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Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben desselben.
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Aus der
DE 10 2004 014 082 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe in Planetenbauweise bekannt. Das Doppelkupplungsgetriebe weist vier Planetenradsätze, zwei reibschlüssige Schaltelemente und mehrere formschlüssige Schaltelemente auf. Die reibschlüssigen Schaltelemente sind zum Zuschalten verschiedener Leistungspfade in einen Kraftfluss des Planetengetriebes vorgesehen. Die formschlüssigen Schaltelemente sind wiederum zum Einstellen verschiedener Übersetzungsstufen in den Leistungspfaden des Planetengetriebes vorgesehen. Des Weiteren sind die reibschlüssigen Schaltelemente sowie die formschlüssigen Schaltelemente derart zwischen den Wellen der Planetenradsätze, einem Gehäuse bzw. gehäusefesten Bauteil des Planetengetriebes sowie einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle angeordnet, dass Gangstufenwechsel über die reibschlüssigen Schaltelemente zugkraftunterbrechungsfrei durchführbar sind.
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Aus der
DE 10 2013 202 045 ist ein Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs bekannt. Das Gruppengetriebe umfasst ein mehrstufiges Hauptgetriebe und eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeordnete Bereichsgruppe. Die Bereichsgruppe ist dabei in Planetenbauweise ausgeführt und umfasst zwei miteinander gekoppelte Planetenradsätze mit jeweils einem Sonnenrad, mehreren Planetenräder tragende Planetenträger und ein Hohlrad. Die beiden Planetenradsätze der Bereichsgruppe sind koaxial und axial gestaffelt zueinander angeordnet, wobei der erste Planetenradsatz axial zwischen dem Hauptgetriebe und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet ist. Das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ist drehfest mit der Hauptwelle des Hauptgetriebes verbunden und bildet somit das Eingangselement der Bereichsgruppe. 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 verbunden und bildet somit das Ausgangselement der Bereichsgruppe.
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Aus der
DE 10 2013 210 429 ist ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, mit einer Getriebeeingangswelle, mit einer Getriebeausgangswelle, mit mehreren Planetenradsätzen, mit mehreren formschlüssigen Schaltelementen und mit mehreren reibschlüssigen Lastschaltelementen bekannt, wobei vorzugsweise alle formschlüssigen Schaltelemente und vorzugsweise alle reibschlüssigen Lastschaltelemente von außen zugänglich in dem Gehäuse angeordnet sind.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Getriebe, welches einen einfachen Aufbau aufweist und lastschaltbar ist, und ein Verfahren zum Betreiben desselben zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß weist ein erster Planetenradsatz zwei Stege auf, wobei die beiden Stege des ersten Planetenradsatzes, auf welchen jeweils ein Planetenrad drehbar gelagert ist, drehfest miteinander verbunden sind, wobei das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes abhängig von der Schaltstellung von zwei ersten formschlüssigen Schaltelementen mit dem Gehäuse oder mit den Stegen des ersten Planetenradsatzes koppelbar ist. Ein zweiter Planetenradsatz weist einen Steg auf, auf welchem ein Planetenrad drehbar gelagert ist, wobei das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes abhängig von der Schaltstellung von zwei zweiten formschlüssigen Schaltelementen mit dem Gehäuse oder mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes koppelbar ist. Ein dritter Planetenradsatz weist einen Steg aufweist, der abhängig von der Schaltstellung von zwei dritten formschlüssigen Schaltelementen ohne Zwischenübersetzung mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes koppelbar ist. Ein erstes Lastschaltelement ist entweder zwischen das Sonnenrad des ersten Planetenradsatz und die mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatz zusammenwirkenden ersten formschlüssigen Schaltelementen oder zwischen das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes geschaltet. Ein zweites Lastschaltelement ist entweder zwischen den Steg des dritten Planetenradsatz und die mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes zusammenwirkenden dritten formschlüssigen Schaltelemente oder zwischen die Stege der ersten Planetenradsatzes und das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes oder zwischen das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes und das Gehäuse geschaltet. Das Getriebe weist einen einfachen Aufbau auf und ist lastschaltbar.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dann, wenn das erste Lastschaltelement zwischen das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und die mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes zusammenwirkenden ersten formschlüssigen Schaltelemente geschaltet, das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes drehfest an das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt ist; wohingegen dann, wenn das erste Lastschaltelement zwischen das Hohlrad des ersten Planetenradsatz und das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes geschaltet ist, das Sonnenrad des ersten Planetenradsatz abhängig von der Schaltstellung der zwei ersten formschlüssigen Schaltelemente mit dem Gehäuse oder drehfest mit den Stegen des ersten Planetenradsatzes gekoppelt ist. Diese Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Getriebes sind zur Bereitstellung eines Getriebes, welches einen einfachen Aufbau aufweist und lastschaltbar ist, bevorzugt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dann, wenn das zweite Lastschaltelement zwischen den Steg des dritten Planetenradsatzes und die mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes zusammenwirkenden zweiten formschlüssigen Schaltelemente geschaltet ist, das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes an das Gehäuse und das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes drehfest ohne Zwischenübersetzung an die Stege des ersten Planetenradsatzes gekoppelt; wohingegen dann, wenn das zweite Lastschaltelement zwischen die Stege des ersten Planetenradsatzes und das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes geschaltet ist, das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes an das Gehäuse und der Steg des zweiten Planetenradsatz abhängig von der Schaltstellung der dritten formschlüssigen Schaltelemente drehfest an den Steg des zweiten Planetenradsatzes oder an das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt ist; und wohingegen dann, wenn das zweite Lastschaltelement zwischen das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes und das Gehäuse geschaltet ist, das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes drehfest ohne Zwischenübersetzung an den Steg des ersten Planetenradsatzes und der Steg des zweiten Planetenradsatz abhängig von der Schaltstellung der dritten formschlüssigen Schaltelemente drehfest ohne Zwischenübersetzung an den Steg des zweiten Planetenradsatzes oder an das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt ist. Diese Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Getriebes sind zur Bereitstellung eines Getriebes, welches einen einfachen Aufbau aufweist und lastschaltbar ist, bevorzugt.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stellen der erste, zweite und dritte Planetenradsatz ein Hauptgetriebe mit sechs Vorwärtsgängen bereit, wobei dem Hauptgetriebe eine einen weiteren Planetenradsatz und weitere formschlüssige Schaltelemente umfassende Vorschaltgruppe vorgeschaltet ist, derart, dass sechs Vorwärtsgänge und sechs Rückwärtsgänge bereitstellbar sind. Nach einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stellen der erste, zweite und dritte Planetenradsatz ein Hauptgetriebe mit sechs Vorwärtsgängen bereit, wobei dem Hauptgetriebe eine zwei weitere Planetenradsätze und mehrere weitere formschlüssige Schaltelementen umfassende Nachschaltgruppe nachgeschaltet ist, derart, dass zwölf Vorwärtsgänge und sechs Rückwärtsgänge bereitstellbar sind. Der höchste dieser sechs Vorwärtsgänge ist jeweils ein Direktgang, und wobei in einem dieser sechs Vorwärtsgang der Steg des dritten Planetenradsatzes drehfest ohne Zwischenübersetzung mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt ist. Diese Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Getriebes sind ist zur Bereitstellung eines Getriebes mit Rückwärtsgängen, welches einen einfachen Aufbau aufweist und lastschaltbar ist, bevorzugt.
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Vorzugsweise sind alle formschlüssigen Schaltelemente und alle reibschlüssigen Lastschaltelemente von außen zugänglich in dem Gehäuse angeordnet. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebes ist ist zur Bereitstellung eines Getriebes, welches einen einfachen Aufbau aufweist und lastschaltbar ist, bevorzugt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist in Anspruch 10 definiert.
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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 Getriebes;
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2 eine Schaltmatrix für die Getriebe der 1;
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3 ein Schema eines zweiten erfindungsgemäßen Getriebes;
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4 ein Schema eines dritten erfindungsgemäßen Getriebes;
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5 ein Schema eines vierten erfindungsgemäßen Getriebes;
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6 ein Schema eines fünften erfindungsgemäßen Getriebes;
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7 ein Schema eines weiteren erfindungsgemäßen Getriebes;
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Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes 1 für Kraftfahrzeug. Das Getriebe 1 verfügt über ein Gehäuse 2, eine Getriebeeingangswelle 3, eine Getriebeausgangswelle 4 sowie über mehrere Planetenradsätze 5, 6 und 7, nämlich in 1 über drei Planetenradsätze 5, 6 und 7, wobei jeder Planetenradsatz mindestens einen Steg, mindestens ein Planetenrad, ein Sonnenrad und ein Hohlrad umfasst.
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Darüber hinaus umfasst das Getriebe 1 der 1 mehrere formschlüssige Schaltelemente, nämlich gemäß 1 sechs formschlüssige Schaltelemente A, B, C, D, E und F, sowie zwei reibschlüssige Lastschaltelemente K1 und K2.
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Ein erster Planetenradsatz 5 des Getriebes 1 der 1 umfasst zwei Stege 8 und 9, auf welchen jeweils ein Planetenrad 10, 11 drehbar gelagert ist. Die beiden Planetenräder 10, 11, die auf den beiden Stegen 8, 9 drehbar gelagert sind, kämmen ineinander.
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Die beiden Stege 8, 9 des ersten Planetenradsatzes 5 des Getriebes 1 der 1 sind drehfest miteinander verbunden, und in 1 drehfest an die Getriebeeingangswelle 3 gekoppelt. Das Sonnenrad 12 des ersten Planetenradsatzes 5 ist abhängig von der Schaltstellung von zwei ersten formschlüssigen Schaltelementen A und B mit dem Gehäuse 2 oder mit den Stegen 8, 9 des ersten Planetenradsatzes 5 koppelbar, nämlich bei geschlossenem Schaltelement A mit den beiden Stegen 8 und 9 und bei geschlossenem Schaltelement B mit dem Gehäuse 2. Diese beiden ersten formschlüssigen Schaltelemente A und B werden in 1 von einem Doppelschaltelement bereitgestellt, wobei immer nur eines der beiden ersten formschlüssigen Schaltelemente A und B geschlossen sein kann. Es können beide formschlüssigen Schaltelemente A und B geöffnet sein.
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Ein zweiter Planetenradsatz 6 weist einen Steg 14 auf, auf welchem ein Planetenrad 15 drehbar gelagert ist. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist der Steg 14 drehfest an die Getriebeausgangswelle 4 gekoppelt. Das Hohlrad 17 des zweiten Planetenradsatzes 6 ist abhängig von der Schaltstellung von zwei zweiten formschlüssigen Schaltelementen E und F mit dem Gehäuse 2 oder mit dem Steg 14 des zweiten Planetenradsatzes 6 koppelbar, wobei die beiden zweiten formschlüssigen Schaltelemente E und F wiederum von einem Doppelschaltelement bereitgestellt werden, und wobei immer nur eines dieser beiden formschlüssigen Schaltelemente E und F geschlossen sein kann. Es können beide formschlüssigen Schaltelemente E und F geöffnet sein.
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Dann, wenn das formschlüssige Schaltelement E geschlossen ist, ist das Hohlrad 17 des zweiten Planetenradsatzes 6 an das Gehäuse 2 gekoppelt. Dann hingegen, wenn das zweite formschlüssige Schaltelement F geschlossen ist, ist das Hohlrad 17 des zweiten Planetenradsatzes 6 an den Steg 14 desselben und damit gemäß 1 auch an die Getriebeausgangswelle 4 gekoppelt.
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Zusätzlich zu dem getriebeeingangsseitigen, ersten Planetenradsatz 5 und dem getriebeausgangsseitigen, zweiten Planetenradsatz 6 umfasst das erfindungsgemäße Getriebe 1 einen dritten Planetenradsatz 7, der zwischen dem ersten Planetenradsatz 5 und dem zweiten Planetenradsatz 6 angeordnet ist. Ein Steg 18 des dritten Planetenradsatzes 7, aus welchem ein Planetenrad 19 drehbar gelagert ist, ist abhängig von der Schaltstellung von zwei dritten formschlüssigen Schaltelementen C und D ohne Zwischenübersetzung mit dem Steg 14 des zweiten Planetenradsatzes 6 koppelbar. Dann, wenn das formschlüssige Schaltelement D geschlossen ist, ist der Steg 18 des dritten Planetenradsatzes 7 drehfest ohne Zwischenübersetzung mit dem Steg 14 des zweiten Planetenradsatzes 6 koppelbar. Dann hingegen, wenn das formschlüssige Schaltelement C geschlossen ist, der Steg 18 des dritten Planetenradsatzes 7 mit dem Sonnenrad 16 des zweiten Planetenradsatzes 6 sowie mit dem Hohlrad 13 des ersten Planetenradsatzes 5 drehfest ohne Zwischenübersetzung koppelbar ist. Die beiden dritten formschlüssigen Schaltelemente C und D sind wiederum von einem Doppelschaltelement bereitgestellt, wobei wiederum immer nur eines dieser beiden formschlüssigen Schaltelemente C und D geschlossen sein kann. Es können beide formschlüssigen Schaltelemente C und D geöffnet sein.
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Zusätzlich zu den formschlüssigen Schaltelementen A, B, C, D, E und F umfasst das Getriebe 1 der 1 zwei reibschlüssige Lastschaltelemente K1 und K2.
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Ein erstes reibschlüssiges Lastschaltelement K1 ist gemäß 1 zwischen das Sonnenrad 12 des ersten Planetenradsatzes 5 und die mit dem Sonnenrad 12 des ersten Planetenradsatzes 5 zusammenwirkenden, ersten formschlüssigen Schaltelemente A und B geschaltet. In diesem Fall ist das Hohlrad 13 des ersten Planetenradsatzes 5 drehfest ohne Zwischenübersetzung an das Sonnenrad 16 des zweiten Planetenradsatzes 6 gekoppelt.
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Das zweite reibschlüssige Lastschaltelement K2 ist in 1 zwischen den Steg 18 des dritten Planetenradsatzes 7 und die mit dem Steg 14 des zweiten Planetenradsatzes 6 zusammenwirkenden dritten formschlüssigen Schaltelemente C und D geschaltet. In diesem Fall ist das Sonnenrad 20 des dritten Planetenradsatzes 7 an das Gehäuse 2 und das Hohlrad 21 des dritten Planetenradsatzes 7 drehfest ohne Zwischenübersetzung an beide Stege 8, 9 des ersten Planetenradsatzes 5 gekoppelt.
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Die beiden reibschlüssigen Lastschaltelemente K1 und K2 sind gemäß 1 als Reibkupplungen ausgeführt.
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Mit dem in 1 gezeigten Getriebe 1 können sechs Vorwärtsgänge bereitgestellt werden, nämlich unter Verwendung der Schaltmatrix der 2, wobei in 2 solche formschlüssigen Schaltelemente A, B, C, D, E und F sowie solche reibschlüssigen Lastschaltelemente K1 und K2, die im jeweiligen Vorwärtsgang geschlossen sind, mit einem X gekennzeichnet sind. Bei den in der Schaltmatrix der 2 angegebenen Übersetzungen i der sechs Vorwärtsgänge sowie bei den in der Schaltmatrix der 2 angegebenen Gangstufungen phi handelt es sich um rein exemplarische Zahlenbeispiele.
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Zur Bereitstellung der in 2 exemplarisch gezeigten Übersetzungen i und Gangsprünge phi verfügt der erste Planetenradsatz 5 über eine Standgetriebe-Übersetzung von i0 = 2,02, der zweite Planetenradsatz 6 über eine Standgetriebe-Übersetzung i0 = 2,46 und der dritte Planetenradsatz 7 über eine Standgetriebe-Übersetzung i0 = –1,79.
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Demnach handelt es sich bei dem ersten Planetenradsatz 5 um einen Plus-Planetensatz. Dasselbe kann auch über einen Stufenplanetensatz bereitgestellt werden. In diesem Fall kämmen dann beide Planetenräder jeweils mit einem Hohlrad, wobei dann kein Sonnenrad existiert. Alternativ können in diesem Fall die beiden Planetenräder mit zwei Sonnenrädern zusammenwirken, wobei dann kein Hohlrad existiert.
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Aus 2 folgt, dass der höchste der sechs bereitstellbaren Vorwärtsgänge ein Direktgang ist. Im zweithöchsten Vorwärtsgang ist der Steg 18 des dritten Planetenradsatzes 5 bei geschlossener Lastschaltkupplung K2 und bei geschlossenem formschlüssigen Schaltelement D ohne Zwischenübersetzung mit dem Steg 14 des zweiten Planetenradsatzes 6 gekoppelt.
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Das Getriebe 1 der 1 umfasst im Wesentlichen zwei Teilgetriebe, wobei das erste Teilgetriebe den ersten Planetenradsatz 5 und den zweiten Planetenradsatz 6 und das zweite Teilgetriebe den zweiten Planetenradsatz 6 und den dritten Planetenradsatz 7 nutzt. Beide Teilgetriebe wirken mit jeweils einer reibschlüssigen Lastschaltkupplung K1 und K2 für Lastschaltungen zusammen. Bei den Lastschaltkupplungen K1 und K2 handelt es sich um verteilte Kupplungen, es existiert demnach keine gemeinsame Antriebswelle für die Lastschaltkupplungen K1 und K2, sodass es sich beim erfindungsgemäßen Getriebe 1 um kein klassisches Doppelkupplungsgetriebe handelt.
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Wie bereits ausgeführt, nutzt ein erstes Teilgetriebe des Getriebes 1 der 1 den ersten Planetenradsatz 5 und den zweiten Planetenradsatz 6, wobei dieses Teilgetriebe vier Übersetzungen bereitstellt. Die formschlüssigen Schaltelemente A und B schalten zwei Übersetzungen. Das formschlüssige Schaltelement B schaltet ferner eine Underdrive-Übersetzung, die über den ersten Planetenradsatz 5 erzeugt wird, an dem die Stege 8, 9 antriebsseitig angebunden sind, in dem das Hohlrad 13 abtriebsseitig angebunden ist, und in dem das Sonnenrad 12 gehäusefest angebunden ist. Das formschlüssige Schaltelement A schaltet die Directdrive-Übersetzung, wobei sich dann der erste Planetenradsatz 5 im Blockumlauf befindet. Diese Übersetzungen werden mit Hilfe des zweiten Planetenradsatzes 6 verdoppelt, sodass das erste Teilgetriebe insgesamt vier Gänge bzw. Übersetzungen bereitstellt. Der zweite Planetenradsatz 6 wird auch vom zweiten Teilgetriebe genutzt, welches zusätzlich den dritten Planetenradsatz 7 nutzt.
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Dieses zweite Teilgetriebe verfügt über zwei Übersetzungen. Das formschlüssige Schaltelement C schaltet für das zweite Teilgetriebe eine Underdrive-Übersetzung, in welcher das Hohlrad 21 des dritten Planetenradsatzes 7 antriebsseitig angebunden ist, in welcher der Steg 18 des dritten Planetenradsatzes 7 abtriebsseitig angebunden ist, und in welcher das Sonnenrad 20 des dritten Planetenradsatzes 7 gehäusefest angebunden ist. Diese Übersetzung wird vom dritten Planetenradsatz 7 doppelt genutzt. Das formschlüssige Schaltelement D schaltet den längeren Gang dieser beiden Gänge, der durch den dritten Planetenradsatz 7 erzeugt wird. Dadurch kann der zweite Planetenradsatz 6 über die formschlüssigen Schaltelemente E und F als Hintergrundschaltung lastfrei geschaltet werden.
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Beim Getriebe 1 der 1, welches die Schaltmatrix der 2 nutzt, können die Schaltungen bzw. Gangwechsel zwischen den Vorwärtsgängen 1 und 2 und den Vorwärtsgängen 2 und 3 und den Vorwärtsgängen 4 und 5 und den Vorwärtsgängen 5 und 6 auf konventionelle Art und Weise erfolgen, nämlich durch einen Wechsel zwischen den reibschlüssigen Lastschaltelementen K1 und K2, wobei jeweils der nächste Gang vorgewählt wird. Eine Schaltung bzw. ein Gangwechsel zwischen den Vorwärtsgängen 3 und 4 ist beim Doppelkupplungsgetriebe der 1 erfindungsgemäß über eine Stützgangschaltung realisierbar. Bei den Gängen 3 und 4, zwischen welchen die Stützgangschaltung durchgeführt wird, handelt es sich um zwei unmittelbar aufeinander folgende Gänge, von denen der höhere Gang unmittelbar unterhalb desjenigen Gangs liegt, in welchem der Steg 18 des dritten Planetenradsatzes 7 drehfest ohne Zwischenübersetzung mit dem Steg 14 des zweiten Planetenradsatzes 6 gekoppelt ist. Soll eine Stützgangschaltung vom Ist-Gang in den Ziel-Gang durchgeführt werden, so wird während der Fahrt im Ist-Gang über das erste reibschlüssige Lastschaltelement K1 als Stützgang derjenige Gang vorgewählt, in welchem das formschlüssige Schaltelement D geschlossen ist und in welchem demnach die Stege 14, 18 von zweitem Planetenradsatz 6 und drittem Planetenradsatz 7 drehfest ohne Zwischenübersetzung aneinander gekoppelt sind. Im Anschluss an diese Vorwahl des Stützgangs erfolgt eine Lastübernahme vom Ist-Gang in den Stütz-Gang durch das zweite reibschlüssige Lastschaltelement K2. Nachdem der Stütz-Gang alle Last überträgt, wird lastfrei vom Ist-Gang in den Ziel-Gang geschaltet, wobei anschließend eine Lastübernahme vom Stütz-Gang in den Ziel-Gang zurück auf das erste reibschlüssige Lastschaltelement K1 durchgeführt wird.
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Wie der Schaltmatrix der 2 entnommen werden kann, sind im gezeigten Ausführungsbeispiel die Gangstufungen phi zwischen den einzelnen Gängen identisch, sodass gemäß 2 eine geometrische Gangstufung genutzt wird. Eine derartige geometrische Gangstufung ist vorteilhaft, da der zweite Planetenradsatz 6 für die beiden anderen Planetenradsätze 5, 7 wie eine Bereichsgruppe wirkt. Durch Änderung der Standgetriebeübersetzungen i0 der Planetenradsätze 5, 6 und 7 lässt sich die Übersetzungsreihe anpassen. Wenn kleinere Gangsprünge erwünscht sind, ist es möglich, im Bereich des zweiten Planetenradsatzes 6 einen sogenannten Stufenplanetensatz zu nutzen, um eine betragsgemäß kleine Standgetriebe-Übersetzung zu erreichen. Bei einem solchen Stufenplanetensatz existieren zwei Planetenräder auf einer gemeinsamen Welle. Eines der Planetenräder kämmt nur mit dem Sonnenrad und das andere nur mit dem Hohlrad.
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3 zeigt eine Abwandlung des Getriebes 1 der 1, welches sich vom Ausführungsbeispiel der 1 lediglich dadurch unterscheidet, dass das erste Lastschaltelement K1 an einer anderen Stelle positioniert ist. So ist in der Variante der 3 das erste Lastschaltelement K1 zwischen das Hohlrad 13 des ersten Planetenradsatzes 5 und das Sonnenrad 16 des zweiten Planetenradsatzes 6 geschaltet. In diesem Fall ist dann das Sonnenrad 12 des ersten Planetenradsatzes 5 abhängig von der Schaltstellung der beiden ersten formschlüssigen Schaltelemente A und B mit dem Gehäuse 2 oder drehfest mit den Stegen 8, 9 des ersten Planetenradsatzes 5 gekoppelt, nämlich ohne Zwischenschaltung des ersten Lastschaltelements K1.
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Hinsichtlich aller übrigen Details stimmt das Ausführungsbeispiel der 3 mit dem Ausführungsbeispiel der 1 überein, sodass zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet werden und auf die Ausführungen zum Ausführungsbeispiel der 1 verwiesen wird. Insbesondere nutzt das Getriebes 1 der 3 die Schaltmatrix der 2.
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Weitere Varianten des Doppelkupplungsgetriebes 1 der 1 zeigen 4 und 5, wobei sich 4 und 5 vom Ausführungsbeispiel der 1 durch die Positionierung des zweiten Lastschaltelements K2 unterscheiden.
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Hinsichtlich aller übrigen Details stimmen die Ausführungsbeispiele der 4 und 5 mit dem Ausführungsbeispiel der 1 überein, sodass wiederum zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet werden und auf die Ausführungen zum Ausführungsbeispiel der 1 verwiesen wird. Insbesondere nutzen die Getriebe 1 der 4 und 5 auch die Schaltmatrix der 2.
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In der Variante der 4 ist das zweite Lastschaltelement K2, welches als Lastschaltkupplung ausgeführt ist, zwischen die beiden Stege 8, 9 des ersten Planetenradsatzes 5 und das Hohlrad 21 des dritten Planetenradsatzes 7 geschaltet, wobei dann das Sonnenrad 20 des dritten Planetenradsatzes 7 an das Gehäuse 2 gekoppelt ist, wobei der Steg 18 des dritten Planetenradsatzes 7 abhängig von der Schaltstellung der dritten formschlüssigen Schaltelemente C und D entweder drehfest ohne Zwischenüber-setzung an den Steg 14 des zweiten Planetenradsatzes 6 oder an das Sonnenrad 16 des zweiten Planetenradsatzes 6 gekoppelt ist.
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In der Variante der 5 handelt es sich beim zweiten Lastschaltelement nicht um eine Lastschaltkupplung, sondern vielmehr um eine Bremse B2, die zwischen das Sonnenrad 20 des dritten Planetenradsatzes 7 und das Gehäuse 2 geschaltet ist, wobei dann in diesem Fall das Hohlrad 21 des dritten Planetenradsatzes 7 drehfest ohne Zwischenübersetzung an die Stege 8, 9 des ersten Planetenradsatzes 5 und der Steg 18 des dritten Planetenradsatzes 7 abhängig von der Schaltstellung der dritten formschlüssigen Schaltelemente C und D wiederum entweder drehfest ohne Zwischenübersetzung an den Steg des zweiten Planetenradsatzes 6 oder an das Sonnenrad 16 des zweiten Planetenradsatzes 6 gekoppelt ist.
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Eine Weiterbildung des Getriebes 1 der 1 zeigt 6. In 6 ist dem Hauptgetriebe, welches die drei Planetenradsätze 5, 6 und 7 umfasst und der Bereitstellung der sechs Vorwärtsgänge der Schaltmatrix der 2 dient, eine Vorschaltgruppe vorgeschaltet, die einen weiteren Planetenradsatz 22 und zwei weitere formschlüssige Schaltelemente V und R umfasst. Hierdurch können beim Getriebe 1 der 6 sechs Vorwärtsgänge und sechs Rückwärtsgänge bereitgestellt werden.
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In 6 ist das Sonnenrad 25 des Planetenradsatzes 22 drehfest an die Getriebeeingangswelle 3 gekoppelt. Das Hohlrad 26 des Planetenradsatzes 22 ist drehfest an die Stege 8, 9 des ersten Planetenradsatzes 5 des Hauptgetriebes gekoppelt. Der Steg 23 des Planetenradsatzes 22, auf welchem ein Planetenrad 24 drehbar gelagert ist, ist abhängig von der Schaltstellung der formschlüssigen Schaltelemente V und R entweder an das Gehäuse 2 oder an die Getriebeeingangswelle 3 gekoppelt, nämlich bei geschlossenem Schaltelement V an die Getriebeeingangswelle 3 und bei geschlossenem Schalelement R an das Gehäuse 2. Die beiden formschlüssigen Schaltelemente V und R sind wiederum von einem Doppelschaltelement bereitgestellt, wobei immer nur eines dieser beiden Schaltelemente V und R geschlossen sein kann.
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In 6 ist in allen Vorwärtsgängen das Schaltelement V und in allen Rückwärtsgängen das Schaltelement R geschlossen. Die Rückwärtsgänge sind kürzer als die entsprechenden Vorwärtsgänge übersetzt, und zwar um die Standgetriebe-Übersetzung i0 des weiteren Planetenradsatzes 22.
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In den kurzen Rückwärtsgängen ist eine Begrenzung eines Antriebsmoments an der Getriebeeingangswelle 3 vorteilhaft, da sonst die Rückwärtsgänge bezüglich der Drehmomentbelastung auslegungsrelevant für das Getriebe 1 sind. Kurze Rückwärtsgänge sind zum feinfühligen Rangieren und Rückwärtsfahren besonders vorteilhaft. Die Rückwärtsgänge sind untereinander lastschaltbar.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes 1 zeigt 7, wobei das Getriebe der 7 der Bereitstellung von zwölf Vorwärtsgängen und sechs Rückwärtsgängen dient. Hierzu ist dem Hauptgetriebe der 1, welches die drei Planetenradsätze 5, 6, und 7 umfasst, eine Nachschaltgruppe nachgeschaltet, die zwei weitere Planetenradsätze 25 und 26 und drei weitere formschlüssige Schaltelemente R, H und L umfasst.
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Gemäß 7 ist das Sonnenrad 34 des inneren Planetenradsatzes 27 der Nachschaltgruppe drehfest und unmittelbar ohne Zwischenübersetzung an den Steg 14 des zweiten Planetenradsatzes 6 des Hauptgetriebes gekoppelt. Der Steg 29 des inneren Planetenradsatzes 27 der Nachschaltgruppe ist drehfest an das Hohlrad 35 des äußeren Planetenradsatzes 28 der Nachschaltgruppe gekoppelt.
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Der Steg 30 des äußeren Planetenradsatzes 28 der Nachschaltgruppe ist drehfest mit der Getriebeausgangswelle 4 gekoppelt. Das Hohlrad 33 und das Sonnenrad 36 der beiden Planetenradsätze 27 und 28 der Nachschaltgruppe sind drehfest gekoppelt und werden im gezeigten Ausführungsbeispiel von einem Bauelement bereitgestellt, welches abhängig von der Schaltstellung der formschlüssigen Schaltelemente H und L entweder an das Gehäuse 2 oder an den Steg 39 des inneren Planetenradsatzes 27 der Nachschaltgruppe gekoppelt ist. Die beiden formschlüssigen Schaltelemente H und L sind dabei wiederum von einem Doppelschaltelement bereitgestellt, wobei immer nur eines dieser beiden formschlüssigen Schaltelemente H und L geschlossen sein kann. Das Schaltelement R der Nachschaltgruppe dient der Bereitstellung eines Rückwärtsgangs, wobei in den Rückwärtsgängen das Schaltelement R geschlossen ist, um den Steg 29 des inneren Planetenradsatzes 27 der Nachschaltgruppe an das Gehäuse 2 anzukoppeln.
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Wie bereits ausgeführt, stellt das Getriebe 1 der 7 zwölf Vorwärtsgänge und sechs Rückwärtsgänge bereit. Bis auf die Schaltung zwischen dem Vorwärtsgang 6 und dem Vorwärtsgang 7, der durch einen Wechsel zwischen den Schaltelementen L und H erfolgt, sind alle Vorwärtsgänge lastschaltbar. Ebenso sind alle Rückwärtsgänge lastschaltbar. Ein Wechsel bzw. Umschaltungen zwischen einem Rückwärtsgang und einem Vorwärtsgang unter Beteiligung eines formschlüssigen Schaltelements R sind nicht lastschaltbar.
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Obwohl die Varianten der 6 und 7 in Zusammenhang mit dem Hauptgetriebe der 1 gezeigt sind, sind diese Varianten auch mit den Getrieben der 3 bis 5 nutzbar.
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Vorzugsweise sind alle formschlüssigen Schaltelemente und alle reibschlüssigen Lastschaltelemente der Getriebe der Ausführungsbeispiele von außen zugänglich in dem Gehäuse 2 angeordnet. Demnach sind dieselben über Schaltgabeln, für die keine sogenannten Topfdurchgriffe erforderlich sind, gut und einfach zugänglich und damit betätigbar. Die Synchronisierung der formschlüssigen Schaltelemente kann konventionell als einzeln synchronisierte Schaltelemente oder alternativ über eine Zentralsynchronisierung erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Gehäuse
- 3
- Getriebeeingangswelle
- 4
- Getriebeausgangswelle
- 5
- Planetenradsatz
- 6
- Planetenradsatz
- 7
- Planetenradsatz
- 8
- Steg
- 9
- Steg
- 10
- Planetenrad
- 11
- Planetenrad
- 12
- Sonnenrad
- 13
- Hohlrad
- 14
- Steg
- 15
- Planetenrad
- 16
- Sonnenrad
- 17
- Hohlrad
- 18
- Steg
- 19
- Planetenrad
- 20
- Sonnenrad
- 21
- Hohlrad
- 22
- Planetenradsatz
- 23
- Steg
- 24
- Planetenrad
- 25
- Sonnenrad
- 26
- Hohlrad
- 27
- Planetenradsatz
- 28
- Planetenradsatz
- 29
- Steg
- 30
- Steg
- 31
- Planetenrad
- 32
- Planetenrad
- 33
- Sonnenrad
- 34
- Hohlrad
- 35
- Hohlrad
- 36
- Sonnenrad
- K1
- Lastschaltelement
- K2
- Lastschaltelement
- A
- Schaltelement
- B
- Schaltelement
- C
- Schaltelement
- D
- Schaltelement
- E
- Schaltelement
- F
- Schaltelement
- R
- Schaltelement
- H
- Schaltelement
- L
- Schaltelement
- V
- Schaltelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004014082 A1 [0002]
- DE 102013202045 [0003]
- DE 102013210429 [0004]
