetzung des Getriebes oder eine höhere Anzahl an Übersetzungsstufen erzielen. In allen Fällen bleiben die Zahnräder des Grundgetriebes unverändert. Alle Zahnradpaare der Variante mit der geringsten Anzahl an Übersetzungsverhältnissen bleiben in allen weiteren Varianten erhalten. This allows you to either keep the previous number of translation levels changed Total gear ratio or a higher number Achieve translation levels. In all cases they remain Basic transmission gears unchanged. All gear pairs the variant with the lowest number Translation ratios are retained in all other variants.

Vorzugsweise weist die Grundvariante 8 Gänge auf. Davon ausgehend werden mit dem System 10-Gang-Varianten und 12-Gang-Varianten gebildet. Dabei ist der Stufensprung φ zwischen allen Übersetzungsstufen gleich und wird im Allgemeinen als Halbstufensprung vorgesehen. Außerdem können mit dem System verschiedene Varianten von Schnellganggetrieben gebildet werden. The basic variant preferably has 8 gears. Based on this, the system creates 10-speed and 12-speed variants. The step jump φ is the same between all gear ratios and is generally provided as a half step jump. The system can also be used to create different types of overdrive gearboxes.

Herkömmliche modulare Getriebebaukästen wie die eingangs aufgelisteten Getriebesysteme ermöglichen zwar eine hohe Produktvielfalt, führen aber zu ungewollt hohen Logistikkosten und zu Anpassungskosten an die jeweiligen individuellen Gegebenheiten. Getriebebaukästen mit einem hohen Gleichteilegrad wie das genannte ECOSPLIT-16-Gang-Getriebe sind dem gegenüber zwar kostengünstiger, weisen jedoch eingeschränkte Variationsmöglichkeiten auf. Conventional modular gearbox kits like that gear systems listed at the beginning enable one high product variety, but lead to unwanted high Logistics costs and at adaptation costs to the respective individual circumstances. Gear boxes with a high Same degree of component as the ECOSPLIT 16-speed gearbox are cheaper compared to this, but have limited variation options.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein modulares Getriebesystem zur Verfügung zu stellen, aus dem eine Vielzahl unterschiedlicher Getriebe mit einem breiten Drehmomentbereich zusammengesetzt werden kann, der aber trotzdem einen hohen Gleichteilegrad und einen unkomplizierten Getriebeaufbau ermöglicht sowie einfach in der Bedienung ist, Fehlschaltungen reduziert und keine hohen Schaltkräfte erfordert. It is the object of the present invention to provide a modular transmission system from which a variety of different gears with a wide range Torque range can be composed, but the nevertheless a high level of common parts and one enables uncomplicated gearbox construction and is easy to use Operation is reduced, incorrect switching and no high Switching forces required.

Diese Aufgabe wird durch ein modulares Getriebesystem gemäß dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen erläutert. This task is accomplished through a modular gear system solved according to the characterizing feature of claim 1. Preferred embodiments are set out in the subclaims explained.

Demnach wird ein modulares Getriebesystem für Nutzkraftfahrzeuge mit drei hintereinander geschalteten Getriebegruppen vorgeschlagen, die eine 2-gängigen Vorschaltgruppe, ein mehrgängiges Grundgetriebe und eine mehrgängige Nachschaltgruppe umfassen, und mit dem mehrere verschiedenen Getriebearten realisierbar sind. Der Gangsprung in der 2-gängigen Vorschaltgruppe ist hierbei größer als der Gangsprung im mehrgängigen Grundgetriebe, so dass das Hauptgetriebe durch die Vorschaltgruppe und das Splittergetriebe durch das Grundgetriebe gebildet wird. Accordingly, a modular transmission system for Commercial vehicles with three connected in series Gearbox groups proposed a 2-course Ballast group, a multi-speed basic gear and a multi-speed Branch group include, and with the several different types of gears can be realized. The leap in the 2-speed ballast is larger than that Gear shift in the multi-speed basic transmission, so that Main gearbox through the upstream group and the splitter gearbox is formed by the basic gear.

Mit dem erfindungsgemäßen Getriebesystem können 8- Gang, 10-Gang-, 12-Gang- und 16-Gang-Getriebe realisiert werden. Vorzugsweise werden aufeinander aufbauende Getriebesysteme in einer 8-Gang- und 12-Gang-Variante erstellt. With the transmission system according to the invention 8- Gear, 10-speed, 12-speed and 16-speed gearbox realized become. Preferably building on one another Gear systems created in an 8-speed and 12-speed variant.

Zwischen dem Gangsprung φ in der Vorschaltgruppe und dem Gangsprungs φ im Grundgetriebe besteht vorzugsweise ein Exponentialverhältnis gemäß der Formel:

φ _{Vorschaltgruppe} = (φ _{Grundgetriebe})^{Anzahl der Vorwärtsgänge im Grundgetriebe}.
There is preferably an exponential ratio between the gear step φ in the upstream group and the gear step φ in the basic transmission according to the formula:

φ = _{upstream group} (φ _{basic transmission)} ^{number of forward gears in the basic transmission.}

Durch ein derartiges modulares Getriebesystem kann der Kraftfluss so gewählt werden, dass er beim Schalten der oberen Gänge immer über das Radpaar des zweiten Ganges läuft. Dadurch wird das Grundgetriebe in den oberen Gängen extrem geschont und es ergibt sich eine kompakte Getriebebauweise sowie eine deutliche Anhebung des Drehmoments in den oberen Gängen. With such a modular gear system, the Power flow should be chosen so that when switching the upper gears always over the pair of wheels of the second gear running. This will make the basic gearbox in the upper gears extremely gentle and there is a compact Gearbox design and a significant increase in torque in the upper corridors.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann aus dem modularen Getriebesystem ein Getriebe zusammengesetzt werden, bei dem ein Radpaar sowohl Bestandteil der Vorschaltgruppe als auch des Grundgetriebes ist. Ferner ist es mit dem erfindungsgemäßen Getriebesystem möglich, 8-Gang- Getriebe und 12-Gang-Getriebe mit einer identischen Zähnezahl in der Vorschaltgruppe und der Nachschaltgruppe zu erstellen. Dabei entsteht das 8-Gang-Getriebe aus dem 12- Gang-Getriebe durch Weglassen eines Radpaares aus dem Grundgetriebe, bzw. Splittergetriebe, und durch Austauschen nur eines anderen Radpaares im Grundgetriebe bzw. Splittergetriebe. Das Radpaar für den Rückwärtsgang kann bei 8- Gang- und 12-Gang-Getrieben die gleiche Zähnezahl aufweisen. Dabei besteht zwischen den Gangsprüngen φ des 8-Gang- und des 12-Gang-Getriebes vorzugsweise folgender mathematischer Zusammenhang:

(φ _{12-Gang-Getriebe})³ = (φ _{8-Gang-Getriebe})². According to a preferred embodiment, a transmission can be assembled from the modular transmission system, in which a pair of wheels is both a component of the upstream group and of the basic transmission. Furthermore, it is possible with the transmission system according to the invention to create 8-speed transmissions and 12-speed transmissions with an identical number of teeth in the upstream group and the downstream group. The 8-speed gearbox is created from the 12-speed gearbox by omitting one pair of wheels from the basic gearbox or splitter gearbox and by replacing only one other pair of wheels in the basic gearbox or splitter gearbox. The pair of wheels for the reverse gear can have the same number of teeth in 8-speed and 12-speed gearboxes. There is preferably the following mathematical relationship between the gear steps φ of the 8-speed and 12-speed gearbox:

(φ _{12-speed transmission} ) ³ = (φ _{8-speed transmission} ) ² .

Des Weiteren ist es möglich, dass für die 8-Gang- und 12-Gang-Getriebe mit identischen Zähnezahlen in der Vorschalt- und Nachschaltgruppe auch die gleichen Bauteile verwendet werden, so dass die Zahnräder identisch sind. Furthermore, it is possible that for the 8-speed and 12-speed gearbox with identical number of teeth in the Upstream and downstream group also the same components be used so that the gears are identical.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann eine Schnellgangvariante durch Austauschen nur eines einzigen Radpaares aus dem Grundgetriebe der Direktgangvariante erzeugt werden. Dabei können die Direkt- und Schnellganggetriebevarianten im übrigen Bereich die gleichen Vorgelegewellendrehzahlen aufweisen. Dadurch wird eine deutliche Reduzierung der Komplexität bei den Nebenabtrieben ermöglicht. In a further preferred embodiment, can an overdrive variant by replacing only one only pair of wheels from the basic gearbox of the direct gear variant be generated. The direct and Overdrive gear variants the same in the rest of the area Have countershaft speeds. This will make it clear Reduction of the complexity of the power take-offs allows.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Handschaltgetriebevariante vorgesehen, bei der nur die beiden Gänge in der Vorschaltgruppe bzw. im Hauptgetriebe manuell geschaltet und die anderen Schaltelemente vorzugsweise pneumatisch betätigt werden. Durch diesen Getriebeaufbau sind besonders vorteilhafte, ergonomische Schaltbilder bzw. Bedienungskonzepte möglich. Die Schaltelemente im Grundgetriebe bzw. Splittergetriebe werden in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform nach dem Prinzip "Schalten-Schalten" betätigt. According to a further advantageous embodiment of the According to the invention, a manual transmission variant is provided, where only the two gears in the upstream group or in Main gearbox switched manually and the others Switching elements are preferably operated pneumatically. By this gearbox construction are particularly advantageous, Ergonomic circuit diagrams or operating concepts possible. The Switching elements in the basic gearbox or splitter gearbox are in a particularly advantageous embodiment the principle of "switching-switching" operated.

Bei der Realisierung von Getrieben unterschiedlicher Drehmomentkapazitäten kann in der Vorschaltgruppe, dem Grundgetriebe und/oder der Nachschaltgruppe auch eine unterschiedliche Anzahl von identischen Vorgelegewellen vorgesehen sein. Dadurch können die Getriebe unterschiedlicher Drehmomentkapazitäten bei gleichen Verzahnungsbreiten identische Gehäuse und Schaltungen aufweisen. When implementing gearboxes different Torque capacities can be found in the upstream group, the Basic gearbox and / or the downstream group also one different number of identical countershafts be provided. This allows the gears to be different Torque capacities with the same tooth widths have identical housings and circuits.

Das erfindungsgemäße modulare Getriebesystem weist eine Vielzahl von Vorteilen auf. Z. B. entfällt bei einer Handschaltvariante des Getriebes die bei herkömmlichen Getrieben übliche Drehwelle zur Übertragung der Schalt- und Wählbewegung, da für die manuell zu schaltenden zwei Gänge nur ein Schaltelement erforderlich ist. Ferner entstehen keine oder nur gering verzerrte Schaltbilder. Bei nur zwei manuell zu schaltenden Gängen entsteht eine einfache Auslegung einer Schaltunterstützungseinrichtung. Diese kann beispielsweise direkt gekoppelt werden, d. h. in koaxialer Bauweise angeordnet sein, wodurch ein wesentlich einfacherer Gesamtaufbau des Getriebes entsteht. Außerdem kann der Servozylinder der Schaltunterstützungseinrichtung zum Schaltzylinder werden. Im Vergleich zur vollautomatischen Variante entsteht insgesamt ein sehr hoher Gleichteilegrad. The modular transmission system according to the invention has a variety of advantages. For example, one does not apply Manual gearbox variant of the transmission with conventional Common rotary shaft for transmission of the switching and Selective movement, as for the manually shiftable two gears only one switching element is required. Furthermore arise no or only slightly distorted circuit diagrams. With only two manually shiftable gears creates a simple one Design of a switching support device. This can for example, coupled directly, d. H. in coaxial Be arranged construction, making a much easier Overall construction of the gearbox is created. In addition, the Servo cylinder of the shift support device for Switch cylinders. Compared to the fully automatic Overall, the variant has a very high level of identical parts.

Vorzugsweise bringt im Splittergetriebe das Radpaar des zweiten Ganges ein um ca. den Faktor 2,1 geringeres Drehmoment auf die Vorgelegewelle als das Radpaar des ersten Ganges. Dieser große Gangsprung würde bei konventionellem Aufbau zu sehr hohen Schaltkräften führen. Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Synchronisierung direkt auf der Antriebswelle sitzt, kann dieser Effekt kompensiert werden. Außerdem können bei diesem Getriebekonzept keine Fehlschaltungen des Splittergetriebes, z. B. durch eine indirekte Schaltung, entstehen. Die Schaltgassen können im Fahrerhaus beliebig angeordnet werden. Dadurch verbessert sich die Ergonomie beim Schalten des Getriebes. Die Gassenanfederung kann dabei im Fernschaltblock, d. h. z. B. im Fahrerhaus, erfolgen. The pair of wheels preferably brings in the splitter gearbox of the second course is about 2.1 times lower Torque on the countershaft as the pair of wheels first course. This big leap in gear would conventional construction lead to very high switching forces. Since according to the present invention the synchronization directly on the Drive shaft is seated, this effect can be compensated. In addition, none can with this transmission concept Malfunctions of the splitter gear, e.g. B. by an indirect Circuit, arise. The shift lanes can be found in the cab can be arranged arbitrarily. This improves the Ergonomics when shifting the transmission. The alley suspension can be in the remote control block, d. H. z. B. in the cab, respectively.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. The invention is illustrated by the drawing explained.

In dieser stellen dar In this represent

Fig. 1 ein Getriebeschema und Kraftflüsse für ein 8-Gang-Getriebe in Direktgangbauweise; Figure 1 is a transmission diagram and power flows for an 8-speed transmission in direct gear design.

Fig. 2 ein Getriebeschema und Kraftflüsse für ein 8-Gang-Getriebe in Schnellgangbauweise; Figure 2 shows a transmission diagram and power flows for an 8-speed transmission in overdrive construction.

Fig. 3 ein Getriebeschema und Kraftflüsse für 12- Gang-Getriebe in Direktgangbauweise; Fig. 3 is a transmission scheme and power fluxes for 12-speed transmission in a direct gear construction;

Fig. 4 ein Getriebeschema und Kraftflüsse für ein 12-Gang-Getriebe in Schnellgangbauweise; Fig. 4 shows a transmission diagram and power flows for a 12-speed transmission in overdrive construction;

Fig. 5 bis 8 Übersetzungsreihen für die Getriebe aus den Fig. 1 bis 4 und Fig. 5 to 8 ratio series for the transmission of FIGS. 1 to 4 and

Fig. 9 bis 11 Schaltbilder für die Getriebe aus den Fig. 1 bis 4. Fig. 9 to 11 are circuit diagrams for the transmission of FIGS. 1 to 4.

In allen Figuren werden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In all figures, the same components are the same Provide reference numerals.

In Fig. 1 ist ein Getriebe 1 in einer 8-Gang-Variante dargestellt. Eine Eingangswelle 2 ist koaxial zu einer Hauptwelle 3 eines Grundgetriebes 4 angeordnet. Am Ende der Hauptwelle 3 ist ein nachgeschaltetes Gruppengetriebe 6 vorgesehen, dass als Planetengetriebe mit einem Sonnenrad 5 ausgebildet ist. Das Sonnenrad 5 kämmt mit Planetenrädern 7, die auf einem Planetenträger 8 gelagert sind. Das Gruppengetriebe 6 weist ein Hohlrad 9 auf, das mit den Planetenrädern 7 kämmt und über eine Schalteinrichtung 10 entweder mit dem Gehäuse 11 oder mit der Abtriebswelle 12 des Getriebes 1 verbindbar ist. Die Abtriebswelle 12 ist mit dem Planetenträger 8 verbunden. Auf der Hauptwelle 3 ist weiterhin ein Rückwärtsgangzahnrad 13 angeordnet, das über eine Schalteinrichtung 14 mit der Hauptwelle 3 drehfest verbindbar ist. In Fig. 1, a transmission 1 is shown in an 8-speed variant. An input shaft 2 is arranged coaxially with a main shaft 3 of a basic transmission 4 . At the end of the main shaft 3 , a downstream group transmission 6 is provided, which is designed as a planetary transmission with a sun gear 5 . The sun gear 5 meshes with planet gears 7 , which are mounted on a planet carrier 8 . The group transmission 6 has a ring gear 9 , which meshes with the planet gears 7 and can be connected via a switching device 10 either to the housing 11 or to the output shaft 12 of the transmission 1 . The output shaft 12 is connected to the planet carrier 8 . On the main shaft 3 , a reverse gear 13 is also arranged, which can be connected in a rotationally fixed manner to the main shaft 3 via a switching device 14 .

Auf der Hauptwelle 3 ist zudem ein Zahnrad 15 und ein Zahnrad 17 angeordnet, die über eine Schalteinrichtung 16 mit der Hauptwelle 3 drehfest verbindbar sind. Das Zahnrad 17 kann auch über eine Schalteinrichtung 18 im Vorschaltgetriebe 19 mit der Eingangswelle 2 verbunden werden. Auf der Vorgelegewelle 22 ist ein Zahnrad 21 vorgesehen, das mit einem auf der Eingangswelle 2 angeordneten und gegenüber dieser frei drehbaren Zahnrad 20 in Eingriff steht. An ihrem dem Grundgetriebe 4 zugewandten axialen Ende trägt die Eingangswelle 2 die Schalteinrichtung 18, die es ermöglicht, die Eingangswelle 2 entweder mit dem genannten lose drehenden Zahnrad 20 oder mit dem auf der Hauptwelle 3 des Grundgetriebes 4 frei drehbar angeordneten Zahnrad 17 zu einer Drehmomentübertragung drehfest zu verbinden. Ein weiteres Zahnrad 24 auf der Vorgelegewelle 22 kämmt mit dem Zahnrad 15 und ein Zahnrad 25 auf der Vorgelegewelle 22 kämmt mit einem Rückwärtsgangrad 26, das wiederum mit dem Zahnrad 13 kämmt. On the main shaft 3 there is also a gear 15 and a gear 17 , which can be connected to the main shaft 3 in a rotationally fixed manner via a switching device 16 . The gear 17 can also be connected to the input shaft 2 via a switching device 18 in the primary gear 19 . A gearwheel 21 is provided on the countershaft 22 , which meshes with a gearwheel 20 which is arranged on the input shaft 2 and is freely rotatable relative to the latter. At its axial end facing the basic gear 4 , the input shaft 2 carries the switching device 18 , which makes it possible to rotate the input shaft 2 either with the aforementioned loose rotating gear 20 or with the gear 17 freely rotatably arranged on the main shaft 3 of the basic gear 4 for torque transmission connect to. Another gear 24 on the countershaft 22 meshes with the gear 15 and a gear 25 on the countershaft 22 meshes with a reverse gear 26 , which in turn meshes with the gear 13 .

Das erfindungsgemäße 8-Gang-Getriebe besteht demnach aus einer 2-gängigen Vorschaltgruppe 19, einem mit zwei Vorwärtsgängen versehenen Grundgetriebe 4 und einem 2- gängigen Nachschaltgruppe 6. Erfindungsgemäß ist der Gangsprung φ in der 2-gängigen Vorschaltgruppe 19 größer als der Gangsprung φ im 2-gängigen Grundgetriebe 4. Das Vorschaltgetriebe 19 wird damit zum Hauptgetriebe und das Grundgetriebe 4 zum Splittergetriebe des 8-Gang-Getriebes. The 8-speed transmission according to the invention therefore consists of a 2-speed gear group 19 , a basic gear 4 provided with two forward gears and a 2-speed gear group 6 . According to the invention, the gear jump φ in the 2-speed gearshift group 19 is greater than the gear jump φ in the 2-gear basic transmission 4 . The primary transmission 19 thus becomes the main transmission and the basic transmission 4 the splitter transmission of the 8-speed transmission.

Der Kraftfluss des 8-Gang-Getriebes ergibt sich folgendermaßen: in allen Getriebeteilen ist zunächst der kleinste bzw. langsamste Gang geschaltet. Zuerst werden alle Gänge des Splittergetriebes, d. h. des Grundgetriebes 4, durchgeschalten. Anschließend erfolgt die Schaltung der Gänge im Hauptgetriebe, d. h. im Vorschaltgetriebe 19, wobei für jeden Gang im Hauptgetriebe wiederum alle Gänge des Splittergetriebes 4 durchgeschalten werden. Sind alle möglichen Kombinationen im Splittergetriebe und im Hauptgetriebe durchgeschalten, werden danach alle Gänge im Gruppengetriebe 6 durchgeschalten. Wobei für jeden Gang im Gruppengetriebe wiederum alle Kombinationen bzw. Gänge im Splittergetriebe und Gruppengetriebe durchgeschalten werden. Die Gesamtanzahl der Gänge ergibt sich somit aus der Getriebeformel 2 × 2 × 2 = 8 Gänge. Dabei ist es denkbar, dass ein Radpaar sowohl zur Vorschaltgruppe als auch zum Grundgetriebe gehört, beispielsweise das Radpaar 17 und 23. The power flow of the 8-speed gearbox is as follows: In all gear parts, the lowest or slowest gear is selected. First, all gears of the splitter gearbox, ie the basic gearbox 4 , are switched through. The gears are then shifted in the main transmission, that is to say in the primary transmission 19 , all gears of the splitter transmission 4 being switched through for each gear in the main transmission. If all possible combinations in the splitter gearbox and in the main gearbox are engaged, all the gears in group transmission 6 are then engaged. All combinations or gears in the splitter transmission and group transmission are switched through for each gear in the group transmission. The total number of gears thus results from the gearbox formula 2 × 2 × 2 = 8 gears. It is conceivable that a pair of wheels belongs to both the upstream group and the basic transmission, for example the pair of wheels 17 and 23 .

Die Fig. 2 zeigt eine Schnellgangvariante des 8-Gang- Getriebes nach Fig. 1. Dabei ist das Zahnradpaar des Grundgetriebes 4, bestehend aus den Zahnrädern 15 und 24 aus Fig. 1, getauscht gegen ein schnelleres Zahnradpaar, das aus den Zahnrädern 27 und 28 besteht. Alle übrigen Bauteile bleiben gleich wie in Fig. 1. FIG. 2 shows an overdrive variant of the 8-speed transmission according to FIG. 1. The gear pair of the basic gear 4 , consisting of the gear wheels 15 and 24 from FIG. 1, is exchanged for a faster gear pair consisting of the gear wheels 27 and 28 exists. All other components remain the same as in FIG. 1.

Die Fig. 5 bzw. 6 zeigen eine beispielhafte Gestaltung der Übersetzungsreihe eines 8-Gang-Getriebes nach dem Getriebeschema für einen Direktgang nach Fig. 1 bzw. einen Schnellgang nach Fig. 2. Es werden die Stufensprünge i für die einzelnen Gänge 1 bis 8 und zwei Rückwärtsgänge sowie der Gangsprung φ für die Vorwärtsgänge 1 bis 8 gezeigt. FIGS. 5 and 6 show an exemplary design of the translation range of a 8-speed transmission according to the transmission scheme for a direct drive of FIG. 1 and an overdrive of FIG. 2. It will be the increments i for the individual gears 1 to 8 and two reverse gears and the gear jump φ for the forward gears 1 to 8 are shown.

In Fig. 3 ist ein 12-Gang-Getriebe gezeigt, das aus einem erfindungsgemäßen modularen Getriebesystem zusammengesetzt wurde. Gegenüber dem Getriebe nach Fig. 1 wurde ein zusätzliches Zahnradpaar eingesetzt. Das zusätzliche Zahnradpaar besteht aus dem lose auf der Hauptwelle 3 drehbaren Zahnrad 29 und dem fest mit der Vorgelegewelle 22 verbundenen Zahnrad 30. Zur drehfesten Verbindung der Zahnräder 29 und 13 mit der Hauptwelle 3 ist eine geänderte Schalteinrichtung 31 vorgesehen. Neben dem hinzugenommenen Radsatz wird auch ein in der Übersetzung geänderter Radsatz verwendet, der aus den Zahnrädern 45 und 46 besteht. Das 12-Gang- Getriebe besteht daher aus einer 2-gängigen Vorschaltgruppe 19 einem mit drei Vorwärtsgängen versehenen Grundgetriebe 4 und einer 2-gängigen Nachschaltgruppe 6, woraus sich ein Getriebe gemäß 2 × 3 × 2 = 12 ergibt. FIG. 3 shows a 12-speed transmission which was assembled from a modular transmission system according to the invention. Compared to the transmission according to FIG. 1, an additional pair of gearwheels was used. The additional gearwheel pair consists of the gearwheel 29 which can be rotated loosely on the main shaft 3 and the gearwheel 30 which is fixedly connected to the countershaft 22 . A modified switching device 31 is provided for the rotationally fixed connection of the gear wheels 29 and 13 to the main shaft 3 . In addition to the added wheel set, a wheel set changed in the translation is also used, which consists of the gear wheels 45 and 46 . The 12-speed transmission therefore consists of a 2-speed pre-shift group 19, a basic transmission 4 provided with three forward gears and a 2-speed post-shift group 6 , which results in a transmission according to 2 × 3 × 2 = 12.

Die Fig. 4 zeigt eine Schnellgangvariante des 12-Gang- Getriebes nach Fig. 3. Dabei ist das Zahnradpaar des Grundgetriebes 4, bestehend aus den Zahnrädern 29 und 30 aus Fig. 3, getauscht gegen ein schnelleres Zahnradpaar, das aus den Zahnrädern 32 und 33 besteht. Alle übrigen Bauteile bleiben gleich wie in Fig. 3. FIG. 4 shows an overdrive variant of the 12-speed transmission according to FIG. 3. The gear pair of the basic gear 4 , consisting of the gear wheels 29 and 30 from FIG. 3, is exchanged for a faster gear pair consisting of the gear wheels 32 and 33 exists. All other components remain the same as in FIG. 3.

Die Fig. 7 bzw. 8 zeigen eine beispielhafte Gestaltung der Übersetzungsreihe eines 12-Gang-Getriebes gemäß einer Direktgang- und einer Schnellgangvariante nach den Fig. 3 bzw. 4. Dabei ist wieder der Stufensprung i für die Gänge 1 bis 12 und die beiden Rückwärtsgänge sowie der Gangsprung φ für die Gänge 1 bis 12 dargestellt. FIGS. 7 and 8 illustrate an exemplary design of the translation range of a 12-speed transmission according to a Direktgang- and an overdrive variant according to FIGS. 3 and 4. It is again the increment i for the gears 1 to 12, and the two Reverse gears and the gear jump φ for gears 1 to 12 are shown.

In den Fig. 9 bis 11 sind verschiedene Ausführungsformen eines Schaltbildes zum Schalten der erfindungsgemäßen Getriebevarianten dargestellt. Die Schaltbilder sind dabei sowohl für das 8-Gang- als auch für das 12-Gang-Getriebe geeignet. In FIGS. 9 to 11 different embodiments are illustrated of a circuit diagram for switching the transmission variants according to the invention. The circuit diagrams are suitable for both 8-speed and 12-speed gearboxes.

In Fig. 9 sind Schaltbilder für je ein 8-Gang-Getriebe und ein 12-Gang-Getriebe mit einer Doppel-H-Form gezeigt. Entlang der Schaltgasse 34 kann entweder der erste oder der zweite Rückwärtsgang geschalten werden. Hierfür wird der Schalthebel aus einer Grundstellung 35 entlang der Wählgasse 36 bis zur Schaltgasse 34 bewegt und in dieser entsprechend den beiden möglichen Stellungen des Hebels in der Schaltgasse nach oben oder unten bewegt. Ausgehend von der Grundstellung 35 können durch die beiden Stellungen der Schaltgasse 37 alle Gänge der Vorschaltgruppe und des Grundgetriebes geschaltet werden. Dabei erfolgt die Umschaltung der Gänge im Grundgetriebe pneumatisch jeweils in den Endstellungen der Schaltgasse 37 durch ein geeignetes Bedienelement, beispielsweise einen Splitschalter. Ein Wechsel entlang der Wählgasse 36 in die Schaltgasse 38 bewirkt ein Umschalten von einer langsamen Übersetzung in eine schnelle Übersetzung. Dazu wird in der Wählgasse 36 eine Position 39 überwunden, die eine überwiegend pneumatisch betätigte Umschaltung bewirkt. Durch die beiden Stellungen in der Wählgasse 38 können wieder alle Gänge der Vorschaltgruppe und des Grundgetriebes analog zu der Schaltgasse 37 geschaltet werden. In Fig. 9 diagrams each for an 8-speed transmission and 12-speed transmission having a are shown double-H shape. Either the first or the second reverse gear can be shifted along the shift gate 34 . For this purpose, the shift lever is moved from a basic position 35 along the selection gate 36 to the shift gate 34 and is moved up or down in this in accordance with the two possible positions of the lever in the shift gate. Starting from the basic position 35 , all the gears of the upstream group and the basic transmission can be shifted through the two positions of the shift gate 37 . The gears in the basic transmission are switched pneumatically in the end positions of the shift gate 37 by a suitable control element, for example a split switch. A change along the selector gate 36 to the shift gate 38 causes a switch from a slow translation to a fast translation. For this purpose, a position 39 is overcome in the selection alley 36 , which causes a predominantly pneumatically operated switchover. Due to the two positions in selector gate 38 , all gears of the upstream group and the basic transmission can be shifted analogously to selector gate 37 .

Fig. 10 entspricht im wesentlichen dem Schaltbild aus Fig. 9. Jedoch werden hier ausgehend von der Grundstellung 35 die beiden Rückwärtsgänge ebenfalls durch ein geeignetes Bedienelement in der Wählgasse 37 angesteuert. FIG. 10 corresponds essentially to the circuit diagram from FIG. 9. However, starting from the basic position 35, the two reverse gears are also controlled by a suitable operating element in the selection alley 37 .

In Fig. 11 ist ein Schaltbild für ein erfindungsgemäßes Getriebe dargestellt, bei dem die beiden Gänge der Vorschaltgruppe manuell und die übrigen Gänge automatisch schaltbar sind. Hierfür können in einer Schaltgasse 40 die manuell zu schaltenden Gangbereiche durch die beiden Stellungen der Schaltgasse angesteuert werden. Zusätzlich ist ein Fahrschalter 41 mit drei Positionen vorgesehen. Eine Position 42 dient zur Auswahl des Rückwärtsfahrmodus, eine Position 43 zur Auswahl der langsamen Bereichsgruppe und eine Position 44 zur Auswahl der schnellen Bereichsgruppe. Die Gänge des Grundgetriebes werden wie bei Fig. 9 und Fig. 10 pneumatisch geschaltet durch ein geeignetes Bedienelement. In Fig. 11 a circuit diagram is shown of an inventive transmission in which the two passages of the upstream group manually and the other transitions are automatically switchable. For this purpose, the gear ranges to be shifted manually can be controlled in a shift gate 40 by the two positions of the shift gate. In addition, a travel switch 41 with three positions is provided. A position 42 is used to select the reverse mode, a position 43 to select the slow range group and a position 44 to select the fast range group. The gears of the basic gearbox are as in FIG. 9 and FIG. 10 connected pneumatically by a suitable control element.

In analoger Bauweise ist es auch möglich, mit dem modularen Getriebesystem gemäß der Erfindung ein 10-Gang- oder 16-Gang-Getriebe zu erstellen. Bezugszeichen 1 Getriebe
2 Eingangswelle
3 Hauptwelle
4 Grundgetriebe
5 Sonnenrad
6 Gruppengetriebe
7 Planetenräder
8 Planetenträger
9 Hohlrad
10 Schalteinrichtung
11 Gehäuse
12 Abtriebswelle
13 Rückwärtsgangzahnrad
14 Schalteinrichtung
15 Zahnrad
16 Schalteinrichtung
17 Zahnrad
18 Schalteinrichtung
19 Vorschaltgetriebe
20 Zahnrad
21 Zahnrad
22 Vorgelegewelle
23 Zahnrad
24 Zahnrad
25 Zahnrad
26 Rückwärtsgangzahnrad
27 Zahnrad
28 Zahnrad
29 Zahnrad
30 Zahnrad
31 Schalteinrichtung
32 Zahnrad
33 Zahnrad
34 Schaltgasse
35 Grundstellung
36 Wählgasse
37 Schaltgasse
38 Schaltgasse
39 Umschaltposition
40 Schaltgasse
41 Fahrschalter
42 Schalterposition
43 Schalterposition
44 Schalterposition
45 Zahnrad
46 Zahnrad
In an analog design, it is also possible to use the modular transmission system according to the invention to create a 10-speed or 16-speed transmission. Reference number 1 gear
2 input shaft
3 main shaft
4 basic gears
5 sun gear
6 group transmissions
7 planet gears
8 planet carriers
9 ring gear
10 switching device
11 housing
12 output shaft
13 reverse gear
14 switching device
15 gear
16 switching device
17 gear
18 switching device
19 primary gearbox
20 gear
21 gear
22 countershaft
23 gear
24 gear
25 gear
26 reverse gear
27 gear
28 gear
29 gear
30 gear
31 switching device
32 gear
33 gear
34 Schaltgasse
35 Home position
36 dialing lane
37 Schaltgasse
38 Schaltgasse
39 changeover position
40 Schaltgasse
41 travel switch
42 switch position
43 switch position
44 switch position
45 gear
46 gear

Claims

1.Modular transmission system for multi-speed commercial vehicles with three transmission groups connected in series, comprising a two-speed upstream group, a multi-speed basic transmission and a multi-speed transmission group, with which several different transmission types can be implemented, characterized in that the gear shift in the 2-speed series group ( 19 ) is greater than the gear jump in the multi-speed basic transmission ( 4 ), so that the main transmission is formed by the upstream group ( 19 ) and the splitter transmission by the basic transmission ( 4 ).

2. Transmission system according to claim 1, characterized characterized that between the gear jump in the upstream group and the gear shift in the basic transmission there is an exponential ratio.

3. Transmission system according to claim 1 and 2, characterized in that it has an identical number of teeth in the upstream and downstream group ( 19 , 6 ) for an 8-speed and 12-speed transmission.

4. Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that the pair of wheels ( 13 , 26 ) of the reverse gear has the same number of teeth for 8-speed and 12-speed transmissions.

5. Transmission system according to claim 3 or 4, characterized characterized that the gears with identical number of teeth for 8-speed and 12-speed gearboxes are identical.

6. Transmission system according to one of the preceding Claims, characterized in that the 8-speed gearbox by omitting one pair of wheels and by Exchange of just one more pair of wheels from the basic gearbox of the 12-speed transmission is formed.

7. Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that there is a connection between the gear step 9 of the 8-speed gearbox and the gear step φ of the 12-speed gearbox:

(φ _{12-speed transmission} ) ³ = (φ _{8-speed transmission} ) ²

8. Transmission system according to one of the preceding Claims, characterized in that an overdrive variant by replacing only one Pair of wheels from the basic gearbox or splitter gearbox Direct gear variant arises.

9. Transmission system according to one of the preceding Claims, characterized in that the Transmission variants in the direct and overdrive variant have the same countershaft speed.

10. Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that in a manual transmission, the gears of the upstream group ( 19 ) are switched manually and the other gears are automatically.

11. Transmission system according to one of the preceding Claims, characterized in that at a manual transmission a servo shift in coaxial Construction is provided.

12. Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that the arrangement of the shift gates ( 34 , 37 , 38 ) is freely selectable in a manual transmission.

13. Transmission system according to one of the preceding Claims, characterized in that at a manual transmission a lane suspension in one Remote control block is done.

14. Transmission system according to one of the preceding Claims, characterized in that the automatically shiftable gears are pneumatically operated.

15. Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that a different number of identical countershafts can be provided in the upstream group ( 19 ), the basic transmission ( 4 ) and / or the downstream group ( 6 ) for the construction of transmissions with different torque capacity.

16. Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that in 12-speed transmissions in the upper three gears the power flow takes place via the faster of the two gear ratios of the upstream group ( 19 ).

17. Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that in the case of an 8-speed transmission in the upper two gears the power flow takes place via the faster of the two gear ratios of the upstream group ( 19 ).

18. Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that in the group transmission ( 6 ) the number of gears and the translation is the same for all transmission variants.

19. Transmission system according to one of the preceding Claims, characterized in that 10- Gear and / or 16-speed gearboxes can be implemented.