DE102014215156B4

DE102014215156B4 - Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102014215156B4
Application number: DE102014215156.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Wechs; Stefan Beck; Viktor Warth
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2020-11-19
Anticipated expiration: 2034-08-02
Also published as: DE102014215156A1

Abstract

Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit einem mehrstufigen Hauptgetriebe und einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vor- oder nachgeordneten Bereichsgruppe (GP1, GP1', GP1", GP2, GP2', GP2"), die aus zwei gekoppelten Planetenradsätzen (PS1, PS2) mit jeweils einem Sonnenrad (3, 7), einem mehrere Planetenräder (5, 9) tragenden Planetenträger (4, 8), und einem Hohlrad (6, 10) gebildet ist, und bei dem die Bereichsgruppe drei schaltbare Übersetzungsstufen (L, H, R) aufweist, sowie mit den folgenden weiteren Merkmalen der Bereichsgruppe (GP1, GP1', GP1", GP2, GP2', GP2"):- mit einem zweiten Schaltelement (SR) zum Schalten einer ersten Übersetzungsstufe (R) durch eine gehäusefeste Arretierung eines Elementes (4) des ersten Planetenradsatzes (PS1),- mit einer drehfesten Verbindung zwischen einem Element (8) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) und der Ausgangswelle (2) der Bereichsgruppe (GP1, GP1', GP1", GP2, GP2', GP2"),- mit einer drehfesten Verbindung zwischen einem der übrigen Getriebeelemente (3; 6) des ersten Planetenradsatzes (PS1) und einem der übrigen Getriebeelemente (7; 10) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) sowie mit der Eingangswelle (1) der Bereichsgruppe (GP1, GP1', GP1", GP2, GP2', GP2"),- mit einer drehfesten Verbindung zwischen dem verbleibenden Getriebeelement (6; 3) des ersten Planetenradsatzes (PS1) und dem verbleibenden Getriebeelement (10 oder 7) des zweiten Planetenradsatzes (PS2),- mit einem ersten Schaltelement (SL) zur Schaltung einer zweiten Übersetzungsstufe (L) durch eine gehäusefeste Arretierung dieser verbleibenden Getriebeelemente (6; 3; 10 oder 7) des ersten Planetenradsatzes (PS1) sowie des zweiten Planetenradsatzes (PS2), und- mit einem dritten Schaltelement (SH) zur Schaltung einer dritten Übersetzungsstufe (H) durch Erzeugen einer drehfesten Verbindung zwischen zwei Getriebeelementen (3, 4, 6; 7, 8, 10) eines der beiden Planetenradsätze (PS1, PS2) oder zwischen zwei nicht permanent drehfest miteinander verbundenen Getriebeelementen (3, 8, 10 oder 7; 4, 7, 8, 10; 6, 8, 7 oder 10) beider Planetenradsätze (PS1, PS2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit einem mehrstufigen Hauptgetriebe und einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vor- oder nachgeordneten Bereichsgruppe, die aus zwei gekoppelten Planetenradsätzen mit jeweils einem Sonnenrad, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger, und einem Hohlrad gebildet ist, und bei dem die Bereichsgruppe schaltbare Übersetzungsstufen für einen Langsamfahrbereich, einen Schnellfahrbereich, und einen Rückwärtsfahrbereich aufweist.
Gruppengetriebe mit einem mehrstufigen Hauptgetriebe und zumindest einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vor- oder nachgeordneten Bereichsgruppe sind seit längerem bekannt und kommen bevorzugt in schweren Nutzfahrzeugen zur Anwendung. Häufig ist dem Hauptgetriebe auch eine mehrstufige Splitgruppe antriebstechnisch vorgeordnet. Durch eine zumeist zweistufige Bereichsgruppe mit einem in etwa um einen mittleren Übersetzungssprung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes über dem gesamten Übersetzungssprung des Hauptgetriebes liegenden Übersetzungssprung wird die Spreizung des Gesamtgetriebes in etwa verdoppelt und die Anzahl der insgesamt zur Verfügung stehenden Gänge des Gruppengetriebes ebenfalls verdoppelt. Durch eine üblicherweise zweistufig ausgeführte Splitgruppe mit einem in etwa der Hälfte eines mittleren Übersetzungssprungs zwischen zwei aufeinanderfolgenden Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes entsprechenden Übersetzungssprung werden die Übersetzungssprünge des Hauptgetriebes halbiert und die Anzahl der insgesamt zur Verfügung stehenden Gänge des Gruppengetriebes nochmals verdoppelt. Hieraus ergibt sich in Verbindung mit einem dreistufigen Hauptgetriebe, das drei Vorwärtsgangstufen und eine Rückwärtsgangstufe aufweist, ein 12-gängiges Gruppengetriebe mit insgesamt zwölf Vorwärtsgängen und maximal vier Rückwärtsgängen. In Verbindung mit einem vierstufigen Hauptgetriebe, das vier Vorwärtsgangstufen und eine Rückwärtsgangstufe aufweist ergibt sich ein 16-gängiges Gruppengetriebe mit insgesamt sechzehn Vorwärtsgängen und maximal vier Rückwärtsgängen.
Das Gruppengetriebe weist gegenüber einem Einzelgetriebe mit einer vergleichbaren Anzahl von Gängen sowie ähnlicher Gangabstufung und Spreizung deutlich kompaktere Abmessungen sowie ein geringeres Gewicht auf. Da viele Schaltungen in einem Gruppengetriebe aber den Wechsel von Übersetzungsstufen in mehreren Teilgetrieben erfordern und somit relativ kompliziert ablaufen, sind die meisten bekannten Gruppengetriebe entweder teilautomatisiert oder vollautomatisiert schaltbar ausgebildet.
Eine typische Ausführungsform eines Gruppengetriebes mit einem Hauptgetriebe, einer dem Hauptgetriebe vorgeordneten Splitgruppe, sowie einer dem Hauptgetriebe nachgeordneten Bereichsgruppe ist in der DE 44 22 900 A1 beschrieben. Bei diesem bekannten Gruppengetriebe ist das Hauptgetriebe in Vorgelegebauweise ausgeführt und weist zwei Vorgelegewellen sowie eine Hauptwelle auf, zwischen denen schaltbare Stirnradstufen von drei Vorwärtsgangstufen und einer Rückwärtsgangstufen angeordnet sind. Die Splitgruppe ist ebenfalls in Vorgelegebauweise ausgeführt und umfasst zwei häufig auch als schaltbare Eingangskonstanten bezeichnete Stirnradstufen, die zwischen der Eingangswelle des Gruppengetriebes und den entsprechend verlängerten Vorgelegewellen des Hauptgetriebes angeordnet sind. Bei geschalteter eingangsseitiger erster Eingangskonstante dient die Stirnradstufe der getriebeseitigen zweiten Eingangskonstante als weitere schaltbare Stirnradstufe des Hauptgetriebes. Zudem ist durch die unmittelbare Verbindung der Eingangswelle mit der Hauptwelle eine direkte Vorwärtsgangstufe schaltbar. Die Bereichsgruppe ist in Planetenbauweise ausgeführt und umfasst einen einfachen Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger und einem Hohlrad, wobei das Sonnenrad drehfest mit der Hauptwelle verbunden ist, der Planetenträger drehfest mit der Ausgangswelle des Gruppengetriebes verbunden ist, und das Hohlrad wechselweise zur Schaltung einer Übersetzungsstufe für einen Fahrbereich mit niedriger Fahrgeschwindigkeit gehäusefest arretierbar und zur Schaltung einer Übersetzungsstufe für einen Fahrbereich mit hoher Fahrgeschwindigkeit drehfest mit der Ausgangswelle verbindbar ist.
Abweichend von dem aus der DE 44 22 900 A1 bekannten Gruppengetriebe kann die Splitgruppe auch in Planetenbauweise ausgeführt sowie die Bereichsgruppe auch in Vorgelegebauweise ausgeführt sein. So sind aus der EP 0 618 382 B1 verschiedene Ausführungsformen eines Gruppengetriebes bekannt, das ein in Vorgelegebauweise ausgeführtes mehrstufiges Hauptgetriebe und ein dem Hauptgetriebe nachgeordnetes Zusatzgetriebe aufweist. Das Zusatzgetriebe umfasst eine zweistufige Splitgruppe sowie eine zweistufige Bereichsgruppe. In einer ersten Ausführungsform des Zusatzgetriebes gemäß der dortigen 2 ist die Splitgruppe in Vorgelegebauweise ausgeführt, wogegen die Bereichsgruppe wie bei dem Gruppengetriebe der DE 44 22 900 A1 in Planetenbauweise ausgeführt ist. In einer zweiten Ausführungsform des Zusatzgetriebes gemäß der dortigen 3 ist die Splitgruppe dagegen in Planetenbauweise und die Bereichsgruppe in Vorgelegebauweise ausgeführt.
Schließlich ist aus der EP 1 825 168 B1 ein Gruppengetriebe bekannt, das ein in Vorgelegebauweise ausgeführtes Hauptgetriebe, eine in Vorgelegebauweise ausgeführte und dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vorgeordnete zweistufige Splitgruppe, sowie eine in Planetenbauweise ausgeführte und dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeordnete Bereichsgruppe umfasst. Die Bereichsgruppe ist zwar in an sich bekannter weise als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger und einem Hohlrad ausgebildet, dessen Sonnenrad drehfest mit der Hauptwelle des Hauptgetriebes verbunden ist. Neben der Schaltung von zwei Übersetzungsstufen für Fahrbereiche mit niedriger und hoher Fahrgeschwindigkeit ist bei dieser Bereichsgruppe jedoch zusätzlich auch die Schaltung einer Umkehrstufe für einen Rückwärtsfahrbereich vorgesehen.
Bei geschaltetem Fahrbereich für eine niedrige Fahrgeschwindigkeit ist das Hohlrad über ein erstes Schaltelement gehäusefest arretiert und der Planetenträger über ein zweites Schaltelement drehfest mit der Ausgangswelle des Gruppengetriebes verbunden. Bei geschalteter Umkehrstufe für den Rückwärtsfahrbereich ist der Planetenträger über das erste Schaltelement gehäusefest arretiert und das Hohlrad über das zweite Schaltelement drehfest mit der Ausgangswelle verbunden. Bei geschaltetem Fahrbereich für hohe Fahrgeschwindigkeit befindet sich das erste Schaltelement in einer geöffneten Neutralstellung (ohne Schaltfunktion), und das Hohlrad sowie der Planetenträger sind über das zweite Schaltelement drehfest miteinander und mit der Ausgangswelle verbunden.
Durch die in der Bereichsgruppe enthaltene schaltbare Umkehrstufe kann vorteilhaft in dem Hauptgetriebe auf eine schaltbare Umkehrstufe verzichtet werden, also eine dort an sich vorhandene Umkehrstufe weggelassen oder durch eine Stirnradstufe für eine zusätzliche Vorwärtsgangstufe ersetzt werden. Zur Realisierung der Schaltfunktionen der Bereichsgruppe sind allerdings zwei Schaltelemente erforderlich, von denen das erste Schaltelement als ein Doppelschaltelement mit zwei Schaltstellungen sowie einer Neutralstellung und das zweite Schaltelement als ein Dreifachschaltelement mit drei Schaltstellungen, darunter einer Schaltstellung mit Dreifachkopplung, ausgebildet ist. Nachteilig an der aus der EP 1 825 168 B1 bekannten Ausführung einer Bereichsgruppe ist somit der komplizierte Aufbau insbesondere des zweiten Schaltelementes und die Notwendigkeit von zwei Schaltaktuatoren oder einer Kopplung der beiden Schaltelemente für die erforderliche simultane Betätigung der Schaltelemente.
In der nicht vorveröffentlichten DE 10 2013 202 045 A1 wird ein Gruppengetriebe mit einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeordneten Bereichsgruppe vorgeschlagen, die aus zwei gekoppelten Planetenradsätzen mit jeweils einem Sonnenrad, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger, und einem Hohlrad gebildet ist. Außerdem weist die Bereichsgruppe zwei schaltbare Übersetzungsstufen für unterschiedliche Geschwindigkeitsfahrbereiche sowie eine schaltbare Umkehrstufe für einen Rückwärtsfahrbereich auf. Das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ist drehfest mit der Ausgangswelle des Hauptgetriebes verbunden. Der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes ist drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ist drehfest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes ist drehfest mit der Ausgangswelle des Gruppengetriebes verbunden. Das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes ist über ein Doppelschaltelement zur Schaltung eines Langsamfahrbereichs gehäusefest arretierbar und zur Schaltung eines Schnellfahrbereichs drehfest mit der Ausgangswelle verbindbar. Außerdem ist der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes zur Schaltung eines Rückwärtsfahrbereichs über ein Einfachschaltelement gehäusefest arretierbar.
Stüper, Josef: Automatische Automobilgetriebe, Vienna : Springer, 1965. ISBN: 9783709181348, lehrt zwei Planetengetriebe mit zwei Koppelwellen und Bremsen zu kombinieren.
Aus der DE 42 01 653 A1 ist ein Automatikgetriebe bekannt, mit einer Ein- und Ausgangswelle, einem Paar von Planetengetriebe-Mechanismen, einem Ausgangsritzel, das an einem Gehäuse gelagert ist; und zwei Eingangselementen, die betriebsfähig mit dem Paar von Planetengetriebe-Mechanismen verbunden sind; wobei das Paar von Planetengetriebe-mechanismen, das Ausgangsritzel und die Eingangselemente oberhalb der Eingangswelle angeordnet sind; wobei die zwei Eingangselemente in der Richtung der Welle beanstandet sind; und wobei das Paar von Planetengetriebe-mechanismen und das Ausgangsritzel zwischen den zwei Eingangselementen angeordnet sind.
Aus dem Dokument DE 10 2008 000 428 A1 der Anmelderin ist ein Mehrstufengetriebe mit neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang offenbart, welches mit vier Planetenradsätzen, acht drehbaren Wellen und sechs Schaltelementen ausgeführt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gruppengetriebe für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches ein mehrstufiges Hauptgetriebe und eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vor- oder nachgeordnete Bereichsgruppe der eingangs genannten Bauart aufweist, bei dem die Bereichsgruppe im Vergleich zur der aus der DE 10 2013 202 045 A1 bekannten Ausführungsform einen anderen, dazu alternativen Aufbau aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Gruppengetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Demnach betrifft die Erfindung ein Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit einem mehrstufigen Hauptgetriebe und einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vor- oder nachgeordneten Bereichsgruppe, die aus zwei gekoppelten Planetenradsätzen mit jeweils einem Sonnenrad, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger, und einem Hohlrad gebildet ist, und bei dem die Bereichsgruppe drei schaltbare Übersetzungsstufen aufweist. Diese können für einen Langsamfahrbereich, einen Schnellfahrbereich, und einen Rückwärtsfahrbereich vorgesehen sein. Außerdem weist die Bereichsgruppe des Gruppengetriebes folgende weitere Merkmale auf:

- ein zweites Schaltelement zum Schalten der ersten Übersetzungsstufe, wodurch beispielsweise ein Rückwärtsfahrbereich gebildet werden kann, durch eine gehäusefeste Arretierung des Planetenträgers des ersten Planetenradsatzes,
- eine drehfeste Verbindung zwischen einem Element des zweiten Planetenradsatzes, vorzugsweise aber nicht notwendigerweise dem Planetenträger, und der Ausgangswelle der Bereichsgruppe,
- eine drehfesten Verbindung zwischen einem der übrigen Getriebeelemente des ersten Planetenradsatzes und einem der übrigen Getriebeelemente des zweiten Planetenradsatzes sowie mit der Eingangswelle der Bereichsgruppe,
- eine drehfeste Verbindung zwischen dem verbleibenden Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes und dem verbleibenden Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes,
- ein erstes Schaltelement zur Schaltung der zweiten Übersetzungsstufe, wodurch beispielsweise ein Langsamfahrbereich gebildet werden kann, durch eine gehäusefeste Arretierung dieser verbleibenden Getriebeelemente des ersten Planetenradsatzes sowie des zweiten Planetenradsatzes, und
- ein drittes Schaltelement zur Schaltung der dritten Übersetzungsstufe, wodurch beispielsweise ein Schnellfahrbereich gebildet werden kann, durch Erzeugen einer drehfesten Verbindung zwischen zwei Getriebeelementen eines der beiden Planetenradsätze oder zwischen zwei nicht permanent drehfest miteinander verbundenen Getriebeelementen beider Planetenradsätze.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Bereichsgruppe mit zwei in der genannten Art gekoppelten Planetenradsätzen und die Anordnung der drei erwähnten Schaltelemente ist die Schaltvorrichtung der Bereichsgruppe im Vergleich zu der der aus der DE 10 2013 202 045 A1 bekannten Bauform dahingehend vereinfacht, dass zur Schaltung der Übersetzungsstufen für die drei Fahrbereiche, die beispielsweise Schnell, Langsam und Rückwärts darstellen, jeweils nur eines der Schaltelemente geschlossen werden muss. Zur Schaltbetätigung der Bereichsgruppe ist daher gegebenenfalls nur ein einziger Schaltaktuator erforderlich, der bei einer Bereichsschaltung in einem Wählvorgang mit dem betreffenden Schaltelement gekoppelt wird. Im Vergleich zu der aus der EP 1 825 168 B1 bekannten Bereichsgruppe ist die Schaltvorrichtung der erfindungsgemäßen Bereichsgruppe deutlich vereinfacht. Durch die beiden gekoppelten Planetenradsätze ergibt sich zwar ein komplizierterer und mehr Bauraum erfordernder Aufbau der Bereichsgruppe. Andererseits ist mit den beiden Planetenradsätzen vorteilhaft eine größere Übersetzungsspreizung der Bereichsgruppe als mit einem einzigen Planetenradsatz möglich.
Bei dieser Ausführung kann in einer vorteilhaften Ausführungsform das zweite Schaltelement zum Schalten der ersten Übersetzungsstufe den Planetenträger des ersten Planetenradsatzes gehäusefest arretieren, und die vorstehend erstgenannte drehfeste Verbindung ist eine drehfeste Verbindung zwischen dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes und der Ausgangswelle der Bereichsgruppe.
Gemäß einer bevorzugten zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bereichsgruppe ist vorgesehen, dass das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander sowie mit der Eingangswelle der Bereichsgruppe verbunden sind, dass das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes sowie das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden sind, und dass das das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mittels der ersten Schaltelements zur Schaltung der zweiten Übersetzungsstufe, die vorzugsweise den Langsamfahrbereich bilden kann, gehäusefest arretierbar sind.
Bei dieser zweiten Ausführungsform der Bereichsgruppe wird der erste Planetenradsatz bei geschlossenem erstem Schaltelement umgangen. Daher ergibt sich die Übersetzung der Bereichsgruppe bei geschaltetem Langsamfahrbereich nach der Gleichung i_{GP_L} = 1 - i₀₂, wobei mit i₀₂ die Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes bezeichnet ist. Da bei geschaltetem Schnellfahrbereich, also bei geschlossenem dritten Schaltelement, alle Getriebeelemente der Planetenradsätze drehfest miteinander verbunden sind und die Planetenradsätze somit im Block umlaufen, ist die Übersetzung der Bereichsgruppe in diesem Fall gleich eins (i_{GP_H} = 1). Bei geschaltetem Rückwärtsfahrbereich, also bei geschlossenem zweitem Schaltelement, ergibt sich die Übersetzung der Bereichsgruppe gemäß der Gleichung I_{GP_R} = i₀₁ * (1 - i₀₂) / (i₀₁ - i₀₂), wobei mit ioi die Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes bezeichnet ist.
Gemäß einer dritten vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bereichsgruppe ist vorgesehen, dass das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander sowie mit der Eingangswelle der Bereichsgruppe verbunden sind, dass das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes sowie das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden sind, und dass das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes sowie das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mittels des ersten Schaltelements zur Schaltung der zweiten, vorzugsweise den Langsamfahrbereich bildenden Übersetzungsstufe, gehäusefest arretierbar sind.
Auch bei dieser dritten Ausführungsform der Bereichsgruppe wird der erste Planetenradsatz bei geschlossenem ersten Schaltelement umgangen, so dass sich die Übersetzung der Bereichsgruppe bei geschaltetem Langsamfahrbereich ebenfalls nach der Gleichung i_{GP_L} = 1 - i₀₂ ergibt. Aufgrund der drehfesten Verbindung aller Getriebeelemente der Planetenradsätze bei geschlossenem zweiten Schaltelement ist die Übersetzung der Bereichsgruppe bei geschaltetem Schnellfahrbereich ebenfalls gleich eins (i_{GP_H} = 1). Bei geschaltetem Rückwärtsfahrbereich, also bei geschlossenem Schaltelement, ergibt sich die Übersetzung der Bereichsgruppe dagegen nach der Gleichung i_{GP_R} = (1 - i₀₂) / (1 - i₀₁ * i₀₂).
Nach demselben Schema sind prinzipiell auch zwei weitere Varianten der beschriebenen Bereichsgruppe möglich, bei denen das Sonnenrad oder das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander sowie mit der Eingangswelle der Bereichsgruppe verbunden sind, und bei denen das Hohlrad oder das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden sowie über das Schaltelement zur Schaltung der vorzugsweise den Langsamfahrbereich bildenden zweiten Übersetzungsstufe gehäusefest arretierbar sind. Da bei diesen Varianten der Bereichsgruppe bei geschaltetem Langsamfahrbereich die Übersetzung der Bereichgruppe gemäß der Gleichung i_{GP_L} = (i₀₂ - 1) / i₀₂ bestimmt wird und Werte zwischen 1,25 und 1,67 ergibt, sind diese Varianten für eine Nutzung als Bereichsgruppe eher ungünstig.
Besonders dann, wenn radial beengte Einbauverhältnisse vorliegen, sind die beiden Planetenradsätze der Bereichsgruppe gemäß einer anderen Ausführungsform bevorzugt koaxial und axial gestaffelt zueinander angeordnet, wobei der zweite Planetenradsatz dem ersten Planetenradsatz in Kraftflussrichtung nachgeordnet ist. Das zwischen der Eingangswelle sowie dem Sonnenrad oder dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes angeordnete Verbindungselement sowie das zwischen dem Hohlrad oder dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes angeordnete Verbindungselement sind in diesem Fall weitgehend als zylindrische oder hohlzylindrische Wellenabschnitte ausgebildet.
Wenn allerdings axialer Bauraum eingespart werden soll, können die beiden Planetenradsätze der Bereichsgruppe auch koaxial und radial gestaffelt zueinander angeordnet sein, wobei der erste Planetenradsatz radial innerhalb des zweiten Planetenradsatzes angeordnet ist. Das zwischen der Eingangswelle sowie dem Sonnenrad oder dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes angeordnete Verbindungselement sowie das zwischen dem Hohlrad oder dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes sowie dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes angeordnete Verbindungselement sind in diesem Fall weitgehend als ringförmige Radialstege ausgebildet.
Möglich ist jedoch auch eine koaxial und radial gestaffelte Anordnung der beiden Planetenradsätze der Bereichsgruppe, bei welcher der zweite Planetenradsatz radial innerhalb des ersten Planetenradsatzes angeordnet ist. Auch bei dieser Anordnung der Planetenradsätze sind das zwischen der Eingangswelle sowie dem Sonnenrad oder dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes angeordnete Verbindungselement sowie das zwischen dem Hohlrad oder dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes angeordnete Verbindungselement weitgehend als ringförmige Radialstege ausgebildet.
Um die Zugänglichkeit für ein Betätigungselement eines Schaltaktuators oder für die Zufuhr eines Druckmittels zur Betätigung der Schaltelemente zu erleichtern, ist gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest das Schaltelement zur Schaltung des Langsamfahrbereichs und das Schaltelement zur Schaltung des Rückwärtsfahrbereichs radial außerhalb der Bereichsgruppe angeordnet sind und über Radialstege mit den zugeordneten Getriebeelementen in Verbindung stehen.
Die drei Schaltelemente können als unsynchronisierte oder reibsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet sein, was eine Betätigung durch einen Schaltaktuator erforderlich macht.
Da zur Schaltung einer einen der drei Fahrbereiche Langsam, Schnell und Rückwärts bildenden Übersetzungsstufe jeweils nur eines der drei Schaltelemente geschlossen wird und die anderen Schaltelemente geöffnet werden beziehungsweise geöffnet gehalten werden, ist es möglich, dass zwei der drei Schaltelemente, zum Beispiel das erste Schaltelement und das dritte Schaltelement, in einem Doppelschaltelement mit zwei Schaltstellungen und einer Neutralstellung zusammengefasst sind, wobei in den Schaltstellungen jeweils eines der Schaltelemente geschlossen sowie das andere geöffnet ist, und in der Neutralstellung beide Schaltelemente geöffnet sind. Die Betätigung der betreffenden zwei Schaltelemente erfolgt dann mittels eines einzigen Schaltaktuators.
Wenn alle drei Schaltelemente radial außerhalb der Planetenradsätze und zum Beispiel axial benachbart zueinander angeordnet werden können, ist es sogar möglich, dass alle drei Schaltelemente in einem Dreifachschaltelement mit drei Schaltstellungen zusammengefasst werden, wobei in den Schaltstellungen jeweils eines der Schaltelemente geschlossen ist und die anderen geöffnet sind. In diesem Fall kann die Betätigung aller Schaltelemente mittels eines einzigen Schaltaktuators erfolgen.
Alternativ zu einer formschlüssigen Ausführung der vorgenannten Bauart können die Schaltelemente jedoch auch als reibschlüssige Schaltkupplungen oder Schaltbremsen, wie zum Beispiel als druckmittelbetätigte Lamellenkupplungen, ausgebildet sein.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit mehreren Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt

1 eine erste Variante einer ersten Ausführungsform einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Bereichsgruppe in einer schematischen Ansicht,
1a ein Schaltschema der Bereichsgruppe gemäß 1 in Form einer Schalttabelle,
2 eine zweite Variante der ersten Ausführungsform der gemäß der Erfindung ausgebildeten Bereichsgruppe,
3 eine dritte Variante der ersten Ausführungsform der gemäß der Erfindung ausgebildeten Bereichsgruppe,
4 die erste Variante der Bereichsgruppe gemäß 1 mit einer ersten alternativen Anordnung eines Schaltelementes zur Schaltung eines Schnellfahrbereichs,
5 die erste Variante der Bereichsgruppe gemäß 1 mit einer zweiten alternativen Anordnung des Schaltelementes zur Schaltung des Schnellfahrbereichs,
6 die erste Variante der Bereichsgruppe gemäß 1 mit einer dritten alternativen Anordnung des Schaltelementes zur Schaltung des Schnellfahrbereichs,
7 die erste Variante der Bereichsgruppe gemäß 1 mit einer vierten alternativen Anordnung des Schaltelementes zur Schaltung des Schnellfahrbereichs,
8 die erste Variante der Bereichsgruppe gemäß 1 mit einer fünften alternativen Anordnung des Schaltelementes zur Schaltung des Schnellfahrbereichs,
9 eine erste Variante einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bereichsgruppe in einer schematischen Ansicht,
9a ein Schaltschema der Bereichsgruppe gemäß 9 in Form einer Schalttabelle,
10 eine zweite Variante der zweiten Ausführungsform der gemäß der Erfindung ausgebildeten Bereichsgruppe in einer schematischen Ansicht,
11 eine dritte Variante der zweiten Ausführungsform der gemäß der Erfindung ausgebildeten Bereichsgruppe,
12 die erste Variante der Bereichsgruppe gemäß 9 mit einer ersten alternativen Anordnung eines Schaltelementes zur Schaltung eines Schnellfahrbereichs,
13 die erste Variante der Bereichsgruppe gemäß 9 mit einer zweiten alternativen Anordnung des Schaltelementes zur Schaltung des Schnellfahrbereichs,
14 die erste Variante der Bereichsgruppe gemäß 9 mit einer dritten alternativen Anordnung des Schaltelementes zur Schaltung des Schnellfahrbereichs,
15 die erste Variante der Bereichsgruppe gemäß 9 mit einer vierten alternativen Anordnung des Schaltelementes zur Schaltung des Schnellfahrbereichs, und
16 die erste Variante der Bereichsgruppe gemäß 9 mit einer fünften alternativen Anordnung des Schaltelementes zur Schaltung des Schnellfahrbereichs.

In 1 ist eine erste Ausführungsform einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Bereichsgruppe GP1 eines nicht weiter dargestellten Gruppengetriebes in schematischer Form abgebildet. Die Bereichsgruppe GP1 weist eine Eingangswelle 1 und eine Ausgangswelle 2 auf und kann einem mehrstufigen Hauptgetriebe antriebstechnisch vor- oder nachgeordnet sein. Wenn das Gruppengetriebe keine Splitgruppe aufweist und die Bereichsgruppe GP1 dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vorgeordnet ist, bildet die Eingangswelle 1 der Bereichsgruppe GP1 zugleich die Eingangswelle des gesamten Gruppengetriebes, und die Ausgangswelle 2 der Bereichsgruppe GP1 ist drehfest mit der Eingangswelle des Hauptgetriebes verbunden. Sofern das Gruppengetriebe keine Splitgruppe aufweist und die Bereichsgruppe GP1 dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeordnet ist, bildet die Ausgangswelle 2 der Bereichsgruppe GP1 zugleich die Ausgangswelle des gesamten Gruppengetriebes, und die Eingangswelle 1 der Bereichsgruppe GP1 ist drehfest mit der Ausgangswelle des Hauptgetriebes verbunden.
Die Bereichsgruppe GP1 ist in Planetenbauweise ausgeführt und umfasst zwei miteinander gekoppelte Planetenradsätze PS1, PS2 mit jeweils einem Sonnenrad 3, 7, einem mehrere Planetenräder 5, 9 tragenden Planetenträger 4, 8, und jeweils einem Hohlrad 6, 10. Vorliegend sind die beiden Planetenradsätze PS1, PS2 der Bereichsgruppe GP1 koaxial und axial gestaffelt zueinander angeordnet, wobei der zweite Planetenradsatz PS2 dem ersten Planetenradsatz PS1 in Kraftflussrichtung nachgeordnet ist. Das Sonnenrad 3 des ersten Planetenradsatzes PS1 und das Sonnenrad 7 des zweiten Planetenradsatzes PS2 sind über ein als ein hohlzylindrischer Wellenabschnitt ausgebildetes Verbindungselement 12 drehfest miteinander sowie mit der Eingangswelle 1 der Bereichsgruppe GP1 verbunden. Somit bilden die beiden Sonnenräder 3, 7 zwei Eingangselemente der Bereichsgruppe GP1. Der Planetenträger 8 des zweiten Planetenradsatzes PS2 ist drehfest mit der Ausgangswelle 2 der Bereichsgruppe GP1 verbunden und bildet somit das Ausgangselement der Bereichsgruppe GP1.
Das Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes PS1 und das Hohlrad 10 des zweiten Planetenradsatzes PS2 sind über ein weitgehend als ein hohlzylindrischer Wellenabschnitt ausgebildetes Verbindungselement 13 drehfest miteinander verbunden sowie zur Schaltung eines Langsamfahrbereichs L mittels eines ersten Schaltelements SL an einem gehäusefesten Bauteil 11 arretierbar. Der Planetenträger 4 des ersten Planetenradsatzes PS1 ist zur Schaltung eines Rückwärtsfahrbereichs R mittels eines zweiten Schaltelements SR an einem gehäusefesten Bauteil 11 arretierbar.
Die Schaltelemente SL, SR zur Schaltung des Langsamfahrbereichs L und des Rückwärtsfahrbereichs R sind radial außerhalb der Planetenradsätze PS1, PS2 angeordnet und stehen jeweils über einen Radialsteg 14, 15 mit den zugeordneten Getriebeelementen 4; 6, 10 in Verbindung. Zur Schaltung eines Schnellfahrbereichs H ist ein drittes Schaltelement SH vorhanden, welches vorliegend axial zwischen den beiden Radialstegen 14, 15 angeordnet ist.
Die Zuordnung der drei Schaltelemente SL, SH, SR zu den Fahrbereichen Langsamfahrbereich L, Schnellfahrbereich H und Rückwärtsfahrbereich R ist in der Schalttabelle der 1a dargestellt, wobei der geschlossene Zustand der Schaltelemente SL, SH, SR jeweils mit einem Kreuz markiert ist. Die drei Schaltelemente SL, SH, SR können wahlweise als formschlüssige oder als reibschlüssige Schaltkupplungen oder Schaltbremsen ausgeführt sein, und bei einer Ausführung als unsynchronisierte oder reibsynchronisierte Klauenkupplungen in einem Doppel- oder Dreifachschaltelement zusammengefasst sein.
Bei geschlossenem ersten Schaltelement SL zur Schaltung des Langsamfahrbereichs L wird der erste Planetenradsatz PS1 umgangen, und die Übersetzung der Bereichsgruppe GP1 ergibt sich nach der Gleichung i_{GP_L} = 1 - i₀₂, wobei mit i₀₂ die Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes PS2 bezeichnet ist. Bei geschlossenem drittem Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H ist die Übersetzung der Bereichsgruppe GP1 gleich eins (i_{GP_H} = 1), da die Getriebeelemente 3, 4, 6; 7, 8, 10 der beiden Planetenradsätze PS1, PS2 dann drehfest miteinander verbunden sind und im Block umlaufen. Bei geschlossenem zweitem Schaltelement SR zur Schaltung des Rückwärtsfahrbereichs R ergibt sich die Übersetzung der Bereichsgruppe GP1 nach der Gleichung I_{GP_R} = i₀₁ * (1 - i₀₂) / (i₀₁ - i₀₂), wobei mit i₀₁ die Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes PS1 bezeichnet ist.
Eine in 2 schematisch gezeichnete zweite Variante der Bereichsgruppe GP1' unterscheidet sich von der ersten Variante der Bereichsgruppe GP1 gemäß 1 nur durch eine andere geometrische Anordnung der beiden Planetenradsätze PS1, PS2. Bei der vorliegenden Ausführungsform der Bereichsgruppe GP1' sind die beiden Planetenradsätze PS1, PS2 koaxial und radial gestaffelt zueinander angeordnet, wobei der erste Planetenradsatz PS1 radial innerhalb des zweiten Planetenradsatzes PS2 angeordnet ist.
Demzufolge sind die zwischen dem Sonnenrad 3 des ersten Planetenradsatzes PS1 und dem Sonnenrad 7 des zweiten Planetenradsatzes PS2 sowie zwischen dem Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes PS1 und dem Hohlrad 10 des zweiten Planetenradsatzes PS2 angeordneten Verbindungselemente 12', 13' nun weitgehend als ringförmige Radialstege ausgebildet. Die drei Schaltelemente SL, SH, SR sind wie in 1 radial außerhalb der Planetenradsätze PS1, PS2 angeordnet, und die die Schaltelemente SL, SR für die Schaltung des Langsamfahrbereichs L und des Rückwärtsfahrbereichs R stehen über entsprechende Radialstege 14', 15' mit den zugeordneten Getriebeelementen 6, 10; 4 in Verbindung. Das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H ist wie zuvor axial zwischen den beiden Radialstegen 14', 15' angeordnet.
Eine in 3 schematisch abgebildete dritte Variante der Bereichsgruppe GP1" unterscheidet sich von der zweiten Variante der Bereichsgruppe GP1' gemäß 2 nur dadurch, dass nun der zweite Planetenradsatz PS2 radial innerhalb des ersten Planetenradsatzes PS1 angeordnet ist. Demzufolge unterscheiden sich die zwischen dem Sonnenrad 3 des ersten Planetenradsatzes PS1 und dem Sonnenrad 7 des zweiten Planetenradsatzes PS2 sowie zwischen dem Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes PS1 und dem Hohlrad 10 des zweiten Planetenradsatzes PS2 angeordneten Verbindungselemente 12", 13" von denjenigen der zweiten Variante der Bereichsgruppe GP1' gemäß 2, sie sind aber ebenfalls weitgehend als ringförmige Radialstege ausgebildet. Drei Die Schaltelemente SL, SH, SR sind wie bei dem Ausführungsbeispiel der 2 radial außerhalb der Planetenradsätze PS1, PS2 angeordnet, und die Schaltelemente SL, SR für die Schaltung des Langsamfahrbereichs L sowie des Rückwärtsfahrbereichs R stehen über entsprechende Radialstege 14", 15" mit den zugeordneten Getriebeelementen 6, 10; 4 in Verbindung. Das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H ist wie bei der Bereichsgruppe GP1' gemäß 2 axial zwischen den beiden Radialstegen 14", 15" angeordnet.
Die Funktion der zweiten und dritten Variante der Bereichsgruppe GP1', GP1" gemäß den 2 und 3 entspricht exakt derjenigen der ersten Variante der Bereichsgruppe GP1 gemäß 1. Durch die Einsparung einer Zahnradebene benötigen die Varianten der Bereichsgruppe GP1', GP1" gemäß den 2 und 3 jedoch weniger axialen Bauraum, so dass das gesamte Gruppengetriebe dann eine entsprechend geringere axiale Baulänge aufweist.
Da zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H auch andere Getriebeelemente mittels dem dritten Schaltelement SH drehfest miteinander verbunden werden können, sind in den 4 bis 8 auf der Basis der ersten Variante der Bereichsgruppe GP1 gemäß 1 alternative Anordnungen des dritten Schaltelementes SH dargestellt.
In der Ausführungsform der Bereichsgruppe GP1 gemäß 4 ist das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H zwischen der Eingangswelle 1 der Bereichsgruppe GP1 beziehungsweise dem Sonnenrad 3 des ersten Planetenradsatzes PS1 und dem Radialsteg 15 des Schaltelementes SR beziehungsweise dem Planetenträger 4 des ersten Planetenradsatzes PS1 angeordnet.
In der Ausführungsform der Bereichsgruppe GP1 gemäß 5 ist das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H radial zwischen dem hohlzylindrischen Verbindungselement 12, über das die beiden Sonnenräder 3, 7 drehfest miteinander und mit der Eingangswelle 1 der Bereichsgruppe GP1 verbunden sind, und dem hohlzylindrischen Verbindungselement 13, über das die beiden Hohlräder 6, 10 drehfest miteinander verbunden sind, angeordnet.
In der Ausführungsform der Bereichsgruppe GP1 gemäß 6 ist das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H zwischen dem Hohlrad 10 des zweiten Planetenradsatzes PS2 beziehungsweise dem Radialsteg 14 des ersten Schaltelementes SL und dem Planetenträger 8 des zweiten Planetenradsatzes PS2 beziehungsweise der Ausgangswelle 2 der Bereichsgruppe GP1 angeordnet.
In der Ausführungsform der Bereichsgruppe GP1 gemäß 7 ist das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H zwischen dem Sonnenrad 7 des zweiten Planetenradsatzes PS2 beziehungsweise dem Verbindungselement 12, über das die beiden Sonnenräder 3, 7 drehfest miteinander und mit der Eingangswelle 1 der Bereichsgruppe GP1 verbunden sind, und dem Planetenträger 8 des zweiten Planetenradsatzes PS2 beziehungsweise der Ausgangswelle 2 der Bereichsgruppe GP1 angeordnet.
In der Ausführungsform der Bereichsgruppe GP1 gemäß 8 ist das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H zwischen den Planetenträgern 4, 8 der beiden Planetenradsätze PS1, PS2 angeordnet.
In 9 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bereichsgruppe GP2 eines nicht weiter dargestellten Gruppengetriebes in schematischer Form abgebildet. Die Bereichsgruppe GP2 ist ebenfalls in Planetenbauweise ausgeführt und umfasst zwei miteinander gekoppelte Planetenradsätze PS1, PS2 mit jeweils einem Sonnenrad 3, 7, einem mehrere Planetenräder 5, 9 tragenden Planetenträger 4, 8 und jeweils einem Hohlrad 6, 10. Auch bei dieser Variante sind die beiden Planetenradsätze PS1, PS2 der Bereichsgruppe GP2 koaxial sowie axial gestaffelt zueinander angeordnet, wobei der zweite Planetenradsatz PS2 dem ersten Planetenradsatz PS1 in Kraftflussrichtung nachgeordnet ist.
Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform der Bereichgruppe GP1 gemäß 1 sind nun jedoch das Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes PS1 und das Sonnenrad 7 des zweiten Planetenradsatzes PS2 über ein als ein zylindrischer Wellenabschnitt ausgebildetes Verbindungselement 16 drehfest miteinander sowie mit der Eingangswelle 1 der Bereichsgruppe GP2 verbunden. Somit bilden nun das Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes PS1 und das Sonnenrad 7 des zweiten Planetenradsatzes PS2 die beiden Eingangselemente der Bereichsgruppe GP2. Der Planetenträger 8 des zweiten Planetenradsatzes PS2 ist drehfest mit der Ausgangswelle 2 der Bereichsgruppe GP2 verbunden und bildet somit wie zuvor das Ausgangselement der Bereichsgruppe GP2.
Das Sonnenrad 3 des ersten Planetenradsatzes PS1 und das Hohlrad 10 des zweiten Planetenradsatzes PS2 sind über ein weitgehend als ein hohlzylindrischer Wellenabschnitt ausgebildetes Verbindungselement 17 drehfest miteinander verbunden sowie zur Schaltung eines Langsamfahrbereichs L mittels eines ersten Schaltelements SL an einem gehäusefesten Bauteil 11 arretierbar. Der Planetenträger 4 des ersten Planetenradsatzes PS1 ist zur Schaltung eines Rückwärtsfahrbereichs R mittels eines dritten Schaltelements SR an einem gehäusefesten Bauteil 11 arretierbar.
Die Schaltelemente SL, SR zur Schaltung des Langsamfahrbereichs L und des Rückwärtsfahrbereichs R sind radial außerhalb der beiden Planetenradsätze PS1, PS2 angeordnet und stehen jeweils über einen Radialsteg 14, 15 mit den zugeordneten Getriebeelementen 3, 10; 4 in Verbindung. Zur Schaltung eines Schnellfahrbereichs H ist ein zweites Schaltelement SH vorgesehen, das vorliegend axial zwischen den beiden Radialstegen 14, 15 angeordnet ist.
Die Zuordnung der drei Schaltelemente SL, SH, SR zu den drei Fahrbereichen Schnellfahrbereich H, Langsamfahrbereich L und Rückwärtsfahrbereich R ist in der Schalttabelle der 9a dargestellt, welche identisch mit der Schalttabelle gemäß 1a ist.
Bei geschlossenem ersten Schaltelement SL zur Schaltung des Langsamfahrbereichs L wird der erste Planetenradsatz PS1 umgangen, und die Übersetzung der Bereichsgruppe GP2 ergibt sich nach der Gleichung i_{GP_L} = 1 - i₀₂, wobei mit i₀₂ die Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes PS2 bezeichnet ist. Bei geschlossenem drittem Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H ist die Übersetzung der Bereichsgruppe GP2 gleich eins (i_{GP_H} = 1), da die Getriebeelemente 3, 4, 6; 7, 8, 10 der beiden Planetenradsätze PS1, PS2 dann drehfest miteinander verbunden sind und im Block umlaufen. Bei geschlossenem zweitem Schaltelement SR zur Schaltung des Rückwärtsfahrbereichs R ergibt sich die Übersetzung der Bereichsgruppe GP2 nach der Gleichung i_{GP_R} = (1 - i₀₂) / (1 - i₀₁ * i₀₂), wobei mit i₀₁ die Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes PS1 bezeichnet ist.
Eine in 10 schematisch dargestellte zweite Variante der Bereichsgruppe GP2' unterscheidet sich von der ersten Variante der Bereichsgruppe GP2 gemäß 9 nur durch eine andere geometrische Anordnung der beiden Planetenradsätze PS1, PS2. Bei der vorliegenden Ausführung der Bereichsgruppe GP2' sind die beiden Planetenradsätze PS1, PS2 koaxial und radial gestaffelt zueinander angeordnet, wobei der erste Planetenradsatz PS1 radial innerhalb des zweiten Planetenradsatzes PS2 angeordnet ist.
Demzufolge sind die zwischen dem Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes PS1 und dem Sonnenrad 7 des zweiten Planetenradsatzes PS2 sowie zwischen dem Sonnenrad 3 des ersten Planetenradsatzes PS1 und dem Hohlrad 10 des zweiten Planetenradsatzes PS2 angeordneten Verbindungselemente 16', 17' nun weitgehend als ringförmige Radialstege ausgebildet. Die radiale Ausdehnung des Verbindungselements 16' ist in der gewählten Zeichnungsdarstellung nicht erkennbar, weil die gekoppelten Getriebeelemente (Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes PS1, Sonnenrad 7 des zweiten Planetenradsatzes PS2) in der Realität üblicherweise unmittelbar drehfest miteinander verbunden sind. Die drei Schaltelemente SL, SH, SR sind wie zuvor radial außerhalb der Planetenradsätze PS1, PS2 angeordnet, und die Schaltelemente SL, SR für die Schaltung des Langsamfahrbereichs L und des Rückwärtsfahrbereichs R stehen über entsprechende Radialstege 14', 15' mit den zugeordneten Getriebeelementen 3, 10; 4 in Verbindung. Das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H ist wie zuvor axial zwischen den beiden Radialstegen 14', 15' angeordnet.
Eine in 11 schematisch dargestellte dritte Variante der Bereichsgruppe GP2" unterscheidet sich von der zweiten Variante der Bereichsgruppe GP2' gemäß 10 nur dadurch, dass nun der zweite Planetenradsatz PS2 radial innerhalb des ersten Planetenradsatzes PS1 angeordnet ist. Auch bei 11 ist die radiale Ausdehnung des Verbindungselements 17" in der gewählten Zeichnungsdarstellung nicht erkennbar, weil auch hier die gekoppelten Getriebeelemente (Hohlrad 10 des zweiten Planetenradsatzes PS2, Sonnenrad 3 des ersten Planetenradsatzes PS1) in der Realität üblicherweise unmittelbar drehfest miteinander verbunden sind.
Demzufolge unterscheiden sich die zwischen dem Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes PS1 und dem Sonnenrad 7 des zweiten Planetenradsatzes PS2 sowie zwischen dem Sonnenrad 3 des ersten Planetenradsatzes PS1 und dem Hohlrad 10 des zweiten Planetenradsatzes PS2 angeordneten Verbindungselemente 16", 17" von denjenigen der zweiten Variante der Bereichsgruppe GP2' gemäß 10, sie sind aber ebenfalls weitgehend als ringförmige Radialstege ausgebildet.
Die drei Schaltelemente SL, SH, SR sind wie zuvor radial außerhalb der beiden Planetenradsätze PS1, PS2 angeordnet, und die Schaltelemente SL, SR für die Schaltung des Langsamfahrbereichs L und des Rückwärtsfahrbereichs R stehen über entsprechende Radialstege 14", 15" mit den zugeordneten Getriebeelementen 3, 10; 4 in Verbindung. Das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H ist wie zuvor axial zwischen den beiden Radialstegen 14", 15" angeordnet.
Die Funktion der Bereichsgruppe GP2', GP2" gemäß der zweiten und dritten Ausführungsform gemäß 10 und 11 entspricht exakt derjenigen der ersten Variante der Bereichsgruppe GP2 gemäß 9. Durch die Einsparung einer Zahnradebene benötigen die Varianten der Bereichsgruppe GP2', GP2" gemäß 10 und 11 jedoch weniger axialen Bauraum, so dass das gesamte Gruppengetriebe dann eine entsprechend geringere axiale Baulänge aufweist.
Da zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H auch andere Getriebeelemente über das dritte Schaltelement SH drehfest miteinander verbunden werden können, sind in den 12 bis 16 auf der Basis der ersten Variante der Bereichsgruppe GP2 gemäß 9 alternative Anordnungen des dritten Schaltelementes SH dargestellt.
In der Ausführungsform der Bereichsgruppe GP2 gemäß 12 ist das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H zwischen dem zylindrischen Verbindungselement 16, mittels dem das Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes PS1 und das Sonnenrad 7 des zweiten Planetenradsatzes PS2 miteinander sowie mit der Eingangswelle 1 der Bereichsgruppe GP2 verbunden sind, und dem zylindrischen Verbindungselement 17, mittels dem das Sonnenrad 3 des ersten Planetenradsatzes PS1 und das Hohlrad 10 des zweiten Planetenradsatzes PS2 drehfest miteinander verbunden sind, angeordnet.
In der Ausführungsform der Bereichsgruppe GP2 gemäß 13 ist das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H zwischen dem Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes PS1 beziehungsweise der Eingangswelle 1 der Bereichsgruppe GP2 und dem Planetenträger 4 des ersten Planetenradsatzes PS1 beziehungsweise dem Radialsteg 15 des Schaltelementes SR angeordnet.
In der Ausführungsform der Bereichsgruppe GP2 gemäß 14 ist das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H zwischen dem Verbindungselement 17, mittels dem das Sonnenrad 3 des ersten Planetenradsatzes PS1 und das Hohlrad 10 des zweiten Planetenradsatzes PS2 drehfest miteinander verbunden sind, und dem Planetenträger 8 des zweiten Planetenradsatzes PS2 angeordnet.
In der Ausführungsform der Bereichsgruppe GP2 gemäß 15 ist das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H zwischen dem Sonnenrad 7 des zweiten Planetenradsatzes PS2 beziehungsweise dem Verbindungselement 16, mittels dem das Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes PS1 und das Sonnenrad 7 des zweiten Planetenradsatzes PS2 miteinander sowie mit der Eingangswelle 1 der Bereichsgruppe GP2 verbunden sind, und dem Planetenträger 8 des zweiten Planetenradsatzes PS2 beziehungsweise der Ausgangswelle 2 der Bereichsgruppe GP2 angeordnet.
In der Ausführungsform der Bereichsgruppe GP2 gemäß 16 ist das dritte Schaltelement SH zur Schaltung des Schnellfahrbereichs H mittels eines zusätzlichen, weitgehend als ein hohlzylindrischer Wellenabschnitt ausgebildeten Verbindungselementes 18 zwischen dem Planetenträger 4 des ersten Planetenradsatzes PS1 und dem Verbindungselement 17, über welches das Sonnenrad 3 des ersten Planetenradsatzes PS1 und das Hohlrad 10 des zweiten Planetenradsatzes PS2 drehfest miteinander verbunden sind, angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Eingangswelle der Bereichsgruppe GP1, GP2
2: Ausgangswelle der Bereichsgruppe GP1, GP2
3: Sonnenrad von Planetenradsatz PS1
4: Planetenträger von Planetenradsatz PS1
5: Planetenrad von Planetenradsatz PS1
6: Hohlrad, Ringrad von Planetenradsatz PS1
7: Sonnenrad von Planetenradsatz PS2
8: Planetenträger von Planetenradsatz PS2
9: Planetenrad von Planetenradsatz PS2
10: Hohlrad, Ringrad von Planetenradsatz PS2
11: Gehäusefestes Bauteil
12, 12', 12": Verbindungselement
13, 13', 13": Verbindungselement
14, 14', 14": Radialsteg
15, 15', 15": Radialsteg
16, 16', 16": Verbindungselement
17, 17', 17": Verbindungselement
18: Verbindungselement
GP1: Bereichsgruppe (erste Ausführungsform, erste Variante)
GP1': Bereichsgruppe (erste Ausführungsform, zweite Variante)
GP1": Bereichsgruppe (erste Ausführungsform, dritte Variante)
GP2: Bereichsgruppe (zweite Ausführungsform, erste Variante)
GP2': Bereichsgruppe (zweite Ausführungsform, zweite Variante)
GP2": Bereichsgruppe (zweite Ausführungsform, dritte Variante)
H: Schnellfahrbereich
i: Übersetzung
i₀₁: Standübersetzung von Planetenradsatz PS1
i₀₂: Standübersetzung von Planetenradsatz PS2
i_GP: Übersetzung von Bereichsgruppe GP1, GP2
i_{GP_H}: Übersetzung von Bereichsgruppe GP1, GP2 bei geschlossenem SH
i_{GP_L}: Übersetzung von Bereichsgruppe GP1, GP2 bei geschlossenem SL
i_GP_{_R}: Übersetzung von Bereichsgruppe GP1, GP2 bei geschlossenem SR
L: Langsamfahrbereich
PS1: Erster Planetenradsatz von Bereichsgruppe GP1, GP2
PS2: Zweiter Planetenradsatz von Bereichsgruppe GP1, GP2
R: Rückwärtsfahrbereich
SL: Erstes Schaltelement zur Schaltung von Langsamfahrbereich L
SR: Zweites Schaltelement zur Schaltung von Rückwärtsfahrbereich R
SH: Drittes Schaltelement zur Schaltung von Schnellfahrbereich H

Claims

Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit einem mehrstufigen Hauptgetriebe und einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vor- oder nachgeordneten Bereichsgruppe (GP1, GP1', GP1", GP2, GP2', GP2"), die aus zwei gekoppelten Planetenradsätzen (PS1, PS2) mit jeweils einem Sonnenrad (3, 7), einem mehrere Planetenräder (5, 9) tragenden Planetenträger (4, 8), und einem Hohlrad (6, 10) gebildet ist, und bei dem die Bereichsgruppe drei schaltbare Übersetzungsstufen (L, H, R) aufweist, sowie mit den folgenden weiteren Merkmalen der Bereichsgruppe (GP1, GP1', GP1", GP2, GP2', GP2"): - mit einem zweiten Schaltelement (SR) zum Schalten einer ersten Übersetzungsstufe (R) durch eine gehäusefeste Arretierung eines Elementes (4) des ersten Planetenradsatzes (PS1), - mit einer drehfesten Verbindung zwischen einem Element (8) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) und der Ausgangswelle (2) der Bereichsgruppe (GP1, GP1', GP1", GP2, GP2', GP2"), - mit einer drehfesten Verbindung zwischen einem der übrigen Getriebeelemente (3; 6) des ersten Planetenradsatzes (PS1) und einem der übrigen Getriebeelemente (7; 10) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) sowie mit der Eingangswelle (1) der Bereichsgruppe (GP1, GP1', GP1", GP2, GP2', GP2"), - mit einer drehfesten Verbindung zwischen dem verbleibenden Getriebeelement (6; 3) des ersten Planetenradsatzes (PS1) und dem verbleibenden Getriebeelement (10 oder 7) des zweiten Planetenradsatzes (PS2), - mit einem ersten Schaltelement (SL) zur Schaltung einer zweiten Übersetzungsstufe (L) durch eine gehäusefeste Arretierung dieser verbleibenden Getriebeelemente (6; 3; 10 oder 7) des ersten Planetenradsatzes (PS1) sowie des zweiten Planetenradsatzes (PS2), und - mit einem dritten Schaltelement (SH) zur Schaltung einer dritten Übersetzungsstufe (H) durch Erzeugen einer drehfesten Verbindung zwischen zwei Getriebeelementen (3, 4, 6; 7, 8, 10) eines der beiden Planetenradsätze (PS1, PS2) oder zwischen zwei nicht permanent drehfest miteinander verbundenen Getriebeelementen (3, 8, 10 oder 7; 4, 7, 8, 10; 6, 8, 7 oder 10) beider Planetenradsätze (PS1, PS2).
Gruppengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (SR) zum Schalten der ersten Übersetzungsstufe (R) den Planetenträger (4) des ersten Planetenradsatzes (PS1) gehäusefest arretiert, und eine drehfeste Verbindung zwischen dem Planetenträger (8) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) und der Ausgangswelle (2) der Bereichsgruppe (GP1, GP1', GP1'', GP2, GP2', GP2'') vorgesehen ist.
Gruppengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (3) des ersten Planetenradsatzes (PS1) und das Sonnenrad (7) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) drehfest miteinander sowie mit der Eingangswelle (1) der Bereichsgruppe (GP1) verbunden sind, dass das Hohlrad (6) des ersten Planetenradsatzes (PS1) sowie das Hohlrad (10) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) drehfest miteinander verbunden sind, und dass das Hohlrad (6) des ersten Planetenradsatzes (PS1) und das Hohlrad (10) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) mittels der ersten Schaltelements (SL) zur Schaltung der zweiten Übersetzungsstufe (L) gehäusefest arretierbar sind.
Gruppengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (6) des ersten Planetenradsatzes (PS1) und das Sonnenrad (7) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) drehfest miteinander sowie mit der Eingangswelle (1) der Bereichsgruppe (GP2) verbunden sind, dass das Sonnenrad (3) des ersten Planetenradsatzes (PS1) sowie das Hohlrad (10) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) drehfest miteinander verbunden sind, und dass das Sonnenrad (3) des ersten Planetenradsatzes (PS1) sowie das Hohlrad (10) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) mittels des ersten Schaltelements (SL) zur Schaltung der zweiten Übersetzungsstufe (L) gehäusefest arretierbar sind.
Gruppengetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Planetenradsätze (PS1, PS2) der Bereichsgruppe (GP1, GP2) koaxial und axial gestaffelt zueinander angeordnet sind, wobei der zweite Planetenradsatz (PS2) dem ersten Planetenradsatz (PS1) in Kraftflussrichtung nachgeordnet ist, und bei dem das zwischen der Eingangswelle (1) sowie dem Sonnenrad (3) oder dem Hohlrad (6) des ersten Planetenradsatzes (PS1) und dem Sonnenrad (7) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) angeordnete Verbindungselement (12, 16) sowie das zwischen dem Hohlrad (6) oder dem Sonnenrad (3) des ersten Planetenradsatzes (PS1) und dem Hohlrad (10) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) angeordnete Verbindungselement (13, 17) weitgehend als zylindrische oder hohlzylindrische Wellenabschnitte ausgebildet sind.
Gruppengetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Planetenradsätze (PS1, PS2) der Bereichsgruppe (GP1', GP2') koaxial und radial gestaffelt zueinander angeordnet sind, wobei der erste Planetenradsatz (PS1) radial innerhalb des zweiten Planetenradsatzes (PS2) angeordnet ist, und bei dem das zwischen der Eingangswelle (1) sowie dem Sonnenrad (3) oder dem Hohlrad (6) des ersten Planetenradsatzes (PS1) und dem Sonnenrad (7) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) angeordnete Verbindungselement (12', 16') sowie das zwischen dem Hohlrad (6) oder dem Sonnenrad (3) des ersten Planetenradsatzes (PS1) und dem Hohlrad (10) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) angeordnete Verbindungselement (13', 17') weitgehend als ringförmige Radialstege ausgebildet sind.
Gruppengetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Planetenradsätze (PS1, PS2) der Bereichsgruppe (GP1", GP2") koaxial und radial gestaffelt zueinander angeordnet sind, wobei der zweite Planetenradsatz (PS2) radial innerhalb des ersten Planetenradsatzes (PS1) angeordnet ist, und wobei das zwischen der Eingangswelle (1) sowie dem Sonnenrad (3) oder dem Hohlrad (6) des ersten Planetenradsatzes (PS1) und dem Sonnenrad (7) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) angeordnete Verbindungselement (12", 16") sowie das zwischen dem Hohlrad (6) oder dem Sonnenrad (3) des ersten Planetenradsatzes (PS1) und dem Hohlrad (10) des zweiten Planetenradsatzes (PS2) angeordnete Verbindungselement (13", 17") weitgehend als ringförmige Radialstege ausgebildet sind.
Gruppengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Schaltelement (SL) zur Schaltung der zweiten Übersetzungsstufe (L) und das Schaltelement (SR) zur Schaltung der ersten Übersetzungsstufe (R) radial außerhalb der Planetenradsätze (PS1, PS2) angeordnet sind sowie über Radialstege (14, 14', 14"; 15, 15', 15") mit den zugeordneten Getriebeelementen (10; 4) in Verbindung stehen.
Gruppengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (SL, SH, SR) als unsynchronisierte oder reibsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet sind.
Gruppengetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der drei Schaltelemente (SL, SH, SR) in einem Doppelschaltelement mit zwei Schaltstellungen und einer Neutralstellung zusammengefasst sind, wobei in den Schaltstellungen jeweils eines der Schaltelemente (SL, SH) geschlossen und das andere geöffnet ist, und in der Neutralstellung beide Schaltelemente (SL, SH) geöffnet sind.
Gruppengetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle drei Schaltelemente (SL, SH, SR) in einem Dreifachschaltelement mit drei Schaltstellungen zusammengefasst sind, wobei in den Schaltstellungen jeweils eines der Schaltelemente (SL, SH, SR) geschlossen ist und die anderen geöffnet sind.
Gruppengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (SL, SH, SR) als reibschlüssige Schaltkupplungen oder Schaltbremsen ausgebildet sind.
Gruppengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Übersetzungsstufe (R) ein Rückwärtsfahrbereich, die zweite Übersetzungsstufe (L) ein Langsamfahrbereich und die dritte Übersetzungsstufe (H) ein Schnellfahrbereich ist.