WO2014005774A1 - Gruppengetriebe - Google Patents

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WO2014005774A1
WO2014005774A1 PCT/EP2013/061416 EP2013061416W WO2014005774A1 WO 2014005774 A1 WO2014005774 A1 WO 2014005774A1 EP 2013061416 W EP2013061416 W EP 2013061416W WO 2014005774 A1 WO2014005774 A1 WO 2014005774A1
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WO
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gear
transmission
connection
countershaft
output shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/061416
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Reisch
Bernard Hunold
Eckhardt Luebke
Juergen Wafzig
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • F16H2200/0082Transmissions for multiple ratios characterised by the number of reverse speeds
    • F16H2200/0091Transmissions for multiple ratios characterised by the number of reverse speeds the gear ratios comprising three reverse speeds

Definitions

  • the invention relates to a transmission, in particular for motor vehicles, such as commercial vehicles, according to the preamble of claim 1.
  • ASTRONIC This is available, for example, with 12 forward gears and a starting ratio of 1 6.
  • the gearbox is essentially geometrically stepped and has between the gears increments of each about 1, 3, the 12 gears are realized in three transmission groups.
  • a first Vorschalty comprises two gears, the main transmission three gears and a downstream range group two gears.
  • the range group is designed as a planetary gear or planetary gear.
  • the published patent application DE 101 43 994 A1 discloses a modular transmission system for multi-speed commercial vehicles comprising a two-speed upstream group, a multi-speed basic transmission and a multi-speed rear-group.
  • the rear-mounted group is designed as a planetary gear with a sun gear, which meshes with planetary gears arranged on a planet carrier.
  • the planetary gear comprises a ring gear, which meshes with the planet gears and a switching device either with the housing or with the output shaft the transmission is connectable.
  • the output shaft is connected to the planet carrier.
  • the Nachschaltxx itself has thus two courses.
  • the published patent application DE 10 2007 010 828 A1 discloses an automated group transmission comprising a multi-stage main transmission, a splitter group arranged upstream of the main transmission and a two-stage range group downstream of the main transmission.
  • the ballast is designed in two stages and executed in Vorgelegebau way.
  • the main transmission includes, for example, four stages and is also executed in countershaft design.
  • the range group is provided in a two-stage planetary construction in which a sun gear rotatably connected to an output side elongated main shaft and the corresponding planet carrier rotatably coupled to the output shaft of the group transmission.
  • the ring gear is connected to a shift package with two clutches through which the range group alternately, that is, alternately, by the compound of the ring gear with a fixed housing part in a slow speed and by the connection of the ring gear with the main shaft or the sun gear in a High speed is switchable.
  • a switching connection of the ring gear with the planet carrier is possible.
  • the object of the invention is to provide a compact transmission, in particular at the same time large spreading.
  • preferably large starting ratios should be presentable and / or the transmission should be structurally simple and inexpensive to produce.
  • the transmission preferably for driving a motor vehicle, in particular a utility vehicle, comprises a multi-speed countershaft transmission, which comprises a drivable main shaft, at least one countershaft and an output shaft.
  • the transmission further comprises a second connection connectable in addition to the first connection between the at least one countershaft and a further one of the elements of the planetary gear for additional transmission of torque between the countershaft transmission and the planetary gear and for providing at least one further gear.
  • At least one additional gear is made available, which in particular does not have to be realized by a further gear level in the main gearbox.
  • a torque or a power flow can be split between the main transmission or countershaft transmission and two elements of the epicyclic gear, in particular planetary gear, transmitted.
  • the transmission spread can also be increased.
  • Under a compound, in particular between a countershaft of the countershaft transmission and an element of the epicyclic gear, can preferably be understood a connection for enabling a power flow.
  • the transmission can also be described as a group transmission, wherein the countershaft transmission forms a main transmission and the planetary gear a range group.
  • the first connection is preferably via the output or the output shaft of the countershaft transmission and a (first) element of the epicyclic gear.
  • the countershaft transmission preferably comprises a central shaft, which can be designed in several parts and, for example, comprises a central input shaft and a central output shaft.
  • at least one countershaft extends parallel to this output shaft.
  • a drive of the main transmission can be done for example by a motor.
  • the transmission further comprises a transmission housing, wherein the at least one central wheel (for example, a sun gear and / or a ring gear) and the planet carrier for realizing a first driving range rotate at a common speed and one of the elements of the epicyclic gear for the realization a second drive range is connectable to the transmission housing and when connecting the second connection, a third, power-split driving range is available.
  • the at least one central wheel for example, a sun gear and / or a ring gear
  • the planet carrier for realizing a first driving range rotate at a common speed and one of the elements of the epicyclic gear for the realization a second drive range is connectable to the transmission housing and when connecting the second connection, a third, power-split driving range is available.
  • the first driving range can serve as a direct gear, which enables high efficiency at high speeds.
  • the second driving range represents, for example, a slow driving range (Low) and the third driving range a driving range of high gear ratio, whose gears act as starting gears.
  • Power branching means in particular, that a power flow is conducted both via the (central) output shaft of the countershaft transmission to the epicyclic gear as well as via another (parallel to the first connection) connection to another element of the epicyclic gear is available.
  • a gear of greater gear ratio is generated than by possible gear ratios of the gearbox when the second connection is not engaged.
  • the further element of the planetary gear in the second driving range is connectable to the transmission housing, wherein the further element is preferably formed by the ring gear of the epicyclic gear. If the ring gear represents the further element to which torque or a power flow can be transmitted to the epicyclic gearbox by means of the second connectable connection, a gearbox with advantageous gear ratios and gear ratio jumps can be realized.
  • a force flow is achieved by meshing a gear on the countershaft with a gear on the output shaft, the gear driving the further element of the epicyclic gear on the output shaft.
  • the gear on the countershaft is preferably a fixed gear.
  • the gear mounted on the output shaft is connectable to the further element of the epicyclic gear, for example with a ring gear of the epicyclic gear.
  • the power flow via direct meshing of a gear on the countershaft with a gear, preferably a ring gear, on the output shaft.
  • the term output shaft of the countershaft transmission can preferably also by input shaft of the epicyclic gear or by an intermediate shaft, which connects the countershaft transmission and the epicyclic gear together to drive the epicyclic gear through the countershaft transmission, are replaced.
  • the arranged on the output shaft gear is a ring gear, which in the region of the meshing with the gear on the countershaft, on one of the internal teeth of the ring gear opposite side, by a support member for receiving acting on the ring gear radial and / or axial forces is supported.
  • a support member for receiving acting on the ring gear radial and / or axial forces is supported.
  • a force flow takes place via meshing of a toothed wheel on the countershaft via an intermediate gear with a toothed wheel, preferably a spur gear, on the output shaft. If the connection is generally made via a spur gear, the transmission can be made more compact in the area between countershaft transmission and planetary gear. This may apply to both the radial and axial directions.
  • the transmission further comprises a frame on which the support element is mounted.
  • the transmission generally comprises a plurality of countershafts, each comprising a gear meshing with the ring gear.
  • the transmission comprises damping elements for supporting the frame on the transmission housing. By using damping elements, the frame can be decoupled from the transmission housing with respect to vibrations of the ring gear or the countershaft transmission or epicyclic gear. This reduces vibrations in the vehicle or the transmission and lowers the noise level.
  • the support element comprises a roller or a sliding element.
  • a roller can preferably be dispensed with a lubricant.
  • a sliding element is used, it is preferably lubricated by a lubricant.
  • a conduit for supplying lubricant, such as oil, may be routed to the sliding members.
  • a force flow takes place via meshing of a toothed wheel on the countershaft via an intermediate gear with a toothed wheel, preferably a spur gear, on the output shaft.
  • the connection is generally made via a spur gear, the transmission can be made more compact in the area between countershaft transmission and planetary gear. This may apply to both the radial and axial directions.
  • the transmission comprises a traction mechanism for providing the switchable second connection.
  • the traction mechanism can, for example, allow further stepless adjustability.
  • At least one reverse gear is made possible by connection of the second connection.
  • the main transmission can be made more compact.
  • Intermediate wheels or reverse gear planes can be omitted.
  • the ring gear of the epicyclic gear is axially supported (supported) for receiving axial forces.
  • helical gears especially when representing a second connection by a mounted on the output shaft of the group transmission helical gear, resulting axial forces can be absorbed by an axial support.
  • the gearwheel which can be engaged to produce the second connection can likewise be axially mounted.
  • axial forces acting on the gearwheel arranged on the output shaft are preferably discharged to the at least one central gear of the epicyclic gear when the second link is engaged.
  • the planetary gear comprises one or more pressure combs, wherein acting on the ring gear of the epicyclic axial forces can be derived by the pressure combs.
  • Fig. 1 shows a schematic structure of a transmission according to a first embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a translation and schematic diagram of the embodiment shown in Figure 1;
  • FIGS. 1 and 2 shows an exemplary switching table for the embodiment according to FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 shows a schematic cross-section of a countershaft transmission and rollers mounted on a frame for supporting a ring gear in the region of meshing with a gear on a countershaft according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows a schematic cross section of a countershaft transmission and sliding elements fastened to a frame for supporting a ring gear in the region of meshing with a gear on a countershaft in accordance with a preferred embodiment of the invention
  • 6 shows a schematic structure of a transmission according to a further embodiment of the invention
  • FIG. 7 is an exemplary circuit diagram of the embodiment of FIG. 6; FIG.
  • FIG. 8 shows a schematic structure of a transmission according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 9 shows a schematic structure of a transmission according to a further embodiment of the invention.
  • Fig. 10 shows a schematic structure of a transmission according to another embodiment of the invention.
  • a wheel diagram of a first wheel set according to a first embodiment of the invention is shown.
  • the illustrated transmission comprises a main transmission in the form of a countershaft transmission 2 and a range group downstream of this in the form of a planetary gear or a planetary gear 3.
  • the countershaft transmission 2 and the planetary gear 3 can be understood as transmission groups of the transmission.
  • the countershaft transmission 2 is preceded by a clutch SO, wherein the drive to the clutch, for example, by a motor, in particular an internal combustion engine, can be done.
  • the countershaft gear 2 is driven via a central input shaft 20 and includes four switching planes E1, E2, K1, K2 and two countershafts 21st On the countershafts 21, as shown, preferably fixed wheels (gears) are arranged, which mesh with arranged on the central shaft idler gears.
  • the switching levels can be connected to the main or central shaft 20 via switching elements or switching devices S1, S2, SV, SW.
  • the switching elements can be formed by the skilled person known components, such as claws, synchronizers, power shift clutches, etc ..
  • the output of the countershaft transmission 2 via a central output shaft 22.
  • a countershaft 2 continuous central shaft may be formed in several parts, for example in axial direction in two parts, with input and output shaft 20, 22 are connected via a switching element SD.
  • the output of the countershaft transmission 2 and its output shaft 22 can be connected to the sun gear 5 or the planet carrier 9.
  • the planet carrier 9 or the web of the planet gears 19 is connected to the output of the transmission or the planetary gear 3 is preferably non-rotatably connected. If the drive of the planetary gear 3 with switched switching element SD by the central output shaft 22 of the countershaft transmission 2 both via the sun gear 5 and via the web 19 (coupling by SH) as a direct gear is possible.
  • the ring gear 7 of the planetary gear 3 is not blocked or fixed.
  • the ring gear 7 can be blocked if necessary via a switching element SL.
  • the sun gear 5, as shown fixedly connected to the output shaft 22 of the countershaft transmission 2 and driven by this.
  • the countershafts 21 for driving the planetary gear 3 can be connected thereto.
  • a torque from the countershafts 21 transmitted to an element of the planetary gear 3 and a power flow from the countershaft 21 to an element of the planetary gear 3 are made possible in addition to the taking place through the first connection via the central output of the countershaft transmission 2 power transmission
  • the countershaft 21 and the ring gear 7 of the planetary gear 3 connecting Hohirad 13 is preferably mounted on the central shaft of the transmission.
  • the circuit of the connection takes place, for example, via a switching element SX between the ring gear 7 of the planetary gear 3 and the meshing with the gears 26 of the countershaft gear 2 ring gear 13.
  • a torque of the gears 26 of the constant K2 via the ring gear 13 to the ring gear of the planetary gear 3 are transmitted.
  • This transmission takes place in addition to the transmission via the central output of the main transmission 2. If the power flow as shown by a gear 26 on each of the countershafts 22 via the ring gear 13 to the ring gear 7 of the planetary gear 3, can be additional, larger translations than without a Such a second, switchable connection between countershaft transmission 2 and the ring gear 7 of the planetary gear 3.
  • the main transmission 2 are made more compact.
  • a gear level can be omitted or a gear can be realized with more gears, without increasing the number of gear levels in the main transmission 2 and the number of provided gears in the planetary gear 2 upstream transmission groups.
  • the power split operation allows the elimination of intermediate wheels for the generation of reverse gears.
  • the diameters of the gears of the different gear levels E1, E2, K1, K2 are shown as being substantially identical. Of course, these diameters would usually be significantly different from each other in practice.
  • the main gear 2 is preceded by a simple clutch SO.
  • SO simple clutch
  • the transmission can be designed at least partially power-shiftable.
  • two countershafts 21 are disclosed in the present embodiment. However, in general, fewer or more countershafts 21 may be used, such as one, three, four, five or six countershafts 21.
  • gear levels are provided in the countershaft transmission 2 in the embodiment of FIG. Depending on the application, this number may be higher or lower. Furthermore, it is possible that a further transmission group is connected upstream of the main transmission 2. Finally, a ring gear 13 for connecting the gears 26 and the fixed gears 26 of the countershafts 2 with the ring gear 7 of the planetary gear 3 is disclosed in FIG. Alternatively it is possible that this connection is made by a switchable traction mechanism (not shown). Further alternatives are described inter alia in the following exemplary embodiments.
  • FIG. 2 shows a transmission and shift diagram for the transmission 1 shown in FIG. 1.
  • the drive of the gearbox can be coupled via the clutch or the clutch plane SO.
  • a double clutch could also be used for the purpose of load shifting.
  • a power transmission can optionally take place via one of the switching elements S1 and S2 to the plane E1 or E2.
  • a power flow from the output side of the clutch SO can be directly transmitted to the central output shaft 22 of the main transmission 2 via switching the switching element SD and thus directly to the sun gear 5 of the planetary gear 3.
  • the power flow from the central output shaft of the main transmission can be directly transmitted to the central output shaft 22 of the main transmission 2 via switching the switching element SD and thus directly to the sun gear 5 of the planetary gear 3.
  • the power flow from the central output shaft of the main transmission can be directly transmitted to the central output shaft 22 of the main transmission 2 via switching the switching element SD and thus directly to the sun gear 5 of the planetary gear 3.
  • the power flow from the central output shaft of the main transmission can be directly transmitted to the central
  • FIG. 3 shows a switching table for the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1.
  • the five fastest gears 9-13 are driven with the shift element SH closed and thus bridged planet carrier 9 or bridged planetary gearset (direct gears).
  • the slower gears 4-8 (Low), are driven using the planetary gear, the Switching element SL is connected, so that the ring gear 7 of the planetary gear 3 is stationary.
  • gears Z1, Z2, ZR1, ZR2, which are also generated by branching of SX with power branching.
  • these courses remain purely exemplary unused. However, depending on the requirements of the transmission and / or the choice of individual transmissions, they could also be used.
  • FIG. 4 shows a schematic cross section through a transmission, in particular through the countershaft transmission 2 according to the exemplary embodiment of FIG. 1.
  • tooth forces can be introduced into the ring gear 13.
  • these may be axial, radial and circumferential forces.
  • radial forces which could expand the ring gear 13 these are tapped by support members 1 5, 1 6 on the ring gear 13.
  • the forces absorbed by the support element 15, 16 can be transferred or derived to a support frame 17 and / or to the transmission housing (not shown).
  • Particularly advantageous is the arrangement shown, in which the forces be introduced via support rollers 15 in a separate support or support frame 17.
  • the support frame 17 may be generally elastic and / or damped and / or tied to mechanical degrees of freedom on the transmission housing.
  • Fig. 5 shows a schematic cross section through a transmission which corresponds to the cross section shown in Fig. 4, except for the difference that instead of the support rollers 15 sliding elements 16 for deriving the forces from the ring gear 13 are used on the frame.
  • the sliding elements 16, as well as the rollers 15, can be connected in such a way that, when the ring gear 13 is unloaded, they play with the ring gear 7, whereby a possible drag torque is minimized. Expands the ring gear 13 radially under load, it is supported on the support or sliding element 15, 1 6 from.
  • the transmission can additionally be designed for lubricating the sliding element 1 6.
  • this is done by means of a line for supplying lubricant (not shown), in particular oil.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the invention or a second wheel set, in which the same elements are designated by the same reference numerals as in FIG.
  • a power splitable transmission is provided, wherein in addition to transmitting a power flow through the output shaft 22 of the main transmission, a power flow from the countershafts 21 via gears 26 of the constant K3 and the ring gear 13 to the ring gear 7 of the planetary gear.
  • FIG. 7 shows an exemplary shift table for the transmission illustrated in FIG. 6.
  • the switching table is largely similar to that of FIG. 3 constructed. Only the gear ratios i and the corresponding jumps phi differ. A modified translation series, which results from the use of the other gears on the countershafts 21, allows a further spread.
  • FIG. 8 discloses a third embodiment according to the invention or a wheel scheme of a third wheel set.
  • This exemplary embodiment is largely analogous to the second wheel set disclosed in FIG. 6, although an additional wheel plane E3 has been inserted.
  • this level may be in front of the switching element SD. It preferably comprises arranged on the countershafts 21 fixed wheels and with these meshing, arranged on the central shaft idler gears.
  • the connection between the input shaft 20 and countershaft 21 can be produced by a switching element S3. Due to the additional wheel plane E3 a larger number of gears is achieved. Depending on the choice of the individual ratios, for example, this can be up to twenty forward gears and seven reverse gears.
  • FIG. 9 discloses a fourth embodiment according to the invention or a wheel scheme of a fourth wheel set.
  • the structure is largely analogous to the example of FIG. 8, although the gears 26 (fixed wheels) on the countershafts 21 via a spur gear 23 which meshes with the gears 26 of the constant 3, with the ring gear 7 of the planetary gear 3 are connectable.
  • the connection can in turn be made via a switching element SX.
  • the spur gear 23 is preferably mounted on the central shaft and meshes with the arranged on the countershafts 21 gears 26 of the constant K3.
  • Such a feature allows much more power-split forward gears.
  • Another advantage is the more compact design in the region of the spur gear 23.
  • one of the upstream wheel planes E1, E2, E3, K1, K2 can be modified to include intermediate wheels 25 and form a wheel plane R.
  • This wheel plane R allows the provision of one or more reverse gears.
  • idler gears could generally also be incorporated elsewhere in the transmission to enable reverse gears.
  • FIG. 10 discloses a fifth exemplary embodiment of a transmission or a fifth exemplary wheel set according to the invention.
  • This embodiment is similar to that of FIG. 6, although arranged on the countershaft 21 gears 26 of the constant K3 via a spur gear 24 can transmit torque to the ring gear 7 of the planetary gear 3.
  • the switching element SX can be used for switching the corresponding power flow turn.
  • an intermediate 14 is arranged between each of the arranged on the respective countershaft 21 gear and the spur gear 24, which meshes with these two wheels.
  • the constant K3 generates an additional direction of rotation reversal, which also results in power-split reverse gears.
  • the constant K3 or the transmission may comprise a traction mechanism, by which a power flow from the countershafts 21 to one of the other elements of the planetary gear 3, in particular on the ring gear 7, are transferable.
  • the traction mechanism can preferably be connected to the planetary gear 3 by a switching element, such as the switching element SX.
  • a switching element such as the switching element SX.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Getriebe, vorzugsweise zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein mehrgängiges Vorgelegewellengetriebe (2), welches eine antreibbare Hauptwelle (20), mindestens eine Vorgelegewelle (21) und eine Ausgangswelle (22) umfasst sowie ein dem Vorgelegewellengetriebe (2) nachgeschaltetes Umlaufgetriebe (3), welches Elemente in Form mindestens eines Zentralrads (5, 7) und eines Planetenradträgers (9) umfasst. Ferner umfasst das Getriebe eine erste Verbindung zum Antrieb eines der Elemente (5, 7, 9) des Umlaufgetriebes (3) durch die Ausgangswelle (22) des Vorgelegewellengetriebes (2) und eine zusätzlich zu der ersten Verbindung zuschaltbare zweite Verbindung zwischen der mindestens einen Vorgelegewelle (21) und einem weiteren Element der Elemente (5, 7, 9) des Umlaufgetriebes (3) zur zusätzlichen Übertragung von Drehmoment zwischen dem Vorgelegewellengetriebe (2) und dem Umlaufgetriebe (3) und zur Schaffung mindestens eines weiteren Gangs.

Description

Gruppenqetriebe
Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wie zum Beispiel Nutzfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Insbesondere für Nutzfahrzeuge, wie zum Beispiel LKW, werden oftmals weit gespreizte Getriebe mit großer Anfahrübersetzung gefordert. Zum einen wird meist ein Hauptfahrgang benötigt, der zwecks Verbrauchsoptimierung eine maximal zulässige Höchstgeschwindigkeit bei niedriger Motordrehzahl ermöglicht, wobei ein solcher Fahrgang in vielen Fällen als Direktgang ausgeführt wird, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu gewährleisten. Zum anderen werden Vorwärts- und ebenfalls besonders Rückwärtsanfahrgänge gefordert, welche ein Rangieren bei niedriger Geschwindigkeit sowie ein Anfahren bei geringem Kupplungsverschieiß ermöglichen. Da zudem die Stufensprünge zwischen den Gängen ein gewisses Maß nicht überschreiten sollen, resultieren eine große Anzahl an Gängen und ein entsprechend großer konstruktiver Aufwand.
Ein Beispiel für ein solches Nutzfahrzeuggetriebe ist das ZF-Getriebe
AStronic. Dieses ist zum Beispiel mit 12 Vorwärtsgängen und einer Anfahrübersetzung von 1 6 erhältlich. Das Getriebe ist im Wesentlichen geometrisch gestuft und hat zwischen den Gängen Stufensprünge von jeweils ca. 1 ,3, wobei die 12 Gänge in drei Getriebegruppen realisiert werden. Dabei umfasst eine erste Vorschaltgruppe zwei Gänge, das Hauptgetriebe drei Gänge und eine nachgeschaltete Bereichsgruppe zwei Gänge. Die Bereichsgruppe ist als Umlaufgetriebe bzw. als Planetengetriebe ausgeführt.
Die Offenlegungsschrift DE 101 43 994 A1 offenbart eine modulares Getriebesystem für mehrgängige Nutzkraftfahrzeuge umfassend eine zweigängige Vorschaltgruppe, ein mehrgängiges Grundgetriebe und eine mehrgängige Nachschaltgruppe. Die Nachschaltgruppe ist als Planetengetriebe mit einem Sonnenrad ausgebildet, welches mit auf einem Planetenträger angeordneten Planetenrädern kämmt. Ferner umfasst das Planetengetriebe ein Hohlrad, das mit den Planetenrädern kämmt und über eine Schalteinrichtung entweder mit dem Gehäuse oder mit der Abtriebswelle des Getriebes verbindbar ist. Die Abtriebswelle ist mit dem Planetenträger verbunden. Die Nachschaltgruppe an sich weist somit zwei Gänge auf.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2007 010 828 A1 offenbart ein automatisiertes Gruppengetriebe, umfassend ein mehrstufiges Hauptgetriebe, eine dem Hauptgetriebe vorgeschaltete Splitgruppe und eine dem Hauptgetriebe nachgeschaltete zweistufige Bereichsgruppe. Die Vorschaltgruppe ist zweistufig ausgebildet und in Vorgelegebauweise ausgeführt. Das Hauptgetriebe umfasst zum Beispiel vier Stufen und ist ebenfalls in Vorgelegebauweise ausgeführt. Die Bereichsgruppe ist in zweistufiger Planetenbauweise vorgesehen, bei der ein Sonnenrad drehfest mit einer ausgangsseitig verlängerten Hauptwelle verbunden und der entsprechende Planetenträger drehfest mit der Ausgangswelle des Gruppengetriebes gekoppelt ist. Das Hohlrad steht mit einem Schaltpaket mit zwei Schaltkupplungen in Verbindung, durch welche die Bereichsgruppe wechselweise, das hei ßt abwechselnd, durch die Verbindung des Hohlrades mit einem feststehenden Gehäuseteil in eine Langsamfahrstufe und durch die Verbindung des Hohlrads mit der Hauptwelle bzw. dem Sonnenrad in eine Schnellfahrstufe schaltbar ist. Alternativ ist eine Schaltverbindung des Hohlrades mit dem Planetenträger möglich.
Um zukünftig weitere Verbrauchseinsparungspotenziale zu erschließen, ist es vorteilhaft, im Hauptfahrgang mit niedriger Motordrehzahl zu fahren. Dies kann zum Beispiel durch eine länger übersetzte Achse erreicht werden. Wie bereits eingangs erwähnt, werden jedoch ebenfalls Anfahrgänge benötigt, sodass eine große Getriebespreizung resultiert. Gerade bei Getrieben mit 2-Gang-Bereichsgruppe, wie etwa bei den oben beschriebenen Getrieben, bedeutet dies zum Beispiel eine Vergrößerung der Standübersetzung des Planetengetriebes. Solch eine Vergrößerung würde allerdings ebenfalls eine kleinere verbaubare Planetenzahl und ein verhältnismäßig kleines Sonnenrad bedingen, wodurch mit zunehmender Spreizung sowohl das Bauvolumen der Bereichsgruppe als auch die Kosten steigen würden. Das Erreichen von einer gewünschten, großen Anfahrübersetzung ist ebenfalls bei steigender Sprei- zungsanforderung schwer zu erreichen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein kompaktes Getriebe bereitzustellen, insbesondere bei gleichzeitg großer Spreizung.
Ferner sollten bevorzugt gro ße Anfahrübersetzungen darstellbar sein und/oder das Getriebe sollte konstruktiv einfach und kostengünstig herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird durch das Getriebe gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das Getriebe, vorzugsweise zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, umfasst ein mehrgängiges Vorgelegewellengetriebe, das eine antreibbare Hauptwelle, mindestens eine Vorgelegewelle sowie eine Ausgangswelle umfasst. Ferner weist das Getriebe einerseits ein dem Vorgelegewellengetriebe nachgeschaltetes Umlaufgetriebe auf, welches Elemente in Form mindestens eines Zentralrads (zum Beispiel Elemente in Form mindestens eines Sonnenrads und/oder mindestens eines Hohlrads) und eines Planetenradträgers umfasst, und weist andererseits eine erste Verbindung zum Antrieb eines der Elemente des Umlaufgetriebes durch die Ausgangswelle des Vorgelegewellengetriebes auf. Erfindungsgemäß umfasst das Getriebe weiterhin eine zusätzlich zu der ersten Verbindung zuschaltbare zweite Verbindung zwischen der mindestens einen Vorgelegewelle und einem weiteren der Elemente des Umlaufgetriebes zur zusätzlichen Übertragung von Drehmoment zwischen dem Vorgelegewellengetriebe und dem Umlaufgetriebe und zur Schaffung bzw. zum Bereitstellen mindestens eines weiteren Gangs.
Durch die Bereitstellung einer zweiten, zusätzlichen schaltbaren bzw. zuschaltbaren Verbindung wird mindestens ein weiterer Gang zur Verfügung gestellt, welcher insbesondere nicht durch eine weitere Zahnradebene im Hauptgetriebe realisiert werden muss. Entgegen den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen kann ein Drehmoment bzw. ein Kraftfluss leistungsverzweigt zwischen dem Hauptgetriebe bzw. Vorgelegewellengetriebe und zwei Elementen des Umlaufgetriebes, insbesondere Planetengetriebes, übertragen werden. Durch die Erzeugung mindestens eines weiteren leistungsverzweigten Ganges kann zudem die Getriebespreizung vergrößert werden. Unter einer Verbindung, insbesondere zwischen einer Vorgelegewelle des Vorgelegewellengetriebes und einem Element des Umlaufgetriebes, kann vorzugsweise eine Verbindung zum Ermöglichen eines Kraftflusses verstanden werden.
Das Getriebe kann ebenfalls als Gruppengetriebe beschrieben werden, wobei das Vorgelegewellengetriebe ein Hauptgetriebe bildet und das Umlaufgetriebe eine Bereichsgruppe.
Die erste Verbindung erfolgt bevorzugt über die Ausgangs- bzw. die Abtriebswelle des Vorgelegewellengetriebes und ein (erstes) Element des Umlaufgetriebes. Mit anderen Worten umfasst das Vorgelegewellengetriebe bevorzugt eine Zentralwelle, welche mehrteilig ausgebildet sein kann und zum Beispiel eine zentrale Eingangswelle sowie eine zentrale Ausgangswelle umfasst. Vorzugsweise parallel zu dieser Ausgangswelle erstreckt sich mindestens eine Vorgelegewelle. Ein Antrieb des Hauptgetriebes kann zum Beispiel durch einen Motor erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Getriebe weiterhin ein Getriebegehäuse, wobei das mindestens eine Zentral rad (zum Beispiel ein Sonnenrad und/oder ein Hohlrad) und der Planetenradträger zur Realisierung eines ersten Fahrbereichs mit gemeinsamer Drehzahl umlaufen und eines der Elemente des Umlaufgetriebes zur Realisierung eines zweiten Fahrbereichs mit dem Getriebegehäuse verbindbar ist sowie bei Zuschaltung der zweiten Verbindung ein dritter, leistungsverzweigter Fahrbereich zur Verfügung steht.
Somit stehen drei Fahrbereiche zur Verfügung, bei denen der erste Fahrbereich als Direktgang dienen kann, welcher bei hohen Geschwindigkeiten einen guten Wirkungsgrad ermöglicht. Der zweite Fahrbereich stellt beispielsweise einen Langsamfahrbereich (Low) dar und der dritte Fahrbereich einen Fahrbereich hoher Übersetzung, dessen Gänge als Anfahrgänge fungieren.
Durch Bereitstellen des dritten, leistungsverzweigten Fahrbereichs ist es möglich, einen oder mehrere Rückwärtsgänge durch das Umlaufgetriebe zu erzeugen, wodurch Zwischenräder bzw. Rückwärtsgangebenen im Hauptgetriebe entfallen können. Dadurch wird eine kompaktere Bauform des Hauptgetriebes möglich.
Leistungsverzweigt bedeutet insbesondere, dass ein Kraftfluss sowohl über die (zentrale) Ausgangswelle des Vorgelegewellengetriebes an das Umlaufgetriebe geleitet wird als auch über eine weitere (zur ersten Verbindung parallele) Verbindung einem weiteren Element des Umlaufgetriebes zur Verfügung gestellt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird bei zugeschalteter zweiter Verbindung ein Gang größerer Übersetzung erzeugt als durch mögliche Übersetzungen des Getriebes bei nicht zugeschalteter zweiter Verbindung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das weitere Element des Umlaufgetriebes im zweiten Fahrbereich mit dem Getriebegehäuse verbindbar, wobei das weitere Element bevorzugt durch das Hohlrad des Umlaufgetriebes gebildet wird. Stellt das Hohlrad das weitere Element dar, auf welches mittels der zweiten zuschaltbaren Verbindung Drehmoment bzw. ein Kraftfluss auf das Umlaufgetriebe übertragbar ist, lässt sich ein Getriebe mit vorteilhaften Übersetzungsverhältnissen und Übersetzungssprüngen realisieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt bei Zuschaltung der zweiten Verbindung zwischen Vorgelegewellengetriebe und Umlaufgetriebe ein Kraftfluss über Kämmen eines Zahnrades auf der Vorgelegewelle mit einem Zahnrad auf der Ausgangswelle, wobei das Zahnrad auf der Ausgangswelle das weitere Element des Umlaufgetriebes antreibt. Bei dem Zahnrad auf der Vorgelegewelle handelt es sich bevorzugt um ein Festrad. Das auf der Ausgangswelle gelagerte Zahnrad ist mit dem weiteren Element des Umlaufgetriebes verbindbar, zum Beispiel mit einem Hohlrad des Umlaufgetriebes. Vorzugsweise erfolgt bei Zuschaltung der zweiten Verbindung zwischen Vorgelegewellengetriebe und Umlaufgetriebe der Kraftfluss über direktes Kämmen eines Zahnrades auf der Vorgelegewelle mit einem Zahnrad, vorzugsweise einem Hohlrad, auf der Ausgangswelle. Der Begriff Ausgangswelle des Vorgelegewellengetriebes kann bevorzugt ebenfalls durch Eingangswelle des Umlaufgetriebes bzw. durch eine Zwischenwelle, welche das Vorgelegewellengetriebe und das Umlaufgetriebe miteinander zum Antrieb des Umlaufgetriebes durch das Vorgelegewellengetriebe verbindet, ersetzt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das auf der Ausgangswelle angeordnete Zahnrad ein Hohlrad, welches im Bereich des Zahneingriffes mit dem Zahnrad auf der Vorgelegewelle, auf einer der Innenverzahnung des Hohlrads gegenüberliegenden Seite, durch ein Stützelement zum Aufnehmen von auf das Hohlrad wirkenden Radial- und/oder Axialkräften gestützt ist. Ein solches Stützelement reduziert oder verhindert ein Aufweiten des Hohlrades und eine entsprechend nachteilige Veränderung des Zahneingriffswinkels. Ferner kann somit zum Beispiel ein schweres Hohlrad vermieden werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt bei Zuschaltung der zweiten Verbindung zwischen Vorgelegewellengetriebe und Umlaufgetriebe ein Kraftfluss über Kämmen eines Zahnrades auf der Vorgelegewelle über ein Zwischenrad mit einem Zahnrad, vorzugsweise einem Stirnrad, auf der Ausgangswelle. Erfolgt die Verbindung im Allgemeinen über ein Stirnrad, kann im Bereich zwischen Vorgelegewellengetriebe und Umlaufgetriebe das Getriebe kompakter aufgebaut werden. Dies kann sowohl auf die radiale als auch auf die axiale Richtung zutreffen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Getriebe weiterhin einen Rahmen, an dem das Stützelement gelagert ist. Vorzugsweise umfasst das Getriebe im Allgemeinen mehrere Vorgelegewellen, welche jeweils ein Zahnrad umfassen, das mit dem Hohlrad kämmt. Durch das Bereitstellen von mehreren Vorgelegewellen und entsprechenden mit dem Hohlrad kämmenden Zahnrädern sowie entsprechenden Stützelementen kann die Belastung des Hohlrades reduziert und somit dessen Aufweitung verringert oder sogar gänzlich vermieden werden. Wenn die Stützelemente an einem Rahmen gelagert sind, welcher bevorzugt separat zum Getriebegehäuse ausgebildet ist, kann das Geräuschniveau des Getriebes reduziert werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Getriebe Dämpfungselemente zum Lagern des Rahmens an dem Getriebegehäuse. Durch Verwendung von Dämpfungselementen kann der Rahmen vom Getriebegehäuse in Bezug auf Schwingungen des Hohlrads bzw. des Vorgelegewellengetriebes oder Umlaufgetriebes entkoppelt werden. Dadurch werden Vibrationen im Fahrzeug bzw. des Getriebes reduziert und das Geräuschniveau abgesenkt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Stützelement eine Rolle oder ein Gleitelement. Bei Einsatz einer Rolle kann bevorzugt auf ein Schmiermittel verzichtet werden. Wird ein Gleitelement eingesetzt wird dieses bevorzugt durch ein Schmiermittel geschmiert. Zum Beispiel kann eine Leitung zum Zuführen von Schmiermittel, wie etwa für Öl, an die Gleitelemente geführt sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt bei Zuschaltung der zweiten Verbindung zwischen Vorgelegewellengetriebe und Umlaufgetriebe ein Kraftfluss über Kämmen eines Zahnrades auf der Vorgelegewelle über ein Zwischenrad mit einem Zahnrad, vorzugsweise einem Stirnrad, auf der Ausgangswelle. Erfolgt die Verbindung im Allgemeinen über ein Stirnrad, kann das Getriebe im Bereich zwischen Vorgelegewellengetriebe und Umlaufgetriebe kompakter aufgebaut werden. Dies kann sowohl auf die radiale als auch auf die axiale Richtung zutreffen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Getriebe ein Zugmittelgetriebe zum Bereitstellen der zuschaltbaren zweiten Verbindung. Das Zugmittelgetriebe kann zum Beispiel eine weitere stufenlose Verstellbarkeit ermöglichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird mindestens ein Rückwärtsgang durch Zuschaltung der zweiten Verbindung ermöglicht. Durch ein solches Merkmal kann insbesondere das Hauptgetriebe kompakter ausgebildet werden. Zwischenräder oder Rückwärtsgangebenen können entfallen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Hohlrad des Umlaufgetriebes zum Aufnehmen von Axialkräften axial (abgestützt) gelagert. Gerade bei der Verwendung von Schrägverzahnungen, insbesondere bei Darstellung einer zweiten Verbindung durch ein auf der Ausgangswelle des Gruppengetriebes gelagertes schrägverzahntes Zahnrad, können entstehende Axialkräfte durch eine axiale Abstützung aufgefangen werden. Alternativ oder zusätzlich kann ebenfalls das zur Herstellung der zweiten Verbindung zuschaltbare Zahnrad axial gelagert sein.
Mit anderen Worten werden bevorzugt auf das auf der Ausgangswelle angeordnete Zahnrad wirkende Axialkräfte auf das mindestens eine Zentralrad des Umlaufgetriebes bei zugeschalteter zweiter Verbindung abgeleitet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Umlaufgetriebe einen oder mehrere Druckkämme, wobei auf das Hohlrad des Umlaufgetriebes wirkende Axialkräfte durch die Druckkämme ableitbar sind.
Die Merkmale der obengenannten Ausführungsformen sind miteinander kombinierbar oder gegeneinander austauschbar.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher beschrieben. Diese sollen allerdings nicht einschränkend verstanden werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines Getriebes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 ein Übersetzungs- und Schaltschema zu dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine beispielhafte Schalttabelle zu dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2;
Fig. 4 einen schematischen Querschnitt eines Vorgelegewellengetriebes und von an einem Rahmen befestigten Rollen zum Stützen eines Hohlrads im Bereich des Zahneingriffs mit einem Zahnrad auf einer Vorgelegewelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 einen schematischen Querschnitt eines Vorgelegewellengetriebes und von an einem Rahmen befestigten Gleitelementen zum Stützen eines Hohlrads im Bereich des Zahneingriffs mit einem Zahnrad auf einer Vorgelegewelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 6 einen schematischen Aufbau eines Getriebes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 7 eine beispielhafte Schalttabelle zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6;
Fig. 8 einen schematischen Aufbau eines Getriebes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 9 einen schematischen Aufbau eines Getriebes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 10 einen schematischen Aufbau eines Getriebes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In allen Figuren werden gleiche oder sich entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen beschrieben.
In Fig. 1 ist ein Räderschema eines ersten Radsatzes gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gezeigt. Das dargestellte Getriebe umfasst ein Hauptgetriebe in Form eines Vorgelegewellengetriebes 2 und eine diesem nachgeschaltete Bereichsgruppe in Form eines Umlaufgetriebes bzw. eines Planetengetriebes 3. Das Vorgelegewellengetriebe 2 und das Planetengetriebe 3 können als Getriebegruppen des Getriebes verstanden werden. Dem Vorgelegewellengetriebe 2 ist eine Kupplung SO vorgeschaltet, wobei der Antrieb an der Kupplung zum Beispiel durch einen Motor, insbesondere einen Verbrennungsmotor, erfolgen kann. Das Vorgelegewellengetriebe 2 wird über eine zentrale Eingangswelle 20 angetrieben und umfasst vier Schaltebenen E1 , E2, K1 , K2 sowie zwei Vorgelegewellen 21 . Auf den Vorgelegewellen 21 sind, wie dargestellt, jeweils bevorzugt Festräder (Zahnräder) angeordnet, welche mit auf der Zentralwelle angeordneten Losrädern kämmen. Ein derartiger Aufbau eines Hauptgetriebes 2 ist dem Fachmann an sich bekannt. Die Schaltebenen sind über Schaltelemente bzw. Schaltvorrichtungen S1 , S2, SV, SW mit der Haupt- bzw. Zentralwelle 20 verbindbar. Die Schaltelemente können durch dem Fachmann bekannte Bauteile gebildet werden, wie zum Beispiel Klauen, Synchronisierungen, Lastschaltkupplungen, etc.. Der Abtrieb des Vorgelegewellengetriebes 2 erfolgt über eine zentrale Ausgangswelle 22. Demnach kann eine das Vorgelegewellengetriebe 2 durchlaufende Zentralwelle mehrteilig ausgebildet sein, zum Beispiel in axialer Richtung zweiteilig, wobei Eingangs- und Ausgangswelle 20, 22 über ein Schaltelement SD verbindbar sind. Der Abtrieb des Vorgelegewellengetriebes 2 bzw. dessen Ausgangswelle 22 ist mit dem Sonnenrad 5 oder dem Planetenträger 9 verbindbar. Der Planetenträger 9 bzw. der Steg der Planetenräder 19 ist mit dem Abtrieb des Getriebes bzw. des Planetengetriebes 3 vorzugsweise drehfest verbunden. Erfolgt der Antrieb des Planetengetriebes 3 bei geschaltetem Schaltelement SD durch die zentrale Ausgangswelle 22 des Vorgelegewellengetriebes 2 sowohl über das Sonnenrad 5 als auch über den Steg 19 (Koppeln durch SH) so wird ein Direktgang ermöglicht. In diesem Fall ist das Hohlrad 7 des Planetengetriebes 3 nicht blockiert bzw. festgelegt. Das Hohlrad 7 lässt sich bei Bedarf über ein Schaltelement SL blockieren. Bevorzugt ist das Sonnenrad 5, wie dargestellt, fest mit der Ausgangswelle 22 des Vorgelegewellengetriebes 2 verbunden und durch diese angetrieben.
Insbesondere sind gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 die Vorgelegewellen 21 zum Antrieb des Planetengetriebes 3 mit diesem verbindbar. Somit kann ein Drehmoment von den Vorgelegewellen 21 auf ein Element des Planetengetriebes 3 übertragen bzw. ein Kraftfluss von den Vorgelegewellen 21 auf ein Element des Planetengetriebes 3 ermöglicht werden und zwar zusätzlich zu der durch die erste Verbindung über den zentralen Abtrieb des Vorgelegewellengetriebes 2 erfolgenden Kraftübertragung auf das Planetengetriebe 3. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel kämmt jeweils ein auf den Vorgelegewellen 21 angeordnetes Zahnrad 26 (der Konstante K2) mit einem Hohlrad 13, welches mit dem Hohlrad 7 des Planetengetriebes 3 koppelbar bzw. verbindbar ist. Das die Vorgelegewellen 21 und das Hohlrad 7 des Planetengetriebes 3 verbindende Hohirad 13 ist bevorzugt auf der Zentralwelle des Getriebes gelagert. Die Schaltung der Verbindung erfolgt zum Beispiel über ein Schaltelement SX zwischen dem Hohlrad 7 des Planetengetriebes 3 und dem mit den Zahnrädern 26 des Vorgelegewellengetriebes 2 kämmenden Hohlrad 13. Somit kann ein Drehmoment von den Zahnrädern 26 der Konstante K2 über das Hohlrad 13 auf das Hohlrad 7 des Planetengetriebes 3 übertragen werden. Diese Übertragung erfolgt zusätzlich zu der Übertragung über den Zentralabtrieb des Hauptgetriebes 2. Erfolgt der Kraftfluss wie dargestellt, von einem Zahnrad 26 auf jeder der Vorgelegewellen 22 über das Hohlrad 13 auf das Hohlrad 7 des Umlaufgetriebes 3, lassen sich zusätzliche, größere Übersetzungen darstellen als ohne eine solche zweite, zuschaltbare Verbindung zwischen Vorgelegewellengetriebe 2 und dem Hohlrad 7 des Planetengetriebes 3. Insbesondere kann durch das zur Verfügung stellen der zuschaltbaren Verbindung SX und der daraus resultierenden, höheren Gangzahl das Hauptgetriebe 2 kompakter ausgeführt werden. So kann zum Beispiel eine Zahnradebene entfallen oder ein Getriebe mit mehr Gängen realisiert werden, ohne die Anzahl an Zahnradebenen im Hauptgetriebe 2 bzw. die Anzahl an zur Verfügung gestellten Gängen in den dem Planetengetriebe 2 vorgeschalteten Getriebegruppen zu erhöhen. Anders ausgedrückt, lässt sich durch die Leistungsverzweigung ein Hauptgetriebe 2 mit geringer Spreizung realisieren, wodurch das Getriebe kompakter und kostengünstiger darstellbar ist. Ferner ermöglicht der leistungsverzweigte Betrieb den Entfall von Zwischenrädern zur Erzeugung von Rückwärtsgängen. Diese werden ebenfalls durch den gemeinsamen Antrieb von zwei Elementen des Planetengetriebes 3 durch den Abtrieb 1 1 und das über die Vorgelegewellen 21 angetriebene Hohlrad 13 ermöglicht. Bei Hauptgetrieben mit Rückwärtsgangebene (nicht dargestellt) kann eine solche entfallen.
Einige der in der Fig. 1 gezeigten Elemente wurden schematisiert dargestellt. So sind zum Beispiel die Durchmesser der Zahnräder der verschiedenen Zahnradebenen E1 , E2, K1 , K2 als im Wesentlichen identisch abgebildet. Natürlich würden diese Durchmesser in der Praxis meist deutlich voneinander verschieden ausgebildet sein. Ferner ist dem Hauptgetriebe 2 eine einfache Kupplung SO vorgeschaltet. Es ist allerdings ebenfalls möglich, das Getriebe als Doppelkupplungsgetriebe auszuführen, bei dem eine Doppelkupplung mit entsprechenden Wellen im Hauptgetriebe 2 vorgesehen ist. Alternativ kann das Getriebe zumindest teilweise lastschaltbar ausgeführt sein. Ferner sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Vorgelegewellen 21 offenbart. Es können im Allgemeinen jedoch auch weniger oder mehr Vorgelegewellen 21 Verwendung finden, wie zum Beispiel eine, drei, vier, fünf oder sechs Vorgelegewellen 21 . Darüber hinaus sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 vier Zahnradebenen im Vorgelegewellengetriebe 2 vorgesehen. Je nach Anwendung kann diese Anzahl höher oder niedriger sein. Ferner ist es möglich, dass eine weitere Getriebegruppe dem Hauptgetriebe 2 vorgeschaltet ist. Schließlich ist in der Fig. 1 ein Hohlrad 13 zur Verbindung der Zahnräder 26 bzw. der Festräder 26 der Vorgelegewellen 2 mit dem Hohlrad 7 des Planetengetriebes 3 offenbart. Alternativ ist es möglich, dass diese Verbindung durch ein zuschaltbares Zugmittelgetriebe erfolgt (nicht dargestellt). Weitere Alternativen werden unter anderem in den folgenden Ausführungsbeispielen beschrieben.
Die Fig. 2 zeigt ein Übersetzungs- und Schaltschema zu dem in der Fig. 1 dargestellten Getriebe 1 . Diese Figur soll vor allem der weiteren Veranschaulichung der in der Fig. 1 offenbarten Elemente dienen, wobei keine abweichenden konstruktiven Merkmale gezeigt sind. Kurz zusammengefasst ist der Antrieb des Getriebes über die Kupplung bzw. die Kupplungsebene SO wahlweise kuppelbar. Wie bereits erwähnt, könnte zwecks Lastschaltbarkeit ebenfalls eine Doppelkupplung Verwendung finden. Nachfolgend kann eine Kraftübertragung wahlweise über eines der Schaltelemente S1 und S2 auf die Ebene E1 oder E2 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann über Schalten des Schaltelements SD ein Kraftfluss von der Abtriebsseite der Kupplung SO direkt an die zentrale Ausgangswelle 22 des Hauptgetriebes 2 übertragen werden und somit direkt auf das Sonnenrad 5 des Planetengetriebes 3. Wahlweise kann der Kraftfluss von der zentralen Ausgangswelle des Hauptgetriebes 2 per Schaltung des Schaltelements SH ebenfalls auf den Planetenträger 9 der Planetenräder 19 übertragen werden. Alternativ zur direkten Übertragung des Kraftflusses unter Verbindung durch SD, kann dieser über die Ebenen E1 oder E2 auf die Vorgelegewellen 21 und nachfolgend über eine der Ebenen K1 oder K2 zurück zur Zentralwelle bzw. zur Ausgangswelle 22 des Vorgelegewellengetriebes 2 übertragen werden. Für den leistungsverzweigten Betrieb kann nun zusätzlich zum Leiten eines Kraftflusses über die Ausgangswelle 22 zu dem Planetengetriebe 3 ein weiterer Kraftfluss über ein jeweils auf den Vorgelegewellen 21 angeordnetes Zahnrad 26 der Konstante K2 und das Hohlrad 13 auf das Hohlrad 7 des Planetengetriebes 3 erfolgen. Diese Verbindung ist durch das Schaltelement SX herstellbar.
Die Fig. 3 zeigt eine Schalttabelle zu dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Gemäß dieser Schalttabelle werden die fünf schnellsten Gänge 9-13 bei geschlossenem Schaltelement SH und somit gebrücktem Planetenträger 9 bzw. gebrücktem Planetensatz gefahren (Direktgänge). Die langsameren Gänge 4-8 (Low), werden unter Verwendung der Planetenübersetzung gefahren, wobei das Schaltelement SL geschaltet ist, sodass das Hohlrad 7 des Planetengetriebes 3 stillsteht. Besonders hervorzuheben sind die Gänge 1 -3 und die Rückwärtsgänge R1 -R3, bei denen das Schaltelement SX geschlossen bzw. geschaltet ist, sodass vorzugsweise durch Eintreiben an dem Sonnenrad 5 und dem Hohlrad 7 die weiteren, leistungsverzweigten Gänge entstehen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel existieren zudem weitere Gänge Z1 , Z2, ZR1 , ZR2, welche durch Schließen von SX ebenfalls leistungsverzweigt erzeugt sind. Hier bleiben diese Gänge rein beispielhaft ungenutzt. Sie könnten jedoch, je nach Anforderungen an das Getriebe und/oder die Wahl der Einzelübersetzungen, ebenfalls genutzt werden.
Wird wie im eingangsbeschriebenen Stand der Technik eine maximale Übersetzung von 1 6 ermöglicht, kann nun mit dem vorliegenden Getriebe die Übersetzung von 21 ,05 dargestellt werden. Mit anderen Worten steht durch die Bereitstellung der leistungsverzweigten Gänge neben dem Langsamfahrbereich (Low) dem
Schnell- bzw. Direktfahrbereich (Direkt) ein dritter, leistungsverzweigter Fahrbereich mit relativ hoher Übersetzung zur Verfügung. Bemerkenswert ist zudem, dass durch den Einsatz der Leistungsverzweigung und der daraus resultierenden Gänge 1 -3, die durch die weiteren Gänge bereitzustellende Übersetzung relativ niedrig ist, nämlich, wie am Beispiel der Fig. 3 ersichtlich, lediglich 9,64 beträgt. Dadurch kann das Getriebe insgesamt kompakter konzipiert werden. Zusätzlich werden, wie bereits erwähnt, die Rückwärtsgänge ebenfalls mit großen Übersetzungen leistungsverzweigt dargestellt. Etwaige Zwischenräder können entfallen.
Die Fig. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Getriebe, insbesondere durch das Vorgelegewellengetriebe 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 . Wird das Hohlrad 13 durch die Zahnräder 26 auf den Vorgelegewellen 2 angetrieben, können Zahnkräfte in das Hohlrad 13 eingeleitet werden. Im Allgemeinen können dies Axial-, Radial- und Umfangskräfte sein. Insbesondere zum Aufnehmen von auf das Hohlrad 13 wirkenden Radialkräften, welche das Hohlrad 13 aufweiten könnten, werden diese durch Stützelemente 1 5, 1 6 am Hohlrad 13 abgegriffen. Die durch das Stützelement 15, 1 6 aufgenommenen Kräfte können an einen Tragrahmen 17 und/oder an das Getriebegehäuse (nicht dargestellt) übertragen bzw. abgeleitet werden. Besonders vorteilhaft ist die dargestellte Anordnung, bei der die Kräfte über Stützrollen 15 in einen separaten Stütz- bzw. Tragrahmen 17 eingeleitet werden. Der Stützrahmen 17 kann im Allgemeinen elastisch und/oder gedämpft und/oder mit mechanischen Freiheitsgraden am Getriebegehäuse angebunden werden.
Die Fig. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Getriebe, der dem in der Fig. 4 gezeigten Querschnitt entspricht, bis auf den Unterschied, dass anstatt der Stützrollen 15 Gleitelemente 16 zur Ableitung der Kräfte vom Hohlrad 13 auf den Rahmen Verwendung finden. Die Gleitelemente 16, wie auch die Rollen 15, können derart angebunden werden, dass sie bei unbelastetem Hohlrad 13 ein Spiel zum Hohlrad 7 haben, wodurch ein mögliches Schleppmoment minimiert wird. Weitet sich das Hohlrad 13 bei Belastung radial auf, stützt es sich am Stütz- bzw. Gleitelement 15, 1 6 ab. Bevorzugt kann das Getriebe zusätzlich zur Schmierung des Gleitelements 1 6 ausgebildet sein. Vorzugsweise erfolgt dies mittels einer Leitung zum Zuführen von Schmiermittel (nicht dargestellt), insbesondere Öl. Dadurch kann der Aufbau eines hydrostatischen oder hydrodynamischen Schmierfilms unterstützt werden.
Die Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung bzw. eines zweiten Radsatzes, bei dem gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen wie in der Fig. 1 bezeichnet sind. Ein Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist allerdings, dass die Konstante K3 separat von der Konstante K2 ausgeführt ist und die Zahnräder 26 auf den Vorgelegewellen 21 der Konstante K3 das Hohlrad 13 antreiben, welches über das Schaltelement SX mit dem Hohlrad 7 des Planetengetriebes 3 verbindbar ist. Gleichermaßen wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird ein leistungsverzweigbares Getriebe bereitgestellt, wobei zusätzlich zur Übertragung eines Kraftflusses über die Ausgangswelle 22 des Hauptgetriebes ein Kraftfluss von den Vorgelegewellen 21 über Zahnräder 26 der Konstante K3 und über das Hohlrad 13 auf das Hohlrad 7 des Planetengetriebes 3 übertragbar ist. Die Effekte sind weitgehend ähnlich zu jenen des ersten Ausführungsbeispiels, wobei zusätzlich weitere Freiheitsgrade sowohl bei der Wahl der Übersetzungen als auch bei der Konstruktion entstehen, da das Zahnrad 26 der Konstante K3 lediglich zur Kopplung mit dem Hohlrad 7 verwendet wird. Das Übersetzungs- und Schaltschema kann als identisch mit jenem der Fig. 2 angesehen werden.
Die Fig. 7 zeigt eine beispielhafte Schalttabelle zu dem in der Fig. 6 dargestellten Getriebe. Die Schalttabelle ist weitgehend analog zu jener der Fig. 3 aufgebaut. Lediglich die Übersetzungsverhältnisse i und die entsprechenden Sprünge phi unterscheiden sich. Eine geänderte Übersetzungsreihe, welche aus der Verwendung der weiteren Zahnräder auf den Vorgelegewellen 21 resultiert, erlaubt eine weitere Spreizung.
Die Fig. 8 offenbart ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel bzw. ein Räderschema eines dritten Radsatzes. Dieses Ausführungsbeispiel ist weitgehend analog zu dem zweiten, in der Fig. 6 offenbarten Radsatz, wobei allerdings eine zusätzliche Radebene E3 eingefügt wurde. Insbesondere kann sich diese Ebene, wie dargestellt, vor dem Schaltelement SD befinden. Sie umfasst bevorzugt auf den Vorgelegewellen 21 angeordnete Festräder und mit diesen kämmende, auf der Zentralwelle angeordnete Losräder. Die Verbindung zwischen Eingangswelle 20 und Vorgelegewelle 21 ist durch ein Schaltelement S3 herstellbar. Durch die zusätzliche Radebene E3 wird eine größere Gangzahl erreicht. Je nach Wahl der Einzelübersetzungen können dies zum Beispiel bis zu zwanzig Vorwärtsgänge und sieben Rückwärtsgänge sein.
Die Fig. 9 offenbart ein viertes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel bzw. ein Räderschema eines vierten Radsatzes. Der Aufbau ist weitgehend analog zum Beispiel der Fig. 8, wobei allerdings die Zahnräder 26 (Festräder) auf den Vorgelegewellen 21 über ein Stirnrad 23, das mit den Zahnrädern 26 der Konstante 3 kämmt, mit dem Hohlrad 7 des Planetengetriebes 3 verbindbar sind. Die Verbindung kann wiederum über ein Schaltelement SX erfolgen. Das Stirnrad 23 ist bevorzugt auf der Zentralwelle gelagert und kämmt mit den auf den Vorgelegewellen 21 angeordneten Zahnrädern 26 der Konstante K3. Durch ein derartiges Merkmal werden wesentlich mehr leistungsverzweigte Vorwärtsgänge ermöglicht. Ein weiterer Vorteil besteht in der kompakteren Ausführung im Bereich des Stirnrads 23. Sollen Rückwärtsgänge erzeugt werden, kann zum Beispiel eine der vorgeschalteten Radebenen E1 , E2, E3, K1 , K2 dahingehend modifiziert werden, dass sie Zwischenräder 25 umfasst und eine Radebene R bildet. Diese Radebene R ermöglicht die Bereitstellung von einem oder mehreren Rückwärtsgängen. Zwischenräder könnten allerdings im Allgemeinen auch an anderen Stellen des Getriebes zur Ermöglichung von Rückwärtsgängen eingefügt werden.
Die Fig. 10 offenbart ein fünftes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Getriebes bzw. einen fünften Beispielradsatz. Dieses Ausführungsbeispiel ist vergleichbar mit jenem der Fig. 6, wobei allerdings die auf den Vorgelegewellen 21 angeordneten Zahnräder 26 der Konstante K3 über ein Stirnrad 24 ein Drehmoment auf das Hohlrad 7 des Planetengetriebes 3 übertragen können. Zur Schaltung des entsprechenden Kraftflusses ist wiederum das Schaltelement SX einsetzbar. Zusätzlich ist jeweils zwischen dem auf der jeweiligen Vorgelegewelle 21 angeordneten Zahnrad und dem Stirnrad 24 ein Zwischenrad 14 angeordnet, welches mit diesen beiden Rädern kämmt. Dadurch erzeugt die Konstante K3 eine zusätzliche Drehrichtungsumkehr, wodurch ebenfalls leistungsverzweigte Rückwärtsgänge erzielt werden.
Gemäß einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann die Konstante K3 bzw. das Getriebe ein Zugmittelgetriebe umfassen, durch das ein Kraftfluss von den Vorgelegewellen 21 auf eines der weiteren Elemente des Planetengetriebes 3, insbesondere auf dessen Hohlrad 7, übertragbar sind. Das Zugmittelgetriebe kann bevorzugt durch ein Schaltelement, wie zum Beispiel das Schaltelement SX, mit dem Planetengetriebe 3 verbindbar sein. Durch ein derartiges Merkmal sind ebenfalls leistungsverzweigte Vorwärtsgänge und Rückwärtsgänge erzeugbar. Eine Rückwärtsgangebene R kann entfallen.
Sämtliche Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar oder gegeneinander austauschbar. Bezuqszeichen
2 Hauptgetriebe / Vorgelegewellengetriebe
3 Umlaufgetriebe / Planetengetriebe
5 Sonnenrad
7 Hohlrad
9 Planetenradträger
13 Hohlrad
14 Zwischenrad
15 Stützrolle
1 6 Gleitelement
17 Rahmen
19 Planetenrad
20 Eingangswelle
21 Vorgelegewelle
22 Ausgangswelle
23 Stirnrad
24 Stirnrad
25 Zwischenrad
26 Zahnrad
ab Abtrieb
an Antrieb
E1 erste Radebene
E2 zweite Radebene
E3 dritte Radebene
K1 erste Konstante
K2 zweite Konstante
K3 dritte Konstante
R Rückwärtsgang
R1 leistungsverzweigter Rückwärtsgang
R2 leistungsverzweigter Rückwärtsgang
R3 leistungsverzweigter Rückwärtsgang SO Kupplung
S1 erste Schaltvorrichtung
S2 zweite Schaltvorrichtung
S3 dritte Schaltvorrichtung
SD Schaltvorrichtung
SH Schaltvorrichtung
SL Schaltvorrichtung
SV Schaltvorrichtung
SW Schaltvorrichtung
SX Schaltvorrichtung
Z1 leistungsverzweigter Vorwärtsgang
Z2 leistungsverzweigter Vorwärtsgang
Z3 leistungsverzweigter Vorwärtsgang
ZR1 Rückwärtsgang
ZR2 Rückwärtsgang

Claims

Patentansprüche
1 . Getriebe, vorzugsweise zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges, umfassend: ein mehrgängiges Vorgelegewellengetriebe (2), welches eine antreibbare
Hauptwelle (20), mindestens eine Vorgelegewelle (21 ) und eine Ausgangswelle (22) umfasst;
ein dem Vorgelegewellengetriebe (2) nachgeschaltetes Umlaufgetriebe (3), welches Elemente (5, 7, 9) in Form mindestens eines Zentralrads (5, 7) und eines Planetenradträgers (9) umfasst; und
eine erste Verbindung zum Antrieb eines der Elemente (5, 7, 9) des Umlaufgetriebes (3) durch die Ausgangswelle (22) des Vorgelegewellengetriebes (2),
dadurch gekennzeichnet, dass
das Getriebe eine zusätzlich zu der ersten Verbindung zuschaltbare zweite Verbindung zwischen der mindestens einen Vorgelegewelle (21 ) und einem weiteren Element der Elemente (5, 7, 9) des Umlaufgetriebes (3) zur zusätzlichen Übertragung von Drehmoment zwischen dem Vorgelegewellengetriebe (2) und dem Umlaufgetriebe (3) und zur Schaffung mindestens eines weiteren Gangs umfasst.
2. Das Getriebe gemäß Anspruch 1 , weiterhin umfassend ein Getriebegehäuse, wobei
das mindestens eine Zentral rad (5, 7) und der Planetenradträger (9) zur Realisierung eines ersten Fahrbereichs mit gemeinsamer Drehzahl umlaufen und
eines der Elemente (5, 7, 9) des Umlaufgetriebes (3) zur Realisierung eines zweiten Fahrbereichs mit dem Getriebegehäuse verbindbar ist und
bei Zuschaltung der zweiten Verbindung ein dritter, leistungsverzweigter Fahrbereich zur Verfügung steht.
3. Das Getriebe gemäß Anspruch 2, wobei das weitere Element (5, 7, 9) des Umlaufgetriebes (3) im zweiten Fahrbereich mit dem Getriebegehäuse verbindbar ist.
4. Das Getriebe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei zugeschalteter zweiter Verbindung ein Gang größerer Übersetzung erzeugt wird als durch mögliche Übersetzungen des Getriebes bei nicht zugeschalteter zweiter Verbindung.
5. Das Getriebe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das weitere Element des Umlaufgetriebes (3) ein Hohlrad (7) ist.
6. Das Getriebe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Zuschaltung der zweiten Verbindung (13) zwischen Vorgelegewellengetriebe (2) und Umlaufgetriebe (3) ein Kraftfluss über Kämmen eines Zahnrades (26) auf der Vorgelegewelle (21 ) mit einem Zahnrad (13, 23, 24) auf der Ausgangswelle (22) erfolgt und das Zahnrad (13, 23, 24) auf der Ausgangswelle (22) das weitere Element des Umlaufgetriebes (3) antreibt.
7. Das Getriebe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Zuschaltung der zweiten Verbindung zwischen Vorgelegewellengetriebe (2) und Umlaufgetriebe (3) ein Kraftfluss über direktes Kämmen eines Zahnrades (26) auf der Vorgelegewelle (21 ) mit einem Zahnrad (13, 23, 24), vorzugsweise einem Hohlrad (13), auf der Ausgangswelle (22) erfolgt und das Zahnrad (13, 23, 24) auf der Ausgangswelle (22) das weitere Element des Umlaufgetriebes (3) antreibt.
8. Das Getriebe gemäß Anspruch 7, wobei das auf der Ausgangswelle (22) angeordnete Zahnrad (13, 23, 24 ) ein Hohlrad (13) ist, welches im Bereich des Zahneingriffes mit dem mindestens einen Zahnrad (26) auf der Vorgelegewelle (21 ), auf einer der Innenverzahnung des Hohlrads (13) gegenüberliegenden Seite, durch ein Stützelement (15, 1 6) zum Aufnehmen von auf das Hohlrad (13) wirkenden Radial- und/oder Axialkräften gestützt ist.
9. Das Getriebe gemäß Anspruch 8, wobei das Getriebe weiterhin einen Rahmen (17) umfasst, an dem das Stützelement (15, 1 6) gelagert ist.
10. Das Getriebe gemäß Anspruch 9, wobei das Getriebe mindestens ein Dämpfungselement zum Lagern des Rahmens (17) an dem Gehäuse des Getriebes umfasst.
1 1 . Das Getriebe gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Stützelement (15, 16) eine Rolle (15) oder ein Gleitelement (1 6) umfasst.
12. Das Getriebe gemäß einem der Ansprüche 6 bis 1 1 , wobei auf das auf der Ausgangswelle (22) angeordnete Zahnrad (13, 14, 24) wirkende Axialkräfte zumindest teilweise auf das mindestens eine Zentral rad (5, 7) des Umlaufgetriebes (3) bei zugeschalteter zweiter Verbindung abgeleitet werden.
13. Das Getriebe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Umlaufgetriebe (3) ein Hohlrad (7) umfasst, welches zum Aufnehmen von Axialkräften axial gelagert ist, und das auf der Ausgangswelle (22) angeordnete Zahnrad (13) ebenfalls ein Hohlrad (13) ist und bei Zuschalten der zweiten Verbindung die auf das, auf der Ausgangswelle (22) angeordnete Hohlrad (13) wirkenden Axialkräfte auf das Hohlrad (7) der Umlaufgetriebes (3) abgeleitet werden.
14. Das Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Getriebe ein Zugmittelgetriebe zum Bereitstellen der zuschaltbaren zweiten Verbindung umfasst.
15. Das Getriebe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Erzeugen eines Rückwärtsganges (R1 , R2, R3) die zweite Verbindung zugeschaltet ist.
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