DE102013224242A1

DE102013224242A1 - Getriebe für ein Fahrzeug mit zwei gleichwertigen Fahrtrichtungen

Info

Publication number: DE102013224242A1
Application number: DE102013224242.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Fellmann; Bernd Somschor; Ralf Boss; Georg Ehling; Johannes Sorg
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2015-05-28

Abstract

Es wird ein Getriebe (1) für ein Fahrzeug mit zwei gleichwertigen Fahrtrichtungen, insbesondere ein Getriebe (1) für ein Schienenfahrzeug vorgeschlagen, welches ein als Hauptgetriebe dienendes und als Automatgetriebe ausgeführtes Wendegetriebe (2) mit zwei gleichwertigen Drehrichtungen und zumindest drei Gängen pro Drehrichtung und ein mindestens zwei Übersetzungen aufweisendes Gruppengetriebe (3) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Fahrzeug mit zwei gleichwertigen Fahrtrichtungen, insbesondere ein Getriebe für ein Schienenfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Sonderanwendungen im Off-Highway-Bereich, wie z. B. Bahn- oder Sonderfahrzeugen (Schienenfahrzeuge, Motorschiffe, Sonderfahrzeuge im hoch geländegängigen Bereich) werden teilweise Getriebe, insbesondere Automatgetriebe von Straßenfahrzeugen eingesetzt, um die Kosten zu minimieren, da die Stückzahlen derartiger Fahrzeuge gering sind. Insbesondere werden für Anwendungen im hohen Leistungsbereich bei Bahn- und Sonderfahrzeuganwendungen Busgetriebe eingesetzt. Da diese Getriebe speziell an die Busanforderungen angepasst sind, weisen sie meist nur einen Rückwärtsgang auf und haben für Sonderanwendungen eine zu geringe Spreizung. Für Bahnfahrzeuge und für einige Sonderanwendungen ist jedoch die gleiche Anzahl an Vorwärts- und Rückwärtsgängen erforderlich. In diesem Zusammenhang können Wendegetriebe eingesetzt werden.
Hierbei kann bei Schienenfahrzeugen das Wendegetriebe direkt in das im Drehgestell angeordnete Radsatzgetriebe integriert sein, wobei es mit dem als Hauptgetriebe dienenden Automatgetriebe über eine Gelenkwelle verbunden ist. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass der Verzahnungswirkungsgrad aufgrund der geringen Anzahl an Zahneingriffen optimiert wird. Andererseits sind die ungefederten Massen, d.h. die Massen im schwingungsbelasteten Drehgestell hoch, was zu Schwingungsproblemen führen kann und somit in einer robusteren Auslegung dieser Komponenten resultiert. Ferner kann das Wendegetriebe dem im Wagenkasten angeordneten Automatgetriebe vor- oder nachgeschaltet sein, wobei aus dem Stand der Technik bekannt ist, das Automatgetriebe und das Wendegetriebe in einem Gehäuse anzuordnen.
Die EP 0 965 773 A1 der Anmelderin beschreibt ein Wendegetriebe in Vorgelegebauweise. Derartige Wendegetriebe sind schwer, benötigen viel Bauraum und resultieren in hohen Herstellungs- und Montagekosten. Ein weiteres Wendegetriebe ist im Rahmen der DE 10 2010 039 862 A1 der Anmelderin offenbart; das bekannte Wendegetriebe ist als eigene Baueinheit ausgebildet und wird in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb hinter einem Getriebe angeordnet.
Aus der DE 198 275 80 A1 der Anmelderin geht ein Antrieb für einen Triebwagen mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, die über ein Schaltgetriebe, eine Gelenkwelle und eine an einem Achsgetriebe angeordnete Getriebestufe eine Fahrzeugachse antreibt hervor, wobei die Getriebestufe als schaltbares Wendegetriebe ausgeführt ist, als separate Baueinheit am Achsgetriebegehäuse angeflanscht ist und auf ihrer Abtriebswelle ein in das Achsgetriebegehäuse hineinragendes Kegelrad des Achsgetriebes trägt.
Aus der DE 10 2008 012 272 A1 ist ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Schienenfahrzeug mit zwei gleichwertigen Fahrtrichtungen bekannt, mit einem Antriebsmotor zum Antrieb des Fahrzeugs, mit einem Wechselgetriebe und mit einem Radsatzgetriebe in der Triebverbindung zwischen dem Wechselgetriebe und einem Antriebsrad. Bei dem bekannten Antriebsstrang ist vorgesehen, dass in der Triebverbindung zwischen dem Wechselgetriebe und dem Radsatzgetriebe oder zwischen dem Antriebsmotor und dem Wechselgetriebe ein separates Umkehrgetriebe vorgesehen ist, welches außerhalb des Wechselgetriebegehäuses und des Radsatzgetriebes positioniert ist und eine Eingangswelle sowie eine Ausgangswelle aufweist, wobei bei Anordnung des separaten Umkehrgetriebes in der Triebverbindung zwischen dem Wechselgetriebe und dem Radsatzgetriebe die Eingangswelle in einer Triebverbindung mit der Wechselgetriebeausgangswelle steht oder in eine solche schaltbar ist und die Ausgangswelle in einer Triebverbindung mit dem Radsatzgetriebe steht oder in eine solche schaltbar ist. Bei Anordnung des Umkehrgetriebes in der Triebverbindung zwischen dem Antriebsmotor und dem Wechselgetriebe steht die Eingangswelle in einer Triebverbindung mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors oder ist in eine solche schaltbar, wobei die Ausgangswelle in einer Triebverbindung mit der Wechselgetriebeeingangswelle steht oder in eine solche schaltbar ist.
Aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2012 216 225 der Anmelderin geht ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise hervor, umfassend ein Grundgetriebe in Planetenbauweise und ein dem Grundgetriebe nachgeschaltetes Wendegetriebe, wobei das Grundgetriebe und das Wendegetriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und das Wendegetriebe einen Minus-Planetenradsatz aufweist, dessen Sonnenrad mit der Abtriebswelle des Grundgetriebes, welche den Antrieb des Wendegetriebes bildet, verbunden ist, dessen Steg über ein zweites formschlüssiges Schaltelement an das Gehäuse ankoppelbar ist und dessen Hohlrad mit der als Abtriebswelle des Mehrstufengetriebes dienenden Abtriebswelle des Wendegetriebes verbunden ist, wobei die Abtriebswelle des Wendegetriebes über ein erstes formschlüssiges Schaltelement mit der Abtriebswelle des Grundgetriebes lösbar verbindbar ist.
Ferner geht aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2012 216 224 der Anmelderin ein Getriebe für ein Fahrzeug hervor, mit einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, mit einem aus mehreren Planetenradsätzen aufgebauten Automatgetriebe zum schaltbaren Einstellen einer Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen zwischen einer Drehzahl der Antriebswelle und einer Drehzahl der Abtriebswelle und mit einem in einer Triebverbindung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle zu dem Automatgetriebe in Reihe geschalteten Wendesatz zum schaltbaren Einstellen einer auf die Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen wirkenden Drehrichtungsumkehr zwischen einer Drehrichtung der Antriebswelle und einer Drehrichtung der Abtriebswelle, wobei das Getriebe ein Gehäuse aufweist, in dem das Automatgetriebe und der Wendesatz gemeinsam angeordnet sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe für ein Fahrzeug mit zwei gleichwertigen Fahrtrichtungen, insbesondere ein Getriebe für ein Schienenfahrzeug anzugeben, welches zwei gleichwertige Drehrichtungen und mehrere Gänge pro Drehrichtung sowie eine hohe mechanische Gesamtspreizung aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein erfindungsgemäßes Getriebe vorgeschlagen, umfassend ein als Hauptgetriebe dienendes und als Automatgetriebe ausgeführtes Wendegetriebe mit zwei gleichwertigen Drehrichtungen und zumindest drei Gängen pro Drehrichtung und ein mindestens zwei Übersetzungen aufweisendes Gruppengetriebe.
Unter einem Automatgetriebe wird insbesondere ein Stufenautomatgetriebe mit mehreren hintereinander in einem Getriebegehäuse angeordneten Planetenradsätzen verstanden.
Ein Planetenradsatz umfasst dabei in der Regel wenigstens ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad. An dem Planetenträger drehbar gelagert sind Planetenräder, welche mit der Verzahnung des Sonnenrads und/oder mit der Verzahnung des Hohlrads kämmen.
Es können Minus- und Plus-Planetenradsätze zur Anwendung kommen. Dabei beschreibt ein Minus-Planetenradsatz bevorzugt einen Einzelplanetenradsatz mit einem Planetenträger, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, mit einem Sonnenrad und mit einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrads, als auch mit der Verzahnung des Hohlrads kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Planetenträger rotiert.
Ein Plus-Planetenradsatz unterscheidet sich von dem gerade beschriebenem Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Planetenradsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Planetenträger gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrads. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Planetenträger das Hohlrad und das Sonnenrad in dieselbe Drehrichtung rotieren.
Durch die Verwendung von Planetenradsätzen können besonders kompakte Getriebe realisiert werden, wodurch eine große Freiheit bei der Anordnung des Getriebes in dem Fahrzeug erreicht wird.
Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das Wendegetriebe einen geometrischen Stufensprung zwischen den Gängen jeder Drehrichtung auf.
Die zwei gleichwertigen Drehrichtungen werden bevorzugt dadurch realisiert, dass die einer Drehrichtung zugeordneten Gänge im Wesentlichen die gleiche Übersetzung wie die korrespondierenden Gänge der anderen Drehrichtung aufweisen. Eine Drehrichtung des Wendegetriebes entspricht der Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs, wobei die andere Drehrichtung des Wendegetriebes der Rückwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs entspricht.
Hierunter ist zu verstehen, dass der erste Vorwärtsgang zumindest annähernd das gleiche Übersetzungsverhältnis aufweist wie der erste Rückwärtsgang, der zweite Vorwärtsgang zumindest annähernd das gleiche Übersetzungsverhältnis aufweist wie der zweite Rückwärtsgang und der dritte Vorwärtsgang zumindest annähernd das gleiche Übersetzungsverhältnis aufweist wie der dritte Rückwärtsgang. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Rückwärtsgänge ein negatives Übersetzungsverhältnis aufweisen, das heißt, dass hier eine Richtungsumkehr im Vergleich zu den Vorwärtsgängen stattfindet. Unter einem annähernd gleichen Übersetzungsverhältnis ist zu verstehen, dass das Übersetzungsverhältnis der jeweiligen Vorwärtsgänge und Rückwärtsgänge zueinander möglichst gleich ist oder zumindest eine möglichst geringe Abweichung aufweist. Insbesondere sollen die Übersetzungsverhältnisse der jeweils einander zugeordneten Vorwärtsgänge und Rückwärtsgänge um nicht mehr als 5% voneinander abweichen. Dadurch wird gewährleistet, dass sowohl im vorwärtigen Fahrbetrieb, als auch im rückwärtigen Fahrbetrieb zumindest annähernd gleiche Fahrleistungen realisierbar sind.
Im Rahmen einer Ausführungsform der Erfindung ist das Gruppengetriebe in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb hinter dem Wendegetriebe angeordnet und weist zum Schalten der Gänge zumindest ein vorzugsweise nicht-lastschaltbares Schaltelement auf, was als Klauenschaltelement oder Synchronisierung ausgeführt ist. Die Schaltungen im Gruppengetriebe können als nicht-lastschaltbare Schaltungen ablaufen, da bei höheren Geschwindigkeiten, bei denen eine Schaltung innerhalb des Gruppengetriebes erforderlich ist, ein Geschwindigkeitseinbruch während der Schaltungen nicht stört und den Komfort kaum beeinflusst.
Im Gegensatz dazu sind beim Beschleunigen im unteren Geschwindigkeitsbereich Lastschaltungen erforderlich. Zu diesem Zweck weist das Wendegetriebe vorzugsweise einen kleinen Stufensprung zwischen den Gängen jeweils einer Drehrichtung auf, wobei die zumindest drei Gänge jeder Drehrichtung mittels lastschaltbarer Schaltelemente, z.B. mittels Lamellenkupplungen geschaltet werden.
Wenn im Wendegetriebe der höchste Gang einer Drehrichtung geschaltet ist und im Gruppengetriebe ein Gang, der nicht dem höchsten entspricht, wird dadurch in den nächsthöheren Gang geschaltet, dass im Gruppengetriebe in den nächsthöheren Gang und im Wendegetriebe parallel in den niedrigsten Gang geschaltet wird. Die nächsthöheren Gänge werden unter Beibehaltung des Ganges im Gruppengetriebe durch Schalten der höheren Gänge im Wendegetriebe geschaltet.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Gruppengetriebe in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb betrachtet vor dem Wendegetriebe angeordnet und dient als Splittergetriebe. Hierbei ist das Gruppengetriebe als Lastschaltgetriebe ausgeführt, da es aufgrund der Anordnung vor dem Wendegetriebe kleine Stufensprünge aufweist, weil ein im Rahmen von erfindungsgemäßen Ausführungsformen am Eingang des Wendegetriebes vorgesehener Drehmomentwandler eingangsseitig mit einer geringen Drehzahländerung betrieben werden muss. Aus diesem Grund muss das Gruppengetriebe beim Anfahren und Beschleunigen oft geschaltet werden. Das Wendegetriebe weist bei dieser Anordnung vorzugsweise große Stufensprünge auf.
Bei einer derartigen Anordnung werden die Gänge einer Drehrichtung wie folgt geschaltet: Der niedrigste Gang ergibt sich durch Schalten der niedrigsten Gänge im Wendegetriebe und im Gruppengetriebe, wobei sich der nächsthöhere Gang durch Schalten des nächsthöheren Ganges im Gruppengetriebe unter Beibehaltung des Ganges im Wendegetriebe ergibt. Wenn das Gruppengetriebe im höchsten Gang geschaltet ist, wird der nächsthöhere Gang durch Schalten des Wendegetriebes in den nächsthöheren Gang und paralleles Schalten des Gruppengetriebes in den niedrigsten Gang geschaltet, wobei sich der nächsthöhere Gang durch Schalten des nächsthöheren Ganges im Gruppengetriebe unter Beibehaltung des Ganges im Wendegetriebe ergibt.
Als Anfahrelement kann auch eine hydrodynamische Kupplung, eine zusätzliche Anfahrkupplung, eine in das Wendegetriebe integrierte Anfahrkupplung oder -Bremse oder eine elektrische Maschine verwendet werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Getriebe umfassend das Gruppengetriebe und das Wendegetriebe derart ausgeführt, dass es in bestehende Getriebegehäuse, beispielsweise in Getriebegehäuse aus dem Nutzfahrzeugbereich angeordnet werden kann, um in vorteilhafter Weise Stückzahleffekte zu nutzen. Hierbei können weitere Bauteile, wie beispielsweise Wandler, Schaltelemente etc. aus dem Nutzfahrzeugbereich als Gleichteile übernommen werden.
Das Gruppengetriebe kann im Rahmen weiterer Ausführungsformen am Wendegetriebegehäuse aufgehängt oder zusammen mit dem Wendegetriebegehäuse an einem gemeinsamen Rahmen befestigt sein. Ferner kann das nachgeschaltete Gruppengetriebe für den Fall eines Schienenfahrzeugs achsnah beim Radsatzgetriebe angeordnet sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Wendegetriebe erfolgen Drehrichtungswechsel nur im Stillstand, wobei bei eingelegten Vorwärtsgängen ein vorzugsweise formschlüssiges Schaltelement eingelegt ist, welches bei Fahrtrichtungswechsel ausgelegt wird, wobei zeitgleich ein weiteres vorzugsweise formschlüssiges Schaltelement eingelegt wird, welches bei sämtlichen Rückwärtsgängen eingelegt bleibt.
Das Wendegetriebe kann als Getriebe in Planetenbauweise ausgeführt sein, wobei in diesem Fall vorzugsweise drei Minus-Planetenradsätze verwendet werden. Ferner kann das Wendegetriebe als Getriebe in Vorgelegebauweise ausgeführt sein, umfassend Stirnradstufen oder eine Kombination aus Stirnradstufen und Planetenradsätzen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Gang des Wendegetriebes als Direktgang, d.h. mit der Übersetzung 1,00 ausgeführt ist und den häufigsten Fahranteil hat. Gemäß der Erfindung wird als Anfahrelement ein Drehmomentwandler in Kombination mit einer Wandlerkupplung eingesetzt, wobei diese Bauteile sowie das Getriebegehäuse aus dem Nutzfahrzeugbereich übernommen werden können.
Gemäß der Erfindung kann das Gruppengetriebe als Getriebe in Planetenbauweise umfassend zumindest vorzugsweise einen Minus-Planetenradsatz ausgeführt werden. Ein einfacher Minus-Planetenradsatz umfasst ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, an dem Planetenräder drehbar gelagert sind, die jeweils mit Sonnenrad und Hohlrad kämmen. Hierdurch weist der Steg bei festgehaltenem Hohlrad eine zum Sonnenrad langsamere Drehgeschwindigkeit bei gleicher Drehrichtung auf.
Durch Verblockung des Radsatzes, vorzugsweise Verbindung der Sonne mit dem Steg, wird der Direktgang realisiert.
Im Rahmen weiterer Ausgestaltungen kann das Gruppengetriebe als Getriebe in Vorgelegebauweise ausgeführt sein, umfassend Stirnradstufen oder eine Kombination aus Stirnradstufen und zumindest einem Planetenradsatz. Zudem kann ein Gang des Gruppengetriebes als Direktgang, d.h. mit der Übersetzung 1,00 ausgeführt sein und den häufigsten Fahranteil aufweisen.
Beim Gruppengetriebe und beim Wendegetriebe können die Schaltungen als Lastschaltungen oder als zugkraftunterbrochene Schaltungen ablaufen, wobei die Betätigung der Schaltelemente elektromotorisch, hydraulisch, pneumatisch, elektromagnetisch etc. erfolgen kann.
Ferner kann für das Gruppengetriebe und das Wendegetriebe ein zentrales Steuergerät vorgesehen sein, wobei alternativ dazu jedem Getriebe ein dezentrales Steuergerät zugeordnet ist. Das Gruppengetriebe und das Wendegetriebe können direkt oder über eine elastische Kupplung oder eine Gelenkwelle miteinander verbunden sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann anstelle des Gruppengetriebes ein weiteres gleiches Wendegetriebe verwendet werden, so dass das Getriebe zwei hintereinander geschaltete Wendegetriebe aufweist. Zum Einen resultiert dies in einer Vereinfachung des Aufbaus; zum Anderen ergeben sich im Vergleich zu der Wendegetriebe-Gruppengetriebe-Kombination weniger fahrbare Gänge oder die gleiche Anzahl an Gängen jedoch mit einem hohen Stufensprung. Beispielsweise ergeben sich für den Fall von zwei hintereinander geschalteten 3-Gang-Wendegetrieben fünf fahrbare Gänge pro Drehrichtung.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung umfasst das Getriebe ein Wendegetriebe, dem ein als Splittergetriebe dienendes Gruppengetriebe vorgeschaltet und ein Gruppengetriebe nachgeschaltet ist.
Zur Erhöhung beziehungsweise Vervielfachung der Vorwärtsgänge und Rückwärtsgänge, das heißt auch zur Erhöhung der Spreizung des Getriebes, können dem Getriebe ein oder mehrere Splitter-Getriebe und/oder Gruppen-Getriebe vor und/oder nachgeschaltet werden. Dabei können die Splitter- und/oder Gruppen-Getriebe direkt oder durch eine, beispielsweise elastische, Welle mit dem Getriebe verbunden sein. Weiter können die Splitter- und/oder Gruppen-Getriebe jeweils in einem separaten Gehäuse oder in einem gemeinsamen Gehäuse mit dem Getriebe angeordnet sein.
Bei einem Splitter-Getriebe beziehungsweise Vorschaltgetriebe handelt es sich um ein zweistufiges Getriebe, welches an dem Getriebeeingang beziehungsweise an der Antriebswelle des Getriebes angeordnet ist. Hierdurch wird jede der vorhandenen Gangstufen der Vorwärtsgänge und Rückwärtsgänge in jeweils zwei Stufen aufgeteilt. Dies führt dazu, dass die Gangsprünge zwischen den einzelnen Vorwärtsgängen und Rückwärtsgängen verringert werden und somit eine feinere Abstufung zwischen den Vorwärtsgängen und Rückwärtsgängen möglich ist. Dadurch ist das Fahrzeug besser in einem optimalen Drehzahlbereich betreibbar. Die Spreizung des Getriebes ändert sich hingegen nur geringfügig. Dies liegt daran, dass lediglich in dem ersten Vorwärtsgang beziehungsweise Rückwärtsgang durch das Splitter-Getriebe eine weitere Übersetzung hinzukommt, die durch das bisherige Übersetzungsverhältnis des Getriebes nicht abgedeckt wurde.
Bei einem Gruppen-Getriebe beziehungsweise Nachschaltgetriebe handelt es sich um ein zumindest zweistufiges Getriebe, häufig ein Planetengetriebe, welches an dem Getriebeausgang beziehungsweise an der Abtriebswelle des Getriebes angeordnet ist. Hierdurch erfährt das gesamte Getriebe, das heißt auch die gesamte Übersetzung, eine weitere Übersetzung. Dies bedeutet, dass sich die Spreizung des Getriebes deutlich verändert. Durch ein Gruppe-Getriebe wird die Spreizung des Getriebes, als Quotient aus der größten Übersetzung zu der kleinsten Übersetzung, erhöht. Häufig werden Gruppen-Getriebe verwendet, um eine Übersetzung ins Schnelle, das heißt i < 1, zu erhalten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar:
1: eine schematische Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Anordnung des Wendegetriebes und des Gruppengetriebes für ein Schienenfahrzeug;
2: eine beispielhafte Schalttabelle zur Veranschaulichung möglicher Übersetzungen für den Fall eines 3-Gang-Wendegetriebes und eines 2-Gang-Gruppengetriebes für eine Anordnung gemäß 1; für eine Fahrtrichtung
3: eine schematische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Anordnung des Wendegetriebes und des Gruppengetriebes für ein Schienenfahrzeug;
4: eine beispielhafte Schalttabelle zur Veranschaulichung möglicher Übersetzungen für den Fall eines 3-Gang-Wendegetriebes und eines 2-Gang-Gruppengetriebes für eine Anordnung gemäß 2; und für eine Fahrtrichtung
5: eine schematische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung des Wendegetriebes und des Gruppengetriebes für ein Schienenfahrzeug.
Bezugnehmend auf 1 weist das erfindungsgemäße Getriebe 1 ein als Hauptgetriebe dienendes Wendegetriebe 2 mit zwei gleichwertigen Drehrichtungen und zumindest drei Gängen pro Drehrichtung und ein in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb nachgeschaltetes Gruppengetriebe 3 mit zumindest zwei Gängen auf. Der Antriebsmotor ist mit dem Bezugszeichen 4 versehen und ist mit dem Getriebe 1 im Wagenkasten des Schienenfahrzeugs angeordnet. Das Getriebe 1 ist bei dem gezeigten Beispiel mit dem Antriebsmotor 4 über eine Gelenkwelle 10 verbunden.
Wie aus 1 ersichtlich, ist das Getriebe 1 abtriebsseitig über eine Gelenkwelle 5 mit dem im Drehgestell des Schienenfahrzeugs angeordneten Master-Radsatzgetriebe 6 verbunden, wobei das Master-Radsatzgetriebe 6 über eine weitere Gelenkwelle 7 mit dem Slave-Radsatzgetriebe 8 verbunden ist. Eine Schiene ist schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 9 versehen.
Das Gruppengetriebe 3 ist bei einer derartigen Anordnung vorzugsweise nichtlastschaltbar ausgeführt, wobei das Wendegetriebe 2 vorzugsweise einen kleinen Stufensprung zwischen den Gängen jeweils einer Drehrichtung aufweist und wobei die zumindest drei Gänge jeder Drehrichtung mittels lastschaltbarer Schaltelemente, z.B. mittels Lamellenkupplungen geschaltet werden.
Eine beispielhafte Schalttabelle für das in 1 dargestellte Getriebe 1, für den Fall dass das Wendegetriebe 2 als 3-Gang-Wendegetriebe und das Gruppengetriebe 3 als 2-Gang-Gruppengetriebe ausgeführt sind, ist Gegenstand der 2.
Hierbei werden die insgesamt sechs Gänge des Getriebes 1 pro Drehrichtung wie folgt geschaltet: Die ersten drei Gänge werden durch Schalten der drei Gänge des Wendegetriebes 2 geschaltet, wobei im Gruppengetriebe 3 der Gang a mit der höchsten Übersetzung geschaltet ist. Der vierte Gang ergibt sich durch Schalten des Gruppengetriebes 3 in den höheren, zweiten Gang b und Schalten des Wendegetriebes 2 parallel in den niedrigsten Gang. Die Gänge 5 und 6 ergeben sich durch Schalten des zweiten und dritten Ganges im Wendegetriebe 2 bei geschaltetem zweiten Gang im Gruppengetriebe 3.
Bei dem in 2 gezeigten Beispiel beträgt der Stufensprung im Gruppengetriebe 3 2,63, wobei der Stufensprung zwischen den einzelnen Gängen des Getriebes 1 1,38 beträgt. Insgesamt ergibt sich bei einer Spreizung des Wendegetriebes 2 von 1,90 eine Gesamtspreizung des Getriebes 1 von 5,00. In vorteilhafter Weise ist der fünfte Gang als Direktgang ausgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung und bezugnehmend auf 3 ist das Gruppengetriebe 3 in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb betrachtet vor dem Wendegetriebe 2 angeordnet und dient als Splittergetriebe. Hierbei ist das Gruppengetriebe 3 als Lastschaltgetriebe ausgeführt. Analog zum Ausführungsbeispiel nach 1 ist das Getriebe 1 abtriebsseitig über eine Gelenkwelle 5 mit dem im Drehgestell des Schienenfahrzeugs angeordneten Master-Radsatzgetriebe 6 verbunden, wobei das Master-Radsatzgetriebe 6 über eine weitere Gelenkwelle 7 mit dem Slave-Radsatzgetriebe 8 verbunden ist.
Hierbei werden für den Fall, dass das Wendegetriebe 2 als 3-Gang-Wendegetriebe und das Gruppengetriebe 3 als 2-Gang-Gruppengetriebe ausgeführt sind, die insgesamt sechs Gänge des Getriebes 1 pro Drehrichtung wie folgt geschaltet:
Der erste Gang ergibt sich durch Schließen der ersten Ganges im Wendegetriebe 2 und des ersten Ganges a im Gruppengetriebe 3, der zweite Gang durch Schließen der ersten Ganges im Wendegetriebe 2 und des zweiten Ganges b im Gruppengetriebe 3, der dritte Gang durch Schließen der zweiten Ganges im Wendegetriebe 2 und des ersten Ganges a im Gruppengetriebe 3, der vierte Gang durch Schließen der zweiten Ganges im Wendegetriebe 2 und des zweiten Ganges b im Gruppengetriebe 3, der fünfte Gang durch Schließen der dritten Ganges im Wendegetriebe 2 und des ersten Ganges a im Gruppengetriebe 3 und der sechste Gang ergibt sich durch Schließen der dritten Ganges im Wendegetriebe 2 und des zweiten Ganges b im Gruppengetriebe 3. Wie aus 4 ersichtlich, ist der fünfte Gang als Direktgang ausgeführt.
Bei dem in 4 gezeigten Beispiel beträgt der Stufensprung im als Splittergetriebe dienenden Gruppengetriebe 3 1,38, wobei der Stufensprung zwischen den einzelnen Gängen des Getriebes 1 1,38 beträgt. Insgesamt ergibt sich bei einer Spreizung des Wendegetriebes 2 von 3,62 eine Gesamtspreizung des Getriebes 1 von 5,00.
Bei den Ausgestaltungen gemäß 1 und 3 ist das Getriebe 1 umfassend das Gruppengetriebe 3 und das Wendegetriebe 2 derart ausgeführt, dass es in ein bestehende Getriebegehäuse, beispielsweise in Getriebegehäuse aus dem Nutzfahrzeugbereich angeordnet werden kann.
Gegenstand der 5 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der das dem Wendegetriebe 2 nachgeschaltete Gruppengetriebe 3 achsnah beim Radsatzgetriebe eines Schienenfahrzeugs angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform können die Gänge entsprechend der Tabelle in 2 geschaltet werden.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: Wendegetriebe
3: Gruppengetriebe
4: Antriebsmotor
5: Gelenkwelle
6: Master-Radsatzgetriebe
7: Gelenkwelle
8: Slave-Radsatzgetriebe
9: Schiene
10: Gelenkwelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0965773 A1 [0004]
DE 102010039862 A1 [0004]
DE 19827580 A1 [0005]
DE 102008012272 A1 [0006]
DE 102012216225 [0007]
DE 102012216224 [0008]

Claims

Getriebe (1) für ein Fahrzeug mit zwei gleichwertigen Fahrtrichtungen, insbesondere Getriebe (1) für ein Schienenfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es ein als Hauptgetriebe dienendes und als Automatgetriebe ausgeführtes Wendegetriebe (2) mit zwei gleichwertigen Drehrichtungen und zumindest drei Gängen pro Drehrichtung und ein mindestens zwei Übersetzungen aufweisendes Gruppengetriebe (3) aufweist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einer Drehrichtung zugeordneten Gänge des Wendegetriebes (2) im Wesentlichen die gleiche Übersetzung wie die korrespondierenden Gänge der anderen Drehrichtung aufweisen.
Getriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gruppengetriebe (3) in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb hinter dem Wendegetriebe (2) angeordnet ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gruppengetriebe (3) nicht-lastschaltbar ausgeführt ist, wobei das Wendegetriebe (2) lastschaltbar ausgeführt ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gruppengetriebe (3) in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb betrachtet vor dem Wendegetriebe (2) angeordnet und als Splittergetriebe dient, wobei das Gruppengetriebe als Lastschaltgetriebe ausgeführt ist.
Getriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gruppengetriebe (3) am Wendegetriebegehäuse aufgehängt oder zusammen mit dem Wendegetriebegehäuse an einem gemeinsamen Rahmen befestigt ist oder dass das Gruppengetriebe (3) und das Wendegetriebe (2) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nachgeschaltete Gruppengetriebe (3) für den Fall eines Schienenfahrzeugs achsnah beim Radsatzgetriebe angeordnet ist.
Getriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenn im Wendegetriebe (2) der höchste Gang einer Drehrichtung geschaltet ist und im Gruppengetriebe (3) ein Gang, der nicht dem höchsten entspricht, dadurch in den nächsthöheren Gang geschaltet wird, dass im Gruppengetriebe (3) in den nächsthöheren Gang und im Wendegetriebe (2) parallel in den niedrigsten Gang geschaltet wird, wobei die nächsthöheren Gänge unter Beibehaltung des Ganges im Gruppengetriebe (3) durch Schalten der höheren Gänge im Wendegetriebe (2) geschaltet werden.
Getriebe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der niedrigste Gang durch Schalten der niedrigsten Gänge im Wendegetriebe (2) und im Gruppengetriebe (3) ergibt, wobei sich der nächsthöhere Gang durch Schalten des nächsthöheren Ganges im Gruppengetriebe (3) unter Beibehaltung des Ganges im Wendegetriebe (2) ergibt, wobei, wenn das Gruppengetriebe (3) im höchsten Gang geschaltet ist, der nächsthöhere Gang durch Schalten des Wendegetriebes (2) in den nächsthöheren Gang und paralleles Schalten des Gruppengetriebes (3) in den niedrigsten Gang geschaltet wird, wobei sich anschließend der nächsthöhere Gang durch Schalten des nächsthöheren Ganges im Gruppengetriebe (3) unter Beibehaltung des Ganges im Wendegetriebe (2) ergibt.
Getriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wendegetriebe (2) als Getriebe in Planetenbauweise oder als Getriebe in Vorgelegebauweise, umfassend Stirnradstufen oder eine Kombination aus Stirnradstufen und Planetenradsätzen ausgeführt ist und dass das Gruppengetriebe (3) als Getriebe in Planetenbauweise umfassend zumindest einen einfachen Minus-Planetenradsatz oder als Getriebe in Vorgelegebauweise, umfassend Stirnradstufen oder eine Kombination aus Stirnradstufen und zumindest einem Planetenradsatz ausgeführt ist.
Getriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des Gruppengetriebes ein weiteres gleiches Wendegetriebe verwendet wird, so dass das Getriebe (1) zwei hintereinander geschaltete Wendegetriebe aufweist.
Getriebe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass dem Wendegetriebe (2) ein Gruppengetriebe (3) nachgeschaltet ist, ein zusätzliches, als Splittergetriebe dienendes Gruppengetriebe vorgesehen ist, welches dem Wendegetriebe (2) vorgeschaltet ist und dass für den Fall, dass dem Wendegetriebe (2) ein Gruppengetriebe (3) vorgeschaltet ist, ein zusätzliches Gruppengetriebe vorgesehen ist, welches dem Wendegetriebe (2) nachgeschaltet ist.