WO2025032001A1

WO2025032001A1 - Nachschaltgetriebe für ein nutzfahrzeug und nutzfahrzeug mit einem solchen nachschaltgetriebe

Info

Publication number: WO2025032001A1
Application number: PCT/EP2024/072041
Authority: WO
Inventors: Marc Stroelin; Frank Steffens
Original assignee: Daimler Truck AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2023-08-07
Filing date: 2024-08-02
Publication date: 2025-02-13
Anticipated expiration: 2026-02-07
Also published as: DE102023120933A1; CN121712662A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nachschaltgetriebe (3) für ein Nutzfahrzeug (1), das einen Planetensatz (19) aufweist, wobei der Planetensatz (19) ein erstes Element (21), ein zweites Element (25) und ein drittes Element (29) aufweist, wobei das erste Element (21) als Antriebselement ausgebildet eingerichtet ist, um mit einer Steckwelle (16) wirkverbunden zu werden, wobei die Steckwelle (16) eingerichtet ist, um mit einer angetriebenen Welle des Nutzfahrzeugs (1) wirkverbunden zu werden, wobei das zweite Element (25) als Abtriebselement ausgebildet und eingerichtet ist, um mit einem angetriebenen Rad (5) des Nutzfahrzeugs (1) wirkverbunden zu werden, und wobei das dritte Element (29) mittels einer Schaltvorrichtung (35) wahlweise in einer ersten Schaltstellung festbremsbar und in einer zweiten Schaltstellung mit einem Element (21, 25, 29), ausgewählt aus dem ersten Element (21) und dem zweiten Element (25), verblockbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (35) die Steckwelle (16) als verlagerbares Umschaltelement aufweist.

Description

Nachschaltgetriebe für ein Nutzfahrzeug und Nutzfahrzeug mit einem solchen Nachschaltgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Nachschaltgetriebe für ein Nutzfahrzeug und ein Nutzfahrzeug mit einem solchen Nachschaltgetriebe.

Aus DE 10 2020 005 019 Al geht ein Nachschaltgetriebe für ein Nutzfahrzeug hervor, wobei das Nachschaltgetriebe einen Planetensatz aufweist, bei dem ein Hohlrad des Planetensatzes, das weder direkt mit einer Antriebswelle noch direkt mit einem Abtrieb verbunden ist, mittels einer Schaltvorrichtung zwischen zwei Schaltstellungen geschaltet werden kann, wobei es in einer ersten Schaltstellung der beiden Schaltstellungen festgebremst und in einer zweiten Schaltstellung der beiden Schaltstellungen mit einem Sonnenrad des Planetensatzes verblockt werden kann. Auf diese Weise können zwei verschiedene Übersetzungen für das Nachschaltgetriebe bereitgestellt werden. Das Nachschaltgetriebe, insbesondere die Schaltvorrichtung, ist in Hinblick auf eine konstruktive Ausgestaltung, Verschleißanfälligkeit und Effizienz in den Hauptfahrbereichen verbesserungsfähig. Soweit bei einem derartigen Getriebe eine Neutralstellung oder Leerlauf vorgesehen ist, entstehen nachteilig insbesondere sogenannte Planschverluste.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nachschaltgetriebe für ein Nutzfahrzeug und ein Nutzfahrzeug mit einem solchen Nachschaltgetriebe zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest teilweise reduziert sind, vorzugsweise nicht auftreten.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Nachschaltgetriebe, das auch als Range-Getriebe bezeichnet wird, für ein Nutzfahrzeug geschaffen wird, wobei das Nachschaltgetriebe einen Planetensatz aufweist, wobei der Planetensatz ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist, wobei das erste Element als Antriebselement ausgebildet und eingerichtet ist, mit einer Steckwelle wirkverbunden zu werden, wobei die Steckwelle eingerichtet ist, um mit einer angetriebenen Welle des Nutzfahrzeugs wirkverbunden zu werden, wobei das zweite Element als Abtriebselement ausgebildet und eingerichtet ist, um mit einem angetriebenen Rad des Nutzfahrzeugs wirkverbunden zu werden, und wobei das dritte Element mittels einer Schaltvorrichtung wahlweise in einer ersten Schaltstellung festbremsbar, insbesondere festgebremst, und in einer zweiten Schaltstellung mit einem Element, ausgewählt aus dem ersten Element und dem zweiten Element, verblockbar, insbesondere verblockt ist. Das Nachschaltgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass die Schaltvorrichtung die Steckwelle als verlagerbares Umschaltelement aufweist. Vorteilhaft ermöglicht dies in konstruktiv besonders einfacher und kompakter Weise eine Bereitstellung einer Mehrzahl von Schaltzuständen der Schaltvorrichtung.

Im Betrieb des Nachschaltgetriebes ist dem ersten Element eine Antriebsdrehzahl zugeordnet, und dem zweiten Element ist eine Abtriebsdrehzahl zugeordnet. Die Antriebsdrehzahl kann dabei insbesondere gleich einer Drehzahl der angetriebenen Welle des Nutzfahrzeugs sein, während die Abtriebsdrehzahl gleich einer Drehzahl des angetriebenen Rades sein kann.

Unter „Festbremsen" eines Elements des Planetensatzes wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre verstanden, dass das festgebremste Element drehfest festgelegt, insbesondere drehfest mit einem nicht rotierenden Teil, beispielsweise einem Achsschenkel oder einem Fahrwerksrahmen, verbunden wird.

Unter einem „miteinander Verblocken" zweier Elemente des Planetensatzes wird demgegenüber im Kontext der vorliegenden technischen Lehre verstanden, dass die miteinander verblockten Elemente des Planetensatzes relativ zueinander drehfest, als verbundene Einheit jedoch insgesamt drehbar, miteinander verbunden werden. Die beiden miteinander verblockten Elemente können also nur noch mit gleicher gemeinsamer Drehzahl rotieren.

Insbesondere kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung durch Festbremsen des dritten Elements in der ersten Schaltstellung eine Übersetzung ins Langsame zwischen der Antriebsdrehzahl und der Abtriebsdrehzahl bereitgestellt werden, insbesondere um ein Anfahrverhalten eines das Nachschaltgetriebe aufweisenden Nutzfahrzeugs zu verbessern, während durch Verblocken des dritten Elements mit dem ersten Element oder dem zweiten Element in der zweiten Schaltstellung ein Verhältnis von 1:1 zwischen Antriebsdrehzahl und Abtriebsdrehzahl bereitgestellt werden kann, sodass die Effizienz des Nutzfahrzeugs im regulären Fährbetrieb oder Normalfahrbetrieb hoch ist.

Unter einem „Element" eines Planetensatzes wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Zahnrad oder Zahnradsatz des Planetensatzes verstanden. Ein Planetensatz weist dabei typischerweise ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad auf, wobei das Sonnenrad mit dem Planetenträger und der Planetenträger sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad kämmt; insbesondere ist dabei der Planetenträger radial innerhalb des Sonnenrads angeordnet, und das Sonnenrad ist radial innerhalb des Planetenträger angeordnet. Insbesondere sind das erste Element, das zweite Element und das dritte Element paarweise voneinander verschiedene Elemente des Planetensatzes, die jeweils ausgewählt sind aus einer Gruppe, bestehend aus dem Sonnenrad, dem Planetenträger und dem Hohlrad.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung mindestens ein als Klauenkupplung ausgebildetes Schaltelement aufweist. Vorteilhaft ist das Nachschaltgetriebe aufgrund der Ausgestaltung des mindestens einen Schaltelements als Klauenkupplung konstruktiv besonders einfach ausgestaltet, weist eine geringe Verschleißanfälligkeit auf und ist in Hinblick auf seine Effizienz in den Hauptfahrbereichen verbessert. Insbesondere ist dabei eine Klauenkupplung im Vergleich zu einem Reibschaltelement konstruktiv weniger aufwendig, weniger verschleißanfällig und in Hinblick auf die Effizienz aufgrund der deutlich geringeren oder nicht existenten Reibungsverluste verbessert.

In einer Ausführungsform ist das Nachschaltgetriebe - bis auf die Ausgestaltung der Steckwelle als verlagerbares Umschaltelement und optional die Ausbildung des mindestens einen Schaltelements als Klauenkupplung - von seiner Ausgestaltung und Funktionsweise her so ausgebildet, wie dies in Zusammenhang mit einem der Planetensätze der Range-Gruppe in der DE 10 2020 005 019 Al beschrieben ist.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung ein erstes Schaltelement des mindestens einen Schaltelements aufweist, mittels dem das dritte Element in der ersten Schaltstellung festgebremst werden kann, wobei die Schaltvorrichtung außerdem ein zweites Schaltelement des mindestens einen Schaltelements aufweist, mittels dem das dritte Element in der zweiten Schaltstellung mit dem einen Element, ausgewählt aus dem ersten Element und dem zweiten Element, verblockt werden kann.

In einer Ausgestaltung ist das erste Schaltelement als Klauenkupplung ausgebildet. In einer anderen Ausgestaltung ist das zweite Schaltelement als Klauenkupplung ausgebildet. In wieder einer anderen Ausgestaltung sind das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement jeweils als Klauenkupplung ausgebildet.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Element und das zweite Element derart ausgebildet sind, dass sich in der ersten Schaltstellung eine Übersetzung / mit / > 1 (Übersetzung ins Langsame oder Untersetzung) zwischen der Antriebsdrehzahl des Antriebselements und der Abtriebsdrehzahl des Abtriebselements ergibt. Auf diese Weise kann mittels des Nachschaltgetriebes insbesondere ein Anfahrverhalten eines das Nachschaltgetriebe aufweisenden Nutzfahrzeugs verbessert werden.

In einer Ausführungsform sind das erste Element und das zweite Element derart ausgebildet, dass die Übersetzung / zwischen der Antriebsdrehzahl und der Abtriebsdrehzahl des Abtriebselements in der ersten Schaltstellung / = 4 beträgt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das dritte Element in einer dritten Schaltstellung der Schaltvorrichtung frei ist. Insbesondere entspricht die dritte Schaltstellung eine Neutralstellung des Nachschaltgetriebes, in der das Nachschaltgetriebe im Leerlauf ist. Dass das dritte Element in der dritten Schaltstellung frei ist, bedeutet insbesondere, dass das dritte Element weder fest gebremst noch mit einem anderen Element oder Teil verblockt ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung eingerichtet ist, um die Steckwelle in der ersten und zweiten - sowie optional in der dritten - Schaltstellung der Schaltvorrichtung in einen aus der angetriebenen Welle, der Steckwelle und dem ersten Element gebildeten Antriebskraftpfad einzukoppeln oder in dem Antriebskraftpfad eingekoppelt zu halten. Die Schaltvorrichtung ist außerdem eingerichtet, um die Steckwelle in einer vierten Schaltstellung der Schaltvorrichtung von dem Antriebskraftpfad zu entkoppeln. Somit kann in der ersten Schaltstellung und in der zweiten Schaltstellung ein Drehmoment von der angetriebenen Welle über die Steckwelle auf den Planetensatz übertragen werden. Die vierte Schaltstellung entspricht demgegenüber einer Entkopplungsstellung, in der die Drehmomentübertragung an mindestens einer Stelle mechanisch unterbrochen ist, sodass kann kein Drehmoment mehr von der Antriebswelle auf den Planetensatz übertragen werden kann. Da der Planetensatz in der Entkopplungsstellung nicht angetrieben ist und damit nicht mit der Antriebswelle oder der Steckwelle mitdreht, können vorteilhaft Planschverluste reduziert, insbesondere vollständig vermieden werden, die demgegenüber in der dritten Schaltstellung als Neutralstellung noch auftreten. Somit ist die Effizienz des Nachschaltgetriebes besonders hoch.

In einer Ausgestaltung ist die Schaltvorrichtung eingerichtet, um die Steckwelle in der vierten Schaltstellung von der angetriebenen Welle zu entkoppeln. In einer anderen Ausgestaltung ist die Schaltvorrichtung eingerichtet, um die Steckwelle in der vierten Schaltstellung von dem ersten Element zu entkoppeln, insbesondere aus einem Eingriff, insbesondere einer drehmomentübertragenden Struktur, beispielsweise einer Verzahnung, des ersten Elements herauszuverlagern, oder eine zwischen dem ersten Element und der Steckwelle bestehende Kupplung, beispielsweise eine Klauenkupplung, zu öffnen.

In einer Ausgestaltung weist Schaltvorrichtung ein drittes Schaltelement des mindestens einen Schaltelements auf, das bevorzugt als Klauenkupplung ausgebildet ist. In einer Ausgestaltung kann die Steckwelle mittels des dritten Schaltelements wahlweise mit dem ersten Element verbunden oder von dem ersten Element entkoppelt werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung einen Aktor zur Velagerung der Steckwelle aufweist. Vorteilhaft ist mittels des - insbesondere ansteuerbaren - Aktors eine einfache Ansteuerung der Schaltvorrichtung und Verlagerung der Steckwelle in die verschiedenen Schaltzustände möglich.

In einer Ausführungsform ist der Aktor als pneumatischer Mehrstellungszylinder, insbesondere als Dreistellungszylinder oder Vierstellungszylinder, ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform ist der Aktor als hydraulischer Mehrstellungszylinder, insbesondere Dreistellungszylinder oder Vierstellungszylinder, ausgebildet. In wieder einer anderen Ausführungsform ist der Aktor als elektrischer Aktor, insbesondere als elektromotorischer Aktor, insbesondere als elektrischer Linearaktor oder Linearmotor, ausgebildet.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Element ein Sonnenrad, das zweite Element ein Planetenträger, und das dritte Element ein Hohlrad des Planetensatzes ist.

Alternativ ist das erste Element ein Sonnenrad, das zweite Element ein Hohlrad und das dritte Element ein Planetenträger des Planetensatzes.

Alternativ ist das erste Element ein Hohlrad, das zweite Element ein Planetenträger und das dritte Element ein Sonnenrad des Planetensatzes.

Mit jeder der zuvor beschriebenen Zuordnungen der ersten bis dritten Elemente kann vorteilhaft in der ersten Schaltstellung eine Übersetzung ins Langsame (/ > 1) zwischen der Antriebsdrehzahl des Antriebselements und der Abtriebsdrehzahl des Abtriebselements erreicht werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Element ein Sonnenrad, das zweite Element ein Planetenträger und das dritte Element ein Hohlrad des Planetensatzes ist, wobei das Hohlrad in der zweiten Schaltstellung mit dem Planetenträger verblockbar, insbesondere verblockt ist.

Alternativ ist vorgesehen, dass das erste Element ein Sonnenrad, das zweite Element ein Planetenträger und das dritte Element ein Hohlrad des Planetensatzes ist, wobei das Hohlrad in der zweiten Schaltstellung mit dem Sonnenrad verblockbar, insbesondere verblockt ist.

Mittels beider Verblockungen des Hohlrads - entweder mit dem Sonnenrad oder mit dem Planetenträger - kann ein Verhältnis von 1:1 zwischen der Antriebsdrehzahl und der Abtriebsdrehzahl hergestellt werden (auch als Direktantrieb bezeichnet), sodass die Effizienz des Antriebs außerhalb eines Anfahrvorgangs, das heißt insbesondere im Normalfahrbetrieb, hoch ist.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Nutzfahrzeug geschaffen wird, das ein erfindungsgemäßes Nachschaltgetriebe oder ein Nachschaltgetriebe nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist. In Zusammenhang mit dem Nutzfahrzeug ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit dem Nachschaltgetriebe beschrieben wurden.

In einer Ausführungsform ist die Schaltvorrichtung angeordnet und eingerichtet, um das dritte Element in der ersten Schaltstellung an einem Achsschenkel des Nutzfahrzeugs festzubremsen. Alternativ kann das dritte Element in der ersten Schaltstellung auch an einem anderen, nicht mit einem Rad mitdrehenden Teil des Nutzfahrzeugs, beispielsweise einem Gehäuse einer Radaufhängung, einem Achsschenkel, einem Fahrwerksrahmen oder Fahrwerksteil, einem Rahmenteil oder dergleichen, festgebremst werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steckwelle über eine Kopplungsvorrichtung mit einer Ausgangswelle eines Differenzialgetriebes des Nutzfahrzeugs als der angetriebenen Welle des Nutzfahrzeugs drehfest verbunden werden kann, insbesondere verbunden ist. Vorteilhaft kann auf diese Weise ein besonders effizienter Antrieb bereitgestellt werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Element mit einer Radnabe eines angetriebenen Rades des Nutzfahrzeugs drehfest verbunden ist. Vorteilhaft kann auf diese Weise ein besonders effizienter Abtrieb bereitgestellt werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Nutzfahrzeug als Lastkraftwagen oder als Omnibus ausgebildet ist. In Zusammenhang mit diesen Nutzfahrzeugen verwirklichen sich in besonderer Weise die zuvor beschriebenen Vorteile. Es ist aber in anderen Ausgestaltungen auch möglich, dass das Nutzfahrzeug als eine andere Art Nutzfahrzeug, insbesondere auch als Kettenfahrzeug, ausgebildet ist. Unter einem Rad des Nutzfahrzeugs ist dann ein eine Kette des Nutzfahrzeugs antreibendes oder führendes Rad zu verstehen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Nutzfahrzeug als elektrisch angetriebenes Nutzfahrzeug ausgebildet ist.

In einer Ausgestaltung weist das Nutzfahrzeug - bis auf die Ausgestaltung der Steckwelle als verlagerbares Umschaltelement und optional die Ausbildung des mindestens einen Schaltelements als Klauenkupplung - ein Antriebssystem auf, wie es in der DE 102020005 019 Al beschrieben ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Nutzfahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel eines Nachschaltgetriebes;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des Nachschaltgetriebes, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Nachschaltgetriebes.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Nutzfahrzeugs 1 mit einem Ausführungsbeispiel eines Nachschaltgetriebes 3.

Das Nutzfahrzeug 1 weist eine Mehrzahl an Rädern 5 auf, wobei hier konkret eine nicht angetriebene Vorderachse 7 und eine angetriebene Hinterachse 9 dargestellt sind, wobei auf jeder Achse jeweils zwei Räder 5 angeordnet sind. Das Nutzfahrzeug 1 kann aber auch mehr als zwei Achsen aufweisen. Auch ist es möglich, dass das Nutzfahrzeug 1 auf mindestens einer Achse mehr als zwei Räder 5 aufweist. Weiter ist es möglich, dass das Nutzfahrzeug 1 mehr als eine angetriebene Achse aufweist, beispielsweise können in einer Ausgestaltung sowohl die Vorderachse 7 als auch die Hinterachse 9 angetrieben sein. Um die Hinterachse 9 anzutreiben, weist das Nutzfahrzeug 1 bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen Antrieb 11 auf, der vorzugsweise als elektrischer Antrieb ausgebildet ist, insbesondere wie dies in der DE 102020005 019 Al beschrieben ist. Der Antrieb 11 kann aber auch als Hybridantrieb, insbesondere als Parallelhybrid oder als serieller Hybridantrieb ausgestaltet sein. Auch kann der Antrieb 11 als rein verbrennungsmotorischer Antrieb ausgestaltet sein. Ist der Antrieb 11 als elektrischer Antrieb ausgestaltet, kann er insbesondere batteriebetrieben ausgebildet sein und/oder eine Brennstoffzelle aufweisen.

Der Antrieb 11 ist über ein Differenzialgetriebe 13 mit den angetriebenen Rädern 5 der Hinterachse 9 antriebswirkverbunden.

Insbesondere ist jedem angetriebenen Rad 5 des Nutzfahrzeugs 1 ein Nachschaltgetriebe 3 gemäß einem der in Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 beschriebenen Ausführungsbeispiele zugeordnet. Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel des Nutzfahrzeugs 1 weist somit zwei Nachschaltgetriebe 3 auf, die gemeinsam eine sogenannte Range-Gruppe 15 bilden.

Die Nachschaltgetriebe 3 weisen jeweils eine Steckwelle 16 auf, wobei die Steckwelle 16 jeweils über eine Kopplungsvorrichtung 17 mit einer Ausgangswelle 18 des Differenzialgetriebes 13 als einer angetriebenen Welle des Nutzfahrzeugs 1 drehfest verbunden werden kann, vorzugsweise verbunden ist.

Das Nutzfahrzeug 1 ist vorzugsweise als Lastkraftwagen oder als Omnibus ausgebildet.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des Nachschaltgetriebes 3 des Nutzfahrzeugs 1 gemäß Figur 1.

Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.

Das Nachschaltgetriebe 3 weist einen Planetensatz 19 auf, der seinerseits ein erstes Element 21 - hier ein Sonnenrad 23 -, ein zweites Element 25 - hier einen Planetenträger 27 -, und ein drittes Element 29 - hier ein Hohlrad 31 - aufweist. Das erste Element 21 ist als Antriebselement ausgebildet und eingerichtet, um mit der Steckwelle 16 wirkverbunden zu werden. Bevorzugt ist das erste Element 21 mit der Steckwelle 16 antriebswirkverbunden. Das zweite Element 25 ist als Abtriebselement ausgebildet und eingerichtet, um mit einem der angetriebenen Räder 5 des Nutzfahrzeugs 1 wirkverbunden zu werden. Insbesondere ist das zweite Element 25 mit einer Radnabe 33 eines der angetriebenen Räder 5 des Nutzfahrzeugs 1 drehfest verbunden. Das dritte Element 29 ist mittels einer Schaltvorrichtung 35 wahlweise in einer ersten Schaltstellung festbremsbar, insbesondere festgebremst, und in einer zweiten Schaltstellung mit einem Element, ausgewählt aus dem ersten Element 21 und dem zweiten Element 25, verblockbar, insbesondere verblockt.

In Figur 2 ist die Schaltvorrichtung 35 in einer dritten, neutralen Schaltstellung dargestellt, in welcher das dritte Element 29 frei ist, das heißt das dritte Element 29 ist weder festgebremst noch mit einem anderen Element verblockt, sondern vielmehr frei drehbar. In dieser Schaltstellung ist das Nachschaltgetriebe 3 im Leerlauf, und es kann kein Drehmoment zwischen der Ausgangswelle 18 und der Radnabe 33 übertragen werden. Allerdings drehen sich die Elemente 21, 25, 29 in der dritten Schaltstellung, sodass Planschverluste entstehen.

Ausgehend von der in Figur 2 dargestellten dritten Schaltstellung kann die Schaltvorrichtung 35 nach links in die erste Schaltstellung und nach rechts in die zweite Schaltstellung verlagert werden.

Durch Festbremsen des dritten Elements 29 in der ersten Schaltstellung wird eine Übersetzung ins Langsame zwischen einer Antriebsdrehzahl der Ausgangswelle 18 und einer Abtriebsdrehzahl der Radnabe 33 und damit zugleich des angetriebenen Rades 5 bereitgestellt, wodurch ein Anfahrverhalten des Nutzfahrzeugs 1 verbessert wird. Durch Verblocken des dritten Elements 29 mit dem ersten Element 21 oder dem zweiten Element 25 in der zweiten Schaltstellung wird ein Verhältnis von 1:1 zwischen der Antriebsdrehzahl und der Abtriebsdrehzahl bereitgestellt, sodass die Effizienz des Nutzfahrzeugs 1 im regulären Fährbetrieb oder Normalfahrbetrieb hoch ist.

Die Schaltvorrichtung 35 weist die Steckwelle 16 als verlagerbares Umschaltelement auf. Dabei ist die Steckwelle 16 bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel linear entlang ihrer Längserstreckung, das heißt in der Figur von links nach rechts - und umgekehrt - verlagerbar.

Zur Verlagerung der Steckwelle 16 weist die Schaltvorrichtung 35 einen Aktor 36 auf. Der Aktor 36 kann als pneumatischer oder hydraulischer Mehrstellungszylinder oder als elektrischer Aktor, insbesondere Linearaktor, ausgebildet sein.

Insbesondere kann der Aktor 36 in einer Ausgestaltung drei verschiedene Funktionsstellungen aufweisen, die den drei Schaltstellungen - der ersten Schaltstellung, der zweiten Schaltstellung und der dritten Schaltstellung - entsprechen. In einer anderen Ausgestaltung kann der Aktor 36 aber auch vier verschiedene Funktionsstellungen aufweisen. Eine vierte Funktionsstellung des Aktors 36 entspricht dann einer vierten Schaltstellung der Schaltvorrichtung 35. In dieser Ausgestaltung ist die Schaltvorrichtung 35 eingerichtet, um die Steckwelle 16 in der ersten, zweiten und dritten Schaltstellung in einen Antriebskraftpfad einzukoppeln oder in dem Antriebskraftpfad eingekoppelt zu halten, wobei der Antriebskraftpfad aus der Ausgangswelle 18, der Steckwelle 16 - insbesondere verbunden mit der Ausgangswelle 18 über die Kopplungsvorrichtung 17 - und dem ersten Element 21 gebildet ist. Die Schaltvorrichtung 35 ist eingerichtet, um die Steckwelle 16 in der vierten Schaltstellung von dem Antriebskraftpfad zu entkoppeln.

In einer Ausgestaltung kann dazu die Steckwelle 16 aus dem ersten Element 21 herausgezogen werden, insbesondere in der Figur nach links, was allerdings einen vergleichsweise langen Schaltweg mit sich bringt.

In einer anderen Ausgestaltung kann die Steckwelle 16 zur Verwirklichung der vierten Schaltstellung von der Kopplungsvorrichtung 17 entkoppelt werden, oder die Kopplungsvorrichtung 17 kann von der Ausgangswelle 18 entkoppelt werden. Die Entkopplung der Kopplungsvorrichtung 17 - wahlweise von der Steckwelle 16 oder von der Ausgangswelle 18 - kann durch den Aktor 36 oder, in wieder einer anderen Ausgestaltung, auch durch die dann aktiv ausgestaltete Kopplungsvorrichtung 17 anstelle des Aktors 36 erfolgen. In diesem Fall kann der Aktor 36 lediglich drei Funktionsstellungen aufweisen, und es kann trotzdem - durch Ansteuerung der Kopplungsvorrichtung 17 - zusätzlich die vierte Schaltstellung der Schaltvorrichtung 35 verwirklicht werden.

Die Schaltvorrichtung 35 weist bevorzugt als Klauenkupplungen ausgebildete Schaltelemente 37 auf, nämlich ein erstes Schaltelement 37.1, mittels dem das dritte Element 29 in der ersten Schaltstellung festgebremst wird, und ein zweites Schaltelement 37.2, mittels dem das dritte Element 29 in der zweiten Schaltstellung mit dem ersten Element 21 oder dem zweiten Element 25, verblockt wird.

Durch die als Klauenkupplung ausgebildeten Schaltelemente 37 ist das Nachschaltgetriebe 3 konstruktiv wenig aufwendig ausgestaltet, weist eine verringerte Verschleißanfälligkeit auf, und es ist in Hinblick auf seine Effizienz in den Hauptfahrbereichen verbessert.

Bei dem in Figur 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist das Hohlrad 31 in der zweiten Schaltstellung mit dem Planetenträger 27 verblockt. In der ersten Schaltstellung ist das Hohlrad 31 an einem Achsschenkel 39 des Nutzfahrzeugs 1 festgebremst.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Nachschaltgetriebes 3.

Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 dadurch, dass die Schaltvorrichtung 35 ein drittes Schaltelement 37.3 aufweist, mittels dem die Steckwelle 16 in der ersten, zweiten und dritten Schaltstellung drehfest mit dem ersten Element 21, nämlich dem Sonnenrad 23, verbunden ist, wobei sie in der vierten Schaltstellung von dem ersten Element 21 entkoppelt werden kann, insbesondere indem die Steckwelle 16 in Figur 3 in eine ganz links angeordnete Position verlagert wird, in welcher das Hohlrad 31 nicht mit dem Planetenträger 27 verblockt und auch nicht mehr mit dem Achsschenkel 39 verbunden ist.

Vorzugsweise ist auch das dritte Schaltelement 37.3 als Klauenkupplung ausgebildet. Es weist dabei insbesondere einen größeren Durchmesser auf als das Sonnenrad 23 selbst, wodurch vorteilhaft zur Übertragung eines gleichen Drehmoments eine geringere Eingrifftiefe seiner Klauen erforderlich ist.

Claims

Patentansprüche

1. Nachschaltgetriebe (3) für ein Nutzfahrzeug (1), das einen Planetensatz (19) aufweist, wobei der Planetensatz (19) ein erstes Element (21), ein zweites Element (25) und ein drittes Element (29) aufweist, wobei das erste Element (21) als Antriebselement ausgebildet eingerichtet ist, um mit einer Steckwelle (16) wirkverbunden zu werden, wobei die Steckwelle (16) eingerichtet ist, um mit einer angetriebenen Welle des Nutzfahrzeugs (1) wirkverbunden zu werden, wobei das zweite Element (25) als Abtriebselement ausgebildet und eingerichtet ist, um mit mindestens einem angetriebenen Rad (5) des Nutzfahrzeugs (1) wirkverbunden zu werden, und wobei das dritte Element (29) mittels einer Schaltvorrichtung (35) wahlweise in einer ersten Schaltstellung festbremsbar und in einer zweiten Schaltstellung mit einem Element (21, 25, 29), ausgewählt aus dem ersten Element (21) und dem zweiten Element (25), verblockbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (35) die Steckwelle (16) als verlagerbares Umschaltelement aufweist.

2. Nachschaltgetriebe (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (35) mindestens ein als Klauenkupplung ausgebildetes Schaltelement (37) aufweist.

3. Nachschaltgetriebe (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Element (29) in einer dritten Schaltstellung der Schaltvorrichtung (35) frei ist.

4. Nachschaltgetriebe (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (35) eingerichtet ist, um die Steckwelle (16) in der ersten, zweiten und optional dritten Schaltstellung der Schaltvorrichtung (35) in einen aus der angetriebenen Welle, der Steckwelle (16) und dem ersten Element (21) gebildeten Antriebskraftpfad einzukoppeln oder in dem Antriebskraftpfad eingekoppelt zu halten, und um die Steckwelle (16) in einer vierten Schaltstellung der Schaltvorrichtung (35) von dem Antriebskraftpfad zu entkoppeln.

5. Nachschaltgetriebe (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (35) einen Aktor (36) zur Verlagerung der Steckwelle (16) aufweist, der optional als pneumatischer oder hydraulischer Mehrstellungszylinder oder als elektrischer Aktor ausgebildet ist.

6. Nachschaltgetriebe (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (21) ein Sonnenrad (23), das zweite Element (25) ein Planetenträger (27), und das dritte Element (29) ein Hohlrad (31), oder das erste Element (21) ein Sonnenrad (23), das zweite Element (25) ein Hohlrad (31) und das dritte Element (29) ein Planetenträger (27), oder das erste Element (21) ein Hohlrad (31), das zweite Element (25) ein Planetenträger (27) und das dritte Element (29) ein Sonnenrad (23) des Planetensatzes (19) ist.

7. Nachschaltgetriebe (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Element (21) ein Sonnenrad (23), das zweite Element (25) ein Planetenträger (27) und das dritte Element (29) ein Hohlrad (31) des Planetensatzes (19) ist, wobei das Hohlrad (31) in der zweiten Schaltstellung mit dem Planetenträger (27) oder mit dem Sonnenrad (23) verblockbar ist.

8. Nutzfahrzeug (1) mit einem Nachschaltgetriebe (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

9. Nutzfahrzeug (1) nach Anspruch 8, wobei das zweite Element (25) mit einer Radnabe (33) eines angetriebenen Rades (5) des Nutzfahrzeugs (1) drehfest verbunden ist.

10. Nutzfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Nutzfahrzeug (1) als Lastkraftwagen oder als Omnibus ausgebildet ist.

11. Nutzfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Nutzfahrzeug (1) als elektrisch angetriebenes Nutzfahrzeug (1) ausgebildet ist.