-
Die
Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Es
sind bereits Getriebeeinheiten für
Kraftfahrzeuge, insbesondere Nachschaltgruppengetriebeeinheiten
von Nutzfahrzeugen, mit einer Kraftfahrzeugbremsvorrichtung und
mit einer Planetenradgetriebeeinheit bekannt.
-
Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Effizienz
der Kraftfahrzeugbremsvorrichtung der Getriebeeinheit zu steigern.
Sie wird gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die
Erfindung geht aus von einer Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere
einer Nachschaltgruppengetriebeeinheit eines Nutzfahrzeugs, mit
einer Kraftfahrzeugbremsvorrichtung und mit einer Planetenradgetriebeeinheit.
-
Es
wird vorgeschlagen, dass die Planetenradgetriebeeinheit ein Planetenradgetriebeelement aufweist,
das dazu vorgesehen ist, ein Moment an die Kraftfahrzeugbremsvorrichtung
weiterzuleiten.
-
Ein
Planetenradgetriebe weist insbesondere drei Planetenradgetriebeelemente
auf, mittels denen ein Moment in die Planetenradgetriebeeinheit
eingeleitet oder aus der Planetenradgetriebeeinheit ausgeleitet
werden kann. Ein erstes Planetenradgetriebeelement wird dabei vorzugsweise
durch ein Sonnenrad gebildet. Ein zweites Planetenradgetriebeelement
wird durch einen Planetenradträger
gebildet. Ein drittes Planetenradgetriebeelement ist als ein Hohlrad
ausgebildet. Der Planetenradträger
führt Planetenräder auf
einer Kreisbahn um das Sonnenrad. Die Planetenräder kämmen jeweils mit dem innen
liegenden Sonnenrad und mit dem außen liegenden Hohlrad.
-
Wird
das Moment mittels eines der Planetenradgetriebeelemente an die
Kraftfahrzeugbremsvorrichtung weitergeleitet, kann durch die Planetenradgetriebeeinheit
vorteilhafterweise ein Übersetzungsverhältnis bereitgestellt
werden, das vorzugsweise kleiner als eins ist, wodurch eine Drehzahl
der Kraftfahrzeugbremsvorrichtung erreicht werden kann, die größer ist
als eine Eingangsdrehzahl. Dadurch wiederum kann ein durch die Kraftfahrzeugbremsvorrichtung
erzeugtes Bremsmoment insbesondere bei niedrigen Drehzahlen vergrößert werden,
wodurch eine Effizienz der Kraftfahrzeugbremsvorrichtung gesteigert
werden kann. Unter einer Kraftfahrzeugbremsvorrichtung soll dabei
insbesondere eine Bremsvorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen
ist, das Kraftfahrzeug abzubremsen.
-
Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Kraftfahrzeugbremsvorrichtung als eine
dynamische Bremsvorrichtung ausgebildet ist. Mittels einer dynamischen
Bremsvorrichtung ist eine im Unterhalt kostengünstige Kraftfahrzeugbremsvorrichtung
realisierbar. Unter einer „dynamischen
Bremsvorrichtung” soll
dabei insbesondere eine Bremsvorrichtung verstanden werden, die
eine Drehzahl benötigt,
um ein Bremsmoment aufzubauen. Insbesondere soll darunter eine als
ein Retarder ausgebildete Ein heit verstanden werden, die unabhängig von
einer Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs ist und die vorzugsweise verschleißfrei oder
verschleißarm
arbeitet. Die Kraftfahrzeugbremsvorrichtung kann beispielsweise
als ein hydrodynamischer Retarder ausgebildet sein, der mittels
einer hydrodynamischen Strömung
das Bremsmoment bereitstellt. Grundsätzlich ist aber auch ein elektromagnetischer
Retarder, der nach einem Wirbelstromprinzip arbeitet, denkbar.
-
Ferner
wird vorgeschlagen, dass das Getriebeelement als ein Hohlrad ausgebildet
ist. Dadurch kann eine Anbindung der Kraftfahrzeugbremsvorrichtung
erreicht werden, die besonders einfach zu realisieren ist und die
insbesondere das Übersetzungsverhältnis kleiner
eins bereitstellt.
-
Vorzugsweise
weist die Getriebeeinheit eine Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit
auf, die dazu vorgesehen ist, das Planetenradgetriebeelement mit
zumindest einem korrespondierenden Element zu koppeln. Dadurch kann
die Kraftfahrzeugbremsvorrichtung einfach geschaltet werden.
-
Vorteilhafterweise
ist die Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit dazu vorgesehen, das
Planetengetriebeelement mit einem Getriebegehäuse zu koppeln. Dadurch kann
die Kraftfahrzeugbremsvorrichtung einfach aktiviert und insbesondere auch
deaktiviert werden, wodurch ein Verbrauch gesenkt und die Effizienz
weiter gesteigert werden kann.
-
Ist
die Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit dazu vorgesehen,
das Planetengetriebeelement drehfest mit einer Getriebeeingangswelle
zu koppeln, kann das Planetengetriebeelement einfach zur Bildung
von Übersetzungsverhältnissen
für eine Antriebsfunktionalität verwendet
werden.
-
Vorzugsweise
weist die Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit eine Synchronisiereinheit auf,
die dazu vorgesehen ist, Drehzahlen zu synchronisieren. Dadurch
kann ein sanfter Schaltvorgang erreicht werden.
-
Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Getriebeeinheit eine Direktgangkoppeleinheit
aufweist, die dazu vorgesehen ist, ein Übersetzungsverhältnis gleich
eins bereitzustellen. Dadurch kann die Planetenradgetriebeeinheit
für die
Kraftfahrzeugbremsvorrichtung verwendet werden und gleichzeitig
eine Antriebsfunktionalität
aufrecht erhalten werden.
-
Vorteilhafterweise
ist die Direktgangkoppeleinheit dazu vorgesehen, eine Getriebeeingangswelle
und eine Getriebeausgangswelle miteinander zu koppeln. Dadurch kann
die Antriebsfunktionalität
besonders einfach aufrecht erhalten werden, insbesondere für das Übersetzungsverhältnis von
eins.
-
Ist
die Direktgangkoppeleinheit unabhängig von der Planetenradgetriebeeinheit,
kann die Antriebsfunktionalität
aufrecht erhalten werden und gleichzeitig die Planetenradgetriebeeinheit
für die Kraftfahrzeugbremsvorrichtung
verwendet werden.
-
Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Getriebeeinheit eine Übersetzungskoppeleinheit
aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Übersetzung der Planetengetriebeeinheit
zu schalten. Dadurch kann eine herkömmliche Funktionalität der Getriebeeinheit
als eine Nachschaltgruppe einfach realisiert werden.
-
Bildet
zumindest eine Übersetzung
einen Direktgang, kann die Übersetzungskoppeleinheit
einfach mittels der Direktgangkoppeleinheit entlastet und insbesondere
für die
Kraftfahrzeugbremsvorrichtung verwendet werden.
-
Vorzugsweise
weist die Übersetzungskoppeleinheit
eine Synchronisiereinheit auf, die dazu vorgesehen ist, Drehzahlen
zu synchronisieren. Dadurch kann ein sanfter Schaltvorgang erreicht
werden.
-
Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
-
1 zeigt
eine Getriebeeinheit für
ein Kraftfahrzeug. Die Getriebeeinheit bildet eine Nachschaltgruppengetriebeeinheit
eines Nutzfahrzeugs und stellt zwei Übersetzungsverhältnisse
bereit, die Hauptgetriebegänge
eines Hauptgetriebes 22 in eine langsame und eine schnelle
Schaltgruppe unterteilt.
-
Das
Hauptgetriebe 22 ist über
eine Getriebeeingangswelle 16 mit der Getriebeeinheit verbunden. An
eine Getriebeausgangswelle 19 schließt ein nicht näher dargestellter
Antriebsstrang an, mittels dem Antriebsräder des Kraftfahrzeugs angetrieben
werden.
-
Zur
Schaltung der beiden Übersetzungsverhältnisse
weist die Getriebeeinheit eine Planetenradgetriebeeinheit 11 auf.
Mittels der Planetenradgetriebeeinheit 11 können die
beiden Übersetzungsverhältnisse
der Getriebeeinheit geschaltet werden. Das erste Übersetzungsverhältnis bildet
die langsame Schaltgruppe und untersetzt die Hauptgetriebegänge des
Hauptgetriebes 22. Das zweite Übersetzungsverhältnis, das
eins ist, bildet die schnelle Schaltgruppe.
-
Die
Planetenradgetriebeeinheit 11 weist drei Planetenradgetriebeelemente 12, 23, 25 auf.
Das erste Planetenradgetriebeelement 23 ist drehfest mit der
Getriebeeingangswelle 16 der Getriebeeinheit verbindbar
und als ein Sonnenrad 24 ausgebildet. Das zweite Planetenradgetriebeelement 25 ist
drehfest mit der Getriebeausgangswelle 19 der Getriebeeinheit
verbunden und als ein Planetenradträger 26 ausgebildet.
Ein drittes Planetenradgetriebeelement 12 ist als ein Hohlrad 13 ausgebildet.
Der Planetenradträger 26 führt Planetenräder 27, 28 auf
einer Kreisbahn um das als Sonnenrad 24 ausgebildete Planetenradgetriebeelement 23.
Die Planetenräder 27, 28 kämmen jeweils
mit dem Sonnenrad 24 und mit dem Hohlrad 13.
-
Der
Planetenradträger 26 ist
mittels einer Übersetzungskoppeleinheit 20 wahlweise
mit der Getriebeausgangswelle 19 oder einem Getriebegehäuse 15 verbindbar.
Mittels der Übersetzungskoppeleinheit 20 wird
das Übersetzungsverhältnis geschaltet.
Die Übersetzungskoppeleinheit 20 weist eine
Schaltklaue 29 auf, die drehfest mit dem Planetenradträger 26 verbunden
ist. Mittels einer Verschiebung der Schaltklaue 29 kann
der Planetenradträger 26 wahlweise
drehfest mit der Getriebeausgangswelle 19 oder dem Getriebegehäuse 15 verbunden
werden. Um Drehzahlen der zu koppelnden Einheiten anzugleichen,
weist die Übersetzungskoppeleinheit 20 eine
Synchronisiereinheit 21 auf, die die Drehzahlen während des
Schaltvorgangs synchronisiert.
-
Die
Schaltklaue 29 der Übersetzungskoppeleinheit 20 weist
drei Schaltstellungen auf. In der ersten Schaltstellung ist das
Hohlrad 13 mit der Getriebeausgangswelle 19 gekoppelt.
In der zweiten Schaltstellung ist das Hohlrad 13 mit dem
Getriebegehäuse 15 gekoppelt.
In der dritten Schaltstellung ist das Hohlrad 13 von dem
Getriebegehäuse 15 und der
Getriebeausgangswelle 19 entkoppelt.
-
Um
mittels der Getriebeeinheit ein Bremsmoment bereitstellen zu können, weist
die Getriebeeinheit eine Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 auf, die
als ein Retarder ausgebildet ist. Ein Moment, dem das Bremsmoment
entgegenstehen soll, wird dabei insbesondere über die Getriebeausgangswelle 19 in die
Getriebeeinheit eingeleitet. Das Moment wird von der Getriebeausgangswelle 19 über den
Planetenradträger 26 in
die Planetenradgetriebeeinheit 11 eingeleitet.
-
Die
Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 ist über ein Zahnrad 30 mit
dem Hohlrad 13, das das Planetenradgetriebeelement 12 bildet,
verbunden. Um das Moment von dem Planetenradträger 26 über das
Hohlrad 13 an die Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 weiterleiten
zu können,
ist das Sonnenrad 24 drehfest mit dem Getriebegehäuse 15 koppelbar.
Dadurch wird das Moment von dem Planetenradträger 26 an das Hohlrad 13 weitergeleitet.
Die Planetenradgetriebeeinheit 11 weist dabei ein Übersetzungsverhältnis größer eins
auf, wodurch eine Drehzahl des Hohlrads 13 größer ist
als eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle 16.
-
Um
das Sonnenrad 24 drehfest mit dem Getriebegehäuse 15 zu
verbinden, weist die Getriebeeinheit eine Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit 14 auf,
mittels der das Sonnenrad 24, das auf der Getriebeeingangswelle 19 als
ein Losrad ausgeführt
ist, wahlweise mit der Getriebeeingangswelle 16 oder dem
Getriebegehäuse 15 verbindbar
ist. Die Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit 14 weist
eine Schaltklaue 31 auf, die drehfest mit dem Sonnenrad 24 verbunden
ist. Mittels einer Verschiebung der Schaltklaue 31 kann
das Sonnenrad 24 wahlweise drehfest mit der Getriebeeingangswelle 16 oder
dem Getriebegehäuse 15 verbunden
werden. Um Drehzahlen der zu verbindenden Einheiten anzugleichen,
weist die Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit 14 eine
Synchronisiereinheit 17 auf, die die Drehzahlen während des
Schaltvorgangs synchronisiert.
-
Die
Schaltklaue 31 der Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit 14 weist
drei Schaltstellungen auf. In der ersten Schaltstellung ist das
Sonnenrad 24 drehfest mit der Getriebeeingangswelle 16 gekoppelt.
In der zweiten Schaltstellung ist das Sonnenrad 24 drehfest
mit dem Getriebegehäuse 15 gekoppelt.
In der dritten Schaltstellung ist das Sonnenrad 24 von
der Getriebeeingangswelle 16 und dem Getriebegehäuse 15 entkoppelt.
-
Um
eine Antriebsfunktionalität
zu gewährleisten
und gleichzeitig die Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 schalten
zu können,
weist die Getriebeeinheit eine Direktgangkoppeleinheit 18 auf,
die ein Übersetzungsverhältnis der
Getriebeeinheit von eins bereitstellt. Die Direktgangkoppeleinheit 18 weist eine
mittels eines Pneumatikelements 33 betätigte Schaltklaue 32 auf,
mittels der die Getriebeeingangswelle 16 und die Getriebeausgangswelle 19 drehfest miteinander
gekoppelt werden können.
-
Die
Schaltklaue 32 der Direktgangkoppeleinheit 18 weist
zwei Schaltstellungen auf. In der ersten Schaltstellung sind die
Getriebeeingangswelle 16 und die Getriebeausgangswelle 19 drehfest
miteinander gekoppelt. In der zweiten Schaltstellung sind die Getriebeeingangswelle 16 und
die Getriebeausgangswelle 19 voneinander entkoppelt.
-
In
einem ersten Betriebsmodus, in dem die langsame Schaltgruppe geschaltet
ist, befindet sich die Schaltklaue 31 der Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit 14 in
der ersten Schaltstellung, in der das Sonnenrad 24 drehfest
mit der Getriebeeingangswelle 16 gekoppelt ist. Die Schaltklaue 32 der Direktgangkoppeleinheit 18 befindet
sich in der zweiten Schaltstellung, in der die Getriebeeingangswelle 16 und
die Getriebeausgangswelle 19 voneinander entkoppelt sind.
Die Schaltklaue 29 der Übersetzungskoppeleinheit 20 befindet
sind in der zweiten Schaltstellung, in der das Hohlrad 13 mit
dem Getriebegehäuse 15 gekoppelt
ist.
-
In
dem ersten Betriebsmodus wälzen
sich die Planetenräder 27, 28,
die über
das Sonnenrad 24 von der Getriebeeingangswelle 16 angetrieben
werden, auf dem mit dem Getriebegehäuse 15 verbundenen
Hohlrad 13 ab, wodurch der Planetenradträger 26 und
somit die Getriebeausgangswelle 19 angetrieben werden.
Da das Hohlrad 13 in diesem Betriebsmodus drehfest mit
dem Getriebegehäuse 15 gekoppelt
ist, ist die Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 in diesem
Betriebsmodus inaktiv. Ein Übersetzungsverhältnis der
Getriebeeinheit in dem ersten Betriebsmodus ist größer als
eins.
-
In
einem zweiten Betriebsmodus, in dem die schnelle Schaltgruppe geschaltet
ist, befindet sich die Schaltklaue 31 der Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit 14 in
der dritten Schaltstellung, in der das Sonnenrad 24 von
der Getriebeeingangswelle 16 und dem Getriebegehäuse 15 entkoppelt
ist. Die Schaltklaue 32 der Direktgangkoppeleinheit 18 befindet
sich in der ersten Schaltstellung, in der die Getriebeeingangswelle 16 und
die Getriebeausgangswelle 19 drehfest miteinander gekoppelt
sind. Die Schaltklaue 29 der Übersetzungskoppeleinheit 20 befindet
sind in der dritten Schaltstellung, in der das Hohlrad 13 von
dem Getriebegehäuse 15 und der
Getriebeausgangswelle 19 entkoppelt ist.
-
In
dem zweiten Betriebsmodus ist durch die drehfeste Kopplung der Getriebeeingangswelle 16 mit
der Getriebeausgangswelle 19 das Übersetzungsverhältnis von
eins eingestellt und somit die schnelle Schaltgruppe geschaltet. Über die
Getriebeausgangswelle 19 wird der Planetenradträger 26 angetrieben,
der über
die Planetenräder 27, 28 wiederum
das Hohlrad 13 und das Sonnenrad 24 antreibt.
Das Hohlrad 13, über
das die Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 angetrieben wird,
und das Sonnenrad 24 sind in diesem Betriebsmodus frei
drehbar. Dadurch stellt sich an dem Hohlrad 13 eine Drehzahl ein,
bei der ein gesamter Reibverlust der Planetenradgetriebeeinheit 11 und
der Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 minimal ist. Vorzugsweise
wird die Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 in diesem Betriebszustand
eine Drehzahl aufweisen, die geringfügig größer ist als Null. Die Drehzahl
der Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 ist dabei insbesondere über eine
definierte Wahl von Reibwiderständen
in der Planetenradgetriebeeinheit 11 und der Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 einstellbar.
-
Um
von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus zu schalten,
wird zuerst das Sonnenrad 24 von der Getriebeeingangswelle 16 getrennt.
Dazu wird die Schaltklaue 31 der Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit 14 von
der ersten Schaltstellung in die dritte Schaltstellung, in der das
Sonnenrad 24 von der Getriebeeingangswelle 16 und
dem Getriebegehäuse 15 entkoppelt
ist, geschaltet. Anschließend
wird die Schaltklaue 29 der Übersetzungskoppeleinheit 20 von
der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung geschaltet,
wodurch das Hohlrad 13 und der Planetenradträger 26 gegeneinander
verblockt sind. Ober die Planetenräder 27, 28 und
das Sonnenrad 24 sind damit die Getriebeeingangswelle 16 und
die Getriebeausgangswelle 19 drehfest miteinander verbunden und
die Getriebeeinheit hat ein Übersetzungsverhältnis von
eins. Während
des Schaltvorgangs der Schaltklaue 29 der Übersetzungskoppeleinheit 20 werden
die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 16 und die Drehzahl
des Hohlrads 13 mittels der Synchronisiereinheit 21 der Übersetzungskoppeleinheit 20 an gepasst.
Wenn sich die Schaltklaue 29 der Übersetzungskoppeleinheit 20 in
der ersten Schaltstellung befindet, wird die Schaltklaue 32 der
Direktgangkoppeleinheit 18 von der ersten Schaltstellung in
die zweite Schaltstellung geschaltet. Dadurch sind die Getriebeeingangswelle 16 und
die Getriebeausgangswelle 19 über die Direktgangkoppeleinheit 18 drehfest
miteinander verbunden und die Schaltklaue 29 der Übersetzungskoppeleinheit 20 kann
in die dritte Schaltstellung verschoben werden. Analog in umgekehrter
Reihenfolge wird von dem zweiten Betriebsmodus wieder zurück in den
ersten Betriebsmodus geschaltet.
-
In
einem Bremsbetriebsmodus, in dem mittels der Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 das Bremsmoment
bereitgestellt werden soll, wird die Schaltklaue 31 der
Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit 14 von der
zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung geschaltet. Während des
Schaltvorgangs wird dabei die Drehzahl des Sonnenrads 24 mittels
der Synchronisiereinheit 17 der Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit 14 auf Null
abgebremst. Die Drehzahl des Hohlrades 13, mit dem die
Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 verbunden ist, entspricht
dann einer Drehzahl, die sich insbesondere aus dem Übersetzungsverhältnis der
Planetenradgetriebeeinheit 11 und der Drehzahl der Getriebeausgangswelle 19 ergibt.
-
Das
Bremsmoment der Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 hängt insbesondere
von der Drehzahl der Kraftfahrzeugbremsvorrichtung 10 ab.
Mittels der Kraftfahrzeugbremsvorrichtungskoppeleinheit 14 kann
somit einfach von einem reibverlustarmen zweiten Betriebsmodus,
der einen Antriebsmodus bildet, in den Bremsbetriebsmodus und zurück geschaltet werden.
Insbesondere können
dabei durch ein gezieltes Abbremsen des Sonnenrads 24 auch
Teilbremsmomente, bei denen ein Übersetzungsverhältnis kleiner
ist als das bei stehendem Sonnenrad 24, eingestellt werden.