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Die Erfindung betrifft ein Getriebeschaltelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei Getrieben für schwere LKWs haben sich Gruppengetriebe mit 12 Gängen mit geometrischer Gangstufung am Markt durchgesetzt. Einen Beitrag zur Verbrauchsreduzierung liefern automatisierte Getriebe durch eine fahrerunabhängige, der Fahrsituation angepasste, optimale Gangwahl.
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Doppelkupplungsgetriebe in verschiedenen Bauweisen sind vor allem aus dem PKW-Bereich, aber auch aus dem Nutzfahrzeugbereich, bekannt. Es ist dabei eine Getriebeeingangswelle als eine äußere Hohlwelle ausgebildet, in der eine zweite, als Vollwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle radial innen aufgenommen wird. Jede der Getriebeeingangswellen ist dabei mit einer Kupplung gekoppelt und damit können bei einer sequentiellen Schaltabfolge Gänge unter Last weitgehend ohne Zugkraftunterbrechung geschaltet werden. Die Lastschaltbarkeit erfolgt indem jeweils ein der einen Kupplung zugeordneter Gang aktiv ist, während ein der anderen Kupplung zugeordneter Anschlussgang vorgewählt ist, und der Gangwechsel durch ein zeitlich überschneidendes Öffnen und Schließen der beiden Kupplungen erfolgt.
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Um den Kraftstoffverbrauch und damit die Emission zu reduzieren, geht der aktuelle Trend dahin, die Motordrehzahl im Hauptbetriebsbereich weiter abzusenken. Bei Nutzfahrzeugen ist dies der Fahrbetrieb auf der Autobahn, ein Betrieb im niedrigen Drehzahlbereich, wobei dem Motor nur eine geringe Leistungsreserve zur Verfügung steht. Verbesserungen bei der Fahrzeugaerodynamik und am Rollwiderstand reduzieren außerdem den Leistungsbedarf und vergrößern den Spielraum zur Drehzahlabsenkung. Bei geringer Leistungsreserve während der Konstantfahrt im niedrigen Drehzahlbereich sind allerdings häufige Rückschaltungen erforderlich. Diese häufigen Schaltungen sind zugkraftunterbrechend und unkomfortabel.
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Aus der
DE 10 2006 015 661 A1 ist ein lastschaltbares Getriebe für ein Nutzfahrzeug bekannt, wobei eine sequentielle Lastschaltbarkeit, bei gleichzeitiger Ermöglichung von Mehrfachhochschaltungen oder Mehrfachrückschaltungen ohne Zugkraftunterbrechung ermöglicht werden soll. Ein derartiges Getriebe wird mit einer Doppelkupplung, einer Splitgruppe, einer Hauptgruppe und einer Rangegruppe umgesetzt. Das erfindungsgemäße Getriebe verfügt zudem über einen Direktgang für einen optimalen Wirkungsgrad und zumindest einen zugkraftunterbrechungsfreien Overdrive-Getriebegang. Zur Realisierung werden dabei allerdings viele Schaltelemente verbaut.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, besonders für Doppelkupplungsgetriebe ein Getriebeschaltelement bzw. ein Verfahren zur Betätigung des Getriebeschaltelements vorzuschlagen, so dass ein Getriebe zumindest im relevanten Geschwindigkeitsbereich, bei Konstantfahrten im niedrigen Drehzahlbereich, komfortabel lastschaltbar ist, und hinsichtlich des Bauraums und des Montageaufwands optimiert ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 5, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Es wird ein Getriebeschaltelement für ein Getriebe mit einer ersten und einer zweiten Getriebewelle mit mindestens zwei Radebenen vorgeschlagen, wobei das Getriebeschaltelement auf der zweiten Getriebewelle angeordnet ist. Ein erster Teil des Getriebeschaltelements ist dabei zwischen einer ersten, linken Radebene und einer zweiten, rechten Radebene angeordnet und ein zweiter Teil des Getriebeschaltelements ist zwischen der ersten, linken Radebene und der ersten Getriebewelle angeordnet. Der erste Teil des Getriebeschaltelements wird dabei zur wahlweisen Verbindung der zweiten Getriebewelle mit der ersten Radebene oder der zweiten Radebene verwendet Der zweite Teil des Getriebeschaltelements wird zur wahlweisen Herstellung oder Auflösung einer Verbindung zwischen der zweiten Getriebewelle mit der ersten Getriebewelle oder auch weiterer Radebenen verwendet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Teil des Getriebeschaltelements mit einem Federelement ausgestattet. Außerdem ist der erste Teil des Getriebeschaltelements ist über ein Verbindungselement mit dem zweiten Teil des Getriebeschaltelements verbunden. Das Verbindungselement ist über das Federelement federnd angebunden. Das Federelement kann dabei unterschiedlich ausgebildet sein und auch aus mehreren Federn bestehen.
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In einer weiteren Ausführungsform lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Getriebeschaltelement fünf Schaltstellungen abbilden, da sowohl der erste Teil des Getriebeschaltelements als auch der zweite Teil des Getriebeschaltelements mit einer Neutralstellung versehen sein können. Mit dem ersten Teil des Getriebeschaltelements können die links und rechts eines ersten Teils des Getriebeschaltelements angeordneten zwei Radebenen geschaltet werden. Mit dem zweiten Teil des Schaltelements kann ein weiterer Gang geschaltet werden, wobei es sich bei Verbindung der beiden Wellen um einen Direktgang handelt, der durch die Verbindung der ersten Getriebewelle mit der zweiten Getriebewelle verwirklicht wird. Durch die federnde Anbindung ist es möglich bei einer geschalteten ersten Radebene gleichzeitig den Direktgang vorzuwählen, um so einen zugkraftunterbrechungsfreien Direktgang herstellen zu können. Es wäre möglich, dass auch andere Gänge durch den zweiten Teil des Getriebeschaltelements geschaltet werden können und auch Schaltelemente mit nur einer oder keiner Neutralstellung Anwendung finden.
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Ausgehend von den aufgezeigten Ausführungsformen würde ein beispielhaftes verfahren folgendermaßen ablaufen: Wenn die links des ersten Schaltelements liegende erste Radebene geschaltet ist und anschließend die erste Getriebewelle mit der zweiten Getriebewelle verbunden werden soll, wird der zweite Teil des Getriebeschaltelements entgegen der Federkraft eines Federelements mit der ersten Getriebewelle verbunden, wobei der erste Teil des Getriebeschaltelements solange mit der ersten, linken Radebene verbunden bleibt, solange ein Drehmoment an der ersten, linken Radebene anliegt und eine Reibungskraft zwischen sich berührenden Zahnflanken des ersten Teils des Getriebeschaltelements und den Zahnflanken des Losrads der ersten, linken Radebene den ersten Teil des Getriebeschaltelements in dieser Stellung hält. Sobald die Verbindung zwischen dem zweiten Teil des Getriebeschaltelements und der ersten Getriebewelle hergestellt ist und kein ausreichendes Drehmoment an der ersten linken Radebene mehr anliegt, wird der erste Teil des Getriebeschaltelements durch die Federkraft des Federelements in Richtung des zweiten Teils des Getriebeschaltelements geführt und das Losrad der ersten, linken Radebene wird von der zweiten Getriebewelle gelöst.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung sind Ausführungsbeispiele beigefügt.
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1: Schematischer Aufbau des ZF-AS-Tronic-Getriebes mit 12 Gängen
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2: Tabellarische Darstellung einer Gangstufung
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3: Getriebeschema mit einem erfindungsgemäßen Getriebeschaltelement
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4: Leistungsfluss zu 3
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5: Variante eines Getriebeschemas mit einem erfindungsgemäßen Getriebeschemas
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6: Leistungsfluss der Vorwärtsgänge zu 5
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7: Erfindungsgemäßes Getriebeschaltelement in Direktgangstellung
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8: Getriebeschaltelement aus 7 in Vorwärtsgangstellung
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9: Getriebeschaltelement aus 7 in Rückwärtsgangstellung
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1 zeigt ein heutiges Getriebeschema des ZF-Getriebes AS-Tronic mit 12 Gängen. Das hier vorgestellte AS-Tronic-Getriebe zeigt den Stand der Technik und kann nicht zugkraftunterbrechungsfrei geschaltet werden. Es handelt sich dabei um ein automatisiertes Gruppengetriebe für Nutzfahrzeuge, mit einem Hauptgetriebe 2 mit drei Vorwärtsgängen, einer dem Hauptgetriebe 2 vorgeschalteten Splitgruppe 4 und einer dem Hauptgetriebe 2 nachgeschalteten Bereichsgruppe 6. Das Hauptgetriebe ist in Vorgelegebauweise ausgeführt und hier mit unsynchronisierten Klauen 8, 10 als Getriebeschaltelemente versehen. Es sind zwei parallel zur Hauptwelle 12 verlaufende, einander gegenüberliegende Vorgelegewellen 14, 16 verbaut. Dies bringt Vorteile zur Optimierung von Gewicht und Bauraum. Die zwei Eingangskonstanten 18, 20 der ebenfalls in Vorgelegebauweise ausgeführten Splitgruppe 4 können durch ein synchronisiertes Getriebeschaltelement 22 geschaltet werden. Die zweistufige Bereichsgruppe 6 ist als Planetengetriebe 24 ausgeführt. Es sind verschiedene Ausführungsformen des AS-Tronic-Getriebes bekannt. Im hier gezeigten Beispiel ist das Hauptgetriebe 2 als Direktganggetriebe mit einer Hauptwelle 12 und zwei Vorgelegewellen 14, 16 ausgeführt. Es besitzt drei Übersetzungsstufen 20, 26, 28 für die Vorwärtsgänge und eine Übersetzungsstufe 30 für die Rückwärtsgänge und ist damit dreistufig ausgebildet. Die Festräder sind drehfest auf den Vorgelegewellen 14, 16 angeordnet und die Losräder drehbar auf der Hauptwelle 12. Die Losräder können durch die doppelseitig wirkenden Getriebeschaltelemente 8, 10 geschaltet werden.
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Die Splitgruppe 4 bildet zwei schaltbare Eingangskonstanten 18, 20. Dabei ist das erste Losrad der ersten Übersetzungsstufe drehbar auf der Eingangswelle 32 gelagert. Das zweite Losrad der zweiten Übersetzungsstufe ist drehbar auf der Hauptwelle 12 gelagert. Das synchronisierte doppelseitige Getriebeschaltelement 22 der beiden Eingangskonstanten 18, 20 ist mit einer Kupplung 34 verbunden, die mit einem hier nicht dargestellten Antrieb in Verbindung steht. Die Festräder der beiden Eingangskonstanten 18, 20 sind drehfest auf den Vorgelegewellen 14, 16 angeordnet.
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Die zweistufige Bereichsgruppe 6 ist in Planetenbauweise mit einem Planetenradsatz 24 ausgeführt. Das Sonnenrad 36 ist dabei drehfest mit der ausgangsseitig verlängerten Hauptwelle 12 verbunden. Der Planetenträger 38 ist drehfest mit der Ausgangswelle 40 der Bereichsgruppe 6 verbunden. Das Hohlrad 42 steht mit einem doppelseitigen synchronisierten Getriebeschaltelement 44 in Verbindung, mittels dessen die Bereichsgruppe 6 wechselweise durch die Verbindung des Hohlrades 42 mit einem feststehenden Gehäuseteil 46 in eine Langsamfahrstufe und durch die Verbindung des Hohlrades 42 mit dem Planetenträger 38 in eine Schnellfahrstufe schaltbar ist.
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In 2 ist eine Tabelle abgebildet, die eine mögliche Vorwärtsgangstufung für ein erfindungsgemäßes Getriebe aufzeigt. Der erste Gang muss dabei sehr groß übersetzt werden, um ein reibungsloses Anfahren und Rangieren zu gewährleisten. In diesem Beispiel ist der erste Gang mit i = 20, 12 übersetzt. Der Direktgang soll auf Grund seines guten Wirkungsgrades für den Hauptfahrbereich verwendet werden. Der Direktgang wird ohne Zwischenschaltung eines Gangrades verwirklicht und wird damit mit i=1 übersetzt. Das erfindungsgemäße Getriebe soll weiterhin mit einem Schnellgang (Übersetzung < 1) ausgeführt werden. Dies ist hier der zwölfte Gang G12, der beispielhaft mit i = 0,77 übersetzt wird. Die Gangstufung des Hauptgetriebes ist hier teilprogressiv ausgelegt.
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Die 3 zeigt ein Getriebeschema mit einem erfindungsgemäßen Getriebeschaltelement 74 mit einem Hauptgetriebe 2 mit fünf Vorwärtsgangradebenen 48, 50, 52, 54, 56 und einer Rückwärtsgangradebene 58 und zwei Vorgelegewellen 14, 16, sowie einer Bereichsgruppe 6, die aus einem Planetenzahnradsatz 24 besteht. Das Hauptgetriebe 2 hat eine erste Getriebeeingangswelle 66, die mit einer ersten Kupplung 62 einer Doppelkupplung 64 verbunden ist und eine zweite Getriebeeingangswelle 60, die mit einem zweiten Kupplungsteil 68 der Doppelkupplung 64 verbunden ist. Im Weiteren sind zwei doppelseitig wirkende Getriebeschaltelemente 70, 72 und ein erfindungsgemäßes Getriebeschaltelement 74 verbaut, wobei das erste Getriebeschaltelement 70 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 60 und das zweite Getriebeschaltelement 72 mit der ersten Getriebeeingangswelle 66 des Hauptgetriebes 2 verbunden ist. Die Losräder der Radebenen 48, 50, 52, 54, 56, 58 liegen frei drehbar auf der Getriebehauptwelle 76 bzw. auf den Eingangswellen 60, 66 des Hauptgetriebes 2. Die Festräder der Radebenen 48, 50, 52, 54, 56, 58 sind nicht drehbar auf den Vorgelegewellen 14, 16 platziert. Jedes Getriebeschaltelement 70, 72 hat drei Schaltstellungen. Das erste Getriebeschaltelement 70 und das zweite Getriebeschaltelement 72 können entweder die rechte 50, 54 oder die linke Radebene 48, 52 schalten oder in einer Mittelposition keines der Radebenen schalten. Das erfindungsgemäße dritte Getriebeschaltelement 74 hat in diesem Beispiel ebenfalls drei Schaltstellungen: linke Radebene (Abtriebskonstante) 56, rechte Radebene (Rückwärtskonstante) 58 und den Direktgang durch Verbindung der Eingangswelle 66 mit der Hauptwelle 76. Der erste Teil des Getriebeschaltelements 74 ist zur Schaltung der Vorwärtsgangradebene 56 und zur Schaltung der Rückwärtsgangradebene 58 bestimmt. Der zweite Teil des Getriebeschaltelements 74 ist zur Schaltung des Direktgangs bestimmt. Muss nun von der Vorwärtsgangebene 56 in den Direktgang geschalten werden, kann der zweite Teil des Getriebeschaltelements 74 entgegen der Federkraft in die Direktgangstellung schalten, wobei der erste Teil des Getriebeschaltelements 74 solange in der Vorwärtsgangstellung bleibt, solange ein Drehmoment an der Vorwärtsgangradebene 56 anliegt und die Reibungskraft das Getriebeschaltelement 74 in der Vorwärtsgangstellung hält. Das Getriebeschaltelement 74 wird in 7 bis 9 genauer erläutert. Ein viertes synchronisiertes doppelseitiges Getriebeschaltelement 78 schaltet zwischen den beiden Schaltstellungen Schnell und Langsam, die durch die Bereichsgruppe 6 erzeugt werden. Das Getriebe liefert mit einer Hauptgruppe 2 und einer Bereichsgruppe 6 zwölf Vorwärtsgänge. Alle Getriebeschaltelemente 70, 72, 74, 78 sind hier auf bzw. axial zur Hauptwelle angeordnet, um eine kompakte 2-Vorgelegewellenbauweise zu erleichtern. Durch eine 2-Vorgelegewellenbauweise findet eine Leistungsverzweigung auf zwei einander gegenüberliegenden Vorgelegewellen 14, 16 statt, was den Lagerungsaufwand reduziert. Die Getriebeschaltelemente 70, 72, 74, 78 können als Klauen ausgeführt werden, wobei die Synchronisierung über die Doppelkupplung 64 erfolgt. Eine Ausführung der Getriebeschaltelemente 70, 72, 74, 78 als synchronisierte Getriebeschaltelemente ist ebenfalls möglich.
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Im Direktgang für den Hauptfahrbereich können die Vorgelegewellen 14, 16 zur weiteren Reduzierung der Schleppverluste abgekoppelt werden. Es können ebenfalls Schnellgänge umgesetzt werden. Weitere Bauraumeinsparungen können erreicht werden, wenn man auf die vollständige Lastschaltbarkeit im Hauptgetriebe 2 verzichtet. Dies wird in 5 und 6 genauer beschrieben. In diesem Fall kann eine Radebene 54 entfallen.
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Der Leistungsfluss, der durch das in 3 vorgestellte Getriebeschema entsteht, wird in 4 dargestellt. Die Gänge G1–G6 werden in der langsamen Bereichsgruppe gefahren. Der erste Gang G1 wird durch Schließen der ersten Kupplung 62 und Übertragung der Kraft über das zweite Getriebeschaltelement 72 und über die dritte Radebene 52 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die fünfte Radebene 56 und das Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschaltet. Das bedeutet, dass der Planetenträger 38 durch das vierte Getriebeschaltelement 78 mit dem Gehäuseteil 46 verbunden wird. Der zweite Gang G2 wird durch Betätigung der zweiten Kupplung 68 und Übertragung der Kraft über das erste Getriebeschaltelement 70 und über die zweite Radebene 50 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die fünfte Radebene 56 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschaltet. Der dritte Gang G3 wird durch Betätigung der ersten Kupplung 62 und Übertragung der Kraft über das zweite Getriebeschaltelement 72 und über die vierte Radebene 54 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die fünfte Radebene 56 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschaltet. Der vierte Gang G4 wird durch Betätigung der zweiten Kupplung 68 und Übertragung der Kraft über das erste Getriebeschaltelement 70 und über die erste Radebene 48 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die fünfte Radebene 56 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschaltet. Der fünfte Gang G5 ist ein Direktgang mit auf Langsam geschalteter Bereichsgruppe 6. Die erste Kupplung 62 wird dabei betätigt. Das dritte Getriebeschaltelement 74 verbindet die erste Eingangswelle 66 mit der Hauptwelle 76. Der sechste Gang G6 wird durch Betätigung der zweiten Kupplung 68 und Übertragung der Kraft über das erste Getriebeschaltelement 70 und über die erste Radebene 48 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die vierte Radebene 54 und das zweite Getriebeschaltelement 72 auf die erste Eingangswelle 66 übertragen. Die erste Eingangswelle 66 ist dabei mit der Hauptwelle 76 über das dritte Getriebeschaltelement 74 verbunden. Damit wird die Kraft auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschaltet. Alle Schaltungen vom ersten bis zum sechsten Gang G1–G6 konnten ohne Zugkraftunterbrechung geschaltet werden, da durch die Doppelkupplung 64 jedes Element abwechselnd geschaltet werden konnte.
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Der siebte Gang G7 wird durch Betätigung der ersten Kupplung 62 und Übertragung der Kraft über das zweite Getriebeschaltelement 72 und über die dritte Radebene 52 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die fünfte Radebene 56 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 wird nun auf Schnell geschaltet. Dabei entsteht ein Schaltvorgang mit Zugkraftunterbrechung, da das vierte Getriebeschaltelement 78 von seiner ersten Stellung in die zweite Stellung wechseln muss. Der achte Gang G8 wird durch Betätigung der zweiten Kupplung 68 und Übertragung der Kraft über das erste Getriebeschaltelement 70 und über die zweite Radebene 50 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die fünfte Radebene 56 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Schnell geschaltet. Der neunte Gang G9 wird durch Betätigung der ersten Kupplung 62 und Übertragung der Kraft über das zweite Getriebeschaltelement 72 und über die vierte Radebene 54 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die fünfte Radebene 56 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Schnell geschaltet. Der zehnte Gang G10 wird durch Betätigung der zweiten Kupplung 68 und Übertragung der Kraft über das erste Getriebeschaltelement 70 und über die erste Radebene 48 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die fünfte Radebene 56 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Schnell geschaltet. Der elfte Gang G11 wird durch Betätigung der ersten Kupplung 62 und Übertragung der Kraft über den Direktgang durch Verbindung der ersten Eingangswelle 66 mit der Hauptwelle 76 gebildet. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Schnell geschaltet. Der zwölfte Gang G12 ist der Schnellgang und wird durch Betätigung der zweiten Kupplung 68 und Übertragung der Kraft über das erste Getriebeschaltelement 70 und über die erste Radebene 48 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die vierte Radebene 54 und das zweite Getriebeschaltelement 72 auf die erste Eingangswelle 66 übertragen. Die erste Eingangswelle 66 ist dabei mit der Hauptwelle 76 über das dritte Getriebeschaltelement 74 verbunden. Damit wird die Kraft auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Schnell geschaltet. Alle Schaltungen vom siebten bis zum zwölften Gang G7–G12 konnten ohne Zugkraftunterbrechung geschaltet werden, da durch die Doppelkupplung 64 jedes Element abwechselnd geschaltet werden konnte.
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Es sind im Weiteren vier Rückwärtsgänge GR1, GR2, GR3, GR4 möglich. Der erste Rückwärtsgang GR1 wird durch Betätigung der ersten Kupplung 62 und Übertragung der Kraft über das zweite Getriebeschaltelement 72 und über die dritte Radebene 52 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die Rückwärtsgangradebene 58 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 wird dabei auf Langsam geschaltet. Der zweite Rückwärtsgang GR2 wir durch Betätigung der zweiten Kupplung 68 und Übertragung der Kraft über das erste Getriebeschaltelement 70 und über die zweite Radebene 50 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die Rückwärtsgangradebene 58 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschaltet. Der dritte Rückwärtsgang GR3 wir durch Betätigung der ersten Kupplung 62 und Übertragung der Kraft über das zweite Getriebeschaltelement 72 und über die vierte Radebene 54 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die Rückwärtsgangradebene 58 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschaltet. Der vierte Rückwärtsgang GR4 wir durch Betätigung der zweiten Kupplung 68 und Übertragung der Kraft über das erste Getriebeschaltelement 70 und über die erste Radebene 48 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die Rückwärtsgangradebene 58 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschaltet. Damit zeigt sich, dass sobald ein Umschalten der Bereichsgruppe 6 nötig wird, der Schaltvorgang nicht mehr lastschaltbar ablaufen kann.
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5 zeigt ein alternatives Getriebeschema, bei dem im Vergleich zu 3 eine Radebene entfallen kann. Dabei wird auf die vollständige Lastschaltbarkeit innerhalb eines geschalteten Zustands der Bereichsgruppe 6 verzichtet, allerdings wird die Lastschaltbarkeit im Hauptfahrbereich weiterhin erfüllt. Das Getriebeschema enthält ein Hauptgetriebe 2 mit vier Vorwärtsgangradebenen 48, 50, 52, 56 und einer Rückwärtsgangradebene 58, sowie einer Bereichsgruppe 6, die aus einem Planetenzahnradsatz 42 besteht, und zwei Vorgelegewellen 14, 16. Das Hauptgetriebe 2 hat eine erste Getriebeeingangswelle 66, die mit einer ersten Kupplung 62 einer Doppelkupplung 64 verbunden ist und eine zweite Getriebeeingangswelle 60, die mit einem zweiten Kupplungsteil 68 der Doppelkupplung 64 verbunden ist. Im Weiteren sind im Hauptgetriebe 2 drei Getriebeschaltelemente 70, 72, 74 verbaut, wobei das erste Getriebeschaltelement 70 mit der zweiten Eingangswelle 60 und das zweite Getriebeschaltelement 72 mit der ersten Eingangswelle 66 des Hauptgetriebes 2 verbunden ist. Die Losräder der Radebenen 48, 50, 52, 56, 58 liegen frei drehbar auf der Getriebehauptwelle 76 bzw. auf den Eingangswellen 66, 62 des Hauptgetriebes 2. Die Festräder der Radebenen 48, 50, 52, 56, 58 sind nicht drehbar auf den Vorgelegewellen 14, 16 platziert. Jedes Getriebeschaltelement 70, 72 hat drei Schaltstellungen. Das erste Getriebeschaltelement 70 und das zweite Getriebeschaltelement 72 können entweder die rechte Radebene 50, 52 oder die linke Radebene 48, 50 schalten oder in einer Mittelposition keines der Radebenen 50, 48, 52 schalten. Das erfindungsgemäße dritte Getriebeschaltelement 74 hat hier ebenfalls drei Schaltstellungen: linke Radebene (Abtriebskonstante) 56, rechte Radebene (Rückwärtskonstante) 58 und den Direktgang durch Verbindung der Eingangswelle 66 mit der Hauptwelle 76. Ein viertes synchronisiertes doppelseitiges Getriebeschaltelement 78 ist in der Bereichsgruppe 6 verbaut und schaltet zwischen den beiden Schaltstellungen Schnell und Langsam, die durch die Bereichsgruppe 6 erzeugt werden.
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In 6 ist der zu 5 zugehörige Leistungsfluss dargestellt. Dabei wurde nur der Leistungsfluss der Vorwärtsgänge des Hauptgetriebes 2 abgebildet. Die Bereichsgruppe 6 kann entsprechend Langsam oder Schnell dazugeschalten werden, um eine Verdoppelung der Vorwärtsgänge G1–G6 zu erreichen. Dies läuft analog zum in 4 erläuterten Ablauf. Ebenso sind die möglichen Rückwärtsgänge nicht abgebildet, wobei in dieser Variante drei Rückwärtsgänge möglich wären. Die ersten sechs Gänge G1–G6 werden wiederum in der langsamen Bereichsgruppe 6 gefahren. Der erste Gang G1 wird durch Schließen der ersten Kupplung 62 und Übertragung der Kraft über das zweite Schaltelement 72 auf die zweite Radebene 50 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die vierte Radebene 56 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschalten. Das bedeutet, dass der Planetenträger 38 durch das vierte Getriebeschaltelement 78 mit dem Gehäuseteil 46 verbunden wird. Der zweite Gang G2 wird durch Betätigung der zweiten Kupplung 68 und Übertragung der Kraft über das erste Getriebeschaltelement 70 auf die zweite Radebene 50 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die dritte Radebene 52 und das zweite Getriebeschaltelement 72 auf die Eingangswelle 66 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschaltet. Hierbei muss das zweite Getriebeschaltelement 72 aus der Position zum Schalten der zweiten Radebene 50 in die Position zum Schalten der dritten Radebene 52 wechseln. Dabei entsteht eine Zugkraftunterbrechung. Der dritte Gang G3 wird durch Schließen der ersten Kupplung 62 und Übertragung der Kraft über das zweite Getriebeschaltelement 72 und über die dritte Radebene 52 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die vierte Radebene 56 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschalten. Der vierte Gang G4 wird durch Betätigung der zweiten Kupplung 68 und Übertragung der Kraft über das erste Getriebeschaltelement 70 und über die erste Radebene 48 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die vierte Radebene 56 und das dritte Getriebeschaltelement 74 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschaltet. Der fünfte Gang G5 wird durch Schließen der ersten Kupplung 62 und Verbindung der ersten Eingangswelle 66 mit der Hauptwelle 76 als Direktgang ausgeführt. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschalten. Der sechste Gang G6 wird durch Betätigung der zweiten Kupplung 68 und Übertragung der Kraft über das erste Getriebeschaltelement 70 und über die erste Radebene 48 auf die Vorgelegewellen 14, 16 gebildet. Von dort wird die Kraft über die dritte Radebene 52 und das zweite Getriebeschaltelement 72 auf die Hauptwelle 76 übertragen. Die Bereichsgruppe 6 ist dabei auf Langsam geschaltet.
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7 bis 9 zeigen eine mögliche erfindungsgemäße Ausführungsform des dritten Getriebeschaltelement 74 in verschiedenen Schaltstellungen. 7 zeigt das dritte Getriebeschaltelement 74 bei geschaltetem Direktgang. Das Getriebeschaltelement 74 ist in zwei Teile 82, 84 geteilt. Der erste Teil des Getriebeschaltelements 82 ist für die Schaltung der Abtriebskonstanten 56 und die Schaltung der Rückwärtskonstanten 58 zuständig und ist über ein Federelement 80 mit einem zweiten Teil des Getriebeschaltelements 84 verbunden. Der zweite Teil des Getriebeschaltelements 84 schaltet den Direktgang. In der hier dargestellten Schaltstellung wird über den zweiten Teil des Getriebeschaltelements 84 die Hauptwelle 76 mit der Eingangswelle 66 verbunden und damit der Direktgang hergestellt.
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In 8 ist über den ersten Teil des Getriebeschaltelements 82 das Losrad der Rückwärtskonstanten 58 mit der Getriebehauptwelle 76 verbunden und der Rückwärtsgangradsatz 58 geschaltet.
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In 9 ist über den ersten Teil des Getriebeschaltelements 82 das Losrad der Abtriebskonstanten 56 mit der Getriebehauptwelle 76 verbunden und dieser Vorwärtsgangradebene 56 geschaltet. Wird nun von der Abtriebskonstanten 56 in den Direktgang geschaltet, kann der zweite Teil des Getriebeschaltelements 84 entgegen der Federkraft des Federelements 80 in die Direktgangstellung schalten, wobei der erste Teil des Getriebeschaltelements 82 solange in der Vorwärtsgangstellung bleibt, solange ein Drehmoment an der Abtriebskonstante 56 anliegt und die Reibungskraft, die zwischen dem ersten Teil des Getriebeschaltelements 82 und einem Losrad der Abtriebkonstanten 56 besteht, den ersten Teil des Getriebeschaltelements 82 in dieser Stellung hält. Anschließend wird durch die Federkraft des Federelements 80 der erste Teil des Getriebeschaltelements 82 in Richtung des zweiten Teils des Getriebeschaltelements 84 gezogen, so dass anschließend die Stellung des geschalteten Direktgangs, wie in 7 dargestellt, erreicht wird. Dadurch ist ein vorzeitiges Einlegen des Direktgangs möglich und damit eine zugkraftunterbrechungsfreie Schaltung in den Direktgang gestattet.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Hauptgetriebe
- 4
- Splitgruppe
- 6
- Bereichsgruppe
- 8, 10
- Getriebeschaltelement
- 12
- Hauptwelle
- 14, 16
- Vorgelegewelle
- 18
- Eingangskonstante
- 20
- Eingangskonstante, Übersetzungsstufe
- 22
- Getriebeschaltelement
- 24
- Planetengetriebe
- 26, 28, 30
- Übersetzungsstufe
- 32
- Eingangswelle
- 34
- Kupplung
- 36
- Sonnenrad
- 38
- Planetenträger
- 40
- Ausgangswelle
- 42
- Hohlrad
- 44
- Getriebeschaltelement
- 46
- feststehender Gehäuseteil
- 48, 50, 52, 54, 56
- Vorwärtsgangradebenen
- 58
- Rückwärtsgangradebene
- 60
- zweite Getriebeeingangswelle
- 62
- erste Kupplung
- 64
- Doppelkupplung
- 66
- erste Getriebeeingangswelle
- 68
- zweite Kupplung
- 70, 72, 74
- Schaltelement
- 76
- Getriebehauptwelle
- 78
- Getriebeschaltelement
- 80
- Federelement
- 82
- erster Teil des Getriebeschaltelements 74
- 84
- zweiter Teil des Getriebeschaltelements 74
- G1–G12
- Vorwärtsgänge 1–12
- GR1–GR4
- Rückwärtsgänge 1–4
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006015661 A1 [0005]
