DE102009031543A1

DE102009031543A1 - Getriebeeinheit

Info

Publication number: DE102009031543A1
Application number: DE200910031543
Authority: DE
Inventors: Tobias Schilder; Klaus Dr.-Ing. Riedl; Thomas Dipl.-Ing. Listner
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2011-01-05

Abstract

Erfindungsgemäß wird eine Getriebeeinheit, insbesondere Kraftfahrzeuggetriebeeinheit, mit vier, einem ersten, einem zweiten, einem dritten und einem vierten, entlang einer Hauptrotationsachse (10) hintereinander angeordneten Planetenradgetrieben (P1, P2, P3, P4), mit sechs Koppeleinheiten (S1, S2, S3, S4, S5, S6), die dazu vorgesehen sind, zumindest neun Vorwärtsgetriebegänge (V1-V9) zu schalten, mit einer Antriebseinheit (11) und einem ersten Planetenradträger (P12) des ersten Planetenradgetriebes (P1), die drehfest miteinander verbunden sind, sowie mit einer Abtriebseinheit (12) und zwei Kopplungselementen (S52, S61), die alle drei drehfest miteinander verbunden sind, vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Es sind bereits Getriebeeinheiten mit vier Planetenradsätzen und sechs Koppeleinheiten bekannt.
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.
Erfindungsgemäß wird eine Getriebeeinheit, insbesondere 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 und einem ersten Planetenradträger des ersten Planetenradgetriebes, die drehfest miteinander verbunden sind, sowie mit einer Abtriebseinheit und zwei Kopplungselementen, die alle drei 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 bereitstellt.
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.
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.
Vorteilhafterweise weist die Getriebeeinheit zumindest zwei weitere Vorwärtsgetriebegänge auf, die sequentiell lediglich mit einer Lastunterbrechung schaltbar sind. Unter „sequentiell lediglich mit einer Lastunterbrechung schaltbar” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass eine Schaltung von einem der weiteren Vorwärtsgetriebegänge in einen unmittelbar benachbarten Getriebegang lediglich mit einer Lastunterbrechung möglich ist. Unter einem „unmittelbar benachbarten Vorwärtsgetriebegang” soll insbesondere ein Vorwärtsgetriebegang verstanden werden, der ausgehend von einem Übersetzungsverhältnis des entsprechenden weiteren Vorwärtsgetriebegangs ein nächst höheres oder ein nächst niedrigeres Übersetzungsverhältnis aufweist.
Vorteilhafterweise ist zumindest eine der Koppeleinheiten dazu vorgesehen, zumindest eines der Planetenradgetriebe zu verblocken. Besonders bevorzugt ist eine der Koppeleinheiten dazu vorgesehen, das dritte 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.
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.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeeinheit,
2 beispielhafte Übersetzungsverhältnisse für Vorwärtsgetriebegänge der Getriebeeinheit aus 1,
3 eine Schaltlogik der Getriebeeinheit aus 1 und
4 eine Schaltbarkeit der Getriebeeinheit aus 1.
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, d. h. von einem der Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 kann lastunterbrechungsfrei in den benachbarten der Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 geschaltet werden. Außerdem ist die Getriebeeinheit zur Schaltung von zumindest einem Rückwärtsgetriebegang R1 vorgesehen.
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.
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. Insbesondere die Koppeleinheit S6 ist als ein integriertes Anfahrelement verwendbar.
Weiter weist die Getriebeeinheit eine Abtriebseinheit 12 auf, die dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment aus der Getriebeeinheit auszuleiten. Die Abtriebseinheit 12 ist dazu vorgesehen, mit den 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.
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 –2,779 auf.
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 Standübersetzungsverhaltnis von –2,925 auf.
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 –2,092 auf.
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 Standübersetzungsverhaltnis von –2,594 auf.
Die drei Koppeleinheiten S3, S5, S6 sind als Kupplungseinheiten ausgebildet. Sie weisen jeweils ein erstes drehbares Kopplungselement S31, S51, S61 und ein zweites drehbares Kopplungselement S32, S52, S62 auf. Die drei Koppeleinheiten S3, S5, S6 sind jeweils dazu vorgesehen, ihre beiden Kopplungselemente S31, S32, S51, S52, S61, S62 drehfest miteinander zu verbinden.
Die drei Koppeleinheiten S1, S2, S4 sind als Bremseinheiten ausgebildet und weisen jeweils nur ein Kopplungselement S11, S21, S41 auf. Die Koppeleinheiten S1, S2, S4 sind jeweils dazu vorgesehen, ihr Kopplungselement S11, S21, S41 drehfest mit einem Getriebegehäuse 13 zu verbinden.
Die Koppeleinheiten S1, S2, S3, S5, S6 sind als Reibkoppeleinheiten ausgeführt. Sie weisen jeweils ein nicht näher dargestelltes Kupplungslamellenpaket auf. Die Koppeleinheit S4 ist als eine Klauenkoppeleinheit ausgeführt. Sie weist eine nicht näher dargestellte Schiebemuffe auf. Außerdem umfasst die Koppeleinheit S4 eine nicht näher dargestellte Synchronisiereinheit, auf die grundsätzlich auch verzichtet werden kann. Alternativ kann die Koppeleinheit S4 auch mittels einer Reibkoppeleinheit ausgeführt werden, wie insbesondere mittels einer Lamellenkoppeleinheit. Durch Ausbildung der Kopplungseinheit S4 als eine Klauenkoppeleinheit sind in den Vorwärtsgetriebegängen V3–V9 jeweils nur zwei der als Reibkoppeleinheiten ausgeführten Koppeleinheiten S1, S2, S3, S5, S6 geöffnet.
Die Koppeleinheit S1 ist in axialer Richtung eingangsseitig des ersten Planetenradgetriebes P1 angeordnet. Sie kann grundsätzlich aber auch in Höhe des ersten Planetenradgetriebes P1 angeordnet werden. Die Koppeleinheit S2 ist in axialer Richtung in Höhe des zweiten Planetenradgetriebes P2 angeordnet. Die Koppeleinheit S3 ist in axialer Richtung zwischen dem zweiten Planetenradgetriebe P2 und dem dritten Planetenradgetriebe P3 angeordnet. Die Koppeleinheit S4 ist in axialer Richtung zwischen dem dritten Planetenradgetriebe P3 und dem vierten Planetenradgetriebe P4 angeordnet. Die Koppeleinheiten S5, S6 sind in axialer Richtung ausgangsseitig des vierten Planetenradgetriebes P4 angeordnet. Die Koppeleinheiten S1, S2, S4, S6 sind außenliegend ausgeführt. Die Koppeleinheiten S3, S5 sind innenliegend ausgeführt.
Die Antriebseinheit 11 ist mittels einer Antriebswelle 14, die an die Antriebseinheit 11 anschließt, drehfest mit dem ersten Planetenradträger P12 verbunden. Mittels einer Verbindungswelle 16 sind das Kopplungselement S11 der ersten Koppeleinheit S1, das erste Sonnenrad P11 und das zweite Sonnenrad P21 drehfest miteinander verbunden. Mittels einer Verbindungswelle 17 sind das dritte Sonnenrad P31, das erste Hohlrad P13 und das Kopplungselement S31 der dritten Koppeleinheit S3 drehfest miteinander verbunden. Mittels einer Verbindungswelle 18 sind das Kopplungselement S21 der zweiten Koppeleinheit S2, das zweite Hohlrad P23 und das vierte Sonnenrad P41 drehfest miteinander verbunden. Mittels einer Verbindungswelle 19 sind das dritte Hohlrad P33, der vierte Planetenradträger P42 und das Kopplungselement S41 der vierten Koppeleinheit S4 drehfest miteinander verbunden. Mittels einer Verbindungswelle 20 sind der zweite Planetenradträger P22, der dritte Planetenradträger P32, das Kopplungselement S32 der dritten Koppeleinheit S3 und das Kopplungselement S51 der fünften Koppeleinheit S5 drehfest miteinander verbunden. Das vierte Hohlrad P43 ist direkt drehfest mit dem Kopplungselement S62 der sechsten Koppeleinheit S6 verbunden. Die Abtriebseinheit 12 ist mittels einer Abtriebswelle 15 drehfest mit dem Kopplungselement S52 der Koppeleinheit S5 und dem Kopplungselement S61 der Koppeleinheit S6 verbunden.
Die Antriebswelle 14, die mit der Antriebseinheit 11 verbunden ist, durchsetzt axial das erste Sonnenrad P11. Zur Anbindung des ersten Planetenradträgers P12 ist die Antriebswelle 14 zwischen dem ersten Planetenradgetriebe P1 und dem zweiten Planetenradgetriebe P2 radial nach außen geführt.
Die Verbindungswelle 16 ist zur Anbindung des Kopplungselements S11 der ersten Koppeleinheit S1 axial eingangsseitig von dem ersten Sonnenrad P11 radial nach außen geführt. Zur Anbindung des zweiten Sonnenrads P21 umgibt die Verbindungswelle 16 das erste Planetenradgetriebe P1 und ist zwischen dem ersten Planetenradgetriebe P1 und dem zweiten Planetenradgetriebe P2 radial nach innen geführt. Die Verbindungswelle 16 begrenzt die Getriebeeinheit eingangsseitig.
Die Verbindungswelle 17 ist ausgehend von dem ersten Hohlrad P13 zwischen dem ersten Planetenradgetriebe P1 und dem zweiten Planetenradgetriebe P2 radial nach innen geführt. Zur Anbindung des Kopplungselements S31 der Koppeleinheit S3 und des dritten Sonnenrads P31 durchsetzt die Verbindungswelle 17 das zweite Sonnenrad P21. Ein Teil der Verbindungswelle 17 ist zur Anbindung des Kopplungselements S31 der Koppeleinheit S3 zwischen den Planetenradgetrieben P2, P3 radial nach außen geführt.
Das Kopplungselement S21 der Koppeleinheit S2 ist direkt an das zweite Hohlrad P23 angebunden. Zur Anbindung des vierten Sonnenrads P41 an das zweite Hohlrad P23 bzw. an das Kopplungselement S21 der Koppeleinheit S2 verläuft die Verbindungswelle 18 ausgehend von dem zweiten Hohlrad P23 axial in Richtung der Abtriebseinheit 12. Axial zwischen dem dritten Planetenradgetriebe P3 und dem vierten Planetenradgetriebe P4 ist sie radial nach innen geführt, wobei sie die Planetenradgetriebe P2, P3 zumindest teilweise umschließt.
Die Verbindungswelle 19 ist zumindest teilweise zwischen der Verbindungswelle 18 und der Verbindungswelle 20 geführt. Ausgehend von dem dritten Hohlrad P33 verläuft die Verbindungswelle 19 radial nach innen. Die Verbindungswelle 19 ist teilweise als eine Hohlwelle ausgebildet, die von der Verbindungswelle 20 durchsetzt wird. Zur Anbindung des vierten Planetenradträgers P42 durchsetzt die Verbindungswelle 19 das vierte Sonnenrad P41 und ist zwischen dem vierten Planetenradgetriebe P4 und der Verbindungswelle 20 radial nach außen geführt. Zur Anbindung an das Kopplungselement S41 der Koppeleinheit S4 ist die Verbindungswelle 19 nach dem vierten Planetenradträger P42 zwischen dem dritten Planetenradgetriebe P3 und dem vierten Planetenradgetriebe P4 radial weiter nach außen geführt.
Die Verbindungswelle 20 verbindet den zweiten Planetenradträger P22 und den dritten Planetenradträger P32 miteinander. Zwischen dem zweiten Planetenradgetriebe P2 und dem dritten Planetenradgetriebe P3 ist das Kopplungselement S32 der Koppeleinheit S3 an die Verbindungswelle 20 angebunden. Zur Anbindung des Kopplungselements S51 der Koppeleinheit S5 ist die Verbindungswelle 20 radial innerhalb der Verbindungswelle 19 in Richtung der Abtriebseinheit 12 geführt. Sie durchsetzt das vierte Sonnenrad P41 axial und ist zwischen der Abtriebswelle 15 und dem vierten Planetenradgetriebe P4 radial nach außen geführt.
Die Abtriebswelle 15, die mit der Abtriebseinheit 12 verbunden ist, verläuft zur Anbindung des Kopplungselements S52 der Koppeleinheit S5 und des Kopplungselements S61 der Koppeleinheit S6 im Wesentlichen radial nach außen. Sie begrenzt die Getriebeeinheit ausgangsseitig.
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 18, die drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23 und dem vierten Sonnenrad P41 verbunden ist.
Die Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 und der Rückwärtsgetriebegang R1 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, S4, 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.
Der erste Vorwärtsgetriebegang V1 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i₁ von 5,320 auf. Der erste Vorwärtsgetriebegang V1 wird gebildet, indem die drei Koppeleinheiten S4, S5, S6 geschlossen werden. Die Koppeleinheit S4 verbindet den vierten Planetenradträger P42 und das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S5 verbindet den zweiten Planetenradträger P22 und den dritten Planetenradträger P32 drehfest mit der Abtriebseinheit 12. Die Koppeleinheit S6 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Abtriebseinheit 12.
Zur Vereinfachung der Beschreibung der Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 wird zumindest teilweise von dem definierten Übersetzungsverhältnis i₁–i₉ der jeweiligen Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 und damit einer definierten Drehzahl der Abtriebseinheit 12 ausgegangen. Eine Beschreibung ausgehend von einer definierten Drehzahl der Antriebseinheit 11 kann analog formuliert werden.
Die Abtriebseinheit 12 rotiert mit einer gleiche Drehzahl wie der dritte Planetenradträger P32. Die Drehzahl der Abtriebseinheit 12 für den ersten Vorwärtsgetriebegang V1 ist durch das Übersetzungsverhältnis i₁ des ersten Vorwärtsgetriebegangs V1 definiert. Da das dritte Hohlrad P33 fixiert ist und das erste Hohlrad P13 drehfest mit dem dritten Sonnenrad P31 verbunden ist, ist eine Drehzahl des ersten Hohlrads P13 durch die Drehzahl der Abtriebseinheit 12 und das Standübersetzungsverhältnis des dritten Planetenradgetriebes P3 definiert. Da der vierte Planetenradträger P42 fixiert ist und das zweite Hohlrad P23 eine gleiche Drehzahl aufweist wie das vierte Sonnenrad P41, ist die Drehzahl des zweiten Hohlrads P23 durch die Drehzahl der Abtriebseinheit 12 und das Standübersetzungsverhältnis des vierten Planetenradgetriebes P4 definiert. Das vierte Hohlrad P43 weist dabei die gleiche Drehzahl auf wie die Abtriebseinheit 12. Das erste Sonnenrad P11 weist eine gleiche Drehzahl auf wie das zweite Sonnenrad P21. Die Drehzahl des ersten Sonnenrads P11 ist somit durch die Drehzahl des zweiten Hohlrads P23, die Drehzahl des zweiten Planetenradträgers P22, die gleich ist wie die Drehzahl der Abtriebseinheit 12, und das Standübersetzungsverhältnis des zweiten Planetenradgetriebes P2 definiert. Der erste Planetenradträger P12 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebseinheit 11. Ein Kraftfluss für den ersten Vorwärtsgetriebegang V1 wird über das erste Planetenradgetriebe P1 eingeleitet und auf das zweite Planetenradgetriebe P2 und das dritte Planetenradgetriebe P3 aufgesplittet. Der Kraftfluss wird über den zweiten Planetenradträger P22 und den dritten Planetenradträger P32 ausgeleitet, wobei ein Teil des Kraftflusses über das vierte Planetenradgetriebe P4 geleitet wird.
Der zweite Vorwärtsgetriebegang V2 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i₂ von 3,312 auf. Der zweite Vorwärtsgetriebegang V2 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S2, S4, S5 geschlossen werden. Die Koppeleinheit S2 verbindet das zweite Hohlrad P23 und das vierte Sonnenrad P41 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S4 verbindet den vierten Planetenradträger P42 und das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S5 verbindet den zweiten Planetenradträger P22 und den dritten Planetenradträger P32 drehfest mit der Abtriebseinheit 12.
Der erste Planetenradträger P12 rotiert mit einer gleichen Drehzahl wie die Antriebseinheit 11. Eine Drehzahl der Abtriebseinheit 12 für den zweiten Vorwärtsgetriebegang V2 ist durch das Übersetzungsverhältnis i₂ des zweiten Vorwärtsgetriebegangs V2 definiert. Da das zweite Hohlrad P23 fixiert ist und das erste Sonnenrad P11 eine gleiche Drehzahl aufweist wie das zweite Sonnenrad P21, ist die Drehzahl des ersten Sonnenrads P11 durch eine Drehzahl des zweiten Planetenradträgers P22, die gleich ist wie die Drehzahl der Abtriebseinheit 12, und das Standübersetzungsverhältnis des zweiten Planetenradgetriebes P2 definiert. Da das dritte Hohlrad P33 fixiert ist und das erste Hohlrad P13 eine gleiche Drehzahl aufweist wie das dritte Sonnenrad P31, ist die Drehzahl des ersten Hohlrads P13 durch eine Drehzahl des dritten Planetenradträgers P32, die ebenfalls gleich ist wie die Drehzahl der Abtriebseinheit 12, und das Standübersetzungsverhältnis des dritten Planetenradgetriebes P3 definiert. Ein Kraftfluss für den zweiten Vorwärtsgetriebegang V2 wird über das erste Planetenradgetriebe P1 eingeleitet und auf das zweite Planetenradgetriebe P2 und das dritte Planetenradgetriebe P3 aufgesplittet, wobei sich der Kraftfluss von dem zweiten Planetenradträger P22 und dem dritten Planetenradträger P32 vereint und ausgeleitet wird.
Der dritte Vorwärtsgetriebegang V3 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i₃ von 2,202 auf. Der dritte Vorwärtsgetriebegang V3 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S2, S5, S6 geschlossen werden. Die Koppeleinheit S2 verbindet das zweite Hohlrad P23 und das vierte Sonnenrad P41 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S5 verbindet den zweiten Planetenradträger P22 und den dritten Planetenradträger P32 drehfest mit der Abtriebseinheit 12. Die Koppeleinheit S6 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Abtriebseinheit 12.
Eine Drehzahl der Abtriebseinheit 12 für den dritten Vorwärtsgetriebegang V3 ist durch das Übersetzungsverhältnis i₃ des dritten Vorwärtsgetriebegangs V3 definiert. Da das zweite Hohlrad P23 fixiert ist und das erste Sonnenrad P11 eine gleiche Drehzahl aufweist wie das zweite Sonnenrad P21, ist die Drehzahl des ersten Sonnenrads P11 durch eine Drehzahl des zweiten Planetenradträgers P22, die gleich ist wie die Drehzahl der Abtriebseinheit 12, und das Standübersetzungsverhältnis des zweiten Planetenradgetriebes P2 definiert. Damit ist eine Drehzahl des ersten Hohlrads P13 durch die Drehzahl des ersten Sonnenrads P11, eine Drehzahl des ersten Planetenradträgers P12 und das Standübersetzungsverhältnis des ersten Planetenradgetriebes P1 definiert. Der erste Planetenradträger P12 weist dabei die gleiche Drehzahl auf wie die Antriebseinheit 11. Da das dritte Sonnenrad P31 eine gleiche Drehzahl aufweist wie das erste Hohlrad P13, das dritte Hohlrad P33 eine gleiche Drehzahl aufweist wie der vierte Planetenradträger P42 und der dritte Planetenradträger P32 mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebseinheit 12 rotiert, ist die Drehzahl des vierten Planetenradträgers P42 durch die Drehzahl des dritten Sonnenrads P31, der Drehzahl des dritten Planetenradträgers P32 und das Standübersetzungsverhältnis des dritten Planetenradgetriebes P3 definiert. Das vierte Hohlrad P43 weist ebenfalls die gleiche Drehzahl auf wie die Abtriebseinheit 12. Ein Kraftfluss für den dritten Vorwärtsgetriebegang V3 wird über das erste Planetenradgetriebe P1 eingeleitet, auf das zweite Planetenradgetriebe P2 und das dritte Planetenradgetriebe P3 aufgesplittet. Weiter wird der Kraftfluss über den zweiten Planetenradträger P22 und den dritten Planetenradträger P32 ausgeleitet, wobei ein Teil des Kraftflusses über die Koppeleinheit S6 dem vierten Planetenradgetriebe P4 und weiter dem dritten Planetenradgetriebe P3 rückgekoppelt wird.
Der vierte Vorwärtsgetriebegang V4 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i₄ von 1,774 auf. Der vierte Vorwärtsgetriebegang V4 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S2, S3, S5 geschlossen werden. Die Koppeleinheit S2 verbindet das zweite Hohlrad P23 und das vierte Sonnenrad P41 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S3 verbindet das erste Hohlrad P13, den zweiten Planetenradträger P22, den dritten Planetenradträger P32 und das dritte Sonnenrad P31 drehfest miteinander und verblockt dadurch das dritte Planetenradgetriebe P3. Die Koppeleinheit S5 verbindet den zweiten Planetenradträger P22 und den dritten Planetenradträger P32 drehfest mit der Abtriebseinheit 12.
Eine Drehzahl der Abtriebseinheit 12 für den vierten Vorwärtsgetriebegang V4 ist durch das Übersetzungsverhältnis i₄ des vierten Vorwärtsgetriebegangs V4 definiert. Da das zweite Hohlrad P23 fixiert ist und das erste Sonnenrad P11 eine gleiche Drehzahl aufweist wie das zweite Sonnenrad P21, ist die Drehzahl des ersten Sonnenrads P11 durch eine Drehzahl des zweiten Planetenradträgers P22, die gleich ist wie die Drehzahl der Abtriebseinheit 12, und das Standübersetzungsverhältnis des zweiten Planetenradgetriebes P2 definiert. Damit ist durch die Drehzahl des ersten Sonnenrads P11, einer Drehzahl des ersten Planetenradträgers P12, die gleich ist wie eine Drehzahl der Antriebseinheit 11, und das Standübersetzungsverhältnis des ersten Planetenradgetriebes P1 eine Drehzahl des ersten Hohlrads P13 definiert. Ein Kraftfluss für den vierten Vorwärtsgetriebegang V4 wird über das erste Planetenradgetriebe P1 eingeleitet und auf das zweite Planetenradgetriebe P2 und die Koppeleinheit S3 aufgesplittet. Der Kraftfluss wird vom zweiten Planetenradträger P22 und vom ersten Hohlrad P13 ausgeleitet.
Der fünfte Vorwärtsgetriebegang V5 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i₅ von 1,280 auf. Der fünfte Vorwärtsgetriebegang V5 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S2, S3, S6 geschlossen werden. Die Koppeleinheit S2 verbindet das zweite Hohlrad P23 und das vierte Sonnenrad P41 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S3 verbindet das erste Hohlrad P13, den zweiten Planetenradträger P22, den dritten Planetenradträger P32 und das dritte Sonnenrad P31 drehfest miteinander und verblockt dadurch das dritte Planetenradgetriebe P3. Die Koppeleinheit S6 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Abtriebseinheit 12.
Die Antriebseinheit 11 weist eine gleiche Drehzahl auf wie der erste Planetenradträger P12. Eine Drehzahl der Abtriebseinheit 12 für den fünften Vorwärtsgetriebegang V5 ist durch das Übersetzungsverhältnis i₅ des fünften Vorwärtsgetriebegangs V5 definiert. Das vierte Hohlrad P43 weist die gleiche Drehzahl auf wie die Abtriebseinheit 12. Da das vierte Sonnenrad P41 fixiert ist und der vierte Planetenradträger P42 eine gleiche Drehzahl aufweist wie das dritte Hohlrad P33, ist die Drehzahl des dritten Hohlrads P33 durch die Drehzahl der Abtriebseinheit 12 und das Standübersetzungsverhältnis des vierten Planetenradgetriebes P4 definiert. Da das dritte Planetenradgetriebe P3 verblockt ist, der zweite Planetenradträger P22 eine gleiche Drehzahl aufweist wie der dritte Planetenradträger P32, das zweite Hohlrad P23 fixiert ist und das zweite Sonnenrad P21 eine gleiche Drehzahl aufweist wie das erste Sonnenrad P11, ist die Drehzahl des ersten Sonnenrads P11 durch die Drehzahl des zweiten Planetenradträgers P22 und das Standübersetzungsverhältnis des zweiten Planetenradgetriebes P2 definiert. Das erste Hohlrad P13 rotiert mit einer gleichen Drehzahl wie das dritte Sonnenrad P31. Ein Kraftfluss für den fünften Vorwärtsgetriebegang V5 wird über das erste Planetenradgetriebe P1 eingeleitet und auf das zweite Planetenradgetriebe P2 und das dritte Planetenradgetriebe P3 aufgesplittet. Der Kraftfluss wird über das dritte Planetenradgetriebe P3 auf das vierte Planetenradgetriebe P4 weitergeleitet und vom vierten Hohlrad P43 ausgeleitet.
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, S5, S6 geschlossen werden. Die Koppeleinheit S3 verbindet das erste Hohlrad P13, den zweiten Planetenradträger P22, den dritten Planetenradträger P32 und das dritte Sonnenrad P31 drehfest miteinander und verblockt dadurch das dritte Planetenradgetriebe P3. Die Koppeleinheit S5 verbindet den zweiten Planetenradträger P22 und den dritten Planetenradträger P32 drehfest mit der Abtriebseinheit 12. Die Koppeleinheit S6 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Abtriebseinheit 12.
Da der sechste Vorwärtsgetriebegang V6 als ein Direktgang ausgebildet ist weist die Abtriebseinheit 12 eine gleiche Drehzahl auf wie die Antriebseinheit 11. Das dritte Planetenradgetriebe P3 ist verblockt. Der vierte Planetenradträger P42 weist eine gleiche Drehzahl auf wie das dritte Hohlrad P33. Das vierte Hohlrad P43 weist eine gleiche Drehzahl auf wie der dritte Planetenradträger P32, wodurch auch das vierte Planetenradgetriebe P4 verblockt ist. Das vierte Planetenradgetriebe P4 verblockt das Planetenradgetriebe P2, da das zweite Hohlrad P23 eine gleiche Drehzahl aufweist wie das vierte Sonnenrad P41 und der zweite Planetenradträger P22 eine gleiche Drehzahl aufweist wie der dritte Planetenradträger P32. Somit ist auch das erste Planetenradgetriebe P1 verblockt. Ein Kraftfluss für den sechsten Vorwärtsgetriebegang V6 wird über das erste Planetenradgetriebe P1 eingeleitet und auf das zweite Planetenradgetriebe P2 und das dritte Planetenradgetriebe P3 aufgesplittet. Weiter wird der Kraftfluss über das zweite Hohlrad P23 und das dritte Hohlrad P33 auf das vierte Planetenradgetriebe P4 weitergeleitet und von dem vierten Hohlrad P43 ausgeleitet, wobei ein Teil des Kraftflusses über die Koppeleinheit S5 auf das dritte Planetenradgetriebe P3 rückgekoppelt wird.
Der siebte Vorwärtsgetriebegang V7 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i₇ von 0,847 auf. Der siebte Vorwärtsgetriebegang V7 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S1, S3, S6 geschlossen werden. Die Koppeleinheit S1 verbindet das erste Sonnenrad P11 und das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S3 verbindet das erste Hohlrad P13, den zweiten Planetenradträger P22, den dritten Planetenradträger P32 und das dritte Sonnenrad P31 drehfest miteinander und verblockt dadurch das dritte Planetenradgetriebe P3. Die Koppeleinheit S6 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Abtriebseinheit 12.
Der erste Planetenradträger P12 rotiert mit einer gleichen Drehzahl wie die Antriebseinheit 11. Da das erste Sonnenrad P11 fixiert ist, ist eine Drehzahl des ersten Hohlrads P13 durch das Standübersetzungsverhältnis des ersten Planetenradgetriebes P1 und der Drehzahl der Antriebseinheit 11 definiert. Der zweite Planetenradträger P22 und der dritte Planetenradträger P32 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das erste Hohlrad P13. Da das dritte Planetenradgetriebe P3 verblockt ist, weist das dritte Hohlrad P33 und somit auch der vierte Planetenradträger P42 die gleiche Drehzahl auf wie das erste Hohlrad P13. Da das zweite Sonnenrad P21 fixiert ist, ist eine Drehzahl des zweiten Hohlrads P23 durch die Drehzahl des zweiten Planetenradträgers P22 und das Standübersetzungsverhältnis des zweiten Planetenradgetriebes P2 definiert. Somit ist eine Drehzahl des vierten Hohlrads P43 durch die Drehzahl des vierten Planetenradträgers P42, die gleich ist wie die Drehzahl des ersten Hohlrads P13, die Drehzahl des vierten Sonnenrads P41, die gleich ist wie die Drehzahl des zweiten Hohlrads P23, und das Standübersetzungsverhältnis des vierten Planetenradgetriebes P4 definiert. Die Abtriebseinheit 12 weist die gleiche Drehzahl auf wie das vierte Hohlrad P43. Ein Kraftfluss für den siebten Vorwärtsgetriebegang V7 wird über das erste Planetenradgetriebe P1 eingeleitet und auf das zweite Planetenradgetriebe P2 und das dritte Planetenradgetriebe P3 aufgesplittet. Weiter wird der Kraftfluss über das zweite Hohlrad P23 und das dritte Hohlrad P33 auf das vierte Planetenradgetriebe P4 weitergeleitet und von dem vierten Hohlrad P43 ausgeleitet.
Der achte Vorwärtsgetriebegang V8 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i₈ von 0,735 auf. Der achte Vorwärtsgetriebegang V8 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S1, S3, S5 geschlossen werden. Die Koppeleinheit S1 verbindet das erste Sonnenrad P11 und das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S3 verbindet das erste Hohlrad P13, den zweiten Planetenradträger P22, den dritten Planetenradträger P32 und das dritte Sonnenrad P31 drehfest miteinander und verblockt dadurch das dritte Planetenradgetriebe P3. Die Koppeleinheit S5 verbindet den zweiten Planetenradträger P22 und den dritten Planetenradträger P32 drehfest mit der Abtriebseinheit 12.
Da das erste Sonnenrad P11 fixiert ist und der erste Planetenradträger P12 eine gleiche Drehzahl aufweist wie die Antriebseinheit 11, ist die Drehzahl des ersten Hohlrads P13 durch die Drehzahl der Antriebseinheit 11 und das Standübersetzungsverhältnis des ersten Planetenradgetriebes P1 definiert. Da das dritte Sonnenrad P31 und der dritte Planetenradträger P32 die gleiche Drehzahl aufweisen wie das erste Hohlrad P13, weist die Abtriebseinheit 12 ebenfalls die gleiche Drehzahl auf wie das erste Hohlrad P13. Ein Kraftfluss für den achten Vorwärtsgetriebegang V8 wird über das erste Planetenradgetriebe P1 eingeleitet und über das erste Hohlrad P13 wieder ausgeleitet.
Der neunte Vorwärtsgetriebegang V9 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i₉ von 0,589 auf. Der neunte Vorwärtsgetriebegang V9 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S1, S5, S6 geschlossen werden. Die Koppeleinheit S1 verbindet das erste Sonnenrad P11 und das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S5 verbindet den zweiten Planetenradträger P22 und den dritten Planetenradträger P32 drehfest mit der Abtriebseinheit 12. Die Koppeleinheit S6 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Abtriebseinheit 12.
Da das erste Sonnenrad P11 fixiert ist, der erste Planetenradträger P12 eine gleiche Drehzahl aufweist wie die Antriebseinheit 11 und das dritte Sonnenrad P31 eine gleiche Drehzahl aufweist wie das erste Hohlrad P13, ist die Drehzahl des dritten Sonnenrads P31 durch die Drehzahl der Antriebseinheit 11 und das Standübersetzungsverhältnis des ersten Planetenradgetriebes P1 definiert. Eine Drehzahl der Abtriebseinheit 12 für den neunten Vorwärtsgetriebegang V9 ist durch das Übersetzungsverhältnis i₉ des neunten Vorwärtsgetriebegangs V9 definiert. Da der zweite Planetenradträger P22 die gleiche Drehzahl aufweist wie die Abtriebseinheit 12, das zweite Sonnenrad P21 fixiert ist und das vierte Sonnenrad P41 mit einer gleichen Drehzahl rotiert wie das zweite Hohlrad P23, ist die Drehzahl des vierten Sonnenrads P41 durch die Drehzahl der Abtriebseinheit 12 und das Standübersetzungsverhältnis des zweiten Planetenradgetriebes P2 definiert. Da der dritte Planetenradträger P32 ebenfalls mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebseinheit 12 rotiert und das dritte Hohlrad P33 eine gleiche Drehzahl aufweist wie der vierte Planetenradträger P42, ist die Drehzahl des vierten Planetenradträgers P42 durch die Drehzahl der Abtriebseinheit 12, der Drehzahl des dritten Sonnenrads P31 und das Standübersetzungsverhältnis des dritten Planetenradgetriebes P3 definiert. Durch die Drehzahl des vierten Sonnenrads P41, die Drehzahl des vierten Planetenradträgers P42 und das Standübersetzungsverhältnis des vierten Planetenradgetriebes P4 ist eine Drehzahl des vierten Hohlrads P43 definiert, wobei diese gleich der Drehzahl der Abtriebseinheit 12 ist. Ein Kraftfluss für den neunten Vorwärtsgetriebegang V9 wird über das erste Planetenradgetriebe P1 eingeleitet und auf das dritte Planetenradgetriebe P3 weitergeleitet. Ein Teil dieses Kraftflusses wird über das dritte Hohlrad P33 auf das vierte Planetenradgetriebe P4 weitergeleitet. Ein anderer Teil des Kraftflusses wird über den dritten Planetenradträger P32 auf das zweite Planetenradgetriebe P2 geleitet. Ein Teil dieses Kraftflusses wird dann über das zweite Hohlrad P23 ebenfalls auf das vierte Planetenradgetriebe P4 weitergeleitet. Weiter wird der Kraftfluss über das vierte Hohlrad P43 ausgeleitet, wobei ein Teil des Kraftflusses über die Koppeleinheit S5 auf das dritte Planetenradgetriebe P3 rückgekoppelt wird.
Der Rückwärtsgetriebegang R1 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 ein Übersetzungsverhältnis i_R von –4,395 auf. Der Rückwärtsgetriebegang R1 wird gebildet, indem die Koppeleinheiten S1, S4, S6 geschlossen werden. Die Koppeleinheit S1 verbindet das erste Sonnenrad P11 und das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S4 verbindet den vierten Planetenradträger P42 und das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S6 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Abtriebseinheit 12.
Da das erste Sonnenrad P11 fixiert ist, der erste Planetenradträger P12 eine gleiche Drehzahl aufweist wie die Antriebseinheit 11 und das dritte Sonnenrad P31 mit einer gleichen Drehzahl rotiert wie das erste Hohlrad P13, ist die Drehzahl des dritten Sonnenrads P31 durch die Drehzahl der Antriebseinheit 11 und das Standübersetzungsverhältnis des ersten Planetenradgetriebes P1 definiert. Da das dritte Hohlrad P33 fixiert ist und der dritte Planetenradträger P32 eine gleiche Drehzahl aufweist wie der zweite Planetenradträger P22, ist die Drehzahl des zweiten Planetenradträgers P22 durch die Drehzahl des dritten Planetenradträgers P32 und das Standübersetzungsverhältnis des dritten Planetenradgetriebes P3 definiert. Da das zweite Sonnenrad P21 fixiert ist und das vierte Sonnenrad P41 eine gleiche Drehzahl aufweist wie das zweite Hohlrad P23, ist die Drehzahl des vierten Sonnenrads P41 durch die Drehzahl des zweiten Planetenradträgers P22 und das Standübersetzungsverhältnis des zweiten Planetenradgetriebes P2 definiert. Da der vierte Planetenradträger P42 fixiert ist, ist eine Drehzahl des vierten Hohlrads P43 durch die Drehzahl des vierten Sonnenrads P41 und das Standübersetzungsverhältnis des vierten Planetenradgetriebes P4 definiert. Die Drehzahl des vierten Hohlrads P43 weist die gleiche Drehzahl auf wie die Abtriebseinheit 12. Ein Kraftfluss für den Rückwärtsgetriebegang R1 wird über das erste Planetenradgetriebe P1 eingeleitet und über das dritte Planetenradgetriebe P3 auf das zweite Planetenradgetriebe P2 weitergeleitet. Vom zweiten Planetenradgetriebe P2 wird der Kraftfluss über das vierte Planetenradgetriebe P4 ausgeleitet.
Ein Stufensprung φ_1/2 zwischen dem ersten und dem zweiten Vorwärtsgetriebegang V1, V2 beträgt 1,606. Ein Stufensprung φ_2/3 zwischen dem zweiten und dem dritten Vorwärtsgetriebegang V2, V3 beträgt 1,504. Ein Stufensprung φ_3/4 zwischen dem dritten und dem vierten Vorwärtsgetriebegang V3, V4 beträgt 1,241. Ein Stufensprung φ_4/5 zwischen dem vierten und dem fünften Vorwärtsgetriebegang V4, V5 beträgt 1,385. Ein Stufensprung φ_5/6 zwischen dem fünften und dem sechsten Vorwärtsgetriebegang V5, V6 beträgt 1,280. Ein Stufensprung φ_6/7 zwischen dem sechsten und dem siebten Vorwärtsgetriebegang V6, V7 beträgt 1,181. Ein Stufensprung φ_7/8 zwischen dem siebten und dem achten Vorwärtsgetriebegang V7, V8 beträgt 1,152. Ein Stufensprung φ_8/9 zwischen dem achten und dem neunten Vorwärtsgetriebegang V8, V9 beträgt 1,248. Eine Gesamtspreizung der Getriebeeinheit zwischen dem ersten Vorwärtsgetriebegang V1 und dem neunten Vorwärtsgetriebegang V9 beträgt ca. 9,0 (vgl. 2).
Ein maximaler Drehzahlfaktor für die Planetenradgetriebe P1, P2, P3, P4 beträgt in den Vorwärtsgetriebegängen V1–V9 ca. 2,3. Der Drehzahlfaktor für die Planetenradgetriebe P1, P2, P3, P4 beschreibt ein Verhältnis zwischen einer Drehzahl der Antriebseinheit 11 und einer maximalen Drehzahl, die an den Sonnenrädern P11, P21, P31, P41 den Hohlrädern P13, P23, P33, P43 oder den Planetenradträgern P12, P22, P32, P42 in einem der Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 auftritt. Ein maximaler Drehzahlfaktor für die Planetenräder P14, P24, P34, P44 beträgt in den Vorwärtsgetriebegängen V1–V9 ca. 2,1.
Ein maximaler Drehmomentfaktor beträgt für die Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 ca. 4,1. Der Drehmomentfaktor beschreibt ein Verhältnis zwischen einem Antriebsmoment, das an der Antriebseinheit 11 anliegt, und einem maximalen Drehmoment, das an den Sonnenrädern P11, P21, P31, P41, den Hohlrädern P13, P23, P33, P43 oder den Planetenradträgern P12, P22, P32, P42 auftritt. Der maximale Drehmomentfaktor tritt im sechsten Vorwärtsgetriebegang V6 an dem dritten Planetenradträger P32 auf.
Weiter sind mittels der Getriebeeinheit zwei zusätzliche Vorwärtsgetriebegänge V3', V4' schaltbar. Ein Übersetzungsverhältnis i_3' des zusätzlichen Vorwärtsgetriebegangs V3' liegt zwischen dem Übersetzungsverhältnis i₂ des zweiten Vorwärtsgetriebegangs V2 und dem Übersetzungsverhältnis i₃ des dritten Vorwärtsgetriebegangs V3. Ein Übersetzungsverhältnis i_4' des zusätzlichen Vorwärtsgetriebegangs V4' liegt zwischen dem Übersetzungsverhältnis i₃ des dritten Vorwärtsgetriebegangs V3 und dem Übersetzungsverhältnis i₄ des vierten Vorwärtsgetriebegangs V4.
Ausgehend von den unmittelbar benachbarten Vorwärtsgetriebegängen V2, V3, V4 können die zwei Vorwärtsgetriebegänge V3', V4' sequentiell lediglich mit einer Lastunterbrechung geschaltet werden. Die beiden zusätzlichen Vorwärtsgetriebegänge sind daher für eine alternative Schaltstrategie vorgesehen, in der auf ein rein sequentielles Schalten der Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 verzichtet wird (vgl. 4). Weiter ist mittels der Getriebeeinheit ein Rückwärtsgetriebegang R2 schaltbar. Da der Rückwärtsgetriebegang R2 lastschaltbar zu dem Rückwärtsgetriebegang R1 ist, kann der Rückwärtsgetriebegang R2 in einer Schaltstrategie als ein zusätzlicher Rückwärtsgetriebegang zu dem Rückwärtsgetriebegang R1 genutzt werden. In den 3 und 4 sind die zusätzlichen Vorwärtsgetriebegänge V3', V4' ebenfalls mit dargestellt. In einer eingesetzten Schaltlogik kann auf die zusätzlichen Vorwärtsgetriebegänge V3', V4' und/oder den Rückwärtsgetriebegang R2 grundsätzlich auch verzichtet werden, wodurch man eine Getriebeeinheit mit den genau neun sequentiell lastschaltbaren Vorwärtsgetriebegängen V1–V9 erhält.
Der Vorwärtsgetriebegang V3' weist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 das Übersetzungsverhältnis i_3' von 2,274 auf. Der Vorwärtsgetriebegang V3' wird gebildet, indem die drei Koppeleinheiten S1, S4, S5 geschlossen werden. Die Koppeleinheit S1 verbindet das erste Sonnenrad P11 und das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S4 verbindet den vierten Planetenradträger P42 und das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S5 verbindet den zweiten Planetenradträger P22 und den dritten Planetenradträger P32 drehfest mit der Abtriebseinheit 12.
Da das erste Sonnenrad P11 fixiert ist, der erste Planetenradträger P12 eine gleiche Drehzahl aufweist wie die Antriebseinheit 11 und das dritte Sonnenrad P31 mit einer gleichen Drehzahl rotiert wie das erste Hohlrad P13, ist die Drehzahl des dritten Sonnenrads P31 durch das Standübersetzungsverhältnis des ersten Planetenradgetriebes P1 und der Drehzahl der Antriebseinheit 11 definiert. Da das dritte Hohlrad P33 fixiert ist, ist eine Drehzahl des dritten Planetenradträgers P32 durch die Drehzahl des dritten Sonnenrads P31 und das Standübersetzungsverhältnis des dritten Planetenradgetriebes P3 definiert. Die Abtriebseinheit 12 weist die gleiche Drehzahl auf wie der dritte Planetenradträger P32. Ein Kraftfluss für den Vorwärtsgetriebegang V3' wird über das erste Planetenradgetriebe P1 eingeleitet und auf das dritte Planetenradgetriebe P3 weitergeleitet und über den dritten Planetenradträger P32 ausgeleitet.
Der Vorwärtsgetriebegang V4' weist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 das Übersetzungsverhältnis i_4' von 2,008 auf. Der Vorwärtsgetriebegang V4' wird gebildet, indem die drei Koppeleinheiten S3, S4, S6 geschlossen werden. Die Koppeleinheit S3 verbindet das erste Hohlrad P13, den zweiten Planetenradträger P22, den dritten Planetenradträger P32 und das dritte Sonnenrad P31 drehfest miteinander und verblockt dadurch das dritte Planetenradgetriebe P3. Die Koppeleinheit S4 verbindet den vierten Planetenradträger P42 und das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S6 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Abtriebseinheit 12.
Da der dritte Planetenradträger P32 fixiert ist und das dritte Planetenradgetriebe P3 verblockt ist, ist auch das erste Hohlrad P13 fixiert. Da weiter der erste Planetenradträger P12 eine gleiche Drehzahl aufweist wie die Antriebseinheit 11 und das erste Sonnenrad P11 eine gleiche Drehzahl aufweist wie das zweite Sonnenrad P21, ist die Drehzahl des zweiten Sonnenrads P21 durch die Drehzahl der Antriebseinheit 11 und das Standübersetzungsverhältnis des ersten Planetenradgetriebes P1 definiert. Der zweite Planetenradträger P22 ist ebenfalls fixiert. Das zweite Hohlrad P23 weist somit eine gleiche Drehzahl auf wie das vierte Sonnenrad P41, wodurch die Drehzahl des vierten Sonnenrads P41 durch die Drehzahl des zweiten Sonnenrads P21 und das Standübersetzungsverhältnis des zweiten Planetenradgetriebes P2 definiert ist. Da der vierte Planetenradträger P42 fixiert ist, ist eine Drehzahl des vierten Hohlrads P43 durch die Drehzahl des vierten Sonnenrads P41 und das Standübersetzungsverhältnis des vierten Planetenradgetriebes P4 definiert. Dabei weist die Abtriebseinheit 12 die gleiche Drehzahl auf wie das vierte Hohlrad P43. Ein Kraftfluss für den Vorwärtsgetriebegang V4' wird über das erste Planetenradgetriebe P1 eingeleitet, auf das zweite Planetenradgetriebe P2 weitergeleitet und über das vierte Planetenradgetriebe P4 ausgeleitet.
Der Rückwärtsgetriebegang R2 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Antriebseinheit 11 und der Abtriebseinheit 12 das Übersetzungsverhältnis i_R2 von –1,110 auf. Der Rückwärtsgetriebegang R2 wird gebildet, indem die drei Koppeleinheiten S1, S2, S6 geschlossen werden. Die Koppeleinheit S1 verbindet das erste Sonnenrad P11 und das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S2 verbindet das zweite Hohlrad P23 und das vierte Sonnenrad P41 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Koppeleinheit S6 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Abtriebseinheit 12.
Da das erste Sonnenrad P11 fixiert ist, der erste Planetenradträger P12 eine gleiche Drehzahl aufweist wie die Antriebseinheit 11 und das dritte Sonnenrad P31 mit einer gleichen Drehzahl rotiert wie das erste Hohlrad P13, ist die Drehzahl des dritten Sonnenrads P31 durch das Standübersetzungsverhältnis des ersten Planetenradgetriebes P1 und der Drehzahl der Antriebseinheit 11 definiert. Da das zweite Hohlrad P23 und das zweite Sonnenrad P21 fixiert sind, ist das zweite Planetenradgetriebe P2 verblockt. Da dadurch auch der dritte Planetenradträger P32 fixiert ist und das dritte Hohlrad P33 eine gleiche Drehzahl wie der vierte Planetenradträger P42 aufweist, ist die Drehzahl des vierten Planetenradträgers P42 durch die Drehzahl des dritten Sonnenrads P31 und das Standübersetzungsverhältnis des dritten Planetenradgetriebes P3 definiert. Da das vierte Sonnenrad P41 fixiert ist, ist somit eine Drehzahl des vierten Hohlrads P43 durch die Drehzahl des vierten Planetenradträgers P42 und das Standübersetzungsverhältnis des vierten Planetenradgetriebes P4 definiert. Die Abtriebseinheit 12 weist die gleiche Drehzahl auf wie das vierte Hohlrad P43. Ein Kraftfluss für den Rückwärtsgetriebegang R2 wird über das erste Planetenradgetriebe P1 eingeleitet, auf das dritte Planetenradgetriebe P3 weitergeleitet und über das vierte Planetenradgetriebe P4 ausgeleitet.
Eine Schaltbarkeit der Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 und der Vorwärtsgetriebegänge V3', V4 ist in 4 gezeigt. Durch Weglassen der Schaltbarkeit für die Vorwärtsgetriebegänge V3', V4' erhält man die Schaltbarkeit der Getriebeeinheit mit den sequentiell lastschaltbaren Vorwärtsgetriebegängen V1–V9. Ausgehend von dem ersten Vorwärtsgetriebegang V1 sind die Vorwärtsgetriebegänge V2, V3', V3, V4', V6, V9 schaltbar. Ausgehend von dem zweiten Vorwärtsgetriebegang V2 sind die Vorwärtsgetriebegänge V1, V3', V3, V4 schaltbar. Ausgehend von dem Vorwärtsgetriebegang V3' sind die Vorwärtsgetriebegänge V1, V2, V8, V9 schaltbar. Ausgehend von dem dritten Vorwärtsgetriebegang V3 sind die Vorwärtsgetriebegänge V1, V2, V4, V5, V6, V9 schaltbar. Ausgehend von dem Vorwärtsgetriebegang V4' sind die Vorwärtsgetriebegänge V1, V5, V6, V7 schaltbar. Ausgehend von dem vierten Vorwärtsgetriebegang V4 sind die Vorwärtsgetriebegänge V2, V3, V5, V6, V8 schaltbar. Ausgehend von dem fünften Vorwärtsgetriebegang V5 sind die Vorwärtsgetriebegänge V3, V4', V4, V6, V7 schaltbar. Ausgehend von dem sechsten Vorwärtsgetriebegang V6 sind die Vorwärtsgetriebegänge V1, V3, V4', V4, V5, V7, V8, V9 schaltbar. Ausgehend von dem siebten Vorwärtsgetriebegang V7 sind die Vorwärtsgetriebegänge V4', V5, V6, V8, V9 schaltbar. Ausgehend von dem achten Vorwärtsgetriebegang V8 sind die Vorwärtsgetriebegänge V3', V4, V6, V7, V9 schaltbar. Ausgehend von dem neunten Vorwärtsgetriebegang V9 sind die Vorwärtsgetriebegänge V1, V3', V3, V6, V7, V8 schaltbar.

Claims

Getriebeeinheit, insbesondere Kraftfahrzeuggetriebeeinheit, mit vier, einem ersten, einem zweiten, einem dritten und einem vierten, entlang einer Hauptrotationsachse (10) hintereinander angeordneten Planetenradgetrieben (P1, P2, P3, P4), mit sechs Koppeleinheiten (S1, S2, S3, S4, S5, S6), die dazu vorgesehen sind, zumindest neun Vorwärtsgetriebegänge (V1–V9) zu schalten, mit einer Antriebseinheit (11) und einem ersten Planetenradträger (P12) des ersten Planetenradgetriebes (P1), die drehfest miteinander verbunden sind, sowie mit einer Abtriebseinheit (12) und zwei Kopplungselementen (S52, S61), die alle drei drehfest miteinander verbunden sind.
Getriebeeinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes Sonnenrad (P11), ein zweites Sonnenrad (P21) und ein Kopplungselement (S11), die alle drei drehfest miteinander verbunden sind.
Getriebeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Koppeleinheiten (S1) dazu vorgesehen ist, das drehfest mit dem ersten Sonnenrad (P11) verbundene Kopplungselement (S11) drehfest mit einem Getriebegehäuse (13) zu verbinden.
Getriebeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein erstes Hohlrad (P13), ein drittes Sonnenrad (P31) und ein Kopplungselement (S31), die alle drei drehfest miteinander verbunden sind.
Getriebeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zweiten Planetenradträger (P22), einen dritten Planetenradträger (P32) und zwei Kopplungselemente (S32, S51), die alle vier drehfest miteinander verbunden sind.
Getriebeeinheit nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Koppeleinheiten (S3) dazu vorgesehen ist, das drehfest mit dem dritten Sonnenrad (P31) verbundene Kopplungselement (S31) und eines der drehfest mit dem dritten Planetenradträger (P32) verbundenen Kopplungselemente (S32) drehfest miteinander zu verbinden.
Getriebeeinheit zumindest nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Koppeleinheiten (S5) dazu vorgesehen ist, eines der drehfest mit dem dritten Planetenradträger (P32) verbundenen Kopplungselemente (S51) und eines der drehfest mit der Abtriebseinheit (12) verbundenen Kopplungselemente (S52) drehfest miteinander zu verbinden.
Getriebeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites Hohlrad (P23), ein viertes Sonnenrad (P41) und ein Kopplungselement (S21), die alle drei drehfest miteinander verbunden sind.
Getriebeeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Koppeleinheiten (S2) dazu vorgesehen ist, das drehfest mit dem zweiten Hohlrad (P23) verbundene Kopplungselement (S21) drehfest mit einem Getriebegehäuse (13) zu verbinden.
Getriebeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein drittes Hohlrad (P33), einen vierten Planetenradträger (P42) und ein Kopplungselement (S41), die alle drei drehfest miteinander verbunden sind.
Getriebeeinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Koppeleinheiten (S4) dazu vorgesehen ist, das drehfest mit dem vierten Planetenradträger (P42) verbundene Kopplungselement (S41) drehfest mit einem Getriebegehäuse (13) zu verbinden.
Getriebeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein viertes Hohlrad (P43) und ein Kopplungselement (S62), die drehfest miteinander verbunden sind.
Getriebeeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Koppeleinheiten (S6) dazu vorgesehen ist, eines der drehfest mit der Abtriebseinheit (12) verbundenen Kopplungselemente (S61) und das drehfest mit dem vierten Hohlrad (P43) verbundene Kopplungselement (S62) drehfest miteinander zu verbinden.
Getriebeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Koppeleinheiten (S3) dazu vorgesehen ist, eines der Planetenradgetriebe (P3) zu verblocken.
Getriebeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradgetriebe (P1, P2, P3, P4) jeweils einen Einfachplanetenradsatz aufweisen.