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Die Erfindung betrifft ein Mehrgruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines Mehrgruppengetriebes eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
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Mehrgruppengetriebe kommen in Fahrzeugen zum Einsatz, die, wie beispielsweise Nutzkraftwagen, eine hohe Anzahl von Gängen und eine große Gesamtspreizung benötigen. Sie umfassen üblicherweise ein mehrgängiges Hauptgetriebe in zugkraftunterbrechend schaltender Einfachkupplungsbauweise oder in zugkraftunterbrechungsfrei schaltender Doppelkupplungsbauweise sowie eine diesem im Kraftfluss nachgeordnete, meistens zweistufige Bereichsgruppe und/oder eine diesem im Kraftfluss vorgeordnete Splitgruppe. Wegen der relativ komplizierten Schaltabläufe erfolgen die Schaltungen bei einem solchen Fahrzeuggetriebe üblicherweise teilautomatisiert oder vollautomatisiert.
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Die Schaltkupplungen in den Getriebegruppen können als Synchronisierungen ausgebildet sein. Um den Kosten- und Bauaufwand gering zu halten, werden häufig auch unsynchronisierte Klauenkupplungen verwendet. Die Synchronisierung der Gangschaltelemente kann dann mittels der Motorsteuerung und Getriebesteuerung sowie mittels steuerbarer Kupplungen, Getriebebremsen oder Zusatzantriebe erfolgen, wie es beispielsweise die
DE 10 2009 000 710 A1 beschreibt.
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Allerdings erfolgt die Umschaltung der Bereichsgruppe in der Regel zugkraftunterbrechend, wobei aufgrund der Schaltvorgänge in den Getriebegruppen und dem notwendigen Synchronisierungsaufwand relativ hohe Schaltzeiten entstehen können. Dies beeinträchtigt den Fahrkomfort und die Fahrdynamik des Fahrzeugs.
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Aus der
DE 10 2007 046 737 A1 ist ein Mehrgruppengetriebe mit einem mehrgängigen Hauptgetriebe bekannt, welches als synchronisiertes oder unsynchronisiertes Doppelkupplungsgetriebe oder Einfachkupplungsgetriebe ausgebildet ist sowie eine Bereichsgruppe aufweist, welche als synchronisiertes oder unsynchronisiertes Planeten- oder Vorgelegegetriebe ausgebildet ist und eine langsame sowie eine schnelle Übersetzungsstufe aufweist. Der höchste Gang des Hauptgetriebes weist in Kombination mit der langsamen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe die gleiche oder zumindest annähernd die gleiche Übersetzung auf wie der kleinste Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der schnellen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe. Es sind also zwei benachbarte, etwa gleich übersetzte Gänge zwischen den Bereichen beziehungsweise Übersetzungsstufen der Bereichsgruppe vorhanden. Eine zugkraftunterbrechende Bereichsumschaltung zwischen der langsamen und der schnellen Übersetzungsstufe ist folglich nur dann notwendig, wenn im Fahrbetrieb bei einer Hoch- oder Rückschaltung im Gangbereich der Bereichsumschaltung ein Wechsel über mindestens zwei Gangstufen vorgesehen beziehungsweise notwendig ist. Der Zeitpunkt der zugkraftunterbrechenden Bereichsumschaltung kann mittels einer Steuerungseinrichtung, welche relevante Daten sammelt und auswertet, in einen nicht störenden Betriebsbereich des Fahrzeugs gelegt werden.
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Die
DE 198 51 895 A1 beschreibt ein Mehrgruppengetriebe mit einem Hauptgetriebe und einer synchronisierten zweistufigen Bereichsgruppe, die dem Hauptgetriebe nachgeordnet ist und eine langsame sowie eine schnelle Übersetzung aufweist, wobei die schnelle Übersetzung eine direkte Übersetzung ist. Auf einer Welle zwischen dem Hauptgetriebe und der Bereichsgruppe, welche die Ausgangswelle des Hauptgetriebes und Eingangswelle der Bereichsgruppe ist, ist eine Synchronisierung angeordnet. Die Bereichsgruppe ist als ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger mit Planetenrädern ausgebildet ist, wobei das Sonnenrad als ein Kupplungskörper der Synchronisierung ausgebildet ist, der Planetenträger eine Getriebeausgangswelle bildet, und das Hohlrad ständig gehäusefest angeordnet ist. Eine Bereichsumschaltung der Bereichsgruppe erfolgt über die Synchronisierung.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Mehrgruppengetriebe sowie ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines Mehrgruppengetriebes zu schaffen, die einen hohen Schaltkomfort ermöglichen und kostengünstig herstellbar sind.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Mehrgruppengetriebe mit einem mehrgängigen Hauptgetriebe und mit einer zugkraftunterbrechend schaltenden, zweistufigen Bereichsgruppe eine kurze Umschaltzeit der Bereichsgruppe erreicht werden kann, wenn bei der Umschaltung die Übersetzung des Hauptgetriebes so geschaltet werden kann, dass eine möglichst kleine Relativdrehzahl an der Umschaltvorrichtung der Bereichsgruppe entsteht. Die Komfort- und Leistungsverluste des Fahrzeugs bei der Bereichsumschaltung können minimiert werden, sofern die Bereichsgruppe möglichst wenig drehende Bauteile aufweist und in der Hauptgruppe sowie in der Bereichsgruppe jeweils eine Direktübersetzung schaltbar sind, und der kleinste Gang des Hauptgetriebes die gleiche oder zumindest annähernd die gleiche Übersetzung aufweist, wie die langsame Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe, so dass sich das resultierende Gesamtübersetzungsverhältnis bei der Bereichsumschaltung nicht ändert.
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Demnach geht die Erfindung aus von einem Mehrgruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit einem mehrgängigen Hauptgetriebe und zumindest einer Bereichsgruppe, die wenigstens eine langsame und eine schnelle Übersetzungsstufe aufweist, wobei der höchste Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der langsamen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe die gleiche oder zumindest annähernd die gleiche Übersetzung aufweist, wie der kleinste Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der schnellen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe. Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung hinsichtlich des Mehrgruppengetriebes vor, dass die Bereichsgruppe als ein Planetengetriebe ausgebildet ist, welches als Elemente zumindest ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen Planetenträger mit mehreren Planetenrädern aufweist, wobei ein erstes Element der Bereichsgruppe als ein Eingangselement ausgebildet ist, ein zweites Element Bereichsgruppe als ein Ausgangselement ausgebildet ist, sowie ein drittes Element Bereichsgruppe drehfest angeordnet ist, und bei dem das Eingangselement, zur Schaltung der schnellen Übersetzungsstufe über einen direkten Durchtrieb, und das Ausgangselement, zur Schaltung der langsamen Übersetzungsstufe über einen indirekten Durchtrieb, wechselweise mit einer Ausgangswelle verbindbar sind.
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Unter einem direkten Durchtrieb wird eine Drehzahlübertragung mit einer direkten Übersetzung verstanden, also mit einem Übersetzungsverhältnis i = 1 zwischen Eingang und Ausgang eines Getriebeteils. Entsprechend wird unter einem indirekten Durchtrieb eine Drehzahlübertragung mit einer von einer direkten Übersetzung unterschiedlichen Übersetzung verstanden.
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Es sei angemerkt, dass bei einem Mehrgruppengetriebe, bei dem der höchste Gang eines mehrgängigen Hauptgetriebes und die schnelle Übersetzung einer zweistufigen Bereichsgruppe jeweils eine Direktübersetzung, also über eine direkten Durchtrieb realisiert sind, die Aussage, dass „der höchste Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der langsamen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe die gleiche oder zumindest annähernd die gleiche Übersetzung aufweist, wie der kleinste Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der schnellen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe“ gleichbedeutend ist mit der Aussage, dass „der kleinste Gang des Hauptgetriebes die gleiche oder zumindest annähernd die gleiche Übersetzung aufweist, wie die langsame Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe“.
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Durch diese Anordnung wird ein Mehrgruppengetriebe ermöglicht, bei dem eine mit vergleichsweise geringem Bau- und Kostenaufwand realisierte Bereichsgruppe nahezu zugkraftunterbrechungsfrei umschaltbar ist, da im Zuge der Bereichsumschaltung zwei gleich oder ähnlich übersetzte Gänge schaltbar sind, die keine zeitraufwendige Synchronisierung erfordern. Zugleich sind die Verluste beim Durchtrieb durch die Bereichsgruppe besonderes gering da, eines der Planetenradsatzelemente ständig feststeht, sich also nicht dreht. Im Ergebnis entsteht so nur eine kurze, kaum merkliche Zugkraftunterbrechung bei der Bereichsumschaltung, und der Schaltkomfort ist dabei mit zugkraftunterbrechungsfrei schaltenden, jedoch wesentlich aufwendigeren Bereichsgruppen vergleichbar.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei der Bereichsgruppe das Sonnenrad das Eingangselement, der Planetenträger das Ausgangselement, und das Hohlrad das drehfeste Element ist, wobei bei einer Ausbildung als einfacher Planetenradsatz, das Hohlrad als radial äußeres und das Sonnenrad als zentrales Element ausgebildet sind sowie die Planetenräder mit dem inneren Sonnenrad einerseits und dem äußeren Hohlrad andererseits im Verzahnungseingriff sind. Üblicherweise befindet sich eine Bereichsgruppe in einem Getriebegehäuse, gegebenenfalls gemeinsam mit einem Hauptgetriebe, wobei das Getriebegehäuse mit Schmier- und Kühlöl gefüllt oder teilgefüllt ist. Da sich das Hohlrad nicht in dem Ölsumpf innerhalb des Getriebegehäuses dreht, sondern in jeder Schaltstellung der Bereichsgruppe stillsteht, entstehen diesbezüglich keine Reibungs- sowie Schleppverluste und die betriebsbedingte Erwärmung der Bereichsgruppe ist dadurch geringer. Zudem ist die Geräuschentwicklung der Bereichsgruppe geringer, wodurch sich der Betriebskomfort erhöht.
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Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Bereichsgruppe über eine Klauenkupplung schaltbar ist, die zwei Schaltstellungen sowie eine Neutralstellung aufweist, wobei über eine der beiden Schaltstellungen der direkte Durchtrieb und über die andere der beiden Schaltstellungen der indirekte Durchtrieb durch die Bereichsgruppe schaltbar ist. Die Klauenkupplung kann demnach so ausgebildet sein, dass wechselweise das Sonnenrad oder der Planetenträger mit einer Ausgangswelle des Getriebes verbindbar ist, wobei durch Schalten des Sonnenrads ein direkter Durchtrieb und durch Schalten des Planetenträgers ein indirekter Durchtrieb der Bereichsgruppe herstellbar ist. Eine solche unsynchronisierte, klauengeschaltete Bereichsgruppe ist besonders kostengünstig herstellbar und robust im Betrieb. Zudem entstehen durch eine formschlüssige Klauenkupplung keine Reibungsverluste, wie sie durch die Reibelemente bei einer Synchronkupplung erzeugt werden.
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Ein Hauptgetriebe des Mehrgruppengetriebes kann grundsätzlich, je nach Anforderung und Anwendungszweck, in verschiedenen Bauweisen, beispielsweise in Vorgelegebauweise oder in Planetenbauweise sowie als zugkraftunterbrechungsfrei oder zugkraftunterbrechend schaltendes Getriebe ausgebildet sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Mehrgruppengetriebes, die einen hohen Wirkungsrad sowie einen hohen Schaltkomfort aufweist und eine hohe Gangzahl ermöglicht, ist vorgesehen, dass das Hauptgetriebe als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist, und dass die Bereichsgruppe dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeordnet ist, wobei das Hauptgetriebe zwei jeweils mehrgängige Teilgetriebe aufweist, wobei die beiden Teilgetriebe über jeweils eine Getriebeeingangswelle mit jeweils einer Eingangskupplung verbunden sind, wobei über die beiden Eingangskupplungen jeweils eine Triebverbindung des jeweiligen Teilgetriebes mit einem Antriebsmotor herstellbar ist, und wobei zur Schaltung eines direkten Durchtriebs durch das Hauptgetriebe, eine der beiden Getriebeeingangswellen über eine Zwischenwelle mit dem Eingangselement der Bereichsgruppe verbindbar ist.
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Doppelkupplungsgetriebe ermöglichen bekanntermaßen durch zwei Teilgetriebe, bei denen jeweils eines lastführend und in dem anderen ein Folgegang vorgeschaltet ist, eine zugkraftunterbrechungsfreie sequenzielle Schaltfolge. In Kombination mit der Bereichsgruppe gemäß der Erfindung kann somit ein vergleichsweise kostengünstiges und dennoch komfortables Fahrzeuggetriebe, beispielsweise für Nutzkraftwagen, zur Verfügung gestellt werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildete Hauptgetriebe in Vorgelegebauweise ausgebildet ist, wobei in sieben Radebenen sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang angeordnet sind, wobei eine ausgangsseitige Radebene als eine Abtriebskonstante ausgebildet ist, wobei jeweils einem Teilgetriebe eine Gruppe gerader oder ungerader Vorwärtsgänge zugeordnet sind sowie der Rückwärtsgang einem der beiden Teilgetriebe (TG1, TG2) zugeordnet ist, so dass in Kombination des Hauptgetriebes mit der Bereichsgruppe zwölf Vorwärtsgänge sowie zumindest ein Rückwärtsgang schaltbar sind, wobei ein sechster Gang, der durch den sechsten Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der langsamen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe gebildet ist, die gleiche oder zumindest annähernd die gleiche Übersetzung aufweist, wie ein siebter Gang, der durch den ersten Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der schnellen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe gebildet ist, und wobei der zwölfte Gang als ein Direktgang ausgebildet ist.
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Durch diese Anordnung ist ein kostengünstiges zwölfgängiges, quasi vollständig lastschaltbares Doppelkupplungsgetriebe realisiert, bei dem ein sechster Gang und ein siebter Gang gleich oder annähernd gleich übersetzt sind, sowie ein zwölfter Gang als ein Direktgang übersetzt ist. Die Übersetzungen von Hauptgetriebe und Bereichsgruppe sind demnach so aufeinander abgestimmt, dass die Übersetzung im sechsten Gang bei direktem Durchtrieb durch das Hauptgetriebe im schnellsten Hauptgetriebegang sowie indirektem Durchtrieb durch die Bereichsgruppe in der langsamen Übersetzungsstufe in etwa der Übersetzung im siebten Gang bei indirektem Durchtrieb durch das Hauptgetriebe im langsamsten Hauptgetriebegang (also dem ersten Gang) und direktem Durchtrieb der Bereichsgruppe in der schnellen Übersetzungsstufe entspricht. Durch Schalten des direkten Durchtriebs im Hauptgetriebe sowie des direkten Durchtriebs in der Bereichsgruppe ist der Direktgang des Gesamtgetriebes schaltbar.
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Um ein besonders kompaktes, axial kurz bauendes Getriebe zu schaffen, für Fahrzeuge, die weniger Gänge benötigen, kann vorgesehen sein, dass das als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildete Hauptgetriebe in Vorgelegebauweise ausgebildet ist, wobei in fünf Radebenen vier Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang angeordnet sind, wobei eine ausgangsseitige Radebene als eine Abtriebskonstante ausgebildet ist, wobei jeweils einem Teilgetriebe eine Gruppe gerader oder ungerader Vorwärtsgänge zugeordnet ist sowie der Rückwärtsgang einem der Teilgetriebe zugeordnet ist, so dass in Kombination des Hauptgetriebes mit der Bereichsgruppe acht Vorwärtsgänge sowie zumindest ein Rückwärtsgang schaltbar sind, wobei ein vierter Gang, der durch den vierten Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der langsamen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe gebildet ist, die gleiche oder zumindest annähernd die gleiche Übersetzung aufweist, wie ein fünfter Gang, der durch den ersten Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der schnellen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe gebildet ist, und bei dem der achte Gang als ein Direktgang ausgebildet ist.
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Alternativ dazu kann das Hauptgetriebe auch als ein konventionelles, kostengünstiges Schaltgetriebe in Einfachkupplungsbauweise ausgebildet sein, wobei die Bereichsgruppe dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeordnet ist, wobei das Hauptgetriebe über eine Getriebeeingangswelle mit einer Eingangskupplung verbunden ist, wobei über die Eingangskupplung eine Triebverbindung mit einem Antriebsmotor herstellbar ist, und wobei zur Schaltung eines direkten Durchtriebs durch das Hauptgetriebe die Getriebeeingangswelle über eine Zwischenwelle mit dem Eingangselement der Bereichsgruppe verbindbar ist.
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Dieses Getriebe schaltet zugkraftunterbrechend. Da die Bereichsumschaltung gemäß der Erfindung allerdings nur eine geringe Schaltdauer erfordert, ist die Gesamtschaltzeit bei einem Gangwechsel mit Bereichsumschaltung nur unwesentlich länger als bei den übrigen Schaltungen. Im Vergleich zu bisherigen Getrieben, bei denen aufgrund ihres komplexen Schaltablaufs und der notwendigen Synchronisierung im Hauptgetriebe sowie in der Bereichsgruppe bei Bereichsumschaltungen häufig eine als deutliche Komforteinbuße empfundene relativ lange zugkraftunterbrochen Phase entsteht, wird bei dieser Ausführungsform gemäß der Erfindung durch die Bereichsumschaltung der Fahrkomfort nicht merklich beeinträchtigt.
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Eine Ausführungsform eines Mehrgruppengetriebes mit einer Einfachkupplung kann dadurch weiter konkretisiert ausgebildet sein, dass das Hauptgetriebe in Vorgelegebauweise ausgebildet, bei dem in fünf Radebenen drei Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang angeordnet sind, wobei zwei eingangsseitige Radebenen als eine Splitgruppe mit einer langsamen und einer schnellen Übersetzungsstufe wirksam sind, so dass in Kombination des Hauptgetriebes mit der Splitgruppe sowie der Bereichsgruppe zwölf Vorwärtsgänge sowie zumindest ein Rückwärtsgang schaltbar sind, wobei ein sechster Gang, der durch den dritten Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der schnellen Übersetzungsstufe der Splitgruppe und der langsamen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe gebildet ist, die gleiche oder zumindest annähernd die gleiche Übersetzung aufweist, wie ein siebter Gang, der durch den ersten Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der langsamen Übersetzungsstufe der Splitgruppe und der schnellen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe gebildet ist, und wobei der zwölfte Gang als ein Direktgang ausgebildet ist
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Demnach ist diese Anordnung als ein Mehrgruppengetriebe mit einer Vorschaltgruppe, einem Hauptgetriebe und einer Bereichsgruppe wirksam, wobei sich die Anzahl der realisierbaren Gänge aus der Kombination der jeweiligen Anzahl von Übersetzungsstufen ergibt. Die Bauweise mit drei Getriebegruppen ermöglicht eine hohe Anzahl von Gängen mit relativ wenigen Radebenen und eine große Spreizung. Die Übersetzung der Bereichsgruppe ist zusätzlich mit der Splitgruppe abgestimmt und dadurch in der bereits beschriebenen Weise nahezu zugkraftunterbrechungsfrei umschaltbar.
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Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines Mehrgruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit einem mehrgängigen Hauptgetriebe und zumindest einer Bereichsgruppe, die wenigstens eine langsame und eine schnelle Übersetzungsstufe aufweist, wobei der höchste Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der langsamen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe die gleiche oder zumindest annähernd die gleiche Übersetzung aufweist, wie der kleinste Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der schnellen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe, wobei eine Bereichsumschaltung zwischen der langsamen und der schnellen Übersetzungsstufe innerhalb eines Gangwechsels über wenigstens eine Gangstufe zwischen einem Ursprungsgang und einem Zielgang erfolgt. Zur Lösung der gestellten Aufgabe bezüglich des Verfahrens sieht die Erfindung vor, dass zunächst das Hauptgetriebe, der jeweiligen Schaltrichtung entsprechend, zwischen einem höchsten Gang, welcher über einen direkten Durchtrieb durch das Hauptgetriebes schaltbar ist, und einem kleinsten Gang, welcher über einen indirekten Durchtrieb durch das Hauptgetriebes schaltbar ist, umgeschaltet wird, und dass anschließend die Bereichsgruppe zwischen der langsamen Übersetzungsstufe, welche über einen indirekten Durchtrieb durch die Bereichsgruppe aktivierbar ist, und der schnellen Übersetzungsstufe, welche über einen direkten Durchtrieb durch die Bereichsgruppe aktivierbar ist, umgeschaltet wird.
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Unter einem Umschaltvorgang oder einer Schaltphase wird ein zeitlich begrenzter Abschnitt während eines Schaltungsverlaufs verstanden, in dem eine bestimmte Funktion ausgeführt wird. Einzelne Umschaltvorgänge oder Schaltphasen können aufeinander folgen oder sich zeitlich teilweise überlappen.
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Unter einer Schaltrichtung wird eine Schaltung in einer höheren oder in einen niedrigeren Gang des Gesamtgetriebes verstanden. Im Zuge einer Bereichsumschaltung wird einer Hochschaltung das Hauptgetriebe von einem höchsten Hauptgetriebegang in einen kleinsten Hauptgetriebegang und die Bereichsgruppe von einer indirekten in eine direkte Übersetzung umgeschaltet. Bei einer diesbezüglichen Rückschaltung wird umgekehrt das Hauptgetriebe von einem kleinsten Hauptgetriebegang in einen größten Hauptgetriebegang und die Bereichsgruppe von einer direkten in eine indirekte Übersetzung umgeschaltet.
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Durch dieses Verfahren wird bei einem Mehrgruppengetriebe eine komfortable, quasi lastschaltbare Bereichsumschaltung ermöglicht, wobei die Bereichsgruppe als eine kostengünstige, klauengeschaltete Getriebegruppe ausgebildet sein kann.
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Da die Übersetzungen von Hauptgetriebe und Bereichsgruppe so aufeinander abgestimmt sind, dass die Übersetzung des Hauptgetriebes im langsamsten Hauptgetriebegang zumindest annähernd der Übersetzung der indirekt geschalteten, also langsamen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe entspricht, entsteht beim Umschalten der Bereichsgruppe in Verbindung mit einem zuvor geänderten Leistungsfluss im Hauptgetriebe eine definierte, nur geringe Relativdrehzahl an der Schaltkupplung der Bereichsgruppe. Die Drehzahl des Antriebsmotors ändert sich kaum und es entsteht lediglich eine nur geringe Zugkraftunterbrechung durch ein kurzzeitiges Öffnen der Bereichsgruppe. Auf aufwendige Lastschalelemente zur Zugkrafterhaltung bei der Bereichsumschaltung kann daher ohne signifikante Komforteinbußen verzichtet werden. Die genannte Relativdrehzahl kann bedarfsweise mittels der Motorsteuerung und/oder eine diesbezügliche Getriebesteuerung leicht variiert werden, um ein optimales Einschalten der Klauenschaltung der Bereichsgruppe zu gewährleisten.
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Wegen der Übersetzungsgleichheit der benachbarten Gänge bei der Bereichsumschaltung wird diese in der Regel nur dann erforderlich sein, wenn zumindest zwei Gangstufen übersprungen werden sollen. Dementsprechend kann vorgesehen sein, dass die Bereichsumschaltung zwischen der langsamen und der schnellen Übersetzungsstufe innerhalb eines Gangwechsels über zwei Gangstufen zwischen einem Ursprungsgang und einem Zielgang erfolgt, wobei unmittelbar nach dem Umschalten der Bereichsgruppe der Zielgang im Hauptgetriebe geschaltet wird. Die Bereichsumschaltung entspricht demnach einer Zwischengangschaltung, die nur dann erfolgt, wenn ein Bedarf für die Schaltung zu einem übernächsten Gang in den jeweils anderen Bereich der Bereichsgruppe besteht. Dadurch kann die Schalthäufigkeit reduziert werden, wodurch sich der Fahrkomfort weiter verbessert. Das Verfahren lässt sich mit geringem Aufwand als eine Softwarefunktion in eine Steuereinrichtung einer elektronischen Motor- und Getriebesteuerung implementieren.
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Bei einer weiter ausgebildeten Ausführungsform des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass bei einem Hauptgetriebe, welches als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet und der Bereichsgruppe antriebstechnisch vorgeordnet ist, bei dem zwei jeweils mehrgängige Teilgetriebe über jeweils eine Getriebeeingangswelle mit jeweils einer Eingangskupplung verbunden sind, wobei über die Eingangskupplungen jeweils eine Triebverbindung des jeweiligen Teilgetriebes mit einem Antriebsmotor herstellbar ist, und bei dem zur Schaltung eines direkten Durchtriebs durch das Hauptgetriebes eine der beiden Getriebeeingangswellen über eine Zwischenwelle mit dem Eingangselement der Bereichsgruppe verbindbar ist, eine Hochschaltung über zwei Gangstufen zwischen einem Ursprungsgang und einem Zielgang, mit einer Bereichsumschaltung, mit folgenden Schaltphasen durchgeführt wird:
- a) der höchste Gang des Hauptgetriebes ist über einen direkten Durchtrieb in einem ersten Teilgetriebe geschaltet, die langsame Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe ist über einen indirekten Durchtrieb in der Bereichsgruppe geschaltet, das erstes Teilgetriebe ist über eine geschlossene erste Eingangskupplung lastführend,
- b) den kleinsten Gang des Hauptgetriebes in einem zweiten Teilgetriebe synchronisieren und einschalten, das zweite Teilgetriebe ist über eine geöffnete zweite Eingangskupplung lastfrei,
- c) Lastabbau im Antriebsstrang durch Drehmomentabbau am Antriebsmotor,
- d) die langsame Übersetzungsstufe in der Bereichsgruppe ausschalten, Bereichsgruppe in Neutral schalten und höchsten Gang im ersten Teilgetriebe ausschalten,
- e) die zweite Eingangskupplung schließen und parallel dazu die erste Eingangskupplung öffnen,
- f) schnelle Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe über einen direkten Durchtrieb in der Bereichsgruppe schalten und erforderlichenfalls die Drehzahl des Antriebsmotors auf die Getriebeeingangsdrehzahl des neuen Gangs synchronisieren,
- g) Lastaufbau im Antriebsstrang durch Drehmomenterhöhung des Antriebsmotors, und
- h) Lastschaltung vom kleinsten Gang des Hauptgetriebes im zweiten Teilgetriebe in einen zuvor vorgewählten nächsthöheren Gang des Hauptgetriebes im ersten Teilgetriebe, zeitlich überschneidendes Öffnen der zweiten Eingangskupplung und Schließen der ersten Eingangskupplung.
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Außerdem kann bei einem Hauptgetriebe, welches als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet und der Bereichsgruppe antriebstechnisch vorgeordnet ist, bei dem zwei jeweils mehrgängige Teilgetriebe über jeweils eine Getriebeeingangswelle mit jeweils einer Eingangskupplung verbunden sind, wobei über die Eingangskupplungen jeweils eine Triebverbindung des jeweiligen Teilgetriebes mit einem Antriebsmotor herstellbar ist, und wobei zur Schaltung eines direkten Durchtriebs durch das Hauptgetriebe eine der beiden Getriebeeingangswellen über eine Zwischenwelle mit dem Eingangselement der Bereichsgruppe verbindbar ist, eine Rückschaltung über zwei Gangstufen zwischen einem Ursprungsgang und einem Zielgang, mit einer Bereichsumschaltung, mit folgenden Schaltphasen durchgeführt werden:
- i) der kleinste Gang des Hauptgetriebes ist über einen indirekten Durchtrieb in einem zweiten Teilgetriebe geschaltet, die schnelle Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe ist über einen direkten Durchtrieb in der Bereichsgruppe geschaltet, das zweite Teilgetriebe ist über eine geschlossene zweite Eingangskupplung lastführend,
- j) den höchsten Gang des Hauptgetriebes über einen direkten Durchtrieb in einem ersten Teilgetriebe synchronisieren und einschalten, das erste Teilgetriebe ist über eine geöffnete erste Eingangskupplung lastfrei,
- k) Lastabbau im Antriebsstrang durch Drehmomentabbau am Antriebsmotor,
- l) die schnelle Übersetzungsstufe in der Bereichsgruppe ausschalten, die Bereichsgruppe in Neutral schalten und den kleinsten Gang im zweiten Teilgetriebe ausschalten,
- m) die erste Eingangskupplung schließen und parallel dazu die zweite Eingangskupplung öffnen,
- n) die langsame Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe über einen indirekten Durchtrieb in der Bereichsgruppe schalten und erforderlichenfalls Drehzahl des Antriebsmotors auf die Getriebeeingangsdrehzahl des neuen Gangs synchronisieren,
- o) Lastaufbau im Antriebsstrang durch Drehmomenterhöhung am Antriebsmotor, und
- p) Lastschaltung vom höchsten Gang des Hauptgetriebes im ersten Teilgetriebe in einen zuvor vorgewählten nächst kleineren Gang des Hauptgetriebes im zweiten Teilgetriebe, zeitlich überschneidendes Öffnen der ersten Eingangskupplung und Schließen der zweiten Eingangskupplung.
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Durch dieses Verfahren kann ein Doppelkupplungsgetriebe in Mehrgruppenbauweise mit einer klauengeschalteten Bereichsgruppe mit hohem Komfort betrieben werden. Die sequenzielle Lastschaltbarkeit wird durch die im normalen Fahrbetrieb vorkommenden Bereichsumschaltungen kaum beeinträchtigt. Unmittelbar nach einer Bereichsumschaltung folgt im letzten Verfahrensschritt eine normale Lastschaltung in den Zielgang, wie bei Doppelkupplungsgetrieben an sich üblich.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei einem Hauptgetriebe, welches als ein Einfachkupplungsgetriebe ausgebildet und der Bereichsgruppe antriebstechnisch vorgeordnet ist, bei dem das Hauptgetriebe über eine Getriebeeingangswelle mit einer Eingangskupplung verbunden ist, bei dem über die Eingangskupplung eine Triebverbindung mit einem Antriebsmotor herstellbar ist, und bei dem zur Schaltung eines direkten Durchtriebs des Hauptgetriebes die Getriebeeingangswelle über eine Zwischenwelle mit dem Eingangselement der Bereichsgruppe verbindbar ist, eine Hochschaltung über zwei Gangstufen zwischen einem Ursprungsgang und einem Zielgang, mit einer Bereichsumschaltung, mit folgenden Schaltphasen durchgeführt wird:
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q) der höchste Gang des Hauptgetriebes ist über einen direkten Durchtrieb im Hauptgetriebe geschaltet, die langsame Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe ist über einen indirekten Durchtrieb in der Bereichsgruppe geschaltet, die Eingangskupplung ist geschlossen,
- r) Lastabbau im Antriebsstrang durch Drehmomentabbau am Antriebsmotor,
- s) Eingangskupplung öffnen,
- t) Bereichsgruppe in Neutral schalten und den direkten Durchtrieb im Hauptgetriebe öffnen,
- u) den kleinsten Gang im Hauptgetriebe schalten,
- v) die Eingangskupplung schließen,
- w) die schnelle Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe über einen direkten Durchtrieb in der Bereichsgruppe schalten und erforderlichenfalls die Drehzahl des Antriebsmotors auf die Getriebeeingangsdrehzahl des neuen Gangs synchronisieren,
- x) Lastaufbau im Antriebsstrang durch Drehmomenterhöhung am Antriebsmotor,
- y) Schalten vom kleinsten Gang des Hauptgetriebes in einen nächsthöheren Gang des Hauptgetriebes.
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Eine Rückschaltung über zwei Gangstufen zwischen einem Ursprungsgang und einem Zielgang, mit einer Bereichsumschaltung, kann bei diesem Getriebe mit folgenden Schaltphasen durchgeführt werden:
- z1) der kleinste Gang des Hauptgetriebes ist über einen indirekten Durchtrieb im Hauptgetriebe geschaltet, die schnelle Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe ist über einen direkten Durchtrieb in der Bereichsgruppe geschaltet, die Eingangskupplung ist geschlossen,
- z2) Lastabbau im Antriebsstrang durch Drehmomentabbau am Antriebsmotor (VM),
- z3) Eingangskupplung öffnen,
- z4) Bereichsgruppe in Neutral schalten und den indirekten Durchtrieb im Hauptgetriebe öffnen,
- z5) den höchsten Gang im Hauptgetriebe schalten,
- z6) die Eingangskupplung schließen,
- z7) die langsame Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe über einen indirekten Durchtrieb in der Bereichsgruppe schalten und erforderlichenfalls die Drehzahl des Antriebsmotors auf die Getriebeeingangsdrehzahl des neuen Gangs synchronisieren,
- z8) Lastaufbau im Antriebsstrang durch Drehmomenterhöhung am Antriebsmotor,
- z9) Schaltung vom größten Gang des Hauptgetriebes in einen nächst kleineren Gang des Hauptgetriebes.
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Bei diesem Verfahren wird bei einem Einfachkupplungsgetriebe erreicht, dass Schaltvorgänge mit einer Bereichsumschaltung gegenüber den übrigen Gangwechseln einem Fahrzeugführer nicht störend auffallen. Unmittelbar nach einer Bereichsumschaltung folgt im letzten Verfahrensschritt ein normaler Gangwechsel ich den Zielgang, wie bei Schaltgetrieben an sich üblich.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass die aktuelle Fahrsituation erfasst und ausgewertet wird, und dass abhängig von der Fahrsituation ein Zeitpunkt zur Durchführung der Bereichsumschaltung bestimmt wird.
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Demnach können notwendige Bereichsumschaltungen in Fahrzuständen herbeigeführt werden, in denen eine kurze Zugkraftunterbrechung am ehesten akzeptabel ist. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Satellitennavigation erfolgen, um anhand einer ermittelten Topografie die vorausliegenden Streckeneigenschaften, wie Steigungen, Kurvenfahrten usw. zu berücksichtigen. Dadurch wird eine weitere Verbesserung des Fahrkomforts ermöglicht.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
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1 ein Getriebeschema mit einer Doppelkupplung in einer ersten Ausführungsform eines Mehrgruppengetriebes gemäß der Erfindung,
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1a das Getriebeschema gemäß 1 mit einem 12-gänigen Schaltschema,
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1b ein schematisch dargestellter Schaltablauf einer Hochschaltung über zwei Gangstufen mit einer Bereichsumschaltung des Mehrgruppengetriebes gemäß 1 und 1a,
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2 ein Getriebeschema mit einer Doppelkupplung in einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrgruppengetriebes und mit einem zugehörigen 8-gängigen Schaltschema,
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3 ein Getriebeschema einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrgruppengetriebes, mit einer Einfachkupplung,
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3a das Getriebeschema gemäß 3 mit einem 12-gänigen Schaltschema, und
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3b einen schematischen Schaltablauf einer Hochschaltung über zwei Gangstufen mit einer Bereichsumschaltung des Mehrgruppengetriebes gemäß 3 und 3a.
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Einführend sei erwähnt, dass in den Figuren zur Vereinfachung baugleiche oder funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Demnach weist das in 1 dargestellte Doppelkupplungsgetriebe ein Hauptgetriebe HG in Vorgelegebauweise und eine Bereichsgruppe GP in Planetenbauweise auf, die koaxial zueinander angeordnet sind.
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Vor dem Doppelkupplungsgetriebe ist eine Doppelkupplung mit zwei Kupplungen C1, C2 angeordnet, deren Eingangsseiten durch einen gemeinsamen Kupplungskorb gebildet sind, welcher mit einer Antriebswelle AW einer als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmaschine verbunden ist. Die Ausgangsseiten der Doppelkupplung sind mit jeweils einer von zwei koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen GE1, GE2 verbunden. Die erste Getriebeeingangswelle GE1, welche mit der ersten Kupplung C1 verbunden ist, ist als eine innere Vollwelle ausgebildet. Sie tritt aus der zweiten Getriebeeingangswelle GE2, welche mit der zweiten Kupplung C2 verbunden ist und als eine äußere Hohlwelle ausgebildet ist, getriebeseitig heraus und durchdringt das Hauptgetriebe HG axial. Koaxial zu den Getriebeeingangswellen GE1, GE2 und axial zu der ersten Getriebeeingangswelle GE1 benachbart ist eine Zwischenwelle ZW angeordnet, welche dem Hauptgetriebe HG zugeordnet ist. Weiterhin weist das Hauptgetriebe HG eine Vorgelegewelle VW auf.
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Das Hauptgetriebe HG umfasst sechs Gangradsätze für sechs Vorwärtsgänge HG1, HG2, HG3, HG4, HG5, HG6, von denen die ersten fünf Gangradsätze jeweils in einer Radebene angeordnet sind, sowie den sechsten Gangradsatz für einen Rückwärtsgang R, der in einer weiteren Radebene angeordnet ist. Der ersten Getriebeeingangswelle GE1 ist ein erstes Teilgetriebe TG1 mit der Gruppe der geraden Gänge HG2, HG4, HG6 zugeordnet. Entsprechend ist der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 ein zweites Teilgetriebe TG2 mit der Gruppe der ungeraden Gänge HG1, HG3, HG5 zugeordnet.
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Da aus Stirnradpaaren aufgebaute Gangradsätze bzw. Radebenen in Vorgelegegetrieben an sich bekannt sind, wird im Folgenden auf eine explizite Bezeichnung der einzelnen Festräder und Losräder verzichtet. In den fünf Vorwärtsgangradebenen steht jeweils ein Festrad, welches mit der Vorgelegewelle VW drehfest verbunden ist, im Verzahnungseingriff mit einem Losrad, welches auf der ersten oder zweiten Getriebeeingangswelle GE1, GE2 drehbar gelagert und jeweils durch eines von drei Schaltelementen S1, S2, S3 drehfest mit der betreffenden Welle GE1, GE2 verbindbar ist. In den drei Schaltelementen S1, S2, S3 sind jeweils zwei, wechselseitig betätigbare Gangkupplungen zu einem Schaltpaket zusammengefasst.
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Der sechste Gang HG6 ist als Direktgang HGD des Hauptgetriebes HG realisiert. Dieser ist über einen direkten Durchtrieb durch das Hauptgetriebes HG schaltbar, wozu mittels eines vierten Schaltelements S4 eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten Getriebeeingangswelle GE1 und der Zwischenwelle ZW herstellbar ist.
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Die Radebene des Rückwärtsgangs R umfasst erkennbar ein zusätzliches, drehbar gelagertes Zwischenrad zur Drehrichtungsumkehr, welches nicht weiter bezeichnet ist. Der Rückwärtsgang R ist zwischen den Radebenen des ersten und dritten Gangs HG1, HG3 angeordnet und dem zweiten Teilgetriebe TG2 zugeordnet. Dies ist jedoch nur als ein Anordnungsbeispiel zu verstehen Der Gangradsatz des Rückwärtsgangs R kann beispielsweise auch zwischen den Gangradsätzen des zweiten und sechsten Gangs HG2, HG6 angeordnet sowie dem ersten Teilgetriebe TG1 zugeordnet sein.
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Weiterhin weist das Hauptgetriebe HG eine Abtriebskonstante K auf, die aus einem Festrad an der Vorgelegewelle VW und einem mit diesem kämmenden Festrad an der Zwischenwelle ZW besteht sowie ausgangsseitig des Hauptgetriebes HG angeordnet ist.
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Die Bereichsgruppe GP umfasst ein zentrales Sonnenrad SR, ein äußeres Hohlrad HR und einen Planetenträger PT, der mehrere zwischen dem Sonnenrad SR und dem Hohlrad HR kämmende Planetenräder PR führt. Das Hohlrad HR ist ständig drehfest mit einem Gehäuse GH verbunden. Das Sonnenrad SR ist mit dem ausgangsseitigen Ende der Zwischenwelle ZW drehfest verbunden. An der Bereichsgruppe GP ist ausgangsseitig eine Abtriebswelle AB koaxial zu der Zwischenwelle ZW und zu den beiden Getriebeeingangswellen GE1, GE2 angeordnet. Die Abtriebswelle AB ist mittels eines fünften Schaltelements S5, welches zwei Schaltstellungen und eine Neutralstellung aufweist, wechselweise mit dem Sonnenrad SR oder dem Planetenträger PT verbindbar. Das fünfte Schaltelement S5 der Bereichsgruppe GP ist als eine unsynchronisierte Klauenkupplung ausgebildet. Mittels der Verbindung der Abtriebswelle AB mit dem mit dem Planetenträger PT wird ein indirekter Durchtrieb durch die Bereichsgruppe GP mit einer Übersetzung GPL ins Langsame geschaltet. Mittels der Verbindung der Abtriebswelle AB mit dem Sonnenrad SR wird ein direkter Durchtrieb durch die Bereichsgruppe GP mit einer Direktübersetzung GPD als schnelle Übersetzungsstufe geschaltet.
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Die 1a zeigt das Getriebeschema gemäß 1 mit einem zugehörigen Schaltschema. Das Schaltschema umfasst zwölf Vorwärtsgänge G1 bis G12 sowie einen Rückwärtsgang R. Aus dem Schaltschema der 1a sind der jeweils geschaltete Hauptgetriebegang sowie die jeweils geschaltete Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe GP entnehmbar. Demnach ergibt sich eine Schaltfolge, welche wie bei Doppelkupplungsgetrieben üblich, sequenziell über die beiden Kupplungen C1, C2 lastschaltbar ist, wobei jeweils eines der beiden Teilgetriebe TG1, TG2 aktiv und in dem jeweils anderen Teilgetriebe TG1 TG2 der nächste Gang vorgewählt ist. Der Lastübergang erfolgt durch ein zeitlich überschneidendes Öffnen der jeweils lastführenden Kupplung C1, C2 und Schließen der jeweils lastfreien Kupplung C1, C2.
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Besonders zu beachten ist, dass der sechste Gang G6 und der siebte Gang G7 gleich oder zumindest annähernd gleich übersetzt sind. Dies wird dadurch erreicht, dass der kleinste Gang HG1 des Hauptgetriebes HG die gleiche oder zumindest annähernd die gleiche Übersetzung aufweist, wie die langsame Übersetzungsstufe GPL der Bereichsgruppe GP, wobei die Abtriebskonstante K mit deren Übersetzung mit berücksichtigt ist.
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Die 1b zeigt für das Getriebe gemäß 1 und 1a einen Schaltablauf einer Hochschaltung über zwei Gangstufen vom dem sechsten Gang G6 als Ursprungsgang in den achten Gang G8 als Zielgang über eine Zwischenschaltung des siebten Gangs G7. Die Zwischengangschaltung vom sechsten Gang G6 in den siebten Gang G7 ist mit der Umschaltung der Bereichsgruppe GP zwischen der langsamen Übersetzungsstufe GPL und der schnellen, direkten Übersetzungsstufe GPD verbunden.
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Aus dem Diagramm gehen die Verläufe des Drehmoments des Antriebsmotors VM, der Motordrehzahl und der Drehzahl am Getriebeabtrieb, also der Drehzahl am der Abtriebswelle AB des Mehrgruppengetriebes, ferner der Übersetzungen des Hauptgetriebes HG und der Bereichsgruppe GP, sowie der Schaltzustände der beiden Eingangskupplungen C1, C2 hervor.
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Demnach ist zu Beginn der Schaltung der sechste Gang G6 aktiv. Der Kraftfluss läuft über das auf direkten Durchtrieb geschaltete Hauptgetriebe HG und über die auf indirekten Durchtrieb geschaltete Bereichsgruppe GP. Die erste Eingangskupplung C1 ist geschlossen, wodurch das erste Teilgetriebe TG1 lastführend ist. Die zweite Eingangskupplung C2 ist geöffnet, wodurch das zweite Teilgetriebe TG2 lastfrei ist. Im Hauptgetriebe HG ist der höchste Gang HG6 geschaltet, indem die erste Getriebeeingangswelle GE1 über das vierte Schaltelement S4 direkt mit der Zwischenwelle ZW verbunden ist. In der Bereichsgruppe GP ist der Planetenträger PT über das fünfte Schaltelement S5 mit der Abtriebswelle AB verbunden. Da das Hohlrad HR feststeht, wird der Kraftfluss über das Sonnenrad SR als Eingangselement entsprechend des Übersetzungsverhältnisses des Planetenradsatzes vom Planetenträger PT als Ausgangselement an die Abtriebswelle AB beziehungsweise den Getriebeabtrieb übertragen.
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Im lastfreien zweiten Teilgetriebe TG2 wird der kleinste, erste Hauptgetriebegang HG1 synchronisiert und durch Schließen des ersten Schaltelements S1 eingelegt. Das Drehmoment am Antriebsmotor abgebaut. Der direkte Durchtrieb durch das Hauptgetriebe HG wird durch Öffnen des vierten Schaltelements S4 unterbrochen. Die Bereichsgruppe GP wird durch das fünfte Schaltelement S5 in Neutral geschaltet. Die zweite Eingangskupplung C2 wird geschlossen und dabei zeitlich überschneidend die erste Eingangskupplung C1 geöffnet.
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Anschließend wird die Bereichsgruppe über das fünfte Schaltelement S5 in die Schaltstellung für den direkten Durchtrieb GPD geschaltet. Damit ist der siebte Gang G7 geschaltet und lastführend. Das Drehmoment am Antriebsmotor wird wieder angehoben und die Last im Antriebsstrang aufgebaut. Der Kraftfluss läuft nun über die zweite Eingangskupplung C2, den ersten Hauptgetriebegang HG1 und die in den direkten Durchtrieb geschaltete Bereichsgruppe GP. Das zweite Teilgetriebe TG2 wird lastführend. Wegen der gleichen Übersetzung des sechsten Gangs G6 und des siebten Gangs G7 am Abtrieb entfällt bei der Bereichsumschaltung eine Drehzahlangleichung an dem als Klauenkupplung ausgebildeten fünften Schaltelement S5 der Bereichsgruppe GP. Allenfalls ist eine leichte Anpassung der Motordrehzahl erforderlich, wie aus 1b ersichtlich.
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Unmittelbar nach der Bereichsumschaltung kann die Lastschaltung in den achten Gang G8, also den Zielgang erfolgen. Dazu wird im nun lastfreien ersten Teilgetriebe TG1 der zweite Hauptgetriebegang HG2 über das dritte Schaltelement S3 eingeschaltet. Anschließend wird die zweite Eingangskupplung C2 wird geöffnet und dabei zeitlich überschneidend die erste Eingangskupplung C1 geschlossen, wodurch das erste Teilgetriebe TG1 erneut lastführend wird. Abschließend kann im nun wieder lastfreien zweiten Teilgetriebe TG2 der erste Hauptgetriebegang HG1 ausgelegt und der nächste Gang vorgewählt werden. Eine Rückschaltung kann mit einem sinngemäß umgekehrten Schaltverlauf durchgeführt werden.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Mehrgruppengetriebes mit acht Vorwärtsgängen G1 bis G8. Die Getriebestruktur ist mit dem Getriebe gemäß 1a weitgehend vergleichbar, wobei in einem Hauptgetriebe HG drei Gangradsätze in drei Radebenen für die ersten drei Vorwärtsgänge HG1, HG2, HG3, eine Rückwärtsgangradebene R und eine Abtriebskonstante K angeordnet sind. Der vierte Hauptgetriebegang HG ist als Direktgang realisiert. Die Bereichsgruppe GP entspricht dem Getriebe gemäß 1. Die Bereichsumschaltung erfolgt gemäß dem Schaltschema der 2 vom vierten Gang G4 in den fünften Gang G5 oder umgekehrt, wobei diese beiden Gänge gleich übersetzt sind.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Mehrgruppengetriebes, mit einem dreigängigen Hauptgetriebe HG, dem eine zweistufige Splitgruppe GV mit zwei Eingangskonstanten K1, K2 antriebstechnisch vorgeordnet sowie eine zweistufige Bereichsgruppe GP antriebstechnisch nachgeordnet ist. Dieses Mehrgruppengetriebe ist als ein Einfachkupplungsgetriebe ausgebildet. Demnach ist eine Getriebeeingangswelle GE über eine Eingangskupplung C mit einem Antriebsmotor VM antriebsverbindbar. Die Eingangswelle GE ist wechselseitig über ein erstes Schaltelement S1 mit der ersten Splitkonstante K1 oder der zweiten Splitkonstante K2 verbindbar. Die Gangradsätze bzw. Radebenen der ersten beiden Hauptgetriebegänge HG1, HG2 sind auf einer Zwischenwelle ZW angeordnet. Der dritte Hauptgetriebegang HG ist über die zweite Splitkonstante K2 realisiert. Ein Gangradsatz für den Rückwärtsgang R ist ausgangsseitig des Hauptgetriebes HG angeordnet. Über das erste Schaltelement S1 und ein zweites Schaltelement S2 ist ein direkter Durchtrieb durch das Hauptgetriebe HG durch Verbinden der Getriebeeingangswelle GE mit der Zwischenwelle ZW schaltbar. Die Bereichsgruppe GP ist mit den Anordnungen gemäß 1a und 2 baugleich.
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3a zeigt ein Schaltschema für das Getriebe gemäß 3. Demnach sind durch Kombinieren der Splitgruppe GV mit dem Hauptgetriebe HG und der Bereichsgruppe GP zwölf Vorwärtsgänge G1 bis G12 schaltbar. In der Schaltfolge werden zunächst die Hauptgetriebegänge jeweils alternierend mit den Splitkonstanten K1, K2 geschaltet, anschließend wird die Bereichsgruppe umgeschaltet und dann die gleiche Schaltfolge erneut geschaltet. Die Gangwechsel im Hauptgetriebe HG sind, entsprechend der Ausbildung als herkömmliches Schaltgetriebe mit nur einer Eingangskupplung C, zugkraftunterbrochen. Besonders zu beachten ist, dass die Übersetzungen von Hauptgetriebe HG, Splitgruppe GV und Bereichsgruppe GP so aufeinander abgestimmt sind, dass der sechste Gang G6 und der siebte Gang G7 gleich oder zumindest annähernd gleich übersetzt sind.
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Die Bereichsumschaltung erfolgt erkennbar zwischen dem sechsten Gang G6 und dem siebten Gang G7, vorzugsweise innerhalb eines Gangwechsels über zwei Gangstufen. 3b zeigt dazu ein Verfahren eines Schaltablaufs einer Hochschaltung über zwei Gangstufen vom dem sechsten Gang G6 als Ursprungsgang in den achten Gang G8 als Zielgang über eine Zwischenschaltung des siebten Gangs G7 mit der Umschaltung der Bereichsgruppe GP zwischen der langsamen Übersetzungsstufe GPL und der schnellen, direkten Übersetzungsstufe GPD.
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Demnach ist zu Beginn der Schaltung der sechste Gang G6 aktiv. Der Kraftfluss läuft bei geschlossener Eingangskupplung C über das im direkten Durchtrieb geschaltete Hauptgetriebe HG, demnach über die zweite Splitkonstante K2 und den dritten Hauptgetriebegang HG3, sowie über die im indirekten Durchtrieb GPL geschaltete Bereichsgruppe GP. Das Drehmoment des Antriebsmotors wird abgebaut und die Eingangskupplung C geöffnet. Der Kraftfluss im Antriebsstrang ist damit unterbrochen. Der direkte Durchtrieb im Hautgetriebe HG wird unterbrochen. Die Bereichsgruppe GP wird in Neutral geschaltet. Die erste Splitkonstante K1 wird mit der Eingangswelle GE verbunden und der erste Hauptgetriebegang HG1 wird eingeschaltet. Die Eingangskupplung C wird geschlossen. Anschließend wird die Bereichsgruppe GP in den direkten Durchtrieb GPD geschaltet, gegebenenfalls mit einer nur geringen Änderung der Drehzahl des Antriebsmotors, und die Last im Antriebsstrang wird durch eine Drehmomentanhebung am Antriebsmotor wieder aufgebaut.
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Unmittelbar anschließend erfolgt ein Gangwechsel in den achten Gang G8, der durch einen Wechsel von der ersten Splitkonstante K1 zur zweiten Splitkonstante K2 erfolgt, wofür das Motordrehmoment abgebaut sowie die Eingangskupplung C geöffnet und nach dem Wechsel ur zweiten Splitkonstante K2 die Eingangskupplung C wieder geschlossen sowie das Motordrehmoment wieder aufgebaut wird. Damit ist der Gangwechsel mit Bereichsumschaltung über zwei Gangstufen abgeschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- AB
- Abtriebswelle, Ausgangswelle
- AW
- Antriebswelle
- C
- Eingangskupplung
- C1
- Erste Eingangskupplung
- C2
- Zweite Eingangskupplung
- GE
- Getriebeeingangswelle
- GE1
- Erste Getriebeeingangswelle
- GE2
- Zweite Getriebeeingangswelle
- GP
- Bereichsgruppe
- GPD
- Schnelle Übersetzungsstufe, direkter Durchtrieb
- GPL
- Langsame Übersetzungsstufe, indirekter Durchtrieb
- GV
- Splitgruppe
- HG
- Hauptgetriebe
- HG1
- Erster Hauptgetriebegang
- HG2
- Zweiter Hauptgetriebegang
- HG3
- Dritter Hauptgetriebegang
- HG4
- Vierter Hauptgetriebegang
- HG5
- Fünfter Hauptgetriebegang
- HG6
- Sechster Hauptgetriebegang
- HGD
- Hauptgetriebedirektgang
- HR
- Hohlrad
- K
- Abtriebskonstante
- K1
- Erste Splitkonstante
- K2
- Zweite Splitkonstante
- PT
- Planetenträger
- PR
- Planetenrad
- R
- Rückwärtsgang
- SR
- Sonnenrad
- S1
- Erstes Schaltelement
- S2
- Zweites Schaltelement
- S3
- Drittes Schaltelement
- S4
- Viertes Schaltelement
- S5
- Fünftes Schaltelement, Klauenkupplung
- TG1
- Erstes Teilgetriebe
- TG2
- Zweites Teilgetriebe
- VM
- Antriebsmotor, Verbrennungsmotor
- VW
- Vorgelegewelle
- ZW
- Zwischenwelle
- G1 bis G12
- Vorwärtsgänge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009000710 A1 [0003]
- DE 102007046737 A1 [0005]
- DE 19851895 A1 [0006]
