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Die
Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit für einen Antriebsstrang eines
Kraftfahrzeugs.
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Es
sind bereits Getriebeeinheiten mit vier Planetenradsätzen und
sechs Koppeleinheiten bekannt.
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Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine kompakte
Getriebeeinheit mit einer hohen Anzahl von Vorwärtsgetriebegängen bereitzustellen.
Sie wird gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird eine
Getriebeeinheit, insbesondere eine Kraftfahrzeuggetriebeeinheit,
mit vier, einem ersten, einem zweiten, einem dritten und einem vierten,
entlang einer Hauptrotationsachse hintereinander angeordneten Planetenradgetrieben, mit
sechs Koppeleinheiten, die dazu vorgesehen sind, zumindest neun
Vorwärtsgetriebegänge zu schalten,
mit einer Antriebseinheit, einem zweiten Sonnenrad des zweiten Planetenradgetriebes
und einem Koppelelement, die drehfest miteinander verbunden sind,
sowie mit einer Abtriebseinheit, einem dritten Planetenradträger des
dritten Planetenradgetriebes und einem vierten Hohlrad des vierten
Planetenradträgers,
die drehfest miteinander verbunden sind, vorgeschlagen. Dadurch
kann eine Getriebeeinheit bereitgestellt werden, die eine kompakte
Bauweise bei einer hohen Anzahl von Gängen mit guter Stufung und
ausreichender Spreizung aufweist.
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Unter
einer „Koppeleinheit” soll insbesondere
sowohl eine Kupplungseinheit als auch eine Bremseinheit verstanden
werden. Unter einer „Kupplungseinheit” soll insbesondere
eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zwei drehbar angeordnete
Kopplungselemente wahlweise drehfest zu verbinden oder zu trennen.
Unter einer „Bremseinheit” soll insbesondere
eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, ein drehbares
Kopplungselement mit einer feststehenden Einheit, insbesondere einem
Getriebegehäuse,
wahlweise drehfest zu verbinden oder zu trennen.
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Unter „einem
ersten, einem zweiten, einem dritten und einem vierten Planetenradgetriebe,
die entlang einer Hauptrotationsachse hintereinander angeordnet
sind”,
soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Reihenfolge von vier
Planetenradgetrieben verstanden werden, die entlang der Hauptrotationsachse
in dieser Reihenfolge angeordnet sind, wobei vorteilhafterweise
das erste Planetenradgetriebe der Antriebseinheit zugewandt ist.
Zur Vereinfachung sollen weiter unter einem „ersten bis vierten Planetenradträger”, einem „ersten
bis vierten Sonnenrad” und
einem „ersten
bis vierten Hohlrad” ein dem
ersten bis vierten Planetenradgetriebe zugeordneter Planetenradträger bzw.
ein Sonnenrad oder ein Hohlrad verstanden werden, d. h. beispielsweise, dass
unter dem „ersten
Planetenradträger” ein Planetenradträger des
ersten Planetenradgetriebes verstanden werden soll.
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Vorteilhafterweise
ist zumindest eine der Koppeleinheiten dazu vorgesehen, zumindest
eines der Planetenradgetriebe zu verblocken. Besonders bevorzugt
ist eine der Koppeleinheiten dazu vorgesehen, das zweite Planetenradgetriebe
zu verblocken. Unter einem „verblockten
Planetenradgetriebe” soll ein
Planetenradgetriebe verstanden werden, bei dem das Sonnenrad, der
Planetenradträger
und das Hohlrad drehfest miteinander verbunden sind. Unter einem „Verblocken
eines Planetenradgetriebes” soll insbesondere
verstanden werden, dass zumindest zwei Getriebeelemente des Planetenradgetriebes drehfest
miteinander verbunden werden, wobei unter den „Getriebeelementen” das Sonnenrad,
das Hohlrad und der Planetenradträger verstanden werden sollen.
Um ein Planetenradgetriebe zu verblocken, ist es grundsätzlich auch
denkbar, den Planetenradträger
drehfest mit von dem Planetenradträger geführten Planetenrädern zu
verbinden, wodurch die Getriebeelemente ebenfalls drehfest miteinander
verbunden sind.
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Weitere
Ausgestaltungen und weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden
Zeichnungsbeschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. In
den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und
die Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen
zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeeinheit,
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2 beispielhafte Übersetzungsverhältnisse
für Vorwärtsgetriebegänge der
Getriebeeinheit aus 1 und
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3 eine
Schaltlogik der Getriebeeinheit aus 1.
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1 zeigt
eine Getriebeeinheit, die als eine Kraftfahrzeuggetriebeeinheit
ausgestaltet ist. Die Getriebeeinheit weist vier Planetenradgetriebe
P1, P2, P3, P4 auf. Das erste Planetenradgetriebe P1, das zweite
Planetenradgetriebe P2, das dritte Planetenradgetriebe P3 und das
vierte Planetenradgetriebe P4 sind hintereinander entlang einer
Hauptrotationsachse 10 angeordnet. Sämtliche Planetenradgetriebe
P1, P2, P3, P4 der Getriebeeinheit weisen einen Einfachplanetenradsatz
auf. Die Getriebeeinheit weist sechs Koppeleinheiten S1, S2, S3,
S4, S5, S6 auf. Diese sind dazu vorgesehen, neun Vorwärtsgetriebegänge V1,
V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9 zu schalten. Die Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 sind
zumindest sequentiell lastschaltbar. Außerdem ist die Getriebeeinheit
zur Schaltung von zumindest einem Rückwärtsgetriebegang R1 vorgesehen.
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Die
Getriebeeinheit ist dazu vorgesehen, eine nicht näher dargestellte
Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs mit nicht näher dargestellten
Antriebsrädern
des Kraftfahrzeugs zu verbinden. Mittels der Getriebeeinheit kann
ein Übersetzungsverhältnis zwischen
der Antriebsmaschine und den Antriebsrädern eingestellt werden. Die
Getriebeeinheit kann mit einem Hybridantriebsmodul verbunden werden,
mittels dem das Antriebsmoment verändert werden kann. Weiter kann
mittels des Hybridantriebsmoduls und der Getriebeeinheit ein CVT
realisiert werden, wodurch eine Getriebeeinheit realisiert werden
kann, deren Übersetzungsverhältnis zumindest
in Teilbereichen stufenlos eingestellt werden kann.
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Die
Getriebeeinheit weist eine Antriebseinheit 11 auf, die
dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment in die Getriebeeinheit einzuleiten.
Der Antriebseinheit 11 kann ein nicht näher dargestelltes Modul vorgeschaltet
sein, das insbesondere dazu vorgesehen sein soll, eine Anfahrfunktionalität bereitzustellen.
Als ein vorgeschaltetes Modul ist beispielsweise ein Wandler oder
eine nasse Anfahrkupplung denkbar. Grundsätzlich kann das zum Anfahren
vorgesehene Modul aber auch in die Getriebeeinheit integriert sein
oder beispielsweise eine der Koppeleinheiten S1, S2, S3, S4, S5,
S6 zum Anfahren verwendet werden.
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Weiter
weist die Getriebeeinheit eine Abtriebseinheit 12 auf,
die dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment aus der Getriebeeinheit
auszuleiten. Die Abtriebseinheit 12 ist dazu vor gesehen,
mit Antriebsrädern
des Kraftfahrzeugs verbunden zu werden. Der Abtriebseinheit 12 kann
ein nicht näher
dargestelltes Modul nachgeschaltet sein, mittels dem das aus der
Getriebeeinheit ausgeleitete Moment auf die Antriebsräder verteilt
werden kann, wie beispielsweise ein Planetenradgetriebe, das für einen
Drehzahlausgleich zwischen den Antriebsrädern vorgesehen ist, oder eine
Allradantriebseinheit, die das Antriebsmoment auf zwei verschiedene
Antriebsachsen verteilt. Die Antriebseinheit 11 und die
Abtriebseinheit 12 können
grundsätzlich
beliebig zueinander angeordnet sein. Dabei ist insbesondere eine
koaxiale Anordnung auf gegenüberliegenden
Seiten der Getriebeeinheit vorteilhaft. Aber auch eine Anordnung auf
der gleichen Seite der Getriebeeinheit ist denkbar.
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Das
erste Planetenradgetriebe P1 ist eingangsseitig angeordnet. Das
erste Planetenradgetriebe P1 weist einen Einfachplanetenradsatz
auf. Der Einfachplanetenradsatz umfasst ein erstes Sonnenrad P11,
ein erstes Hohlrad P13 und einen ersten Planetenradträger P12.
Der Planetenradträger
P12 führt
Planetenräder
P14 auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P14 kämmen mit dem Sonnenrad P11 und
mit dem Hohlrad P13. Die Planetenräder P14 sind drehbar auf dem
Planetenradträger
P12 gelagert. Das erste Planetenradgetriebe P1 weist zwischen dem
Sonnenrad P11 und dem Hohlrad P13 bei fixiertem Planetenradträger P12
ein Standübersetzungsverhältnis von –1,971 auf.
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Das
zweite Planetenradgetriebe P2 ist mittig eingangsseitig angeordnet.
Das zweite Planetenradgetriebe P2 weist einen Einfachplanetenradsatz
auf. Der Einfachplanetenradsatz umfasst ein zweites Sonnenrad P21,
ein zweites Hohlrad P23 und einen zweiten Planetenradträger P22.
Der Planetenradträger
P22 führt
Planetenräder
P24 auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P24 kämmen mit dem Sonnenrad P21
und mit dem Hohlrad P23. Die Planetenräder P24 sind drehbar auf dem
Planetenradträger
P22 gelagert. Das zweite Planetenradgetriebe P2 weist zwischen dem
Sonnenrad P21 und dem Hohlrad P23 bei fixiertem Planetenradträger P22
ein Standübersetzungsverhältnis von –1,654 auf.
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Das
dritte Planetenradgetriebe P3 ist mittig ausgangsseitig angeordnet.
Das dritte Planetenradgetriebe P3 weist einen Einfachplanetenradsatz
auf. Der Einfachplanetenradsatz umfasst ein drittes Sonnenrad P31,
ein drittes Hohlrad P33 und einen dritten Planetenradträger P32.
Der Planetenradträger
P32 führt
Planetenräder
P34 auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P34 kämmen mit dem Sonnenrad P31 und
mit dem Hohlrad P33. Die Planetenräder P34 sind drehbar auf dem
Planetenradträger
P32 gelagert. Das dritte Planetenradgetriebe P3 weist zwischen dem
Sonnenrad P31 und dem Hohlrad P33 bei fixiertem Planetenradträger P32
ein Standübersetzungsverhältnis von –2,559 auf.
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Das
vierte Planetenradgetriebe P4 ist ausgangsseitig angeordnet. Das
vierte Planetenradgetriebe P4 weist einen Einfachplanetenradsatz
auf. Der Einfachplanetenradsatz umfasst ein viertes Sonnenrad P41,
ein viertes Hohlrad P43 und einen vierten Planetenradträger P42.
Der Planetenradträger P42
führt Planetenräder P44
auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P44 kämmen mit dem Sonnenrad P41 und
mit dem Hohlrad P43. Die Planetenräder P44 sind drehbar auf dem
Planetenradträger
P42 gelagert. Das vierte Planetenradgetriebe P4 weist zwischen dem
Sonnenrad P41 und dem Hohlrad P43 bei fixiertem Planetenradträger P42
ein Standübersetzungsverhältnis von –2,643 auf.
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Die
drei Koppeleinheiten S3, S4, S6 sind als Kupplungseinheiten ausgebildet.
Sie weisen jeweils ein erstes drehbares Kopplungselement S31, S41, S61
und ein zweites drehbares Kopplungselement S32, S42, S62 auf. Die
drei Koppeleinheiten S3, S4, S6 sind jeweils dazu vorgesehen, ihre
beiden Kopplungselemente S31, S32, S41, S42, S61, S62 drehfest miteinander
zu verbinden.
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Die
drei Koppeleinheiten S1, S2, S5 sind als Bremseinheiten ausgebildet
und weisen jeweils nur ein Kopplungselement S11, S21, S51 auf. Die
Koppeleinheiten S1, S2, S5 sind jeweils dazu vorgesehen, ihr Kopplungselement
S11, S21, S51 drehfest mit einem Getriebegehäuse 13 zu verbinden.
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Die
Koppeleinheiten S1, S2, S3, S4, S5 sind als Reibkoppeleinheiten
ausgeführt.
Sie weisen jeweils ein nicht näher
dargestelltes Kupplungslamellenpaket auf. Die Koppeleinheit S6 ist
als eine Klauenkoppeleinheit ausgeführt. Außerdem umfasst die Koppeleinheit
S6 eine nicht näher
dargestellte Synchronisiereinheit, auf die grundsätzlich auch
verzichtet werden kann. Grundsätzlich
kann die Koppeleinheit S6 alternativ auch mittels einer Reibkoppeleinheit,
wie insbesondere mittels einer Lamellenkoppeleinheit, ausgeführt werden.
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Die
Koppeleinheiten S1, S2 sind in axialer Richtung eingangsseitig von
dem ersten Planetenradgetriebe P1 angeordnet. Die Koppeleinheiten
S3, S4 sind in axialer Richtung zwischen dem zweiten Planetenradgetriebe
P2 und dem dritten Planetenradgetriebe P3 angeordnet. Die Koppeleinheit
S5 ist in axialer Richtung in Höhe
des dritten Planetenradgetriebes P3 angeordnet. Die Koppeleinheit
S6 ist in axialer Richtung in Höhe
des vierten Planetenradgetriebes P4 angeordnet. Die Koppeleinheiten
S1, S2, S5 sind außenliegend
ausgeführt.
Die Koppeleinheiten S3, S4, S6 sind innenliegend ausgeführt.
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Die
Antriebseinheit 11 ist mittels einer Antriebswelle 14,
die an die Antriebseinheit 11 anschließt, drehfest mit dem zweiten
Sonnenrad P21 und dem ersten Kopplungselement S61 der sechsten Koppeleinheit
S6 verbunden. Mittels einer Verbindungswelle 16 sind das
erste Sonnenrad P11 und das Kopplungselement S21 der zweiten Koppeleinheit
S2 drehfest miteinander verbunden. Mittels einer Verbindungswelle 17 sind
das erste Hohlrad P13, das Kopplungselement S42 der vierten Koppeleinheit
S4, das dritte Sonnenrad P31 und das vierte Sonnenrad P41 drehfest
miteinander verbunden. Mittels einer Verbindungswelle 18 sind
das Kopplungselement S11 der ersten Koppeleinheit S1, der zweite
Planetenradträger
P22, das erste Kopplungselement S31 der dritten Koppeleinheit S3
und das erste Kopplungselement S41 der vierten Koppeleinheit S4
drehfest miteinander verbunden. Mittels einer Verbindungswelle 19 sind
der erste Planetenradträger
P12, das zweite Hohlrad P23 und das zweite Kopplungselement S32
der dritten Koppeleinheit S3 drehfest miteinander verbunden. Das
dritte Hohlrad P33 ist direkt drehfest mit dem Kopplungselement
S51 der fünften Koppeleinheit
S5 verbunden. Der dritte Planetenradträger P32 ist direkt drehfest
mit dem Kopplungselement S61 der sechsten Koppeleinheit S6 verbunden. Die
Abtriebseinheit 12 ist mittels einer Abtriebswelle 15 drehfest
mit dem dritten Planetenradträger
P32 und dem vierten Hohlrad P43 verbunden.
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Die
Antriebswelle 14, die mit der Antriebseinheit 11 verbunden
ist, durchsetzt die vier Sonnenräder
P11, P21, P31, P41. Das zweite Sonnenrad P21 ist direkt an die Antriebswelle 14 angebunden.
Die Verbindungswelle 16 ist axial eingangsseitig von dem ersten
Planetenradgetriebe P1 radial nach außen geführt. Die Verbindungswelle 17 umgibt
das zweite Planetenradgetriebe P2. Zur Anbindung des dritten Sonnenrads
P31 und des vierten Sonnenrads P41 ist sie axial zwischen der Koppeleinheit
S4 und dem dritten Planetenradgetriebe P3 radial nach innen geführt. Die
Verbindungswelle 18 ist eingangsseitig von der Verbindungswelle 16 radial
nach außen
geführt. Die
Verbindungswelle 18 begrenzt die Getriebeeinheit eingangsseitig.
Weiter durchsetzt sie das erste Sonnenrad P11 und ist zur Anbindung
des zweiten Planetenradträgers
P22 axial zwischen den Planetenradgetrieben P1, P2 radial nach außen geführt. Die
Kopplungselemente S31, S41 sind direkt an den zweiten Planetenradträger P22
angebunden. Die Verbindungswelle 19 ist axial zwischen
dem ersten Planetenradgetriebe P1 und dem zweiten Planetenradgetriebe
P2 radial nach außen
geführt.
Das Kopplungselement S32 ist direkt an das zweite Hohlrad P23 angebunden.
Die Abtriebswelle 15 ist axial zwischen dem dritten Planetenradgetriebe
P3 und dem vierten Planetenradgetriebe P4 radial nach außen geführt. Sie
umgibt das vierte Planetenradgetriebe P4 und begrenzt die Getriebeeinheit
ausgangsseitig.
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Mittels
der Getriebeeinheit sind unterschiedliche Hybridantriebsmodule kombinierbar.
Zur Realisierung eines Starter-Generators kann eine erste Antriebsmaschine
des Hybridantriebsmoduls an die Antriebseinheit 11 bzw.
die Antriebswelle 14 angebunden werden. Zur Realisierung
eines CVT kann zusätzlich
eine weitere Antriebsmaschine des Hybridantriebsmoduls an eine vorteilhafte
Welle des Getriebes angebunden werden, wie beispielsweise an die Verbindungswelle 17,
die drehfest mit dem dritten Sonnenrad P31 verbunden ist.
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Die
Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 werden mittels
der Koppeleinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 geschaltet (vgl. 3).
In den im Folgenden beschriebenen Vorwärtsgetriebegängen V1–V9 sind
jeweils höchstens
drei der Koppeleinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 geschlossen, während die
restlichen Koppeleinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 geöffnet sind.
Bei einem Schaltvorgang von einem der Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 in einen
benachbarten Vorwärtsgetriebegang
V1–V9
wird jeweils genau eine der Koppeleinheiten S1, S2, S3, S4, S5,
S6 geöffnet,
während
gleichzeitig genau eine andere der Koppeleinheiten S1, S2, S3, S5,
S6 geschlossen wird. Bei jedem Schaltvorgang von einem der Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 in einen
benachbarten Vorwärtsgetriebegang
V1–V9
bleiben jeweils zwei bereits geschlossene Koppeleinheiten S1, S2,
S3, S4, S5, S6 geschlossen.
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Mittels
der Koppeleinheit S3 können
das zweite Hohlrad P23 und der zweite Planetenradträger P22
drehfest miteinander verbunden werden, wodurch mittels der Koppeleinheit
S3 das zweite Planetenradgetriebe P2 verblockt werden kann. Mittels
der Koppeleinheiten S3, S4 können
der erste Planetenradträger
P12 und das zweite Hohlrad P23 sowie das erste Hohlrad P13 und der
zweite Planetenradträger P22
jeweils drehfest miteinander verbunden werden. Da in diesem Fall
das zweite Planetenradgetriebe P2 verblockt ist, ist das erste Planetenradgetriebe
P1 ebenfalls verblockt und drehfest mit dem zweiten Planetenradgetriebe
P2 verbunden.
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Der
erste Vorwärtsgetriebegang
V1 weist in diesem Ausführungsbeispiel
zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i1 von 5,540 auf. Der erste Vorwärtsgetriebegang
V1 wird gebildet, indem die drei Koppeleinheiten S2, S4, S5 geschlossen
werden. Die Koppeleinheit S2 verbindet das erste Sonnenrad P11 drehfest
mit dem Getriebegehäuse 13.
Die Koppeleinheit S4 verbindet den zweiten Planetenradträger P22
drehfest mit dem ersten Hohlrad P13 und dem dritten Sonnenrad P31.
Die Koppeleinheit S5 verbindet das dritte Hohlrad P33 drehfest mit
dem Getriebegehäuse 13.
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Das
zweite Sonnenrad P21 rotiert mit einer gleichen Drehzahl wie die
Antriebseinheit 11. Das erste Hohlrad P13 rotiert mit einer
gleichen Drehzahl wie der zweite Planetenradträger P22. Der erste Planetenradträger P12
rotiert mit einer gleichen Drehzahl wie das zweite Hohlrad P23.
Da das erste Sonnenrad P11 fixiert ist, ist ein Drehzahlverhältnis zwischen
dem ersten Planetenradträger
P12 und dem ersten Hohlrad P13 mittels des Standübersetzungsverhältnisses
des ersten Planetenradgetriebes P1 definiert, wodurch auch das Drehzahlverhältnis zwischen
dem zweiten Hohlrad P23 und dem zweiten Planetenradträger P22
definiert ist. Eine Drehzahl des zweiten Planetenradträgers P22
ist somit mittels der Drehzahl der Antriebseinheit 11 und
des Standübersetzungsverhältnisses
des ersten Planetenradgetriebes P1 definiert. Das dritte Sonnerad
P31 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie der zweite Planetenradträger P22.
Da das dritte Hohlrad P33 fixiert ist, ist eine Drehzahl des dritten
Planetenradträgers
P32 und damit die Drehzahl der Abtriebseinheit 12 durch die
Drehzahl des zweiten Planetenradträgers P22 und des Standübersetzungsverhältnisses
des dritten Planetenradgetriebes P3 definiert. Ein Kraftfluss für den ersten
Vorwärtsgetriebegang
V1 wird über
das zweite Planetenradgetriebe P2 eingeleitet und über die
Koppeleinheit S4 aufgesplittet. Ein Teil des Kraftflusses wird über das
erste Planetenradgetriebe P1 auf das zweite Planetenradgetriebe
P2 zurückgekoppelt.
Ein weiterer Teil des Kraftflusses wird über das dritte Planetenradgetriebe
P3 ausgeleitet.
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Der
zweite Vorwärtsgetriebegang
V2 weist in diesem Ausführungsbeispiel
zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i2 von 3,559 auf. Der zweite Vorwärtsgetriebegang
V2 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S3, S4, S5 geschlossen
werden. Die Koppeleinheit S3 verbindet den zweiten Planetenradträger P22
drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23. Die Koppeleinheit S4 verbindet
den zweiten Planetenradträger
P22 drehfest mit dem dritten Sonnenrad P31. Die Koppeleinheit S5
verbindet das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13.
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Da
der zweite Planetenradträger
P22 drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23 verbunden ist, ist das
zweite Planetenradgetriebe P2 verblockt. Der zweite Planetenradträger P22
weist somit eine gleiche Drehzahl auf wie die Antriebseinheit 11.
Da der zweite Planetenradträger
P22 drehfest mit dem dritten Sonnenrad P31 verbunden ist, weist
auch das dritte Sonnenrad P31 die gleiche Drehzahl wie die Antriebseinheit 11 auf.
Das dritte Hohlrad P33 ist fixiert, wodurch eine Drehzahl des dritten
Planetenradträgers
P32 durch die Drehzahl der Antriebseinheit 11 und das Standübersetzungsverhältnis des
dritten Planetenradgetriebes P3 definiert ist. Die Abtriebseinheit 12 weist
die gleiche Drehzahl auf wie der dritte Planetenradträger P32.
Ein Kraftfluss für
den zweiten Vorwärtsgetriebegang
V2 wird über
das zweite Planetenradgetriebe P2 eingeleitet und über das
dritte Planetenradgetriebe P3 ausgeleitet.
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Der
dritte Vorwärtsgetriebegang
V3 weist in diesem Ausführungsbeispiel
zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i3 von 2,361 auf. Der dritte Vorwärtsgetriebegang
V3 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S2, S3, S5 geschlossen
werden. Die Koppeleinheit S2 verbindet das erste Sonnenrad P11 drehfest
mit dem Getriebegehäuse 13.
Die Koppeleinheit S3 verbindet den zweiten Planetenradträger P22 drehfest
mit dem zweiten Hohlrad P23 und dem ersten Planetenradträger P12.
Die Koppeleinheit S5 verbindet das dritte Hohlrad P33 drehfest mit
dem Getriebegehäuse 13.
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Das
zweite Sonnenrad P21 weist eine gleiche Drehzahl auf wie die Antriebseinheit 11.
Da das zweite Planetenradgetriebe P2 verblockt ist, weist auch der
erste Planetenradträger
P12, der drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23 verbunden ist, die
gleiche Drehzahl auf wie die Antriebseinheit 11. Da das erste
Sonnenrad P11 fixiert ist, ist eine Drehzahl des ersten Hohlrads
P13 durch die Drehzahl der Antriebseinheit 11 und das Standübersetzungsverhältnis des
ersten Planetenradgetriebes P1 definiert. Das dritte Sonnenrad P31
ist drehfest mit dem ersten Hohlrad P13 verbunden und weist somit
die gleiche Drehzahl auf wie das erste Hohlrad P13. Das dritte Hohlrad
P33 ist fixiert, wodurch eine Drehzahl des dritten Planetenradträgers P32,
der drehfest mit der Abtriebseinheit 12 verbunden ist,
durch das Standübersetzungsverhältnis des
dritten Planetenradgetriebes P3 und die Drehzahl des dritten Sonnenrads
P31 definiert ist. Ein Kraftfluss für den dritten Vorwärtsgetriebegang
V3 wird über
das zweite Planetenradgetriebe P2 eingeleitet, über das erste Planetenradgetriebe
P1 weitergeleitet und über
das dritte Planetenradgetriebe P3 wieder ausgeleitet.
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Der
vierte Vorwärtsgetriebegang
V4 weist in diesem Ausführungsbeispiel
zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i4 von 1,702 auf. Der vierte Vorwärtsgetriebegang
V4 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S2, S5, S6 geschlossen
werden. Die Koppeleinheit S2 verbindet das erste Sonnenrad P11 drehfest
mit dem Getriebegehäuse 13.
Die Koppeleinheit S5 verbindet das dritte Hohlrad P33 drehfest mit
dem Getriebegehäuse 13.
Die Koppeleinheit S6 verbindet den vierten Planetenradträger P42
drehfest mit der Antriebseinheit 11.
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Der
vierte Planetenradträger
P42 rotiert mit einer gleichen Drehzahl wie die Antriebseinheit 11. Das
vierte Sonnenrad P41 ist drehfest mit dem dritten Sonnenrad P31
verbun den. Das vierte Hohlrad P43 ist drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32 verbunden.
Da das dritte Hohlrad P33 fixiert ist, ist ein Drehzahlverhältnis zwischen
dem dritten Sonnenrad P31 und dem dritten Planetenradträger P32, das
gleich ist wie ein Drehzahlverhältnis
zwischen dem vierten Sonnenrad P41 und dem vierten Hohlrad P43,
mittels des Standübersetzungsverhältnisses des
dritten Planetenradgetriebes P3 definiert. Eine Drehzahl der Abtriebseinheit 12,
die gleich ist wie die Drehzahl des vierten Hohlrads P43, ist somit
durch das Standübersetzungsverhältnis des
vierten Planetenradgetriebes P4, das Drehzahlverhältnis zwischen
dem vierten Sonnenrad P41 und dem vierten Hohlrad P43 und die Drehzahl
der Antriebseinheit 11 definiert. Ein Kraftfluss für den vierten
Vorwärtsgetriebegang
V4 wird über
das vierte Planetenradgetriebe P4 eingeleitet und über die
Koppeleinheit S6 aufgesplittet. Ein Teil des Kraftflusses ist über das dritte
Planetenradgetriebe P3 mit dem vierten Planetenradgetriebe P4 rückgekoppelt.
Ein weiterer Teil des Kraftflusses wird direkt ausgeleitet.
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Der
fünfte
Vorwärtsgetriebegang
V5 weist in diesem Ausführungsbeispiel
zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i5 von 1,238 auf. Der fünfte Vorwärtsgetriebegang V5 wird gebildet,
indem die Koppeleinheiten S2, S3, S6 geschlossen werden. Die Koppeleinheit
S2 verbindet das erste Sonnenrad P11 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13.
Die Koppeleinheit S3 verbindet den zweiten Planetenradträger P22 drehfest
mit dem zweiten Hohlrad P23 und dem ersten Planetenradträger P12.
Die Koppeleinheit S6 verbindet den vierten Planetenradträger P42
drehfest mit der Antriebseinheit 11.
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Das
zweite Sonnenrad P21 weist eine gleiche Drehzahl auf wie die Antriebseinheit 11.
Da der zweite Planetenradträger
P22 drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23 verbunden ist, ist das
zweite Planetenradgetriebe P2 verblockt, wodurch auch der zweite
Planetenradträger
P22 und das zweite Hohlrad P23 die gleiche Drehzahl aufweisen wie
die Antriebseinheit 11. Das erste Sonnenrad P11 ist fixiert.
Der erste Planetenradträger
P12, der drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23 verbunden ist, weist
daher die gleiche Drehzahl auf wie die Antriebseinheit 11.
Eine Drehzahl des ersten Hohlrads P13 ist damit durch das Standübersetzungsverhältnis des
ersten Planetenradgetriebes P1 und die Drehzahl der Antriebseinheit 11 definiert.
Der vierte Planetenradträger
P42 weist ebenfalls die gleiche Drehzahl wie die Antriebseinheit 11 auf.
Das vierte Sonnenrad P41 weist die gleiche Drehzahl auf wie das
erste Hohlrad P13. Eine Drehzahl des vierten Hohlrads P43, das drehfest
mit der Abtriebseinheit 12 verbunden ist, ist mittels der Drehzahl
der Antriebseinheit 11, der Drehzahl des vierten Sonnenrads
P41 und des Standübersetzungsverhältnisses
des vierten Planetenradgetriebes P4 definiert. Ein Kraftfluss für den fünften Vor wärtsgetriebegang
V5 wird über
das vierte Planetenradgetriebe P4 eingeleitet und aufgesplittet.
Ein Teil des Kraftflusses ist über
das erste Planetenradgetriebe P1 und das zweite Planetenradgetriebe
P2 mit der Antriebseinheit 11 rückgekoppelt. Ein weiterer Teil des
Kraftflusses wird über
das vierte Planetenradgetriebe P4 wieder ausgeleitet.
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Der
sechste Vorwärtsgetriebegang
V6 weist in diesem Ausführungsbeispiel
zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i6 von 1,000 auf. Er ist als ein Direktgang
ausgebildet. Der sechste Vorwärtsgetriebegang
V6 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S3, S4, S6 geschlossen
werden. Die Koppeleinheit S3 verbindet den zweiten Planetenradträger P22
drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23 und dem ersten Planetenradträger P12.
Die Koppeleinheit S4 verbindet den zweiten Planetenradträger P22
drehfest mit dem vierten Sonnenrad P41. Die Koppeleinheit S6 verbindet
den vierten Planetenradträger
P42 drehfest mit der Antriebseinheit 11.
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Da
der zweite Planetenradträger
P22 drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23 verbunden ist, ist das
zweite Planetenradgetriebe P2 verblockt. Da das zweite Sonnenrad
P21 eine gleiche Drehzahl aufweist wie die Antriebseinheit 11,
weisen auch der zweite Planetenradträger P22 und das vierte Sonnenrad
P41 die gleiche Drehzahl auf wie die Antriebseinheit 11.
Der vierte Planetenradträger
P42, der drehfest mit der Antriebseinheit 11 verbunden
ist, weist ebenfalls die gleiche Drehzahl auf wie die Antriebseinheit 11,
wodurch auch das vierte Hohlrad P43 die gleiche Drehzahl aufweist
wie die Antriebseinheit 11. Ein Kraftfluss für den sechsten
Vorwärtsgetriebegang
V6 wird über
das vierte Planetenradgetriebe P4 eingeleitet und aufgesplittet.
Ein Teil des Kraftflusses ist über
das zweite Planetenradgetriebe P2 mit der Antriebseinheit 11 rückgekoppelt.
Ein weiterer Teil des Kraftflusses wird über das vierte Planetenradgetriebe
P4 wieder ausgeleitet.
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Der
siebte Vorwärtsgetriebegang
V7 weist in diesem Ausführungsbeispiel
zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i7 von 0,881 auf. Der siebte Vorwärtsgetriebegang
V7 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S2, S4, S6 geschlossen
werden. Die Koppeleinheit S2 verbindet das erste Sonnenrad P11 drehfest
mit dem Getriebegehäuse 13.
Die Koppeleinheit S4 verbindet den zweiten Planetenradträger P22 drehfest
mit vierten Sonnenrad P41. Die Koppeleinheit S6 verbindet den vierten
Planetenradträger
P42 drehfest mit der Antriebseinheit 11.
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Da
das erste Sonnenrad P11 fixiert ist, ist ein Drehzahlverhältnis zwischen
dem ersten Planetenradträger
P12 und dem ersten Hohlrad P13, und somit auch zwischen dem zweiten
Hohlrad P23 und dem zweiten Planetenradträger P22, durch das Standübersetzungs verhältnis des
ersten Planetenradgetriebes P1 definiert. Eine Drehzahl des vierten Sonnenrads
P41, die gleich ist wie eine Drehzahl des zweiten Hohlrads P23,
ist somit durch das Drehzahlverhältnis
zwischen dem ersten Planetenradträger P12 und dem ersten Hohlrad
P13 sowie einer Drehzahl der Antriebseinheit 11 definiert.
Die Drehzahl des vierten Planetenradträgers P42 ist gleich wie die Drehzahl
der Antriebseinheit 11. Eine Drehzahl des vierten Hohlrads
P43, die gleich ist wie die Drehzahl der Abtriebseinheit 12,
ist durch die Drehzahl des vierten Sonnenrads P41, die Drehzahl
der Antriebseinheit 11 und das Standübersetzungsverhältnis des vierten
Planetenradgetriebes P4 definiert. Ein Kraftfluss für den siebten
Vorwärtsgetriebegang
V7 wird über
das vierte Planetenradgetriebe P4 eingeleitet und aufgesplittet.
Ein Teil des Kraftflusses ist über das
zweite Planetenradgetriebe P2 und das erste Planetenradgetriebe
P1 mit der Antriebseinheit 11 rückgekoppelt. Ein weiterer Teil
des Kraftflusses wird über
das vierte Planetenradgetriebe P4 ausgeleitet.
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Der
achte Vorwärtsgetriebegang
V8 weist in diesem Ausführungsbeispiel
zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i8 von 0,726 auf. Der achte Vorwärtsgetriebegang
V8 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S1, S4, S6 geschlossen
werden. Die Koppeleinheit S1 verbindet den zweiten Planetenradträger P22
drehfest mit dem Getriebegehäuse 13.
Die Koppeleinheit S4 verbindet das vierte Sonnenrad P41 drehfest
mit dem zweiten Planetenradträger
P22 und damit drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit
S6 verbindet den vierten Planetenradträger P42 drehfest mit der Antriebseinheit 11.
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Das
vierte Sonnenrad P41 ist fixiert. Der vierte Planetenradträger P42,
der drehfest mit der Antriebseinheit 11 verbunden ist,
weist eine gleiche Drehzahl auf wie die Antriebseinheit 11.
Eine Drehzahl des vierten Hohlrads P43 und damit eine Drehzahl der
Abtriebseinheit 12 sind durch die Drehzahl der Antriebseinheit 11 und
des Standübersetzungsverhältnisses
des vierten Planetenradgetriebes P4 definiert. Ein Kraftfluss für den achten
Vorwärtsgetriebegang
V8 wird über
das vierte Planetenradgetriebe P4 eingeleitet und ausgeleitet.
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Der
neunte Vorwärtsgetriebegang
V9 weist in diesem Ausführungsbeispiel
zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i9 von 0,580 auf. Der neunte Vorwärtsgetriebegang
V9 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S1, S2, S6 geschlossen
werden. Die Koppeleinheit S1 verbindet den zweiten Planetenradträger P22
drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die
Koppeleinheit S2 verbindet das erste Sonnen rad P11 drehfest mit
dem Getriebegehäuse 13.
Die Koppeleinheit S6 verbindet den vierten Planetenradträger P42
drehfest mit der Antriebseinheit 11.
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Der
zweite Planetenradträger
P22 ist fixiert. Das zweite Sonnenrad P21 weist eine gleiche Drehzahl
auf wie die Antriebseinheit 11. Eine Drehzahl des zweiten
Hohlrads P23 ist durch die Drehzahl der Antriebseinheit 11 und
des Standübersetzungsverhältnisses
des zweiten Planetenradgetriebes P2 definiert. Der erste Planetenradträger P12
weist die gleiche Drehzahl auf wie das zweite Hohlrad P23. Das erste
Sonnenrad P11 ist fixiert. Eine Drehzahl des ersten Hohlrads P13
ist durch die Drehzahl des zweiten Hohlrads P23 und des Standübersetzungsverhältnisses
des ersten Planetenradgetriebes P1 definiert. Die Drehzahl des vierten
Sonnenrads P41 ist gleich wie die Drehzahl des ersten Hohlrads P13. Der
vierte Planetenradträger
P42 weist eine gleiche Drehzahl auf wie die Antriebseinheit 11.
Eine Drehzahl des drehfest mit der Abtriebseinheit 12 verbundenen
vierten Hohlrads P43 ist durch die Drehzahl des zweiten Hohlrads
P23, das Standübersetzungsverhältnis des
vierten Planetenradgetriebes P4 und die Drehzahl der Antriebseinheit 11 definiert.
Ein über die
Antriebseinheit 11 eingeleiteter Kraftfluss für den neunten
Vorwärtsgetriebegang
V9 wird vor dem ersten Planetenradgetriebe P1 aufgesplittet. Ein
erster Teil des Kraftflusses wird über das zweite Planetenradgetriebe
P2 und das erste Planetenradgetriebe P1 an das vierte Planetenradgetriebe
P4 geleitet. Ein zweiter Teil des Kraftflusses wird direkt an das
vierte Planetenradgetriebe P4 geleitet. Mittels des vierten Planetenradgetriebes
P4 wird der Kraftfluss wieder kombiniert und ausgeleitet.
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Ein
Rückwärtsgetriebegang
R1 weist in diesem Ausführungsbeispiel
zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis iR von –3,905
auf. Der Rückwärtsgetriebegang
R1 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S1, S2, S5 geschlossen
werden. Die Koppeleinheit S1 verbindet den zweiten Planetenradträger P22 drehfest
mit dem Getriebegehäuse 13.
Die Koppeleinheit S2 verbindet das erste Sonnenrad P11 drehfest
mit dem Getriebegehäuse 13.
Die Koppeleinheit S5 verbindet das dritte Hohlrad P33 drehfest mit
dem Getriebegehäuse 13.
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Der
zweite Planetenradträger
P22 ist fixiert. Das zweite Sonnenrad P21 weist eine gleiche Drehzahl
auf wie die Antriebseinheit 11. Eine Drehzahl des zweiten
Hohlrads P23 ist durch die Drehzahl der Antriebseinheit 11 und
des Standübersetzungsverhältnisses
des zweiten Planetenradgetriebes P2 definiert. Der erste Planetenradträger P12
weist die gleiche Drehzahl auf wie das zweite Hohlrad P23. Das erste
Sonnenrad P11 ist fixiert. Eine Drehzahl des ersten Hohlrads P13
ist durch die Drehzahl des zweiten Hohlrads P23 und des Standübersetzungsverhältnisses
des ersten Planetenradgetriebes P1 definiert.
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Die
Drehzahl des dritten Sonnenrads P31 ist gleich wie die Drehzahl
des ersten Hohlrads P13. Das dritte Hohlrad P33 ist fixiert. Eine
Drehzahl des dritten Planetenradträgers P32, der drehfest mit
der Abtriebseinheit 12 verbunden ist, ist durch die Drehzahl
des ersten Hohlrads P13 und des Standübersetzungsverhältnisses
des dritten Planetenradgetriebes P3 definiert. Ein Kraftfluss für den Rückwärtsgetriebegang
R1 wird über
das zweite Planetenradgetriebe P2 eingeleitet, über das erste Planetenradgetriebe P1
an das dritte Planetenradgetriebe P3 weitergeleitet und über das
dritte Planetenradgetriebe P3 wieder ausgeleitet.
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Ein
Stufensprung φ1/2 zwischen dem ersten und dem zweiten Vorwärtsgetriebegang
V1, V2 beträgt
1,557. Ein Stufensprung φ2/3 zwischen dem zweiten und dem dritten
Vorwärtsgetriebegang
V2, V3 beträgt
1,507. Ein Stufensprung φ3/4 zwischen dem dritten und dem vierten
Vorwärtsgetriebegang V3,
V4 beträgt
1,387. Ein Stufensprung φ4/5 zwischen dem vierten und dem fünften Vorwärtsgetriebegang V4,
V5 beträgt
1,376. Ein Stufensprung V5/6 zwischen dem
fünften
und dem sechsten Vorwärtsgetriebegang
V5, V6 beträgt
1,238. Ein Stufensprung φ6/7 zwischen dem sechsten und dem siebten
Vorwärtsgetriebegang
V6, V7 beträgt
1,135. Ein Stufensprung φ7/8 zwischen dem siebten und dem achten Vorwärtsgetriebegang
V7, V8 beträgt
1,214. Ein Stufensprung φ8/9 zwischen dem achten und dem neunten Vorwärtsgetriebegang
V8, V9 beträgt
1,250. Eine Gesamtspreizung der Getriebeeinheit zwischen dem ersten
Vorwärtsgetriebegang
V1 und dem neunten Vorwärtsgetriebegang
V9 beträgt
ca. 9,5. Eine Spreizung zwischen dem ersten Vorwärtsgetriebegang V1 und dem
achten Vorwärtsgetriebegang
V8 beträgt ca.
7,6. Eine Spreizung zwischen dem zweiten Vorwärtsgetriebegang V2 und dem
neunten Vorwärtsgetriebegang
V9 beträgt
ca. 6,1 (vgl. 2). Die Getriebeeinheit ist
grundsätzlich
auch als ein Acht-Gang-Getriebe
einsetzbar.