DE102005018978B4

DE102005018978B4 - Mehrganggetriebe mit Leistungsverzweigung

Info

Publication number: DE102005018978B4
Application number: DE102005018978.4A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Ohnemus; Markus Krönert
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-04-23
Filing date: 2005-04-23
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2025-04-24
Also published as: DE102005018978A1

Abstract

Mehrganggetriebe (1) mit Leistungsverzweigung, mit – einer Eingangswelle (2), – einem mittels der Eingangswelle (2) antreibbaren ersten und einem mittels der Eingangswelle (2) antreibbaren zweiten Teilgetriebe (TG1; TG2), die jeweils mindestens eine schaltbare Zahnradstufe (5–7; 18–20) aufweisen, – einem Planetengetriebe (PG), das einen mittels des ersten Teilgetriebes (TG1) antreibbaren ersten Eingang (17) und einen mittels des zweiten Teilgetriebes (TG2) antreibbaren zweiten Eingang (31) aufweist, und – einem Schaltelement (34; Ku3), das einen geöffneten Schaltzustand einnehmen kann, in dem die beiden Eingänge (17, 31) des Planetengetriebes (PG) relativ zueinander drehbar sind und einen geschlossenen Schaltzustand, in dem die beiden Eingänge (17, 31) des Planetengetriebes (PG) miteinander drehgekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrganggetriebe (1) in Nachgelegebauweise ausgeführt ist, wobei ein Ausgang (4) des ersten Teilgetriebes (TG1) über eine erste Nachgelegezahnradstufe (16) permanent mit einem der beiden Eingänge (17) des Planetengetriebes (PG) gekoppelt ist und ein Ausgang (22) des zweiten Teilgetriebes (TG2) über eine zweite Nachgelegezahnradstufe (29) permanent mit dem anderen Eingang (31) des Planetengetriebes (PG) gekoppelt ist.

Description

Mehrganggetriebe mit Leistungsverzweigung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrganggetriebe mit Leistungsverzweigung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Getriebe ist aus der DE 102 60 179 A1 bekannt. Zum technischen Hintergrund der vorliegen Erfindung zählen ferner die WO 2004/098937 A1 sowie die WO 2004/103755 A1 .
Bei dem in der DE 102 60 179 A1 beschriebenen Getriebe handelt es sich um ein lastschaltfähiges Getriebe in Vorgelegebau weise. Am Getriebeeingang ist eine Leistungsverzweigung vorgesehen. Das von einer Eingangswelle kommende Drehmoment kann über eine erste Lamellenkupplung und eine erste permanent in Eingriff befindliche Zahnradstufe einem ersten Teilgetriebe zugeführt werden. Alternativ dazu kann das von der Eingangswelle kommende Drehmoment über eine zweite Lamellenkupplung und eine zweite permanent in Eingriff befindliche Zahnradstufe einem zweiten Teilgetriebe zugeführt werden. In Kraftflussrichtung gesehen hinter den beiden Teilgetrieben ist ein Summierungsgetriebe in Form eines Planetengetriebes angeordnet. Zwei Eingänge des Planetengetriebes sind jeweils mit einem der beiden Teilgetriebe gekoppelt. Durch Schließen des Schaltelements können die beiden Eingänge des Summierungsgetriebes drehgekoppelt werden, d. h. die beiden Eingänge des Planetengetriebes können „verblockt” werden. Die beiden Lamellenkupplungen am Getriebeeingang ermöglichen Lastschaltungen. Es ist also möglich, zeitlich überschneidend in dem einen Teilgetriebe einen Gang einzulegen und in dem anderen Teilgetriebe einen Gang auszulegen.
Wie bereits erwähnt zeichnet sich das in Vorgelegebauweise ausgeführte Getriebe der DE 102 60 179 A1 dadurch aus, dass am Eingang der beiden Teilgetriebe jeweils eine permanent in Eingriff befindliche Zahnradstufe vorgesehen ist. Gangwechsel erfolgen in Kraftflussrichtung gesehen nach diesen „konstanten Zahnradstufen”, d. h. durch Schalten von Schaltelementen in den beiden Teilgetrieben. Bei einem Getriebe in Vorgelegebauweise treten in den Teilgetrieben relativ hohe Drehmomente auf. Dies erfordert eine entsprechend belastbare Auslegung der Teilgetriebe, was relativ viel Bauraum beansprucht und mit relativ hohem Gewicht verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs beschriebene Mehrganggetriebe so zu verbessern, dass eine kompaktere Bauweise erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Mehrganggetriebe mit Leistungsverzweigung, wie es in der DE 102 60 179 A1 beschrieben ist. Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass der Inhalt der DE 102 60 179 A1 vollumfänglich in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen wird. Einzelne Merkmale oder Kombination von Merkmalen, die in der DE 102 60 179 A1 beschrieben sind, sollen also, auch wenn sie in der vorliegenden Patentanmeldung nicht wörtlich wiederholt sind, zur vorliegenden Beschreibung gehören, insbesondere sollen Formulierungen aus der DE 102 60 179 A1 in die Ansprüche der vorliegenden Patentanmeldung aufnehmbar sein.
Das Mehrganggetriebe der vorliegenden Erfindung weist eine Eingangswelle sowie ein erstes und ein zweites Teilgetriebe auf. Die beiden Teilgetriebe können mittels der Eingangswelle angetrieben werden. Die beiden Teilgetriebe weisen jeweils mindestens eine, vorzugsweise aber mehrere schaltbare Zahnradstufen auf. In Kraftflussrichtung gesehen ist hinter den beiden Teilgetrieben ein Planetengetriebe angeordnet. Das Planetengetriebe weist zwei Eingänge auf. Der erste Eingang des Planetengetriebes kann mittels des ersten Teilgetriebes angetrieben werden, der zweite Eingang des Planetengetriebes kann mittels des zweiten Eingangs angetrieben werden. Darüber hinaus ist ein Schaltelement vorgesehen, mit dem das Planetengetriebe, oder genauer gesagt, die beiden Eingänge des Planetengetriebes verblockt werden können. Das Schaltelement kann einen geöffneten Schaltzustand einnehmen, in dem die beiden Eingänge des Planetengetriebes relativ zueinander drehbar sind und einen geschlossenen Schaltzustand, in dem die beiden Eingänge des Planetengetriebes miteinander drehgekoppelt sind.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das Mehrganggetriebe in Nachgelegebauweise ausgeführt ist. Im Unterschied zu der DE 102 60 179 A1 sind die beiden permanent in Eingriff befindlichen, nicht schaltbaren Zahnradstufen in Kraftflussrichtung gesehen nicht vor, sondern hinter den beiden Teilgetrieben angeordnet. Anders ausgedrückt, ist die eine permanent in Eingriff befindliche, nicht schaltbare Zahnradstufe zwischen einem Ausgang des ersten Teilgetriebes und einem ersten Eingang des Planetengetriebes und die zweite permanent in Eingriff befindliche nicht schaltbare Zahnradstufe zwischen einem Ausgang des zweiten Teilgetriebes und einem zweiten Eingang des Planetengetriebes angeordnet. Die „Nachgelegebauweise” hat den Vorteil, dass die Teilgetriebe im Vergleich zu der DE 102 60 179 A1 weniger massiv und somit kompakter ausgelegt werden können, da die Zahnradstufen der Teilgetriebe der vorliegenden Erfindung in den für den Fahrbetrieb und die Betriebsfestigkeitsauslegung relevanten Fahrgängen mit höheren Drehzahlen und kleineren Drehmomenten arbeiten als die in den Getriebevarianten der DE 102 60 179 A1 beschriebenen Teilgetriebe.
Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die 1 und 2 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung.
1 zeigt ein Mehrganggetriebe 1 mit Leistungsverzweigung. Das Mehrganggetriebe 1 ist in „Nachgelegebauweise” ausgeführt, was im Folgenden noch näher erläutert wird. Das Getriebe 1 weist eine Eingangswelle 2, ein erstes Teilgetriebe TG1, ein zweites Teilgetriebe TG2 und ein als Summierungsgetriebe fungierendes Planetengetriebe PG auf. Die Eingangswelle 2 ist über eine Kupplung Ku1 mit einer Getriebewelle 3 gekoppelt, welche bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Eingangswelle des ersten Teilgetriebes TG1 und dese zweiten Teilgetriebes TG2 bildet. Parallel zur Getriebewelle 3 ist eine Vorgelegewelle 4 angeordnet. Das Teilgetriebe TG1 weist drei schaltbare Zahnradstufen 5–7 auf. Die Zahnradstufe 5 ist durch ein fest mit der Getriebewelle 3 verbundenes Zahnrad 8 und ein drehbar auf der Vorgelegewelle 4 gelagertes Zahnrad 9 gebildet, das über eine formschlüssige Schalteinrichtung 10, bei der es sich z. B. um eine Schiebemuffe handeln kann, mit der Vorgelegewelle 4 drehgekoppelt werden kann.
Wenn in der folgenden Figurenbeschreibung verkürzend der Begriff „Schiebemuffe” verwendet wird, ist klar, dass es sich hierbei um eine Einrichtung handelt, welche eine Synchronisierungseinrichtung mit umfasst, d. h. eine Einrichtung mit der die Drehzahlen von Welle und Zahnrad einander angepasst werden können und mit der das Zahnrad mit der Welle drehgekoppelt werden kann. Es muss sich hierbei nicht notwendigerweise um eine Schiebemuffe mit einer herkömmlichen Synchronisierungseinrichtung handeln. Denkbar ist auch eine Lamellenkupplung, welche beide zuvor genannten Funktionen in sich vereint.
Die Zahnradstufen 6, 7 weisen jeweils ein fest mit der Vorgelegewelle 4 verbundenes Zahnrad 11, 12 sowie jeweils auf der Getriebewelle 3 drehbar gelagertes Zahnrad 13, 14 auf, die wahlweise über eine doppelt wirkende Schalteinrichtung 15 mit der Getriebewelle 3 drehgekoppelt werden können.
Je nach Schaltstellung der Schalteinrichtungen 10, 15 wird Drehmoment von der Eingangswelle 2 über die Kupplung Ku1, die Getriebewelle 3, eine der Zahnradstufen 5–7 auf die Vorgelegewelle 4 übertragen. Von der Vorgelegewelle 4 wird Drehmoment über eine permanent in Eingriff befindliche, nicht schaltbare „Nachgelegezahnradstufe” 16 auf ein Sonnenrad 17 des Planetengetriebes übertragen. Das Sonnenrad 17 bildet einen ersten Eingang des Planetengetriebes.
Das zweite Teilgetriebe TG2 weist ebenfalls drei schaltbare Zahnradstufen 18, 19, 20 auf. Die Zahnradstufe 18 ist durch ein fest auf der Getriebewelle 3 angeordnetes Zahnrad 21 und ein drehbar auf einer Hohlwelle 22 angeordnetes Zahnrad 23 gebildet. Die Hohlwelle 22 ist drehbar auf der Vorgelegewelle 4 gelagert. Die Zahnradstufe 19 ist durch ein ebenfalls fest auf der Getriebewelle 3 gelagertes Zahnrad 23 und ein drehbar auf der Hohlwelle 22 gelagertes Zahnrad 24 gebildet. Den beiden drehbar gelagerten Zahnrädern 23, 24 ist eine doppelt wirkende Schalteinrichtung 25 zugeordnet, über die wahlweise das Zahnrad 23 oder das Zahnrad 24 mit der Hohlwelle 22 drehgekoppelt werden kann. Die Zahnradstufe 20 ist durch ein fest auf der Hohlwelle 22 angeordnetes Zahnrad 26 und ein drehbar auf der Getriebewelle 3 gelagertes Zahnrad 27 gebildet. Das Zahnrad 27 kann über eine Schalteinrichtung 28 mit der Getriebewelle 3 drehgekoppelt werden.
Das von der Einganswelle 2 kommende Drehmoment kann über die Kupplung Ku1, die Getriebewelle 3 und eine der Zahnradstufen 18, 19 oder 20 des zweiten Teilgetriebes TG2 auf die Hohlwelle 22 übertragen werden. Von der Hohlwelle 22 wird das Drehmoment über eine permanent in Eingriff befindliche, nicht schaltbare Nachgelegezahnradstufe 29 auf eine Getriebewelle 30 übertragen, die mit einem Steg 31 des Planetengetriebes verbunden ist. Der Steg 31 bildet einen zweiten Eingang des Planetengetriebes PG.
Bei der bereits erwähnten Schalteinrichtung 28 handelt es sich um eine doppelt wirkende Schalteinrichtung, über die in der Schaltstellung E die Getriebewelle 3 unmittelbar mit der Getriebewelle 30, d. h. mit dem Steg 31 des Planetengetriebes PG drehgekoppelt werden kann.
Das Planetengetriebe PG weist ferner ein Hohlrad 32 auf, das mit einer Abtriebswelle 33 des Mehrganggetriebes 1 verbunden ist.
Das Mehrganggetriebe 1 weist ferner eine Schalteinrichtung 34 auf, die einen geöffneten Schaltzustand und einen mit dem Buchstaben F gekennzeichneten geschlossenen Schaltzustand einnehmen kann. Im geöffneten Schaltzustand können sich die beiden Eingänge 17, 31 des Planetengetriebes PG relativ zueinander drehen. Wenn die Schalteinrichtung, die hier als formschlüssige Schalteinrichtung angedeutet ist, geschlossen ist, ist das Planetengetriebe PG verblockt, d. h. die durch das Sonnenrad 17 und den Steg 31 gebildeten beiden Eingänge des Planetengetriebes PG sind dann miteinander drehgekoppelt. Bei der Schalteinrichtung 34 kann es sich wie bei den anderen in 1 gezeigten Schalteinrichtungen um eine Schiebemuffe handeln.
Ein wesentlicher Unterschied des in 1 gezeigten Getriebes gegenüber dem Stand der Technik ist, wie bereits erwähnt, in der Nachgelegebauweise zu sehen. Unter dem Begriff „Nachgelegebauweise” ist zu verstehen, dass die beiden permanent in Eingriff befindlichen, nicht schaltbaren Zahnradstufen 16, 29 in Kraftflussrichtung gesehen zwischen dem Ausgang des ersten Teilgetriebes 1 bzw. des zweiten Teilgetriebes 2 und den zugeordneten Eingängen 17, 31 des Planetengetriebes PG angeordnet sind. Im Vergleich zum Stand der Technik arbeiten die beiden Teilgetriebe TG1, TG2 in den für den Fahrbetrieb und für die Betriebsfestigkeitsauslegung primär relevanten Gängen bei höheren Drehzahlen und kleineren Drehmomenten, was eine leichtere und somit kompaktere Bauweise der Teilgetriebe TG1, TG2 ermöglicht.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Mehrganggetriebes 1, das als lastschaltbares Getriebe ausgeführt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Teilgetriebe TG1 eine drehbar auf der Getriebewelle 3 gelagerte Hohlwelle 35 auf. Das Zahnrad 8 der ersten Zahnradstufe 5 ist hier fest mit der Hohlwelle 35 verbunden. Die Zahnräder 13, 14 der Zahnradstufen 6, 7 sind hier im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 nicht auf der Getriebewelle 3 gelagert, sondern auf der Hohlwelle 35.
Das zweite Teilgetriebe TG2 ist im wesentlichen analog aufgebaut wie beim Ausführungsbeispiel der 1. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 weist es jedoch nur zwei schaltbare Zahnradstufen 18, 19 auf.
Bei dem in 2 gezeigten Mehrganggetriebe 1 kann Drehmoment von der Eingangswelle 2 über eine erste Kupplung Ku1 auf die Getriebewelle 3 übertragen werden und von dort in das Teilgetriebe TG2 eingeleitet werden. Über eine zweite Kupplung Ku2 kann Drehmoment von der Eingangswelle 2 auf die Hohlwelle 35 übertragen werden und von dort in das erste Teilgetriebe TG1 eingeleitet werden. Die Ausgänge” der beiden Teilgetriebe TG1, TG2 sind jeweils entsprechend 1 über eine permanent in Eingriff befindliche nicht schaltbare Zahnradstufe 16, 29 mit den durch das Sonnenrad 17 und den Steg gebildeten beiden Eingänge des Planetengetriebes PG drehgekoppelt. Die beiden Eingänge des Planetengetriebes PG, d. h. das Sonnenrad 17 und der Steg 31 können über eine Kupplung Ku3 miteinander drehgekoppelt werden. Bei geschlossener Kupplung Ku3 ist das Planetengetriebe PG also verblockt.
Die Kupplungen Ku1, Ku2 und Ku3 können lastschaltbare Lamellenkupplungen sein.
Wesentlich bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist entsprechend dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die Nachgelegebauweise, die sich dadurch auszeichnet, dass die beiden permanent in Eingriff befindlichen Zahnradstufen 16, 29 zwischen den „Ausgängen” der Teilgetriebe TG1, TG2 und den zugeordneten Eingängen des als Summierungsgetriebes fungierenden Planetengetriebes angeordnet sind, woraus sich die bereits erläuternden konstruktiven und funktionalen Vorteile ergeben.
Sowohl bei dem in 1 als auch bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass die Schaltelemente mittels elektrisch ansteuerbaren Aktuatoren betätigt werden, insbesondere elektromagnetischen Aktuatoren.

Claims

Mehrganggetriebe (1) mit Leistungsverzweigung, mit – einer Eingangswelle (2), – einem mittels der Eingangswelle (2) antreibbaren ersten und einem mittels der Eingangswelle (2) antreibbaren zweiten Teilgetriebe (TG1; TG2), die jeweils mindestens eine schaltbare Zahnradstufe (5–7; 18–20) aufweisen, – einem Planetengetriebe (PG), das einen mittels des ersten Teilgetriebes (TG1) antreibbaren ersten Eingang (17) und einen mittels des zweiten Teilgetriebes (TG2) antreibbaren zweiten Eingang (31) aufweist, und – einem Schaltelement (34; Ku3), das einen geöffneten Schaltzustand einnehmen kann, in dem die beiden Eingänge (17, 31) des Planetengetriebes (PG) relativ zueinander drehbar sind und einen geschlossenen Schaltzustand, in dem die beiden Eingänge (17, 31) des Planetengetriebes (PG) miteinander drehgekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrganggetriebe (1) in Nachgelegebauweise ausgeführt ist, wobei ein Ausgang (4) des ersten Teilgetriebes (TG1) über eine erste Nachgelegezahnradstufe (16) permanent mit einem der beiden Eingänge (17) des Planetengetriebes (PG) gekoppelt ist und ein Ausgang (22) des zweiten Teilgetriebes (TG2) über eine zweite Nachgelegezahnradstufe (29) permanent mit dem anderen Eingang (31) des Planetengetriebes (PG) gekoppelt ist.
Mehrganggetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (2) über eine erste reibschlüssige Kupplung (Ku1, Ku2), insbesondere über eine Lamellenkupplung, mit dem ersten Teilgetriebe (TG1) koppelbar ist.
Mehrganggetriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (2) über eine zweite reibschlüssige Kupplung (Ku1, Ku2), insbesondere über eine Lamellenkupplung, mit dem zweiten Teilgetriebe (TG2) koppelbar ist.
Mehrganggetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (34), mittels dem die beiden Eingänge (17, 31) des Planetengetriebes (PG) miteinander drehgekoppelt werden können, ein formschlüssiges Schaltelement, insbesondere eine Schiebemuffe, ist.
Mehrganggetriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (Ku3), mittels dem die beiden Eingänge (17, 31) des Planetengetriebes (PG) miteinander drehgekoppelt werden können, ein reibschlüssiges Schaltelement, insbesondere eine Lamellenkupplung, ist.