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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise,
insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Automatgetriebe,
insbesondere für
Kraftfahrzeuge, umfassen nach dem Stand der Technik Planetensätze, die
mittels Reibungs- bzw. Schaltelementen, wie etwa Kupplungen und
Bremsen, geschaltet werden und üblicherweise
mit einem einer Schlupfwirkung unterliegenden und wahlweise mit
einer Überbrückungskupplung
versehenen Anfahrelement, wie etwa einem hydrodynamischen Drehmomentwandler,
oder einer Strömungskupplung
verbunden sind.
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Ein
derartiges Getriebe geht aus der
EP 0 434 525 A1 hervor. Es umfasst im Wesentlichen
eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, die parallel zueinander
angeordnet sind, einen konzentrisch zur Abtriebswelle angeordneten,
als Zweisteg-Vierwellen-Planetengetriebe ausgebildeten und mit der
Antriebswelle verbindbaren Hauptradsatz, einen mit der Antriebswelle
verbundenen und mit dem Hauptradsatz verbindbaren Vorschaltradsatz,
sowie fünf Schaltelemente
in der Form von drei Kupplungen und zwei Bremsen, deren wahlweise
Sperrung jeweils paarweise die verschiedenen Gangübersetzungen zwischen
der Antriebswelle und der Abtriebswelle bestimmt. Hierbei weist
das Getriebe zwei Leistungswege auf, so dass durch das selektive
paarweise Eingreifen der fünf
Schaltelemente sechs Vorwärtsgänge erzielt
werden.
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Hierbei
werden bei dem ersten Leistungsweg zwei Kupplungen zur Übertragung
des Drehmomentes vom Vorschaltradsatz zu zwei Elementen des Hauptradsatzes
benötigt.
Diese sind in Kraftflussrichtung im Wesentlichen hinter dem Vorschaltradsatz
in Richtung Hauptradsatz angeordnet. Bei dem zweiten Leistungsweg
ist eine weitere Kupplung vorgesehen, die diesen mit einem weiteren
Element des Hauptradsatzes lösbar
verbindet. Hierbei sind die Kupplungen derart angeordnet, dass der
Innenlamellenträger
den Abtrieb bildet.
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Des
weiteren ist aus der Druckschrift
US 6,139,463 ein
kompaktes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere für ein Kraftfahrzeug bekannt,
welches zwei miteinander gekoppelte Planetenradsätze und einen Vorschaltradsatz
sowie drei Kupplungen und zwei Bremsen aufweist. Bei diesem bekannten
Mehrstufengetriebe sind bei einem ersten Leistungsweg zwei Kupplungen
C-1 und C-3 zum Übertragen
des Drehmoments vom Vorschaltradsatz zu den beiden gekoppelten Planetenradsätzen vorgesehen.
Hierbei ist der Außenlamellenträger bzw. die
Zylinder- bzw. Kolben- und Druckausgleichsseite der Kupplung C-3
mit einer ersten Bremse B-1 verbunden. Zudem ist der Innenlamellenträger der
dritten Kupplung C-3 mit der Zylinder- bzw. Kolben- und Druckausgleichsseite
der ersten Kupplung C-1 verbunden, wobei der Innenlamellenträger der
ersten Kupplung C-1 abtriebsseitig angeordnet ist und mit einem
Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist.
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Des
weiteren ist aus der
DE
199 49 507 A1 der Anmelderin ein Mehrstufengetriebe bekannt,
bei dem an der Antriebswelle zwei nicht schaltbare Vorschaltradsätze vorgesehen
sind, die ausgangsseitig zwei Drehzahlen erzeugen, die neben der
Drehzahl der Antriebswelle wahlweise auf einen auf die Abtriebswelle
wirkenden, schaltbaren, mehrgliedrigen Hauptplanetenradsatz durch
selektives Schließen der
verwendeten Schaltelemente derart schaltbar sind, dass zum Umschalten
von einem Gang in den jeweils nächstfolgenden
höheren
oder niedrigeren Gang von den beiden gerade betätigten Schaltelementen jeweils
nur ein Schaltelement zu- oder abgeschaltet werden muss.
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Aus
der
DE 199 12 480
A1 ist ein automatisch schaltbares Kraftfahrzeuggetriebe
mit drei Einsteg-Planetensätzen
sowie drei Bremsen und zwei Kupplungen zum Schalten von sechs Vorwärtsgängen und
einem Rückwärtsgang
und mit einer Antriebs- sowie einer Abtriebswelle bekannt. Das automatisch
schaltbare Kraftfahrzeuggetriebe ist derart ausgebildet, dass die
Antriebswelle direkt mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes
verbunden ist und dass die Antriebswelle über die erste Kupplung mit
dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes und/oder über die
zweite Kupplung mit dem Steg des ersten Planetensatzes verbindbar
ist. Zusätzlich
oder alternativ ist das Sonnenrad des ersten Planetensatzes über die
erste Bremse mit dem Gehäuse
des Getriebes und/oder der Steg des ersten Planetensatzes über die
zweite Bremse mit dem Gehäuse
und/oder das Sonnenrad des dritten Planetensatzes über die dritte
Bremse mit dem Gehäuse
verbindbar.
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Des
weiteren ist aus der
DE
102 13 820 A1 ein Mehrgangautomatikgetriebe bekannt, umfassend einen
ersten Eingangspfad T1 eines ersten Übersetzungsverhältnisses;
einen Eingangspfad T2, der ein größeres Übersetzungsverhältnis als
dieser Eingangspfad T1 hat; einen Planetenradsatz mit vier Elementen,
wobei die vier Elemente ein erstes Element, ein zweites Element,
ein drittes Element und ein viertes Element in der Reihenfolge der
Elemente in einem Drehzahldiagramm sind; eine Kupplung C-2, die
eine Drehung des Eingangspfads T2 auf das erste Element S3 überträgt; eine
Kupplung C-1, die die Drehung von dem Eingangspfad T2 auf das vierte Element
S2 überträgt; eine
Kupplung C-4, die eine Drehung von dem Eingangspfad T1 auf das erste Element überträgt; eine
Kupplung C-3, die die Drehung von dem Eingangspfad T1 auf das zweite
Element C3 überträgt; eine
Bremse B-1, die den Eingriff des vierten Elements herstellt; eine
Bremse B-2, die den Eingriff des zweiten Elements herstellt; und
ein Abtriebselement, das mit dem dritten Element R3 gekoppelt ist.
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Im
Rahmen der
DE 101
15 983 A1 der Anmelderin wird ein Mehrstufengetriebe beschrieben, mit
einer Antriebswelle, die mit einem Vorschaltsatz verbunden ist,
mit einer Abtriebswelle, die mit einem Nachschaltsatz verbunden
ist, und mit maximal sieben Schaltelementen, durch deren wahlweises Schalten
mindestens sieben Vorwärtsgänge ohne Gruppenschaltung
schaltbar sind. Der Vorschaltsatz wird aus einem Vorschalt-Planetenradsatz
oder maximal zwei nicht schaltbaren, mit dem ersten Vorschalt-Planetenradsatz
gekoppelten Vorschalt-Planetenradsätzen gebildet, wobei der Nachschaltsatz als
Zweisteg-Vierwellen-Getriebe
mit zwei schaltbaren Nachschalt-Planetenradsätzen ausgebildet ist und vier
freie Wellen aufweist. Die erste freie Welle dieses Zweisteg-Vierwellen-Getriebes
ist mit dem ersten Schaltelement verbunden, die zweite freie Welle
mit dem zweiten und dritten Schaltelement, die dritte freie Welle
mit dem vierten und fünften
Schaltelement und die vierte freie Welle ist mit der Abtriebswelle
verbunden. Für
ein Mehrstufengetriebe mit insgesamt sechs Schaltelementen wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die dritte freie Welle oder die erste freie Welle des Nachschaltsatzes
zusätzlich
mit einem sechsten Schaltelement zu verbinden. Für ein Mehrstufengetriebe mit
insgesamt sieben Schaltelementen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die dritte freie Welle zusätzlich
mit einem sechsten Schaltelement (D') und die erste freie Welle zusätzlich mit
einem siebten Schaltelement zu verbinden.
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Ferner
ist im Rahmen der
DE 101 15
987 der Anmelderin ein Mehrstufengetriebe mit acht Gängen beschrieben.
Dieses Getriebe besteht neben der Antriebswelle und der Abtriebswelle
aus einem schaltbaren Vorschaltradsatz und einem schaltbaren Nachschaltradsatz.
Der Vorschaltradsatz besteht aus einem ersten Planetenradsatz, welcher
neben der Eingangsdrehzahl der Antriebswelle eine zweite Drehzahl
anbietet, die wahlweise auf einen Nachschaltradsatz geschaltet werden
kann. Der Nachschaltradsatz besteht aus zwei gekoppelten Planetenradsätzen. Unter
Verwendung von zwei Leistungswegen und sechs Schaltelementen sind
acht Vorwärtsgänge gruppenschaltungsfrei scchaltbar.
Ein 8-Gang-Mehrstufengetriebe ist ferner aus der
DE 29 36 969 bekannt; es umfasst acht
Schaltelemente und vier Radsätze.
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Automatisch
schaltbare Fahrzeuggetriebe in Planetenbauweise im Allgemeinen sind
im Stand der Technik bereits vielfach beschrieben und unterliegen einer
permanenten Weiterentwicklung und Verbesserung. So sollen diese
Getriebe eine ausreichende Anzahl von Vorwärtsgängen sowie mindestens einen Rückwärtsgang
und eine für
Kraftfahrzeuge sehr gut geeignete Übersetzung mit einer hohen
Gesamtspreizung sowie günstigen
Stufensprüngen
aufweisen. Ferner sollen diese eine hohe Anfahrübersetzung in Vorwärtsrichtung
ermöglichen
und einen direkten Gang enthalten sowie für den Einsatz sowohl in Pkw
als auch Nkw geeignet sein. Außerdem
sollen diese Getriebe einen geringen Bauaufwand, insbesondere eine
geringe Anzahl an Schaltelementen erfordern und bei sequentieller
Schaltweise Doppelschaltungen vermeiden, so dass bei Schaltungen
in definierten Ganggruppen jeweils nur ein Schaltelement gewechselt
wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe
der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem der Bauaufwand optimiert
wird und zudem der Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen hinsichtlich
der Schlepp- und Verzahnungsverluste verbessert wird. Zudem sollen
bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe
geringe Momente auf die Schaltelemente und Planetensätze wirken
sowie die Drehzahlen der Wellen, Schaltelemente und Planetensätze möglichst
gering gehalten werden. Des weiteren soll die Anzahl der Gänge sowie
die Getriebespreizung erhöht
werden, so dass in vorteilhafter Weise mindestens acht Vorwärtsgänge und
zwei Rückwärtsgänge realisierbar sind.
Außerdem
soll das erfindungsgemäße Getriebe für jegliche
Bauweise in ein Fahrzeug geeignet sein, insbesondere für eine Front-Quer-Anordnung.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte
Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Demnach
wird ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe
in Planetenbauweise vorgeschlagen, welches eine Antriebswelle und
eine Abtriebswelle aufweist, welche in einem Gehäuse angeordnet sind. Des weiteren
sind zumindest drei Planetensätze,
im Folgenden als erster, zweiter und dritter Planetensatz bezeichnet,
mindestens sieben drehbare Wellen – im Folgenden als Antriebswelle,
Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte,
sechste und siebte Welle bezeichnet – sowie mindestens sechs Schaltelemente,
umfassend Bremsen und Kupplungen, vorgesehen, deren selektives Eingreifen
verschiedene Übersetzungsverhältnisse
zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt, sodass
vorzugsweise mindestens acht Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge realisierbar
sind.
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Hierbei
ist die Antriebswelle ständig
mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes verbunden und über eine
erste Kupplung mit der vierten Welle lösbar verbindbar, welche ständig mit
dem Steg des zweiten Planetensatzes und dem Steg des ersten Planetensatzes
verbunden und über
eine erste Bremse an das Gehäuse
ankoppelbar ist, wobei die fünfte
Welle ständig
mit dem Steg des dritten Planetensatzes verbunden, über eine
zweite Bremse an das Gehäuse
ankoppelbar und über
eine zweite Kupplung mit der siebten Welle lösbar verbindbar ist. Gemäß der Erfindung
ist vorgesehen, dass die siebte Welle ständig mit dem Sonnenrad des
ersten Planetensatzes verbunden und über eine dritte Kupplung mit
der dritten Welle lösbar
verbindbar ist, welche ständig
mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes und dem Hohlrad des zweiten
Planetensatzes verbunden ist, wobei die sechste Welle ständig mit
dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes verbunden und über eine
dritte Bremse an das Gehäuse
ankoppelbar ist; die Abtriebswelle ist gemäß der Erfindung ständig mit
dem Hohlrad des ersten Planetensatzes verbunden.
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Durch
diese Konzeption werden acht Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang
realisiert, wobei durch eine zusätzliche
vierte Bremse, über
die das Hohlrad des zweiten Planetensatzes und das Hohlrad des dritten
Planetensatzes bzw. die dritte Welle an das Gehäuse ankoppelbar ist, ein neunter
Gang realisiert werden kann.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung des
Mehrstufengetriebes ergeben sich insbesondere für Personenkraftwagen geeignete Übersetzungen sowie
eine erhebliche Erhöhung
der Gesamtspreizung des Mehrstufengetriebes, wodurch eine Verbesserung
des Fahrkomforts und eine signifikante Verbrauchsabsenkung bewirkt
werden.
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Darüber hinaus
wird mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe
durch eine geringe Anzahl an Schaltelementen, vorzugsweise drei
bzw. vier Bremsen und drei Kupplungen, der Bauaufwand erheblich
reduziert. In vorteilhafter Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe
möglich,
ein Anfahren mit einem hydrodynamischen Wandler, einer externen
Anfahrkupplung oder auch mit sonstigen geeigneten externen Anfahrelementen durchzuführen. Es
ist auch denkbar, einen Anfahrvorgang mit einem im Getriebe integrierten
Anfahrelement zu ermöglichen.
Vorzugsweise eignet sich ein Schaltelement, welches im ersten Vorwärtsgang
und im Rückwärtsgang
betätigt
wird.
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Darüber hinaus
ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein
guter Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen infolge geringer der Schlepp-
und Verzahnungsverluste.
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Des
weiteren liegen geringe Momente in den Schaltelementen und in den
Planetensätzen
des Mehrstufengetriebes vor, wodurch der Verschleiß bei dem
Mehrstufengetriebe in vorteilhafter Weise reduziert wird. Ferner
wird durch die geringen Momente eine entsprechend geringe Dimensionierung
ermöglicht,
wodurch der benötigte
Bauraum und die entsprechenden Kosten reduziert werden. Darüber hinaus
liegen auch geringe Drehzahlen bei den Wellen, den Schaltelementen
und den Planetensätzen
vor.
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Außerdem ist
das erfindungsgemäße Getriebe
derart konzipiert, dass eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen
sowohl in Kraftflussrichtung als auch in räumlicher Hinsicht ermöglicht wird;
so ist es z.B. möglich,
dass Antrieb und Abtrieb auf der gleichen Seite des Gehäuses vorgesehen
sind.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft
näher erläutert. In
diesen stellen dar:
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1 eine
schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes,
bei dem neun Vorwärtsgänge realisierbar
sind;
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2 eine
schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes,
bei dem neun Vorwärtsgänge realisierbar
sind;
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3 ein
beispielhaftes Schaltschema für das
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe
gemäß 1 und 2;
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4 eine
schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes,
bei dem neun Vorwärtsgänge realisierbar
sind;
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5 eine
schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes,
bei dem acht Vorwärtsgänge realisierbar
sind;
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6 eine
schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes,
bei dem acht Vorwärtsgänge realisierbar
sind;
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7 ein
beispielhaftes Schaltschema für das
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe
gemäß 6 und 7;
und
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8 eine
schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes,
bei dem acht Vorwärtsgänge realisierbar
sind.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe
mit einer Antriebswelle 1 und einer Abtriebswelle 2 dargestellt,
welche in einem Gehäuse
G angeordnet sind. Es sind drei Planetensätze P1, P2, P3 vorgesehen,
wobei die Planetensätze
P1 und P2 als Minus-Planetenradsätze
ausgebildet sind und der Planetensatz P3 als Plus-Planetenradsatz
ausgebildet ist. Bekanntlich weist ein Minus-Planetenradsatz Planetenräder auf,
die mit Sonnen- und Hohlrad dieses Planetensatzes kämmen. Demgegenüber ist
ein Plus-Planetenradsatz in Doppelplanetenbauweise ausgeführt mit
miteinander kämmenden,
inneren und äußeren Planetenrädern, wobei
die inneren Planetenräder
zusätzlich
mit dem Sonnenrad und die äußeren Planetenräder zusätzlich mit
dem Hohlrad dieses Planetensatzes kämmen. Bei der Ausführungsform
gemäß 1 sind die
Planetensätze
in der Reihenfolge P2, P1, P3 hintereinander in axialer Richtung
angeordnet (d.h. in der Reihenfolge P3, P1, P2 in Kraftflussrichtung).
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Wie
aus 1 ersichtlich, sind sieben Schaltelemente, nämlich vier
Bremsen 04, 05, 06 und 03 und
drei Kupplungen 14, 57, 37 vorgesehen.
Vorzugsweise sind die Kupplungen als Lamellenkupplungen ausgebildet.
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Mit
diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von neun Vorwärtsgängen und
zwei Rückwärtsgängen realisierbar.
Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe
weist insgesamt sieben drehbare Wellen auf, nämlich die Wellen 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7.
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Erfindungsgemäß ist bei
dem Mehrstufengetriebe gemäß 1 vorgesehen,
dass der Antrieb durch die Welle 1 erfolgt, welche ständig mit
dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden und über die
erste Kupplung 14 mit der Welle 4 lösbar verbindbar
ist, welche ständig
mit dem Steg des zweiten Planetensatzes P2 und dem Steg des ersten Planetensatzes
P1 verbunden und über
die erste Bremse 04 an das Gehäuse G ankoppelbar ist. Des weiteren
ist eine Welle 5 vorgesehen, welche ständig mit dem Steg des dritten
Planetensatzes P3 verbunden, über
die zweite Bremse 05 an das Gehäuse G ankoppelbar ist und über die
zweite Kupplung 57 mit der Welle 7 lösbar verbindbar
ist, welche ständig
mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes P1 verbunden und über die
dritte Kupplung 37 mit der Welle 3 lösbar verbindbar.
Diese Welle 3 wiederum ist ständig mit dem Hohlrad des dritten
Planetensatzes P3 und dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 verbunden
und über
die vierte Bremse 03 an das Gehäuse ankoppelbar. Gemäß der Erfindung
ist eine Welle 6 vorgesehen, welche ständig mit dem Sonnenrad des
zweiten Planetensatzes P2 verbunden und über die dritte Bremse 06 an
das Gehäuse
ankoppelbar ist. Der Abtrieb erfolgt über die Welle 2, die ständig mit
dem Hohlrad des ersten Planetensatzes P1 verbunden ist.
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Die
in 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich
von der in 1 gezeigten dadurch, dass die
Planetensätze
P1, P2, P3 in der Reihenfolge P1, P2, P3 hintereinander in axialer
Richtung angeordnet sind (d.h. in der Reihenfolge P3, P2, P1 in Kraftflussrichtung).
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 1 ist die
Kupplung 14 axial betrachtet zwischen dem zweiten und dem
ersten Planetensatz angeordnet. Der Außenlamellenträger der
Kupplung 14 kann vorzugsweise abtriebsseitig angeordnet
sein. Gemäß den 1 und 2 ist
es möglich,
dass der Außenlamellenträger der
Kupplung 14 direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes
P1 verbunden ist. Des weiteren sind die Kupplungen 37 und 57 axial
betrachtet vorzugsweise im Wesentlichen zwischen dem zweiten und
dem dritten Planetensatz (2) oder
zwischen dem ersten und dem dritten Planetensatz (1)
angeordnet, wobei die Kupplung 37 radial betrachtet vorzugsweise
näher am
Gehäuse
G als die Kupplung 57 angeordnet ist.
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Die
räumliche
Anordnung der Schaltelemente innerhalb des Getriebes kann beliebig
sein und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung des Getriebegehäuses G begrenzt.
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In 3 ist
ein beispielhaftes Schaltschema des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes
gemäß 1 und 2 dargestellt.
Für jeden
Gang werden drei Schaltelemente geschlossen. Dem Schaltschema können auch
beispielhaft Werte für
die jeweiligen Übersetzungen
i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Stufensprünge ϕ entnommen
werden. Die dargestellten Übersetzungen
ergeben sich aus den Standgetriebeübersetzungen der Planetensätze P1,
P2, und P3 von minus 2,58, minus 2,30 und plus 2,21. Aus 3 wird
ersichtlich, dass bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen
bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen
zwei Schaltelemente gemeinsam benutzen. Des weiteren ist der sechste
Gang als Direktgang und der neunte Gang als Overdrive-Gang ausgelegt.
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Der
erste Gang ergibt sich durch Schließen der Kupplung 37 und
der Bremsen 05 und 06, der zweite Gang durch Schließen der
Bremsen 05 und 06 und der Kupplung 57,
der dritte Gang durch Schließen
der Kupplungen 37 und 57 und der Bremse 06 und
der vierte Gang durch Schließen
der Kupplungen 14 und 57 und der Bremse 06.
Ferner ergibt sich der fünfte
Gang durch Schließen
der Kupplungen 14, 37 und der Bremse 06,
der sechste Gang durch Schließen
der Kupplungen 14, 37 und 57, der siebte
Gang durch Schließen
der Kupplungen 14 und 37 und der Bremse 05,
der achte Gang durch Schließen
der Bremse 05 und der Kupplungen 14 und 57 und
der neunte Gang durch Schließen
der Bremse 03 und der Kupplungen 14 und 57.
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Wie
aus dem Schaltschema ersichtlich, ergibt sich der erste Rückwärtsgang
durch Schließen der
Bremsen 04 und 05 und der Kupplung 37 und
der zweite Rückwärtsgang
durch Schließen
der Bremse 04 und der Kupplungen 37 und 57.
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In 4 ist
eine weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Getriebes
dargestellt, bei der der Unterschied zur Ausführungsform nach 1 darin
besteht, dass die Bremse 03, die für den vorzugsweise als Overdrive-Gang
ausgelegten neunten Gang benötigt
wird, und die für
die Rückwärtsgänge benötigte Bremse 04 als
synchronisiertes, vorzugsweise formschlüssiges Schaltelement ausgebildet
ist.
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Ausgehend
von den Ausführungsformen
gemäß den 1 und 2 kann
gemäß der Erfindung auch
ein Acht-Gang-Getriebe realisiert werden, wobei zu diesem Zweck
die Bremse 03 bzw. die Anbindung des Hohlrads des dritten
Planetensatzes P3 an das Gehäuse
G entfällt.
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Ein
erfindungsgemäßes Acht-Gang-Getriebe ist
Gegenstand der 5, wobei der einzige Unterschied
zur in 1 gezeigten Ausführungsform darin besteht, dass
die Welle 3 und somit das Hohlrad des dritten Planetensatzes
P3 nicht an das Gehäuse
G ankoppelbar ist.
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Ein
weiteres Beispiel einer Acht-Gang-Ausführung ist im Rahmen der 6 dargestellt.
Diese Ausführungsform
unterscheidet sich von der Ausführungsform
gemäß 2 lediglich
dadurch, dass die Welle 3 und somit das Hohlrad des dritten
Planetensatzes P3 nicht an das Gehäuse G ankoppelbar ist.
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In 7 ist
ein beispielhaftes Schaltschema des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes
gemäß 5 und 6 dargestellt,
welches sich von dem Schaltschema gemäß 3 darin
unterscheidet, dass kein neunter Gang vorgesehen ist.
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Der
erste Gang ergibt sich hierbei durch Schließen der Kupplung 37 und
der Bremsen 05 und 06, der zweite Gang durch Schließen der
Bremsen 05 und 06 und der Kupplung 57,
der dritte Gang durch Schließen
der Kupplungen 37 und 57 und der Bremse 06 und
der vierte Gang durch Schließen
der Kupplungen 14 und 57 und der Bremse 06.
Ferner ergibt sich der fünfte
Gang durch Schließen
der Kupplungen 14, 37 und der Bremse 06,
der sechste Gang durch Schließen
der Kupplungen 14 und 37 und 57, der
siebte Gang durch Schließen
der Kupplungen 14 und 37 und der Bremse 05 und
der achte Gang durch Schließen
der Bremse 05 und der Kupplungen 14 und 57.
Der erste Rückwärtsgang
ergibt sich durch Schließen
der Bremsen 04 und 05 und der Kupplung 37 und
der zweite Rückwärtsgang
durch Schließen der
Bremse 04 und der Kupplungen 37 und 57.
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Es
ist auch möglich,
ausgehend von den Ausführungsformen
gemäß den 5 und 6 durch
Hinzufügen
der vierten Bremse 03, mittels welcher die Welle 3 bzw.
das Hohlrad des dritten Planetensatzes P3 an das Gehäuse G ankoppelbar
ist, ein Neun-Gang-Getriebe gemäß den 1 und 2 zu
realisieren.
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Gegenstand
der 8 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Acht-Gang-Getriebes,
bei der der Unterschied zur Ausführungsform
nach 5 darin besteht, dass die für die Rückwärtsgänge benötigte Bremse 04 als
synchronisiertes, vorzugsweise formschlüssiges Schaltelement ausgebildet
ist.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Anfahren des Kraftfahrzeugs mit einem in dem Getriebe integrierten
Schaltelement möglich.
Hierbei ist ein Schaltelement besonders geeignet, das im ersten
Gang und im ersten Rückwärtsgang
benötigt
wird, beispielsweise also Bremse 05 oder Kupplung 37.
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Gemäß der Erfindung
können
sich auch bei gleichem Getriebeschema, je nach Standgetriebeübersetzung
der Planetensätze,
unterschiedliche Gangsprünge
ergeben, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation
ermöglicht
wird.
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Es
ist zudem möglich,
an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes zusätzliche
Freiläufe vorzusehen,
beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse oder um zwei Wellen gegebenenfalls
zu verbinden.
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Auf
der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite können erfindungsgemäß ein Achsdifferential und/oder
ein Verteilerdifferential angeordnet werden.
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Im
Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Antriebswelle 1 durch
ein Kupplungselement von einem Antriebs-Motor nach Bedarf getrennt werden,
wobei als Kupplungselement ein hydrodynamischer Wandler, eine hydraulische
Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung,
eine Magnetpulverkupplung oder eine Fliehkraftkupplung einsetzbar
sind. Es ist auch möglich, ein
derartiges Anfahrelement in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe
anzuordnen, wobei in diesem Fall die Antriebswelle 1 ständig mit
der Kurbelwelle des Motors verbunden ist.
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Das
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die
Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Motor und Getriebe.
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Im
Rahmen einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann
auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 1 oder
der Abtriebswelle 2, eine verschleißfreie Bremse, wie z.B. ein
hydraulischer oder elektrischer Retarder oder dergleichen, angeordnet
sein, was insbesondere für den
Einsatz in Nutzkraftfahrzeugen von besonderer Bedeutung ist. Des
weiteren kann zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder
Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 1 oder der Abtriebswelle 2,
ein Nebenabtrieb vorgesehen sein.
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Die
eingesetzten Schaltelemente können
als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein. Insbesondere
können
kraftschlüssige
Kupplungen oder Bremsen, wie z.B. Lamellenkupplungen, Bandbremsen
und/oder Konuskupplungen, verwendet werden. Des weiteren können als
Schaltelemente auch formschlüssige
Bremsen und/oder Kupplungen, wie z.B. synchronisierte oder unsynchronisierte Schaltelemente,
eingesetzt werden.
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Ein
weiterer Vorteil des hier vorgestellten Mehrstufengetriebes besteht
darin, dass auf jeder Welle als Generator und/oder als zusätzliche
Antriebsmaschine eine elektrische Maschine anbringbar ist.
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Selbstverständlich fällt auch
jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche
Anordnung der Planetensätze
und der Schaltelemente an sich sowie zueinander und soweit technisch
sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche, ohne
die Funktion des Getriebes, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen,
auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder
in der Beschreibung dargestellt sind.
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- 1
- Welle
- 2
- Welle
- 3
- Welle
- 4
- Welle
- 5
- Welle
- 6
- Welle
- 7
- Welle
- 03
- vierte
Bremse
- 04
- erste
Bremse
- 05
- zweite
Bremse
- 06
- dritte
Bremse
- 14
- erste
Kupplung
- 37
- dritte
Kupplung
- 57
- zweite
Kupplung
- P1
- erster
Planetensatz
- P2
- zweiter
Planetensatz
- P3
- dritter
Planetensatz
- i
- Übersetzung
- ϕ
- Stufensprung
- G
- Gehäuse