DE102011077597A1

DE102011077597A1 - Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102011077597A1
Application number: DE201110077597
Authority: DE
Inventors: Hans Pilzweger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-12-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeuges, umfassend eine Splitgruppe (1), welche eine Drehbewegung einer Antriebswelle entsprechend einer Wahl einer von mehreren lastschaltbaren Stufenübersetzungen übersetzt auf eine Ausgangswelle (5) der Splitgruppe (1) überträgt. Abtriebsseitig der Splitgruppe (1) ist eine Schaltanordnung (28) vorgesehen, welche die Ausgangswelle (5) der Splitgruppe (1) in einer ersten Schaltstellung direkt mit einer nachfolgenden Welle verbindet, wohingegen die Ausgangswelle (5) der Splitgruppe (1) in einer zweiten Schaltstellung der Schaltanordnung (28) über eine zwischenliegende Zwischengruppe (3) übersetzt mit der nachfolgenden Welle gekoppelt ist. Um nun die Anzahl an lastschaltbaren Stufenübersetzungen der Splitgruppe (1) zu erhöhen, ist die Schaltanordnung (28) aus zwei lastschaltbaren Schaltelementen (54, 5(54) bei Betätigung die erste Schaltstellung und ein zweites Schaltelement (55) bei Betätigung die zweite Schaltstellung darstellt. Dabei ist ein Wechsel zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung über die Schaltelemente (54, 55) zugkraftunterbrechungsfrei durchführbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeuges, umfassend eine Splitgruppe, welche eine Drehbewegung einer Antriebswelle entsprechend einer Wahl einer von mehreren lastschalbaren Stufenübersetzungen übersetzt auf eine Ausgangswelle der Splitgruppe überträgt, wobei abtriebsseitig der Splitgruppe eine Schaltanordnung vorgesehen ist, welche die Ausgangswelle der Splitgruppe in einer ersten Schaltstellung direkt mit einer nachfolgenden Welle verbindet, wohingegen die Ausgangswelle der Splitgruppe in einer zweiten Schaltstellung der Schaltanordnung über eine zwischenliegende Zwischengruppe übersetzt mit der nachfolgenden Welle gekoppelt ist.
Zahnräderwechselgetriebe kommen unter anderem bei Landmaschinen zum Einsatz, wobei dabei aufgrund des sehr breiten Aufgabenfeldes eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, wie beispielsweise auszuführenden Feldarbeiten oder Transporttätigkeiten, sehr unterschiedliche Fahrbereiche darzustellen sind, was eine dementsprechend große Spreizung zwischen einer langsamsten und einer schnellsten Gangstufe voraussetzt. Des Weiteren sind bei Landmaschinengetrieben üblicherweise kleine geometrische Stufensprünge zwischen den einzelnen Gangstufen gefordert, so dass in Kombination mit der großen Spreizung eine hohe Anzahl an Gängen darzustellen ist. Um nun diese große Ganganzahl mit einem vertretbaren Aufwand umsetzen zu können, wird hierbei üblicherweise auf eine Gruppenbauweise des Landmaschinengetriebes zurückgegriffen.
Hierbei setzt sich ein Landmaschinengetriebe in Gruppenbauweise klassischerweise aus einer Stufen- oder Hauptgruppe, einer vor- oder nachgeschalteten Splitgruppe, einer üblicherweise nachgeschalteten Bereichsgruppe und häufig auch noch aus einer Wendegruppe, sowie einer Kriechganggruppe zusammen. Durch die Hauptgruppe wird dabei eine Gangfolge des Getriebes vorgegeben, welche durch die vor- und nachgeschalteten weiteren Getriebegruppen und deren jeweilige Stufen entsprechend beeinflusst wird. Mittels der vor- oder nachgeschalteten Splitgruppe wird die Gangfolge der Hauptgruppe verdichtet, indem die Gangstufen der Hauptgruppe durch kleine Stufensprünge der Splitgruppe aufgeteilt werden und in der Folge die Gangzahl somit mit der Anzahl darstellbarer Stufen der Splitgruppe multipliziert wird. Hingegen wird durch eine nachgeschaltete Bereichsgruppe die Gangfolge erweitert und mittels großer Übersetzungssprünge die Gangstufen der Hauptgruppe in unterschiedliche Getriebebereiche übersetzt. Mittels einer ebenfalls zumeist vorgesehenen Wendegruppe kann eine Drehrichtungsumkehr dargestellt werden, welche in Kombination mit den anderen Getriebegruppen zumeist auch zu mehreren darstellbaren Rückwärtsgängen führt. Eine Kriechganggruppe wird hingegen zu dem Zweck vorgesehen, durch eine starke Untersetzung ein Langsamfahren des jeweiligen Nutzfahrzeuges darstellen zu können, beispielsweise für einen Einsatz in unwegsamem Gelände oder bei Arbeitseinsätzen, welche eine extreme Langsamfahrt voraussetzen.
Im Falle einiger Getriebeanwendungen vereint allerdings häufig eine Splitgruppe die Aufgabe einer klassischen Splitgruppe und einer Hauptgruppe, wobei dieser Splitgruppe dann im weiteren Verlauf häufig eine gesonderte Bereichsgruppe nachgeschaltet ist. Vermehrt werden diese Getriebe dann zudem auch zumindest innerhalb einer der Getriebegruppen lastschaltbar ausgeführt, so dass bei Betrieb der jeweiligen Landmaschine ein Gangwechsel innerhalb der jeweiligen Gruppe ohne Zugkraftunterbrechung möglich ist.
Aus der DE 10 2009 000 776 A1 geht ein Zahnräderwechselgetriebe eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges hervor, welches eine lastschaltbare Splitgruppe und eine Bereichsgruppe umfasst. Die Splitgruppe verfügt hierbei über mehrere Zahnradpaare und Doppellastschaltkupplungen, wobei entsprechend einer Betätigung der Doppellastschaltkupplungen eine von mehreren Stufenübersetzungen geschaltet werden kann. Dabei kann ein Wechsel der Stufenübersetzung zwischen einer mit einer Antriebswelle des Zahnräderwechselgetriebes verbundenen Eingangswelle und einer Ausgangswelle der Splitgruppe über entsprechende Betätigung der Doppellastschaltkupplungen zugkraftunterbrechungsfrei und damit unter Last durchgeführt werden. Hingegen verfügt die nachgeschaltete Bereichsgruppe über mehrere Zahnradpaare, von welchen jedes jeweils durch Betätigung eines zugehörigen Schaltelements in Form einer Sperrsynchronisation in Kraftfluss gebracht werden kann und dann eine je zugehörige Gruppenübersetzung zwischen einer Eingangswelle der Bereichsgruppe und einer die Abtriebswelle des Zahnräderwechselgetriebes darstellenden Ausgangswelle definiert.
Zwischen der Splitgruppe und der Bereichsgruppe sind nun zum einen eine Kriechganggruppe und eine Wendegruppe vorgesehen. Die Kriechganggruppe steht dabei antriebsseitig mit der Ausgangswelle der Splitgruppe in Verbindung und verfügt über eine Schaltanordnung in Form einer Doppelsynchronkupplung, welche, neben einer Neutralstellung, in einer ersten Schaltstellung die Ausgangswelle der Splitgruppe direkt mit einer nachfolgenden, die Antriebsseite der Wendegruppe darstellenden Welle verbindet. Hingegen wird in einer zweiten Schaltstellung der Doppelsynchronkupplung eine Drehbewegung der Ausgangswelle der Splitgruppe übersetzt auf die nachfolgende Welle übertragen, wobei ein Kraftfluss hierbei ausgehend von der Ausgangswelle der Splitgruppe über zwei Zahnradpaare und eine Vorgelegewelle der Kriechganggruppe auf die Antriebsseite der Wendegruppe geführt wird.
Die nachfolgende Wendegruppe verfügt über eine Hauptkupplung, welche neben einer Neutralstellung die abtriebsseitige Welle der Kriechganggruppe entweder direkt mit der Eingangswelle der Bereichsgruppe verbindet und damit eine Vorwärtsfahrt des Nutzfahrzeuges definiert oder aber eine Drehbewegung der abtriebsseitigen Welle über Zahnradpaare und eine Vorgelegewelle übersetzt auf die Eingangswelle überträgt. Im letztgenannten Fall wird dann eine Drehrichtungsumkehr hervorgerufen, so dass eine Rückwärtsfahrt des Nutzfahrzeuges darstellbar ist. Insgesamt lässt sich entsprechend des Aufbaus des Zahnräderwechselgetriebes eine Drehbewegung der Antriebswelle entsprechen einer Wahl einer der mehreren lastschaltbaren Stufenübersetzungen der Splitgruppe und der Wahl einer der mehreren Gruppenübersetzungen der Bereichsgruppe übersetzt auf die Abtriebswelle übertragen, wobei dabei durch die zwischenliegende Kriechganggruppe noch eine starke Untersetzung dieser Drehbewegung möglich und zudem entsprechend einer Ansteuerung der Hauptkupplung der Wendegruppe zudem eine Drehrichtungsumkehr darstellbar ist.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, bei welchem die Anzahl an lastschaltbaren Stufenübersetzungen einer bestehenden Splitgruppe mit niedrigem Aufwand vergrößert werden kann. Dabei sollte diese Lösung zudem möglichst bauraumsparend umsetzbar sein.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Gemäß der Erfindung umfasst ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges eine Splitgruppe, welche eine Drehbewegung einer Antriebswelle entsprechend einer Wahl einer von mehreren lastschaltbaren Stufenübersetzungen übersetzt auf eine Ausgangswelle der Splitgruppe überträgt. Abtriebsseitig der Splitgruppe ist dann eine Schaltanordnung vorgesehen, welche die Ausgangswelle der Splitgruppe in einer ersten Schaltstellung direkt mit einer nachfolgenden Welle verbindet. Hingegen ist die Ausgangswelle der Splitgruppe in einer zweiten Schaltstellung der Schaltanordnung über eine zwischenliegende Zwischengruppe übersetzt mit der nachfolgenden Welle gekoppelt. Im Sinne der Erfindung handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug insbesondere um ein landwirtschaftliches oder kommunales Nutzfahrzeug, wie beispielsweise einen Traktor. Des weiteren kann es sich bei der nachfolgenden Welle je nach konkreter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zahnräderwechselgetriebes entweder schon um eine Abtriebswelle des Zahnräderwechselgetriebes oder aber um eine antriebsseitige Welle einer nachfolgenden Getriebegruppe handeln, wie beispielsweise einer Wendegruppe oder einer Bereichsgruppe.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die abtriebsseitig der Splitgruppe platzierte Schaltanordnung aus zwei lastschaltbaren Schaltelementen gebildet ist, von welchen ein erstes Schaltelement bei Betätigung die erste Schaltstellung und ein zweites Schaltelement bei Betätigung die zweite Schaltstellung darstellt. Dabei ist ein Wechsel zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung über die Schaltelemente zugkraftunterbrechungsfrei durchführbar. Mit anderen Worten übernimmt also das eine lastschaltbare Schaltelement die direkte, nicht übersetzte Koppelung der Ausgangswelle der Splitgruppe mit der nachfolgenden Welle, während bei Betätigung des zweiten lastschaltbaren Schaltelements eine Übersetzung einer Drehbewegung der Ausgangswelle auf die nachfolgende Welle mittels der zwischenliegenden Zwischengruppe stattfindet. Dabei kann durch die beiden Schaltelemente ein Wechsel zwischen den beiden Schaltstellungen unter Last durchgeführt werden, so dass eine Gesamtanzahl an darstellbaren lastschaltbaren Übersetzungen hinsichtlich der Anzahl an lastschaltbaren Stufenübersetzungen der Splitgruppe verdoppelt wird. Dies kann hierbei mit einem niedrigen herstellungstechnischen Aufwand vollzogen werden, indem einfach bei einer bereits bestehenden Zwischengruppe eine konventionelle Schaltanordnung, beispielsweise eine Doppelsynchronkupplung oder eine herkömmliche Schaltkupplung, durch die beiden lastschaltbaren Schaltelemente ersetzt wird. Dabei wird durch Platzierung der beiden lastschaltbaren Schaltelemente an der Position der ansonsten dort vorgesehenen Schaltanordnung der Bauraum nicht oder nur in geringem Maße beeinflusst. Insgesamt kann daher die erfindungsgemäße Ausgestaltung problemlos auch bei schon bestehenden Zahnräderwechselgetriebe mit Zwischengruppe umgesetzt werden.
Im Unterschied hierzu können bei der DE 10 2009 000 776 A1 die lastschaltbaren Stufenübersetzungen der Splitgruppe nur mit einer Kriechgangübersetzung der nachfolgenden Kriechganggruppe unter Unterbrechung der Zugkraft kombiniert werden. Denn aufgrund einer Verwendung einer Doppelsynchronkupplung in diesem Bereich, bei welcher ein formschlüssige Koppelung über Kupplungselemente vorgenommen wird, kann ein Wechsel zwischen den Schaltstellungen nur unter Unterbrechung der Zugkraft durchgeführt werden.
Im Sinne der Erfindung können die beiden lastschaltbaren Schaltelemente in einer Doppelkupplung zusammengefasst und insbesondere jeweils als nasslaufende Lamellenkupplungen ausgestaltet sein. Es ist jedoch auch eine Ausgestaltung als Einzelkupplungen und je nach zu übertragendem Drehmoment als trockenlaufende Kupplung in Einscheibenbauweise möglich. Im Falle der Ausgestaltung als nasslaufende Lamellenkupplung ist zudem eine radial geschachtelte und konzentrische oder axial gestaffelte und parallele Bauweise denkbar.
In Weiterbildung der Erfindung ist in der zweiten Schaltstellung und damit bei Betätigung des zweiten Schaltelements das erste Schaltelement schlupfend zuschaltbar. Durch diese Maßnahme kann insbesondere bei bestimmten Fahrsituationen des Nutzfahrzeuges, wie einem Anfahrvorgang, Reversieren oder Inchen, die darzustellende Reibleistung auf die beiden Schaltelemente aufgeteilt werden, so dass das einzelne Schaltelement kleiner ausgeführt werden kann, gleichzeitig aber eine maximal zusätzliche Reibleistung in dem einzelnen Schaltelement nicht überschritten wird. Um dabei allerdings die auftretende Drehzahldifferenz auszugleichen, wird das erste Schaltelement dabei nicht vollständig geschlossen, sonder rutscht durch und überträgt bei diesem Durchrutschen nur einen Teil des Drehmoments. Es ist hierbei denkbar, das erste Schaltelement nur zu ca. 80% anzusteuern, wobei dieses Ansteuern dabei bevorzugt durch eine übergeordnete Getriebesteuerung überwacht und geregelt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Splitgruppe eine Eingangswelle auf, welche mit der Antriebswelle verbunden und zur Darstellung einer der mehreren Stufenübersetzungen über Zahnradpaare mittels Betätigung von Lastschaltkupplungen mit der Ausgangswelle koppelbar ist. Insbesondere verlaufen die Eingangswelle und die Ausgangswelle dabei parallel zueinander, wobei auf beiden jeweils eine Doppellastschaltkupplung angeordnet ist, deren Kupplungsglocken über äußere Verzahnungen miteinander in Eingriff stehen. Eine erste auf der Eingangswelle vorgesehene Doppellastschaltkupplung koppelt dabei in einer ersten Schaltstellung ihre Kupplungsglocke mit der Eingangswelle und verbindet in einer zweiten Schaltstellung ein, auf der Eingangswelle vorgesehenes, erstes Losrad mit ihrer Kupplungsglocke. Hingegen verbindet eine zweite auf der Ausgangswelle angeordnete Doppellastschaltkupplung in einer ersten Schaltstellung ihre Kupplungsglocke mit einem zweiten, auf der Ausgangswelle drehbar gelagerten Losrad und koppelt in einer zweiten Schaltstellung ihre Kupplungsglocke drehfest mit der Ausgangswelle. Bei dieser Ausgestaltung steht dann das erste Losrad mit einem auf der Ausgangswelle angeordneten, ersten Festrad und das zweite Losrad mit einem auf der Eingangswelle platzierten, zweiten Festrad im Zahneingriff. Diese Ausgestaltung hat dabei den Vorteil, dass eine kompaktbauende Splitgruppe ausgebildet wird, mit welcher vier lastschaltbare Stufenübersetzungen darstellbar sind. Im Sinne der Erfindung ist unter der Verbindung zwischen der Eingangswelle und der Antriebswelle entweder eine Koppelung zweier separater Wellen oder aber auch eine einstückige Ausführung zu verstehen, bei welcher die Eingangswelle der Splitgruppe zugleich die Antriebswelle des Zahnräderwechselgetriebes ausbildet.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltung ist parallel zur Eingangswelle und zur Ausgangswelle eine Vorgelegewelle vorgesehen, auf welcher eine dritte Doppellastschaltkupplung vorgesehen ist. Dabei steht eine Kupplungsglocke der dritten Doppellastschaltkupplung mit der Kupplungsglocke der ersten Doppellastschaltkupplung über eine äußere Verzahnung im Eingriff. Zudem verbindet die dritte Doppellastschaltkupplung in einer ersten Schaltstellung ihre Kupplungsglocke mit der Vorgelegewelle und koppelt in einer zweiten Schaltstellung ein drittes, auf der Vorgelegewelle drehbar gelagertes Losrad mit ihrer Kupplungsglocke. Schließlich steht das dritte Losrad mit dem ersten Festrad auf der Ausgangswelle und ein weiteres, drittes auf der Vorgelegewelle angeordnetes Festrad mit einem vierten, auf der Ausgangswelle platzierten Festrad im Zahneingriff. Vorteilhafterweise lässt sich hierdurch auf kompakte Art und Weise eine Drehrichtungsumkehr bereits innerhalb der Splitgruppe erzeugen, indem ein Kraftfluss über die auf der Vorgelegewelle angeordneten Zahnräder geführt wird. Hierdurch baut das erfindungsgemäße Zahnräderwechselgetriebe insbesondere in axialer Richtung sehr kompakt, da auf eine nachgeschaltete Wendegruppe verzichtet werden kann.
Entsprechend einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Zwischengruppe zwei Zahnradstufen, wobei eine erste Zahnradstufe durch ein auf der Ausgangswelle der Splitgruppe sitzendes Festrad und ein auf einer Vorgelegewelle angeordnetes Festrad gebildet ist, welche miteinander mit Zahneingriff stehen. Eine weitere, zweite Zahnradstufe setzt sich aus einem weiteren, auf der Vorgelegewelle platzierten Festrad und einem auf der nachfolgenden Welle vorgesehenem Losrad zusammen, welches über das zweite Lastschaltelement mit der nachfolgenden Welle koppelbar ist. Durch diese Maßnahme kann auf zuverlässige Art und Weise entweder ein direkter Durchtrieb von der Ausgangswelle der Splitgruppe auf die nachfolgende Welle ohne weitere Übersetzung oder aber eine zusätzliche Übersetzung der Drehbewegung der Ausgangswelle dargestellt werden.
Erfindungsgemäß ist die nachfolgende Welle eine Eingangswelle einer der Splitgruppe nachgeschalteten Bereichsgruppe, welche eine Drehbewegung der Eingangswelle der Bereichsgruppe entsprechend einer Wahl einer von mehreren Gruppenübersetzungen übersetzt auf eine Abtriebswelle überträgt. Dementsprechend können die durch die Splitgruppe und die Zwischengruppe darstellbaren Gänge entsprechend erweitert und in der Folge ein entsprechend großer darstellbarer Fahrbereich realisiert werden. Bevorzugt ist die Eingangswelle der Bereichsgruppe dabei zur Darstellung einer der mehreren Gruppenübersetzungen über eine von mehreren Zahnradstufen durch Schalten eines je zugehörigen Schaltelements mit einer Ausgangswelle koppelbar, wobei die Ausgangswelle mit der Abtriebswelle in Verbindung steht. Im einfachsten Fall ist die Bereichsgruppe also als Stirnradstufengetriebe in Vorgelegebauweise ausgeführt, wobei die Schaltelemente hierbei bevorzugt in Form von Sperrsynchronisationen realisiert sind. Es ist jedoch auch eine Ausgestaltung mit lastschaltbaren Schaltelementen und/oder auch als Planetengetriebe denkbar, wobei in diesen Fällen auch eine Lastschaltbarkeit im Bereich der Bereichsgruppe realisierbar ist und im letztgenannten Fall zudem eine kompakte Ausgestaltung erreicht wird. Im Rahmen der Erfindung ist unter der Verbindung zwischen der Ausgangswelle der Bereichsgruppe und der Abtriebswelle entweder eine Koppelung zweier separater Wellen oder aber auch eine einstückige Ausführung zu verstehen.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein Stufensprung der Zwischengruppe kleiner als ein Stufensprung der Splitgruppe. In der Folge wird durch die Zwischengruppe eine Aufteilung und damit Verdichtung der Gangfolge der Splitgruppe vorgenommen, so dass die einzelne Stufenübersetzung der Splitgruppe in zwei abgestufte Übersetzungen aufgeteilt wird. Insbesondere im Falle geometrischer Stufensprünge ist ein Stufensprung in der Zwischengruppe hierbei halb so groß zu wählen wie der der Splitgruppe, so dass eine geometrische Aufteilung erfolgt.
Alternativ zu der im Vorfeld beschriebenen Variante ist ein Stufensprung der Zwischengruppe größer als ein Stufensprung der Splitgruppe. In diesem Fall wird die Gangfolge der Splitgruppe durch die Zwischengruppe erweitert, so dass sich die durch Übersetzung über die Zwischengruppe dargestellten Gänge nahtlos an die durch die Splitgruppe dargestellten Gänge anschließen. Insbesondere wird dies dadurch erreicht, dass der Stufensprung der Zwischengruppe so groß ist wie eine Übersetzungsbereich der Splitgruppe multipliziert mit dem Stufensprung in der Splitgruppe.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform oder unmittelbar aus der Zeichnung hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnung durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die Bezug auf die in der Zeichnung dargestellte Figur nimmt.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Zahnräderwechselgetriebes. Bei diesem Zahnräderwechselgetriebe handelt es sich bevorzugt um ein Getriebe eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeuges, wie beispielsweise einem Traktor. Dabei umfasst das Zahnräderwechselgetriebe eine Splitgruppe 1, eine Bereichsgruppe 2, sowie eine zwischen der Splitgruppe 1 und der Bereichsgruppe 2 vorgesehene Zwischengruppe 3.
Wie ferner aus der einzigen Figur ersichtlich ist, verfügt die Splitgruppe 1 über eine Eingangswelle 4, welche zugleich eine Antriebswelle des erfindungsgemäßen Zahnräderwechselgetriebes ausgestaltet, und über eine hierzu parallel verlaufende Ausgangswelle 5, sowie eine Vorgelegewelle 6. Dabei ist auf jeder der Wellen 4, 5 und 6 je eine Doppellastschaltkupplung 7, 8 und 9 vorgesehen, wobei eine Kupplungsglocke 10 der auf der Eingangswelle 4 vorgesehenen, ersten Doppellastschaltkupplung 7 zum einen mit einer Kupplungsglocke 11 der zweiten Doppellastschaltkupplung 8 auf der Ausgangswelle 5 und zum anderen mit einer Kupplungsglocke 12 der dritten, auf der Vorgelegewelle 6 befindlichen Doppellastschaltkupplung 9 über je eine äußere Verzahnung in Eingriff steht. Des Weiteren ist auf der Eingangswelle 4 ein erstes Losrad 13 vorgesehen, welches mit einem auf der Ausgangswelle 5 drehfest platzierten, ersten Festrad 14 im Zahneingriff steht. Ferner trägt die Eingangswelle 4 noch ein zweites Festrad 15, das mit einem zweiten, drehbar auf der Ausgangswelle 5 gelagerten Losrad 16 kämmt. Seitens der Vorgelegewelle 6 ist zudem ein drittes Losrad 17 vorgesehen, welches ebenfalls mit dem ersten Festrad 14 der Ausgangswelle 5 im Zahneingriff steht und zu welchem in axialer Richtung benachbart ein drittes Festrad 18 angeordnet ist, wobei dieses dritte Festrad 18 wiederum mit einem weiteren, auf der Ausgangswelle 5 drehfest platzierten, vierten Festrad 19 permanent kämmt. Jede der Doppellastschaltkupplungen 7, 8 und 9 kann neben einer Neutralstellung jeweils zwei Schaltstellungen einnehmen, wobei die erste Doppellastschaltkupplung 7 in einer ersten Schaltstellung ihre Kupplungsglocke 10 mit der Eingangswelle 4 koppelt, während in einer zweiten Schaltstellung das erste Losrad 13 drehfest mit der Kupplungsglocke 10 verbunden wird. In einer ersten Schaltstellung der zweiten Doppellastschaltkupplung 8 wird das zweite Losrad 16 mit der Kupplungsglocke 11 der zweiten Doppellastschaltkupplung 8 drehfest gekoppelt, wohingegen in einer zweiten Schaltstellung die Kupplungsglocke 11 gemeinsam mit der Ausgangswelle 5 umläuft. Entsprechend einer Kombination der Schaltstellungen der ersten Doppellastschaltkupplung 7 mit Schaltstellungen der zweiten Doppellastschaltkupplung 8 können dabei vier unterschiedliche Stufenübersetzungen zwischen der Eingangswelle 4 und der Ausgangswelle 5 dargestellt werden, wobei ein Wechsel zwischen diesen Stufenübersetzungen unter Last erfolgt.
In einer ersten Schaltstellung der dritten Doppellastschaltkupplung 9 wird die Kupplungsglocke 12 drehfest mit der Vorgelegewelle 6 verbunden, während in einer zweiten Schaltstellung das dritte Losrad 17 an der Kupplungsglocke 12 festgesetzt wird und somit gemeinsam mit Kupplungsglocke 12 umläuft. Durch die darstellbaren Koppelungen der Vorgelegewelle 6 mit der Ausgangswelle 5 über das dritte Losrad 17 oder das dritte Festrad 18 kann bei einer dieser Schaltstellungen eine hinsichtlich einem direkten Antrieben über die Eingangswelle 4 entgegengesetzte Drehbewegung der Ausgangswelle 5 hervorgerufen werden, wobei hierbei in Kombination mit den möglichen Schaltstellungen der ersten Doppellastschaltkupplung 7 insgesamt vier Rückwärtsgänge darstellbar sind, welche ebenfalls unter Last geschaltet werden können.
Die Zwischengruppe 3 weist zwei Zahnradstufen 20 und 21 auf, von welchen die erste Zahnradstufe 20 ein auf der Ausgangswelle 5 der Splitgruppe 1 drehfest platziertes Festrad 22 aufweist, welches mit einem auf einer Vorgelegewelle 23 der Zwischengruppe 3 vorgesehenen Festrad 24 im Zahneingriff steht. Diese Vorgelegewelle 23 trägt im weiteren Verlauf ein weiteres Festrad 25 der zweiten Zahnradstufe 21, das mit einem auf einer Eingangswelle 26 der Bereichsgruppe 2 drehbar gelagerten Losrad 27 kämmt. Ferner verfügt die Zwischengruppe 3, wie aus der einzigen Figur ersichtlich, über eine Schaltanordnung 28, mittels welcher neben einer Neutralstellung entweder die Ausgangswelle 5 der Splitgruppe 1 direkt mit der Eingangswelle 26 der Bereichsgruppe 2 oder in einer zweiten Schaltstellung die Eingangswelle 26 der Bereichsgruppe 2 mit dem Losrad 27 der zweiten Zahnradstufe 21 gekoppelt wird, so dass ein Kraftfluss ausgehend von der Ausgangswelle 5 über die beiden Zahnradstufen 20 und 21 auf die Eingangswelle 26 der Bereichsgruppe 2 geführt wird.
Innerhalb der Bereichsgruppe 2 erfolgt eine Übersetzung einer Drehbewegung der Eingangswelle 26 mit einer von mehreren Zahnradstufen 29 bis 34, von welchen jede beim Schalten eine je zugehörige Gruppenübersetzung darstellt. Dabei verfügt jede der Zahnradstufen 29 bis 34 über je ein Festrad 35 bis 40, welches mit einem je zugehörigen Losrad 41 bis 46 im Zahneingriff steht. Im Falle der Zahnradstufen 29 bis 32 sind dabei die Festräder 35 bis 38 jeweils auf einer Ausgangswelle 47 der Bereichsgruppe 2 platziert, während die Losräder 41 bis 44 jeweils auf der Eingangswelle 26 drehbar gelagert sind. Hingegen sind bei den Zahnradstufen 33 und 34 die Festräder 39 und 40 auf der Eingangswelle 26 und die Losräder 45 und 46 auf der Ausgangswelle 47 angeordnet. Die einzelne Zahnradstufe 29 bis 34 wird nun geschaltet, indem das jeweilige Losrad 41 bis 46 über eine je zugeordnete Doppelsynchronkupplung 48 bis 50 drehfest mit der Eingangswelle 26 bzw. mit der Ausgangswelle 47 gekoppelt wird. Entsprechend der Anzahl an Zahnradstufen 29 bis 34 können dabei insgesamt sechs unterschiedliche Gruppenübersetzungen zwischen der Eingangswelle 26 und der Ausgangswelle 47 dargestellt werden. Die Ausgangswelle 47 stellt gleichzeitig eine Abtriebswelle des erfindungsgemäßen Zahnräderwechselgetriebes dar und steht im Endbereich über eine Kegelverzahnung mit einem Achsgetriebe 51 in Kontakt. Über dieses Achsgetriebe 51 wird dann im weiteren Verlauf auf dem Fachmann bekannte Art und Weise eine über die Ausgangswelle 47 eingeleitete Drehbewegung auf Achswellen 52 und 53 übertragen.
Als Besonderheit setzt sich nun die Schaltanordnung 28 der Zwischengruppe 3 aus zwei lastschaltbaren Schaltelementen 54 und 55 zusammen, von welchen das erste Schaltelement 54 bei Betätigung die Ausgangswelle 5 der Splitgruppe 1 mit der Eingangswelle 26 der Bereichsgruppe 2 koppelt, während bei Betätigung des zweite Schaltelements 25 durch Verbindung des Losrades 27 mit der Eingangswelle 26 eine Übersetzung einer Drehbewegung der Ausgangswelle 5 auf die Eingangswelle 26 über die beiden Zahnradstufen 20 und 21 stattfindet. Vorliegend sind die beiden Schaltelemente 54 und 55 dabei in einer Doppelkupplung zusammengefasst und bevorzugt jeweils als nasslaufende Lamellenkupplung ausgestaltet ist. Aufgrund der Tatsache, dass die Schaltelemente 54 und 55 unter Last geschaltet werden können, kann zugkraftunterbrechungsfrei zwischen der direkten Koppelung zwischen Ausgangswelle 5 und Eingangswelle 26 und einer wirksamen Übersetzung über die beiden Zahnradpaare 20 und 21 gewechselt werden. In der Folge können dementsprechend die durch die Splitgruppe 1 darstellbaren lastschaltbaren Stufenübersetzungen verdoppelt werden.
Vorliegend sind die Festräder 22, 24 und 25 und das Losrad 27 derart ausgestaltet, dass ein Stufensprung der Zwischengruppe 3 kleiner ist als Stufensprünge der Splitgruppe 1. In der Folge werden also die durch die Splitgruppe darstellbaren Stufenübersetzungen bei Betätigung des zweiten Schaltelements 55 jeweils aufgeteilt und damit eine darstellbare Gangfolge verdichtet. Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung, bei welcher in der Splitgruppe geometrische Stufensprünge zwischen den einzelnen Stufenübersetzungen vorgesehen sind, ist ein durch die Festräder 22, 24 und 25 und das Losrad 27 definierter Stufensprung halb so groß wie ein Stufensprung der Splitgruppe 1. Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, einen Stufensprung der Zwischengruppe 3 größer auszugestalten als einen Stufensprung der Splitgruppe 1. In diesem Fall dient die Zwischengruppe 3 einer Erweiterung der Gangfolge, indem durch entsprechende Übersetzung über die Zwischengruppe 3 die Stufenübersetzungen der Splitgruppe 1 jeweils in einen anderen Fahrbereich des Nutzfahrzeuges übersetzt werden. Insbesondere ist ein Stufensprung in der Zwischengruppe 3 dabei derartig groß gewählt, dass er einem Übersetzungsbereich der Splitgruppe 1 multipliziert mit dem Stufensprung in der Splitgruppe 1 entspricht.
Um beim Anfahren, Reversieren oder Inchen, d. h. Herantasten an ein Arbeitsgerät, das einzelne Schaltelement 55 zu entlasten, ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, in diesem Fall das erste Schaltelement 54 schlupfend zuzuschalten, so dass ein Teil des Drehmoments auch über das erste Schaltelement 54 übertragen wird. Dabei ist nur ein Schlupfen des ersten Schaltelements 54 zuzulassen, da die ansonsten stattfindende Überbestimmung des Radsatzes zu dessen Verspannung und Beschädigung führen würde. Hierbei ist es denkbar, über eine übergeordnete Steuerung nur ein teilweises Schließen des ersten Schaltelements 54 vorzunehmen, beispielsweise zu 80%.
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Zahnräderwechselgetriebes ist es somit möglich, eine Anzahl lastschaltbarer Stufenübersetzungen einer Splitgruppe 1 deutlich zu erhöhen. Hierbei kann der Aufwand zur Ausbildung dieses Zahnräderwechselgetriebes gering gehalten werden, da im Bereich einer üblicherweise bereits vorhandenen Zwischengruppe 3 ein Ersatz einer dortigen Schaltanordnung mit lastschaltbaren Schaltelementen vorgenommen wird. Zudem wird dabei der Bauraum des Zahnräderwechselgetriebes nur unwesentlich beeinflusst.
Bezugszeichenliste

1: Splitgruppe
2: Bereichsgruppe
3: Zwischengruppe
4: Eingangswelle
5: Ausgangswelle
6: Vorgelegewelle
7: Doppellastschaltkupplung
8: Doppellastschaltkupplung
9: Doppellastschaltkupplung
10: Kupplungsglocke
11: Kupplungsglocke
12: Kupplungsglocke
13: erstes Losrad
14: erstes Festrad
15: zweites Festrad
16: zweites Losrad
17: drittes Losrad
18: drittes Festrad
19: viertes Festrad
20: erste Zahnradstufe
21: zweite Zahnradstufe
22: Festrad
23: Vorgelegewelle
24: Festrad
25: Festrad
26: Eingangswelle
27: Losrad
28: Schaltanordnung
29: Zahnradstufe
30: Zahnradstufe
31: Zahnradstufe
32: Zahnradstufe
33: Zahnradstufe
34: Zahnradstufe
35: Festrad
36: Festrad
37: Festrad
38: Festrad
39: Festrad
40: Festrad
41: Losrad
42: Losrad
43: Losrad
44: Losrad
45: Losrad
46: Losrad
47: Ausgangswelle
48: Doppelsynchronkupplung
49: Doppelsynchronkupplung
50: Doppelsynchronkupplung
51: Achsgetriebe
52: Achswelle
53: Achswelle
54: Schaltelement
55: Schaltelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009000776 A1 [0005, 0012]

Claims

Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeuges, umfassend eine Splitgruppe (1), welche eine Drehbewegung einer Antriebswelle entsprechend einer Wahl einer von mehreren lastschaltbaren Stufenübersetzungen übersetzt auf eine Ausgangswelle (5) der Splitgruppe (1) überträgt, wobei abtriebsseitig der Splitgruppe (1) eine Schaltanordnung (28) vorgesehen ist, welche die Ausgangswelle (5) der Splitgruppe (1) in einer ersten Schaltstellung direkt mit einer nachfolgenden Welle verbindet, wohingegen die Ausgangswelle (5) der Splitgruppe (1) in einer zweiten Schaltstellung der Schaltanordnung (28) über eine zwischenliegende Zwischengruppe (3) übersetzt mit der nachfolgenden Welle gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung (28) aus zwei lastschaltbaren Schaltelementen (54, 55) gebildet ist, von welchen ein erstes Schaltelement (54) bei Betätigung die erste Schaltstellung und ein zweites Schaltelement (55) bei Betätigung die zweite Schaltstellung darstellt, wobei ein Wechsel zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung über die Schaltelemente (54, 55) zugkraftunterbrechungsfrei durchführbar ist.
Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Schaltstellung das erste Schaltelement (54) schlupfend zuschaltbar ist.
Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Splitgruppe (1) eine Eingangswelle (4) aufweist, welche mit der Antriebswelle verbunden und zur Darstellung einer der mehreren Stufenübersetzungen über Zahnradpaare mittels Betätigung von Lastschaltkupplungen mit der Ausgangswelle (5) koppelbar ist.
Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (4) und die Ausgangswelle (5) parallel zueinander verlaufen und auf beiden jeweils eine Doppel-Lastschaltkupplung (7, 8) angeordnet ist, deren Kupplungsglocken (10, 11) über äußere Verzahnungen miteinander in Eingriff stehen, wobei eine erste auf der Eingangswelle (4) vorgesehene Doppel-Lastschaltkupplung (7) in einer ersten Schaltstellung ihre Kupplungsglocke (10) mit der Eingangswelle (4) koppelt und in einer zweiten Schaltstellung ein auf der Eingangswelle (4) vorgesehenes, erstes Losrad (13) mit ihrer Kupplungsglocke (10) verbindet, wobei eine zweite auf der Ausgangswelle (5) angeordnete Doppel-Lastschaltkupplung (8) in einer ersten Schaltstellung ihre Kupplungsglocke (11) mit einem zweiten, auf der Ausgangswelle (5) drehbar gelagerten Losrad (16) verbindet und in einer zweiten Schaltstellung ihre Kupplungsglocke (11) drehfest mit der Ausgangswelle (5) koppelt, und wobei das erste Losrad (13) mit einem auf der Ausgangswelle (5) angeordneten, ersten Festrad (14) und das zweite Losrad (16) mit einem auf der Eingangswelle (4) platzierten, zweiten Festrad (15) im Zahneingriff steht.
Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine parallel zur Eingangswelle (4) und zur Ausgangswelle (5) verlaufende Vorgelegewelle (6) vorgesehen ist, auf welcher eine dritte Doppel-Lastschaltkupplung (9) vorgesehen ist, wobei eine Kupplungsglocke (12) der dritten Doppel-Lastschaltkupplung (9) mit der Kupplungsglocke (10) der ersten Doppel-Lastschaltkupplung (7) über eine äußere Verzahnung in Eingriff steht, wobei die dritte Doppel-Lastschaltkupplung (9) in einer ersten Schaltstellung ihre Kupplungsglocke (12) mit der Vorgelegewelle (6) verbindet und in einer zweiten Schaltstellung ein drittes, auf der Vorgelegewelle (6) drehbar gelagertes Losrad (17) mit ihrer Kupplungsglocke (12) koppelt, und wobei das dritte Losrad (17) mit dem ersten Festrad (14) und ein drittes, auf der Vorgelegewelle (6) angeordnetes Festrad (18) mit einem vierten, auf der Ausgangswelle (5) platzierten Festrad (19) im Zahneingriff steht.
Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischengruppe (3) zwei Zahnradstufen (20, 21) umfasst, wobei eine erste Zahnradstufe (20) durch ein auf der Ausgangswelle (5) der Splitgruppe (1) sitzendes Festrad (22) und ein auf einer Vorgelegewelle (23) angeordnetes Festrad (24) gebildet ist, welche miteinander in Zahneingriff stehen, und wobei eine zweite Zahnradstufe (21) sich aus einem weiteren auf der Vorgelegewelle (23) platzierten Festrad (25) und einem auf der nachfolgenden Welle vorgesehenen Losrad (27) zusammensetzt, welches über das zweite Lastschaltelement (55) mit der nachfolgenden Welle koppelbar ist.
Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nachfolgende Welle eine Eingangswelle (26) einer der Splitgruppe (1) nachgeschalteten Bereichsgruppe (2) ist, welche eine Drehbewegung der Eingangswelle (26) entsprechend einer Wahl einer von mehreren Gruppenübersetzungen übersetzt auf eine Abtriebswelle überträgt.
Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (26) der Bereichsgruppe (2) zur Darstellung einer der mehreren Gruppenübersetzungen über eine von mehreren Zahnradstufen (29 bis 34) durch Schalten eines je zugehörigen Schaltelements mit einer Ausgangswelle (47) koppelbar ist, wobei die Ausgangswelle (47) mit der Abtriebswelle in Verbindung steht.
Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stufensprung der Zwischengruppe (3) kleiner ist als ein Stufensprung der Splitgruppe (1).
Zahnräderwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stufensprung der Zwischengruppe (3) größer ist als ein Stufensprung der Splitgruppe (1).