DE102009019197A1

DE102009019197A1 - Mehrgängiges mechanisches Schaltgetriebe insbesondere als mehrstufiges Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge

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Publication number: DE102009019197A1
Application number: DE200910019197
Authority: DE
Inventors: Georg Plucinski; Markus Plucinski; Matthias Plucinski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-29
Also published as: DE102009019197B4

Abstract

Es wird ein mehrgängiges mechanisches Schaltgetriebe, insbesondere als mehrstufiges Automatikgetriebe, in drei Ausführungen mit acht, neun und zehn Vorwärtsgängen und jeweils zwei Rückwärtsgängen bereitgestellt, von denen jedes Getriebe drei Drehzahländerungssegmente SEG.A, SEG.B, SEG.C umfasst, wobei das jeweilige Segment mindestens zwei Innenzahnradpaare (Innengetriebe) unterschiedlicher Übersetzung enthält, und darüber hinaus zwei Umschaltsegmente SEG.UB, SEG.UC, die den Segmenten SEG.B und SEG.C zugeordnet sind und über Kupplungen mit diesen Segmenten selektiv verbindbar sind, um ein abtriebsseitiges Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 für das jeweilige Segment SEG.B, SEG.C zu erzeugen, sowie ein Rückwärtsgangsegment SEG.R, das ein Umkehrgetriebe enthält, um die Ausgangsdrehrichtung des Getriebes in umgekehrter Drehrichtung als die Rückwärtsgänge auf den Achsantrieb zu übertragen. Die Segmente derselben oder unterschiedlichen Bauart sind über manuell oder automatisch gesteuerte Kupplungen zu diversen Getriebegruppen zusammengesetzt, welche die unterschiedlich großen Übersetzungsverhältnisse für einzelne Gänge herstellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrgängiges mechanisches Schaltgetriebe, welches insbesondere als mehrstufiges Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge einsetzbar ist. Es umfasst drei Drehzahländerungssegmente, die jeweils mindestens zwei Innengetriebe mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen enthalten, dazu zwei Umschaltsegmente, die separat mir den Drehzahländerungssegmenten in Verbindung stehen, um dadurch die Übersetzungsverhältnisse dieser Segmente auf 1:1 umschalten zu können, sowie ein Rückwärtsgangsegment. Die Segmente derselber oder unterschiedlicher Bauart sind über manuell oder automatisch gesteuerte Kupplungen miteinander verbindbar, um das mehrgängiges mechanisches Schaltgetriebe in den drei bevorzugten Varianten mit acht, neun und zehn Vorwärtsgangstufen und jeweils zwei Rückwärtsgangstufen bereitzustellen.
Die höhere Anzahl von Gängen dieses Getriebes ermöglicht eine größere Spreizung der Übersetzungen, um die Abstände zwischen den benachbarten Übersetzungsverhältnissen zu minimieren, sodass der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeuges wirtschaftlicher gestaltet wird und für jede Fahrsituation in kürzester Zeit ohne Zugkraftunterbrechung eine passende Übersetzung zur Verfügung stellt.
Schaltgetriebe und Automatikgetriebe, die mehrere Gangstufen besitzen sind meistens Getriebe, die zwei oder mehr parallele, drehbare Wellen enthalten, auf denen ineinander greifende Zahnradsätze angeordnet sind, die mehrere Übersetzungsverhältnisse herstellen – DE 40 14 603 C2 ; DE 103 05 242 A1 , aber auch Getriebe, die zwei oder mehr Planetengetriebesätze enthalten, welche wiederum mehrere Vorwärts-Drehzahlverhältnisse und Rückwärts-Drehzahlverhältnisse zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle des Getriebes herstellen – DE 10 2004 048 696 A1 ; DE 10 2005 005 033 A1 ; DE 103 21 473 A1 ; DE 10 2004 040 780 A1 ; DE 10 2004 055 667 A1 .
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Art des mehrgängigen mechanischen Schaltgetriebes auf Basis von mehreren Innenzahnradpaaren, die zu Drehzahländerungssegmenten des Getriebes zusammengesetzt sind, zu konstruieren, welche nur über die jeweilige Kupplungen verbindbar und steuerbar sind um die entsprechenden Übersetzungsverhältnisse des Getriebes herzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist jede der drei Getriebevarianten des mehrgängigen mechanischen Schaltgetriebes auf, das weiter als Mehrgangschaltgetriebe bezeichnet wird, drei Drehzahländerungssegmente, die weiter als Segmente SEG.A; SEG.B; SEG.C genannt sind, welche jeweils zwei bzw. drei Innenzahnradpaare (Innengetriebe) mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen enthalten, deren innenverzahnte Räder wiederum in einen zylindrischen Körper fest eingebaut sind, der weiter als Radzylinder Z_A; Z_B; Z_C bezeichnet wird, wobei die Stirnzahnräder der Innengetriebe auf einer gemeinsamen, parallel zu der Achse des Segments (Radzylinders) angeordneten Eingangswelle bzw. Ausgangswelle des Segments drehbar montiert sind und über Kupplungen selektiv mit der Welle verbunden werden können und somit zwei bzw. drei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse des Segments herstellen können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthalten zwei Segmente SEG.B und SEG.C des Getriebes jeweils ein Umschaltzahnradsatz, der weiter als Umschaltsegment SEG.UB und SEG.UC bezeichnet ist, der vier Zahnräder umfasst und über eine Kupplung direkt mit dem Segment SEG.B; SEG.C verbindbar ist um das abtriebsseitige Übersetzungsverhältnis des Segments SEG.B; SEG.C auf 1:1 umzuschalten. Damit ist die notwendige Voraussetzung dafür geschaffen worden, die erforderlichen Übersetzungsverhältnisse der Gänge herzustellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthalten zwei Segmente SEG.B und SEG.C des Getriebes jeweils eine Variante des Umschaltzahnradsatzes, der weiter als Umschaltsegment SEG.UB und SEG.UC genannt ist und je drei Zahnräder umfasst, die direkt im Segment SEG.B bzw. SEG.C montiert sind und über eine Kupplung mit dem Segment SEG.B; SEG.C verbindbar ist um das abtriebsseitige Übersetzungsverhältnis des Segments SEG.B; SEG.C auf 1:1 umzuschalten. Damit ist die notwendige Voraussetzung dafür geschaffen worden, die erforderlichen Übersetzungsverhältnisse der Gänge herzustellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält das Getriebe ein Umkehrzahnradsatz (Umkehrgetriebe), der weiter als Rückwärtsgangssegment SEG.R genannt ist und über die Kupplung(en) mit der Abtriebswelle (4) des Getriebes verbindbar ist und somit die Ausgangsdrehrichtung des Getriebes in umgekehrter Drehrichtung auf den Achsantrieb überträgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält das Getriebe einen Planetenzahnradsatz (Planetengetriebe) als Alternative zu dem Umkehrzahnradsatz (Umkehrgetriebe) des Rückwärtsgangsegments SEG.R, der direkt auf der Abtriebswelle (4) des Getriebes montiert ist und somit die Ausgangsdrehrichtung des Getriebes in umgekehrter Drehrichtung auf den Achsantrieb überträgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erzeugen die Segmente SEG.A; SEG.B des Getriebes, deren Eingangswellen (1; 2) als antriebsseitige Elemente und die Radzylinder (Z_A; Z_B) als abtriebsseitige Elemente der Segmente dienen, Übersetzungsverhältnisse von i > 1.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erzeugt das Segment SEG.C des Getriebes, dessen Radzylinder (Z_C) als antriebsseitiges Element und die Ausgangswelle (3) als abtriebsseitiges Element des Segments dienen, Übersetzungsverhältnisse von i < 1.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst jede Variante des Mehrgangschaltgetriebes eine Antriebswelle, die mit der Eingangswelle des Segments SEG.A eine gemeinsame Welle (1) bilden, die in dauerhafter Verbindung mit dem hydrodynamischen Drehmomentwandler (HDW) und dem Motor steht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst jede Variante des Mehrgangschaltgetriebes eine Abtriebswelle (4), die über eine Kupplung (K4/K1) mit der Ausgangswelle (3) des Segments SEG.C verbindbar ist, die die Ausgangsdrehung des Getriebes direkt auf den Achsantrieb überträgt, sowie eine Parksperre (PS), die auf der Abtriebswelle angebracht ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung stehen die zusammenwirkenden Zahnräder des Getriebes permanent im Zahnangriff. Sowohl beim Hochschalten als auch beim Herunterschalten des Getriebes ist ein schnelles Wechseln zum nächstliegenden Gang ohne Zugkraftunterbrechung realisierbar auf Grund der ununterbrochenen Drehung aller Zahnräder.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Variabilität in der Anordnung der Innengetriebe in den Segmenten SEG.A; SEG.B; SEG.C sowie der Segmente selber in dem Getriebe stets vorhanden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält das Mehrgangschaltgetriebe mindestens ein Vorwärts-Drehzahlverhältnis, welches ein Overdrive-Übersetzungsverhältnis ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Kupplungen des Getriebes manuell, vollautomatisch oder gemischt steuerbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsformen und unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:
1a eine Prinzipskizze eines Achtgangschaltgetriebes Gemäß der Erfindung
1b eine Tabelle der Betätigungszustände der Kupplungen sowie der Übersetzungsverhältnisse des Achtgangschaltgetriebes gemäß 1a
1c ein Diagramm drehmomentübertragender Zahnräder des Achtgangschaltgetriebes gemäß 1a
2a-1 eine Prinzipskizze eines Neungangschaltgetriebes gemäß der Erfindung
2b-1 eine Tabelle der Betätigungszustände der Kupplungen sowie der Übersetzungsverhältnisse des Neungangschaltgetriebes gemäß 2a-1
2c-1 ein Diagramm drehmomentübertragender Zahnräder des Neungangschaltgetriebes gemäß 2a-1
2a-2 eine Prinzipskizze eines Neungangschaltgetriebes mit einer Variante des Umschaltsegments SEG.UB und SEG.UC gemäß der Erfindung
2b-2 eine Tabelle der Betätigungszustände der Kupplungen sowie der Übersetzungsverhältnisse des Neungangschaltgetriebes gemäß 2a-2
2c-2 ein Diagramm drehmomentübertragender Zahnräder des Neungangschaltgetriebes gemäß 2a-2
3a eine Prinzipskizze eines Zehngangschaltgetriebes gemäß der Erfindung
3b eine Tabelle der Betätigungszustände der Kupplungen sowie der Übersetzungsverhältnisse des Zehngangschaltgetriebes gemäß 3a
3c ein Diagramm drehmomentübertragender Zahnräder des Zehngangschaltgetriebes gemäß 3a
4a eine Prinzipskizze des Segments SEG.C mit einem Planetenzahnradsatz/Planetengetriebe (PLS) als Variante des Rückwärtsgangsegments SEG.R für das Mehrgangschaltgetriebe gemäß 1a; 2a-1
4b eine Prinzipskizze des Segments SEG.C mit einem Planetenzahnradsatz/Planetengetriebe (PLS) als Variante des Rückwärtsgangsegments SEG.R für das Mehrgangschaltgetriebe gemäß 3a
5 eine Prinzipskizze des Segments SEG.C mit einem Planetenzahnradsatz/Planetengetriebe (PLS) für das Mehrgangschaltgetriebe gemäß 2a-2.
1a zeigt ein erfindungsgemäßes Achtgangschaltgetriebe zum Ändern der Drehzahl der vom Fahrzeugmotor erzeugten Drehung sowie zum Übertragen der drehzahlveränderten Drehung auf einen Achsantriebsmechanismus. Das Achtgangschaltgetriebe umfasst eine Antriebswelle 1, die permanent über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler HDW mit dem Motor in Verbindung steht. Darüber hinaus besteht es aus zwei Umschaltsegmenten SEG.UB und SEG.UC, die den Segmenten SEG.B und SEG.C einzeln zugeordnet sind und über Kupplungen mit den Segmenten selektiv verbindbar sind um die Eingangsdrehzahl der Segmente SEG.B und SEG.C mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 zu übertragen, sowie einem Rückwärtsgangsegment SEG.R, das einen Umkehrzahnradsatz (Umkehrgetriebe) enthält und über Kupplungen mit dem Segment SEG.C verbindbar ist um die Ausgangsdrehrichtung des Getriebes mit umgekehrter Drehrichtung als Rückwärtsgänge auf den Achsantrieb zu übertragen.
Es folgt die Beschreibung einzelner Segmente des Getriebes Segment A – SEG.A umfasst eine parallel zu der Achse des Radzylinders Z_A angeordnete Eingangswelle 1, die gleichzeitig mit der Antriebswelle des Getriebes eine gemeinsame Welle bilden und mit dem Motor samt hydrodynamischem Drehmomentwandler HDW dauerhaft in Verbindung steht; zwei Stirnzahnräder Z1 und Z3 mit unterschiedlicher Zahnzahl, die auf der Eingangswelle 1 drehbar montiert sind und als antriebsseitige Zahnräder des Segments SEG.A über die Kupplungen K_A1 und K_A2 mit der Eingangswelle 1 selektiv verbindbar sind; zwei innenverzahnte Räder Z2 und Z4 mit unterschiedlicher Zahnzahl, die als abtriebsseitige Zahnräder des Segments SEG.A in einem Radzylinder Z_A fest montiert sind, jedoch mit den Zahnrädern Z1 und Z3 permanent im Zahneingriff stehen. Weil die innenverzahnten Räder Z2 und Z4 des Radzylinders Z_A als abtriebsseitige Zahnräder des Segments SEG.A, die einen größeren Durchmesser (größere Zahnzahl) als die antriebsseitigen Zahnräder Z1 und Z3 haben, sodass die Drehzahl des abtriebsseitigen Radzylinders Z_A im Vergleich zu der Eingangsdrehzahl der Eingangswelle 1 verringert wird. Wenn die Kupplung K_A1 geschlossen ist (K_A2 geöffnet), überträgt das abtriebsseitige Zahnrad Z2 die Eingangsdrehzahl des antriebsseitigen Zahnrades Z1 (Drehzahl des Motors) mit Übersetzungsverhältnis von i₁ = 1:1,171 auf den Radzylinder Z_A des Segments SEG.A. Wenn die Kupplung K_A2 geschlossen ist (K_A1 geöffnet), überträgt das abtriebsseitige Zahnrad Z4 die Eingangsdrehzahl des antriebsseitigen Zahnrades Z3 (Drehzahl des Motors) mit Übersetzungsverhältnis von i₂ = 1:2,39 auf den Radzylinder Z_A.
Segment B – SEG.B umfasst eine zu der Achse des Radzylinders Z_B parallel angeordnete Eingangswelle 2, die direkt mit dem Radzylinder Z_A des Segments SEG.A fest verbunden ist; zwei Stirnzahnräder Z9 und Z11 unterschiedlicher Zahnzahl, die auf der Eingangswelle 2 drehbar montiert sind und als antriebsseitige Zahnräder des Segments SEG.B über die Kupplung K_B1 und K_B2 mit der Eingangswelle 2 selektiv verbindbar sind; zwei innenverzahnte Räder Z10 und Z12 unterschiedlicher Zahnzahl, die als abtriebsseitige Zahnräder des Segments SEG.B in einem Radzylinder Z_B fest montiert sind und mit den Zahnrädern Z9 und Z11 permanent im Zahneingriff stehen. Weil die Zahnräder Z10 und Z12 des Radzylinders Z_B als abtriebsseitige Zahnräder des Segments SEG.B, die einen größeren Durchmesser (größere Zahnzahl) als die antriebsseitigen Zahnräder Z9 und Z11 besitzen, sodass die Drehzahl des abtriebsseitigen Radzylinders Z_B im Vergleich zu der Eingangsdrehzahl der Eingangswelle 2 verringert wird. Wenn die Kupplung K_B1 geschlossen ist (K_B2 geöffnet), überträgt das abtriebsseitige Zahnrad Z10 die Eingangsdrehzahl des antriebsseitigen Zahnrades Z9 mit dem Übersetzungsverhältnis von i₃ = 1:1,89 auf den Radzylinder Z_B des Segments SEG.B. Wenn die Kupplung K_B2 geschlossen ist (K_B1 geöffnet), überträgt das abtriebsseitige Zahnrad Z12 die Eingangsdrehzahl des antriebsseitigen Zahnrades Z11 mit dem Übersetzungsverhältnis von i₄ = 2,04 auf den Radzylinder Z_B des Segments SEG.B.
Segment C – SEG.C umfasst eine zu der Achse des Radzylinders Z_C parallel angeordnete Ausgangswelle 3, die über die Kupplung K4 mit der Abtriebswelle 4 des Getriebes, sowie dem Achsantrieb samt der Parksperre PS verbindbar ist. Zwei Stirnzahnräder Z14 und Z16 unterschiedlicher Zahnzahl, die auf der Ausgangswelle 3 drehbar montiert sind und als abtriebsseitige Zahnräder des Segments SEG.C über die Kupplung KC1 und KC2 mit der Ausgangswelle 3 selektiv verbindbar sind; zwei innenverzahnte Räder Z13 und Z15 unterschiedlicher Zahnzahl, die als antriebsseitige Zahnräder das Segments SEG.C in einem Radzylinder Z_C fest montiert sind und mit den Zahnrädern Z14 und Z16 permanent im Zahneingriff stehen. Weil die Zahnräder Z13 und Z15 des Radzylinders Z_C als Antriebsseitige Zahnräder des Segments SEG.C, die einen größeren Durchmesser (größere Zahnzahl) als die abtriebsseitigen Zahnräder Z14 und Z16 besitzen, sodass die Drehzahl der Ausgangswelle 3 im Vergleich zu der Eingangsdrehzahl des antriebsseitigen Radzylinders Z_C erhöht wird. Wenn die Kupplung K_C1 geschlossen ist (K_C2 geöffnet), überträgt das abtriebsseitige Zahnrad Z14 die Drehung das antriebsseitigen Zahnrades Z13 mit dem Übersetzungsverhältnis von i₅ = 1:0,49 auf die Ausgangswelle 3 des Segments SEG.C. Wenn die Kupplung K_C2 geschlossen ist (K_C1 geöffnet), überträgt das abtriebsseitige Zahnrad Z16 die Drehung des antriebsseitigen Zahnrades Z15 mit dem Übersetzungsverhältnis von i₆ = 1:0,42 auf die Ausgangswelle 3 des Segments SEG.C.
Das Umschaltsegment – SEG.UB des Segments SEG.B umfasst ein Zahnrad Z5, das auf der Eingangswelle 2 des Segments SEG.B fest montiert ist; eine geteilte Nebenwelle 5, deren beide Teile über die Kupplung K1 miteinander verbindbar sind, wobei auf dem einen Ende der Nebenwelle 5 ein Zahnrad Z7 fest montiert ist und auf dem anderen Ende ein Zahnrad Z8 fest montiert ist, das mit dem innenverzahnten Rad Z10 des Radzylinders Z_B des Segments SEG.B permanent im Zahneingriff steht, sowie ein Zahnrad Z6, das zwischen den Zahnrädern Z5 und Z7 angeordnet ist, um beide Zahnräder permanent in Drehverbindung zu halten. Wenn die Kupplungen K_B1 und K_B2 des Segments SEG.B geöffnet sind und gleichzeitig die Kupplung K1 auf der Nebenwelle 5 geschlossen ist, ist das Segment SEG.B auf ein Übersetzungsverhältnis von i_UB = 1:1 umgeschaltet, sodass die Eingangsdrehzahl des Segments SEG.B ohne Drehzahländerung an das Segment SEG.C übertragen wird.
Das Umschaltsegment – SEG.UC des Segments SEG.C umfasst ein Zahnrad Z20, das auf der Ausgangswelle 3 des Segments SEG.C fest montiert ist; eine Nebenwelle 6, die geteilt ist und sowohl vom Umschaltsegment SEG.UC, als auch vom Rückwärtsgangsegment SEG.R genutzt wird. Die Teile der Nebenwelle 6 sind über die Kupplungen K2 und K3 miteinander verbindbar, wobei auf einem Teil der Nebenwelle 6, die Element des Umschaltsegments SEG.UC ist, ein Zahnrad Z18 fest montiert ist, und auf einem anderen Teil der Nebenwelle 6 ein Zahnrad Z17 fest montiert ist, das mit dem innenverzahnten Rad Z15 des Radzylinders Z_C des Segments SEG.C permanent im Zahneingriff steht, sowie ein Zahnrad Z19 das zwischen den Zahnrädern Z18 und Z20 angeordnet ist, um beide Zahnräder permanent in Drehverbindung zu halten. Wenn die Kupplungen K_C1 und K_C2 des Segments SEG.C geöffnet sind und gleichzeitig die Kupplung K2 auf der Nebenwelle 6 geschlossen ist (K3 geöffnet), sowie die Kupplung K4 auf der Ausgangswelle 3 geschlossen ist, ist das Segment SEG.C auf ein Übersetzungsverhältnis von i_UC = 1:1 umgeschaltet, sodass die Eingangsdrehzahl des Segments SEG.C ohne Drehzahländerung an die Abtriebswelle 4 des Getriebes übertragen wird.
Das Rückwärtsgangsegment – SEG.R umfasst einen Umkehrzahnradsatz (Umkehrgetriebe), dessen Zahnräder Z21 und Z22 permanent im Zahneingriff stehen, wobei das erste Zahnrad Z22 auf der Abtriebswelle 4 des Getrieben fest montiert ist, das zweite Zahnrad, Z21, an einem Ende der geteilten, gemeinsam mit dem Umschaltsegment SEG.UC des Segments SEG.C genutzten Nebenwelle 6 fest montiert ist und über die beiden auf der Nebenwelle 6 angeordneten Kupplungen K2 und K3 mit dem Stirnzahnrad des Innenzahnradpaares Z15–Z17 des Radzylinders Z_C verbindbar ist. Wenn die Kupplungen K_C1 und K_C2 des Segments SEG.C und die Kupplung K4 auf der Ausgangswelle 3 des Segments SEG.C geöffnet und gleichzeitig die Kupplungen K2 und K3 auf der Nebenwelle 6 geschlossen sind, so wird die Eingangsdrehzahl des Segments SEG.C direkt an die Abtriebswelle 4 des Getriebes mit umgekehrter Drehrichtung und einem Übersetzungsverhältnis von i_R = 1:0,97 übertragen. Alternativ ist der Umkehrzahnradsatz des Rückwärtsgangsegments SEG.R für das Achtgangschaltgetriebe als ein Planetenzahnradsatz/Planetengetriebe PLS vorgesehen, der direkt auf der Abtriebswelle 4 des Getriebes montiert ist – gemäß 4a.
1b: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 1a bezeichnet. Die dargestellten Übersetzungsverhältnisse des Achtgangschaltgetriebes ergeben sich aus den angegebenen jeweiligen Betätigungen der Kupplungen K1–K4; K_A1–K_A2; K_B1–K_B2; K_C1–K_C2 und ergeben eine Übersetzungsspreizung von i = 0,72 bis i = 4,89 in die eine Drehrichtung der Antriebswelle 1 und eine Übersetzungsspreizung von i = –3,39 bis i = –2,32 in entgegengesetzter Drehrichtung der Antriebswelle 1, sowie die Übersetzungsverhältnisspreizung von 6,78.
1c: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus den vorhergehenden 1a und 1b bezeichnet. Dargestellt sind über die Abszisse die Zahnräder Z1–Z22, die Drehmoment übertragen oder frei sind in Abhängigkeit der Schaltstellungen der Kupplungen K1–K4; K_A1–K_A2; K_B1–K_B2; K_C1–K_C2.
2a-1: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 1a bezeichnet. Ein Neungangschaltgetriebe eines Fahrzeuges ist bis auf variierte Übersetzungsverhältnisse der Segmente SEG.A, SEG.B, SEG.C bauartgleich. Alternativ ist der Umkehrzahnradsatz des Rückwärtsgangsegments SEG.R für das Neungangschaltgetriebe als ein Planetenzahnradsatz/Planetengetriebe PLS vorgesehen, der direkt auf der Abtriebswelle 4 des Getriebes montiert ist – gemäß 4a.
2b-1: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 2a-1 bezeichnet. Die dargestellten Übersetzungsverhältnisse des Neungangschaltgetriebes ergeben sich aus den angegebenen jeweiligen Betätigungen der Kupplungen K1–K4; K_A1–K_A2; K_B1–K_B2; K_C1–K_C2 zu einer Übersetzungsspreizung von i = 0,76 bis i = 4,93 in einer Drehrichtung der Antriebswelle 1 und zu einer Übersetzungsspreizung von i = –3,79 bis i = –2,24 in entgegengesetzter Drehrichtung der Antriebswelle 1, sowie die Übersetzungsverhältnisspreizung von 6,50.
2c-1: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus den vorhergehenden 2a-1 und 2b-1 bezeichnet. Dargestellt sind über die Abszisse die Zahnräder Z1–Z22, die Drehmoment übertragen oder frei sind in Abhängigkeit der Schaltstellung der Kupplungen K1–K4; K_A1–K_A2; K_B1–K_B2; K_C1–K_C2.
2a-2: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus den vorhergehenden 1a und 2a-1 bezeichnet. Das dargestellt Neungangschaltgetriebe enthält eine Variante des Umschaltsegments SEG.UB und SEG.UC, die direkt in den Segmenten SEG.B und SEG.C eingebaut sind, sodass das Gewicht und die Baulänge des Getriebes reduziert wird. Diese Variante des Umschaltsegments kann zu den anderen Versionen der Mehrgangschaltgetriebe gemäß 1a und 3a angepasst werden.
Das Umschaltsegment SEG.UB des Segments B umfasst ein Zahnrad Z9, das direkt auf der Eingangswelle 2 des Segments SEG.B fest montiert ist, ein Zahnrad Z11, das auf der axial angeordneten Nebenwelle 5, die mit dem Radzylinder Z_B in fester Verbindung steht, drehbar montiert ist und über die Kupplung K_B mit der Nebenwelle 5 verbindbar ist, und ein Zwischenrad Z10, dass die Zahnräder Z9 und Z11 permanent in Drehverbindung hält. Wenn die Kupplungen K_B1 und K_B2 des Segments SEG.B geöffnet sind und gleichzeitig die Kupplung K_B auf der Nebenwelle 5 geschlossen ist, ist das Segment SEG.B auf ein Übersetzungsverhältnis von i_UB = 1:1 ungeschaltet, sodass die Eingangsdrehzahl des Segments SEG.B ohne Drehzahländerung an das Segment SEG.C übertragen wird.
Das Umschaltsegment SEG.UC des Segments SEG.C umfasst ein Zahnrad Z14, das direkt auf der Ausgangswelle 3 des Segments SEG.C fest montiert ist, ein Zahnrad Z12, das auf der axial angeordneten Nebenwelle 6, die mit dem Radzylinder Z_C in fester Verbindung steht, drehbar montiert ist und über die Kupplung K_C mit der Nebenwelle 6 verbindbar ist, sowie ein Zwischenzahnrad Z13, das die Zahnräder Z12 und Z14 permanent in Drehverbindung hält. Wenn die Kupplungen K_C1 und K_C2 des Segments SEG.C geöffnet sind und gleichzeitig die Kupplung K_C auf der Nebenwelle 6 geschlossen ist, ist das Segment SEG.C auf ein Übersetzungsverhältnis von i_UC = 1:1 umgeschaltet, sodass die Eingangsdrehzahl des Segments SEG.C ohne Drehzahländerung über die geschlossene Kupplung K1 an der Ausgangswelle 3 auf die Abtriebswelle 4 des Getriebes übertragen wird.
Das Rückwärtsgangsegment SEG.R umfasst einen Umkehrzahnradsatz (Umkehrgetriebe), dessen Zahnräder Z20 und Z21 permanent im Zahneingriff stehen, wobei das erste Zahnrad Z21 auf der Abtriebswelle 4 des Getriebes fest montiert ist, das zweite Zahnrad Z20 auf einem Teil der geteilten Nebenwelle 7 fest montiert ist und über die auf der Nebenwelle 7 angeordnete Kupplung K2 mit dem Stirnzahnrad Z19 des Innenzahnradpaars Z17–Z19 des Radzylinders Z_C verbindbar ist. Wenn die Kupplungen K_C1 und K_C2 des Segments SEG.C und die Kupplung K_C auf der Nebenwelle 6 sowie die Kupplung K1 auf der Ausgangswelle 3 des Segments SEG.C geöffnet sind und gleichzeitig die Kupplung K2 auf der Nebenwelle 7 geschlossen ist, so wird die Eingangsdrehzahl des Segments SEG.C direkt an die Abtriebswelle 4 des Getriebes mit umgekehrter Drehrichtung und einem Übersetzungsverhältnis von i_R = 1:1,01 übertragen. Alternativ ist der Umkehrzahnradsatz des Rückwärtsgangsegments SEG.R für das Nebenschaltgetriebe als ein Planetenzahnradsatz/Planetengetriebe vorgesehen, der direkt auf der Abtriebswelle 4 des Getriebes montiert ist – gemäß 5.
2b-2: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 2a-1 und 2a-2 bezeichnet. Die dargestellten Übersetzungsverhältnisse des Neungangsschaltgetriebes ergeben sich aus den angegebenen jeweiligen Betätigungen der Kupplungen K_A1–K_A2; K_B1–K_B2; K_C1–K_C2; KB; KC; K1–K2 zu einer Übersetzungsspreizung von i = 0,76 bis i = 4,93 in einer Drehrichtung der Antriebswelle 1 und i = –3,79 bis i = –2,24 in entgegengesetzter Drehrichtung der Antriebswelle 1, sowie die Übersetzungsverhältnisspreizung von 6,50.
2c-2: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 2a-1 und 2a-2 bezeichnet. Dargestellt sind über die Abszisse die Zahnräder Z1–Z21 die Drehmoment übertragen oder frei sind in Abhängigkeit der Schaltstellungen der Kupplungen K_A1–K_A2; K_B1–K_B2; K_C1–K_C2; KB; KC und K1–K2.
3a: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 1a bezeichnet. Ein Zehngangschaltgetriebe eines Fahrzeuges ist bis auf variierte Übersetzungsverhältnisse des Segments SEG.B, Segments SEG.C, der Umschaltsegments SEG.UB und SEG.UC sowie des Rückwärtsgangsegments SEG.R bauartgleich, außer dem Segment SEG.A, das drei Innenzahnradpaare unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse umfasst. Auf der Eingangswelle 1 des Segments SEG.A die gleichzeitig mit der Antriebswelle des Getriebes eine gemeinsame Welle bildet, drei Stirnzahnräder Z1, Z3, Z5 unterschiedlicher Zahnzahl als antriebsseitige Zahnräder des Segments SEG.A drehbar montiert und über die Kupplungen K_A1, K_A2, K_A3 selektiv mit der Eingangswelle verbindbar sind. Drei innenverzahnte Räder Z2, Z4, Z6 unterschiedlicher Zahnzahl, die in einem Radzylinder Z_A des Segments SEG.A fest montiert sind und mit den Stirnzahnrädern Z1, Z3, Z5 permanent im Zahneingriff stehen. Alternativ ist der Umkehrzahnradsatz des Rückwärtsgangsegments SEG.R für das Zahngangschaltgetriebe als ein Planetenzahnradsatz/Planetengetriebe PLS vorgesehen, das direkt auf der Abtriebswelle 4 des Getriebes montiert ist gemäß 4b.
3b: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 3a bezeichnet. Die dargestellten Übersetzungsverhältnisse des Zehngangschaltgetriebes ergeben sich aus den angegebenen jeweiligen Betätigungen der Kupplungen K_A1–K_A3; K_B1–K_B2; K_C1–K_C2; K1–K4 zu einer Übersetzungsspreizung von i = 0,76 bis i = 4,93 in einer Drehrichtung der Antriebswelle 1 und i = –3,79 bis i = –2,24 in entgegengesetzter Drehrichtung der Antriebswelle 1, sowie die Übersetzungsverhältnisspreizung von 6,55.
3c: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus den vorhergehenden 3a und 3b bezeichnet. Dargestellt sind über die Abszisse die Zahnräder Z1–Z24, die Drehmoment übertragen oder frei sind in Abhängigkeit der Schaltstellung der Kupplungen K_A1–K_A3; K_B1–K_B2; K_C1–K_C2; K1–K4.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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- DE 10305242 A1 [0003]
- DE 102004048696 A1 [0003]
- DE 102005005033 A1 [0003]
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- DE 102004055667 A1 [0003]

Claims

Mehrgängiges mechanisches Schaltgetriebe (1a; 2a-1; 2a-2; 3a) mit mehreren Übersetzungsverhältnissen – mit mindestens einem Drehzahländerungssegment (SEG.A; SEG.B; SEG.C), das wenigstens zwei Innenzahnradpaare unterschiedlicher Übersetzungen enthält, wobei die Stirnzahnräder auf einer gemeinsamen, parallel zu der Achse des Segments angeordneten Welle (1; 2; 3) drehbar montiert sind und über die Kupplungen (K_A1-3; K_B1-2; K_C1-2) selektiv mit der Welle (1; 2; 3) verbindbar sind, sowie die innenverzahnte Räder, die entweder in einem zylindrischen Körper fest montiert sind (Z_A; Z_B; Z_C) oder alternativ zu einer zylindrischen Einheit zusammengesetzt werden können. – Mit mindestens einem Umschaltsegment (SEG.UB; SEG.UC), das einem Drehzahländerungssegment (SEG.A; SEG.B; SEG.C) zugeordnet ist und über eine Kupplung (K1; K2; K_B; K_C) selektiv mit dem Segment (SEG.A, SEG.B; SEG.C) verbindbar ist, um ein abtriebsseitiges Übersetzungsverhältnis von 1:1 für das jeweilige Segment (SEG.A; SEG.B; SEG.C) bereitzustellen. – Mit einem Rückwärtsgangsegment (SEG.R), das einen Umkehrdrehzahnradsatz (Umkehrgetriebe) enthält, dessen Zahnräder permanent im Zahnangriff stehen, wobei das erste Zahnrad (Z21; Z22; Z24) auf der Abtriebswelle (4) des Getriebes fest montierbar ist; das zweite Zahnrad (Z20; Z21; Z23) ist dagegen auf der geteilten Nebenwelle (6; 7) fest montiert und über die Kupplung(en) (K2, K3) auf der Nebenwelle (6; 7) mit dem Stirnzahnrad (Z17; Z19) des Innenzahnradpaares (Z17–Z15; Z19–Z17) des Segments (SEG.C) verbindbar, um die Ausgangsdrehrichtung des Getriebes mit umgekehrter Drehrichtung in Form mindestens eines Rückwärtsgangs auf den Achsantrieb zu übertragen.
Mehrgangschaltgetriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Drehzahländerungssegment (SEG.A; SEG.B) die Eingangsdrehzahl des Segments mit einem Übersetzungsverhältnis von i > 1, insbesondere von 1,69 bis 2,39 überträgt.
Mehrgangschaltgetriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Drehzahländerungssegment (SEG.C) die Eingangsdrehzahl des Segments mit einem Übersetzungsverhältnis von i < 1, insbesondere von 0,42 bis 0,54 überträgt.
Mehrgangschaltgetriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Rückwärtsgangsegment (SEG.R) als ein Planetenzahnradsatz/Planetengetriebe (PLS) ausgebildet ist.
Mehrgangschaltgetriebe gemäß Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente der selber oder unterschiedlicher Bauart zu diversen Getriebegruppen zusammengesetzt sind, die unterschiedlich großen Übersetzungsverhältnisse für einzelne Gänge herstellen.
Mehrgangschaltgetriebe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Vorwärts-Drehzahlverhältnis als ein Overdrive-Übersetzungsverhältnis verwendbar ist.
Mehrgangschaltgetriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass antriebsseitig ein Motor über einem hydrodynamischen Drehmomentwandler (HDW) auf die Antriebswelle (1) wirkt; abtriebsseitig ein Achsantrieb an die Abtriebswelle (4) anschließt, auf der eine Parksperre montiert ist.
Mehrgangschaltgetriebe gemäß eines der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen manuell oder automatisch gesteuert werden können.