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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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Derartige
Automatgetriebe sind beispielsweise aus der
DE 199 49 507 A1 der Anmelderin
ein Mehrstufengetriebe bekannt, bei denen 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 Doppelplanetenradsatz 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.
Unter Verwendung von fünf Schaltelementen werden hierbei
sieben Vorwärtsgänge erzielt, unter Verwendung
von sechs Schaltelementen neun oder zehn Vorwärtsgänge.
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Des
weiteren ist aus der
DE
102 13 820 A1 ein Mehrgangautomatikgetriebe mit acht Vorwärtsgängen
und einen Rückwärtsgang bekannt, umfassend einen
ersten Eingangspfad T1 eines ersten Übersetzungsverhältnisses;
einen Eingangspfad T2, der ein größeres Übersetzungsverhältnis
als dieser Ein gangspfad T1 hat; einen Planetenradsatz vom Typ Ravigneaux
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 S3 gekoppelt
ist.
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Ein
9-Gang-Mehrstufengetriebe ist ferner aus der
DE 29 36 969 A1 bekannt;
es umfasst acht Schaltelemente und vier Radsätze, wobei
ein Radsatz als Vorschaltgetriebe dient und das Hauptgetriebe einen
Simpson-Satz und einen weiteren als Umkehrgetriebe dienenden Radsatz
aufweist.
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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 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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Aus
der noch nicht veröffentlichten
DE 10 2008 000 428.3 der Anmelderin
ist ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise bekannt, welches
einen Antrieb und einen Abtrieb aufweist, welche in einem Gehäuse
angeordnet sind. Bei dem bekannten Getriebe sind zumindest vier
Planetensätze, im Folgenden als erster, zweiter, dritter
und vierter Planetensatz bezeichnet, mindestens acht drehbare Wellen – im
Folgenden als Antriebswelle, Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte,
sechste, siebte und achte Welle bezeichnet – sowie zumindest
sechs Schaltelemente, umfassend Bremsen und Kupplungen, vorgesehen, deren
selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse
zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb bewirkt, so dass vorzugsweise
neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang
realisierbar ist.
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Hierbei
bilden der erste und der zweite Planetensatz, die vorzugsweise als
Minus-Planetensätze ausgebildet sind, einen schaltbaren
Vorschaltradsatz, wobei der dritte und der vierte Planetensatz einen
Hauptradsatz bilden.
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Bei
dem bekannten Mehrstufengetriebe ist vorgesehen, dass die Stege
des ersten und des zweiten Planetensatzes über die vierte
Welle miteinander gekoppelt sind, welche mit einem Element des Hauptradsatzes
verbunden ist, dass das Hohlrad des ersten Planetensatzes mit dem
Sonnenrad des zweiten Planetensatzes über die achte Welle
gekoppelt ist, welche über eine erste Kupplung mit der
Antriebswelle lösbar verbindbar ist und dass das Sonnenrad des
ersten Planetenradsatzes mittels der dritten Welle über
eine erste Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar
und über eine zweite Kupplung mit der Antriebswelle lösbar
verbindbar ist, wobei das Hohlrad des zweiten Planetensatzes mittels
der fünften Welle über eine zweite Bremse an ein
Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist. Zudem ist die siebte Welle
mit zumindest einem Element des Hauptradsatzes ständig
verbunden und über eine dritte Bremse an ein Gehäuse
des Getriebes ankoppelbar, wobei die sechste Welle mit zumindest
einem weiteren Element des Hauptradsatzes ständig verbunden
und über eine dritte Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar
ist; die Abtriebswelle ist mit zumindest einem weiteren Element
des Hauptradsatzes ständig verbunden.
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Vorzugsweise
ist bei dem bekannten Getriebe die vierte Welle ständig
mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes verbunden, wobei die
sechste Welle ständig mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes
und dem Steg des dritten Planetensatzes verbunden und über
die dritte Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar
ist. Ferner ist die siebte Welle ständig mit den Sonnenrädern
des dritten und vierten Planetensatzes verbunden und über
die dritte Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar.
Der Abtrieb erfolgt hierbei über die ständig mit
dem Steg des vierten Planetensatzes verbundene Abtriebswelle. Des
weiteren können der dritte und der vierte Planetensatz
zu einem Ravigneaux-Satz mit gemeinsamen Steg und gemeinsamen Hohlrad
zusammengesetzt bzw. reduziert sein.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe
der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches mindestens neun
Vorwärtsgänge und mindestens einen Rückwärtsgang
mit ausreichender Übersetzung aufweist, bei dem der Bauaufwand
und die Baugröße, insbesondere die Baulänge,
bzw. das Gewicht optimiert werden und zudem der Wirkungsgrad hinsichtlich
der Schlepp- und Verzahnungsverluste verbessert wird. Zudem sollen
bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe geringe
Stützmomente auf die Schaltelemente wirken. Insbesondere
soll das erfindungsgemäße Getriebe für
eine Front-Quer-Bauweise geeignet sein.
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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 einen Antrieb und einen
Abtrieb aufweist, welche in einem Gehäuse angeordnet sind. Des
weiteren sind zumindest vier Planetensätze, im Folgenden
als erster, zweiter, dritter und vierter Planetensatz bezeichnet,
wobei der zweite Planetensatz vorzugsweise als Plus-Planetensatz
ausgeführt ist und die weiteren Planetensätze
als Minus – Planetensätze ausgeführt
sind, mindestens acht drehbare Wellen – im Folgenden als
Antriebswelle, Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte, sechste,
siebte und achte Welle bezeichnet – sowie zumindest sechs
Schaltelemente, umfassend Bremsen und Kupplungen, vorgesehen, deren
selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse
zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb bewirkt, so dass vorzugsweise
neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang
realisierbar ist.
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Ein
einfacher Minus-Planetensatz umfasst bekanntlich ein Sonnenrad,
ein Hohlrad und einen Steg, an dem Planetenräder verdrehbar
gelagert sind, die jeweils mit Sonnenrad und Hohlrad kämmen.
Hierdurch weist das Hohlrad bei festgehaltenem Steg eine zum Sonnenrad
entgegengesetzte Drehrichtung auf. Demgegenüber umfasst
ein einfacher Plus-Planetensatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen
Steg, an dem innere und äußere Planetenräder
verdrehbar gelagert sind, wobei alle inneren Planetenräder
mit dem Sonnenrad und alle äußeren Planetenräder
mit dem Hohlrad kämmen, wobei jedes innere Planetenrad
mit jeweils einem äußeren Planetenrad kämmt.
Hierdurch weist das Hohlrad bei festgehaltenem Steg die gleiche
Drehrichtung auf wie das Sonnenrad.
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Gemäß der
Erfindung ist vorgesehen, dass das Sonnenrad des ersten Planetensatzes
mit der vierten Welle verbunden ist, die mit dem Sonnenrad des vierten
Planetensatzes verbunden und über eine erste Bremse an
ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist, wobei die Antriebswelle
mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes verbunden und über
eine erste Kupplung mit der siebten Welle lösbar verbindbar
ist.
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Hierbei
ist die siebte Welle mit dem Steg des dritten Planetensatzes und
dem Steg des zweiten Planetensatzes verbunden, wobei der Steg des
ersten Planetensatzes über eine zweite Kupplung mit der
sechsten Welle lösbar ver bindbar ist, welche mit einem
Bauteil verbunden ist, welches das Hohlrad des vierten Planetensatzes
und das Sonnenrad des dritten Planetensatzes miteinander verbindet,
wobei der Steg des vierten Planetensatzes mit der dritten Welle
verbunden ist, welche über eine zweite Bremse an das Gehäuse
des Getriebes ankoppelbar ist.
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Des
weiteren ist das Sonnenrad des zweiten Planetensatzes mit der fünften
Welle verbunden, die über eine dritte Bremse an das Gehäuse
des Getriebes ankoppelbar ist, wobei die Abtriebswelle mit dem Hohlrad
des zweiten Planetensatzes und dem Hohlrad des dritten Planetensatzes
verbunden ist und wobei eine dritte Kupplung vorgesehen ist, welche
die achte Welle mit der Antriebswelle oder die vierte Welle mit
der Antriebswelle lösbar verbindet.
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Im
Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung sind der zweite Planetensatz
und der dritte Planetensatz zu einem Ravigneaux-Satz mit gemeinsamen
Steg und gemeinsamen Hohlrad zusammengefasst bzw. reduziert.
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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, 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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Des
weiteren ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen
Mehrstufengetriebe ein guter Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen
bezüglich der Schlepp- und Verzahnungsverluste.
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Ferner
liegen geringe Momente in den Schaltelementen und in den Planetensätzen
des Mehrstufengetriebes vor, wodurch der Verschleiß bei
dem Mehrstufengetriebe in vorteilhafter Weise reduziert wird. Zudem
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.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren
beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen
dar:
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1:
Eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
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2:
Ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe
gemäß 1;
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3:
Ein Diagramm zur Veranschaulichung des der jeweiligen Übersetzung
i eines Ganges entsprechenden Stufensprungs phi für das
in 1 gezeigte Getriebe;
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4:
Ein Diagramm zur Veranschaulichung des dem jeweiligen Gang entsprechenden
Wirkungsgrades für das in 1 gezeigte
Getriebe; und
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5:
Eine schematische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe mit einer
Antriebswelle 1, einer Abtriebswelle 2 und vier
Planetensätzen P1, P2, P3 und P4 dargestellt, welche in
einem Gehäuse G angeordnet sind. Die Planetensätze
P1, P3 und P4 sind als Minus-Planetensätze ausgebildet,
wobei der Planetensatz P2 als Plus-Planetensatz ausgeführt
ist.
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Bei
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, das
sich insbesondere für eine Front-Quer-Bauweise eignet,
sind die Planetensätze P3, P4 axial betrachtet in der gleichen
Radsatzebene angeordnet, wobei der dritte Planetensatz P3 radial betrachtet über
dem vierten Planetensatz P4 angeordnet ist, wodurch sich die insgesamt
vier Planetensätze P1, P2, P3, P4 räumlich axial
betrachtet auf drei Radsatzebenen beschränken. Hierbei
ist das Hohlrad des vierten Planetensatzes P4 über ein
Bauteil mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden.
Axial betrachtet sind in diesem Fall die Planetensätze
in der Reihenfolge P1, P4/P3, P2 angeordnet d. h. die übereinander
angeordneten Planetensätze P4/P3 sind axial betrachtet
zwischen dem ersten und dem zweiten Planetensatz P1, P2 angeordnet.
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Des
weiteren sind der dritte Planetensatz P3 und der zweite Planetensatz
P2 zu einem Ravigneaux-Satz mit gemeinsamen Steg und gemeinsamen Hohlrad
zusammengefasst bzw. reduziert; alternativ können der zweite
Plane tensatz P2 und der dritte Planetensatz P3 als separate Radsätze
ausgeführt sein.
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Wie
aus 1 ersichtlich, sind sechs Schaltelemente, nämlich
drei Bremsen 03, 04, 05 und drei Kupplungen 14, 17 und 68 vorgesehen.
Die räumliche Anordnung der Schaltelemente kann beliebig sein
und wird nur durch die Abmessungen und die äußere
Formgebung begrenzt.
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Mit
diesen Schaltelementen ist ein selektives Schatten von neun Vorwärtsgängen
und einem Rückwärtsgang realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe
weist insgesamt acht drehbare Wellen auf, nämlich die Wellen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8,
wobei die Antriebswelle die erste Welle und die Abtriebswelle die
zweite Welle des Getriebes bildet.
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Erfindungsgemäß ist
bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 1 vorgesehen,
dass das Sonnenrad des ersten Planetensatzes P1 mit der vierten Welle 4 verbunden
ist, die mit dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes P4 verbunden, über
eine zweite Bremse 04 an das Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar
ist und über eine dritte Kupplung 14 mit der Antriebswelle 1 lösbar
verbindbar ist, die mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes P1
verbunden und über eine erste Kupplung 17 mit
der siebten Welle 7 lösbar verbindbar ist, wobei
die siebte Weile 7 mit dem Steg des dritten Planetensatzes
P3 und dem Steg des zweiten Planetensatzes P2 verbunden ist.
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Des
weiteren ist der Steg des ersten Planetensatzes P1 über
eine zweite Kupplung 68 mit der sechsten Welle 6 lösbar
verbindbar, welche mit dem Bauteil verbunden ist, welches das Hohlrad
des vierten Planetensatzes P4 und das Sonnenrad des dritten Planetensatzes
P3 miteinander verbindet, wobei der Steg des vierten Planetensatzes
P4 mit der dritten Welle 3 verbunden ist, welche über
eine zweite Bremse 03 an das Gehäuse G des Getriebes
ankoppelbar ist und wobei das Sonnenrad des zweiten Planetensatzes
P2 mit der fünften Welle 5 verbunden ist, die über
eine dritte Bremse 05 an das Gehäuse G des Getriebes
ankoppelbar ist; die Abtriebswelle 2 ist mit dem Hohlrad
des zweiten Planetensatzes P2 und dem Hohlrad des dritten Planetensatzes
P3 verbunden.
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Für
den Fall, dass der dritte Planetensatz P3 und der zweite Planetensatz
P2 einen Ravigneaux-Satz bilden ist die Abtriebswelle 2 mit
dem gemeinsamen Hohlrad und die siebte Welle 7 mit dem gemeinsamen
Steg des Ravigneaux-Satzes verbunden, wie anhand 1 veranschaulicht.
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Bei
dem gezeigten Beispiel ist die dritte Kupplung 14 in Kraftflussrichtung
betrachtet vor dem ersten Planetensatz P1 angeordnet, wobei die
dritte Bremse 05 radial betrachtet oberhalb des zweiten Planetensatzes
P2 angeordnet ist; die zweite Kupplung 68 ist zwischen
dem ersten Planetensatz P1 und den übereinander angeordneten
Planetensätzen P3/P4 angeordnet. Vorzugsweise ist die erste
Kupplung 17 radial betrachtet oberhalb der zweiten Kupplung 68 angeordnet.
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Im
Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung kann die dritte Kupplung 14 durch
eine dritte Kupplung 18 ersetzt werden, welche die achte
Welle 8 mit der Antriebswelle 1 lösbar
verbindet.
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In 2 ist
ein beispielhaftes Schaltschema eines Mehrstufengetriebes gemäß 1 dargestellt. Für
jeden Gang werden drei Schaltelemente geschlossen. Dem Schaltschema
können die jeweiligen Übersetzungen i der einzelnen
Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Gangsprünge bzw.
Stufensprünge phi zum nächst höheren
Gang beispielhaft entnommen werden, wobei der Wert 10,0 die Spreizung
des Getriebes darstellt.
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Typische
Werte für die Standübersetzungen der Planetensätze
P1, P2, P3 und P4 sind jeweils –2,00, 3,50, –1,50
und –2,00. Aus 2 wird ersichtlich, dass bei
sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschal tungen
vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen zwei Schaltelemente
gemeinsam benutzen. Ferner wird ersichtlich, dass eine große
Spreizung bei kleinen Gangsprüngen erzielt wird. Des weiteren
können mit dem in 1 gezeigten
Getriebe insgesamt neun Vorwärts-Gänge und ein
Rückwarts-Gang realisiert werden.
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Die
dritte Bremse 05 und/oder die zweite Kupplung 68 sind
vorzugsweise als Klauenschaltelemente ausgeführt. Dadurch
werden die Schleppmomente des Getriebes, die aufgrund des geringen
Abstandes zwischen den Reibflächen eines Reibschaltelementes
im offenen Zustand und des darin enthaltenen Öls bzw. Luft-Öl-Gemisches
entstehen, reduziert. Die übrigen Kupplungen 14, 17 und
die übrigen Bremsen 03, 04 sind vorzugsweise
als Reibschaltelemente bzw. Lamellenschaltelemente ausgeführt.
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Der
erste Vorwärts-Gang ergibt sich durch Schließen
der zweiten Kupplung 68 und der zweiten und dritten Bremse 03, 05,
der zweite Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten
und dritten Bremse 04, 05 und der zweiten Kupplung 68,
der dritte Vorwärts-Gang durch Schließen der dritten
und zweiten Kupplung 14 bzw. 18, 68 und
der dritten Bremse 05, der vierte Vorwärts-Gang
durch Schließen der zweiten und ersten Kupplung 68, 17 und
der dritten Bremse 05, der fünfte Vorwärts-Gang
durch Schließen sämtlicher Kupplungen 14 bzw. 18, 68 17,
der sechste Vorwärts-Gang durch Schließen der
ersten Bremse 04 und der zweiten und ersten Kupplung 68, 17, der
siebte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten
Bremse 03 und der zweiten und ersten Kupplung 68, 17,
der achte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten
und ersten Bremse 03, 04 und der ersten Kupplung 17 und
der neunte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten
Bremse 03 und der dritten und ersten Kupplung 14 bzw. 18, 17.
Ferner ergibt sich der Rückwärtsgang durch Schließen
der zweiten und dritten Bremse 03, 05 und der
dritten Kupplung 14 bzw. 18.
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Dadurch,
dass im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang
die zweite und die dritte Bremse 03, 05 geschlossen
sind, können diese Schaltelemente (als Reibschaltelemente
bzw. Lamellenschaltelemente ausgeführt) als Anfahrelemente
eingesetzt werden.
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Gemäß der
Erfindung können sich auch bei gleichem Getriebeschema
je nach Schaltlogik unterschiedliche Gangsprünge ergeben,
so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation ermöglicht
wird.
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Ein
Diagramm zur Veranschaulichung des der jeweiligen Übersetzung
i eines Ganges entsprechenden Stufensprungs phi für das
in 1 gezeigte Getriebe entsprechend den in 2 gezeigten
Werten ist Gegenstand der 3.
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Des
weiteren wird der Zusammenhang zwischen dem Wirkungsgrad eta und
dem jeweiligen Gang eines erfindungsgemäßen Getriebes
gemäß 1 anhand 4 veranschaulicht.
Aus 4 wird ersichtlich, dass sich bei der Ausbildung
der Planetensätze P2 und P3 als Ravigneaux-Satz der Wirkungsgrad
eta in den ersten drei Gängen verbessert.
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Das
in 5 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich vom Ausführungsbeispiel gemäß 1 dadurch,
dass der erste Planetensatz P1 axial betrachtet zwischen den übereinander
angeordneten Planetensätzen P4/P3 und dem zweiten Planetensatz
P2 angeordnet ist, wobei die dritte Kupplung 14 durch die
vorzugsweise als Reibkupplung ausgeführte Kupplung 18 ersetzt
ist, welche die achte Welle 8 mit der Antriebswelle 1 lösbar
verbindet.
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Hierbei
ist die dritte Bremse 05 in Kraftflussrichtung betrachtet
vorzugsweise vor dem zweiten Planetensatz P2 angeordnet, wobei die
erste Kupplung 17 in Kraftflussrichtung betrachtet ebenfalls
vorzugsweise vor dem zweiten Planetensatz P2 angeordnet ist.
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Des
weiteren ist die dritte Kupplung 18 radial betrachtet vorzugsweise
unterhalb der ersten Bremse 04 angeordnet. Ferner ist die
zweite Kupplung 68 axial betrachtet zwischen dem ersten
Planetensatz P1 und den übereinander angeordneten Planetensätzen
P3/P4 angeordnet.
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Das
der Ausführungsform gemäß 5 entsprechende
Schaltschema entspricht dem in 2 gezeigten
Schema mit dem Unterschied, dass die dritte Kupplung 14 durch
die Kupplung 18 ersetzt wird.
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Erfindungsgemäß ist
es 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 Reibschaltelemente können als lastschaltende
Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein. insbesondere können
kraftschlüssige Kupplungen oder Bremsen, wie z. B. Lamellenkupplungen,
Bandbremsen und/oder Konuskupplungen, verwendet 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
- erste
Welle, Antriebswelle
- 2
- zweite
Welle, Abtriebswelle
- 3
- dritte
Welle
- 4
- vierte
Welle
- 5
- fünfte
Welle
- 6
- sechste
Welle
- 7
- siebte
Welle
- 8
- achte
Welle
- 03
- zweite
Bremse
- 04
- erste
Bremse
- 05
- dritte
Bremse
- 14
- dritte
Kupplung
- 97
- erste
Kupplung
- 18
- dritte
Kupplung
- 68
- zweite
Kupplung
- P1
- erster
Planetensatz
- P2
- zweiter
Planetensatz
- P3
- dritter
Planetensatz
- P4
- vierter
Planetensatz
- i
- Übersetzung
- phi
- Stufensprung
- G
- Gehäuse
- eta
- Wirkungsgrad
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19949507
A1 [0003]
- - DE 10213820 A1 [0004]
- - DE 2936969 A1 [0005]
- - DE 102005010210 A1 [0006]
- - DE 102006006637 A1 [0006]
- - DE 102008000428 [0008]