WO2016015945A1

WO2016015945A1 - Kraftfahrzeuggetriebe

Info

Publication number: WO2016015945A1
Application number: PCT/EP2015/065057
Authority: WO
Inventors: Viktor Warth; Stefan Beck; Michael Wechs; Christian Sibla
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2015-07-02
Publication date: 2016-02-04
Also published as: US10156284B2; US20170219062A1; DE102014215190A1; EP3175143A1

Abstract

Kraftfahrzeuggetriebe (1) mit zumindest einem Gehäuse (3) und einem Hauptgetriebe (2), wobei das Hauptgetriebe (2) zumindest Folgendes aufweist: eine antriebsseitige Welle (4) und eine abtriebsseitige Welle (5); einen ersten Planetenradsatz (6) mit einem Sonnenrad (7), einem Steg (8), einem auf dem Steg (8) gelagerten Planetenrad (10) und einem Hohlrad (9); einen zweiten Planetenradsatz (11) mit einem permanent an die antriebsseitige Welle (4) gekoppelten Sonnenrad (12), einem permanent an die abtriebsseitige Welle (5) gekoppelten Steg (13), einem auf dem Steg (13) gelagerten Planetenrad (15) und einem Hohlrad (14); einen dritten Planetenradsatz (16) mit einem Sonnenrad (17), einem Steg (18), einem auf dem Steg (18) gelagerten Planetenrad (20) und einem Hohlrad (19); einen vierten Planetenradsatz (21) mit einem Sonnenrad (22), einem Steg (23), einem auf dem Steg (23) gelagerten Planetenrad (25) und einemHohlrad (24); wobei der Steg (13) des zweiten Planetenradsatzes (11) permanent an den Steg (23) des vierten Planetenradsatzes (21) gekoppelt ist; wobei das Hohlrad (14) des zweiten Planetenradsatzes (11) permanent an das Hohlrad (19) des dritten Planetenradsatzes (16) gekoppelt ist; wobei der Steg (23) des vierten Planetenradsatzes (21) unter Zwischenschaltung eines ersten Schaltelements (K2) an das Sonnenrad (17) des dritten Planetenradsatzes (16) koppelbar ist; wobei der Steg (18) des dritten Planetenradsatzes (16) unter Zwischenschaltung eines zweiten Schaltelements (B1) an das Gehäuse (3) koppelbar ist; wobei das Sonnenrad (17) des dritten Planetenradsatzes (16) unter Zwischenschaltung eines dritten Schaltelements (K4) und eines vierten Schaltelements (K1) an die antriebsseitige Welle (4) koppelbar ist.

Description

Kraftfahrzeuggetriebe

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe.

In Nutzfahrzeugen, wie zum Beispiel Lastkraftwagen, kommen als Getriebe in erster Linie Handschaltgetriebe oder automatisierte Handschaltgetriebe zum Einsatz. Handschaltgetriebe sowie automatisierte Handschaltgetriebe zeichnen sich durch einen guten Wirkungsgrad bei geringen Anschaffungskosten aus. Schaltungen werden in solchen Handschaltgetrieben bzw. automatisierten Handschaltgetrieben zugkraftunterbrochen ausgeführt.

In Personenkraftwagen kommen als Getriebe zunehmend Doppelkupplungsgetriebe zum Einsatz. In Doppelkupplungsgetrieben können Schaltungen ohne Zugkraftunterbrechungen ausgeführt werden. Doppelkupplungsgetriebe sind jedoch durch größere Abmessungen, ein höheres Gewicht und höhere Anschaffungskosten gekennzeichnet. Ferner sind Doppelkupplungsgetriebe zur Verwendung in Nutzfahrzeugen, bei welchen das Doppelkupplungsgetriebe dann als sogenanntes Gruppengetriebe ausgeführt sein sollte, nur bedingt geeignet. Dies liegt u. a. darin begründet, dass bei einem Doppelkupplungsgetriebe geometrische Gangstufungen insbesondere in den unteren Gängen zu geringen Gangsprüngen führen, wodurch eine hohe Anzahl an Schaltungen verursacht wird. Das Überspringen einzelner Gänge ist bei einem Doppelkupplungsgetriebe systembedingt nicht möglich.

Aus der DE 10 2011 087 947 A1 ist ein als Gruppengetriebe ausgebildetes Kraft- fahrzeuggetriebe mit einem Hauptgetriebe und einer dem Hauptgetriebe nachgeschalteten Nachschaltgruppe bekannt, wobei sowohl im Hauptgetriebe als auch im Nachschaltgetriebe des Gruppengetriebes Planetenradsätze bzw. Planetenradstufen zum Einsatz kommen.

Aus der DE 10 2005 002 337 A1 ist ein weiteres Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, welches mehrere Planetenradsätze bzw. Planetenradstufen nutzt.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Kraftfahrzeuggetriebe zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe weist ein Gehäuse und ein Hauptgetriebe auf. Das Hauptgetriebe verfügt zumindest über eine antriebsseitige Welle und über eine abtriebsseitige Welle; über einen ersten Planeten radsatz mit einem Sonnenrad, einem Steg, einem auf dem Steg gelagerten Planetenrad und einem Hohlrad; über einen zweiten Planetenradsatz mit einem permanent an die antriebsseitige Welle gekoppelten Sonnenrad, einem permanent an die abtriebsseitige Welle gekoppelten Steg, einem auf dem Steg gelagerten Planetenrad und einem Hohlrad; über einen dritten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Steg, einem auf dem Steg gelagerten Planetenrad und einem Hohlrad; und über einen vierten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Steg, einem auf dem Steg gelagerten Planetenrad und einem Hohlrad; wobei der Steg des zweiten Planetenradsatzes permanent an den Steg des vierten Planetenradsatzes gekoppelt ist; wobei das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes permanent an das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes gekoppelt ist; wobei der Steg des vierten Planetenradsatzes unter Zwischenschaltung eines ersten Schaltelements an das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes koppelbar ist; wobei der Steg des dritten Planetenradsatzes unter Zwischenschaltung eines zweiten Schaltelements an das Gehäuse koppelbar ist; wobei das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes unter Zwischenschaltung eines dritten Schaltelements und eines vierten Schaltelements an die antriebsseitige Welle koppelbar ist.

Mit diesem Hauptgetriebe können neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang bereitgestellt werden. Zwei der neun Vorwärtsgänge können in verschiedenen Schaltkombinationen realisiert werden. Ferner können zwei Zusatzgänge bei Bedarf eingesetzt werden.

Das Hauptgetriebe verfügt über eine kompakte Bauweise und einen hohen Wirkungsgrad. Es können eine hohe Anzahl an Gängen mit nahezu geometrischer Gang- stufung bereitgestellt werden.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe kommt mit einer geringen Anzahl an Planetenradstufen bzw. Planetenradsätzen und Schaltelementen aus. Pro Gang ist nur eine geringe Anzahl an Schaltelementen geöffnet. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Kraftfahrzeuggetriebe ein fünftes Schaltelement und ein sechstes Schaltelement, wobei das fünfte Schaltelement entweder zwischen den Steg des dritten Planeten radsatzes und das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes oder zwischen das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes und einerseits das vierte Schaltelement sowie andererseits das dritte Schaltelement geschaltet ist, und wobei das sechste Schaltelement entweder zwischen das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und das Gehäuse oder zwischen den Steg des ersten Planetenradsatzes und den Steg des dritten Planetenradsatzes oder zwischen das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und das vierte Schaltelement und ferner das dritte Schaltelement geschaltet ist. Diese Weiterbildung der Erfindung ist zur Bereitstellung von neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang mit vier Planetenradsätzen und sechs Schaltelementen bevorzugt. Je Gang sind drei Schaltelemente geöffnet.

Vorzugsweise ist der erste Planetenradsatz benachbart zu einem antriebsseiti- gen Ende des Hauptgetriebes positioniert; wobei der zweite Planetenradsatz benachbart zu einem abtriebsseitigen Ende des Hauptgetriebes positioniert ist; wobei der dritte Planetenradsatz zwischen den ersten Planetenradsatz und den zweiten Planetenradsatz benachbart zum ersten Planetenradsatz positioniert ist; und wobei der vierte Planetenradsatz zwischen den ersten Planeten radsatz und den zweiten Planetenradsatz benachbart zum zweiten Planetenradsatz positioniert ist. Hiermit kann eine besonders kompakte Bauform für das Kraftfahrzeuggetriebe bereitgestellt werden.

Vorzugsweise sind das zweite und dritte Schaltelement des Hauptgetriebes formschlüssige Schaltelemente, wobei die übrigen Schaltelemente des Hauptgetriebes reibschlüssige Schaltelemente sind. Dann, wenn das zweite und dritte Schaltelement als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, können Schleppmomente verringert werden. Hierdurch kann der Wirkungsgrad des Getriebes erhöht werden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung greift an der abtriebsseitigen Welle des Hauptgetriebes eine antriebsseitige Welle eines dem Hauptgetriebe nachgeschalteten Nachschaltgetriebes an, wobei das Nachschaltgetriebe einen fünften Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Steg, einem auf dem Steg gelagerten Planetenrad und einem Hohlrad und einen sechsten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Steg, einem auf dem Steg gelagerten Planetenrad und einem Hohlrad aufweist. Ein solches Gruppengetriebe, welches das Hauptgetriebe und das Nachschaltgetriebe umfasst, ist insbesondere zum Einsatz in Lastkraftwagen geeignet. Mit einem solchen Gruppengetriebe können bis zu achtzehn Vorwärtsgänge und neun Rückwärtsgänge realisiert werden. Zur Realisierung einer geeigneten Gangstufung werden vorzugsweise in der sogenannten Low-Fahrstufe der Nachschaltgruppe sieben Gänge und in der sogenannten High-Fahrstufe vier Gänge genutzt, sodass dann elf Vorwärtsgänge und sieben Rückwärtsgänge bereitgestellt werden.

Vorzugsweise ist das Sonnenrad des fünften Planeten radsatzes permanent an die antriebsseitige Welle des Nachschaltgetriebes und damit an die abtriebsseitige Welle des Hauptgetriebes gekoppelt; wobei der Steg des sechsten Planetenradsatzes permanent an eine abtriebsseitige Welle des Nachschaltgetriebes gekoppelt ist; wobei das Hohlrad des fünften Planetenradsatzes permanent an des Sonnenrad des sechsten Planetenradsatzes gekoppelt ist; und wobei der Steg des fünften Planetenradsatzes permanent an das Hohlrad des sechsten Planetenradsatzes gekoppelt ist. Dies ist zur Bereitstellung des Gruppengetriebes besonders vorteilhaft.

Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Schema eines ersten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;

Fig. 2 eine Schaltmatrix für das Kraftfahrzeuggetriebe der Fig. 1 ;

Fig. 3 eine weitere Schaltmatrix für das Kraftfahrzeuggetriebe der Fig. 1 ;

Fig. 4 ein Schema eines zweiten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;

Fig. 5 eine Schaltmatrix für das Kraftfahrzeuggetriebe der Fig. 4;

Fig. 6 ein Schema eines dritten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;

Fig. 7 ein Schema eines vierten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;

Fig. 8 ein Schema eines fünften erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes; Fig. 9 ein Schema eines sechsten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;

Fig. 10 ein Schema eines siebten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;

und

Fig. 11 ein Schema eines weiteren erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebes.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe 1. Das in Fig. 1 gezeigte Kraftfahrzeuggetriebe 1 umfasst ein Hauptgetriebe 2 und ein Gehäuse 3.

Das Hauptgetriebe 2 umfasst eine antriebsseitige Welle 4, eine abtriebsseitige Welle 5, mehrere Planetenradstufen 6, 11 , 16 und 21 , die auch als Planetenradsätze bezeichnet werden, sowie mehrere Schaltelemente B1 , B2, K1 , K2, K3 und K4.

Eine erste Planetenradstufe 6 bzw. erster Planeten radsatz des Hauptgetriebes 2 verfügt über ein Sonnenrad 7, einen Steg 8, ein auf dem Steg 8 gelagertes Planetenrad 10 und ein Hohlrad 9. Eine zweite Planetenradstufe 11 bzw. zweiter Planetenradsatz des Hauptgetriebes 2 verfügt ebenfalls über ein Sonnenrad 12, einen Steg 13, ein auf dem Steg 13 gelagertes Planetenrad 15 und ein Hohlrad 14. Das Sonnenrad 12 der zweiten Planetenradstufe 11 ist permanent an die antriebsseitige Welle 4 gekoppelt. Der Steg 13 der zweiten Planetenradstufe 11 ist permanent an die abtriebsseitige Welle 5 gekoppelt.

Zusätzlich zu der ersten Planetenradstufe 6 und der zweiten Planetenradstufe 11 verfügt das Hauptgetriebe 2 des Kraftfahrzeuggetriebes 1 weiterhin über eine dritte Planetenradstufe 16 bzw. dritten Planeten radsatz mit einem Sonnenrad 17, einem Steg 18, einem auf dem Steg 18 gelagerten Planetenrad 20 und einem Hohlrad 19 sowie eine vierte Planetenradstufe 21 bzw. vierten Planetenradsatz mit einem Sonnenrad 22, einem Steg 23, einem auf dem Steg 23 gelagerten Planetenrad 25 und einem Hohlrad 24. Der Steg 13 der zweiten Planetenradstufe 11 des Hauptgetriebes 2, der permanent an die abtriebsseitige Welle 5 gekoppelt ist, ist weiterhin permanent an den Steg 23 der vierten Planetenradstufe 21 gekoppelt.

Das Hohlrad 14 der zweiten Planetenradstufe 11 des Hauptgetriebes 2 ist permanent an das Hohlrad 19 der dritten Planetenradstufe 16 gekoppelt.

Der Steg 23 der vierten Planetenradstufe 21 des Hauptgetriebes 2 ist unter Zwischenschaltung eines ersten Schaltelements K2 an das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 koppelbar, nämlich derart, dass der Steg 23 der dritten Planetenradstufe 21 bei geschlossenem ersten Schaltelement K2 an das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 gekoppelt ist, wohingegen der Steg 23 der vierten Planetenradstufe 21 bei geöffnetem ersten Schaltelement K2 vom Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 abgekoppelt ist.

Der Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 des Hauptgetriebes 2 ist unter Zwischenschaltung eines zweiten Schaltelements B1 an das Gehäuse 3 koppelbar.

Dann, wenn das zweite Schaltelement B1 geschlossen ist, ist der Steg 18 an das Gehäuse 3 des Getriebes 1 fest angebunden, wohingegen dann, wenn das zweite Schaltelement B1 geöffnet ist, der Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 vom Gehäuse 3 des Getriebes 1 abgekoppelt ist.

Das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 des Hauptgetriebes 2 ist unter Zwischenschaltung eines dritten Schaltelement K4 und eines vierten Schaltelements K1 an die antriebsseitige Welle 4 gekoppelt.

Dann, wenn diese beiden Schaltelemente K1 und K4 beide geschlossen sind, ist das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 an die antriebsseitige Welle 4 fest gekoppelt, wohingegen dann, wenn eines dieser beiden Schaltelemente K1 und K4 o- der auch beide Schaltelemente K1 und K4 geöffnet sind, das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 von der antriebsseitigen Welle 4 des Hauptgetriebes 2 abgekoppelt ist. Zusätzlich zu den oben erwähnten vier Schaltelementen K2, B1 , K4 und K1 um- fasst das Hauptgetriebe 2 des Kraftfahrzeuggetriebes 1 der Fig. 1 zwei weitere Schaltelemente, nämlich ein fünftes Schaltelement K3 und ein sechstes Schaltelement K2.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das fünfte Schaltelement K3 zwischen den Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 und das Hohlrad 24 der vierten Planetenradstufe 21 geschaltet, nämlich derart, dass dann, wenn dieses fünfte Schaltelement K3 geschlossen ist, der Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 an das Hohlrad 24 der vierten Planetenradstufe 21 gekoppelt ist, wohingegen dann, wenn dieses fünfte Schaltelement K3 geöffnet ist, der Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 vom Hohlrad 24 der vierten Planetenradstufe 21 abgekoppelt ist.

In diesem Fall ist das Sonnenrad 22 der vierten Planetenradstufe 21 des Hauptgetriebes 2 unter Zwischenschaltung ausschließlich des vierten Schaltelements K1 an die antriebsseitige Welle 4 und unter Zwischenschaltung ausschließlich des dritten Schaltelements K4 an das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 koppelbar, wobei weiterhin das Hohlrad 9 der ersten Planetenradstufe 6 fest an das Sonnenrad 22 der vierten Planetenradstufe 21 gekoppelt ist.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das sechste Schaltelement B2 zwischen das Sonnenrad 7 der ersten Planetenradstufe 6 und das Gehäuse 3 geschaltet, nämlich derart, dass bei geschlossenem sechsten Schaltelement B2 das Sonnenrad 7 der ersten Planetenradstufe 6 an das Gehäuse 3 des Kraftfahrzeuggetriebes 1 fest angebunden ist, wohingegen dann, wenn das sechste Schaltelement B2 geöffnet ist, das Sonnenrad 7 der ersten Planetenradstufe 6 vom Gehäuse 3 des Kraftfahrzeuggetriebes 1 abgekoppelt ist.

In diesem Fall ist der Steg 8 der ersten Planetenradstufe 6 des Hauptgetriebes 2 permanent an den Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 gekoppelt, ferner ist das Hohlrad 9 der ersten Planetenradstufe 6 unter Zwischenschaltung ausschließlich des vierten Schaltelements K1 an die antriebsseitige Welle 4 und unter Zwischenschaltung ausschließlich des dritten Schaltelements K4 an das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 koppelbar. Mit dem in Fig. 1 gezeigten Hauptgetriebe 2 kann unter Verwendung der vier Planetenradstufen 6, 11 , 16 und 21 sowie der sechs Schaltelemente B1 , B2, K1 , K2, K3 und K4 eine Anzahl von neun Vorwärtsgängen und ein Rückwärtsgang bereitgestellt werden. In jedem Gang sind dabei drei Schaltelemente geöffnet und drei Schaltelemente geschlossen. Antrieb und Abtrieb sind vorzugsweise koaxial positioniert, der Abtrieb kann auch seitlich angeordnet sein.

Das zweite Schaltelement B1 und das dritte Schaltelement K4 des Hauptgetriebes 2 sind vorzugsweise als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt, wohingegen die übrigen Schaltelemente B2, K1 , K2 und K3 des Hauptgetriebes 2 vorzugsweise als reibschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind. Durch die Verwendung von formschlüssigen Schaltelementen für die Schaltelemente B1 und B4 können Schleppmomente verringert werden, wodurch der Wirkungsgrad gesteigert werden kann.

Als Anfahrelement für das Kraftfahrzeuggruppengetriebe 1 kann ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine hydrodynamische Kupplung, eine zusätzliche Anfahrkupplung, eine integrierte Anfahrkupplung oder eine zusätzliche elektrische Maschine benutzt werden.

Eine elektrische Maschine kann grundsätzlich auf jeder Welle des Kraftfahrzeuggruppengetriebes 1 angeordnet werden.

An jeder Welle des Kraftfahrzeuggruppengetriebes 1 kann weiterhin grundsätzlich ein Freilauf zum Gehäuse oder zu einer anderen Welle des Kraftfahrzeuggruppengetriebes 1 angeordnet werden.

Die erste Planetenradstufe 6 des Hauptgetriebes 2 ist vorzugsweise benachbart zu einem antriebsseitigen Ende des Hauptgetriebes 2 und die zweite Planetenradstufe 11 des Hauptgetriebes 2 vorzugsweise benachbart zu einem abtriebsseitigen Ende des Hauptgetriebes 2 positioniert. Die dritte Planetenradstufe 16 und die vierte Planetenradstufe 21 des Hauptgetriebes 2 sind zwischen der ersten Planetenradstufe 6 und der zweiten Planetenradstufe 11 positioniert, vorzugsweise derart, dass die dritte Planetenradstufe 16 benachbart zur ersten Planetenradstufe 6 und die vierte Planetenradstufe 21 benachbart zur zweiten Planetenradstufe 11 angeordnet ist. Das in Fig. 1 gezeigte Hauptgetriebe 2 kann die in Fig. 2 gezeigte Schaltmatrix nutzen. Es können demnach neun Vorwärtsgänge V1 bis V9, ein Rückwärtsgang R1 sowie zwei Zusatzgänge Z1 , Z2 bereitgestellt bzw. genutzt werden. Schaltelemente, die im jeweiligen Gang geschlossen sind, sind in der Schaltmatrix der Fig. 2 mit einem X gekennzeichnet. Der Vorwärtsgang V2 und der Vorwärtsgang V9 können mit vier verschiedenen Schaltkombinationen realisiert werden.

Die in Fig. 2 gezeigten Übersetzungen i und Gangsprünge φ geben sich dann, wenn für die erste Planetenradstufe 6 eine Standgetriebeübersetzung iO = -1 ,500, für die zweite Planetenradstufe 11 eine Standgetriebeübersetzung iO = -2,160, für die dritte Planetenradstufe 16 eine Standgetriebeübersetzung iO = -1 ,790 und für die vierte Planetenradstufe 21 eine Standgetriebeübersetzung iO = -1 ,700 gewählt wird.

Das Getriebe der Fig. 1 und die Schaltmatrix der Fig. 2 eignen sich zum Beispiel zur Anwendung des Kraftfahrzeuggetriebes 1 der Fig. 1 in einem Bus.

Das Getriebe 1 der Fig. 1 kann auch in Personenkraftwagen Anwendung finden, vorzugsweise dann unter Verwendung der Schaltmatrix der Fig. 3, wobei die Übersetzungen i und Gangsprünge φ der Schaltmatrix der Fig. 3 sich dann ergeben, wenn für die erste Planetenradstufe 6 eine Standgetriebeübersetzung iO = -1 ,590, für die zweiten Planetenradstufe 11 eine Standgetriebeübersetzung iO = -3,100, für die dritte Planetenradstufe 16 eine Standgetriebeübersetzung iO = -1 ,790 und für die vierte Planetenradstufe 21 eine Standgetriebeübersetzung iO = -2,040 gewählt wird.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das Hauptgetriebe 2 der Fig. 1 durch Verwendung einer dem Hauptgetriebe 2 antriebstechnisch nachgeschalteten Nachschaltgetriebe 26 zu einem Gruppengetriebe erweitert.

Fig. 4 zeigt eine erste Variante eines solchen Gruppengetriebes aus dem Hauptgetriebe 2 der Fig. 1 und einem dem Hauptgetriebe 2 antriebstechnisch nachgeschalteten Nachschaltgetriebe 26, wobei an die abtriebsseitige Welle 5 des Hauptgetriebes 2 fest eine antriebsseitige Welle 27 des dem Hauptgetriebe 2 nachgeschalteten Nachschaltgetriebes 26 gekoppelt ist. Das Nachschaltgetriebe 26 verfügt über zwei Planetenradstufen bzw. Planetenradsätze 29 und 34, nämlich eine fünfte Planetenradstufe 29 mit einem Sonnenrad 30, einem Steg 31 , einem auf dem Steg 31 gelagerten Planetenrad 33 und einem Hohlrad 32, sowie eine sechste Planetenradstufe 34 mit einem Sonnenrad 35, einem Steg 36, einem auf dem Steg 36 gelagerten Planetenrad 38 und einem Hohlrad 37.

Das Sonnenrad 30 der fünften Planetenradstufe 29 ist permanent an die an- triebsseitige Welle 27 des Nachschaltgetriebes 26 und damit an die abtnebsseitige Welle 5 des Hauptgetriebes 2 gekoppelt. Der Steg 36 der sechsten Planetenradstufe 34 ist permanent an eine abtnebsseitige Welle 28 des Nachschaltgetriebes 26 gekoppelt. Das Hohlrad 32 der fünften Planetenradstufe 29 ist permanent an das Sonnenrad 35 der sechsten Planetenradstufe 34 gekoppelt. Der Steg 31 der fünften Planetenradstufe 29 ist permanent an das Hohlrad 37 der sechsten Planetenradstufe 34 gekoppelt.

Zusätzlich zu den beiden Planetenradstufen 29 und 34 umfasst das Nachschaltgetriebe 26 drei Schaltelemente R, H, L, die allesamt als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 wirken diese Schaltelemente R, H und L derart mit dem Steg 31 und dem Hohlrad 32 der ersten Planetenradstufe 29 zusammen, dass abhängig von der Schaltstellung dieser Schaltelemente R, H und L der Steg 31 der fünften Planetenradstufe 29 und das Hohlrad 32 der fünften Planetenradstufe 29 entweder an das Gehäuse 3 oder untereinander gekoppelt sind. Zur Bereitstellung der sogenannten Low-Fahrstufe des Nachschaltgetriebes 26 ist das formschlüssige Schaltelement L geschlossen, wobei dann das Hohlrad 32 des fünften Planetenradsatzes 29 an das Gehäuse 3 angebunden ist. Zur Bereitstellung der sogenannten High-Fahrstufe ist das Schaltelement H geschlossen, wobei dann das Hohlrad 32 des fünften Planetenradsatzes 29 an den Steg 31 desselben gekoppelt ist. Dann, wenn zur Bereitstellung von Rückwärtsgängen das Schaltelement R geschlossen ist, ist der Steg 31 der fünften Planetenradstufe 29 an das Gehäuse 3 des Getriebes 1 gekoppelt.

Die Nachschaltgruppe 26 der Fig. 4 weist demnach zwei Planetenradstufen 29 und 34 sowie drei formschlüssige Schaltelemente R, H und L auf und dient der Bereitstellung von zwei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang. Mit dem Kraftfahrzeuggruppengetriebe 1 der Fig. 4 kann die Schaltmatrix der Fig. 5 genutzt werden, wobei sich die in Fig. 5 gezeigten Übersetzungen i und Gangsprünge φ dann ergeben, wenn für die erste Planetenradstufe 6 des Hauptgetriebes 2 eine Standgetriebeübersetzung iO = -1 ,500, für die zweite Planetenradstufe 11 des Hauptgetriebes 2 eine Standgetriebeübersetzung iO = -2,160, für die dritte Planetenradstufe 16 des Hauptgetriebes 2 eine Standgetriebeübersetzung iO = -1 ,790, für die vierte Planetenradstufe 21 des Hauptgetriebes 2 eine Standgetriebeübersetzung iO = -1 ,700, für die fünfte Planetenradstufe 29 des Nachschaltgetriebes 26 eine Standgetriebeübersetzung iO = -1 ,450 und für die sechste Planetenradstufe 34 des Nachschaltgetriebes 26 eine Standgetriebeübersetzung iO = -3,500 gewählt wird.

Mit dem Gruppengetriebe der Fig. 4 können grundsätzlich achtzehn Vorwärtsgänge und neun Rückwärtsgänge realisiert werden.

Zur Realisierung einer geeigneten Gangstufung in einem Gruppengetriebe werden in der Low-Fahrstufe sieben Gänge und der High-Fahrstufe vier Gänge genutzt, wodurch dann insgesamt elf Vorwärtsgänge V1 bis V11 und sieben Rückwärtsgänge R1 bis R7 genutzt werden.

Fig. 6 zeigt eine Abwandlung des Gruppengetriebes 1 der Fig. 4, die sich vom Gruppengetriebe der Fig. 4 durch die Verschaltung der Schaltelemente R, L und H mit den beiden Planetenradsätzen 29 und 34 der Nachschaltgruppe 26 unterscheidet.

So wirkt mit dem fünften Planetenradsatz 29 das Schaltelement R zusammen, welches zur Bereitstellung von Rückwärtsgängen geschlossen ist und im geschlossenen Zustand den Steg 31 der fünften Planetenradstufe 29 an das Gehäuse 3 des Getriebes 1 koppelt. In Fig. 6 wirken die Schaltelemente L und H mit der sechsten Planetenradstufe 34 zusammen, nämlich derart, dass zur Bereitstellung der Low-Fahrstufe das Schaltelement L geschlossen ist und dann das Sonnenrad 35 der sechsten Planetenradstufe 34 an das Gehäuse 3 anbindet, wobei zur Bereitstellung der High-Fahrstufe das Schaltelement H geschlossen ist und der Steg 36 der sechsten Planetenradstufe 34 an das Sonnenrad 35 gekoppelt ist. In Fig. 4 und 6 sind die beiden Planetenradsätze 29 und 34 der Nachschaltgrup- pe 26 axial hintereinander positioniert. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 sind die beiden Planetenradstufen 29 und 34 radial geschachtelt, wobei dann das Hohlrad 32 der fünften Planetenradstufe 29 und das Sonnenrad 35 der sechsten Planetenradstufe 34 von ein und derselben Baugruppe bereitgestellt werden.

Von den drei formschlüssigen Schaltelementen R, H und L können zwei beliebige Schaltelemente zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst sein. So können beispielsweise die Schaltelemente H und L zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst sein, wie dies in Fig. 4, 6 und 7 gezeigt ist. Ferner können auch, wie Fig. 8 entnommen werden kann, die beiden Schaltelemente R und H zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst sein. Darüber hinaus können auch die Schaltelemente R und L zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst werden.

Weitere Varianten von erfindungsgemäßen Getrieben 1 , die allesamt als Gruppengetriebe aus einem Hauptgetriebe 2 und einem Nachschaltgetriebe 26 ausgeführt sind, zeigen Fig. 9, 10 und 11 , wobei sich die Ausführungsbeispiele der Fig. 9, 10 und 11 von den oben bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen im Wesentlichen durch die Anordnung und die Kopplung der Schaltelemente B2 und K3 an die Planetenradstufen des Hauptgetriebes 2 unterscheiden.

In der Ausführungsvariante der Fig. 9 ist das Element B2, welches in Fig. 9 als B2' gekennzeichnet ist, zwischen das Hohlrad 9 der ersten Planetenradstufe 10 und das vierte Schaltelement K1 und ferner zwischen das Hohlrad 9 der ersten Planetenradstufe 6 und das dritte Schaltelement K4 geschaltet.

In der Ausführungsvariante der Fig. 9 ist dann der Steg 8 der ersten Planetenradstufe 6 permanent an den Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 gekoppelt, ferner ist in diesem Fall das Sonnenrad 7 der ersten Planetenradstufe 6 permanent an das Gehäuse 3 gekoppelt.

Eine weitere Variante eines Gruppengetriebes 1 zeigt Fig. 10, wobei in Fig. 10 das sechste Schaltelement B2" zwischen den Steg 8 der ersten Planetenradstufe 6 und den Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 geschaltet ist. In der Ausführungsvariante der Fig. 10 ist das Hohlrad 9 der ersten Planetenradstufe 6 unter Zwischenschaltung ausschließlich des vierten Schaltelements K1 an die antriebsseitige Welle 4 unter Zwischenschaltung ausschließlich des dritten Schaltelements K4 an das Sonnenrad 17 der dritten Planetenradstufe 16 gekoppelt, wobei das Sonnenrad 7 der ersten Planetenradstufe 6 permanent an das Gehäuse 3 gekoppelt ist.

Eine weitere Variante eines Gruppengetriebes 1 zeigt Fig. 11 , wobei in Fig. 11 das fünfte Schaltelement K3, welches als K3' bezeichnet ist, zwischen das Sonnenrad 22 der vierten Planetenradstufe 21 und das vierte Schaltelement K1)sowie das dritte Schaltelement K4 geschaltet ist, wobei dann der Steg 18 der dritten Planetenradstufe 16 und das Hohlrad 24 der vierten Planetenradstufe 21 permanent gekoppelt sind.

Die Schaltelemente B2 und K3 können demnach wirkungsgleich an unterschiedlichen Positionen innerhalb des Hauptgetriebes 2 positioniert werden. Diese Schaltelemente B2 und K3 wirken auf einer Seite des Schaltelements jeweils nur auf ein Radsatzelement eines Planetenradsatzes. Durch die in Fig. 9 bis 11 gezeigte, unterschiedliche Anordnung der Schaltelemente B2 bzw. B2' bzw. B2" und K3 bzw. K3' ändert sich der Kraftfluss bzw. der Momentfluss im Getriebe nicht.

Die Variation der Positionierung der Schaltelemente B2 und K3 im Hauptgetriebe 2 gemäß Fig. 9 bis 10 kann selbstverständlich mit der Variation des Nachschaltgetriebes 26 gemäß Fig. 4, 6, 7 und 8 kombiniert werden.

Die erfindungsgemäßen Getriebe zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad und einen geringen Bauaufwand aus. Die Getriebe verfügen über eine kompakte Bauform. Im Anfahrbereich können progressive und in den oberen Gängen nahezu geometrische Gangstufungen realisiert werden. Für die Gruppengetriebe können mehrere Rückwärtsgänge bereitgestellt werden. Es gibt eine hohe Anzahl an lastschaltbaren Gängen. Bauteilbelastungen können gering gehalten werden. Untere Gänge zeichnen sich durch eine gute Mehrfachschaltbarkeit aus.

Dann, wenn die Schaltelemente L und R des Nachschaltgetriebes 26 beide geschlossen sind, kann eine Parksperrenfunktion realisiert werden. Anstelle von Minus-Planetenradsätzen können auch Plus-Planetenradsätze eingesetzt werden, nämlich dann, wenn die Hohlrad- und Steganbindung vertauscht wird und der Betrag der Standgetriebeübersetzung um 1 erhöht wird.

Bezugszeichen

Kraftfahrzeuggetriebe

Hauptgetriebe

Gehäuse

Welle

Planetenradstufe / Planetenradsatz

Sonnenrad

Steg

Hohlrad

Planetenrad

Planetenradstufe / Planetenradsatz

Sonnenrad

Steg

Hohlrad

Planetenrad

Planetenradstufe / Planetenradsatz

Sonnenrad

Steg

Hohlrad

Planetenrad

Planetenradstufe / Planetenradsatz

Sonnenrad

Steg

Hohlrad

Planetenrad

Nachschaltgetriebe

Welle

Planetenradstufe / Planetenradsatz

Sonnenrad

Steg 32 Hohlrad

33 Planetenrad

34 Planetenradstufe / Planetenradsatz

35 Sonnenrad

36 Steg

37 Hohlrad

38 Planetenrad

B1 Schaltelement

B2, Β2', B2" Schaltelement

K1 Schaltelement

K2 Schaltelement

K3, K3' Schaltelement

K4 Schaltelement

R Schaltelement

H Schaltelement

L Schaltelement

Claims

Patentansprüche

1. Kraftfahrzeuggetriebe (1 ) mit zumindest einem Gehäuse (3) und einem Hauptgetriebe (2), wobei das Hauptgetriebe (2) zumindest Folgendes aufweist:

eine antriebsseitige Welle (4) und eine abtriebsseitige Welle (5);

einen ersten Planetenradsatz (6) mit einem Sonnenrad (7), einem Steg (8), einem auf dem Steg (8) gelagerten Planetenrad (10) und einem Hohlrad (9);

einen zweiten Planetenradsatz (11 ) mit einem permanent an die antriebsseitige Welle (4) gekoppelten Sonnenrad (12), einem permanent an die abtriebsseitige Welle (5) gekoppelten Steg (13), einem auf dem Steg (13) gelagerten Planetenrad (15) und einem Hohlrad (14);

einen dritten Planetenradsatz (16) mit einem Sonnenrad (17), einem Steg (18), einem auf dem Steg (18) gelagerten Planetenrad (20 ) und einem Hohlrad (19);

einen vierten Planetenradsatz (21) mit einem Sonnenrad (22), einem Steg (23), einem auf dem Steg (23) gelagerten Planetenrad (25) und einem Hohlrad (24);

wobei der Steg (13) des zweiten Planetenradsatzes (11 ) permanent an den Steg (23) des vierten Planetenradsatzes (21 ) gekoppelt ist;

wobei das Hohlrad (14) des zweiten Planetenradsatzes (11 ) permanent an das Hohlrad (19) des dritten Planetenradsatzes (16) gekoppelt ist;

wobei der Steg (23) des vierten Planetenradsatzes (21 ) unter Zwischenschaltung eines ersten Schaltelements (K2) an das Sonnenrad (17) des dritten Planeten radsatzes (16) koppelbar ist;

wobei der Steg (18) des dritten Planetenradsatzes (16) unter Zwischenschaltung eines zweiten Schaltelements (B1 ) an das Gehäuse (3) gekoppelt ist;

wobei das Sonnenrad (17) des dritten Planetenradsatzes (16) unter Zwischenschaltung eines dritten Schaltelements (K4) und eines vierten Schaltelements (K1 ) an die antriebsseitige Welle (4) koppelbar ist.

2. Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein fünftes Schaltelement (K3, K3') entweder zwischen den Steg (18) des dritten Planetenradsatzes (16) und das Hohlrad (24) des vierten Planetenradsatzes (21 ) oder zwischen das Sonnenrad (22) des vierten Planetenradsatzes (21 ) und einerseits das vierte Schaltelement (K1) sowie andererseits das dritte Schaltelement (K4) geschaltet ist.

3. Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das fünfte Schaltelement (K3) zwischen den Steg (18) des dritten

Planetenradsatzes (16) und das Hohlrad (24) des vierten Planetenradsatzes (21 ) geschaltet ist, das Sonnenrad (22) des vierten Planetenradsatzes (21 ) unter Zwischenschaltung ausschließlich des vierten Schaltelement (K1 ) an die antriebsseitige Welle (4) und unter Zwischenschaltung ausschließlich des dritten Schaltelement (K4) an das Sonnenrad (17) des dritten Planetenradsatzes (16) koppelbar ist;

dann, wenn das fünfte Schaltelement (Κ3') zwischen das Sonnenrad (22) des vierten Planetenradsatzes (21 ) und das vierte Schaltelement (K1 ) sowie das dritte Schaltelement (K4) geschaltet ist, der Steg (18) des dritten Planetenradsatzes (16) und das Hohlrad (24) des vierten Planetenradsatzes (21 ) permanent gekoppelt sind.

4. Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein sechstes Schaltelement (B2, Β2', B2") entweder zwischen das Sonnenrad (7) des ersten Planetenradsatzes (6) und das Gehäuse (3) oder zwischen den Steg (8) des ersten Planetenradsatzes (6) und den Steg (18) des dritten Planetenradsatzes (16) oder zwischen das Hohlrad (9) des ersten Planetenradsatzes (6) und das vierte Schaltelement (K1 ) und ferner das dritte Schaltelement (K4) geschaltet ist.

5. Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das sechste Schaltelement (B2) zwischen das Sonnenrad (7) des ersten Planetenradsatzes (6) und das Gehäuse (3) geschaltet ist, der Steg (8) des ersten Planetenradsatzes (6) und der Steg (18) des dritten Planetenradsatzes (16) permanent gekoppelt sind, und das Hohlrad (9) des ersten Planetenradsatzes (6) unter Zwischenschaltung ausschließlich des vierten Schaltelement (K1) an die antriebsseitige Welle (4) und unter Zwischenschaltung ausschließlich des dritten Schaltelement (K4) an das Sonnenrad (17) des dritten Planetenradsatzes (16) koppelbar ist;

dann, wenn das sechste Schaltelement (Β2') zwischen das Hohlrad (9) des ersten Planetenradsatzes (6) und das vierte Schaltelement (K1 ) und ferner zwischen das Hohlrad (9) des ersten Planetenradsatzes (6) und das dritte Schaltelement (K4) geschaltet ist, der Steg (8) des ersten Planetenradsatzes (6) und der Steg (18) des dritten Planetenradsatzes (16) permanent gekoppelt sind, und das Sonnenrad (7) des ersten Planetenradsatzes (6) permanent an das Gehäuse (3) gekoppelt ist; dann, wenn das sechste Schaltelement (B2") zwischen den Steg (8) des ersten Planetenradsatzes (6) und den Steg (18) des dritten Planetenradsatzes (16) geschaltet ist, das Hohlrad (9) des ersten Planetenradsatzes (6) unter Zwischenschaltung ausschließlich des vierten Schaltelements (K1 ) an die antriebsseitige Welle (4) und unter Zwischenschaltung ausschließlich des dritten Schaltelements (K4) an das Sonnenrad (17) des dritten Planetenradsatzes (16) koppelbar ist, und das Sonnenrad (7) des ersten Planetenradsatzes (6) permanent an das Gehäuse (3) gekoppelt ist.

6. Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass

der erste Planetenradsatz (6) benachbart zu einem antriebsseitigen Ende des Hauptgetriebes (2) positioniert ist;

der zweite Planetenradsatz (11 ) benachbart zu einem abtriebsseitigen Ende des Hauptgetriebes (2) positioniert ist

der dritte Planetenradsatz (16) zwischen dem ersten Planetenradsatz (6) und dem zweiten Planetenradsatz (11 ) benachbart zum ersten Planetenradsatz (6) positioniert ist;

der vierte Planetenradsatz (21 ) zwischen dem ersten Planetenradsatz (6) und dem zweiten Planetenradsatz (11 ) benachbart zum zweiten Planetenradsatz (11 ) positioniert ist.

7. Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (B1) und dritte Schaltelement (K4) des Hauptgetriebes (2) formschlüssige Schaltelemente sind, und das die übrigen Schaltelemente (B2, K1 , K2, K3) des Hauptgetriebes (2) reibschlüssige Schaltelemente sind.

8. Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der abtriebsseitige Welle (5) des Hauptgetriebes (2) eine antriebsseitige Welle (27) eines dem Hauptgetriebe (2) nachgeschalteten Nachschaltgetriebes (26) angreift, wobei das Nachschaltgetriebe (26) einen fünften Planetenradsatz (29) mit einem Sonnenrad (30), einem Steg (31 ), einem auf dem Steg (31 ) gelagerten Planetenrad (33) und einem Hohlrad (32) und einen sechsten Planetenradsatzes (34) mit einem Sonnenrad (35), einem Steg (36), einem auf dem Steg (36) gelagerten Planetenrad (38) und einem Hohlrad (37) aufweist.

9. Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (30) des fünften Planetenradsatzes (29) permanent an die an- triebsseitige Welle (27) des Nachschaltgetriebes (26) und damit die abtriebsseitige Welle (5) des Hauptgetriebes (2) gekoppelt ist;

der Steg (36) des sechsten Planetenradsatzes (34) permanent an eine abtriebsseitige Welle (28) des Nachschaltgetriebes (26) gekoppelt ist;

das Hohlrad (32) des fünften Planetenradsatzes (29) permanent an des Sonnenrad (35) des sechsten Planetenradsatzes (34) gekoppelt ist;

der Steg (31 ) des fünften Planetenradsatzes (29) permanent an das Hohlrad (37) des sechsten Planetenradsatzes (34) gekoppelt ist.

10. Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (31) des fünften Planetenradsatzes (29) und das Hohlrad (32) des fünften Planetenradsatzes (29) abhängig von Schaltelementen (R, H, L) des Nachschaltgetriebes (25) entweder an das Gehäuse (3) oder untereinander koppelbar sind.

11. Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (31) des fünften Planetenradsatzes (29) abhängig von einem Schaltelement (R) des Nachschaltgetriebes (25) an das Gehäuse (3) koppelbar ist, und dass das Sonnenrad (35) des sechsten Planetenradsatzes (34) abhängig von weiteren Schaltelementen (H, L) entweder an das Gehäuse (3) oder an den Steg (36) des sechsten Planetenradsatzes (34) koppelbar ist.