DE102016015302A1

DE102016015302A1 - Gruppengetriebevorrichtung

Info

Publication number: DE102016015302A1
Application number: DE102016015302.4A
Authority: DE
Inventors: Ingo Pfannkuchen; Detlef Schnitzer; Frank Steffens; Jens Luckmann
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-06-28
Also published as: US11002351B2; WO2018114017A1; CN110114595B; CN110114595A; US20190316664A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gruppengetriebevorrichtung mit einer Hauptwelle (10), einer Abtriebswelle (12) und einer Rangegruppe (14), welche zumindest ein Planetengetriebe (36) aufweist, welches zumindest ein erstes Getriebeelement (18), zumindest ein zweites Getriebeelement (20) und zumindest ein drittes Getriebeelement (22) umfasst, wobei die Rangegruppe (14) wenigstens eine Schaltvorrichtung (24) aufweist, welche zumindest zu einer wahlweisen Verschaltung der Hauptwelle (10) mit dem ersten Getriebeelement (18) und/oder mit dem zweiten Getriebeelement (20) vorgesehen ist, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Gruppengetriebevorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gruppengetriebevorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb der Gruppengetriebevorrichtung.
Aus der DE 10 2005 044 068 A1 ist bereits eine Gruppengetriebevorrichtung bekannt, welche eine Hauptgruppe mit einer Hauptwelle und eine Rangegruppe aufweist, wobei die Rangegruppe ein Planetengetriebe umfasst, dessen Sonnenrad mit der Hauptwelle permanent drehfest verbunden ist.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Gruppengetriebevorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz, insbesondere einer Schalteffizienz und einer Energieeffizienz, bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend den Ansprüchen 1 und 17 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Gruppengetriebevorrichtung mit einer Hauptwelle, einer Abtriebswelle und einer Rangegruppe, welche zumindest ein Planetengetriebe aufweist, welches zumindest ein erstes Getriebeelement, zumindest ein zweites Getriebeelement und zumindest ein drittes Getriebeelement umfasst.
Es wird vorgeschlagen, dass die Rangegruppe wenigstens eine Schaltvorrichtung aufweist, welche zumindest zu einer wahlweisen Verschaltung der Hauptwelle mit zumindest dem ersten Getriebeelement und/oder zumindest mit dem zweiten Getriebeelement vorgesehen ist.
Unter einer „Gruppengetriebevorrichtung“ soll insbesondere zumindest ein Teil eines Gruppengetriebes verstanden werden. Alternativ kann die Gruppengetriebevorrichtung das Gruppengetriebe vollständig ausbilden. Die Gruppengetriebevorrichtung weist insbesondere eine Hauptgruppe auf, welche die Hauptwelle umfasst. Die Hauptgruppe kann insbesondere eine Mehrzahl von Gängen umfassen. Unter einer „Rangegruppe“ soll insbesondere ein Nachschaltgetriebe verstanden werden, welches der Hauptgruppe vorzugsweise abtriebsseitig nachgeschaltet ist und welches insbesondere dazu vorgesehen ist, eine Gesamtanzahl an Gängen eines Gruppengetriebes zumindest zu verdoppeln. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter einem „Planetengetriebe“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Planetenradsatz, bevorzugt mit genau einem Planetenradsatz, verstanden werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Planetengetriebe mehrstufig ausgebildet sein und vorzugsweise mehrere Planetenradsätze umfassen. Unter einem „Planetenradsatz“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit mit einem als Sonnenrad ausgebildeten Getriebeelement, mit einem als Hohlrad ausgebildeten Getriebeelement, mit einem als Planetenradträger ausgebildeten Getriebeelement und mit mehreren als Planetenrädern ausgebildeten Getriebeelementen verstanden werden, wobei die als Planetenräder ausgebildeten Getriebeelemente von dem als Planetenradträger ausgebildeten Getriebeelement auf einer Kreisbahn um das als Sonnenrad ausgebildete Getriebeelement angeordnet sind.
Unter einer „Schaltvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, welche zumindest eine Schalteinheit, insbesondere zumindest zwei Schalteinheiten, vorzugsweise zumindest drei Schalteinheiten und besonders bevorzugt genau drei Schalteinheiten umfasst. Unter einer „Schalteinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit mit zumindest zwei Kopplungselementen und zumindest einem Schaltelement verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist, eine schaltbare Verbindung zwischen den zumindest zwei Kopplungselementen herzustellen. Unter einem „Schaltelement“ einer Schalteinheit soll insbesondere ein Element verstanden werden, das permanent drehfest aber axial und/oder radial beweglich mit einem der Kopplungselemente verbunden ist und das für eine reib-, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit zumindest einem weiteren der Kopplungselemente vorgesehen ist, wie beispielsweise eine Schiebemuffe einer Formschlusseinheit oder eine axial bewegliche Reiblamelle einer Reibschlussschalteinheit. Unter einem „Kopplungselement“ soll insbesondere ein permanent drehfest mit einem Getriebeelement, wie beispielsweise einer Getriebewelle, einem Losrad und/oder einem Festrad, verbundenes Element der Schalteinheit verstanden werden, welches vorzugsweise axial und radial fixiert ist und welches insbesondere für eine reib-, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit dem Schaltelement vorgesehen ist, wie beispielsweise ein Losrad, das eine Verzahnung zur Verbindung mit dem Schaltelement aufweist, oder ein Lamellenträger einer Reibschlussschalteinheit. Unter einer „Schalteinheit mit drei Kopplungselementen“ soll insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, bei der das Schaltelement dazu vorgesehen ist, ein ausgezeichnetes Schaltelement, das im Folgenden auch als Gleichlaufkörper verbunden ist, schaltbar mit jeweils zumindest einem der beiden anderen Kopplungselemente zu verbinden oder von diesen zu entkoppeln. Unter einem „Festrad“ soll dabei insbesondere ein Zahnrad verstanden werden, das permanent drehfest mit der Hauptwelle, einer Zwischenwelle oder der Abtriebswelle verbunden ist. Unter einem „Losrad“ soll insbesondere ein einzelnes, drehbar zu einer Welle angeordnetes Zahnrad verstanden werden, das mit zumindest einem Kopplungselement von zumindest einer Schalteinheit permanent drehfest verbunden ist. Unter einer „wahlweisen Verschaltung“ soll insbesondere eine zeitweise drehfeste Verbindung zumindest zweier Bauteile verstanden werden. Unter einem „Verschalten“ soll insbesondere das Herstellen einer drehfesten Verbindung verstanden werden, welches vorzugsweise abhängig ist von einem Schaltzustand zumindest einer Schaltvorrichtung und/oder Schalteinheit.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Schaltvorrichtung zu einer wahlweisen Verschaltung der Abtriebswelle mit dem zweiten Getriebeelement und/oder mit dem dritten Getriebeelement vorgesehen ist. Hierdurch kann insbesondere eine Schaltvielfalt erhöht werden.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Schaltvorrichtung wenigstens eine Schalteinheit umfasst, welche in einem ersten Schaltzustand die Hauptwelle mit dem zweiten Getriebeelement verschaltet und/oder in einem zweiten Schaltzustand die Abtriebswelle mit dem zweiten Getriebeelement verschaltet. Hierdurch kann insbesondere eine Schaltvielfalt erhöht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen dass die Schaltvorrichtung zumindest eine weitere Schalteinheit umfasst, welche in einem ersten Schaltzustand die Abtriebswelle mit dem dritten Getriebeelement verschaltet und/oder in einem zweiten Schaltzustand das dritte Getriebeelement festsetzt. Hierdurch kann insbesondere eine Schaltvielfalt weiter erhöht werden.
Denkbar ist, dass die Schaltzustände der Schalteinheit und der weiteren Schalteinheit voneinander unabhängig sind. Um insbesondere einen Schaltvorgang zu vereinfachen und insbesondere eine Synchronisierung von Schaltvorgängen zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zumindest ein Schaltzustand der Schalteinheit an zumindest einen Schaltzustand der weiteren Schalteinheit gekoppelt ist. Insbesondere ist der erste Schaltzustand der Schalteinheit an den ersten Schaltzustand der weiteren Schalteinheit gekoppelt. Ferner ist insbesondere der zweite Schaltzustand der Schalteinheit an den zweiten Schaltzustand der weiteren Schalteinheit gekoppelt. Alternativ wäre es auch denkbar, dass der erste Schaltzustand der Schalteinheit an den zweiten Schaltzustand der weiteren Schalteinheit gekoppelt ist und/oder der zweite Schaltzustand der Schalteinheit an den ersten Schaltzustand der weiteren Schalteinheit gekoppelt ist. Unter „gekoppelten Schaltzuständen“ sollen insbesondere Schaltzustände verstanden werden, welche zumindest zeitweise auftreten und einander vorzugsweise gegenseitig bedingen.
Um insbesondere eine vorteilhafte Kopplung von Schaltzuständen zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit axial fest mit der weiteren Schalteinheit verbunden ist. Ferner ist die Schalteinheit insbesondere drehbar relativ zur weiteren Schalteinheit gelagert.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Schalteinheit, insbesondere die zuvor erwähnte Schalteinheit und die zuvor erwähnte weitere Schalteinheit, der Schaltvorrichtung zumindest zu einer formschlüssigen Verschaltung vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine reibschlüssige Verschaltung denkbar. Hierdurch kann vorteilhaft eine Verschaltung dahingehend verbessert werden, dass eine Lastschaltbarkeit gegeben ist. Weiterhin kann damit auch ein Verschleiß verringert werden.
Insbesondere zur wahlweisen Verschaltung wird weiter vorgeschlagen, dass zumindest eines der Getriebeelemente, insbesondere das zweite Getriebeelement und/oder das dritte Getriebeelement, mittels zumindest einer Schalteinheit, insbesondere der Schalteinheit und/oder der weiteren Schalteinheit, axial verschiebbar sind.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Schaltvorrichtung zumindest eine zusätzliche Schalteinheit aufweist, welche in einem ersten Schaltzustand die Hauptwelle mit dem ersten Getriebeelement verschaltet und/oder in einem zweiten Schaltzustand das erste Getriebeelement festsetzt. Hierdurch kann vorteilhaft eine Schaltvielfalt erhöht werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das erste Getriebeelement als ein Sonnenrad ausgebildet ist. Weiter vorteilhaft ist das zweite Getriebeelement als ein Planetenradträger ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das dritte Getriebeelement als ein Hohlrad ausgebildet. Hierdurch kann vorteilhaft eine besonders kompakte Anordnung des Planetengetriebes erreicht werden und insbesondere kann Bauraum eingespart werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Rangegruppe zumindest eine erste Zahnradebene aufweist, welche relativ zu einem Planetenradsatz des Planetengetriebes antriebsseitig angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, das dritte Getriebeelement gehäusefest zu verbinden. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise ein Festsetzen des dritten Getriebeelements erfolgen, ohne dass eine Schaltflexibilität der Gruppengetriebevorrichtung eingeschränkt ist.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Rangegruppe zumindest eine zweite Zahnradebene aufweist, welche relativ zu dem Planetenradsatz des Planetengetriebes abtriebsseitig angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, das zweite Getriebeelement mit der Hauptwelle drehfest zu verbinden. Insbesondere ist der Planetenradsatz zwischen der ersten Zahnradebene und der zweiten Zahnradebene angeordnet. Hierdurch kann eine kompakte Anordnung der Rangegruppe erreicht werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Rangegruppe zumindest eine dritte Zahnradebene aufweist, welche relativ zu dem Planetenradsatz des Planetengetriebes abtriebsseitig angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, das zweite Getriebeelement mit der Abtriebswelle drehfest zu verbinden. Insbesondere ist die dritte Zahnradebene abtriebsseitig relativ zu der zweiten Zahnradebene angeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Zahnradebene zwischen dem Planetenradsatz und der dritten Zahnradebene angeordnet. Dadurch kann die Gruppengetriebevorrichtung besonders kompakt ausgebildet werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Rangegruppe zumindest eine vierte Zahnradebene aufweist, welche relativ zu dem Planetenradsatz des Planetengetriebes abtriebsseitig angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, das dritte Getriebeelement mit der Abtriebswelle drehfest zu verbinden. Insbesondere ist die vierte Zahnradebene abtriebsseitig relativ zu der dritten Zahnradebene angeordnet. Vorzugsweise ist die dritte Zahnradebene zwischen der zweiten Zahnradebene und der vierten Zahnradebene angeordnet.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb der Gruppengetriebevorrichtung mit der Rangegruppe vorgeschlagen, bei welchem wahlweise eine Hauptwelle mit zumindest einem ersten Getriebeelement eines Planetengetriebes und/oder die Hauptwelle mit einem zweiten Getriebeelement des Planetengetriebes verschaltet wird. Hierdurch kann ein besonders effizienter Schaltvorgang erreicht werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass vor einer Verschaltung wenigstens eines der Getriebeelemente mit der Hauptwelle synchronisiert wird. Hierdurch kann vorteilhaft ein Bauteilverschleiß verringert werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:

1 ein Getriebeschema einer erfindungsgemäßen Gruppengetriebevorrichtung für ein Lastkraftfahrzeug und
2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Gruppengetriebevorrichtung.

Die 1 zeigt eine Gruppengetriebevorrichtung. Die Gruppengetriebevorrichtung umfasst eine Hauptgruppe 32. Die Hauptgruppe 32 ist konstruktiv zur Schaltung einer Mehrzahl an Getriebegängen vorgesehen, welche nicht näher beschrieben sind. Die Gruppengetriebevorrichtung weist eine Rangegruppe 14 auf. Die Rangegruppe 14 ist der Hauptgruppe 32 abtriebsseitig nachgeschaltet. Die Rangegruppe 14 ist konstruktiv zur Schaltung von zumindest drei Rangegruppengängen V1 - V3 vorgesehen.
Die Hauptgruppe 32 umfasst eine Hauptwelle 10. Die Hauptwelle 10 kann als eine Vollwelle oder als eine Hohlwelle ausgebildet sein. Ferner weist die Rangegruppe 14 eine Zwischenwelle 34 auf. Die Zwischenwelle 34 ist als Hohlwelle ausgebildet. Die Zwischenwelle 34 ist drehbar auf der Hauptwelle 10 gelagert. Die Rangegruppe 14 weist eine Abtriebswelle 12 auf. Die Abtriebswelle 12 ist drehbar auf der Hauptwelle 10 gelagert. Alternativ kann die Abtriebswelle 12 ausschließlich am Gehäuse 53 gelagert sein. Im vorliegenden Fall ist die Abtriebswelle 12 bereichsweise zur Lagerung auf der Hauptwelle 10 als Hohlwelle ausgebildet (vgl. 2).
Die Rangegruppe 14 weist ein Planetengetriebe 36 auf. Das Planetengetriebe 36 umfasst zumindest einen Planetenradsatz 16. Der Planetenradsatz 16 umfasst ein erstes Getriebeelement 18. Das erste Getriebeelement 18 ist als ein Sonnenrad ausgebildet. Das erste Getriebeelement 18 ist permanent mit der Zwischenwelle 34 drehfest verbunden. Vorteilhaft ist das erste Getriebeelement 18 mit der Zwischenwelle 34 einstückig ausgebildet. Die Zwischenwelle 34 bildet eine Sonnenwelle aus. Im vorliegenden Fall umfasst das Planetengetriebe 36 genau einen Planetenradsatz 16. Alternativ oder zusätzlich könnte das Planetengetriebe 36 auch mehrere Planetenradsätze 16 aufweisen.
Das Planetengetriebe 36 umfasst ein zweites Getriebeelement 20. Das zweite Getriebeelement 20 ist als ein Planetenradträger ausgebildet. Das zweite Getriebeelement 20 ist als Planetenradträger zur Lagerung von Planetenrädern 38 des Planetenradsatzes 16 ausgebildet. Das zweite Getriebeelement 20 ist in der Ausführungsform der 1 axial verschiebbar gelagert, so dass das zweite Getriebeelement 20 relativ zu dem ersten Getriebeelement 18 axial verschiebbar ist. In der besonders bevorzugten Ausführungsform der 2 ist jedoch das zweite Getriebeelement 20 gegenüber dem ersten Getriebeelement 18 axial fest angeordnet.
Der Planetenradsatz 16 weist ein drittes Getriebeelement 22 auf. Das dritte Getriebeelement 22 ist als ein Hohlrad ausgebildet. Das Planetengetriebe 36 weist ferner eine Getriebeelementträger 40 auf. Der Getriebeelementträger 40 ist als ein Träger für das dritte Getriebeelement 22 vorgesehen. Es ist denkbar, dass das dritte Getriebeelement 22 und der Getriebeelementträger 40 einstückig miteinander verbunden sind. Das dritte Getriebeelement 22 ist relativ zu dem ersten Getriebeelement 18 axial verschiebbar. Das dritte Getriebeelement 22 ist von dem zweiten Getriebeelement 30 axial verschiebbar gelagert.
Die Rangegruppe 14 umfasst zumindest vier Zahnradebenen Z1 - Z4 und zwar insbesondere eine erste Zahnradebene Z1, eine zweite Zahnradebene Z2, eine dritte Zahnradebene Z3 und eine vierte Zahnradebene Z4.
Die erste Zahnradebene Z1 ist relativ zum Planetenradsatz 16 antriebsseitig angeordnet. Die erste Zahnradebene Z1 ist dazu vorgesehen, das dritte Getriebeelement 22 gehäusefest zu verbinden. Das dritte Getriebeelement 22 ist axial zumindest teilweise in die erste Zahnradebene Z1 verschiebbar. Die erste Zahnradebene Z1 weist eine Außenverzahnung 42 auf. Die Außenverzahnung 42 ist permanent gehäusefest verbunden. Vorteilhaft ist die Außenverzahnung 42 von einer Halteplatte 44 ausgebildet, welche fest mit einem Gehäuse 53 der Gruppengetriebevorrichtung verbunden ist. Das dritte Getriebeelement 22 ist mit der Außenverzahnung 42 der ersten Zahnradebene Z1 verbindbar. Das dritte Getriebeelement 22 weist eine Innenverzahnung 46 auf. Mittels der Innenverzahnung 46 ist das dritte Getriebeelement 22 mit der Außenverzahnung 42 der ersten Zahnradebene Z1 verbindbar. Zur Verbindung mit der Außenverzahnung 42 ist das dritte Getriebeelement 22 zumindest teilweise in die erste Zahnradebene Z1 axial verschiebbar.
Die zweite Zahnradebene Z2 ist relativ zum Planetenradsatz 16 abtriebsseitig angeordnet. Ferner ist die zweite Zahnradebene Z2 relativ zur ersten Zahnradebene Z1 abtriebsseitig angeordnet. Der Planetenradsatz 16 ist zwischen der ersten Zahnradebene Z1 und der zweiten Zahnradebene Z2 angeordnet. Die zweite Zahnradebene Z2 ist dazu vorgesehen, das zweite Getriebeelement 20 mit der Hauptwelle 10 drehfest zu verbinden. Die zweite Zahnradebene weist ein Festrad 48 auf. Das Festrad 48 ist permanent drehfest mit der Hauptwelle 10 verbunden. Das zweite Getriebeelement 20 ist mit dem Festrad 48 der zweiten Zahnradebene Z2 verbindbar. Das Planetengetriebe 36 weist einen Verbindungsträger 41 auf. Der Verbindungsträger 41 weist eine Innenverzahnung 50 auf. Mittels der Innenverzahnung 50 ist das zweite Getriebeelement 20 mit dem Festrad 48 verbindbar. Zur Verbindung mit dem Festrad 48 ist der Verbindungsträger 41 zumindest teilweise in die zweite Zahnradebene Z2 axial verschiebbar. Der Verbindungsträger 41 ist zweiteilig ausgebildet. Der Verbindungsträger 41 weist einen weiteren Getriebeelementträger 43 auf, welcher permanent drehfest mit dem zweiten Getriebeelement 20 verbunden ist. Insbesondere könnte der weitere Getriebeelementträger 43 einstückig mit dem zweiten Getriebeelement 20 verbunden sein. Ferner weist der Verbindungsträger 41 eine Verschiebemuffe 45 auf. Die Verschiebemuffe 45 weist die Innenverzahnung 50 auf. Die Verschiebemuffe 45 kann, wie in 1 dargestellt, axial fest und drehfest mit dem Getriebeelement 20 verbunden sein. Besonders vorteilhaft ist die Verschiebemuffe 45, wie in 2 dargestellt, drehfest jedoch axial verschiebbar gegenüber dem Getriebeelement 20 angeordnet, so dass bei einer Schaltung nur die Verschiebemuffe 45 mit deren Verzahnungen, nicht jedoch das Getriebeelement 20 verschoben werden muss.
Die dritte Zahnradebene Z3 ist relativ zum Planetenradsatz 16 abtriebsseitig angeordnet. Die dritte Zahnradebene Z3 ist relativ zur zweiten Zahnradebene Z2 abtriebsseitig angeordnet. Die zweite Zahnradebene Z2 ist zwischen dem Planetenradsatz 16 und der dritten Zahnradebene Z3 angeordnet. Die dritte Zahnradebene Z3 ist dazu vorgesehen, das zweite Getriebeelement 20 mit der Abtriebswelle 12 drehfest zu verbinden. Die dritte Zahnradebene Z3 weist ein Festrad 52 auf. Das Festrad 52 ist permanent drehfest mit der Abtriebswelle 12 verbunden. Vorteilhaft ist das Festrad 52 einstückig mit der Abtriebswelle 12 verbunden. Das zweite Getriebeelement 22 ist mit dem Festrad 52 der dritten Zahnradebene Z3 verbindbar. Der Verbindungsträger 41 weist eine weitere Innenverzahnung 54 auf. Mittels der weiteren Innenverzahnung 54 ist das zweite Getriebeelement 20 mit dem Festrad 52 verbindbar. Zur Verbindung mit dem Festrad 52 ist der Verbindungsträger 41 zumindest teilweise in die zweite Zahnradebene Z2 axial verschiebbar.
Die vierte Zahnradebene Z4 ist relativ zum Planetenradsatz 16 abtriebsseitig angeordnet. Die vierte Zahnradebene Z4 ist relativ zur dritten Zahnradebene Z3 abtriebsseitig angeordnet. Die dritte Zahnradebene Z3 ist zwischen der zweiten Zahnradebene Z2 und der vierten Zahnradebene Z4 angeordnet. Die vierte Zahnradebene Z4 ist dazu vorgesehen, das dritte Getriebeelement 22 mit der Abtriebswelle 12 drehfest zu verbinden. Die vierte Zahnradebene Z4 weist ein Festrad 56 auf. Das Festrad 56 ist permanent drehfest mit der Abtriebswelle 12 verbunden. Das Festrad 56 ist permanent drehfest mit dem Festrad 52 der dritten Zahnradebene Z3 verbunden. Vorteilhaft ist das Festrad 56 einstückig mit der Abtriebswelle 12 und/oder dem Festrad 52 der dritten Zahnradebene Z3 verbunden. Das dritte Getriebeelement 22 ist mit dem Festrad 56 der vierten Zahnradebene Z4 verbindbar. Der Getriebeelementträger 40 weist eine Innenverzahnung 58 auf. Mittels der Innenverzahnung 58 ist das dritte Getriebeelement 22 mit dem Festrad 56 verbindbar. Zur Verbindung mit dem Festrad 56 ist der weitere Getriebeelementträger 43 zumindest teilweise in die vierte Zahnradebene Z4 axial verschiebbar.
Die Rangegruppe 14 umfasst eine Schaltvorrichtung 24. Die Schaltvorrichtung 24 ist zumindest zu einer wahlweisen Verschaltung der Hauptwelle 10 mit zumindest dem ersten Getriebeelement 18 und/oder dem zweiten Getriebeelement 20 vorgesehen. Ferner ist die Schaltvorrichtung 24 zu einer wahlweisen Verschaltung der Abtriebswelle 12 mit dem zweiten Getriebeelement 20 und/oder der Abtriebswelle 12 mit dem dritten Getriebeelement 22 vorgesehen.
Die Schaltvorrichtung 24 weist drei Schalteinheiten S1 - S3 auf, und zwar eine Schalteinheit S1, eine weitere Schalteinheit S2 und eine zusätzliche Schalteinheit S3. Die Schaleinheiten S1 - S3 sind zumindest zu einer formschlüssigen Schaltung vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich könnten die Schalteinheiten S1 - S3 zu einer reibschlüssigen Schaltung vorgesehen sein. Die Schaltvorrichtung 24 ist dazu vorgesehen, zu verschaltende Bauteile miteinander zu synchronisieren, bevor diese miteinander verschaltet werden.
Mittels der Schalteinheit S1 ist die Verschiebemuffe 45 axial verschiebbar. Die Schalteinheit S1 weist einen ersten Schaltzustand auf. In dem ersten Schaltzustand verschaltet die Schalteinheit S1 die Abtriebswelle 12 mit dem zweiten Getriebeelement 20. Ferner weist die Schalteinheit S1 einen zweiten Schaltzustand auf. In dem zweiten Schaltzustand verschaltet die Schalteinheit S1 die Hauptwelle 10 mit dem zweiten Getriebeelement 20. Die Schalteinheit S1 weist als Schaltelement die Verschiebemuffe 45 auf. Die Schalteinheit S1 weist erste Kopplungselemente auf, und zwar die Innenverzahnung 50 und das Festrad 48 der zweiten Zahnradebene Z2, welche in dem ersten Schaltzustand miteinander verschaltet werden. Die Schalteinheit S1 weist zweite Kopplungselemente auf, und zwar die weitere Innenverzahnung 54 und das Festrad 52 der dritten Zahnradebene Z3, welche in dem zweiten Schaltzustand miteinander verschaltet werden.
Mittels der weiteren Schalteinheit S2 ist das dritte Getriebeelement 22 axial verschiebbar. Die dargestellte Ausführungsform, mit dem als Verschiebehohlrad ausgeführten Getriebeelement 22 ist extrem platzsparend und funktionsoptimiert. Die weitere Schalteinheit S2 weist einen ersten Schaltzustand auf. In dem ersten Schaltzustand setzt die weitere Schalteinheit S2 das dritte Getriebeelement 22 fest. Ferner weist die weitere Schalteinheit S2 einen zweiten Schaltzustand auf. In dem zweiten Schaltzustand verschaltet die weitere Schalteinheit S2 die Abtriebswelle 12 mit dem dritten Getriebeelement 22. Die Schalteinheit S2 weist als Schaltelement die Verschiebemuffe 45 auf. Die weitere Schalteinheit S2 weist erste Kopplungselemente auf und zwar die Innenverzahnung 46 und die Außenverzahnung 42 der ersten Zahnradebene Z1, welche in dem ersten Schaltzustand miteinander verschaltet werden. Die weitere Schalteinheit S2 weist zweite Kopplungselemente auf, und zwar die Innenverzahnung 58 und das Festrad 56 der vierten Zahnradebene Z4, welche in dem zweiten Schaltzustand miteinander verschaltet werden.
Die Schalteinheit S1 ist axial fest mit der weiteren Schalteinheit S2 verbunden. Insbesondere ist die Verschiebemuffe 45 axial fest mit dem Getriebeelementträger 40 verbunden. Der erste Schaltzustand der Schalteinheit S1 ist an zumindest einen Schaltzustand der weiteren Schalteinheit S2 gekoppelt. Ferner ist der zweite Schaltzustand der Schalteinheit S1 an den zweiten Schaltzustand der weiteren Schalteinheit S2 gekoppelt.
Die zusätzliche Schalteinheit S3 ist antriebsseitig vor der ersten Zahnradebene Z1 angeordnet. Die zusätzliche Schalteinheit S3 weist als Schaltelement eine Verschiebemuffe 60 auf. Die zusätzliche Schalteinheit S3 weist als ein erstes Kopplungselement ein Festrad 62 auf. Das Festrad 62 ist permanent drehfest mit der Hauptwelle 10 verbunden. Vorteilhaft kann das Festrad 62 einstückig mit der Hauptwelle 10 ausgebildet sein. Die zusätzliche Schalteinheit S3 weist als zweites Kopplungselement ein weiteres Festrad 64 auf. Das weitere Festrad 64 ist permanent drehfest mit der Zwischenwelle 34 verbunden. Vorteilhaft kann das weitere Festrad 64 einstückig mit der Zwischenwelle 34 ausgebildet sein. Die zusätzliche Schalteinheit S3 weist als drittes Kopplungselement eine Innenverzahnung 66 auf. Die Innenverzahnung 66 ist permanent gehäusefest verbunden. Vorteilhaft ist die Innenverzahnung 66 von einer Halteplatte 68 ausgebildet, welche fest mit einem Gehäuse 53 der Gruppengetriebevorrichtung verbunden ist.
Die zusätzliche Schalteinheit S3 weist einen ersten Schaltzustand auf. In dem ersten Schaltzustand verschaltet die zusätzliche Schalteinheit S3 die Hauptwelle 10 mit dem ersten Getriebeelement 18. Dazu verbindet das Schaltelement das erste Kopplungselement drehfest mit dem zweiten Kopplungselement. Ferner weist die zusätzliche Schalteinheit S3 einen zweiten Schaltzustand auf. In dem zweiten Schaltzustand setzt die zusätzliche Schalteinheit S3 das erste Getriebeelement 18 fest. Dazu verbindet das Schaltelement das zweite Kopplungselement drehfest mit dem dritten Kopplungselement. Ferner weist die zusätzliche Schalteinheit S3 einen dritten Schaltzustand auf. In dem dritten Schaltzustand verbindet das Schaltelement keines der Kopplungselemente miteinander.
Aus einer Kombination des ersten Schaltzustands der Schalteinheit S1, des ersten Schaltzustands der weiteren Schalteinheit S2, und des ersten Schaltzustands der zusätzlichen Schalteinheit S3 ergibt sich ein Rangegruppengang V1. Der Rangegruppengang V1 ist ein langsamer Gang, bei welchem sich die Abtriebswelle 12 langsamer dreht als die Hauptwelle 10.
Aus einer Kombination des zweiten Schaltzustands der Schalteinheit S1, des zweiten Schaltzustands der weiteren Schalteinheit S2, und des ersten Schaltzustands der zusätzlichen Schalteinheit S3 ergibt sich ein Rangegruppengang V2. Der Rangegruppengang V2 ist ein mittlerer Gang, bei welchem sich die Abtriebswelle 12 gleich schnell wie die Hauptwelle 10 dreht.
Aus einer Kombination des zweiten Schaltzustands der Schalteinheit S1, des zweiten Schaltzustands der weiteren Schalteinheit S2, und des zweiten Schaltzustands der zusätzlichen Schalteinheit S3 ergibt sich ein Rangegruppengang V3. Der Rangegruppengang V3 ist ein schneller Gang, bei welchem sich die Abtriebswelle 12 schneller als die Hauptwelle 10 dreht.
Aus einer Kombination des ersten Schaltzustands der Schalteinheit S1, des ersten Schaltzustands der weiteren Schalteinheit S2, und des zweiten Schaltzustands der zusätzlichen Schalteinheit S3 ergibt sich eine Parkbremsenstellung, in welcher das Planetengetriebe 36 blockiert ist.
Aus einer Kombination des ersten Schaltzustands der Schalteinheit S1, des ersten Schaltzustands der weiteren Schalteinheit S2, und des dritten Schaltzustands der zusätzlichen Schalteinheit S3 ergibt sich ein Leerlauf. Ferner ergibt sich aus der Kombination des zweiten Schaltzustands der Schalteinheit S1, des zweiten Schaltzustands der weiteren Schalteinheit S2 und des dritten Schaltzustands der zusätzlichen Schalteinheit S3 ein Leerlauf.
Bezugszeichenliste

10: Hauptwelle
12: Abtriebswelle
14: Rangegruppe
16: Planetenradsatz
18: erstes Getriebeelement
20: zweites Getriebeelement
22: drittes Getriebeelement
24: Schaltvorrichtung
32: Hauptgruppe
34: Zwischenwelle
36: Planetengetriebe
38: Planetenrad
40: Getriebeelementträger
41: Verbindungsträger
42: Außenverzahnung
43: weiterer Getriebeelementträger
44: Halteplatte
45: Verschiebemuffe
46: Innenverzahnung
48: Festrad
50: Innenverzahnung
52: Festrad
53: Gehäuse
54: weitere Innenverzahnung
56: Festrad
58: Innenverzahnung
60: Verschiebemuffe
62: Festrad
64: weiteres Festrad
66: Innenverzahnung
68: Halteplatte
S1: Schalteinheit
S2: weitere Schalteinheit
S3: zusätzliche Schalteinheit
Z1: erste Zahnradebene
Z2: zweite Zahnradebene
Z3: dritte Zahnradebene
Z4: vierte Zahnradebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005044068 A1 [0002]

Claims

Gruppengetriebevorrichtung mit einer Hauptwelle (10), einer Abtriebswelle (12) und einer Rangegruppe (14), welche zumindest ein Planetengetriebe (36) aufweist, welches zumindest ein erstes Getriebeelement (18), zumindest ein zweites Getriebeelement (20) und zumindest ein drittes Getriebeelement (22) umfasst, dadurch gekennzeichnet dass die Rangegruppe (14) wenigstens eine Schaltvorrichtung (24) aufweist, welche zumindest zu einer wahlweisen Verschaltung der Hauptwelle (10) mit dem ersten Getriebeelement (18) oder mit dem zweiten Getriebeelement (20) vorgesehen ist.
Gruppengetriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, die Schaltvorrichtung (24) zu einer wahlweisen Verschaltung der Abtriebswelle (12) mit dem zweiten Getriebeelement (20) oder mit dem dritten Getriebeelement (22) vorgesehen ist.
Gruppengetriebevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, die Schaltvorrichtung (24) wenigstens eine Schalteinheit (S1) umfasst, welche in einem ersten Schaltzustand die Hauptwelle (10) mit dem zweiten Getriebeelement (20) verschaltet und/oder in einem zweiten Schaltzustand die Abtriebswelle (12) mit dem zweiten Getriebeelement (20) verschaltet.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (24) zumindest eine weitere Schalteinheit (S2) umfasst, welche in einem ersten Schaltzustand die Abtriebswelle (12) mit dem dritten Getriebeelement (22) verschaltet und/oder in einem zweiten Schaltzustand das dritte Getriebeelement (22) festsetzt.
Gruppengetriebevorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schaltzustand der Schalteinheit (S1) an zumindest einen Schaltzustand der weiteren Schalteinheit (S2) gekoppelt ist.
Gruppengetriebevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (S1) axial fest mit der weiteren Schalteinheit (S2) verbunden ist.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schalteinheit (S1, S2) der Schaltvorrichtung (24) zumindest zu einer formschlüssigen Schaltung vorgesehen ist.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Getriebeelemente (20, 22) von zumindest einer Schalteinheit (S1, S2) axial verschiebbar ist.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (24) zumindest eine zusätzliches Schalteinheit (S3) aufweist, welche in einem ersten Schaltzustand die Hauptwelle (10) mit den ersten Getriebeelement (18) verschaltet und/oder in einem zweiten Schaltzustand das erste Getriebeelement (18) festsetzt.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebeelement (18) als ein Sonnenrad ausgebildet ist.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Getriebeelement (20) als ein Planetenradträger ausgebildet ist.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Getriebeelement (22) als ein Hohlrad ausgebildet ist.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rangegruppe (14) zumindest eine erste Zahnradebene (Z1) aufweist, welche relativ zum einem Planetenradsatz (16) des Planetengetriebes (36) antriebsseitig angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, das dritte Getriebeelement (22) gehäusefest zu verbinden.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rangegruppe (14) zumindest eine zweite Zahnradebene (Z2) aufweist, welche relativ zum einem Planetenradsatz (16) des Planetengetriebes (36) abtriebsseitig angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, das zweite Getriebeelement (20) mit der Hauptwelle (10) drehfest zu verbinden.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rangegruppe (14) zumindest eine dritte Zahnradebene (Z3) aufweist, welche relativ zum einem Planetenradsatz (16) des Planetengetriebes (36) abtriebsseitig angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, das zweite Getriebeelement (20) mit der Abtriebswelle (12) drehfest zu verbinden.
Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rangegruppe (14) zumindest eine vierte Zahnradebene (Z4) aufweist, welche relativ zu einem Planetenradsatz (16) des Planetengetriebes (36) abtriebsseitig angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, das dritte Getriebeelement (22) mit der Abtriebswelle (12) drehfest zu verbinden.
Verfahren zum Betrieb einer Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Rangegruppe (14), dadurch gekennzeichnet, dass ein langsamer Gang durch eine Kopplung der Abtriebswelle (12) mit dem zweiten Getriebeelement (20) mittels der Schalteinheit (S1) und durch ein Festsetzen des dritten Getriebeelements (22) mittels der Schalteinheit (S2) und durch eine Kopplung der Hauptwelle (10) mit dem ersten Getriebeelement (18) mittels der zusätzlichen Schalteinheit (S3) gebildet wird.
Verfahren zum Betrieb einer Gruppengetriebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Rangegruppe (14), dadurch gekennzeichnet, dass ein schneller Gang durch eine Kopplung der Hauptwelle (10) mit dem zweiten Getriebeelement (20) mittels der Schalteinheit (S1) und durch eine Kopplung der Abtriebswelle (12) mit dem dritten Getriebeelement (22) mittels der weiteren Schalteinheit (S2) und durch ein Festbremsen des ersten Getriebeelements (18) mittels der zusätzlichen Schalteinheit (S3) gebildet wird.