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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe.
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In Nutzfahrzeugen, wie zum Beispiel Lastkraftwagen, kommen als Getriebe in erster Linie Handschaltgetriebe oder automatisierte Handschaltgetriebe zum Einsatz. Handschaltgetriebe sowie automatisierte Handschaltgetriebe zeichnen sich durch einen guten Wirkungsgrad bei geringen Anschaffungskosten aus. Schaltungen werden in solchen Handschaltgetrieben bzw. automatisierten Handschaltgetrieben zugkraftunterbrochen ausgeführt.
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In Personenkraftwagen kommen als Getriebe zunehmend Doppelkupplungsgetriebe zum Einsatz. In Doppelkupplungsgetrieben können Schaltungen ohne Zugkraftunterbrechungen ausgeführt werden. Doppelkupplungsgetriebe sind jedoch durch größere Abmessungen, ein höheres Gewicht und höhere Anschaffungskosten gekennzeichnet. Ferner sind Doppelkupplungsgetriebe zur Verwendung in Nutzfahrzeugen, bei welchen das Doppelkupplungsgetriebe dann als sogenanntes Gruppengetriebe ausgeführt sein sollte, nur bedingt geeignet. Dies liegt u. a. darin begründet, dass bei einem Doppelkupplungsgetriebe geometrische Gangstufungen insbesondere in den unteren Gängen zu geringen Gangsprüngen führen, wodurch eine hohe Anzahl an Schaltungen verursacht wird. Das Überspringen einzelner Gänge ist bei einem Doppelkupplungsgetriebe systembedingt nicht möglich.
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Aus der
DE 10 2011 087 947 A1 ist ein als Gruppengetriebe ausgebildetes Kraftfahrzeuggetriebe mit einem Hauptgetriebe und einer dem Hauptgetriebe nachgeschalteten Nachschaltgruppe bekannt, wobei sowohl im Hauptgetriebe als auch im Nachschaltgetriebe des Gruppengetriebes Planetenradsätze bzw. Planetenradstufen zum Einsatz kommen.
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Aus der
DE 10 2005 002 337 A1 ist ein weiteres Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, welches mehrere Planetenradsätze bzw. Planetenradstufen nutzt.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Kraftfahrzeuggetriebe zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe weist ein Gehäuse und ein Hauptgetriebe auf. Das Hauptgetriebe verfügt zumindest über eine antriebsseitige Welle und über eine abtriebsseitige Welle; über einen ersten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Steg, einem auf dem Steg gelagerten Planetenrad und einem Hohlrad; über einen zweiten Planetenradsatz mit einem permanent an die antriebsseitige Welle gekoppelten Sonnenrad, einem permanent an die abtriebsseitige Welle gekoppelten Steg, einem auf dem Steg gelagerten Planetenrad und einem Hohlrad; über einen dritten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Steg, einem auf dem Steg gelagerten Planetenrad und einem Hohlrad; und über einen vierten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Steg, einem auf dem Steg gelagerten Planetenrad und einem Hohlrad; wobei der Steg des zweiten Planetenradsatzes permanent an den Steg des vierten Planetenradsatzes gekoppelt ist; wobei das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes permanent an das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes gekoppelt ist; wobei der Steg des vierten Planetenradsatzes unter Zwischenschaltung eines ersten Schaltelements an das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes koppelbar ist; wobei der Steg des dritten Planetenradsatzes unter Zwischenschaltung eines zweiten Schaltelements an das Gehäuse koppelbar ist; wobei das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes unter Zwischenschaltung eines dritten Schaltelements und eines vierten Schaltelements an die antriebsseitige Welle koppelbar ist.
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Mit diesem Hauptgetriebe können neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang bereitgestellt werden. Zwei der neun Vorwärtsgänge können in verschiedenen Schaltkombinationen realisiert werden. Ferner können zwei Zusatzgänge bei Bedarf eingesetzt werden.
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Das Hauptgetriebe verfügt über eine kompakte Bauweise und einen hohen Wirkungsgrad. Es können eine hohe Anzahl an Gängen mit nahezu geometrischer Gangstufung bereitgestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe kommt mit einer geringen Anzahl an Planetenradstufen bzw. Planetenradsätzen und Schaltelementen aus. Pro Gang ist nur eine geringe Anzahl an Schaltelementen geöffnet.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Kraftfahrzeuggetriebe ein fünftes Schaltelement und ein sechstes Schaltelement, wobei das fünfte Schaltelement entweder zwischen den Steg des dritten Planetenradsatzes und das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes oder zwischen das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes und einerseits das vierte Schaltelement sowie andererseits das dritte Schaltelement geschaltet ist, und wobei das sechste Schaltelement entweder zwischen das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und das Gehäuse oder zwischen den Steg des ersten Planetenradsatzes und den Steg des dritten Planetenradsatzes oder zwischen das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und das vierte Schaltelement und ferner das dritte Schaltelement geschaltet ist. Diese Weiterbildung der Erfindung ist zur Bereitstellung von neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang mit vier Planetenradsätzen und sechs Schaltelementen bevorzugt. Je Gang sind drei Schaltelemente geöffnet.
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Vorzugsweise ist der erste Planetenradsatz benachbart zu einem antriebsseitigen Ende des Hauptgetriebes positioniert; wobei der zweite Planetenradsatz benachbart zu einem abtriebsseitigen Ende des Hauptgetriebes positioniert ist; wobei der dritte Planetenradsatz zwischen den ersten Planetenradsatz und den zweiten Planetenradsatz benachbart zum ersten Planetenradsatz positioniert ist; und wobei der vierte Planetenradsatz zwischen den ersten Planetenradsatz und den zweiten Planetenradsatz benachbart zum zweiten Planetenradsatz positioniert ist. Hiermit kann eine besonders kompakte Bauform für das Kraftfahrzeuggetriebe bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise sind das zweite und dritte Schaltelement des Hauptgetriebes formschlüssige Schaltelemente, wobei die übrigen Schaltelemente des Hauptgetriebes reibschlüssige Schaltelemente sind. Dann, wenn das zweite und dritte Schaltelement als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, können Schleppmomente verringert werden. Hierdurch kann der Wirkungsgrad des Getriebes erhöht werden.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung greift an der abtriebsseitigen Welle des Hauptgetriebes eine antriebsseitige Welle eines dem Hauptgetriebe nachgeschalteten Nachschaltgetriebes an, wobei das Nachschaltgetriebe einen fünften Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Steg, einem auf dem Steg gelagerten Planetenrad und einem Hohlrad und einen sechsten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Steg, einem auf dem Steg gelagerten Planetenrad und einem Hohlrad aufweist.
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Ein solches Gruppengetriebe, welches das Hauptgetriebe und das Nachschaltgetriebe umfasst, ist insbesondere zum Einsatz in Lastkraftwagen geeignet. Mit einem solchen Gruppengetriebe können bis zu achtzehn Vorwärtsgänge und neun Rückwärtsgänge realisiert werden. Zur Realisierung einer geeigneten Gangstufung werden vorzugsweise in der sogenannten Low-Fahrstufe der Nachschaltgruppe sieben Gänge und in der sogenannten High-Fahrstufe vier Gänge genutzt, sodass dann elf Vorwärtsgänge und sieben Rückwärtsgänge bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise ist das Sonnenrad des fünften Planetenradsatzes permanent an die antriebsseitige Welle des Nachschaltgetriebes und damit an die abtriebsseitige Welle des Hauptgetriebes gekoppelt; wobei der Steg des sechsten Planetenradsatzes permanent an eine abtriebsseitige Welle des Nachschaltgetriebes gekoppelt ist; wobei das Hohlrad des fünften Planetenradsatzes permanent an des Sonnenrad des sechsten Planetenradsatzes gekoppelt ist; und wobei der Steg des fünften Planetenradsatzes permanent an das Hohlrad des sechsten Planetenradsatzes gekoppelt ist. Dies ist zur Bereitstellung des Gruppengetriebes besonders vorteilhaft.
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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:
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1 ein Schema eines ersten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
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2 eine Schaltmatrix für das Kraftfahrzeuggetriebe der 1;
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3 eine weitere Schaltmatrix für das Kraftfahrzeuggetriebe der 1;
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4 ein Schema eines zweiten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
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5 eine Schaltmatrix für das Kraftfahrzeuggetriebe der 4;
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6 ein Schema eines dritten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
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7 ein Schema eines vierten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
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8 ein Schema eines fünften erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
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9 ein Schema eines sechsten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;
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10 ein Schema eines siebten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes; und
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11 ein Schema eines weiteren erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes.
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Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe 1. Das in 1 gezeigte Kraftfahrzeuggetriebe 1 umfasst ein Hauptgetriebe 2 und ein Gehäuse 3.
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Das Hauptgetriebe 2 umfasst eine antriebsseitige Welle 4, eine abtriebsseitige Welle 5, mehrere Planetenradstufen 6, 11, 16 und 21, die auch als Planetenradsätze bezeichnet werden, sowie mehrere Schaltelemente B1, B2, K1, K2, K3 und K4.
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Eine erste Planetenradstufe 6 bzw. erster Planetenradsatz des Hauptgetriebes 2 verfügt über ein Sonnenrad 7, einen Steg 8, ein auf dem Steg 8 gelagertes Planetenrad 10 und ein Hohlrad 9. Eine zweite Planetenradstufe 11 bzw. zweiter Planetenradsatz des Hauptgetriebes 2 verfügt ebenfalls über ein Sonnenrad 12, einen Steg 13, ein auf dem Steg 13 gelagertes Planetenrad 15 und ein Hohlrad 14. Das Sonnenrad 12 der zweiten Planetenradstufe 11 ist permanent an die antriebsseitige Welle 4 gekoppelt. Der Steg 13 der zweiten Planetenradstufe 11 ist permanent an die abtriebsseitige Welle 5 gekoppelt.
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Zusätzlich zu der ersten Planetenradstufe 6 und der zweiten Planetenradstufe 11 verfügt das Hauptgetriebe 2 des Kraftfahrzeuggetriebes 1 weiterhin über eine dritte Planetenradstufe 16 bzw. dritten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad 17, einem Steg 18, einem auf dem Steg 18 gelagerten Planetenrad 20 und einem Hohlrad 19 sowie eine vierte Planetenradstufe 21 bzw. vierten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad 22, einem Steg 23, einem auf dem Steg 23 gelagerten Planetenrad 25 und einem Hohlrad 24.
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Der Steg 13 der zweiten Planetenradstufe 11 des Hauptgetriebes 2, der permanent an die abtriebsseitige Welle 5 gekoppelt ist, ist weiterhin permanent an den Steg 23 der vierten Planetenradstufe 21 gekoppelt.
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Das Hohlrad 14 der zweiten Planetenradstufe 11 des Hauptgetriebes 2 ist permanent an das Hohlrad 19 der dritten Planetenradstufe 16 gekoppelt.
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Der Steg 23 der vierten Planetenradstufe 21 des Hauptgetriebes 2 ist unter Zwischenschaltung eines ersten Schaltelements K2 an das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 koppelbar, nämlich derart, dass der Steg 23 der dritten Planetenradstufe 21 bei geschlossenem ersten Schaltelement K2 an das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 gekoppelt ist, wohingegen der Steg 23 der vierten Planetenradstufe 21 bei geöffnetem ersten Schaltelement K2 vom Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 abgekoppelt ist.
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Der Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 des Hauptgetriebes 2 ist unter Zwischenschaltung eines zweiten Schaltelements B1 an das Gehäuse 3 koppelbar.
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Dann, wenn das zweite Schaltelement B1 geschlossen ist, ist der Steg 18 an das Gehäuse 3 des Getriebes 1 fest angebunden, wohingegen dann, wenn das zweite Schaltelement B1 geöffnet ist, der Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 vom Gehäuse 3 des Getriebes 1 abgekoppelt ist.
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Das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 des Hauptgetriebes 2 ist unter Zwischenschaltung eines dritten Schaltelement K4 und eines vierten Schaltelements K1 an die antriebsseitige Welle 4 gekoppelt.
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Dann, wenn diese beiden Schaltelemente K1 und K4 beide geschlossen sind, ist das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 an die antriebsseitige Welle 4 fest gekoppelt, wohingegen dann, wenn eines dieser beiden Schaltelemente K1 und K4 oder auch beide Schaltelemente K1 und K4 geöffnet sind, das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 von der antriebsseitigen Welle 4 des Hauptgetriebes 2 abgekoppelt ist.
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Zusätzlich zu den oben erwähnten vier Schaltelementen K2, B1, K4 und K1 umfasst das Hauptgetriebe 2 des Kraftfahrzeuggetriebes 1 der 1 zwei weitere Schaltelemente, nämlich ein fünftes Schaltelement K3 und ein sechstes Schaltelement K2.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 ist das fünfte Schaltelement K3 zwischen den Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 und das Hohlrad 24 der vierten Planetenradstufe 21 geschaltet, nämlich derart, dass dann, wenn dieses fünfte Schaltelement K3 geschlossen ist, der Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 an das Hohlrad 24 der vierten Planetenradstufe 21 gekoppelt ist, wohingegen dann, wenn dieses fünfte Schaltelement K3 geöffnet ist, der Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 vom Hohlrad 24 der vierten Planetenradstufe 21 abgekoppelt ist.
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In diesem Fall ist das Sonnenrad 22 der vierten Planetenradstufe 21 des Hauptgetriebes 2 unter Zwischenschaltung ausschließlich des vierten Schaltelements K1 an die antriebsseitige Welle 4 und unter Zwischenschaltung ausschließlich des dritten Schaltelements K4 an das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 koppelbar, wobei weiterhin das Hohlrad 9 der ersten Planetenradstufe 6 fest an das Sonnenrad 22 der vierten Planetenradstufe 21 gekoppelt ist.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 ist das sechste Schaltelement B2 zwischen das Sonnenrad 7 der ersten Planetenradstufe 6 und das Gehäuse 3 geschaltet, nämlich derart, dass bei geschlossenem sechsten Schaltelement B2 das Sonnenrad 7 der ersten Planetenradstufe 6 an das Gehäuse 3 des Kraftfahrzeuggetriebes 1 fest angebunden ist, wohingegen dann, wenn das sechste Schaltelement B2 geöffnet ist, das Sonnenrad 7 der ersten Planetenradstufe 6 vom Gehäuse 3 des Kraftfahrzeuggetriebes 1 abgekoppelt ist.
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In diesem Fall ist der Steg 8 der ersten Planetenradstufe 6 des Hauptgetriebes 2 permanent an den Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 gekoppelt, ferner ist das Hohlrad 9 der ersten Planetenradstufe 6 unter Zwischenschaltung ausschließlich des vierten Schaltelements K1 an die antriebsseitige Welle 4 und unter Zwischenschaltung ausschließlich des dritten Schaltelements K4 an das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 koppelbar.
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Mit dem in 1 gezeigten Hauptgetriebe 2 kann unter Verwendung der vier Planetenradstufen 6, 11, 16 und 21 sowie der sechs Schaltelemente B1, B2, K1, K2, K3 und K4 eine Anzahl von neun Vorwärtsgängen und ein Rückwärtsgang bereitgestellt werden. In jedem Gang sind dabei drei Schaltelemente geöffnet und drei Schaltelemente geschlossen. Antrieb und Abtrieb sind vorzugsweise koaxial positioniert, der Abtrieb kann auch seitlich angeordnet sein.
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Das zweite Schaltelement B1 und das dritte Schaltelement K4 des Hauptgetriebes 2 sind vorzugsweise als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt, wohingegen die übrigen Schaltelemente B2, K1, K2 und K3 des Hauptgetriebes 2 vorzugsweise als reibschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind. Durch die Verwendung von formschlüssigen Schaltelementen für die Schaltelemente B1 und B4 können Schleppmomente verringert werden, wodurch der Wirkungsgrad gesteigert werden kann.
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Als Anfahrelement für das Kraftfahrzeuggruppengetriebe 1 kann ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine hydrodynamische Kupplung, eine zusätzliche Anfahrkupplung, eine integrierte Anfahrkupplung oder eine zusätzliche elektrische Maschine benutzt werden.
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Eine elektrische Maschine kann grundsätzlich auf jeder Welle des Kraftfahrzeuggruppengetriebes 1 angeordnet werden.
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An jeder Welle des Kraftfahrzeuggruppengetriebes 1 kann weiterhin grundsätzlich ein Freilauf zum Gehäuse oder zu einer anderen Welle des Kraftfahrzeuggruppengetriebes 1 angeordnet werden.
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Die erste Planetenradstufe 6 des Hauptgetriebes 2 ist vorzugsweise benachbart zu einem antriebsseitigen Ende des Hauptgetriebes 2 und die zweite Planetenradstufe 11 des Hauptgetriebes 2 vorzugsweise benachbart zu einem abtriebsseitigen Ende des Hauptgetriebes 2 positioniert. Die dritte Planetenradstufe 16 und die vierte Planetenradstufe 21 des Hauptgetriebes 2 sind zwischen der ersten Planetenradstufe 6 und der zweiten Planetenradstufe 11 positioniert, vorzugsweise derart, dass die dritte Planetenradstufe 16 benachbart zur ersten Planetenradstufe 6 und die vierte Planetenradstufe 21 benachbart zur zweiten Planetenradstufe 11 angeordnet ist.
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Das in 1 gezeigte Hauptgetriebe 2 kann die in 2 gezeigte Schaltmatrix nutzen. Es können demnach neun Vorwärtsgänge V1 bis V9, ein Rückwärtsgang R1 sowie zwei Zusatzgänge Z1, Z2 bereitgestellt bzw. genutzt werden. Schaltelemente, die im jeweiligen Gang geschlossen sind, sind in der Schaltmatrix der 2 mit einem X gekennzeichnet. Der Vorwärtsgang V2 und der Vorwärtsgang V9 können mit vier verschiedenen Schaltkombinationen realisiert werden.
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Die in 2 gezeigten Übersetzungen i und Gangsprünge φ geben sich dann, wenn für die erste Planetenradstufe 6 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –1,500, für die zweite Planetenradstufe 11 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –2,160, für die dritte Planetenradstufe 16 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –1,790 und für die vierte Planetenradstufe 21 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –1,700 gewählt wird.
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Das Getriebe der 1 und die Schaltmatrix der 2 eignen sich zum Beispiel zur Anwendung des Kraftfahrzeuggetriebes 1 der 1 in einem Bus.
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Das Getriebe 1 der 1 kann auch in Personenkraftwagen Anwendung finden, vorzugsweise dann unter Verwendung der Schaltmatrix der 3, wobei die Übersetzungen i und Gangsprünge φ der Schaltmatrix der 3 sich dann ergeben, wenn für die erste Planetenradstufe 6 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –1,590, für die zweiten Planetenradstufe 11 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –3,100, für die dritte Planetenradstufe 16 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –1,790 und für die vierte Planetenradstufe 21 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –2,040 gewählt wird.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das Hauptgetriebe 2 der 1 durch Verwendung einer dem Hauptgetriebe 2 antriebstechnisch nachgeschalteten Nachschaltgetriebe 26 zu einem Gruppengetriebe erweitert.
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4 zeigt eine erste Variante eines solchen Gruppengetriebes aus dem Hauptgetriebe 2 der 1 und einem dem Hauptgetriebe 2 antriebstechnisch nachgeschalteten Nachschaltgetriebe 26, wobei an die abtriebsseitige Welle 5 des Hauptgetriebes 2 fest eine antriebsseitige Welle 27 des dem Hauptgetriebe 2 nachgeschalteten Nachschaltgetriebes 26 gekoppelt ist.
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Das Nachschaltgetriebe 26 verfügt über zwei Planetenradstufen bzw. Planetenradsätze 29 und 34, nämlich eine fünfte Planetenradstufe 29 mit einem Sonnenrad 30, einem Steg 31, einem auf dem Steg 31 gelagerten Planetenrad 33 und einem Hohlrad 32, sowie eine sechste Planetenradstufe 34 mit einem Sonnenrad 35, einem Steg 36, einem auf dem Steg 36 gelagerten Planetenrad 38 und einem Hohlrad 37.
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Das Sonnenrad 30 der fünften Planetenradstufe 29 ist permanent an die antriebsseitige Welle 27 des Nachschaltgetriebes 26 und damit an die abtriebsseitige Welle 5 des Hauptgetriebes 2 gekoppelt. Der Steg 36 der sechsten Planetenradstufe 34 ist permanent an eine abtriebsseitige Welle 28 des Nachschaltgetriebes 26 gekoppelt. Das Hohlrad 32 der fünften Planetenradstufe 29 ist permanent an das Sonnenrad 35 der sechsten Planetenradstufe 34 gekoppelt. Der Steg 31 der fünften Planetenradstufe 29 ist permanent an das Hohlrad 37 der sechsten Planetenradstufe 34 gekoppelt.
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Zusätzlich zu den beiden Planetenradstufen 29 und 34 umfasst das Nachschaltgetriebe 26 drei Schaltelemente R, H, L, die allesamt als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind.
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Im Ausführungsbeispiel der 4 wirken diese Schaltelemente R, H und L derart mit dem Steg 31 und dem Hohlrad 32 der ersten Planetenradstufe 29 zusammen, dass abhängig von der Schaltstellung dieser Schaltelemente R, H und L der Steg 31 der fünften Planetenradstufe 29 und das Hohlrad 32 der fünften Planetenradstufe 29 entweder an das Gehäuse 3 oder untereinander gekoppelt sind. Zur Bereitstellung der sogenannten Low-Fahrstufe des Nachschaltgetriebes 26 ist das formschlüssige Schaltelement L geschlossen, wobei dann das Hohlrad 32 des fünften Planetenradsatzes 29 an das Gehäuse 3 angebunden ist. Zur Bereitstellung der sogenannten High-Fahrstufe ist das Schaltelement H geschlossen, wobei dann das Hohlrad 32 des fünften Planetenradsatzes 29 an den Steg 31 desselben gekoppelt ist. Dann, wenn zur Bereitstellung von Rückwärtsgängen das Schaltelement R geschlossen ist, ist der Steg 31 der fünften Planetenradstufe 29 an das Gehäuse 3 des Getriebes 1 gekoppelt.
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Die Nachschaltgruppe 26 der 4 weist demnach zwei Planetenradstufen 29 und 34 sowie drei formschlüssige Schaltelemente R, H und L auf und dient der Bereitstellung von zwei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang.
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Mit dem Kraftfahrzeuggruppengetriebe 1 der 4 kann die Schaltmatrix der 5 genutzt werden, wobei sich die in 5 gezeigten Übersetzungen i und Gangsprünge φ dann ergeben, wenn für die erste Planetenradstufe 6 des Hauptgetriebes 2 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –1,500, für die zweite Planetenradstufe 11 des Hauptgetriebes 2 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –2,160, für die dritte Planetenradstufe 16 des Hauptgetriebes 2 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –1,790, für die vierte Planetenradstufe 21 des Hauptgetriebes 2 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –1,700, für die fünfte Planetenradstufe 29 des Nachschaltgetriebes 26 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –1,450 und für die sechste Planetenradstufe 34 des Nachschaltgetriebes 26 eine Standgetriebeübersetzung i0 = –3,500 gewählt wird.
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Mit dem Gruppengetriebe der 4 können grundsätzlich achtzehn Vorwärtsgänge und neun Rückwärtsgänge realisiert werden.
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Zur Realisierung einer geeigneten Gangstufung in einem Gruppengetriebe werden in der Low-Fahrstufe sieben Gänge und der High-Fahrstufe vier Gänge genutzt, wodurch dann insgesamt elf Vorwärtsgänge V1 bis V11 und sieben Rückwärtsgänge R1 bis R7 genutzt werden.
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6 zeigt eine Abwandlung des Gruppengetriebes 1 der 4, die sich vom Gruppengetriebe der 4 durch die Verschaltung der Schaltelemente R, L und H mit den beiden Planetenradsätzen 29 und 34 der Nachschaltgruppe 26 unterscheidet.
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So wirkt mit dem fünften Planetenradsatz 29 das Schaltelement R zusammen, welches zur Bereitstellung von Rückwärtsgängen geschlossen ist und im geschlossenen Zustand den Steg 31 der fünften Planetenradstufe 29 an das Gehäuse 3 des Getriebes 1 koppelt. In 6 wirken die Schaltelemente L und H mit der sechsten Planetenradstufe 34 zusammen, nämlich derart, dass zur Bereitstellung der Low-Fahrstufe das Schaltelement L geschlossen ist und dann das Sonnenrad 35 der sechsten Planetenradstufe 34 an das Gehäuse 3 anbindet, wobei zur Bereitstellung der High-Fahrstufe das Schaltelement H geschlossen ist und der Steg 36 der sechsten Planetenradstufe 34 an das Sonnenrad 35 gekoppelt ist.
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In 4 und 6 sind die beiden Planetenradsätze 29 und 34 der Nachschaltgruppe 26 axial hintereinander positioniert. Im Ausführungsbeispiel der 7 sind die beiden Planetenradstufen 29 und 34 radial geschachtelt, wobei dann das Hohlrad 32 der fünften Planetenradstufe 29 und das Sonnenrad 35 der sechsten Planetenradstufe 34 von ein und derselben Baugruppe bereitgestellt werden.
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Von den drei formschlüssigen Schaltelementen R, H und L können zwei beliebige Schaltelemente zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst sein. So können beispielsweise die Schaltelemente H und L zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst sein, wie dies in 4, 6 und 7 gezeigt ist. Ferner können auch, wie 8 entnommen werden kann, die beiden Schaltelemente R und H zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst sein. Darüber hinaus können auch die Schaltelemente R und L zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst werden.
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Weitere Varianten von erfindungsgemäßen Getrieben 1, die allesamt als Gruppengetriebe aus einem Hauptgetriebe 2 und einem Nachschaltgetriebe 26 ausgeführt sind, zeigen 9, 10 und 11, wobei sich die Ausführungsbeispiele der 9, 10 und 11 von den oben bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen im Wesentlichen durch die Anordnung und die Kopplung der Schaltelemente B2 und K3 an die Planetenradstufen des Hauptgetriebes 2 unterscheiden.
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In der Ausführungsvariante der 9 ist das Element B2, welches in 9 als B2' gekennzeichnet ist, zwischen das Hohlrad 9 der ersten Planetenradstufe 10 und das vierte Schaltelement K1 und ferner zwischen das Hohlrad 9 der ersten Planetenradstufe 6 und das dritte Schaltelement K4 geschaltet.
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In der Ausführungsvariante der 9 ist dann der Steg 8 der ersten Planetenradstufe 6 permanent an den Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 gekoppelt, ferner ist in diesem Fall das Sonnenrad 7 der ersten Planetenradstufe 6 permanent an das Gehäuse 3 gekoppelt.
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Eine weitere Variante eines Gruppengetriebes 1 zeigt 10, wobei in 10 das sechste Schaltelement B2'' zwischen den Steg 8 der ersten Planetenradstufe 6 und den Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 geschaltet ist.
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In der Ausführungsvariante der 10 ist das Hohlrad 9 der ersten Planetenradstufe 6 unter Zwischenschaltung ausschließlich des vierten Schaltelements K1 an die antriebsseitige Welle 4 unter Zwischenschaltung ausschließlich des dritten Schaltelements K4 an das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 gekoppelt, wobei das Sonnenrad 7 der ersten Planetenradstufe 6 permanent an das Gehäuse 3 gekoppelt ist.
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Eine weitere Variante eines Gruppengetriebes 1 zeigt 11, wobei in 11 das fünfte Schaltelement K3, welches als K3' bezeichnet ist, zwischen das Sonnenrad 22 der vierten Planetenradstufe 21 und das vierte Schaltelement K1)sowie das dritte Schaltelement K4 geschaltet ist, wobei dann der Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 und das Hohlrad 24 der vierten Planetenradstufe 21 permanent gekoppelt sind.
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Die Schaltelemente B2 und K3 können demnach wirkungsgleich an unterschiedlichen Positionen innerhalb des Hauptgetriebes 2 positioniert werden. Diese Schaltelemente B2 und K3 wirken auf einer Seite des Schaltelements jeweils nur auf ein Radsatzelement eines Planetenradsatzes. Durch die in 9 bis 11 gezeigte, unterschiedliche Anordnung der Schaltelemente B2 bzw. B2' bzw. B2'' und K3 bzw. K3' ändert sich der Kraftfluss bzw. der Momentfluss im Getriebe nicht.
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Die Variation der Positionierung der Schaltelemente B2 und K3 im Hauptgetriebe 2 gemäß 9 bis 10 kann selbstverständlich mit der Variation des Nachschaltgetriebes 26 gemäß 4, 6, 7 und 8 kombiniert werden.
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Die erfindungsgemäßen Getriebe zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad und einen geringen Bauaufwand aus. Die Getriebe verfügen über eine kompakte Bauform. Im Anfahrbereich können progressive und in den oberen Gängen nahezu geometrische Gangstufungen realisiert werden. Für die Gruppengetriebe können mehrere Rückwärtsgänge bereitgestellt werden. Es gibt eine hohe Anzahl an lastschaltbaren Gängen. Bauteilbelastungen können gering gehalten werden. Untere Gänge zeichnen sich durch eine gute Mehrfachschaltbarkeit aus.
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Dann, wenn die Schaltelemente L und R des Nachschaltgetriebes 26 beide geschlossen sind, kann eine Parksperrenfunktion realisiert werden.
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Anstelle von Minus-Planetenradsätzen können auch Plus-Planetenradsätze eingesetzt werden, nämlich dann, wenn die Hohlrad- und Steganbindung vertauscht wird und der Betrag der Standgetriebeübersetzung um 1 erhöht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeuggetriebe
- 2
- Hauptgetriebe
- 3
- Gehäuse
- 4
- Welle
- 5
- Welle
- 6
- Planetenradstufe / Planetenradsatz
- 7
- Sonnenrad
- 8
- Steg
- 9
- Hohlrad
- 10
- Planetenrad
- 11
- Planetenradstufe / Planetenradsatz
- 12
- Sonnenrad
- 13
- Steg
- 14
- Hohlrad
- 15
- Planetenrad
- 16
- Planetenradstufe / Planetenradsatz
- 17
- Sonnenrad
- 18
- Steg
- 19
- Hohlrad
- 20
- Planetenrad
- 21
- Planetenradstufe / Planetenradsatz
- 22
- Sonnenrad
- 23
- Steg
- 24
- Hohlrad
- 25
- Planetenrad
- 26
- Nachschaltgetriebe
- 27
- Welle
- 28
- Welle
- 29
- Planetenradstufe / Planetenradsatz
- 30
- Sonnenrad
- 31
- Steg
- 32
- Hohlrad
- 33
- Planetenrad
- 34
- Planetenradstufe / Planetenradsatz
- 35
- Sonnenrad
- 36
- Steg
- 37
- Hohlrad
- 38
- Planetenrad
- B1
- Schaltelement
- B2, B2‘, B2‘‘
- Schaltelement
- K1
- Schaltelement
- K2
- Schaltelement
- K3, K3‘
- Schaltelement
- K4
- Schaltelement
- R
- Schaltelement
- H
- Schaltelement
- L
- Schaltelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011087947 A1 [0004]
- DE 102005002337 A1 [0005]
