DE102004008678B4

DE102004008678B4 - Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung für Getriebe mit einer Anfahreinheit und einer dieser nachgeordneten Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit, Baugruppe und Getriebeeinheit

Info

Publication number: DE102004008678B4
Application number: DE200410008678
Authority: DE
Inventors: Werner Prof. Klement; Werner Adams; Martin Becke
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 2004-02-21
Filing date: 2004-02-21
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2024-02-22
Also published as: DE102004008678A1

Abstract

Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) für Getriebe (30), umfassend ein Anfahrelement (36) und eine diesem nachgeordnete Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit (37), gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
1.1 mit zwei Eingängen (9, 10) – einem ersten mit einem Ausgang (38) des nfahrelementes (36) verbundenen Eingang (9) und einem zweiten mit einem Eingang (39) des Anfahrelementes (36) gekoppelten Eingang (10), wobei die Eingänge (9, 10) der Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) jeweils wahlweise über wenigstens eine erste schaltbare Kupplung mit zwei Kupplungsebenen oder über zwei separate erste schaltbare Kupplungen (16₁₄, 16₁₅) mit einem Ausgang (11) der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) unter Bildung eines ersten oder zweiten Leistungszweiges (12, 13) verbindbar sind;
1.2 mit wenigstens jeweils einer Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung in jedem Leistungszweig (12, 13);
1.3 die Kopplung zwischen dem mit dem Eingang (39) des Anfahrelementes (36) und dem Ausgang (11) der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) ist frei von einer drehfesten mechanischen Verbindung zwischen...

Description

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung für Getriebe mit einer Anfahreinheit und einer dieser nachgeordneten Drehzahl- /Drehmomentwandlungseinheit, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1; ferner eine Baugruppe aus Anfahrelement und kombinierter Überbrückungs- und Splitterschaltung und eine Getriebebaueinheit.
Getriebe bzw. Getriebebaueinheiten mit Anfahreinheiten, insbesondere in Form hydrodynamischer Komponenten und dieser nachgeordneten Drehzahl- /Drehmomentwandlungseinheiten sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Allen gemeinsam ist jedoch, dass die Leistung in der Regel nur über einen Teil des gesamten Betriebsbereiches des Getriebes über die Anfahreinheit übertragen wird. Dabei werden gerade beim Einsatz von Anfahreinheiten in Form von hydrodynamischen Komponenten während des Anfahrvorganges die vorteilhaften Eigenschaften der hydrodynamischen Komponenten, welche in Form von hydrodynamischen Kupplungen oder hydrodynamischen Drehzahl- /Drehmomentwandlern ausgeführt sein können, ausgenutzt. Überwiegen die nachteiligen Eigenschaften gegenüber der mechanischen Leistungsübertragung, wird die hydrodynamische Komponente überbrückt, d. h. der Leistungsfluss erfolgt nicht mehr über die hydrodynamische Komponente. Das Getriebe arbeitet somit quasi in einem Zustand mit Leistungsverzweigung und einem ohne. Die Überbrückung erfolgt dabei durch Kopplung eines Eingangs der Anfahreinheit mit dem Ausgang der Anfahreinheit, bei hydrodynamischen Komponenten des Sekundärrades mit dem Primärrad. Vorzugsweise wird dabei eine drehfeste starre Verbindung realisiert, wobei jedoch auch schlupfbehaftete Ausführungen denkbar sind. Zur Überbrückung werden dabei in der Regel sogenannte Überbrückungskupplungen verwendet, die vorzugsweise in Lamellenbauart ausgeführt sind. Die Anfahreinheit, insbesondere die hydrodynamische Komponente ist dann nicht mehr an der Leistungsübertragung beteiligt, wird jedoch aufgrund der starren Kopplung mitgeschleppt. Diese kann dabei bei Herausnahme aus dem Leistungsfluss entweder befüllt bleiben oder aber wird vorzugsweise entleert. Dabei ist es für den Getriebehersteller erforderlich, den Bauraum für die Überbrückungskopplung mit zu berücksichtigen bzw. bei Baugruppenlieferung für den Hersteller dieser. Ferner ist der Hersteller an die vorliegenden Gegebenheiten, insbesondere Dimensionierung und Anordnung der hydrodynamischen Komponente gebunden. Dabei wird vorzugsweise das Anfahrelement mit Überbrückungskupplung als sogenannte Anfahreinheit komplett vormontiert geliefert. Da es sich bei der Überbrückungskupplung in der Regel um eine reibschlüssige Kupplung handelt, sind Wirkungsgradverluste in den Gängen, die frei von einer Leistungsübertragung über die hydrodynamische Komponente sind, zu verzeichnen. Ferner handelt es sich um ein verschleißbehaftetes Bauteil, welches nach einer bestimmten Betriebszeit ausgewechselt werden muss. Um Überlastungen zu vermeiden, ist eine Dimensionierung entsprechend der konkreten Belastungsanforderungen erforderlich. Ferner sind derartige Getriebe gerade beim Einsatz für Nutzkraftwagen oder Pkw zunehmend erhöhten Anforderungen unterworfen, die sich durch einen minimalen Bauraumbedarf, insbesondere in axialer Richtung bei gleichzeitiger Realisierung einer hohen Gangzahl auszeichnen. Dabei steht eine möglichst optimale Ausnutzung des Betriebsbereiches der Antriebsmaschine durch die geeignete Wahl der Übersetzung im Getriebe, insbesondere der mechanischen Drehzahl- /Drehmomentwandlungseinheit im Vordergrund. Handelt es sich dabei nicht um stufenlose Getriebe, kann dies durch eine entsprechende Gangzahl realisiert werden. Um all diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird eine stärkere Funktionskonzentration, d. h. Zuordnung der unterschiedlichen Funktionen zu gleichen Elementen immer erforderlicher.

Reine Bereichs- oder Splitterschaltungen sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 949 990 C und DE 101 21 634 A1 vorbekannt. Die DE 949 990 C offenbart dabei eine reine Bereichs- und Splitterschaltung an einem Getriebe mit einem hydrodynamischen Anfahrelement. Dabei sind jedoch beide Eingänge fest und nicht schaltbar unter Bildung eines ersten und eines zweiten Leistungszweiges mit dem Ausgang der Splitterschaltung verbunden. Dem gegenüber offenbart die DE 101 21 634 A1 zwar eine Bereichs- oder Splitterschaltung an einem Getriebe ohne explizit wiedergegebenes Anfahrelement, jedoch ist eine Kupplung zur Auswahl einer der beiden Leistungszweige vorhanden.

Aus der Druckschrift WO 99/33682 A2 ist eine kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung an einem Getriebe mit einer Reibungskupplung als Anfahrelement vorbekannt. Dabei werden durch die beiden Leistungspfade Einzelgänge geschaltet. Eine weitere Kupplung mit Schiebemuffe verbindet beide Eingänge unter Überbrückung des Anfahrelementes miteinander.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe bzw. eine Getriebebaueinheit mit geringer Baulänge sowie geringem Gewicht zu schaffen, welche auch den Anforderungen hinsichtlich der Leistungsübertragung, insbesondere in Fahrzeugen gerecht wird. Dabei ist insbesondere eine Möglichkeit der Überbrückung des Anfahrelementes, insbesondere in Form einer hydrodynamischen Komponente, in Form einer hydrodynamischen Kupplung oder aber wahlweise auch eines hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers zu schaffen, die zum einen nicht an die baulichen Gegebenheiten der hydrodynamischen Komponente gebunden ist sowie ferner in Kombination mit mindestens einer Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung, insbesondere einzelnen Gangstufen, vorteilhafte Eigenschaften aufweist. Des weiteren ist mit geringem Aufwand eine Möglichkeit einer zusätzlichen Aufsplittung in einzelne Leistungsanteile zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Getriebebaueinheit zu schaffen, um die Gangzahl zu erhöhen und somit den Betriebsbereich einer mit dem Getriebe gekoppelten Antriebsmaschine in optimaler Weise abzudecken.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1, 18 und 21 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß werden in einer Getriebebaueinheit, umfassend wenigstens ein Anfahrelement und eine, diesem nachgeordnete Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit, eine dem Anfahrelement zuordenbare oder zugeordnete Überbrückungseinrichtung und einen Splitter zur weiteren Leistungsverzweigung die Funktion der Überbrückungseinrichtung und des Splitters in einer kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung zusammengefasst. Damit wird erfindungsgemäß eine Konzentration mehrerer Funktionen, insbesondere der Überbrückung des Anfahrelementes und einer zusätzlichen Leistungsaufsplittung in den mechanischen Gängen in einer Baugruppe erzielt. Diese Ausführung ist dadurch durch einen geringen Bauraumbedarf, insbesondere in axialer Richtung, charakterisiert. Die Funktionszusammenfassung resultiert ferner in einer Verringerung des Gewichtes des gesamten Getriebes gegenüber einer Anordnung mit separaten Splittergetriebe bei gleichzeitiger Erhöhung der möglichen Gangzahl und damit einer besseren Ausnutzung des Gesamtbetriebsbereiches einer mit der Getriebebaueinheit gekoppelten Antriebsmaschine.

Das Anfahrelement selbst kann unterschiedlich ausgeführt sein. Bei diesem kann es sich beispielsweise um

– eine elektrische Anfahreinheit, insbesondere eine Baugruppe aus Antriebsmaschine und Generator, eine mit einer Energiequelle gekoppelte elektrischen Maschine
– ein hydrostatisches Getriebe
– eine hydrodynamische Komponente (Drehzahl-/Drehmomentwandler oder hydrodynamische Kupplung)
– eine mechanische Komponente, insbesondere eine reibschlüssige Kupplung

handeln. Entscheidend ist, dass das Anfahrelement zur Realisierung der beim Anfahrvorgang gewünschten Betriebsweise mit Schlupf oder stufenlos betrieben werden kann. Vorzugsweise finden jedoch immer hydrodynamische Komponenten Verwendung, da diese gerade in diesem Betriebsbereich durch besonders vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich des Verschleißes sowie des Wirkungsgrades der Leistungsübertragung charakterisiert sind. Vorzugsweise gefangen dabei hydrodynamische Komponenten in Form von hydrodynamischen Kupplungen zum Einsatz. Diese umfassen wenigstens ein Primärrad und ein Sekundärrad, die einen mit Betriebsmittel befüllbaren oder befüllten Arbeitsraum bilden, und sind frei von einem Leitrad.

Die kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung ist derart aufgebaut, dass diese wenigstens zwei Eingänge und einen Ausgang umfasst, wobei ein erster Eingang mit dem Ausgang des Anfahrelementes oder einem mit diesem drehfest gekoppelten Element und der zweite Eingang mit dem Eingang des Anfahrelementes bzw. einem direkt drehfest mit diesem verbundenen Element über wenigstens eine erste schaltbare Kupplung mit zwei Kupplungsebenen oder zwei wahlweise betätigbare erste schaltbare Kupplungen unter Bildung eines ersten oder zweiten Leistungszweiges verbindbar ist. Die Kopplung zwischen dem Eingang des Anfahrelementes und dem Ausgang der Überbrückungs- und Splitterschaltung zur Realisierung des zweiten Leistungszweiges zum Zwecke der Umgehung des Anfahrelementes im Leistungsfluss ist frei von einer direkten drehfesten mechanischen Verbindung zwischen dem Eingang des Anfahrelementes und dem Ausgang des Anfahrelementes. Zur Kopplung zwischen den Eingängen der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung und dem Ausgang der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung sind in den einzelnen Leistungszweigen Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen vorgesehen. Um zusätzlich eine Splitterfunktion realisieren zu können, ist erfindungsgemäß eine weitere zweite schaltbare Kupplung zwischen der Drehzahl- /Drehmomentwandlungseinrichtung im nicht aktivierten Leistungszweig und dem Eingang der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung für den jeweiligen anderen aktivierten Leistungszweig vorgesehen. Die Aktivierung der zweiten schaltbaren Kupplung ist jedoch frei von einer Kopplung des jeweiligen Eingangs mit der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung desselben Leistungszweiges, d. h., es besteht keine Verbindung zwischen dieser Dreh- /Drehmomentwandlungseinrichtung und dem dieser zugeordneten Eingang der Überbrückungs- und Splitterschaltung.

Wird das Anfahrelement als hydrodynamische Komponente ausgeführt, gestaltet sich die Anbindung der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung vorzugsweise wie folgt:
Der erste Eingang ist mit dem Sekundärrad der hydrodynamischen Komponente verbunden, während der zweite Eingang der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung mit dem Primärrad drehfest verbindbar ist. Beide Eingänge sind über wenigstens eine erste schaltbare Kupplung mit zwei Kupplungsebenen oder zwei separate erste schaltbare Kupplungen mit dem Ausgang der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung unter Bildung eines ersten oder zweiten Leistungszweiges verbindbar. Die Kopplung zwischen dem mit dem Primärrad gekoppelten Eingang der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung und dem Ausgang der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung zur Realisierung des zweiten Leistungszweiges ist dabei frei von einer drehfesten mechanischen Verbindung zwischen Primärrad und Sekundärrad. Dies bedeutet, dass zum Zwecke der alleinigen Überbrückung ohne Ausnutzung der Splitterwirkung lediglich einer der beiden Eingänge der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung mit dem Ausgang, der mit Schaltstufen gekoppelt werden kann, verbunden ist. Zur zusätzlichen Realisierung der Splitterfunktion ist die zweite schaltbare Kupplung zwischen der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung des ersten Leistungszweiges und dem zweiten Eingang der kombinierten Überbrückung zur Splitterschaltung vorgesehen. Um Verspannungen in der Überbrückungs- und Splitterschaltung zu vermeiden, sind Mittel vorgesehen, die eine gleichzeitige Aktivierung der ersten Kupplung zur Kopplung zwischen dem ersten Eingang und der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung des ersten Leistungszweiges und der zweiten schaltbaren Kupplung zur Kopplung der Drehzahl- /Drehmomentwandlungseinrichtung des ersten Leistungszweiges mit dem zweiten Eingang unterbinden. Dies bedeutet, dass die Drehzahl- /Drehmomentwandlungseinrichtungen eines Leistungszweiges immer nur jeweils an einen Eingang der Überbrückungs- und Splitterschaltung bzw. der mit diesen gekoppelten Elemente bei Realisierung der Splitterfunktion anbindbar sind. Im einfachsten Fall umfassen die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen in den einzelnen Leistungszweigen jeweils ein Vorgelege. Dabei ist das erste Vorgelege drehfest mit dem Sekundärrad verbindbar und das zweite Vorgelege drehfest mit dem Primärrad. Zwischen dem ersten und dem zweiten Vorgelege ist eine erste schaltbare Kupplung mit zwei Kupplungsebenen zur wahlweisen direkten oder indirekten Kopplung des ersten Vorgeleges oder des zweiten Vorgeleges mit der Vorgelegewelle angeordnet oder aber jeden der beiden Vorgelege ist eine separate erste schaltbare Kupplung zugeordnet, wobei zur Realisierung der Überbrückungsfunktion Mittel zur Zwangskopplung der Betätigung beider ersten Kupplungen oder der Kupplungsebenen der ersten Kupplung vorgesehen sind, so dass bei reiner Überbrückung ohne zusätzliche Splitterwirkung nur ein Eingang mit dem Ausgang gekoppelt ist und damit nur eine der ersten Kupplungen oder Kupplungsebenen im Eingriff ist. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung ist die schaltbare Kupplung zur Realisierung der Splitterfunktion zwischen der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung im ersten Leistungszweig und im Eingang der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung angeordnet. Dadurch wird in einfacher Art und Weise über zwei Vorgelege und zwei schaltbare Kupplungen, wobei eine durch wenigstens zwei Kupplungsebenen charakterisiert ist oder aber drei schaltbaren Kupplungen neben der Überbrückungsfunktion auch die Splitterfunktion realisiert.

Durch die wahlweise Kopplung des ersten oder zweiten Einganges der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung mit dem Ausgang zur Realisierung der Überbrückungsfunktion, wobei die erste schaltbare Kupplung mit zwei Kupplungsebenen oder die beiden ersten Kupplungen in ihrer ersten Schaltstellung den jeweils ersten oder zweiten Eingang mit dem Ausgang wenigstens mittelbar drehfest verbinden, während in der zweiten Schaltstellung die Verbindung gelöst ist und in dieser Schaltstellung die hydrodynamische Komponente frei von einer drehfesten Kopplung zwischen Primärrad und Sekundärrad ist, wird die Überbrückung. Dies bedeutet, dass die hydrodynamische Komponente aus dem Leistungsfluss während der Überbrückungsphase herausgenommen wird und dass zumindest das Sekundärrad bei mechanischer Leistungsübertragung nicht mehr mitrotiert. Die Überbrückung der hydrodynamischen Komponente selbst erfolgt somit nicht nur unmittelbar an dieser, sondern kann an beliebiger Stelle auch dieser nachgeordnet im Kraftfluss vorgenommen werden. Damit wird es möglich, die Überbrückung auch in das Getriebe, d. h. die dem Anfahrelement nachgeordneten Schaltstufen zu verlagern, wenn die hydrodynamische Komponente als separate Baueinheit ausgeführt ist. Dies gilt in Analogie auch für die Splitterfunktion, wobei diese ebenfalls an beliebiger Stelle im Getriebe angeordnet sein kann. Vorzugsweise erfolgt jedoch immer die Anordnung räumlich in axialer Richtung betrachtet zwischen dem Anfahrelement und der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheiten. Denkbar ist jedoch auch eine Anordnung zwischen einzelnen Drehzahl- /Drehmomentwandlungseinrichtungen der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit oder hinter dieser.

Im einfachsten Fall werden die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen der einzelnen Leistungszweige von Vorgelegen realisiert. Diese sind dabei vorzugsweise als Stirnradsatz aus zwei miteinander kämmenden Stirnrädern ausgeführt. Vorzugsweise sind die beiden Vorgelege koaxial ausgeführt. Bei Ausbildung des Anfahrelementes als hydrodynamischen Kupplung ist dazu die schaltbare Kupplung zwischen dem ersten und dem zweiten Vorgelege parallel bzw. exzentrisch zu einer durch den Eingang der Kombination aus hydrodynamischer Komponente und Überbrückungsschaltung gelegten theoretischen Achse angeordnet, wobei der Eingang der Kombination von Primärrad bzw. wenigstens mittelbar vom zweiten Eingang der Überbrückungsschaltung gebildet wird. Die schaltbare Kupplung dient der Kopplung einer parallel zum Eingang angeordneten Vorgelegewelle mit den beiden Vorgelegen – erstes Vorgelege und zweites Vorgelege – mit dem Ausgang, welcher wiederum mit dem Ausgang des Getriebes drehfest verbindbar ist. Die Kopplung zwischen dem Ausgang der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung mit dem Ausgang der Getriebebaueinheit kann beliebig erfolgen. Beispielsweise denkbar sind Ausführungen über Drehzahl- /Drehmomentwandlungseinheiten in Vorgelegebauweise, d. h. in Form von Stirnradsätzen oder aber auch Planetenradsätzen oder eine Kombination verschiedenster Möglichkeiten. Durch die Ausbildung bzw. Funktion als Überbrückungsschaltung wird bei gewünschter rein mechanischer Leistungsübertragung eine Umgehung des Anfahrelementes, insbesondere der hydrodynamischen Komponente ermöglicht, die frei von einer drehfesten Kopplung zwischen dem Eingang und Ausgang dieser, insbesondere bei hydrodynamischen Komponenten dem Primärrad und dem Sekundärrad ist. Das Sekundärrad kann in diesem Fall frei mitlaufen und ist frei von einer Abstützung gegenüber einem rotierenden oder ortsfesten Element. Dabei kann die hydrodynamische Komponente gefüllt bleiben oder aber nach Wunsch auch entleert werden. Die Überbrückung, d. h. die Umgehung des Anfahrelementes, insbesondere bei Ausführung als hydrodynamische Komponente des hydrodynamischen Leistungszweiges erfolgt dabei durch Änderung bzw. Wechsel der Richtung des Leistungsflusses.

Das erste und das zweite Vorgelege sind koaxial zueinander und axial nebeneinander angeordnet. In Abhängigkeit der Anordnung des Einganges und Ausganges des Anfahrelementes, insbesondere von Primärrad und Sekundärrad zwischen dem Eingang der aus Überbrückungsschaltung und hydrodynamischer Komponente bestehenden Baugruppe und dem Ausgang dieser in axialer Richtung betrachtet, erfolgt dabei die Anordnung des ersten und des zweiten Vorgeleges in axialer Richtung nebeneinander. Der Eingang der Baugruppe wird vom Eingang des Anfahrelementes, d. h. vom Primärrad bzw. einen mit diesem drehfest verbundenen Element bzw. dem ersten Eingang der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung gebildet. Der Ausgang der Baugruppe aus hydrodynamischer Komponente und kombinierter Überbrückungs- und Splitterschaltung wird vom Ausgang der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung gebildet. Dieser dient der Kopplung mit nachgeordneten Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheiten.

Die Übersetzungen von erstem und zweitem Vorgelege sind zur Realisierung der Splitterfunktion unterschiedlich. Bei Ausführung der schaltbaren Kupplung als formschlüssige Kupplung ist jedoch zur Realisierung der Überbrückung Drehzahlgleichheit zwischen den beiden Ausgängen von erstem und zweitem Vorgelege erforderlich, um die erste schaltbare Kupplung in die Schaltstellung zu bringen, die eine drehfeste Verbindung der Vorgelege mit der Vorgelegewelle ermöglicht. Dazu wird die Drehzahl der mit dem Eingang der aus hydrodynamischer Komponente und kombinierter Überbrückungs- und Splitterschaltung koppelbaren Antriebsmaschine in der Regel reduziert, vorzugsweise gesteuert. Entsprechend der Ausführung kann jedoch auf eine derartige Ansteuerung der Antriebsmaschine verzichtet werden, wenn die Auslegung der beiden Vorgelege derart erfolgt, dass das zweite Vorgelege, welches drehfest mit dem Primärrad gekoppelt ist, eine Übersetzung aufweist, die den Schlupf der hydrodynamischen Kupplung berücksichtigt. Dabei wird ein bestimmter vordefinierter Schlupfwert zugrunde gelegt, der durch eine bestimmte vordefinierte zulässige Drehzahldifferenz zwischen dem Primärrad und dem Sekundärrad charakterisiert ist. Die Dimensionierung des zweiten Vorgeleges erfolgt derart, dass eine bestimmte Drehzahldifferenz vom Sekundärrad und dem mit diesem gekoppelten ersten Vorgelege ausgeglichen wird, indem bei dieser beide Ausgänge der beiden Vorgelege mit gleicher Drehzahl rotieren und somit die erforderliche Drehzahlgleichheit besteht, um insbesondere bei synchron schaltbaren Kupplungen den Leistungsfluss zu aktivieren, deaktivieren oder zu wechseln. Aufgrund der sich durch die unterschiedlichen Übersetzungen an den Ausgang in den Vorgelegen an deren Ausgang ergebenen Relativdrehzahl kann in diesem Zustand problemlos eine Schaltung zwischen dem ersten und dem zweiten Vorgelege erfolgen. Durch die zusätzliche Schaltbarkeit aufgrund der weiteren zweiten schaltbaren Kupplung erfolgt der Leistungsfluss bei Zuschaltung des Splitters unter Ausnutzung des den anderen Leistungszweig charakterisierenden Vorgeleges. Damit wird zusätzlich noch eine weitere Übersetzung zum nachfolgenden Getriebeeingang realisiert. Der Leistungsfluss erfolgt dabei über einen Teil des ersten oder zweiten Leistungszweigs und zusätzlich über die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung des jeweils anderen Leistungszweiges unter Ausnutzung von deren Übersetzung.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist ferner dem Ausgang des Anfahrelementes, insbesondere dem Sekundärrad bei Ausbildung als hydrodynamische Komponente eine Bremseinrichtung zugeordnet. Diese kann vielgestaltig ausgeführt sein. Diese dient dabei der Abbremsung oder vorzugsweise Festsetzung des Sekundärrades, wobei bei mechanischer Leistungsübertragung die hydrodynamische Kupplung bei Befüllung als hydrodynamischer Retarder fungiert, indem sich der Ausgang über die Drehzahl-/Drehmomentenwandlungseinheit des Getriebes und des zweiten Vorgeleges oder aber bei direkter Kopplung mit dem Primärrad am als Stator fungierenden Sekundärrad abstützt.

Erfindungsgemäß werden ferner zur Verschleißreduzierung alle schaltbaren Kupplungen vorzugsweise als synchron schaltbare formschlüssige Kupplungen ausgeführt, wobei diese wiederum vorzugsweise als Klauenkupplungen ausgeführt sind. Ausführung mit kraftschlüssigen Kupplungen sind jedoch ebenfalls denkbar.

Bei Kombination der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung mit einer hydrodynamischen Komponente sind der Eingang und der Ausgang der so gebildeten Baugruppe

a) koaxial oder
b) parallel zueinander

angeordnet. Vorzugsweise erfolgt aus Gründen eines einfachen platzsparenden Aufbaus der Überbrückungs- und Splitterschaltung die Anordnung koaxial. Die Überbrückungs- und Splitterschaltung und die hydrodynamische Komponente können als bauliche Einheit oder aber getrennte Baueinheiten ausgeführt sein. Am letztgenannten Fall kann die kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung auch mit der dieser nachgeordneten Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit zu einer baulichen Einheit zusammengefasst werden. In diesem Fall ist die Ausbildung des Anfahrelementes, insbesondere der hydrodynamischen Komponente nahezu unabhängig von dem die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheiten umfassenden Getriebe.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung ist zwischen dem Ausgang des Anfahrelementes, insbesondere dem Sekundärrad und den Vorgelegen der Überbrückung- und Splitterschaltung ein Freilauf vorgesehen. Dieser ist ferner der Anbindung der Bremseinrichtung an das Sekundärrad in Leistungsflussrichtung zwischen Eingang und Ausgang des Anfahrelementes betrachtet nachgeschaltet. Über diesen ist es möglich, neben einem Verzicht auf eine zusätzliche Trennkupplung beim Einsatz in automatisierten Schaltgetrieben unabhängig von der Art der Getriebebaueinheit eine Berghaltefunktion zu realisieren und ferner auch bei befüllter hydrodynamischer Kupplung eine Entkopplung dieser vom Antriebstrang zu realisieren.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung anhand einer Getriebebaueinheit den Grundaufbau und die Funktion einer erfindungsgemäßen Überbrückungs- und Splitterschaltung;
2 verdeutlicht eine Ausführung gemäß 1 mit zusätzlicher Bremseinrichtung;
3 verdeutlicht eine Weiterentwicklung gemäß 1 und 2 mit zusätzlichem Freilauf zwischen Sekundärrad und Vorgelege;
4 verdeutlicht eine Weiterentwicklung gemäß 2 mit Zuordnung einer Bremseinrichtung zur Vorgelegewelle.
Die 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung das Grundprinzip und den Grundaufbau einer erfindungsgemäß gestalteten kombinierten Überbrückungs-Splitterschaltung 1 in einem Getriebe 30, umfassend ein Anfahrelement 36 und einem diese nachgeordnete Drehzahl- /Drehmomentwandlungseinheit 37. Die Überbrückungs- und Splitterschaltung 1 ist dem in Form einer hydrodynamischen Komponente 2 vorliegenden Anfahrelement 36 zugeordnet. Beide bilden bei Vormontage eine Baugruppe 25 bzw. sind zu dieser funktional zusammenfassbar. Die hydrodynamische Komponente 2 ist dabei im dargestellten Fall als hydrodynamische Kupplung 3 ausgeführt. Diese umfasst mindestens ein mit einer hier nur angedeuteten Antriebsmaschine AM wenigstens mittelbar drehfest verbindbares Primärrad 4 und ein mit einem Abtrieb wenigstens mittelbar drehfest verbindbares Sekundärrad 5. Das Primärrad 4 bildet dabei einen Eingang 6 der Baugruppe 25. Das Sekundärrad 5 ist wenigstens mittelbar mit einem Ausgang 7 der Baugruppe 25 verbunden. Die Kopplung erfolgt über die kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung 1. Der Eingang 6 und der Ausgang 7 sind parallel oder vorzugsweise koaxial angeordnet. Das Primärrad 4 und das Sekundärrad 5 bilden dabei einen mit Betriebsmittel befüllbaren Arbeitsraum 8. Die kombinierte Überbrückungs-Splitterschaltung 1 umfasst erfindungsgemäß zwei Eingänge, einen ersten Eingang 9, der mit dem Sekundärrad 5 wenigstens mittelbar, d. h. direkt oder über weitere Übertragungselemente drehfest verbunden ist, und einen zweiten Eingang 10, der wenigstens mittelbar, d. h. direkt oder über weitere Übertragungsmomente drehfest mit dem Primärrad 4 verbunden ist. Ferner vorgesehen ist ein Ausgang 11, der auch den Ausgang 7 der Baugruppe 25 bildet. Jeder Eingang 9 und 10 ist dabei zum Zwecke der Überbrückung wahlweise mit dem Ausgang 11 über Übertragungselemente verbindbar. Dadurch werden zwei Leistungszweige realisiert, ein erster Leistungszweig 12 und ein zweiter Leistungszweig 13. Der erste Leistungszweig 12 ist im dargestellten Fall durch die ausschließliche Übertragung der Leistung auf hydrodynamischem Weg ohne Wirkung des Splitters charakterisiert. Der zweite Leistungsweg ist durch die rein mechanische Leistungsübertragung charakterisiert. Zum Zwecke der Überbrückung erfolgt die Kopplung wahlweise, d. h. jeweils nur ein Eingang 9 oder 10 ist mit dem Ausgang 11 verbunden. Dazu umfasst die kombinierte Überbrückungs-Splitterschaltung 1 zwei Vorgelege, ein erstes Vorgelege 14 und ein zweites Vorgelege 15. Das erste Vorgelege ist dabei drehfest mit dem Sekundärrad 5 verbindbar, das zweite Vorgelege 15 ist drehfest mit dem Primärrad 4 verbindbar. Die Verbindung erfolgt dabei wenigstens mittelbar, d. h. entweder direkt mit den entsprechenden Komponenten oder über weitere drehfest mit diesen gekoppelte Elemente. Erfindungsgemäß ist dazu entweder wenigstens eine zwischen dem ersten Vorgelege 14 und dem zweiten Vorgelege 15 angeordnete erste schaltbare Kupplung 16 mit zwei Kupplungsebenen oder jeweils eine, jedem einzelnen Vorgelege 14, 15 zugeordnete separate erste schaltbare Kupplung 16₁₄ , 16₁₅ vorgesehen, welche wahlweise die Kopplung zwischen dem ersten Vorgelege 14 oder dem zweiten Vorgelege 15 mit einer Vorgelegewelle 18 ermöglicht. Die Kopplung der Vorgelegewelle 18 erfolgt beispielhaft über ein drittes Vorgelege 17 mit dem Ausgang 32 des Getriebes 30. Die einzelnen Vorgelege, erstes Vorgelege 14, zweites Vorgelege 15 und die weiteren, beispielsweise das dritte Vorgelege 17 sind dabei vorzugsweise als Stirnradsätze ausgeführt. Diese sind für das erste Vorgelege 14 mit 19, für das zweite Vorgelege 15 mit 20 und für das dritte Vorgelege 17 mit 21 bezeichnet. Die Ritzel 22 für das erste Vorgelege 14 und 23 für das zweite Vorgelege 15 sind dabei jeweils mit dem Sekundärrad 5 bzw. dem Primärrad 4 wie beschrieben drehfest verbindbar. Im dargestellten Fall ist jedem der beiden Vorgelege, erstem Vorgelege 14 und zweitem Vorgelege 15, eine separate schaltbare Kupplung 16, hier 16₁₄ für das erste Vorgelege und 16₁₅ für das zweite Vorgelege 15 zugeordnet. Über diese einzelnen schaltbaren Kupplungen 16₁₄ und 16₁₅ erfolgt die Anbindung des jeweiligen Vorgeleges 14 oder 15 an das Primärrad 4 oder Sekundärrad 5. Zur Realisierung der Überbrückungsschaltung bzw. der Überbrückungsfunktion ist die Ausführung mit einer beiden Vorgelegen 14 und 15 gemeinsam zugeordneten schaltbaren Kupplung 16 denkbar, die wahlweise entweder das erste Vorgelege 14 mit dem Sekundärrad 5 und das zweite Vorgelege 15 mit dem Primärrad 4 bzw. dem Eingang 6 der Baugruppe 25 verbindet. Dies setzt jedoch eine entsprechende Ausgestaltung dieser Kupplung voraus, wobei diese dann durch die Zusammenfassung zweier Kupplungsebenen zu einer Baueinheit charakterisiert wird. Die Ausführung einer Kupplung 16 mit zwei Kupplungsebenen, die wechselweise in Eingriff sind, bietet den Vorteil einer Zwangskopplung der Betätigung bzw. Aktivierung und Deaktivierung der einzelnen Leistungszweige. Zur Realisierung der Splitterfunktion, d. h. einer zusätzlichen weiteren Übersetzung durch Realisierung einer Vorschaltgruppe ist ferner eine weitere zweite schaltbare Kupplung 24 vorgesehen, die das erste Vorgelege 14 bei gelöster erster schaltbarer Kupplung 16₁₄ mit dem zweiten Eingang 10 und damit dem mit der Antriebsmaschine AM gekoppelten Eingang 6 der Baugruppe 25 verbindet. Diese Kopplung erfolgt dabei frei von einer drehfesten Kopplung zwischen dem Sekundärrad 5 und dem ersten Vorgelege 14, d. h. bei gelöster schaltbarer Kupplung 16₁₄ . Die Anbindung von erstem Vorgelege 14 und zweitem Vorgelege 15 an die jeweiligen Eingänge 6 und 7, insbesondere das Sekundärrad 5 und das mit dem Eingang 6 gekoppelte Primärrad 4, erfolgt dabei vorzugsweise jeweils über die schaltbare Kupplung, hier die schaltbaren Kupplungen 16₁₄ und 16₁₅ . Denkbar wäre im dargestellten Fall beispielsweise für das zweite Vorgelege eine Anbindung über das mit dem Ritzel 23 kämmende Stirnrad 25 mit der Vorgelegewelle 18. In diesem Fall wäre dann, hier jedoch nicht dargestellt, das Ritzel 23 drehfest mit dem Eingang 6 der Baugruppe 25 verbunden und damit wenigstens mittelbar mit der Antriebsmaschine AM. Zur Anbindung des Sekundärrades 5 an den Eingang 6 wäre wie bereits beschrieben die schaltbare Kupplung 24 vorgesehen. Vorzugsweise sind die schaltbare Kupplung 24 und die schaltbare Kupplung 16₁₄ koaxial zueinander angeordnet. Die weitere schaltbare Kupplung 16₁₅ zur Kopplung des Einganges 6 mit dem zweiten Vorgelege 15 ist dabei ebenfalls vorzugsweise koaxial zu den anderen schaltbaren Kupplungen 16₁₄ und 24 angeordnet. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, diese parallel zu den Eingängen anzuordnen.
Die Vorgelegewelle 18 kann als Voll- oder Hohlwelle ausgeführt sein. Diese ist parallel zu einer theoretischen Achse zwischen dem Eingang 6 und dem Ausgang 7 bzw. parallel zur hydrodynamischen Kupplung 3 angeordnet. Diese bildet dabei den Ausgang 7 der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung 1, wobei diese über das weitere dritte Vorgelege 17 oder eine Mehrzahl von derartigen Vorgelegen, im dargestellten Fall noch zusätzlich den Vorgelegen 26, 27, 28 und 29 mit dem Ausgang der Getriebebaueinheit 30 gekoppelt ist. In der Getriebebaueinheit 30 gemäß 1 ist dabei die kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung 1 zwischen einem Eingang 31 und dem Ausgang 32 angeordnet. Der aus dieser und der hydrodynamischen Komponente 2 gebildeten Baugruppe 25 sind vorzugsweise Schaltstufen 33 nachgeordnet, die von den einzelnen Vorgelegen 17, 26 bis 29 gebildet werden. Diese Ausführung ist beispielhaft. Denkbar ist neben der Ausbildung der einzelnen Schaltstufen in Form von Vorgelegen auch die Ausbildung eines Planetenradsatzes oder einer Kombination von verschiedenen Stirnradstufen und Planetenradsätzen oder einer Kombination mit einem stufenlosen Getriebe etc. Bezüglich der Anordnung von Eingang 31 und Ausgang 32 der Getriebebaueinheit bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Diese sind vorzugsweise koaxial oder parallel zueinander angeordnet. Gemäß einer speziellen Ausbildung kann die Anordnung auch in einem Winkel zueinander erfolgen. Die ersten und zweiten schaltbaren Kupplungen sind vorzugsweise als synchron schaltbare Kupplungen ausgeführt. Die Kraftübertragung basiert auf Formschluss. Dies gilt vorzugsweise auch für die der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit 37, insbesondere der diese bildenden Schaltstufen 33 zugeordneten Schaltelemente.
Die Funktionsweise der Überbrückung- und Splitterschaltung 1 gestaltet sich wie folgt:
Bei rein hydrodynamischer Leistungsübertragung in der Getriebebaueinheit 30 ist in der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung 1 das zweite Vorgelege 15 vom Eingang der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung 1 entkoppelt, d. h., die schaltbare Kupplung 16₁₅ ist gelöst. Die hydrodynamische Komponente 2, insbesondere die hydrodynamische Kupplung 3 ist mit Betriebsmittel befüllt. Das Sekundärrad 5 ist über die schaltbare Kupplung 16₁₄ mit dem ersten Vorgelege 14 drehfest verbunden, wobei die zweite schaltbare Kupplung 24 zur Realisierung der Splitterfunktion gelöst ist, um keine Verspannungen zwischen dem Eingang, insbesondere dem mit dem Eingang 31 gekoppelten Primärrad 4 und dem Sekundärrad 5 zu erzielen. In diesem Fall erfolgt der Leistungsfluss vom Eingang 31 über das erste Vorgelege auf die Vorgelegewelle 18 zum Ausgang 11 der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung 1. Je nach Ausführung der Schaltstufen 33, hier beispielhaft der Vorgelege 17, 26 bis 29, erfolgt dann die Leistungsübertragung weiter zum Ausgang 32 der Getriebebaueinheit 30. Zur Umschaltung des Leistungsflusses zwischen hydrodynamischer Leistungsübertragung und mechanischer Leistungsübertragung und damit zur Überbrückungsfunktion, welche bei konventionellen Ausführungen durch die Realisierung einer drehfesten Kopplung zwischen dem Primärrad 4 und dem Sekundärrad 5 erzeugt wird, wird erfindungsgemäß nunmehr der Leistungsfluss über zwei Wege realisiert, wobei diese Lösung für die Überbrückungsfunktion frei von einer direkten drehfesten Verbindung zwischen dem Primärrad 4 und dem Sekundärrad 5 ist. Die Umschaltung auf rein mechanischen Betrieb erfolgt durch Schaltung der Kupplung 16₁₅ , bei welcher das zweite Vorgelege 15 drehfest mit der Vorgelegewelle 18 und damit den einzelnen Schaltstufen 33 verbunden wird. Die zur Realisierung der drehfesten Verbindung zwischen erstem Vorgelege 14 und Sekundärrad 5 vorgesehene schaltbare Kupplung 16₁₄ ist in diesem Funktionszustand gelöst. Dies bedeutet, dass auch bei befüllter hydrodynamischer Kupplung keine Leistung mehr über diese übertragen wird. Ist die hydrodynamische Kupplung entleert, wäre es theoretisch auch denkbar, die drehfeste Kopplung zu belassen, da dann das erste Vorgelege im Leerlauf laufen würde. Vorzugsweise wird die Verbindung jedoch unterbrochen. Der Leistungsfluss erfolgt dann im Traktionsbetrieb betrachtet vom Eingang 6 der Baugruppe 25 in Richtung zum Ausgang 11 über das drehfest mit dem Primärrad 4, insbesondere dem Eingang 6 gekoppelte zweite Vorgelege 15, d. h. das Ritzel 23 auf das Stirnrad 25, die Vorgelegewelle 18 sowie entsprechend der Aktivierung der einzelnen schaltbaren Kupplungen, die den Vorgelegen 17, 25 bis 29 zugeordnet sind, eines der Vorgelege zum Ausgang 32.
Wird bei rein mechanischer Leistungsübertragung zusätzlich die schaltbare Kupplung 24 aktiviert und damit eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Vorgelege 14 und dem Ausgang 7 der Baugruppe 25 geschaffen, wobei das erste Vorgelege 14 in diesem Funktionszustand vom Sekundärrad 5 entkoppelt ist, d. h. die schaltbare Kupplung 16₁₄ ist deaktiviert, kann zu den ohnehin über die einzelnen als Stirnradzüge ausgebildeten Vorgelege 17, 26 bis 29 realisierbaren Gangstufen eine weitere Übersetzung realisiert werden. In diesem Fall fungiert das erste Vorgelege 14 quasi als Vorschaltsatz für die Schaltstufen 33. Die Leistungsübertragung erfolgt durch Berücksichtigung der Übersetzung des ersten Vorgeleges.
Bei der in der 1 dargestellten Ausführung sind die beiden Vorgelege – erstes Vorgelege 14 und zweites Vorgelege 15 – mit unterschiedlicher Übersetzung ausgeführt. Dabei kann durch die unterschiedliche Dimensionierung noch Synchronität zwischen den miteinander zu verkoppelnden Teilen der schaltbaren Kupplung 16 beim Wechsel der Leistungsflussrichtung bei einem Schlupf bestimmter Größe in der hydrodynamischen Komponente 2 erzielt werden.
Bei der in 1 dargestellten Ausführung sind die der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung 1 zugeordneten Schaltkupplungen 16₁₄ , 16₁₅ und 24 koaxial zueinander angeordnet und in axialer Richtung vorzugsweise parallel. Damit konzentriert sich die Anordnung der Schaltkupplungen in einem engen Bereich. Dies ist vorteilhaft, da für die einzelnen Kupplungen dadurch auch die gleiche Stelleinrichtung genutzt werden können. Ferner verringert sich der Aufwand für die Ansteuerung einsichtlich der erforderlichen Verbindungen zwischen den einzelnen Stelleinrichtungen und der Steuereinrichtung.
Die 1 verdeutlicht die Ausführung für die Zuschaltung der Splitterfunktion bei rein mechanischer Leistungsübertragung. Theoretisch ist dies auch für den hydrodynamischen Leistungszweig denkbar, indem beispielsweise das zweite Vorgelege 15 zusätzlich auch an das Sekundärrad 5 anbindbar wäre.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung wird die hydrodynamische Komponente 2, insbesondere die hydrodynamische Kopplung 3 auch als hydrodynamischer Retarder genutzt. Dazu ist gemäß 2 anhand einer Ausführung gemäß 1 dem Sekundärrad 5 eine Bremseinrichtung 34 zugeordnet, welche vielgestaltig ausgeführt sein kann. Diese dient der Festsetzung des Sekundärrades 5. Dies gilt für die mechanische Betriebsweise, d. h. in diesem Fall erfolgt der Leistungsfluss im zweiten Leistungszweig zum Primärrad 4, welches in diesem Funktionszustand als Rotor fungiert. Das Sekundärrad 5 fungiert bei vollständiger Festsetzung in diesem Funktionszustand als Stator. Der Abtrieb, d. h. der Ausgang 32 stützt sich somit über die Schaltstufen 33 und dem zweiten Vorgelege 15 und dem mit diesem drehfest verbundenen Primärrad 4 am Stator, der vom Sekundärrad 5 gebildet wird, ab.
Der Leistungsfluss über das Vorgelege, insbesondere die Vorgelege 14, 15 und die die Schaltstufen 33 bildenden Vorgelege ermöglichen bei Kopplung der hydrodynamischen Kupplung 3 mit der kombinierten Überbrückung- und Splitterschaltung 1 mit den Gangstufen 33 eines Getriebes eine Untersetzung in den einzelnen Gangstufen. Zwar kann je nach Auslegung des Übersetzungsverhältnisses in den Vorgelegen 14, 15 unterschiedlichen Übersetzungen Rechnung getragen werden, jedoch wird auch bei der in der Regel gewünschten 1 : 1 Übersetzung aufgrund der Leistungsübertragung über die Vorgelege 14, 15 mit einem schlechteren Wirkungsgrad zu rechnen sein. Um in diesem Fall eine starre Kopplung zwischen dem Eingang 6 und dem Ausgang 7 der Baugruppe 25 bzw. den Eingängen 9 und 10 und dem Ausgang 11 in der kombinierten Überbrückungskupplung und Splitterschaltung zu realisieren, kann eine weitere schaltbare Kupplung zwischen dem zweiten Vorgelege 15 und den Schaltstufen 33 bildenden Vorgelegen 17 bzw. 25 bis 29 angeordnet sein, die schaltbar ist und koaxial zur hydrodynamischen Kupplung 3 sowie dem Eingang 31 und Ausgang 32 der Getriebebaueinheit 30 angeordnet ist. Diese Kupplung ermöglicht dabei den direkten mechanischen Durchtrieb vom Eingang 31 zum Ausgang 32 frei von der Führung über weitere Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen. Die Drehzahl und das Moment am Eingang 31 entsprechen dabei bei Schaltung dieser Kupplung denen am Ausgang 32.
Bei allen in den 1 und 2 beschriebenen Ausführungen sind die schaltbaren Kupplungen vorzugsweise als formschlüssige synchron schaltbare Kupplungen, vorzugsweise in Form von Klauenkupplungen ausgeführt. Andere Ausführungen, insbesondere in Form von kraftschlüssigen Kupplungen sind ebenfalls denkbar. Diese arbeiten jedoch mit Schlupf, wodurch der Wirkungsgrad des Gesamtsystems verringert wird. Daher werden erfindungsgemäß vorzugsweise formschlüssige, synchron schaltbare Kupplungen zum Einsatz gelangen.
Die 3 verdeutlicht eine Weiterentwicklung einer Ausführung gemäß 1, welche vorzugsweise noch mit einer Weiterentwicklung gemäß 2 kombiniert wurde. Dabei ist zwischen dem Sekundärrad 5 und Ausgang 7 der Baugruppe 25 ein Freilauf F vorgesehen. Dieser ist dabei vorzugsweise zwischen dem Sekundärrad 5 und der schaltbaren Kupplung 24 angeordnet. Durch diesen kann für den Einsatz in automatisierten Schaltgetrieben auf eine separate Trennkupplung verzichtet werden. Ferner ist über diesen eine Berghaltefunktion realisierbar.
Die 4 verdeutlicht eine Weiterentwicklung gemäß 2, wobei der Vorgelegewelle 18 ebenfalls eine Bremseinrichtung 35 zugeordnet ist. Diese kann zur Synchronisation genutzt werden oder aber zusätzlich der Abbremsung der Vorgelegewelle 18 und des damit gekoppelten Ausganges 32 der Getriebebaueinheit 30 dienen.
Bei den in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungen handelt es sich um Beispiele. Entscheidend ist lediglich, dass in einer kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung 1, die über zwei Vorgelege realisiert wird, mittels drei Schaltelementen eine Vielzahl von Funktionen ausgeführt werden kann, wobei das Gesamtgetriebe 30 sich neben einer geringen Baugröße auch durch eine einfache Betätigung sowie ein geringes Gewicht auszeichnet.

1: kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung
2: hydrodynamische Komponente
3: hydrodynamische Kupplung
4: Primärrad
5: Sekundärrad
6: Eingang der Baugruppe
7: Ausgang der Baugruppe
8: Arbeitsraum
9: erster Eingang der Überbrückungs- und Splitterschaltung
10: zweiter Eingang der Überbrückungs- und Splitterschaltung
11: Ausgang der Überbrückungs- und Splitterschaltung
12: erster Leistungszweig
13: zweiter Leistungszweig
14: erstes Vorgelege
15: zweites Vorgelege
16: schaltbare Kupplung
17: drittes Vorgelege
18: Vorgelegewelle
19: Stirnradsatz
20: Stirnradsatz
21: Stirnradsatz
22: Ritzel
23: Ritzel
24: schaltbare Kupplung
25: Stirnrad
26: Vorgelege
27: Vorgelege
28: Vorgelege
29: Vorgelege
30: Getriebebaueinheit
31: Eingang
32: Ausgang
33: Schaltstufe
34: Bremseinrichtung
35: Bremseinrichtung
36: Anfahrelement
37: Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit
38: Ausgang
39: Eingang
16₁₄: schaltbare Kupplung
16₁₅: schaltbare Kupplung
AM: Antriebsmaschine
F: Freilauf

Claims

Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) für Getriebe (30), umfassend ein Anfahrelement (36) und eine diesem nachgeordnete Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit (37), gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.1 mit zwei Eingängen (9, 10) – einem ersten mit einem Ausgang (38) des nfahrelementes (36) verbundenen Eingang (9) und einem zweiten mit einem Eingang (39) des Anfahrelementes (36) gekoppelten Eingang (10), wobei die Eingänge (9, 10) der Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) jeweils wahlweise über wenigstens eine erste schaltbare Kupplung mit zwei Kupplungsebenen oder über zwei separate erste schaltbare Kupplungen (16₁₄ , 16₁₅ ) mit einem Ausgang (11) der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) unter Bildung eines ersten oder zweiten Leistungszweiges (12, 13) verbindbar sind; 1.2 mit wenigstens jeweils einer Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung in jedem Leistungszweig (12, 13); 1.3 die Kopplung zwischen dem mit dem Eingang (39) des Anfahrelementes (36) und dem Ausgang (11) der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) ist frei von einer drehfesten mechanischen Verbindung zwischen dem Eingang (39) und Ausgang (38) des Anfahrelementes (36); 1.4 mit einer weiteren zweiten schaltbaren Kupplung (24) zwischen der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung in einem der beiden Leistungszweige (12, 13) und demjenigen Eingang (9, 10) der Überbrückungs- und Splitterschaltung (1), dessen Kopplung mit dem Ausgang (11) den jeweils anderen Leistungszweig (12, 13) beschreibt.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite schaltbare Kupplung (24) zwischen der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung im ersten Leistungszweig (12) und dem Eingang (10) des zweiten Leistungszweiges (13) angeordnet ist.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 3.1 das Anfahrelement (36) ist als hydrodynamische Komponente (2), umfassend wenigstens ein Primärrad (4) und ein Sekundärrad (5), die einen Arbeitsraum (8) bilden, ausgeführt; 3.2 der erste Eingang (9) ist mit dem Sekundärrad (5) verbunden, der zweite Eingang (10) ist mit dem Primärrad (4) verbunden; 3.3 die Kopplung zwischen dem mit dem Primärrad (4) gekoppelten Eingang (10) der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) und dem Ausgang (11) der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) zur Realisierung des zweiten Leistungszweiges (13) ist frei von einer drehfesten mechanischen Verbindung zwischen Primärrad (4) und Sekundärrad (5).
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite schaltbare Kupplung (16, 16₁₄ , 16₁₅ , 24) als formschlüssige synchron schaltbare Kupplung ausgeführt ist.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite schaltbare Kupplung (16, 16₁₄ , 16₁₅ , 24) als Klauenkupplung ausgeführt ist.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 6.1 die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen in den einzelnen Leistungszweigen (12, 13) umfassen jeweils ein Vorgelege – ein erstes Vorgelege (14) und ein zweites Vorgelege (15) -, wobei das erste Vorgelege (14) drehfest mit dem Ausgang (38) des Anfahrelementes (36) verbindbar ist und das zweite Vorgelege (15) drehfest mit dem Eingang (39) verbindbar ist; 6.2 zwischen dem ersten und dem zweiten Vorgelege (14, 15) ist die erste schaltbare Kupplung (16) mit zwei Kupplungsebenen (16₁₄ , 16₁₅ ) zur wahlweisen wenigstens mittelbaren Kopplung des ersten Vorgeleges (14) oder des zweiten Vorgeleges (15) mit einer den Ausgang (11) der Überbrückung- und Splitterschaltung (1) bildenden Vorgelegewelle (18) angeordnet oder jedem der beiden Vorgelege (14, 15) ist eine separate erste schaltbare Kupplung (16₁₄ , 16₁₅ ) zugeordnet.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Vorgelege (14, 15) koaxial und in axialer Richtung parallel zueinander angeordnet sind.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (11) der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung mit Schaltstufen (33) koppelbar ist.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstufen (33) von einer Drehzahl- /Drehmomentwandlungseinheit (37) in Vorgelegebauweise, umfassend wenigstens zwei koaxial zueinander angeordnete Stirnradsätze (19, 20), ausgeführt ist und den einzelnen Vorgelegen (14, 15) jeweils eine schaltbare Kupplung (16₁₄ , 16₁₅ ) zugeordnet ist, die diese mit dem Ausgang (11) verbinden.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Vorgelege (14) und das zweite Vorgelege (15) eine unterschiedliche Übersetzung aufweisen.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Vorgelege (14, 15) jeweils als Stirnradstufen (19, 20) ausgeführt sind.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite schaltbare Kupplung (24) zwischen dem ersten Vorgelege (14) und dem Eingang (39) des Anfahrelementes (36) oder einem mit diesem drehfest gekoppelten Element angeordnet ist.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgang (38) des Anfahrelementes (36) eine Bremseinrichtung (34) zugeordnet ist.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgang (38) des Anfahrelementes (36) eine Einrichtung (34) zum Festsetzen gegenüber einem ruhenden Gehäuse zugeordnet ist.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Anfahrelement (36) als hydrodynamische Komponente (2), umfassend ein den Ausgang (38) des Anfahrelementes (36) bildendes Sekundärrad (5), eine Bremseinrichtung (34) zugeordnet ist.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eingang (9) und der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung im ersten Leistungszweig (12) ein Freilauf (F) angeordnet ist.
Kombinierte Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgang (11) der Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) eine Bremseinrichtung (35) zugeordnet ist.
Baugruppe (25) 18.1 mit einem Anfahrelement (36), insbesondere in Form einer hydrodynamischen Komponente (2); 18.2 mit einer dem Anfahrelement zugeordneten kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16.
Baugruppe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgang (38) des Anfahrelementes (36), insbesondere dem Sekundärrad (5) der hydrodynamischen Komponente (2) und der ersten schaltbaren Kupplung (16) zur Verbindung des ersten Vorgeleges (14) mit dem Eingang (9), insbesondere dem mit diesem gekoppelten Eingang (39) des Anfahrelementes (36), insbesondere Primärrad (5) ein Freilauf (11) angeordnet ist.
Baugruppe (25) nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgelegewelle (18) eine Bremseinrichtung (35) zugeordnet ist.
Getriebebaueinheit (30) – mit wenigstens einem Eingang (31) und einem Ausgang (32); – mit einer zwischen dem Eingang (31) und dem Ausgang (32) angeordneten Baugruppe (25) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19 und mit einer der Baugruppe (25) nachgeordneten Drehzahl- /Drehmomentwandlungseinheit (37).
Getriebebaueinheit (30) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der kombinierten Überbrückungs- und Splitterschaltung (1) und der Drehzahl-/Drehzahlmomentwandlungseinheit (37) in axialer Richtung räumlich betrachtet und koaxial zum Eingang der Getriebebaueinheit (30) und dem Ausgang eine weitere schaltbare Kupplung zur mechanischen Durchkopplung zwischen Eingang (31) und Ausgang (32) der Getriebebaueinheit (30) mit einer Übersetzung von 1 : 1 angeordnet ist.
Getriebebaueinheit (30) nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit (37) wenigstens zwei Vorgelege (26, 27, 28, 29) umfasst, wobei jedes der Vorgelege (26, 27, 28, 29) über eine schaltbare Kupplung aktivierbar und deaktivierbar ist.
Getriebebaueinheit (30) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren schaltbaren Kupplungen als formschlüssige, synchron schaltbare Kupplungen ausgeführt sind.
Getriebebaueinheit (30) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne formschlüssige Kupplung als Klauenkupplung ausgeführt ist.
Getriebebaueinheit (30) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass alle schaltbaren Kupplungen als kraftschlüssige Kupplungen ausgeführt sind.