DE102010033590A1

DE102010033590A1 - Gruppengetriebevorrichtung

Info

Publication number: DE102010033590A1
Application number: DE201010033590
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Carsten (FH) Bergelt; Dipl.-Ing. Luckmann Jens
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-02-09
Also published as: WO2012016656A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Gruppengetriebevorrichtung, insbesondere einer Kraftfahrzeuggruppengetriebevorrichtung, mit zumindest einer Getriebegruppe (10a, 14a; 10b, 14b; 10c, 14c), die zur Schaltung von zumindest zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen vorgesehen ist, und mit zumindest einer im Kraftfluss nachgeschalteten weiteren Getriebegruppe (18a; 18b; 18c), die zur Schaltung von zumindest zwei weiteren Übersetzungsverhältnissen ein Planetenradgetriebe (19a; 19b; 19c) und zumindest eine Schalteinheit (20a; 20b; 20c) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass die vordere Getriebegruppe (10a, 14a; 10b, 14b; 10c, 14c) ein Planetenradgetriebe (11a, 15a; 11b, 15b; 11c, 15c) und zumindest eine Schalteinheit (12a, 13a, 16a, 17a; 12b, 13b, 16b, 17b; 12c, 13c, 16c, 17c) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gruppengetriebevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 1 532 383 B1 ist bereits eine Gruppengetriebevorrichtung, insbesondere eine Kraftfahrzeuggruppengetriebevorrichtung, mit zumindest einer Getriebegruppe, die zur Schaltung von zumindest zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen vorgesehen ist, und mit zumindest einer im Kraftfluss nachgeschalteten weiteren Getriebegruppe, die zur Schaltung von zumindest zwei weiteren Übersetzungsverhältnissen ein Planetenradgetriebe und zumindest eine Schalteinheit aufweist, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes und einfaches Getriebe für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. 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 Gruppengetriebevorrichtung, insbesondere einer Kraftfahrzeuggruppengetriebevorrichtung, mit zumindest einer Getriebegruppe, die zur Schaltung von zumindest zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen vorgesehen ist, und mit zumindest einer im Kraftfluss nachgeschalteten weiteren Getriebegruppe, die zur Schaltung von zumindest zwei weiteren Übersetzungsverhältnissen ein Planetenradgetriebe und zumindest eine Schalteinheit aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die vordere Getriebegruppe ein Planetenradgetriebe und zumindest eine Schalteinheit umfasst. Dadurch kann eine Gruppengetriebevorrichtung bereitgestellt werden, die zumindest zwei hintereinander geschaltete Getriebegruppen mit einem Planetenradgetriebe aufweist, wodurch ein kompaktes und einfaches Getriebe für ein Kraftfahrzeug realisiert werden kann. Insbesondere kann dadurch einfach eine Getriebevorrichtung bereitgestellt werden, mittels der eine hohe Anzahl von Getriebegängen schaltbar sind. Unter eine „Getriebegruppe” soll dabei insbesondere eine Baugruppe verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zumindest zwei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zu schalten, wobei sich die zumindest zwei Getriebeübersetzungen der einen Getriebegruppe und die zumindest zwei Getriebeübersetzungen der nachgeschalteten Getriebegruppe zu einer Gesamtübersetzung überlagern. Die Gesamtübersetzung ist dabei insbesondere als ein Produkt der wenigstens zwei Übersetzungsverhältnisse ausgebildet. Unter einer „im Kraftfluss nachgeschalteten” Getriebegruppe soll insbesondere eine Getriebegruppe verstanden werden, die in Bezug auf eine Übertragung eines Antriebsmoments, das von einer Antriebsmaschine erzeugt und über die Gruppengetriebevorrichtung an Antriebsräder weitergeleitet wird, hinter der ersten Getriebegruppe angeordnet ist. Die Übersetzungsverhältnisse der beiden Getriebegruppen überlagern sich dabei vorzugsweise zu einem Gesamtübersetzungsverhältnis. Unter einem „Planetenradgetriebe” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Zahnrädergetriebe verstanden werden, das ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenradträger und zumindest ein von dem Planetenradträger auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad geführtes Planetenrad aufweist. Unter einer „Schalteinheit” soll weiter insbesondere eine Einheit verstanden werden, die wenigstens zwei zueinander drehbare Elemente und zumindest ein Koppelelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, die zumindest zwei zueinander drehbaren Elemente wahlweise drehfest miteinander zu verbinden oder voneinander zu entkoppeln.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Getriebevorrichtung eine einzelne Getriebewelle umfasst, die dazu vorgesehen ist, die zumindest zwei Gruppengetriebe direkt miteinander zu verbinden. Dadurch kann eine einfache Verbindung der einzelnen Getriebegruppen realisiert werden. Unter einer „einzelnen Getriebewelle” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass zwischen zwei Getriebegruppen lediglich eine einzelne Getriebewelle angeordnet ist, die die zwei Getriebegruppen miteinander verbindet. Unter „direkt verbunden” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass eine Gruppenausgangswelle der einen Getriebegruppe direkt mit einer Gruppeneingangswelle der anderen Getriebegruppe verbunden ist. Vorzugsweise bildet die Getriebewelle die Getriebeausgangswelle der ersten Getriebegruppe und die Getriebeeingangswelle der zweiten Getriebegruppe einstückig aus.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Getriebegruppen zumindest eine weitere Schalteinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, ein drittes Übersetzungsverhältnis zu schalten. Dadurch kann eine Anzahl von insgesamt schaltbaren Getriebegängen erhöht werden, ohne dass ein weiteres Planetenradgetriebe erforderlich ist. Unter einer „weiteren Schalteinheit” soll dabei insbesondere eine unabhängig von der ersten Schalteinheit betätigbare Schalteinheit verstanden werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Getriebegruppen einen Planetenradgetriebe-Bypass aufweist, der dazu vorgesehen ist, eine Gruppeneingangswelle und eine Gruppenausgangswelle der Getriebegruppe direkt drehfest miteinander zu verbinden. Dadurch kann das Planetenradgetriebe freigeschaltet werden, wodurch insbesondere Schleppmomente in der Getriebegruppe verringert werden können. Unter einem „freigeschalteten Planetenradgetriebe” soll dabei verstanden werden, dass sich wenigstens eine Drehzahl in dem Planetenradgetriebe, d. h. eine Drehzahl des Sonnenrads, eine Drehzahl des Hohlrads oder eine Drehzahl des Planetenradträgers, beispielsweise aufgrund der Schleppmomente des Planetenradgetriebes, frei einstellen kann. Insbesondere soll darunter verstanden werden, dass höchstens eine der Drehzahlen des Planetenradgetriebes, beispielsweise durch eine drehfeste Anbindung an ein Getriebegehäuse oder eine Getriebewelle, definiert ist.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Gruppengetriebevorrichtung eine dritte Getriebegruppe aufweist, die ein Planetenradgetriebe und zumindest eine Schalteinheit umfasst. Dadurch kann eine Anzahl der Getriebegänge weiter erhöht werden, wodurch eine Flexibilität verbessert werden kann.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn sämtliche Getriebegruppen der Gruppengetriebevorrichtung zur Schaltung eines Direktgangs vorgesehen sind. Dadurch weist die Gruppengetriebevorrichtung einen Direktgang auf, wodurch die Gruppenvorrichtung einen Getriebegang mit einem besonders hohen Wirkungsgrad aufweist.
Insbesondere dazu ist es vorteilhaft, wenn sämtliche Getriebegruppen mit einem Planetenradgetriebe einen Planetenradgetriebe-Bypass aufweisen, der dazu vorgesehen ist, eine Gruppeneingangswelle und eine Gruppenausgangswelle der entsprechenden Getriebegruppe direkt drehfest miteinander zu verbinden. Dadurch ist der Wirkungsgrad in dem Direktgang besonders vorteilhaft.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Getriebegruppen höchstens ein Planetenradgetriebe aufweisen. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung für die Getriebegruppen gefunden werden. Vorzugsweise weisen sämtliche Getriebegruppen genau ein Planetenradgetriebe auf. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass insbesondere die eingangsseitig angeordnete Getriebegruppe einen Zahnradsatz mit wenigstens zwei unterschiedlich übersetzten Stirnradstufen aufweist.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest zwei der Getriebegruppen unterschiedliche Getriebestrukturen aufweisen. Dadurch kann eine vorteilhafte Ausgestaltung der Getriebevorrichtung, insbesondere in Hinblick auf die schaltbaren Getriebegänge, gefunden werden. Unter einer „Getriebestruktur” soll dabei insbesondere eine Ausgestaltung von drehfesten, drehbaren und schaltbaren Verbindungen innerhalb der Getriebegruppe verstanden werden, wie sie insbesondere in einem schematischen Getriebeschema darstellbar sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung, die insbesondere eine hohe Anzahl gleicher Bauteile ermöglicht, kann erreicht werden, wenn zumindest zwei der Getriebegruppen gleiche Getriebestrukturen aufweisen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Gruppengetriebevorrichtung eine Modulbauweise aufweist, die durch die einzelnen Getriebegruppen ausgebildet ist. Dadurch kann die Getriebevorrichtung einfach auf unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Unter einer „Modulbauweise” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die zumindest zwei Getriebegruppen insbesondere in unterschiedlichen Reihenfolgen und/oder unterschiedlichen Kombinationen miteinander verbindbar sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit von zumindest einer der Getriebegruppen eine Schiebemuffe mit zumindest zwei Koppelelementen aufweist, die dazu vorgesehen sind, zeitgleich zumindest zwei unterschiedliche drehfeste Verbindungen herzustellen. Dadurch kann eine vorteilhafte Schalteinheit zum Schalten der unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse und insbesondere zum Schalten des Planetengetriebe-Bypasses bereitgestellt werden.
Vorteilhafterweise sind die Koppelelemente axial fest miteinander verbunden und dazu vorgesehen, mittels eines Aktuators gemeinsam betätigt zu werden. Dadurch kann eine einfache Betätigungseinheit für die Schalteinheit ausgebildet werden.
Besonders vorteilhaft ist die Schalteinheit zur Schaltung des Planetengetriebe-Bypasses vorgesehen. Dadurch kann der Planetengetriebe-Bypass einfach geschaltet und realisiert werden. Vorteilhafterweise umfasst das Planetenradgetriebe von zumindest einer der Getriebegruppen ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenradträger und die Schalteinheit ist dazu vorgesehen, in einer ersten Schaltstellung die Gruppeneingangswelle direkt mit der Gruppenausgangswelle und in einer zweiten Schaltstellung die Gruppeneingangswelle direkt mit einem der Getriebeelemente zu verbinden.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Gruppengetriebevorrichtung eine zusätzliche, eingangsseitig angeordnete Getriebegruppe umfasst, die ein Planetenradgetriebe aufweist, das dazu vorgesehen ist, zwei unterschiedliche Eingangsübersetzungen bereitzustellen. Dadurch kann vorteilhaft eine Splitgruppe bereitgestellt werden. Grundsätzlich kann die eingangsseitige Getriebegruppe auch ohne Planetenradgetriebe realisiert werden, wobei insbesondere eine Ausgestaltung der eingangsseitigen Getriebegruppe mit einer Vorgelegewelle und mit wenigstens einer zwischen einer Gruppeneingangswelle und der Vorgelegewelle angeordneten Stirnradstufe vorteilhaft ist.
Vorteilhafterweise umfasst die eingangsseitig angeordnete Getriebegruppe weiter eine Anfahreinheit. Dadurch kann eine Anfahrfunktionalität einfach bereitgestellt werden. Die Anfahreinheit kann grundsätzlich eine Einfachkupplung, eine Doppelkupplung oder einen Wandler aufweisen. Umfasst die Anfahreinheit eine Einfachkupplung, weist die eingangsseitig angeordnete Getriebegruppe vorzugsweise eine Schalteinheit auf, die dazu vorgesehen ist, Übersetzungsverhältnisse der eingangsseitigen Getriebegruppe zu schalten. Weist die Anfahreinheit eine Doppelkupplung auf, umfasst die Doppelkupplung vorzugsweise zwei Teilkupplungen, die dazu vorgesehen sind, die Übersetzungsverhältnisse der eingangsseitigen Getriebegruppe zu schalten.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, 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.
Dabei zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Gruppengetriebevorrichtung,
2 ein Modul der Gruppengetriebevorrichtung zur Ausbildung einer Getriebegruppe,
3 ein anderes Modul der Gruppengetriebevorrichtung zur Ausbildung einer weiteren Getriebegruppe,
4 eine Schaltlogik für die Gruppengetriebevorrichtung aus 1,
5 eine weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gruppengetriebevorrichtung,
6 ein Modul der Gruppengetriebevorrichtung zur Ausbildung einer Getriebegruppe,
7 eine Schaltlogik für die Gruppengetriebevorrichtung aus 5 und
8 eine drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gruppengetriebevorrichtung.
Die 1 bis 4 zeigen eine erfindungsgemäße Gruppengetriebevorrichtung. Die Gruppengetriebevorrichtung ist als eine Kraftfahrzeuggruppengetriebevorrichtung ausgebildet. Eine der Gruppengetriebevorrichtung vorgeschaltete Antriebsmaschine ist nicht näher dargestellt. Die Antriebsmaschine kann beispielsweise als eine Brennkraftmaschine ausgebildet sein. Grundsätzlich können der Gruppengetriebevorrichtung aber auch andere Arten von Antriebsmaschinen vorgeschaltet werden.
Die Gruppengetriebevorrichtung ist insgesamt zur Schaltung von 14 Getriebegängen V1a–V14a vorgesehen. Zur Schaltung der Getriebegänge V1a–V14a umfasst die Gruppengetriebevorrichtung insgesamt vier Getriebegruppen 10a, 14a, 18a, 26a. Die Getriebegruppen 10a, 14a, 18a, 26a sind einem Kraftfluss in Reihe angeordnet. Jede der Getriebegruppen 10a, 14a, 18a, 26a ist zur Schaltung von zumindest zwei Übersetzungsverhältnissen vorgesehen. Zur Schaltung der Getriebegänge V1a–V14a werden die Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Getriebegruppen 10a, 14a, 18a, 26a verändert. Eine Schaltlogik der Getriebegänge V1a–V14a, die mittels der Gruppengetriebevorrichtung schaltbar sind, ist in 4 gezeigt. Durch die Anordnung der Getriebegruppen 10a, 14a, 18a, 26a überlagern sich die Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Getriebegruppen 10a, 14a, 18a, 26a zu einer Getriebegangübersetzung, die der entsprechende Getriebegang V1a–V14a aufweist.
Die Gruppengetriebevorrichtung weist eine Modulbauweise auf, die durch die Getriebegruppen 10a, 14a, 18a, 26a ausgebildet ist. Die Module der Gruppengetriebevorrichtung sind in einem gemeinsamen Getriebegehäuse 39a angeordnet. Die Getriebegruppen 10a, 14a, 18a, 26a sind dabei als die einzelnen Module ausgestaltet, die hintereinander geschaltet die Gruppengetriebevorrichtung ausbilden. Bei dem dargestellten Gruppengetriebe sind die zwei Getriebegruppen 14a, 18a gleichartig ausgebildet. Die beiden anderen Getriebegruppen 10a, 26a sind unterschiedlich ausgebildet. Die Gruppengetriebevorrichtung umfasst somit insgesamt drei unterschiedliche Module (vgl. 1).
Die Getriebegruppe 26a umfasst eine den Getriebegruppen 10a, 14a, 18a vorgeschaltete Anfahreinheit 40a mit einer Getriebeeingangswelle 41a. Die Getriebeeingangswelle 41a ist drehfest an die Antriebsmaschine angebunden. Die Anfahreinheit 40a ist dazu vorgesehen, zwischen der Antriebsmaschine und der Getriebeeingangswelle 41a eine schlupfende Anbindung zum Anfahren und eine drehfeste Verbindung für einen Fahrbetrieb herzustellen. Als ein Anfahrelement umfasst die Anfahreinheit 40a eine Anfahrkupplung, die den Getriebegruppen 10a, 14a, 18a, 26a vorgeschaltet ist. Das Anfahrelement ist als eine Einfachkupplung ausgebildet.
Die Getriebeeingangswelle 41a bildet eine Gruppeneingangswelle der ersten Getriebegruppe 26a aus. Die Getriebegruppe 26a umfasst genau eine Schalteinheit 28a und genau ein Planetenradgetriebe 27a. Das Planetenradgetriebe 27a umfasst ein Sonnenrad 43a, einen Planetenradträger 44a und ein Hohlrad 45a. Der Planetenradträger 44a führt Planetenräder, die mit dem Sonnenrad 43a und dem Hohlrad 45a kämmen, auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad 43a. Das Sonnenrad 43a des Planetenradgetriebes 27a ist drehfest mit dem Getriebegehäuse 39a verbunden. Die Getriebegruppe 26a umfasst weiter eine Sonnenrad-Getriebewelle 47a, die das Sonnenrad 43a durchsetzt.
Die erste Getriebegruppe 26a ist als eine eingangsseitige Getriebegruppe angeordnet. Als eingangsseitige Getriebegruppe ist die Getriebegruppe 26a zur Anbindung der Anfahreinheit 40a vorgesehen. Zur Anbindung der Anfahreinheit 40a an das Planetenradgetriebe 27a der erste Getriebegruppen 26a umfasst die Getriebegruppe 26a eine einzelne Getriebewelle 42a. Die Getriebewelle 42a ist die einzige Verbindungswelle zwischen der Anfahreinheit 40a und dem Planetenradgetriebe 27a, mittels der ein Drehmoment von der Anfahreinheit 40a an das Planetenradgetriebe 27a übertragen werden kann.
Die Schalteinheit 28a umfasst ein Eingangselement, das drehfest mit der Getriebewelle 42a verbunden ist, ein erstes Ausgangselement, das drehfest mit der Sonnenrad-Getriebewelle 47a verbunden ist, und ein zweites Ausgangselement, das drehfest mit dem Hohlrad 45a verbunden ist. Der Planetenradträger 44a des Planetenradgetriebes 27a ist drehfest mit der Sonnenrad-Getriebewelle 47a verbunden.
Die Schalteinheit 28a umfasst eine axial verschiebbare Schiebemuffe. Die Schiebemuffe bildet ein Koppelelement 48a aus, das in zwei Schaltstellungen schaltbar ist. In der ersten Schaltstellung verbindet das Koppelelement 48a das Eingangselement drehfest mit dem zweiten Ausgangselement. Das erste Ausgangselement ist in der ersten Schaltstellung relativ zu dem Eingangselement verdrehbar. In der zweiten Schaltstellung verbindet das Koppelelement 48a das Eingangselement drehfest mit dem ersten Ausgangselement. Das zweite Ausgangselement ist in der zweiten Schaltstellung relativ zu dem Eingangselement verdrehbar.
Das Koppelelement 48a der Schalteinheit 28a weist zur Anbindung an das Eingangselement eine verlängerte Verzahnung auf, die sowohl in der ersten Schaltstellung als auch in der zweiten Schaltstellung eine drehfeste Verbindung mit dem Eingangselement herstellt. Das Koppelelement 48a ist somit stets drehfest mit der Getriebewelle 42a verbunden. Zur Anbindung an die Ausgangselemente umfasst das Koppelelement 48a eine Verzahnung, die im Vergleich zu der Verzahnung zur Anbindung des Eingangselements verkürzt ist. Das Koppelelement 48a ist dadurch in Abhängigkeit von seiner Schaltstellung wahlweise entweder mit der Sonnenrad-Getriebewelle 47a oder dem Hohlrad 45a drehfest verbunden.
Mittels der Schalteinheit 28a sind die zwei Übersetzungsverhältnisse der Getriebegruppe 26a schaltbar. in der ersten Schaltstellung der Schalteinheit 28a weist die Getriebegruppe 26a das Übersetzungsverhältnis 1,00 auf. In der zweiten Schaltstellung der Schalteinheit 28a entspricht das von der Getriebegruppe 26a bereitgestellte Übersetzungsverhältnis einem Standübersetzungsverhältnis des Planetenradgetriebes 27a bei fixiertem Sonnenrad 43a. In der zweiten Schaltstellung der Schalteinheit 28a weist die Getriebegruppe 26a das Übersetzungsverhältnis 1,28 auf.
Zur Anbindung der ersten Getriebegruppe 26a an die zweite Getriebegruppe 10a umfasst die Getriebevorrichtung eine einzelne Getriebewelle 49a. Die Getriebewelle 49a ist einstückig mit der Sonnenrad-Getriebewelle 47a der ersten Getriebegruppe 26a ausgebildet. Die Getriebewelle 49a bildet eine Gruppenausgangswelle der ersten Getriebegruppe 26a und eine Gruppeneingangswelle der zweiten Getriebegruppe 10a aus.
Die zweite Getriebegruppe 10a umfasst genau zwei Schalteinheiten 12a, 13a und genau ein Planetenradgetriebe 11a (vgl. 2). Das Planetenradgetriebe 11a umfasst ein Sonnenrad 50a, einen Planetenradträger 51a und ein Hohlrad 52a. Der Planetenradträger 51a führt Planetenräder, die mit dem Sonnenrad 50a und dem Hohlrad 52a kämmen, auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad 50a. Die Getriebegruppe 10a umfasst weiter einen Planetenradgetriebe-Bypass 23a, mittels dem das Planetenradgetriebe 11a freigeschaltet werden kann. Der Planetenradgetriebe-Bypass 23a umfasst eine Bypass-Getriebewelle 53a, die das Sonnenrad 50a durchsetzt.
Die erste Schalteinheit 12a ist eingangsseitig des Planetenradgetriebes 11a angeordnet. Die erste Schalteinheit 12a umfasst ein Gehäuseanbindungselement, das drehfest mit dem Getriebegehäuse 39a verbunden ist, ein Eingangselement, das drehfest mit der Getriebewelle 49a verbunden ist, ein erstes Ausgangselement, das drehfest mit der Bypass-Getriebewelle 53a verbunden ist, ein zweites Ausgangselement, das drehfest mit dem Planetenradträger 51a verbunden ist, und ein drittes Ausgangselement, das drehfest mit dem Hohlrad 52a verbunden ist.
Die Schalteinheit 12a umfasst eine axial verschiebbare Schiebemuffe. Die Schiebemuffe umfasst zwei Koppelelemente 29a, 30a, die zeitgleich zwei unterschiedliche drehfeste Verbindungen herstellen können. Die relativ zueinander drehbaren Koppelelemente 29a, 30a sind axial fest miteinander verbunden. Sie werden gemeinsam mittels eines Akuators geschaltet. Die Schiebemuffe und damit die zwei Koppelelemente 29a, 30a sind in zwei Schaltstellungen schaltbar. In der ersten Schaltstellung verbindet das erste Koppelelement 29a das Gehäuseanbindungselement drehfest mit dem dritten Ausgangselement. Das zweite Koppelelement 30a verbindet in der ersten Schaltstellung das Eingangselement mit dem ersten Ausgangselement. Das zweite Ausgangselement ist in der ersten Schaltstellung relativ zu dem Eingangselement und den Ausgangselementen verdrehbar. In der zweiten Schaltstellung verbindet das erste Koppelelement 29a das Eingangselement drehfest mit dem dritten Ausgangselement. Das zweite Koppelelement 30a verbindet in der zweiten Schaltstellung das erste Ausgangselement drehfest mit dem zweiten Ausgangselement.
Das Gehäuseanbindungselement, das Eingangselement und die beiden Ausgangselemente weisen Verzahnungen auf, die auf einem radial inneren Niveau angeordnet sind. Das dritte Ausgangselement weist eine Verzahnung auf, die in Bezug auf die restlichen Verzahnungen auf einem radial weiter außen liegenden Niveau angeordnet ist. Zur Anbindung an das Gehäuseanbindungselement und das Eingangselement umfasst das erste Koppelelement 29a eine Verzahnung, die auf dem radial inneren Niveau liegt. Zur Anbindung an das dritte Ausgangselement umfasst das erste Koppelelement eine Verzahnung, die auf dem radial äußeren Niveau liegt. Die Verzahnung zur Anbindung an das dritte Ausgangselement ist in Bezug auf die Verzahnung zur Anbindung an das Eingangselement bzw. an das Gehäuseanbindungselement verlängert ausgeführt. Das Koppelelement 29a ist somit stets drehfest mit dem Hohlrad 52a verbunden. Zeitgleich ist es in Abhängigkeit von seiner Schaltstellung wahlweise entweder mit dem Getriebegehäuse 39a oder der Getriebewelle 49a drehfest verbunden.
Das zweite Koppelelement 30a ist radial geschachtelt innerhalb des ersten Koppelelements 29a angeordnet. Das erste Koppelelement 29a und das zweite Koppelelement 30a sind über eine Formschlussverbindung für eine Schaltbewegung entlang einer axialen Richtung fest miteinander verbunden. Die Formschlussverbindung lässt dabei eine relative Drehung des ersten Koppelelements 29a in Bezug auf das zweite Koppelelement 30a zu. Der nicht näher dargestellte Akuator zum gemeinsamen Schalten der beiden Koppelelemente 29a, 30a greift an dem ersten Koppelelement 29a an. Beim Schalten des ersten Koppelelements 29a wird das zweite Koppelelement 30a von dem ersten Koppelelement 29a mitgenommen.
Die zweite Schalteinheit 13a ist ausgangsseitig des Planetenradgetriebes 11a angeordnet. Die zweite Schalteinheit 13a umfasst ein erstes Eingangselement, das drehfest mit dem Planetenradträger 51a verbunden ist, ein zweites Eingangselement, das drehfest mit dem Sonnenrad 50a verbunden ist, ein drittes Eingangselement, das drehfest mit der Bypass-Getriebewelle 53a verbunden ist, ein Ausgangselement und ein Gehäuseanbindungselement, das drehfest mit dem Getriebegehäuse 39a verbunden ist.
In der ersten Schaltstellung der Schalteinheit 12a ist somit das Hohlrad 52a drehfest mit dem Getriebegehäuse 39a verbunden. Zeitgleich ist die Getriebewelle 42a drehfest mit der Bypass-Getriebewelle 53a verbunden. In der zweiten Schaltstellung der Schalteinheit 12a ist die Getriebewelle 42a drehfest mit dem Hohlrad 52a verbunden. Zeitgleich ist der Planetenradträger 51a drehfest mit der Bypass-Getriebewelle 53a verbunden.
Die Schalteinheit 13a umfasst eine axial verschiebbare Schiebemuffe. Die Schiebemuffe umfasst zwei Koppelelemente 31a, 32a, die zeitgleich zwei unterschiedliche drehfeste Verbindungen herstellen können. Die zueinander drehbaren Koppelelemente 31a, 32a sind axial fest miteinander verbunden. Sie werden gemeinsam mittels eines Akuators geschaltet. Die Schiebemuffe und damit die zwei Koppelelemente 31a, 32a sind in zwei Schaltstellungen schaltbar. In der ersten Schaltstellung verbindet das erste Koppelelement 31a das erste Eingangselement mit dem Ausgangselement. Das zweite Koppelelement 32a verbindet in der ersten Schaltstellung das zweite Eingangselement mit dem dritten Eingangselement. In der zweiten Schaltstellung verbindet das erste Koppelelement 31a das zweite Eingangselement drehfest mit dem Gehäuseanbindungselement. Das zweite Koppelelement 32a verbindet in der zweiten Schaltstellung das dritte Eingangselement drehfest mit dem Ausgangselement. Das erste Eingangselement ist in der zweiten Schaltstellung relativ zu den Eingangselementen und dem Ausgangselement verdrehbar.
Das zweite Koppelelement 32a ist radial geschachtelt innerhalb des ersten Koppelelements 31a angeordnet. Das erste Koppelelement 31a und das zweite Koppelelement 32a sind über eine Formschlussverbindung für eine Schaltbewegung entlang einer axialen Richtung fest miteinander verbunden. Die Formschlussverbindung lässt dabei eine relative Drehung des ersten Koppelelements 31a in Bezug auf das zweite Koppelelement 32a zu. Der nicht näher dargestellte Akuator zum Schalten der beiden Koppelelemente 31a, 32a greift an dem ersten Koppelelement 31a an. Beim Schalten des ersten Koppelelements 31a wird das zweite Koppelelement 32a von dem ersten Koppelelement 31a mitgenommen.
Zur Anbindung der zweiten Getriebegruppe 10a an die dritte Getriebegruppe 14a umfasst die Getriebevorrichtung eine einzelne Getriebewelle 21a. Das Ausgangselement der zweiten Schalteinheit 13a der zweiten Getriebegruppe 10a ist drehfest mit der Getriebewelle 21a verbunden. Die Getriebewelle 21a bildet eine Gruppenausgangswelle der zweiten Getriebegruppe 10a aus.
In der ersten Schaltstellung der Schalteinheit 13a ist somit der Planetenradträger 51a drehfest mit der Getriebewelle 21a verbunden. Zeitgleich ist das Sonnenrad 50a drehfest mit der Bypass-Getriebewelle 53a verbunden. In der zweiten Schaltstellung der Schalteinheit 13a ist das Sonnenrad 50a drehfest mit dem Getriebegehäuse 39a verbunden. Zeitgleich ist die Bypass-Getriebewelle 53a drehfest mit der Getriebewelle 21a verbunden.
Die drei Übersetzungsverhältnisse der Getriebegruppe 10a werden mittels der Schalteinheiten 12a, 13a geschaltet. Sind beide Schalteinheiten 12a, 13a in die erste Schaltstellung geschaltet, weist die Getriebegruppe 10a das Übersetzungsverhältnis 2,64 auf, was einem Standübersetzungsverhältnis des Planetenradgetriebes 11a bei fixiertem Hohlrad 52a entspricht. Sind beide Schalteinheiten 12a, 13a in die zweite Schaltstellung geschaltet, weist die Getriebegruppe 10a das Übersetzungsverhältnis 1,61 auf, was einem Standübersetzungsverhältnis des Planetenradgetriebes 11a bei fixiertem Sonnenrad 50a entspricht. Ist die Schalteinheit 12a in die erste Schaltstellung und die zweite Schalteinheit 13a in die zweite Schaltstellung geschaltet, weist die Getriebegruppe 10a das Übersetzungsverhältnis 1,00 auf.
Die Getriebewelle 21a bildet eine Gruppeneingangswelle der dritten Getriebegruppe 14a aus. Die dritte Getriebegruppe 14a ist analog zu der zweiten Getriebegruppe 10a ausgeführt. Entsprechend der Modulbauweise findet sich das Modul, das die zweite Getriebegruppe 10a ausbildet, in der dritten Getriebegruppe 14a wieder. Die dritte Getriebegruppe 14a umfasst analog zu der zweiten Getriebegruppe 10a genau zwei Schalteinheiten 16a, 17a und genau ein Planetenradgetriebe 15a mit einem Sonnenrad 54a, einem Planetenradträger 55a und einem Hohlrad 56a. Die Getriebegruppe 14a umfasst weiter einen Planetenradgetriebe-Bypass 24a zur Freischaltung des Planetenradgetriebes 15a, der eine Bypass-Getriebewelle 57a, die das Sonnenrad 54a des Planetenradgetriebes 15a durchsetzt, aufweist.
Die erste Schalteinheit 16a ist eingangsseitig des Planetenradgetriebes 15a angeordnet. Die erste Schalteinheit 16a umfasst ein Gehäuseanbindungselement, das drehfest mit dem Getriebegehäuse 39a verbunden ist, ein Eingangselement, das drehfest mit der Getriebewelle 21a verbunden ist, ein erstes Ausgangselement, das drehfest mit der Bypass-Getriebewelle 57a verbunden ist, ein zweites Ausgangselement, das drehfest mit dem Planetenradträger 55a verbunden ist, und ein drittes Ausgangselement, das drehfest mit dem Hohlrad 56a verbunden ist. Die Schalteinheit 16a umfasst eine axial verschiebbare Schiebemuffe mit zwei axial fest und drehbar miteinander gekoppelten Koppelelementen 33a, 34a, die zeitgleich zwei unterschiedliche drehfeste Verbindungen herstellen können und die gemeinsam mittels eines Akuators geschaltet werden.
In der ersten Schaltstellung der Schalteinheit 16a ist somit das Hohlrad 56a drehfest mit dem Getriebegehäuse 39a verbunden. Zeitgleich ist die Getriebewelle 21a drehfest mit der Bypass-Getriebewelle 57a verbunden. In der zweiten Schaltstellung der Schalteinheit 16a ist die Getriebewelle 21a drehfest mit dem Hohlrad 56a verbunden. Zeitgleich ist der Planetenradträger 55a drehfest mit der Bypass-Getriebewelle 57a verbunden.
Die zweite Schalteinheit 17a ist ausgangsseitig des Planetenradgetriebes 15a angeordnet. Die zweite Schalteinheit 17a umfasst ein erstes Eingangselement, das drehfest mit dem Planetenradträger 55a verbunden ist, ein zweites Eingangselement, das drehfest mit dem Sonnenrad 54a verbunden ist, ein drittes Eingangselement, das drehfest mit der Bypass-Getriebewelle 57a verbunden ist, ein Ausgangselement und ein Gehäuseanbindungselement, das drehfest mit dem Getriebegehäuse 39a verbunden ist. Die Schalteinheit 17a umfasst ebenfalls eine axial verschiebbare Schiebemuffe mit zwei axial fest und drehbar miteinander gekoppelten Koppelelementen 35a, 36a, die zeitgleich zwei unterschiedliche drehfeste Verbindungen herstellen können und die gemeinsam mittels eines Akuators geschaltet werden.
Zur Anbindung der dritten Getriebegruppe 14a an die vierte Getriebegruppe 18a umfasst die Getriebevorrichtung eine einzelne Getriebewelle 22a. Das Ausgangselement der zweiten Schalteinheit 17a der dritten Getriebegruppe 14a ist drehfest mit der Getriebewelle 22a verbunden. Die Getriebewelle 22a bildet eine Gruppenausgangswelle der dritten Getriebegruppe 14a aus.
In der ersten Schaltstellung der Schalteinheit 17a ist somit der Planetenradträger 55a drehfest mit der Getriebewelle 22a verbunden. Zeitgleich ist das Sonnenrad 54a drehfest mit der Bypass-Getriebewelle 57a verbunden. In der zweiten Schaltstellung der Schalteinheit 17a ist das Sonnenrad 54a drehfest mit dem Getriebegehäuse 39a verbunden. Zeitgleich ist die Bypass-Getriebewelle 57a drehfest mit der Getriebewelle 22a verbunden.
Die drei Übersetzungsverhältnisse der Getriebegruppe 14a werden mittels der Schalteinheiten 16a, 17a geschaltet. Sind beide Schalteinheiten 16a, 17a in die erste Schaltstellung geschaltet, weist die Getriebegruppe 14a das Übersetzungsverhältnis 2,64 auf, was einem Standübersetzungsverhältnis des Planetenradgetriebes 15a bei fixiertem Hohlrad 56a entspricht. Sind beide Schalteinheiten 16a, 17a in die zweite Schaltstellung geschaltet, weist die Getriebegruppe 14a das Übersetzungsverhältnis 1,61 auf, was einem Standübersetzungsverhältnis des Planetenradgetriebes 15a bei fixiertem Sonnenrad 54a entspricht. Ist die Schalteinheit 16a in die erste Schaltstellung und die zweite Schalteinheit 17a in die zweite Schaltstellung geschaltet, weist die Getriebegruppe 14a das Übersetzungsverhältnis 1,00 auf.
Die Getriebewelle 22a bildet eine Gruppeneingangswelle der vierten Getriebegruppe 18a aus. Die vierte Getriebegruppe 18a umfasst genau eine Schalteinheit 20a und genau ein Planetenradgetriebe 19a (vgl. 3). Das Planetenradgetriebe 19a umfasst ein Sonnenrad 58a, einen Planetenradträger 59a und ein Hohlrad 60a. Der Planetenradträger 59a führt Planetenräder, die mit dem Sonnenrad 58a und dem Hohlrad 60a kämmen, auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad 58a. Das Hohlrad 60a des Planetenradgetriebes 19a ist drehfest mit dem Getriebegehäuse 39a verbunden. Eine Verzahnung für das Hohlrad 60a ist direkt in das Getriebegehäuse 39a eingebracht. Zur Minimierung von Axialkräften ist die Verzahnung als eine Pfeilverzahnung ausgebildet. Die Getriebegruppe 18a umfasst einen Planetenradgetriebe-Bypass 25a, mittels dem das Planetenradgetriebe 19a freigeschaltet werden kann. Der Planetenradgetriebe-Bypass 25a umfasst eine Bypass-Getriebewelle 61a, die das Sonnenrad 58a durchsetzt. Die Getriebewelle 22a, die die Gruppeneingangswelle ausbildet, ist einstückig mit der Bypass-Getriebewelle 61a ausgebildet.
Die Schalteinheit 20a ist ausgangsseitig des Planetenradgetriebes 19a angeordnet. Die Schalteinheit 20a umfasst ein erstes Eingangselement, das drehfest mit dem Planetenradträger 59a verbunden ist, ein zweites Eingangselement, das drehfest mit dem Sonnenrad 58a verbunden ist, ein drittes Eingangselement, das drehfest mit der Bypass-Getriebewelle 61a verbunden ist, und ein Ausgangselement.
Die Schalteinheit 20a umfasst eine axial verschiebbare Schiebemuffe. Die Schiebemuffe umfasst zwei Koppelelemente 37a, 38a, die zeitgleich zwei unterschiedliche drehfeste Verbindungen herstellen können. Die zueinander drehbaren Koppelelemente 37a, 38a sind axial fest miteinander verbunden. Sie werden gemeinsam mittels eines Akuators geschaltet. Die Schiebemuffe und damit die zwei Koppelelemente 37a, 38a sind in zwei Schaltstellungen schaltbar. In der ersten Schaltstellung verbindet das erste Koppelelement 37a das erste Eingangselement mit dem Ausgangselement. Das zweite Koppelelement 38a verbindet in der ersten Schaltstellung das zweite Eingangselement mit dem dritten Eingangselement. In der zweiten Schaltstellung verbindet das zweite Koppelelement 38a das dritte Eingangselement drehfest mit dem Ausgangselement. Das erste Koppelelement 37a ist in der zweiten Schaltstellung lediglich mit dem zweiten Eingangselement verbunden. Das erste Eingangselement und das zweite Eingangselement sind in der zweiten Schaltstellung relativ zu dem dritten Eingangselement und dem Ausgangselement verdrehbar.
Das zweite Koppelelement 38a ist radial geschachtelt innerhalb des ersten Koppelelements 37a angeordnet. Das erste Koppelelement 37a und das zweite Koppelelement 38a sind über eine Formschlussverbindung für eine Schaltbewegung entlang einer axialen Richtung fest miteinander verbunden. Die Formschlussverbindung lässt dabei eine relative Drehung des ersten Koppelelements 37a in Bezug auf das zweite Koppelelement 38a zu. Der nicht näher dargestellte Akuator zum Schalten der beiden Koppelelemente 37a, 38a greift an dem ersten Koppelelement 37a an. Beim Schalten des ersten Koppelelements 37a wird das zweite Koppelelement 38a von dem ersten Koppelelement 37a mitgenommen.
Zur Ausleitung des Antriebsmoments umfasst die Getriebevorrichtung eine Getriebeausgangswelle 62a. Das Ausgangselement der Schalteinheit 20a der vierten Getriebegruppe 18a ist drehfest mit der Getriebeausgangswelle 62a verbunden. Die Getriebeausgangswelle 62a bildet eine Gruppenausgangswelle der vierten Getriebegruppe 18a aus.
In der ersten Schaltstellung der Schalteinheit 20a ist somit der Planetenradträger 59a drehfest mit der Getriebeausgangswelle 62a verbunden. Zeitgleich ist das Sonnenrad 58a drehfest mit der Bypass-Getriebewelle 61a verbunden. In der zweiten Schaltstellung der Schalteinheit 17a ist lediglich die Bypass-Getriebewelle 61a drehfest mit der Getriebeausgangswelle 62a verbunden.
Mittels der Schalteinheit 20a sind die zwei Übersetzungsverhältnisse der Getriebegruppe 18a schaltbar. In der ersten Schaltstellung der Schalteinheit 20a entspricht das von der Getriebegruppe 18a bereitgestellte Übersetzungsverhältnis einem Standübersetzungsverhältnis des Planetenradgetriebes 19a bei fixiertem Hohlrad 56a. In der zweiten Schaltstellung der Schalteinheit 20a weist die Getriebegruppe 18a das Übersetzungsverhältnis 2,64 auf. In der ersten Schaltstellung der Schalteinheit 20a weist die Getriebegruppe 18a das Übersetzungsverhältnis 1,00 auf.
Der vierzehnte Getriebegang V14a ist als ein Direktgang ausgebildet. Er weist ein Gangübersetzungsverhältnis von 1,000 auf. In dem vierzehnten Getriebegang V14a sind sämtliche Planetenradgetriebe 11a, 15a, 19a, 27a der einzelnen Getriebegruppen 10a, 14a, 18a, 26a freigeschaltet. Die Planentenradgetriebe 11a, 15a, 19a, 27a sind lastfrei. Ein Kraftfluss für den vierzehnten Getriebegang V14a wird über die Getriebewellen 21a, 22a 42a, 49a, die Sonnenrad-Getriebewelle 47a und die Bypass-Getriebewellen 53a, 57a, 61a übertragen. Die restlichen Getriebegänge V1a–V13a weisen ein Gangübersetzungsverhältnis größer als 1,00 auf.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Getriebegruppen 10a, 14a, 18a, 26a zur Schaltung von Übersetzungsverhältnissen gleich oder größer als 1,00 vorgesehen. Grundsätzlich ist es auch denkbar, wenigstens eine der Getriebegruppen 10a, 14a, 18a, 26a für Übersetzungsverhältnisse kleiner als oder gleich 1,00 vorzusehen. Eine solche Getriebegruppe 10a, 14a, 18a, 26a kann beispielsweise realisiert werden, indem das Modul, das die zweite Getriebegruppe 10a und die dritte Getriebegruppe 14a ausbildet, umgekehrt verwendet wird. Konstruktiv entspricht ein solches Modul der Getriebegruppe 10a. Lediglich eine Kraftflussrichtung durch das Modul wird umgekehrt, d. h. Eingang bzw. eingangsseitig und Ausgang bzw. ausgangsseitig sind vertauscht.
Bei einem solchen Modul würde die Schalteinheit, die in der zweiten bzw. dritten Getriebegruppe 10a, 14a ausgangsseitig des Planetenradgetriebes angeordnet ist, als eingangsseitige Schalteinheit verwendet werden, während die Schalteinheit, die in der zweiten bzw. dritten Getriebegruppe 10a, 14a eingangsseitig des Planetenradgetriebes angeordnet ist, als ausgangsseitige Schalteinheit verwendet werden. Die Eingangselemente der Schalteinheiten würden dann Ausgangselemente bilden, während die Ausgangselemente Eingangselemente bilden würden.
Nicht näher dargestellt ist eine Betätigungseinheit der Gruppengetriebevorrichtung. Die Betätigungseinheit umfasst fünf Aktuatoren zur Betätigung der Schalteinheiten 12a, 13a, 16a, 17a, 20a, 28a und einen Kupplungsaktuator zur Betätigung der Einfachkupplung der Anfahreinheit 40a. Dabei können Akuatoren der Schalteinheiten 13a, 16a teilweise einstückig ausgeführt werden. Die beiden Schalteinheiten 13a, 16a werden gemäß der Schaltlogik (vgl. 4) lediglich in drei unterschiedlichen Kombinationen geschaltet. Akuatoren der Schalteinheiten 13a, 16a können in einem Akuator, der drei Schaltstellungen aufweist, miteinander kombiniert werden. Eine solche Betätigungseinheit kann mittels 14 Magnetventilen geschaltet werden.
In den 5 bis 8 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 4 durch die Buchstaben b und c in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele der 5 bis 8 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden.
In den 5 bis 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gruppengetriebevorrichtung dargestellt. Die Gruppengetriebevorrichtung ist insgesamt zur Schaltung von 12 Getriebegängen V1b–V12b vorgesehen. Zur Schaltung der Getriebegänge V1b–V12b umfasst die Gruppengetriebevorrichtung insgesamt vier Getriebegruppen 10b, 14b, 18b, 26b. Die Getriebegruppen 10b, 14b, 18b, 26b sind einem Kraftfluss in Reihe angeordnet. Jede der Getriebegruppen 10b, 14b, 18b, 26b ist zur Schaltung von zumindest zwei Übersetzungsverhältnissen vorgesehen. Zur Schaltung der Getriebegänge V1b–V12b werden die Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Getriebegruppen 10b, 14b, 18b, 26b verändert. Eine Schaltlogik der Getriebegänge V1b–V12b, die mittels der Gruppengetriebevorrichtung schaltbar sind, ist in 7 gezeigt. Durch die Anordnung der Getriebegruppen 10b, 14b, 18b, 26b überlagern sich die Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Getriebegruppen 10b, 14b, 18b, 26b zu einer Getriebegangübersetzung, die der entsprechende Getriebegang V1b–V12b aufweist.
Die Getriebegruppen 14b, 18b, 26b sind analog zu dem vorangegangen Ausführungsbeispiel ausgeführt. Sie umfassen jeweils genau ein Planetenradgetriebe 15b, 19b, 27b. Die Getriebegruppen 18b, 26b weisen jeweils eine Schalteinheit 20b, 28b auf und sind zur Schaltung von zwei Übersetzungsverhältnissen vorgesehen. Die Getriebegruppe 14b umfasst zwei Schalteinheiten 16b, 17b und ist zur Schaltung von drei Übersetzungsverhältnissen vorgesehen.
Die Getriebegruppe 10b umfasst genau ein Planetenradgetriebe 11b und genau eine Schalteinheit 12b (vgl. 6). Das Planetenradgetriebe 11b umfasst ein Sonnenrad 50b, einen Planetenradträger 51b und ein Hohlrad 52b. Der Planetenradträger 51b führt Planetenräder, die mit dem Sonnenrad 50ab und dem Hohlrad 52b kämmen, auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad 50b. Das Sonnenrad 50b des Planetenradgetriebes 11b ist drehfest mit einem Getriebegehäuse 39b verbunden. Die Getriebegruppe 10b umfasst weiter einen Planetenradgetriebe-Bypass 23b, mittels dem das Planetenradgetriebe 11b freigeschaltet werden kann. Der Planetenradgetriebe-Bypass 23b umfasst eine Bypass-Getriebewelle 53b, die das Sonnenrad 50b durchsetzt.
Die Schalteinheit 12b ist eingangsseitig des Planetenradgetriebes 11b angeordnet. Die Schalteinheit 12b umfasst ein Gehäuseanbindungselement, das drehfest mit dem Getriebegehäuse 39b verbunden ist, ein Eingangselement, das drehfest mit einer Getriebewelle 49b verbunden ist, ein erstes Ausgangselement, das drehfest mit der Bypass-Getriebewelle 53b verbunden ist, ein zweites Ausgangselement, das drehfest mit dem Planetenradträger 51b verbunden ist, und ein drittes Ausgangselement, das drehfest mit dem Hohlrad 52b verbunden ist.
Die Schalteinheit 12b umfasst eine axial verschiebbare Schiebemuffe. Die Schiebemuffe umfasst zwei Koppelelemente 29b, 30b, die zeitgleich zwei unterschiedliche drehfeste Verbindungen herstellen können. Die relativ zueinander drehbaren Koppelelemente 29b, 30b sind axial fest miteinander verbunden. Sie werden gemeinsam mittels eines Akuators geschaltet. Die Schiebemuffe und damit die zwei Koppelelemente 29b, 30b sind in zwei Schaltstellungen schaltbar. In der ersten Schaltstellung verbindet das erste Koppelelement 29b das Gehäuseanbindungselement drehfest mit dem dritten Ausgangselement. Das zweite Koppelelement 30b verbindet in der ersten Schaltstellung das Eingangselement mit dem ersten Ausgangselement. Das zweite Ausgangselement ist in der ersten Schaltstellung relativ zu dem Eingangselement und den Ausgangselementen verdrehbar. In der zweiten Schaltstellung verbindet das erste Koppelelement 29b das Eingangselement drehfest mit dem dritten Ausgangselement. Das zweite Koppelement 30b verbindet in der zweiten Schaltstellung das erste Ausgangselement drehfest mit dem zweiten Ausgangselement.
Das Gehäuseanbindungselement, das Eingangselement und die beiden Ausgangselemente weisen Verzahnungen auf, die auf einem radial inneren Niveau angeordnet sind. Das dritte Ausgangselement weist eine Verzahnung auf, die in Bezug auf die restlichen Verzahnungen auf einem radial weiter außen liegenden Niveau angeordnet ist. Zur Anbindung an das Gehäuseanbindungselement und das Eingangselement umfasst das erste Koppelelement 29b eine Verzahnung, die auf dem radial inneren Niveau liegt. Zur Anbindung an das dritte Ausgangselement umfasst das erste Koppelelement 29b eine Verzahnung, die auf dem radial äußeren Niveau liegt. Die Verzahnung zur Anbindung an das dritte Ausgangselement ist in Bezug auf die Verzahnung zur Anbindung an das Eingangselement bzw. an das Gehäuseanbindungselement verlängert ausgeführt. Das Koppelelement 29b ist somit stets drehfest mit dem Hohlrad 52b verbunden. Zeitgleich ist es in Abhängigkeit von seiner Schaltstellung wahlweise entweder mit dem Getriebegehäuse 39b oder der Getriebewelle 49b drehfest verbunden.
Das zweite Koppelelement 30b ist radial geschachtelt innerhalb des ersten Koppelelements 29b angeordnet. Das erste Koppelelement 29b und das zweite Koppelelement 30b sind über eine Formschlussverbindung für eine Schaltbewegung entlang einer axialen Richtung fest miteinander verbunden. Die Formschlussverbindung lässt dabei eine relative Drehung des ersten Koppelelements 29b in Bezug auf das zweite Koppelelement 30b zu. Der nicht näher dargestellte Akuator zum gemeinsamen Schalten der beiden Koppelelemente 29b, 30b greift an dem ersten Koppelelement 29b an. Beim Schalten des ersten Koppelelements 29b wird das zweite Koppelelement 30b von dem ersten Koppelelement 29b mitgenommen.
Zur Anbindung der zweiten Getriebegruppe 10b an die dritte Getriebegruppe 14b umfasst die Getriebevorrichtung eine einzelne Getriebewelle 21b. Die Bypass-Getriebewelle 53b ist einstückig mit der Getriebewelle 21b ausgeführt. Die Getriebewelle 21b bildet eine Gruppenausgangswelle der zweiten Getriebegruppe 10b aus.
Die zwei Übersetzungsverhältnisse der Getriebegruppe 10b werden mittels der Schalteinheit 12b geschaltet. Ist die Schalteinheit 12b in die erste Schaltstellung geschaltet, weist die Getriebegruppe 10b das Übersetzungsverhältnis 1,61 auf, was einem Standübersetzungsverhältnis des Planetenradgetriebes 11b bei fixiertem Sonnenrad 50b entspricht. Ist die Schalteinheit 12b in die zweite Schaltstellung geschaltet, weist die Getriebegruppe 10a das Übersetzungsverhältnis 1,00 auf.
In der 8 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gruppengetriebevorrichtung dargestellt. Die Gruppengetriebevorrichtung ist insgesamt zur Schaltung von 14 Getriebegängen V1c–V14c vorgesehen. Zur Schaltung der Getriebegänge V1c–V14c umfasst die Gruppengetriebevorrichtung insgesamt vier Getriebegruppen 10c, 14c, 18c, 26c. Die Getriebegruppen 10c, 14c, 18c, 26c sind in einem Kraftfluss in Reihe angeordnet. Jede der Getriebegruppen 10c, 14c, 18c, 26c ist zur Schaltung von zumindest zwei Übersetzungsverhältnissen vorgesehen. Zur Schaltung der Getriebegänge V1c–V14c werden die Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Getriebegruppen 10c, 14c, 18c, 26c verändert. Durch die Anordnung der Getriebegruppen 10c, 14c, 18c, 26c überlagern sich die Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Getriebegruppen 10c, 14c, 18c, 26c zu einer Getriebegangübersetzung, die der entsprechende Getriebegang V1c–V14c aufweist. Eine Schaltlogik der Getriebegänge V1c–V14c in Bezug auf die Getriebegruppen 10c, 14c, 18c entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Getriebegruppen 10c, 14c, 18c sind analog zu dem vorangegangen Ausführungsbeispiel ausgeführt. Sie umfassen jeweils genau ein Planetenradgetriebe 11c, 15c, 19c, 27c. Die Getriebegruppe 18c weist eine Schalteinheit 20c auf und ist zur Schaltung von zwei Übersetzungsverhältnissen vorgesehen. Die Getriebegruppen 10c, 14c umfassen jeweils zwei Schalteinheiten 12c, 13c, 16c, 17c und sind zur Schaltung von drei Übersetzungsverhältnissen vorgesehen.
Die Getriebegruppe 26c umfasst eine Anfahreinheit 40c, die eine Doppelkupplung aufweist. Die eingangsseitige Getriebegruppe 26c umfasst genau ein Planetenradgetriebe 27c, das an die Anfahreinheit 40c angebunden ist. Das Planetenradgetriebe 27c umfasst ein Sonnenrad 43c, einen Planetenradträger 44c und ein Hohlrad 45c. Der Planetenradträger 44c führt Planetenräder, die mit dem Sonnenrad 43c und dem Hohlrad 45c kämmen, auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad 43c. Das Sonnenrad 43c des Planetenradgetriebes 27c ist drehfest mit einem Getriebegehäuse 39c verbunden. Die Getriebegruppe 26c umfasst weiter eine Sonnenrad-Getriebewelle 47c, die das Sonnenrad 43c durchsetzt.
Die Anfahreinheit 40c umfasst zwei Teilkupplungen 63c, 64c. Zur Verbindung der Anfahreinheit 40c dem Planetenradgetriebe 27a der eingangsseitigen Getriebegruppe 26c umfasst die Gruppengetriebevorrichtung zwei Getriebeteilwellen 65c, 66c, die im Kraftfluss parallel zueinander angeordnet sind. Jeweils eine der Getriebeteilwellen 65c, 66c schließt im Kraftfluss an eine der Teilkupplungen 63c, 64c an.
Die Getriebeteilwelle 65c, die an die Teilkupplung 63c anschließt, ist drehfest mit dem Hohlrad 45c des Planetenradgetriebes 27c der Getriebegruppe 26c verbunden. Die Getriebeteilwelle 66c, die an die Teilkupplung 64c anschließt, ist drehfest mit der Sonnenrad-Getriebewelle 47c und dem Planetenradträger 44c verbunden. Die Sonnenrad-Getriebewelle 47c ist einstückig mit einer Getriebewelle 49c ausgeführt, die eine Gruppenausgangswelle der Getriebegruppe 26c ausbildet.
Eine Schaltlogik der Gruppengetriebevorrichtung ist im Wesentlichen analog zu der des ersten Ausführungsbeispiels. Eine Schaltfunktionalität zum Schalten der Übersetzungsverhältnisse der eingangsseitigen Getriebegruppe 26c ist mittels der Anfahreinheit 40c realisiert. Das eine Übersetzungsverhältnis der Getriebegruppe 26c wird durch Schließen der Teilkupplung 63c geschaltet. Das andere Übersetzungsverhältnis der Getriebegruppe 26c wird durch Schließen der Teilkupplung 64c geschaltet. Ist die Teilkupplung 63c geschlossen, ist das Übersetzungsverhältnis der Getriebegruppe 26c durch das Standübersetzungsverhältnis des Planetenradgetriebes 27c bei fixiertem Sonnenrad 43c definiert. Bei Schließen der Teilkupplung 63c beträgt das Übersetzungsverhältnis 1,28. Ist die Teilkupplung 64c geschlossen, ist das Übersetzungsverhältnis der Getriebegruppe 26c 1,00. Die Getriebegänge V1c–V14c sind dabei zumindest sequentiell lastschaltbar. Benachbarte Getriebegänge V1c–V14c sind jeweils wechselweise eine der Teilkupplungen 63c, 64c zugeordnet.
In den Ausführungsbeispielen nicht näher dargestellt ist eine Vorrichtung zur Schaltung eines Rückwärtsgetriebegangs. Grundsätzlich kann in die Gruppengetriebevorrichtung zusätzliche eine Getriebegruppe eingebracht werden, die lediglich für eine Drehrichtungsumkehr vorgesehen ist. Ebenfalls denkbar ist es, eine Getriebegruppe zur Schaltung von zumindest zwei Übersetzungsverhältnissen ohne Drehrichtungsumkehr und zur Schaltung eines Übersetzungsverhältnisses mit Drehrichtungsumkehr vorzusehen. Eine solche Getriebegruppe kann insbesondere mit einem Planetenradgetriebe einfach ausgebildet werden.
Grundsätzlich kann die Gruppengetriebevorrichtung verschiedene Nebenantriebe aufweisen. Insbesondere die Hohlräder der Planetenradgetriebe der einzelnen Getriebegruppen eignen sich zur Anbindung von Nebenantrieben. Grundsätzlich sind aber auch andere Anbindungen denkbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1532383 B1 [0002]

Claims

Gruppengetriebevorrichtung, insbesondere Kraftfahrzeuggruppengetriebevorrichtung, mit zumindest einer Getriebegruppe (10a, 14a; 10b, 14b; 10c, 14c), die zur Schaltung von zumindest zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen vorgesehen ist, und mit zumindest einer im Kraftfluss nachgeschalteten weiteren Getriebegruppe (18a; 18b; 18c), die zur Schaltung von zumindest zwei weiteren Übersetzungsverhältnissen ein Planetenradgetriebe (19a; 19b; 19c) und zumindest eine Schalteinheit (20a; 20b; 20c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Getriebegruppe (10a, 14a; 10b, 14b; 10c, 14c) ein Planetenradgetriebe (11a, 15a; 11b, 15b; 11c, 15c) und zumindest eine Schalteinheit (12a, 13a, 16a, 17a; 12b, 13b, 16b, 17b; 12c, 13c, 16c, 17c) umfasst.
Gruppengetriebevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine einzelne Getriebewelle (21a, 22a; 21b), die dazu vorgesehen ist, die zumindest zwei Getriebegruppen (10a, 14a, 18a; 10b, 14b) direkt miteinander zu verbinden.
Gruppengetriebevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Getriebegruppen (10a, 14a; 14b; 10c, 14c) zumindest eine weitere Schalteinheit (12a, 13a, 16a, 17a; 16b, 17b; 12c, 13c, 16c, 17c) aufweist, die dazu vorgesehen ist, ein drittes Übersetzungsverhältnis zu schalten.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Getriebegruppen (10a, 14a, 18a; 10b) einen Planetenradgetriebe-Bypass (23a, 24a, 25a; 23b) aufweist, der dazu vorgesehen ist, eine Gruppeneingangswelle und eine Gruppenausgangswelle der Getriebegruppe (10a, 14a, 18a; 10b) direkt drehfest miteinander zu verbinden.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dritte Getriebegruppe (14a; 14b; 14c), die ein Planetenradgetriebe (15a; 15b; 15c) und zumindest eine Schalteinheit (16a, 17a; 16b, 17b; 16c, 17c) umfasst.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Getriebegruppen (10a, 14a, 18a; 10b, 14b, 18b; 10c, 14c, 18c) zur Schaltung eines Direktgangs vorgesehen sind.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Getriebegruppen (10a, 14a, 18a) mit einem Planetenradgetriebe (11a, 15a, 19a) einen Planetenradgetriebe-Bypass (23a, 24a, 25a) aufweisen, der dazu vorgesehen ist, eine Gruppeneingangswelle und eine Gruppenausgangswelle der entsprechenden Getriebegruppe (10a, 14a, 18a) direkt drehfest miteinander zu verbinden.
Gruppengetriebevorrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebegruppen (10a, 14a, 18a; 10b, 14b, 18b; 10c, 14c, 18c) höchstens ein Planetenradgetriebe (11a, 15a, 19a; 11b, 15b, 19b; 11c, 15c, 19c) aufweisen.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Getriebegruppen (10a, 18a; 10b, 14b, 18b; 10b, 18b) unterschiedliche Getriebestrukturen aufweisen.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Modulbauweise, die durch die einzelnen Getriebegruppen (10a, 14a, 18a; 10b, 14b, 18b; 10c, 14c, 18c) ausgebildet ist.
Gruppengetriebeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (12a, 13a, 16a, 17a, 20a; 12b) von zumindest einer der Getriebegruppen (10a, 14a, 18a) eine Schiebemuffe mit zumindest zwei Koppelelementen (29a, 30a, 31a, 32a, 33a, 34a, 35a, 36a, 37a, 38a; 29b, 30b) aufweist, die dazu vorgesehen sind, zeitgleich zumindest zwei unterschiedliche drehfeste Verbindungen herzustellen.
Gruppengetriebeeinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelelemente (29a, 30a, 31a, 32a, 33a, 34a, 35a, 36a, 37a, 38a, 29b, 30b) axial fest miteinander verbunden sind und dazu vorgesehen sind, mittels eines Aktuators gemeinsam betätigt zu werden.
Gruppengetriebeeinheit zumindest nach den Ansprüchen 7 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (12a, 13a, 16a, 17a, 20a; 12b, 13b) zur Schaltung des Planetengetriebe-Bypasses (23a, 24a, 25a; 23b) vorgesehen ist.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zusätzliche, eingangsseitig angeordnete Getriebegruppe (26a; 26b; 26c), die ein Planetenradgetriebe (27a; 27b; 27c) aufweist, das dazu vorgesehen ist, zwei unterschiedliche Eingangsübersetzungen bereitzustellen.
Gruppengetriebevorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die eingangsseitig angeordnete Getriebegruppen (26a; 26b; 26c) eine Anfahreinheit (40a; 40c) aufweist.