DE102014205275A1

DE102014205275A1 - Lastschaltgetriebe und Verfahren zum Betreiben desselben

Info

Publication number: DE102014205275A1
Application number: DE102014205275.0A
Authority: DE
Inventors: Johannes Kaltenbach
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2015-09-24
Also published as: CN204573064U; SE1550318A1; US20150267810A1; US9279498B2

Abstract

Lastschaltgetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Hauptgetriebe (2) und mit einem dem Hauptgetriebe (2) nachgeschalteten, als Planetengetriebe ausgebildeten Nachschaltgetriebe (3), wobei das Hauptgetriebe (2) ein erstes Teilgetriebe (6) und ein zweites Teilgetriebe (7) aufweist, mit einer ersten Hauptgetriebeeingangswelle (8) für das erste Teilgetriebe, mit einer separaten, zweiten Hauptgetriebeeingangswelle (9) für das zweite Teilgetriebe, mit mindestens einem ersten, formschlüssigen Schaltelement des ersten Teilgetriebes (6), mit mindestens einem zweiten, formschlüssigen Schaltelement des zweiten Teilgetriebes (7), mit einer der ersten Hauptgetriebeeingangswelle zugeordneten, ersten reibschlüssigen Lastschaltkupplungen (K1), mit einer der zweiten Hauptgetriebeeingangswelle zugeordneten, zweiten reibschlüssigen Lastschaltkupplungen (K2), und mit mindestens einer für beide Teilgetriebe gemeinsamen Hauptgetriebeausgangswelle (10), wobei das Nachschaltgetriebe (3) eine Nachschaltgetriebeeingangswelle (15) aufweist, an die über ein drittes, formschlüssiges Schaltelement (F) die oder jede Hauptgetriebeausgangswelle (10) koppelbar ist, und die an ein erstes Planetengetriebeelement (11) des Nachschaltgetriebes (3) fest angebunden ist, wobei das Nachschaltgetriebe (3) eine Nachschaltgetriebeausgangswelle (5) aufweist, die an ein zweites Planetengetriebeelement (12) des Nachschaltgetriebes (3) fest angebunden ist, wobei ein drittes Planetengetriebeelement (13) des Nachschaltgetriebes (3) über ein viertes, formschlüssiges Schaltelement (L) an ein Getriebegehäuse (14) oder über ein fünftes Schaltelement (H) an die Nachschaltgetriebeausgangswelle (5) ankoppelbar ist, und wobei die oder jede für beide Teilgetriebe des Hauptgetriebes gemeinsame Hauptgetriebeausgangswelle über ein sechstes, formschlüssiges Schaltelement (G) an das dritte Planetengetriebeelement (13) des Nachschaltgetriebes koppelbar ist, welches über das vierte, formschlüssige Schaltelement an das Getriebegehäuse (14) koppelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lastschaltgetriebe und Verfahren zum Betreiben desselben.
Aus der DE 10 2007 047 671 A1 ist ein Lastschaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Hauptgetriebe und einem dem Hauptgetriebe nachgeschalteten, als Planetengetriebe ausgebildeten Nachschaltgetriebe bekannt. Das Hauptgetriebe umfasst ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe, wobei einer ersten Hauptgetriebeeingangswelle des ersten Teilgetriebes eine erste, reibschlüssige Lastschaltkupplung und einer separaten, zweiten Hauptgetriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes eine zweite, reibschlüssige Lastschaltkupplung zugeordnet ist. Jedes der beiden Teilgetriebe des als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Hauptgetriebes umfasst jeweils mindestens ein formschlüssiges Schaltelement. Für beide Teilgetriebe ist eine gemeinsame Hauptgetriebeausgangswelle vorhanden. Das als Planetengetriebe ausgebildete Nachschaltgetriebe weist eine Nachschaltgetriebeeingangswelle und Nachschaltgetriebeausgangswelle auf. Die Hauptgetriebeausgangswelle ist über ein formschlüssiges Schaltelement an ein erstes Planetengetriebeelement des Nachschaltgetriebes koppelbar. Ein zweites Planetengetriebeelement des Nachschaltgetriebes ist fest an die Nachschaltgetriebeausgangswelle angebunden. Ein drittes Planetengetriebeelement des Nachschaltgetriebes ist über weitere formschlüssige Schaltelemente entweder an ein Getriebegehäuse oder an die Nachschaltgetriebeausgangswelle, und darüber an das zweite Planetengetriebeelement, das fest an die Nachschaltgetriebeausgangswelle angebunden ist, ankoppelbar.
Bei dem aus der DE 10 2007 047 671 A1 bekannten Lastschaltgetriebe dient das als Planetengetriebe ausgebildete Nachschaltgetriebe ausschließlich der Festübersetzung, sodass ausschließlich nicht leistungsverzweigte Gänge bereitgestellt werden können.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Lastschaltgetriebe, bei welchem zusätzlich zu nicht-leistungsverzweigten Gängen auch Überlagerungsgänge und damit leistungsverzweigte Gängen nutzbar sind, und Verfahren zum Betreiben desselben zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Lastschaltgetriebe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die oder jede für beide Teilgetriebe des Hauptgetriebes gemeinsame Hauptgetriebeausgangswelle über ein sechstes, formschlüssiges Schaltelement an das dritte Planetengetriebeelement des Nachschaltgetriebes koppelbar, welches über das vierte, formschlüssige Schaltelement an das Getriebegehäuse koppelbar ist.
Bei erfindungsgemäßen Nachschaltgetriebe können sowohl nicht-leistungsverzweigte Gänge als auch leistungsverzweigte Gänge, die als Überlagerungsgänge bezeichnet werden, genutzt bzw. bereitgestellt werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung stellt das Lastschaltgetriebe mindestens einen ersten Überlagerungsgang bereit, in welchem beide reibschlüssigen Lastschaltkupplungen geschlossen sind, um unter Ausbildung eines ersten Kraft- oder Momentflusswegs ausgehend von der ersten Lastschaltkupplung über das erste Teilgetriebe in das erste Planetengetriebeelement und gleichzeitig unter Ausbildung eines zweiten Kraft- oder Momentflusswegs ausgehend von der zweiten Lastschaltkupplung über das zweite Teilgetriebe in das dritte Planetengetriebeelement einzutreiben, wobei hierbei das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement beide geöffnet sind.
Ein derartiger Überlagerungsgang, bei welchem beide reibschlüssigen Lastschaltkupplungen geschlossen sind, eignet sich insbesondere zum Einsatz in Lastkraftwagen, die in einer leichten Steigung betrieben werden.
Vorzugsweise stellt das Lastschaltgetriebe mindestens einen zweiten Überlagerungsgang bereit, in welchem ausschließlich eine der reibschlüssigen Lastschaltkupplungen geschlossen ist, um unter Ausbildung eines ersten Kraft- oder Momentflusswegs ausgehend von der jeweiligen geschlossenen Lastschaltkupplung über das erste Teilgetriebe in das erste Planetengetriebeelement und gleichzeitig unter Ausbildung eines zweiten Kraft- oder Momentflusswegs ausgehend von der jeweiligen geschlossenen Lastschaltkupplung über das zweite Teilgetriebe in das dritte Planetengetriebeelement einzutreiben, wobei hierbei das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement beide geöffnet sind.
Der oder jede zweite Überlagerungsgang ermöglicht eine feinere Stufung der Gangsprünge, nämlich dann, wenn im Nachschaltgetriebe die High-Fahrstufe aktiv ist. Solche feinen Gangsprünge sind insbesondere bei einer Fahrt mit in etwa konstanter Fahrgeschwindigkeit sinnvoll, da dann die Antriebsaggregatdrehzahl feiner eingestellt werden kann, und so das Antriebsaggregat in einem verbrauchsgünstigen Betriebspunkt betrieben werden kann
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist das fünfte Schaltelement ein formschlüssiges Schaltelement. Bei dieser Variante, in welcher lediglich zwei formschlüssige Lastschaltkupplungen vorhanden sind, kann ein besonders bevorzugter und einfacher Aufbau des Lastschaltgetriebes und eine besonders bevorzugte Funktionsweise desselben bereitgestellt werden.
Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes sind in den Patentansprüchen 7 bis 13 offenbart. Diese Verfahren kommen bevorzugt in Kombination miteinander an einem erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebe zum Einsatz.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Schema eines erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes;
2 eine erste Schaltmatrix für das Lastschaltgetriebe der 1;
3 eine zweite Schaltmatrix für das Lastschaltgetriebe der 1;
4 eine dritte Schaltmatrix für das Lastschaltgetriebe der 1; und
5 eine Lastschaltbarkeitsmatrix für die Schaltmatrix der 4.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Lastschaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben desselben, nämlich Verfahren zur Ermöglichung von Lastschaltvorgängen zwischen leistungsverzweigten Gängen und nicht-leistungsverzweigten Gängen des Lastschaltgetriebes, wobei leistungsverzweigte Gänge auch als Überlagerungsgänge bezeichnet werden.
1 zeigt schematisiert ein erfindungsgemäßes Lastschaltgetriebe 1, welches ein als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildetes Hauptgetriebe 2 und ein dem Hauptgetriebe 2 nachgeschaltetes, als Planetengetriebe ausgebildetes Nachschaltgetriebe 3 umfasst.
Das Lastschaltgetriebe 1 verfügt über eine Antriebswelle 4 sowie über eine Abtriebswelle 5. An die Antriebswelle 4 ist ein Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs koppelbar. An die Abtriebswelle 5 ist ein Abtrieb des Kraftfahrzeugs koppelbar.
Das als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildete Hauptgetriebe 2 verfügt über zwei Teilgetriebe, nämlich ein erstes Teilgetriebe 6 und ein zweites Teilgetriebe 7.
Das erste Teilgetriebe 6 verfügt über eine erste Hauptgetriebeeingangswelle 8, der eine erste reibschlüssige Lastschaltkupplung K1 zugeordnet ist. Bei geschlossener erster reibschlüssiger Lastschaltkupplung K1 ist die Antriebswelle 4 an die erste Hauptgetriebeeingangswelle 8 des ersten Teilgetriebes 6 gekoppelt. Das erste Teilgetriebe 6 verfügt weiterhin über mehrere erste, formschlüssige Schaltelemente C, E, D.
Das zweite Teilgetriebe 7, welches zweite, formschlüssige Schaltelemente A und B umfasst, verfügt über eine zweite Hauptgetriebeeingangswelle 9, der eine zweite reibschlüssige Lastschaltkupplung K2 zugeordnet ist. Dann, wenn die zweite reibschlüssige Lastschaltkupplung K2 geschlossen ist, ist die Antriebswelle 4 an die zweite Hauptgetriebeeingangswelle 9 gekoppelt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die beiden Hauptgetriebeeingangswellen 8 und 9 der beiden Teilgetriebe 6 und 7 des Hauptgetriebes 2 koaxial zueinander, wobei die zweite Hauptgetriebeeingangswelle 9 die erste Hauptgetriebeeingangswelle 8 abschnittsweise außen konzentrisch umgibt.
Mit beiden Teilgetrieben 6 und 7 des Hauptgetriebes 2 wirkt mindestens eine für beide Teilgetriebe 6, 7 gemeinsame Hauptgetriebeausgangswelle 10 zusammen, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Vorgelegewellen vorhanden sind, die solche Hauptgetriebeausgangswellen 10 bereitstellen.
Das Nachschaltgetriebe 3, welches als Planetengetriebe ausgeführt ist, weist eine Nachschaltgetriebeeingangswelle 15 auf, an die über ein drittes, formschlüssiges Schaltelement F die oder jede Hauptgetriebeausgangswelle 10 koppelbar ist. Dann, wenn das dritte, formschlüssige Schaltelement F geschlossen ist, sind die Hauptgetriebeausgangswellen 10 an die Nachschaltgetriebeeingangswelle 15 gekoppelt.
Die Nachschaltgetriebeeingangswelle 15 ist an ein erstes Planetengetriebeelement 11 des Nachschaltgetriebes 3 fest angebunden, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel an ein Sonnenrad desselben.
Das Nachschaltgetriebe 3 verfügt weiterhin über eine Nachschaltgetriebeausgangswelle 5, die der Abtriebswelle 5 des Lastschaltgetriebes 1 entspricht, wobei diese Abtriebswelle bzw. Nachschaltgetriebeausgangswelle 5 an ein zweites Planetengetriebeelement 12 des Nachschaltgetriebes 3 fest angebunden ist, nämlich in 1 an einen Steg des Nachschaltgetriebes 3.
Das Nachschaltgetriebe 3 verfügt weiterhin über ein drittes Planetengetriebeelement 13, bei welchem es sich im Ausführungsbeispiel der 1 um ein Hohlrad handelt, wobei das dritte Planetengetriebeelement 13 abhängig von der Schaltstellung von zwei weiteren formschlüssigen Schaltelementen L und H entweder an ein Getriebegehäuse 14 oder an die Nachschaltgetriebeausgangswelle bzw. Abtriebswelle 5 gekoppelt ist. Dann, wenn ein viertes, formschlüssiges Schaltelement L geschlossen ist, ist das dritte Planetengetriebeelement 13 unter Einlegung einer sogenannten Low-Fahrstufe im Nachschaltgetriebe 3 an das Getriebegehäuse 14 gekoppelt. Dann hingegen, wenn ein fünftes Schaltelement H geschlossen ist, welches im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ebenfalls als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist, ist das dritte Planetengetriebeelement 13 der Nachschaltgruppe 3 unter Einlegen einer sogenannten High-Fahrstufe im Nachschaltgetriebe 3 an die Abtriebswelle 5 gekoppelt. Die so erzielte Verblockung der Nachschaltgruppe 3 kann prinzipiell durch Verbinden zweier beliebiger Elemente des Planetengetriebes erreicht werden.
Die beiden letzten Radebenen des als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildete Hauptgetriebes 2, in welches das formschlüssige Schaltelement R vorhanden ist, dienen als Antriebskonstanten, wobei zur Bereitstellung von Rückwärtsgängen das Schaltelement R geschlossen und zur Bereitstellung von Vorwärtsgängen das formschlüssige Schaltelement R geöffnet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Schaltgetriebe 1 ist die oder jede für beide Teilgetriebe 6, 7 des Hauptgetriebes 2 gemeinsame Hauptgetriebeausgangswelle 10 über ein sechstes, formschlüssiges Schaltelement G an das dritte Planetengetriebeelement 13 des Nachschaltgetriebes 3 koppelbar, in 1 an das Hohlrad desselben, wobei dieses dritte Planetengetriebeelement 13 über das vierte, formschlüssige Schaltelement L an das Getriebegehäuse 14 ankoppelbar ist.
Wie oben bereits ausgeführt, ist die oder jede Hauptgetriebeausgangswelle 10 der beiden Teilgetriebe 6, 7 des Hauptgetriebes 2 an dasjenige Planetengetriebeelement der Nachschaltgruppe 3 über das formschlüssige Schaltelement G koppelbar, welches bei aktiver Low-Fahrstufe der Bereichsgruppe 3 mit dem Getriebegehäuse 14 verbunden ist. Bei dem Lastschaltgetriebe 1 kann sowohl die Nachschaltgetriebeeingangswelle 15 bzw. das erste Planetengetriebeelement 11 als auch das in der Low-Fahrstufe festgebremste dritte Planetengetriebeelement 13 angetrieben werden, um leistungsverzweigte Gänge bzw. Überlagerungsgänge bereitzustellen.
Das erfindungsgemäße Lastschaltgetriebe 1 ist unabhängig von der konkreten Ausführung des als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Hauptgetriebes 2, nämlich unabhängig den Radsätzen des Hauptgetriebes 2. Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten Doppelkupplungsgetriebe 2 kann auch ein Hauptgetriebe 2 zum Einsatz kommen, welches ausschließlich in Planetenbauweise oder als Mischform eine Planetenbauweise in Kombination mit Vorgelegewellen nutzt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 kann auch lediglich eine Vorgelegewelle vorhanden sein.
Es ist jedoch für die Erfindung erforderlich, dass die mindestens zwei reibschlüssigen Lastschaltkupplungen K1 und K2, die mit den beiden Teilgetrieben 6 und 7 des Hauptgetriebes 2 zusammenwirken, vorhanden sind, und dass als Nachschaltgetriebe 3 ein Planetengetriebe genutzt wird, dem das formschlüssige Schaltelement G derart zugeordnet ist, dass bei geschlossenem Schaltelement G die oder jede Hauptgetriebeausgangswelle 10 an das dritte Planetengetriebeelement 13 koppelbar ist, welches bei im Nachschaltgetriebe 3 eingelegter Low-Fahrstufe an das Getriebegehäuse 14 angekoppelt ist.
Mit dem Lastschaltgetriebe der 1 kann zum Beispiel die Schaltmatrix der 2 mit zehn Vorwärtsgängen 1 bis 10 und vier Rückwärtsgängen R1 bis R4 bereitgestellt werden, wobei in den Spalten K1, K2, A, B, C, D, E, F, G, R, L, H durch ein X gekennzeichnet ist, dass das jeweilige Schaltelement geschlossen ist. Die Spalte i gibt die Übersetzung des jeweiligen Gangs und die Spalte phi die Stufung an. Bei den Zahlenbeispielen in den Spalten i und phi handelt es sich um rein exemplarische Werte.
Mit dem Lastschaltgetriebe der 1 ist es möglich, Überlagerungsgänge bereitzustellen. In einem ersten Überlagerungsgang sind beide reibschlüssigen Lastschaltkupplungen K1 und K2 geschlossen, um unter Ausbildung eines ersten Kraft- oder Momentflusswegs ausgehend von der ersten Lastschaltkupplung K1 über das erste Teilgetriebe 6 in das erste Planetengetriebeelement 11 und gleichzeitig unter Ausbildung eines zweiten Kraft- oder Momentflusswegs ausgehend von der zweiten Lastschaltkupplung K2 über das zweite Teilgetriebe 7 in das dritte Planetengetriebeelement 13 einzutreiben, wobei in einem solchen ersten Überlagerungsgang das vierte formschlüssige Schaltelement L und das fünfte formschlüssige Schaltelement H beide geöffnet sind. So zeigt 3 eine Schaltmatrix für das Lastschaltgetriebe der 1 unter Bereitstellung eines solchen ersten Überlagerungsgangs, wobei es sich bei diesem ersten Überlagerungsgang in der Schaltmatrix der 3 um den Vorwärtsgang 9 handelt.
Im Überlagerungsgang 9 der 3 wird demnach über die erste reibschlüssige Lastschaltkupplung K1 und das erste Teilgetriebe 6 in der Schaltstellung des sogenannten Direktgangs (Schaltelement D) das erste Planetengetriebeelement 11 des Nachschaltgetriebes 3 angetrieben. Das dritte Planetengetriebeelement 13 der des Nachschaltgetriebes 3 wird ausgehend von der zweiten reibschlüssigen Lastschaltkupplung K2 über das zweite Teilgetriebe 7 in einem der beiden Gänge des zweiten Teilgetriebes angetrieben, im Gang 9 der Schaltmatrix der 3 über das Schaltelement A. Die Schaltelemente L und H des Nachschaltgetriebes 3 sind beide geöffnet. Beide reibschlüssigen Lastschaltkupplungen K1 und K2 sind geschlossen. Dieser erste Überlagerungsgang liegt nahe beim Direktgang (Gang 10) und kann insbesondere bei Lastkraftwagen gewählt werden, die in einer leichten Steigung fahren. Eine derart feine Gangabstufung in der Nähe des Direktgangs (Gang 10) ist von Vorteil, da die Antriebsaggregatdrehzahl bei gegebener Fahrgeschwindigkeit fein abgestuft werden kann.
Ferner besitzt dieser erste Überlagerungsgang 9 einen guten Wirkungsgrad, da das Nachschaltgetriebe 3 einen hohen Kopplungsleistungsanteil aufweist und der Kraft- oder Momentfluss teilweise über erste reibschlüssige Lastschaltkupplung K1 und den Direktgang fließt.
Bei dem Lastschaltgetriebe der 1 ist zwischen den Gängen 8 und 10 eine volle Lastschaltbarkeit gegeben, nämlich über den Wechsel zwischen den Lastschaltkupplungen K1 und K2, wobei dann der Überlagerungsgang 9 übersprungen wird.
Der erste Überlagerungsgang 9, in welchem beide reibschlüssigen Lastschaltkupplungen K1 und K2 geschlossen sind, ist nicht voll lastschaltbar, vielmehr ist zwischen den Gängen 8 und 9 die volle Lastschaltbarkeit nur im Zugbetrieb und zwischen den Gängen 9 und 10 die volle Lastschaltbarkeit nur im Schubbetrieb gegeben.
So ist zwischen den Gängen 8 und 9 die Lastschaltkupplung K1 die zuschaltende Kupplung, bei der abschaltenden Kupplung handelt es sich um das formschlüssige Schaltelement H, sodass eine Zughochschaltung von Gang 8 in Gang 9 und eine Zugrückschaltung von Gang 9 in Gang 8 jeweils unmittelbar als Lastschaltung darstellbar ist, da hierbei nur die erste Lastschaltkupplung K1 Reibleistung erfährt.
Bei einem Gangwechsel zwischen den Gängen 9 und 10 wirkt als zuschaltende Kupplung das formschlüssige Schaltelement H und als abschaltende Kupplung die erste Lastschaltkupplung K1, sodass eine Schubrückschaltung von Gang 10 in Gang 9 und eine Schubhochschaltung von Gang 9 in Gang 10 jeweils unmittelbar als Lastschaltung darstellbar ist, da auch hierbei ausschließlich die Lastschaltkupplung K1 Reibleistung erfährt.
Um auch Schaltungen zwischen den Gängen 8 und 9 als Schubschaltungen und Gangwechsel zwischen den Gängen 9 und 10 als Zugschaltungen ausführen zu können, werden die in den Patentansprüchen 7 bis 10 beanspruchten Verfahren vorgeschlagen, die vorzugsweise in Kombination miteinander abhängig von der auszuführenden Schaltung an einem erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebe 1 mit einem solchen ersten Überlagerungsgang, in welchem beide reibschlüssigen Lastschaltkupplungen K1 und K2 geschlossen sind, Verwendung finden.
Um eine Zughochschaltung, ausgehend vom Überlagerungsgang 9 in den bezogen auf den Überlagerungsgang nächsthöheren Gang 10 durchzuführen, wird zunächst eine Zugrückschaltung in den bezogen auf den Überlagerungsgang 9 nächst niedrigeren Gang 8 durchgeführt, wobei unmittelbar anschließend im Sinne einer Zughochschaltung unter Überspringen des Überlagerungsgangs 9 vom bezogen auf den Überlagerungsgang 9 nächst niedrigeren Gang 8 in den nächst höheren Gang 10 zu schalten. Infolge des kleinen Gangsprungs zwischen den Gängen 8 und 9 ist die Drehzahlerhöhung infolge der zunächst vorgenommenen Zugrückschaltung so gut wie nicht zu spüren.
Zur Durchführung einer Schubrückschaltung ausgehend von dem ersten Überlagerungsgang 9 in den bezogen auf den Überlagerungsgang nächst niedrigeren Gang 8 wird zunächst eine Schubhochschaltung in den bezogen auf den Überlagerungsgang 9 nächst höheren Gang 10 und unmittelbar anschließend eine Schubrückschaltung ausgehend vom nächst höheren Gang 10 in den nächst niedrigeren Gang 8 unter Überspringen des Überlagerungsgangs 9 durchgeführt, wobei auch hierbei infolge des kleinen Gangsprungs die zunächst bewirkte Verringerung der Drehzahl so gut wie nicht zu spüren ist.
Um eine Schubhochschaltung in den ersten Überlagerungsgang 9 ausgehend von einem bezogen auf den Überlagerungsgang nächst niedrigeren Gang 8 durchzuführen, wird zunächst unter Überspringen des Überlagerungsgangs 9 eine Schubhochschaltung in den bezogen auf den Überlagerungsgang 9 nächst höheren Gang 10 ausgeführt, um anschließend im Sinne einer Schubrückschaltung von diesem nächst höheren Gang 10 in den Überlagerungsgang 9 zu schalten. Diesbezügliche Drehzahländerungen sind infolge des kleinen Gangsprungs zwischen Gang 10 und 9 nicht spürbar.
Zur Durchführung einer Zugrückschaltung in den ersten Überlagerungsgang 9 ausgehend von dem nächst höheren Gang 10 wird zunächst eine Zugrückschaltung in den bezogen auf den Überlagerungsgang 9 nächst niedrigeren Gang 8 unter Überspringen des Überlagerungsgangs 9 durchgeführt und unmittelbar anschließend eine Zughochschaltung von dem bezogen auf den Überlagerungsgang 9 nächst niedrigeren Gang in den Überlagerungsgang 9 ausgeführt. Auch diesbezügliche Drehzahländerungen sind infolge des kleinen Gangsprungs zwischen Gang 8 und 9 kaum spürbar.
Die obigen verfahrensseitigen Details sind allgemein für alle Radsätze des als Hauptgetriebe 2 wirksamen Doppelkupplungsgetriebes gültig, bei welchen als Nachschaltgetriebe 3 als Überlagerungsgetriebe genutzt wird, bei welchem also das erste Teilgetriebe 6 in das erste Planetengetriebeelement 11, hier die Sonne, und das zweite Teilgetriebe 7 in das dritte Planetengetriebeelement 13, hier das Hohlrad, eintreibt, und bei denen das Schaltelement H formschlüssig ist.
Dann, wenn in einer Variante des erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes 1 das Schaltelement H als reibschlüssige Kupplung ausgeführt wird, können alle Schaltungen als konventionelle Lastschaltungen ausgeführt werden, sodass dann die Verfahren der Patentansprüche 7 bis 10 nicht zur Anwendung kommen. Dann, wenn das Schaltelement H als reibschlüssige Kupplung ausgebildet ist, kann dasselbe zwei beliebige Planetengetriebeelemente des Überlagerungsgetriebes 3 verbinden, um das Planetengetriebe bzw. Nachschaltgetriebe 3 zu verblocken, sodass dann dasselbe eine Übersetzung von 1 aufweist.
4 zeigt eine weitere Schaltmatrix, die für das erfindungsgemäße Lastschaltgetriebe der 1 genutzt werden kann, wobei in der Schaltmatrix der 4 zusätzlich zu dem ersten Überlagerungsgang, in welchem beide reibschlüssigen Lastschaltkupplungen K1 und K2 geschlossen sind, zweite Überlagerungsgänge bereitgestellt werden.
Beim ersten Überlagerungsgang, der in der Schaltmatrix der 3 dem Gang 9 entspricht, handelt es sich in der Schaltmatrix der 4 um den Gang 12.
Bei den Gängen 8, 10 und 14 der Schaltmatrix der 4 handelt es um zweite Überlagerungsgänge, in welchen ausschließlich eine der beiden reibschlüssigen Lastschaltkupplungen K1 und K2 geschlossen ist. In diesen zweiten Überlagerungsgängen ist unter Ausbildung eines ersten Kraft- und Momentflusswegs ausgehend der jeweiligen geschlossenen Lastschaltkupplung K1 bzw. K2 über das erste Teilgetriebe 6 in das erste Planetengetriebeelement 11 und gleichzeitig unter Ausbildung eines zweiten Kraft- und Momentflusswegs ausgehend von der jeweiligen geschlossenen Lastschaltkupplung K1 bzw. K2 über das zweite Teilgetriebe 7 in das dritte Planetengetriebeelement 13 eintreibbar, wobei hierbei wiederum die Schaltelemente L und H beide geöffnet sind.
Hiermit ist für das Lastschaltgetriebe 1 in den Vorwärtsgängen 1 bis 7 eine identische Gangstufung bereitstellbar, wobei die Gangstufung ab dem Gang 8 feiner ist, nämlich durch das Einfügen der vier Überlagerungsgänge 8, 10, 12 und 14 in die Schaltmatrix der 4. Diese feineren Gangsprünge sind bei längeren Fahrten mit in etwa konstanter Geschwindigkeit bevorzugt, da dann die Antriebsaggregatdrehzahl feiner eingestellt werden kann und so das Antriebsaggregat, das an die Antriebswelle 4 gekoppelt ist, in einem verbrauchsgünstigen Betriebspunkt betrieben werden kann.
In der Schaltmatrix der 4 bedeutet das Symbol X, dass das jeweilige Schaltelement geschlossen ist und Last überträgt, wohingegen das Symbol (X) bedeutet, dass das jeweilige Schaltelement geschlossen und lastfrei ist. In diesem Fall ist ein Gang vorgewählt.
5 zeigt eine Lastschaltbarkeitsmatrix für die Schaltmatrix der 4, wobei in der Tabelle der 5 das Symbol v bedeutet, dass der jeweilige Gangwechsel im Zug und im Schub voll lastschaltbar ist. Das Symbol z bedeutet, dass der jeweilige Gangwechsel nur im Zug voll lastschaltbar ist, also als Zughochschaltung und als Zugrückschaltung. Das Symbol s bedeutet, dass der jeweilige Gang nur im Schub voll lastschaltbar ist, also als Schubhochschaltung und als Schubrückschaltung. Das Symbol n bedeutet, dass der jeweilige Gangwechsel als zugkraftunterbrochene Schaltung auszuführen ist. Das Symbol 0 bedeutet, dass keine Schaltung vorliegt.
Bei dem Lastschaltgetriebe der 1, welches die Schaltmatrix der 4 und demnach erste und zweite Überlagerungsgänge nutzt bzw. bereitstellt, ist vorgesehen, dass dann, wenn im Nachschaltgetriebe 3 bei geschlossenem Schaltelement H die High-Fahrstufe eingelegt ist, zur Ausführung einer Lastschaltung unter Beibehaltung der High-Fahrstufe bei verzögerter Fahrt oder bei beschleunigter Fahrt die Überlagerungsgänge übersprungen werden.
Schaltungen unter Beteiligung des ersten Überlagerungsgangs 12 erfolgen wie unter Bezugnahme auf 3 für Gang 9 beschrieben, also wie in Patentansprüchen 7 bis 10 definiert.
In den zweiten Überlagerungsgängen der Matrix der 4 sind überwiegend nur zugkraftunterbrochene Schaltungen möglich, wobei es sich bei diesen zweiten Überlagerungsgängen um die Gänge 8, 10 und 14 der Schaltmatrix der 4 handelt.
Eine zugkraftunterbrochene Schaltung in einen zweiten Überlagerungsgang hinein, wird nur dann ausgeführt, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in etwa konstant ist und/oder wenn fahrerseitig eine geringe Lastanforderung vorliegt, also eine Lastanforderung, die kleiner als ein definierter Grenzwert ist.
Nach einer weiteren Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweiten Überlagerungsgänge nur dann genutzt werden, wenn ein Sparfahrprogramm aktiv ist, in welchem aufgrund einer gewünschten Verbrauchsreduzierung zugkraftunterbrochene Schaltungen erlaubt sind. Dann hingegen, wenn ein Komfort- oder Sportfahrprogramm aktiv ist, in welchem im Wesentlichen ausschließlich Lastschaltungen ausgeführt werden, werden die zweiten Überlagerungsgänge nicht genutzt.
Die Auswahl des jeweiligen Fahrprogramms kann fahrerseitig durch Betätigung eines Tasters oder Schalters oder automatisiert über ein Fahrerassistenzsystem erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Lastschaltgetriebe
2: Hauptgetriebe
3: Nachschaltgetriebe
4: Antriebswelle
5: Abtriebswelle/Nachschaltgetriebeausgangswelle
6: erstes Teilgetriebe
7: zweites Teilgetriebe
8: erste Hauptgetriebeeingangswelle
9: zweite Hauptgetriebeeingangswelle
10: Hauptgetriebeausgangswelle
11: erstes Planetengetriebeelement
12: zweites Planetengetriebeelement
13: drittes Planetengetriebeelement
14: Gehäuse
15: Nachschaltgetriebeeingangswelle
K1: erste reibschlüssige Lastschaltkupplung
K2: zweite reibschlüssige Lastschaltkupplung
A: erstes Schaltelement
B: erstes Schaltelement
C: zweites Schaltelement
D: zweites Schaltelement
E: zweites Schaltelement
F: drittes Schaltelement
G: sechstes Schaltelement
H: fünftes Schaltelement
L: viertes Schaltelement
R: siebtes Schaltelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007047671 A1 [0002, 0003]

Claims

Lastschaltgetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Hauptgetriebe (2) und mit einem dem Hauptgetriebe (2) nachgeschalteten, als Planetengetriebe ausgebildeten Nachschaltgetriebe (3), wobei das Hauptgetriebe (2) ein erstes Teilgetriebe (6) und ein zweites Teilgetriebe (7) aufweist, mit einer ersten Hauptgetriebeeingangswelle (8) für das erste Teilgetriebe, mit einer separaten, zweiten Hauptgetriebeeingangswelle (9) für das zweite Teilgetriebe, mit mindestens einem ersten, formschlüssigen Schaltelement des ersten Teilgetriebes (6), mit mindestens einem zweiten, formschlüssigen Schaltelement des zweiten Teilgetriebes (7), mit einer der ersten Hauptgetriebeeingangswelle zugeordneten, ersten reibschlüssigen Lastschaltkupplung (K1), mit einer der zweiten Hauptgetriebeeingangswelle zugeordneten, zweiten reibschlüssigen Lastschaltkupplung (K2), und mit mindestens einer für beide Teilgetriebe gemeinsamen Hauptgetriebeausgangswelle (10), wobei das Nachschaltgetriebe (3) eine Nachschaltgetriebeeingangswelle (15) aufweist, an die über ein drittes, formschlüssiges Schaltelement (F) die oder jede Hauptgetriebeausgangswelle (10) koppelbar ist, und die an ein erstes Planetengetriebeelement (11) des Nachschaltgetriebes (3) fest angebunden ist, wobei das Nachschaltgetriebe (3) eine Nachschaltgetriebeausgangswelle (5) aufweist, die an ein zweites Planetengetriebeelement (12) des Nachschaltgetriebes (3) fest angebunden ist, wobei ein drittes Planetengetriebeelement (13) des Nachschaltgetriebes (3) über ein viertes, formschlüssiges Schaltelement (L) an ein Getriebegehäuse (14) oder über ein fünftes Schaltelement (H) an eines der beiden anderen Elemente (11, 12) ankoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede für beide Teilgetriebe des Hauptgetriebes gemeinsame Hauptgetriebeausgangswelle (10) über ein sechstes, formschlüssiges Schaltelement (G) an das dritte Planetengetriebeelement (13) des Nachschaltgetriebes koppelbar ist, welches über das vierte, formschlüssige Schaltelement an das Getriebegehäuse (14) koppelbar ist.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Planetengetriebeelement (11) ein Sonnenrad, das zweite Planetengetriebeelement (12) ein Steg und das dritte Planetengetriebeelement (13) ein Hohlrad ist.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe mindestens einen ersten Überlagerungsgang bereitstellt, in welchem beide reibschlüssigen Lastschaltkupplungen (K1, K2) geschlossen sind, um unter Ausbildung eines ersten Kraft- oder Momentflusswegs ausgehend von der ersten Lastschaltkupplung (K1) über das erste Teilgetriebe (6) in das erste Planetengetriebeelement (11) und gleichzeitig unter Ausbildung eines zweiten Kraft- oder Momentflusswegs ausgehend von der zweiten Lastschaltkupplung (K2) über das zweite Teilgetriebe (7) in das dritte Planetengetriebeelement (13) einzutreiben, wobei hierbei das vierte Schaltelement (L) und das fünfte Schaltelement (H) beide geöffnet sind.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe mindestens einen zweiten Überlagerungsgang bereitstellt, in welchem ausschließlich eine der reibschlüssigen Lastschaltkupplungen (K1, K2) geschlossen ist, um unter Ausbildung eines ersten Kraft- oder Momentflusswegs ausgehend von der jeweiligen geschlossenen Lastschaltkupplung (K1, K2) über das erste Teilgetriebe (6) in das erste Planetengetriebeelement (11) und gleichzeitig unter Ausbildung eines zweiten Kraft- oder Momentflusswegs ausgehend von der jeweiligen geschlossenen Lastschaltkupplung (K1, K2) über das zweite Teilgetriebe (7) in das dritte Planetengetriebeelement (13) einzutreiben, wobei hierbei das vierte Schaltelement (L) und das fünfte Schaltelement (H) beide geöffnet sind.
Lastschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Schaltelement (H) ein formschlüssiges Schaltelement ist.
Lastschaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Schaltelement (H) ein reibschlüssiges Schaltelement ist.
Verfahren zum Betreiben eines Lastschaltgetriebes nach Anspruch 3 oder 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung einer Zughochschaltung ausgehend von einem ersten Überlagerungsgang in einen nächst höheren Gang zunächst eine Zugrückschaltung in einen nächst niedrigeren Gang und anschließend im Sinne einer Zughochschaltung unter Überspringen des ersten Überlagerungsgangs vom nächst niedrigeren Gang in den nächst höheren Gang geschaltet wird.
Verfahren zum Betreiben eines Lastschaltgetriebes nach Anspruch 3 oder 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung einer Schubrückschaltung ausgehend von einem ersten Überlagerungsgang in einen nächst niedrigeren Gang zunächst eine Schubhochschaltung in einen nächst höheren Gang und anschließend im Sinne einer Schubrückschaltung unter Überspringen des ersten Überlagerungsgangs vom nächst höheren Gang in den nächst niedrigeren Gang geschaltet wird.
Verfahren zum Betreiben eines Lastschaltgetriebes nach Anspruch 3 oder 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung einer Schubhochschaltung in einen ersten Überlagerungsgang ausgehend von einem nächst niedrigeren Gang zunächst unter Überspringen des ersten Überlagerungsgangs eine Schubhochschaltung in den nächst höheren Gang und anschließend im Sinne einer Schubrückschaltung vom nächst höheren Gang in den ersten Überlagerungsgang geschaltet wird.
Verfahren zum Betreiben eines Lastschaltgetriebes nach Anspruch 3 oder 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung einer Zugrückschaltung in einen ersten Überlagerungsgang ausgehend von einem nächst höheren Gang zunächst unter Überspringen des ersten Überlagerungsgangs eine Zugrückschaltung in den nächst niedrigeren Gang und anschließend im Sinne einer Zughochschaltung vom nächst niedrigeren Gang in den ersten Überlagerungsgang geschaltet wird.
Verfahren zum Betreiben eines Lastschaltgetriebes nach Anspruch 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn im Nachschaltgetriebe bei geschlossenem fünften Schaltelement (H) eine High-Fahrstufe eingelegt ist, zur Ausführung einer Lastschaltung unter Beibehaltung der High-Fahrstufe bei verzögerter Fahrt oder bei beschleunigter Fahrt die Überlagerungsgänge übersprungen werden.
Verfahren zum Betreiben eines Lastschaltgetriebes nach Anspruch 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zugkraftunterbrochene Schaltung in einen zweiten Überlagerungsgang nur dann durchgeführt wird, wenn eine Fahrgeschwindigkeit in etwa konstant ist und/oder wenn eine fahrerseitige Lastanforderung kleiner als ein Grenzwert ist.
Verfahren zum Betreiben eines Lastschaltgetriebes nach Anspruch 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder zweite Überlagerungsgang nur dann genutzt wird, wenn ein Sparfahrprogramm aktiv ist, in welchem auf Grund einer gewünschten Verbrauchsreduzierung zugkraftunterbrochene Schaltungen erlaubt sind, wohingegen der oder jede zweite Überlagerungsgang dann nicht genutzt wird, wenn ein Komfort- oder Sportfahrprogramm aktiv ist, in welchem im wesentlichen ausschließlich Lastschaltungen ausgeführt werden.