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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe in Gruppenbauweise, umfassend eine lastschaltbare Hauptgruppe und eine Bereichsgruppe, welche in Planetenbauweise ausgeführt und der Hauptgruppe in Kraftflussrichtung zu einem Abtrieb hin nachschaltbar ist, wobei ein Kraftfluss von der Hauptgruppe unter Umgehung der Bereichsgruppe direkt zu dem Abtrieb führbar ist, und wobei ein Retarder vorgesehen ist, welcher in den Kraftfluss eingebunden oder einbindbar ist.
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Gruppengetriebe kommen insbesondere im Bereich der Nutzfahrzeuge zur Anwendung, um bei einer geringen Anzahl an Zahnradpaaren unterschiedliche Fahrbereiche mit zugehörigen Gängen realisieren zu können. Klassischerweise setzt sich ein Gruppengetriebe dabei aus einer Stufen- oder Hauptgruppe, sowie häufig einer üblicherweise nachgeschalteten Bereichsgruppe und teilweise auch einer vorgeschalteten Splitgruppe zusammen. Dabei wird durch die Hauptgruppe eine Gangfolge des Getriebes vorgegeben, welche durch die vor- und nachgeschalteten weiteren Einzelgetriebe und deren jeweilige Gangstufen entsprechend beeinflusst wird. Zum Teil werden Gruppengetriebe dabei auch lastschaltbar realisiert, d.h. ein Wechsel zwischen den über die Getriebegruppen gemeinsam darstellbaren Übersetzungsverhältnissen kann unter Last und nahezu ohne Zugkraftverlust verwirklicht werden. Neben einer Ausgestaltung der einzelnen Getriebegruppen als lastschaltbare Einzelgetriebe sind dabei auch Gruppengetriebe bekannt, bei welchen die Hauptgruppe lastschaltbar realisiert wird, während Gangwechsel in einer der Hauptgruppe nachgeschalteten Bereichsgruppe nur unter Zugkraftverlust dargestellt werden könnten, wobei eine Lastschaltbarkeit dann aber verwirklicht wird, indem die nachgeschaltete Bereichsgruppe im Zuge von hier stattfindenden Gangwechseln gezielt umgangen wird. Des Weiteren werden Gruppengetriebe von Nutzfahrzeugen häufig mit verschleißfreien Dauerbremseinrichtungen in Form von Retardern ausgestattet, über welche im Bremsbetrieb ein entsprechendes Bremsmoment eingespeist werden kann.
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Aus der
WO2013/187822 geht ein Kraftfahrzeuggetriebe in Gruppenbauweise hervor, welches sich aus einer Hauptgruppe in Form eines Doppelkupplungsgetriebes und einer Bereichsgruppe zusammensetzt, wobei die Bereichsgruppe in Planetenbauweise ausgeführt ist und der Hauptgruppe in Kraftflussrichtung zu einem Abtrieb des Kraftfahrzeuggetriebes hin nachgeschaltet werden kann. Eine Umgehung der Bereichsgruppe ist dann zur Realisierung einer vollständigen Lastschaltbarkeit des Kraftfahrzeuggetriebes möglich, indem eine den Abtrieb bildende Abtriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes über eine Stirnradstufe mit einer achsparallel laufenden Welle gekoppelte werden kann, welche ihrerseits wiederum über eine Stirnradstufe mit einer der Eingangswellen des Doppelkupplungsgetriebes koppelbar ist. In einer denkbaren Ausgestaltung ist an der achsparallel verlaufenden Welle ferner ein Retarder angebunden oder hieran anbindbar.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeuggetriebe in Gruppenbauweise zu schaffen, bei welchem eine Umgehung einer Bereichsgruppe zur Darstellung einer vollständigen Lastschaltbarkeit auf kompakte Art und Weise gelöst ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeuggetriebe in Gruppenbauweise eine lastschaltbare Hauptgruppe und eine Bereichsgruppe, welche in Planetenbauweise ausgeführt und der Hauptgruppe in Kraftflussrichtung zu einem Abtrieb hin nachschaltbar ist, wobei ein Kraftfluss von der Hauptgruppe unter Umgehung der Bereichsgruppe direkt zu dem Abtrieb geführt werden kann. Ferner ist ein Retarder vorgesehen, welcher in den Kraftfluss eingebunden ist oder hierein eingebunden werden kann.
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Im Rahmen der Erfindung kann das in Gruppenbauweise ausgeführte Kraftfahrzeuggetriebe neben der Hauptgruppe und der Bereichsgruppe jedoch auch weitere Getriebegruppen umfassen, wie beispielsweise eine Splitgruppe, die dann der Hauptgruppe bevorzugt vorgeschaltet ist. Ferner besteht die Bereichsgruppe insbesondere aus einer einzigen Planetenstufe und umfasst dementsprechend als Komponenten ein Sonnenrad, einen zumindest ein Planetenrad führenden Planetenträger, sowie ein Hohlrad.
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Dabei kann die Planetenstufe als Minusplanetensatz oder auch als Plusplanetensatz realisiert sein.
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Bei dem Retarder handelt es sich im Sinne der Erfindung bevorzugt um einen hydrodynamischen Retarder, der sich auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise aus einem Stator und einem Rotor zusammensetzt, wobei Rotor und Stator jeweils mit Beschaufelungen versehen sind und einen zwischenliegenden, insbesondere torusförmig gestalteten Arbeitsraum definieren. In einem Bremsbetrieb des Retarders wird dann Flüssigkeit, beispielsweise in Form von Öl oder Wasser, in den Arbeitsraum eingebracht und im Folgenden über die Beschaufelung des Rotors mitgenommen, in Richtung der Beschaufelung des Stators gefördert und über diese wiederum zurück zu der Beschaufelung des Rotors geleitet, was verzögernd auf den Rotor wirkt und dementsprechend ein Bremsmoment hervorruft. Abgesehen von einer Ausgestaltung als hydrodynamischer Retarder kann der Retarder aber auch als hydrostatischer oder elektrodynamischer Retarder vorliegen.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass der Abtrieb durch eine Abtriebswelle gebildet ist, welche zur Umgehung der Bereichsgruppe axial durch die Bereichsgruppe hindurch zur Hauptgruppe geführt und mit der Hauptgruppe koppelbar ist. Mit anderen Worten ist also eine Abtriebswelle vorgesehen, die den Abtrieb des Kraftfahrzeuggetriebes bildet und für die Umgehung der Bereichsgruppe von einer Abtriebsseite der Bereichsgruppe durch diese hindurch zu einer Antriebsseite derselbigen geführt ist, um dort eine Anbindung an die Hauptgruppe realisieren zu können.
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Eine derartige Ausgestaltung eines Kraftfahrzeuggetriebes hat dabei den Vorteil, dass die Umgehung der Bereichsgruppe somit auf kompakte Art und Weise mittels Hindurchführung durch die Bereichsgruppe realisiert werden kann. Denn für die Umgehung muss keine radial umliegend zu der Bereichsgruppe verlaufende Welle vorgesehen werden, welche den radialen Bauraum des Kraftfahrzeuggetriebes entsprechend vergrößern würde. Gleichzeitig beeinträchtigt diese Ausgestaltung der Umgehung nicht die Anordnung eines Retarders im Kraftfahrzeuggetriebe.
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Im Unterschied dazu ist die Umgehung der Bereichsgruppe im Falle des Kraftfahrzeuggetriebes der
WO2013/187822 A1 über eine separat zu einer Abtriebswelle des Getriebes vorgesehene Welle realisiert, die für die Anbindung an die Hauptgruppe von der Abtriebsseite der Bereichsgruppe radial außen verlaufend in den Bereich der Hauptgruppe geführt ist. Hierdurch wird der radiale Platzbedarf des Kraftfahrzeuggetriebes entsprechend erhöht.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist der Retarder mit einer Rotorwelle verbunden, welche zum einen über mindestens eine Übersetzungsstufe mit je einer Eingangswelle der Hauptgruppe, sowie zum anderen mittels einer Übersetzungsstufe mit der Abtriebswelle koppelbar ist. Eine derartige Ausgestaltung hat dabei den Vorteil, dass der Retarder somit aufgrund dieser Anbindungsmöglichkeiten, nämlich zum einen an je eine Eingangswelle der Hauptgruppe und zum anderen an die Abtriebswelle, als Primär- und auch als Sekundärretarder in den Kraftfluss eingebunden werden kann. Eine Einbindung als Primärretarder durch Koppelung mit der je einen Eingangswelle der Hauptgruppe führt dann dazu, dass das durch den Retarder dargestellte Bremsmoment noch entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des jeweils aktuell im Kraftfahrzeuggetriebe geschalteten Ganges zum Abtrieb übersetzt wird. Eine Anbindung an die Abtriebswelle als Sekundärretarder belastet hingegen die Übersetzungsstufen des Kraftfahrzeuggetriebes bei Einspeisung eines Bremsmoments nicht zusätzlich.
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Gemäß einer hierzu alternativen Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist der Retarder mit einer Rotorwelle verbunden, welche zum einen über mindestens eine Übersetzungsstufe mit je einer Eingangswelle der Hauptgruppe koppelbar, sowie zum anderen mittels einer Übersetzungsstufe an einer Antriebsseite des Kraftfahrzeuggetriebes anbindbar ist. Vorteilhafterweise kann der Retarder hierdurch als Primärretarder eingebunden werden, wobei diese Einbindung dabei zum einen im Bereich je einer Eingangswelle der Hauptgruppe oder sogar komplett antriebsseitig des Kraftfahrzeuggetriebes erfolgen kann. Bevorzugt erfolgt die antriebsseitige Einbindung dabei durch Koppelung der Rotorwelle mit einem Teil eines der Hauptgruppe vorgeschalteten Anfahrelements, wobei dieser Teil innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann mit einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges in Verbindung steht.
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Bei beiden vorgenannten Varianten besteht die Möglichkeit, im Zuge der Koppelung der Rotorwelle eine Fremdsynchronisation durchzuführen. So kann im Falle der Koppelbarkeit der Rotorwelle mit der je einen Eingangswelle und der Abtriebswelle zunächst eine Verbindung zu der je einen Eingangswelle hergestellt und mit Hilfe eines Anfahrelements des Kraftfahrzeuggetriebes eine Drehzahlanpassung der Rotorwelle für die Koppelung mit der Abtriebswelle eingestellt werden. In der Folge kann ein Schaltelement, über welches die Koppelung zwischen der Rotorwelle und der Abtriebswelle hergestellt wird, ggf. als unsynchronisiertes, formschlüssiges Schaltelement ausgeführt werden. Ebenso kann dies auch für eine Anbindung der Rotorwelle an die Antriebsseite des Kraftfahrzeuggetriebes vollzogen werden, indem wiederum eine Koppelung mit der je einen Eingangswelle der Hauptgruppe vollzogen und anschließend mit Hilfe des Anfahrelements eine Fremdsynchronisation durchgeführt wird.
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In Weiterbildung der beiden vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeiten ist die Hauptgruppe als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt, wobei die Rotorwelle mit beiden Eingangswellen der Hauptgruppe über jeweils eine Übersetzungsstufe koppelbar ist. Hierdurch kann der Retarder in beide Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes eingebunden werden bzw. eine vorhergehend beschriebene Fremdsynchronisation über beide Teilgetriebe realisiert werden.
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Besonders bevorzugt erfolgt eine Koppelung der Rotorwelle mit der jeweiligen Welle des Kraftfahrzeuggetriebes unter Ausnutzung bereits vorhandener Übersetzungsstufen, indem je ein Zahnrad auf der Rotorwelle vorgesehen wird, welches mit einem Stirnrad der jeweils vorhandenen Übersetzungsstufe im Zahneingriff steht. Dieses Stirnrad der bereits vorhandenen Übersetzungsstufe sitzt dabei dann auf einer der Wellen der Hauptgruppe oder der Bereichsgruppe und steht folglich mit insgesamt zwei Stirnrädern im Zahneingriff, nämlich zum einen mit einem weiteren auf einer achsparallelen Welle der Hauptgruppe oder der Bereichsgruppe sitzenden Stirnrad und zum anderen mit dem auf der Rotorwelle vorgesehenen Stirnrad. Abgesehen davon, kann jedoch für die Anbindung der Rotorwelle auch eine separate Übersetzungsstufe vorgesehen sein, welche axial neben sonstigen Übersetzungsstufen des Kraftfahrzeuggetriebes liegt.
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Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass der Retarder mit einer Übersetzungsstufe der Hauptgruppe gekoppelt ist, die an der Abtriebswelle angebunden ist. In diesem Fall ist der Retarder also als permanent eingebundener Sekundärretarder vorgesehen, wobei die Anbindung dabei zum einen so gestaltet sein kann, dass eine Rotorwelle mit einem Losrad der jeweiligen Übersetzungsstufe verbunden ist, das insbesondere auf einer Vorgelegewelle der Hauptgruppe drehbar gelagert ist. Alternativ dazu kann die Rotorwelle jedoch auch mit einem Stirnrad verbunden sein, das mit einem der Stirnräder der Übersetzungsstufe der Hauptgruppe kämmt. Bevorzugt ist dabei allerdings von den Stirnrädern dieser Übersetzungsstufe das Festrad seitens der Abtriebswelle platziert, um eine permanente Koppelung des Retarders mit der Abtriebswelle zu realisieren.
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In Weiterbildung der Erfindung ist ein Nebenabtrieb vorgesehen, welcher mit einer Übersetzungsstufe der Hauptgruppe gekoppelt ist, über die eine Koppelung mit mindestens einer Eingangswelle der Hauptgruppe hergestellt werden kann. Vorteilhafterweise kann hierdurch im Bereich des Kraftfahrzeuggetriebes ein Nebenabtrieb für eine weitere anzutreibende Komponente des Kraftfahrzeuggetriebes oder auch für eine hiervon gesondert liegende Komponente realisiert werden. Ist die Hauptgruppe dann als Doppelkupplungsgetriebe ausgestaltet, so kann der Nebenabtrieb bevorzugt mit beiden Eingangswellen gekoppelt werden. In der Folge kann eine Zuschaltung des Nebenabtriebs auch unter Last mit Hilfe der jeweiligen Übersetzungsstufe und im Zusammenspiel mit der Doppelkupplung der Hauptgruppe dargestellt werden. Besonders bevorzugt ist auf einer Welle des Nebenabtriebs ein Zahnrad vorgesehen, welches mit einem drehfest auf einer Vorgelegewelle der Hauptgruppe sitzenden Stirnrad einer Übersetzungsstufe kämmt. Hierbei kann das seitens der Welle des Nebenabtriebs vorgesehene Stirnrad entweder permanent mit dieser Welle verbunden sein oder aber über ein zwischenliegendes Schaltelement zuschaltbar sein, um bei einem Führen des Kraftflusses über die jeweilige Vorgelegewelle der Hauptgruppe einen permanenten Antrieb des Nebenabtriebs zu unterbinden und diesen nur bedarfsweise zuzuschalten.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung verläuft die Abtriebswelle koaxial innen zu einer Sonnenwelle der Bereichsgruppe. Die Sonnenwelle der Bereichsgruppe ist in diesem Fall dann als Hohlwelle gestaltet, durch welche die Abtriebswelle hin zu der Hauptgruppe geführt ist.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Abtriebswelle für die Umgehung der Bereichsgruppe mit mindestens einer Welle der Hauptgruppe koppelbar. In Weiterbildung dieser Ausbildungsform ist die mindestens eine Welle eine Eingangswelle der Hauptgruppe und/oder zumindest eine Vorgelegewelle der Hauptgruppe. Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, die Abtriebswelle zum einen drehfest mit einer von zwei Eingangswellen zu verbinden, sowie zum anderen mit einer Vorgelegewelle zu koppeln, wenn die Hauptgruppe als Doppelkupplungsgetriebe gestaltet ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeuggetriebes entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 ein beispielhaftes Schaltschema des Kraftfahrzeuggetriebes aus 1;
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3 ein beispielhaftes Schaltschema zur Einbindung eines Nebenabtriebs bei dem Kraftfahrzeuggetriebe aus 1;
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4 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuggetriebes entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
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5 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeuggetriebes gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und
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6 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuggetriebes entsprechend einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung.
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Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeuggetriebes 1 entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung hervor, wobei das Kraftfahrzeuggetriebe 1 dabei bevorzugt für die Anwendung in einem Antriebsstrang eines Nutzfahrzeuges, wie beispielsweise einem LKW oder einem Bus, vorgesehen ist. Das Kraftfahrzeuggetriebe 1 ist vorliegend in Gruppenbauweise ausgeführt und setzt sich dabei aus einer Hauptgruppe 2 und einer Bereichsgruppe 3 zusammen, welche zwischen einem Antrieb 4 und einem Abtrieb 5 vorgesehen sind. Hierbei wird der Antrieb 4 durch eine Antriebswelle 6 gebildet, die im verbauten Zustand des Kraftfahrzeuggetriebes 1 der Verbindung mit einer Antriebsmaschine des Nutzfahrzeuges dient, während eine Abtriebswelle 7 den Abtrieb 5 ausbildet und für die Anbindung der weiteren auf das Kraftfahrzeuggetriebe 1 folgenden Komponenten des Antriebsstranges des Nutzfahrzeuges vorgesehen ist.
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Wie in 1 zu erkennen ist, ist die Hauptgruppe 2 vorliegend lastschaltbar in Form eines Doppelkupplungsgetriebes realisiert und verfügt dementsprechend über zwei koaxial zueinander verlaufende Eingangswellen EW1 und EW2, von welchen die Eingangswelle EW1 als Hohlwelle gestaltet ist, innerhalb von welcher die Eingangswelle EW2 verläuft. Beide Eingangswellen EW1 und EW2 sind dabei koaxial zu der Abtriebswelle 7 vorgesehen und können über je ein zugehöriges Lastschaltelement K1 bzw. K2 drehfest mit der Antriebswelle 6 verbunden werden. Die Lastschaltelemente K1 und K2 sind dabei jeweils als nasslaufende Trennkupplungen ausgeführt und zu einer Doppelkupplung zusammengefasst.
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Achsparallel zu den beiden Eingangswellen EW1 und EW2 verfügt die Hauptgruppe 2 über zwei Vorgelegewellen VW1 und VW2, die über Übersetzungsstufen 9 bis 14 jeweils mit je einer der Eingangswellen EW1 bzw. EW2 gekoppelt werden können. So dienen die Übersetzungsstufen 9 und 10 bei Einbindung in den Kraftfluss jeweils einer Koppelung der Eingangswelle EW1 mit der Vorgelegewelle VW1, während dies hinsichtlich der Vorgelegewelle VW2 über die Übersetzungsstufe 11 bei deren Einbindung in den Kraftfluss realisiert wird. Ferner kann die Vorgelegewelle VW1 mit der Eingangswelle EW2 über die beiden Übersetzungsstufen 12 und 13 jeweils gekoppelt werden, wohingegen eine Verbindung der Vorgelegewelle VW2 mit der Eingangswelle EW2 über die Übersetzungsstufe 14 darstellbar ist.
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Wie in 1 zu erkennen ist, setzt sich die Übersetzungsstufe 9 aus einem drehfest auf der Eingangswelle EW1 vorgesehenen Zahnrad Z1 und einem hiermit kämmenden Zahnrad Z2 zusammen, das drehbar auf der Vorgelegewelle VW1 gelagert ist und über ein Schaltelement S1 hieran drehfest angebunden werden kann. Axial benachbart zu der Übersetzungsstufe 9 liegen dann die Übersetzungsstufen 10 und 11 in einer Radebene, indem ein drehfest auf der Eingangswelle EW1 vorgesehenes Zahnrad Z3 sowohl mit einem drehbar auf der Vorgelegewelle VW1 gelagerten Zahnrad Z4, als auch mit einem drehbar auf der Vorgelegewelle VW2 angeordneten Zahnrad Z5 kämmt. Dabei kann die Übersetzungsstufe 10 durch drehfeste Verbindung des Zahnrades Z4 mit der Vorgelegewelle VW1 über ein Schaltelement S2 in den Kraftfluss eingebunden werden, während dies bei der Übersetzungsstufe 11 durch drehfeste Anbindung des Zahnrades Z5 an der Vorgelegewelle VW2 über ein Schaltelement S3 realisierbar ist.
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Axial benachbart zu der Übersetzungsstufe 10 und 11 ist dann die Übersetzungsstufe 12 vorgesehen, deren Zahnrad Z6 drehfest auf der Eingangswelle EW2 vorgesehen ist und mit einem drehbar auf der Vorgelegewelle VW1 angeordneten Zahnrad Z7 im Zahneingriff steht. Dieses Zahnrad Z7 kann über ein Schaltelement S4 drehfest mit der Vorgelegewelle VW1 verbunden werden, um Drehbewegungen zwischen der Vorgelegewelle VW1 und der Eingangswelle EW2 entsprechend dem durch die beiden Zahnräder Z6 und Z7 definierten Übersetzungsverhältnis zu übersetzen. Axial nebenliegend zu der Übersetzungsstufe 12 ist dann die Übersetzungsstufe 13 vorgesehen, die ein drehfest auf der Eingangswelle EW2 vorgesehenes Zahnrad Z8 und ein hiermit im Zahneingriff stehendes und drehbar auf der Vorgelegewelle VW1 gelagertes Zahnrad Z9 umfasst. Als Besonderheit kämmt dann mit dem Zahnrad Z9 zudem ein weiteres Zahnrad Z10, das drehbar auf der Vorgelegewelle VW2 gelagert ist. Das Zahnrad Z9 kann dann über ein Schaltelement S5 an der Vorgelegewelle VW1 und das Zahnrad Z10 über ein Schaltelement S6 an der Vorgelegewelle VW2 festgesetzt werden. Axial neben der Übersetzungsstufe 13 liegend ist dann noch die Übersetzungsstufe 14 vorgesehen, die sich aus den Zahnrädern Z11 und Z12 zusammensetzt. Das Zahnrad Z12 ist dabei drehfest auf der Vorgelegewelle VW2 platziert und kämmt mit dem drehbar auf der Eingangswelle EW2 gelagerten Zahnrad Z11, das über ein Schaltelement S7 drehfest mit der Eingangswelle EW2 verbunden werden kann.
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Schließlich sind die Vorgelegewellen VW 1 und VW2 noch mit je einer Übersetzungsstufe 15 bzw. 16 ausgestattet, wobei sich die Übersetzungsstufe 15 aus den Zahnrädern Z13 und Z14 zusammensetzt, während dies im Falle der Übersetzungsstufe 16 die Zahnräder Z15 und Z16 sind. Bei der Übersetzungsstufe 15 ist das Zahnrad Z13 dabei drehfest auf der Abtriebswelle 7 platziert und kämmt mit dem drehbar auf der Vorgelegewelle VW2 gelagerten Zahnrad Z14, welches über ein Schaltelement S8 an der Vorgelegewelle VW2 festgesetzt werden kann. Im Falle der Übersetzungsstufe 16 ist hingegen das Zahnrad Z15 drehfest auf der Vorgelegewelle VW1 angeordnet und das hiermit kämmende Zahnrad Z16 ebenfalls drehfest mit einer Sonnenwelle 17 der Bereichsgruppe 3 verbunden.
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Wie in 1 zu erkennen ist, ist die Bereichsgruppe 3 in Planetenbauweise ausgeführt und setzt sich aus den Komponenten Sonnenrad SO, Planetenträger PT und Hohlrad HO zusammen. Der Planetenträger PT trägt dabei mehrere Planetenräder PR, die jeweils sowohl mit dem radial innenliegenden Sonnenrad SO, als auch dem umliegenden Hohlrad HO kämmen. Ferner ist der Planetenträger PT drehfest mit der Abtriebswelle 7 verbunden, während das Sonnenrad SO auf der Sonnenwelle 17 drehfest vorgesehen ist. Hingegen kann das Hohlrad HO zum einen über ein Schaltelement S9 drehfest mit der Sonnenwelle 17 verbunden, sowie zum anderen über ein Schaltelement S10 an einem Gehäuse 18 des Kraftfahrzeuggetriebes festgesetzt werden.
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Als Besonderheit kann die Bereichsgruppe 3 allerdings zur Darstellung einer vollständigen Lastschaltbarkeit des Kraftfahrzeuggetriebes 1 umgangen werden, um im Zuge der Umgehung den dann notwendigen Wechsel einer Bereichsübersetzung der Bereichsgruppe 3 durch Umschalten zwischen den Schaltelementen S9 und S10 zu bewerkstelligen. Für die Umgehung der Bereichsgruppe 3 ist die Abtriebswelle 7 koaxial verlaufend durch die Bereichsgruppe 3 hindurchgeführt, indem sie innenliegend zu der als Hohlwelle ausgestalteten Sonnenwelle 17 verläuft. Dabei kann die Abtriebswelle 7 seitens der Hauptgruppe 2 zum einen über die Übersetzungsstufe 15 mit der Vorgelegewelle VW2 gekoppelt, sowie zum anderen über ein Schaltelement S11 direkt drehfest mit der Eingangswelle EW2 verbunden werden.
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Das Kraftfahrzeuggetriebe 1 ist zudem mit einem hydrodynamischen Retarder 19 ausgestattet, der in das Gehäuse 18 des Kraftfahrzeuggetriebes 1 integriert ist und dessen Stator 20 fest mit dem Gehäuse 18 ausgestaltet ist. Hingegen ist ein Rotor 21 des Retarders 19 auf einer Rotorwelle 22 vorgesehen, auf welcher mehrere Zahnräder Z17, Z18 und Z19 drehbar gelagert sind. Hierbei steht das Zahnrad Z17 mit dem Zahnrad Z2 der Übersetzungsstufe 9, das Zahnrad Z18 mit dem Zahnrad Z7 der Übersetzungsstufe 12 und das Zahnrad Z19 mit dem Zahnrad Z14 der Übersetzungsstufe 15 jeweils im Zahneingriff. Eine Anbindung des Zahnrades Z17 an der Rotorwelle 22 erfolgt dann über ein Schaltelement S12, während das Zahnrad Z18 über ein Schaltelement S13 und das Zahnrad Z19 über ein Schaltelement S14 drehfest an der Rotorwelle 22 festsetzbar ist. Entsprechend dieser unterschiedlichen Anbindbarkeiten kann der hydrodynamische Retarder sowohl als Primärretarder durch Anbindung seitens einer der beiden Eingangswellen EW1 und EW2 betrieben werden oder eben durch Einbindung über das Zahnrad Z19 an der Übersetzungsstufe 15 und damit der Abtriebswelle 7 als Sekundärretarder fungieren. Hierbei ist es zudem denkbar, dass das Schaltelement S14 als unsynchronisiertes, formschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise als Klauenkupplung, ausgeführt wird, wobei dann für eine Betätigung dieses Schaltelements S14 eine Fremdsynchronisierung durch Schließen entweder des Schaltelements S12 oder S13 und Drehzahlangleichung mit Hilfe des jeweiligen Lastschaltelements K2 bzw. K1 vollzogen wird.
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Schließlich ist noch ein Nebenabtrieb in Form einer Nebenabtriebswelle 23 vorgesehen, der mit einem Zahnrad Z20 an dem Zahnrad Z15 der Übersetzungsstufe 16 angebunden ist und dementsprechend permanent mit der Sonnenwelle 17 läuft. Denkbar wäre es im Falle des Zahnrades Z20 aber auch, dieses drehbar auf der Nebenabtriebswelle 23 anzuordnen und nur im Bedarfsfall über ein dann vorzusehendes Schaltelement mit der Nebenabtriebswelle 23 zu verbinden.
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Die Schaltelemente S1 bis S14 des Kraftfahrzeuggetriebes 1 können prinzipiell in jeglicher Ausgestaltung vorliegen, also jeweils als kraftschlüssige oder formschlüssige Schaltelemente gestaltet sein. Besonders bevorzugt handelt es sich aber bei den Schaltelementen S1 bis S13 um Sperrsynchronisationen, während das Schaltelement S14 als unsynchronisiertes, formschlüssiges Schaltelement in Form einer Klauenkupplung realisiert ist. Allerdings können auch sämtliche Schaltelemente S1 bis S14 als unsynchronisierte Klauenkupplungen vorliegen. Ferner können die Schaltelemente S1 bis S14, wo sinnvoll, zu Schalteinrichtungen zusammengefasst sein, wie dies vorliegend bei den Schaltelementen S1 und S2, S4 und S5, S7 und S11, S9 und S10, sowie S12 und S13 der Fall ist.
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Aus 2 geht ein beispielhaftes Schaltschema des Kraftfahrzeuggetriebes 1 aus 1 hervor, wobei hierbei insgesamt 12 Vorwärtsgänge, sowie ein Rückwärtsgang darstellbar sind. Ein Wechsel zwischen den Vorwärtsgängen bei Schaltung entlang der Gangfolge ist dabei unter Last und damit zugkraftunterbrechungsfrei realisierbar. Innerhalb der als Doppelkupplungsgetriebe gestalteten Hauptgruppe 2 wird dies dadurch erreicht, dass in dem jeweils aktuell nicht in den Kraftfluss eingebundenen Teilgetriebe bereits die für die Darstellung des folgenden Ganges notwendigen Schaltelemente betätigt werden und letztendlich zum Gangwechsel dann nur ein Umschalten zwischen den beiden Lastschaltelementen K1 und K2 vollzogen wird. Bei einer Schaltung entlang der Gangfolge wechseln sich die Lastschaltelemente K1 und K2 also stets ab.
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Im Folgenden wird nun eine aufeinanderfolgende Schaltung der Vorwärtsgänge eins bis zwölf beschrieben, wobei auf den hierfür notwendigen Wechsel zwischen den Lastschaltelementen K1 und K2 dabei nicht im Einzelnen hingewiesen wird. Wie aus 2 zu erkennen ist, wird ein erster Vorwärtsgang durch Betätigen der Schaltelemente S5 und S10 dargestellt, wobei hiervon ausgehend in einen zweiten Vorwärtsgang geschaltet werden kann, indem das Schaltelement S2 betätigt wird, während das Schaltelement S5 nach dem erfolgten Gangwechsel geöffnet werden kann. Ein weiteres Hochschalten in einen dritten Vorwärtsgang findet dann dadurch statt, dass das Schaltelement S4 geschaltet wird und nach erfolgtem Gangwechsel das Schaltelement S2 in einen unbetätigten Zustand überführt wird, wobei für den Wechsel in einen vierten Vorwärtsgang das Schaltelement S1 geschaltet und nach erfolgtem Wechsel das Schaltelement S4 geöffnet wird.
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Für die Schaltung in einen fünften Vorwärtsgang ist dann erstmalig auch eine Schaltung in der Bereichsgruppe 3 durchzuführen, wobei Wechsel zwischen den beiden darstellbaren Übersetzungsverhältnissen der Bereichsgruppe 3 allerdings nicht ohne Zugkraftunterbrechung durchführbar sind. Aus diesem Grunde wird die Bereichsgruppe 3 bei der Schaltung in den fünften Gang umgangen, indem die Vorgelegewelle VW2 durch Betätigung des Schaltelements S8 direkt mit der Abtriebswelle 7 gekoppelt wird. Ferner wird für die Darstellung des fünften Vorwärtsganges noch das Schaltelement S7 geschlossen. Für den Gangwechsel in einen sechsten Vorwärtsgang ist dann das Schaltelement S3 zu betätigen und nach erfolgtem Gangwechsel das vorher geschaltete Schaltelement S7 in einen geöffneten Zustand zu überführen. Bei der Schaltung in einen siebten Vorwärtsgang ist dann in der im Vorfeld umgangenen Bereichsgruppe das andere darstellbare Übersetzungsverhältnis geschaltet worden, indem das Schaltelement S9 anstelle des Schaltelements S10 in einen geschlossenen Zustand überführt worden ist. Für die Schaltung des siebten Vorwärtsganges ist dann zudem in der Hauptgruppe das Schaltelement S5 zu betätigen.
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Ein achter Vorwärtsgang wird dann geschaltet, indem das Schaltelement S2 geschlossen wird, wobei nach erfolgter Schaltung das vorher betätigte Schaltelement S5 geöffnet werden kann. Hierauf folgend ergibt sich ein neunter Vorwärtsgang, indem das Schaltelement S4 betätigt und nach dem Wechsel das Schaltelement S2 geöffnet wird. Im Folgenden wird ein zehnter Vorwärtsgang durch Betätigen des Schaltelements S1 dargestellt und im Anschluss an den Gangwechsel das Schaltelement S4 geöffnet. Für die beiden folgenden Vorwärtsgänge elf und zwölf wird die Bereichsgruppe 3 dann wiederum umgangen, indem die Abtriebswelle 7 durch Betätigung des Schaltelements S11 direkt drehfest mit der Eingangswelle EW2 verbunden wird. Im Falle des elften Vorwärtsganges erfolgt dann ein direkter Durchtrieb von der Antriebswelle 6 zur Abtriebswelle 7, während im Falle des zwölften Vorwärtsganges durch Betätigen der Schaltelemente S1 und S4 ein Durchwinden des Kraftflusses ausgehend von der Eingangswelle EW1 über die Vorgelegewelle VW1 auf die Eingangswelle EW2 stattfindet. Der Rückwärtsgang wird hingegen geschaltet, indem die Schaltelemente S5, S3, S6 und S10 geschaltet werden, sowie das Lastschaltelement K1 geschlossen wird.
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Aus 3 geht zudem beispielhaft ein Schaltschema für unterschiedliche Zuschaltungen des Nebenabtriebs unter Last hervor. So kann der Nebenabtrieb zum einen durch Betätigung des Schaltelements S5 und Schließen des Lastschaltelements K2, durch Betätigen des Schaltelements S2 und des Lastschaltelements K1, mittels Schließen des Schaltelements S4 und des Lastschaltelements K2, sowie durch Betätigen des Schaltelements S1 und des Lastschaltelements K1 eingebunden werden. Bei Rückwärtsfahrt ist dies durch Betätigen der Schaltelemente S3, S5 und S6, sowie durch Schließen des Lastschaltelements K1 möglich.
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Des Weiteren geht aus 4 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuggetriebes 24 entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor. Dabei entspricht dieses Kraftfahrzeuggetriebe 24 weitestgehend dem Kraftfahrzeuggetriebe 1 aus 1, wobei als einziger Unterschied der Retarder 19 nicht abtriebsseitig einbindbar, sondern direkt mit der Antriebswelle 6 koppelbar ist. Zu diesem Zweck ist auf einer Rotorwelle 25 des Retarders 19 neben den Zahnrädern Z17 und Z18 noch ein Zahnrad Z21 drehbar gelagert, welches mit einem Zahnrad Z22 im Zahneingriff steht. Dieses Zahnrad Z22 wiederum ist drehfest mit der Antriebswelle 6 verbunden. Das Zahnrad Z21 kann dann an der Rotorwelle 25 mit Hilfe eines Schaltelements S15 festgesetzt werden. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 4 dann der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Ferner zeigt 5 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuggetriebes 26 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, welche ebenfalls weitestgehend der Variante nach 1 entspricht. Unterschiedlich dabei ist allerdings, dass ein Retarder 27 als Sekundärretarder im Bereich der Übersetzungsstufe 15 vorgesehen ist, indem ein Rotor 28 drehfest mit dem Zahnrad Z14 der Übersetzungsstufe 15 verbunden ist. Insofern ist der Retarder 27 über die Übersetzungsstufe 15 permanent mit der Abtriebswelle 7 gekoppelt. Abgesehen von der anderweitigen Anordnung des Retarders 27 entspricht die Ausführungsform nach 5 sonst wiederum der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene vorliegend Bezug genommen wird.
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Schließlich geht aus 6 noch eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuggetriebes 29 entsprechend einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, wobei diese Variante dabei weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 5 entspricht. Hierbei ist allerdings ein Rotor 30 eines Retarders 31 nicht direkt drehfest mit dem Zahnrad Z14 der Übersetzungsstufe 15 verbunden, sondern steht mit einem Zahnrad Z23 in Verbindung, welches dann wiederum mit dem Zahnrad Z14 kämmt. Insofern ist auch der Retarder 31 permanent mit der Abtriebswelle 7 gekoppelt. Im Übrigen entspricht auch die Ausführungsform nach 6 ansonsten wiederum der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Kraftfahrzeuggetriebes kann eine Lastschaltbarkeit des Kraftfahrzeuggetriebes bei gleichzeitig geeigneter Einbindung eines Retarders realisiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeuggetriebe
- 2
- Hauptgruppe
- 3
- Bereichsgruppe
- 4
- Antrieb
- 5
- Abtrieb
- 6
- Antriebswelle
- 7
- Abtriebswelle
- 9
- Übersetzungsstufe
- 10
- Übersetzungsstufe
- 11
- Übersetzungsstufe
- 12
- Übersetzungsstufe
- 13
- Übersetzungsstufe
- 14
- Übersetzungsstufe
- 15
- Übersetzungsstufe
- 16
- Übersetzungsstufe
- 17
- Sonnenwelle
- 18
- Gehäuse
- 19
- Retarder
- 20
- Stator
- 21
- Rotor
- 22
- Rotorwelle
- 23
- Nebenabtriebswelle
- 24
- Kraftfahrzeuggetriebe
- 25
- Rotorwelle
- 26
- Kraftfahrzeuggetriebe
- 27
- Retarder
- 28
- Rotor
- 29
- Kraftfahrzeuggetriebe
- 30
- Rotor
- 31
- Retarder
- EW1
- Eingangswelle
- EW2
- Eingangswelle
- K1
- Lastschaltelement
- K2
- Lastschaltelement
- VW1
- Vorgelegewelle
- VW2
- Vorgelegewelle
- Z1
- Zahnrad
- Z2
- Zahnrad
- Z3
- Zahnrad
- Z4
- Zahnrad
- Z5
- Zahnrad
- Z6
- Zahnrad
- Z7
- Zahnrad
- Z8
- Zahnrad
- Z9
- Zahnrad
- Z10
- Zahnrad
- Z11
- Zahnrad
- Z12
- Zahnrad
- Z13
- Zahnrad
- Z14
- Zahnrad
- Z15
- Zahnrad
- Z16
- Zahnrad
- Z17
- Zahnrad
- Z18
- Zahnrad
- Z19
- Zahnrad
- Z20
- Zahnrad
- Z21
- Zahnrad
- Z22
- Zahnrad
- Z23
- Zahnrad
- S1
- Schaltelement
- S2
- Schaltelement
- S3
- Schaltelement
- S4
- Schaltelement
- S5
- Schaltelement
- S6
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- S7
- Schaltelement
- S8
- Schaltelement
- S9
- Schaltelement
- S10
- Schaltelement
- S11
- Schaltelement
- S12
- Schaltelement
- S13
- Schaltelement
- S14
- Schaltelement
- S15
- Schaltelement
- SO
- Sonnenrad
- PT
- Planetenträger
- HO
- Hohlrad
- PR
- Planetenräder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2013/187822 [0003]
- WO 2013/187822 A1 [0012]
