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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Automatgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassen nach dem Stand der Technik Planetenradsätze, die mittels Reibungs- bzw. Schaltelementen, wie etwa Kupplungen und Bremsen, geschaltet werden und üblicherweise mit einem einer Schlupfwirkung unterliegenden und wahlweise mit einer Überbrückungskupplung versehenen Anfahrelement, wie beispielsweise einem hydrodynamischen Drehmomentwandler oder einer Strömungskupplung, verbunden sind.
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Ein derartiges Getriebe geht aus der
EP 0 434 525 A1 hervor. Es umfasst im Wesentlichen eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, die parallel zueinander angeordnet, einen konzentrisch zur Abtriebswelle angeordneten Doppelplanetenradsatz und fünf Schaltelemente in der Form von drei Kupplungen und zwei Bremsen, deren wahlweise Sperrung jeweils paarweise die verschiedenen Gangübersetzungen zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bestimmt. Hierbei weist das Getriebe einen Vorschaltradsatz und zwei Leistungswege auf, so dass durch das selektive paarweise Eingreifen der fünf Schaltelemente sechs Vorwärtsgänge erzielt werden.
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Hierbei werden bei dem ersten Leistungsweg zwei Kupplungen zur Übertragung des Drehmomentes vom Vorschaltradsatz zu zwei Elementen des Doppelplanetenradsatzes benötigt. Diese sind in Kraftflussrichtung im Wesentlichen hinter dem Vorschaltradsatz in Richtung Doppelplanetenradsatz angeordnet. Bei dem zweiten Leistungsweg ist eine weitere Kupplung vorgesehen, die diesen mit einem weiteren Element des Doppelplanetenradsatzes lösbar verbindet. Hierbei sind die Kupplungen derart angeordnet, dass der Innenlamellenträger den Abtrieb bildet.
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Automatisch schaltbare Fahrzeuggetriebe in Planetenbauweise im Allgemeinen sind im Stand der Technik bereits vielfach beschrieben und unterliegen einer permanenten Weiterentwicklung und Verbesserung. So sollen diese Getriebe einen geringen Bauaufwand, insbesondere eine geringe Anzahl an Schaltelementen erfordern und bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen vermeiden, so dass bei Schaltungen in definierten Ganggruppen jeweils nur ein Schaltelement gewechselt wird.
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Aus der
DE 10 2008 000 428 A1 der Anmelderin ist ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise bekannt, welches einen Antrieb und einen Abtrieb aufweist, welche in einem Gehäuse angeordnet sind. Bei dem bekannten Getriebe sind zumindest vier Planetenradsätze, im Folgenden als erster, zweiter, dritter und vierter Planetenradsatz bezeichnet, mindestens acht drehbare Wellen – im Folgenden als Antriebswelle, Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte und achte Welle bezeichnet – sowie zumindest sechs Schaltelemente, umfassend Bremsen und Kupplungen, vorgesehen, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb bewirkt, so dass vorzugsweise neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind.
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Hierbei bilden der erste und der zweite Planetenradsatz, die vorzugsweise als Minus-Planetenradsätze ausgebildet sind, einen schaltbaren Vorschaltradsatz, wobei der dritte und der vierte Planetenradsatz einen Hauptradsatz bilden.
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Bei dem bekannten Mehrstufengetriebe ist vorgesehen, dass die Stege des ersten und des zweiten Planetenradsatzes über die vierte Welle miteinander gekoppelt sind, welche mit einem Element des Hauptradsatzes verbunden ist, dass das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes über die achte Welle gekoppelt ist, welche über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar ist und dass das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mittels der dritten Welle über eine erste Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar und über eine zweite Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar ist, wobei das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mittels der fünften Welle über eine zweite Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist. Zudem ist die siebte Welle mit zumindest einem Element des Hauptradsatzes ständig verbunden und über eine dritte Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar, wobei die sechste Welle mit zumindest einem weiteren Element des Hauptradsatzes ständig verbunden und über eine dritte Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar ist; die Abtriebswelle ist mit zumindest einem weiteren Element des Hauptradsatzes ständig verbunden.
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Vorzugsweise ist bei dem bekannten Getriebe die vierte Welle ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbunden, wobei die sechste Welle ständig mit dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes und dem Steg des dritten Planetenradsatzes verbunden und über die dritte Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar ist. Ferner ist die siebte Welle ständig mit den Sonnenrädern des dritten und vierten Planetenradsatzes verbunden und über die dritte Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar. Der Abtrieb erfolgt hierbei über die ständig mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes verbundene Abtriebswelle. Des Weiteren können der dritte und der vierte Planetenradsatz zu einem Ravigneaux-Satz mit einem gemeinsamen Steg und einem gemeinsamen Hohlrad zusammengesetzt bzw. reduziert sein.
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Der vorliegenden Erfindung Liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches neun Vorwärtsgänge und mindestens einen Rückwärtsgang mit ausreichender Übersetzung aufweist, bei dem der Bauaufwand und die Baugröße, insbesondere die Baulänge bzw. das Gewicht optimiert werden und zudem der Wirkungsgrad hinsichtlich der Schlepp- und Verzahnungsverluste verbessert wird. Zudem sollen bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe geringe Stützmomente auf die Schaltelemente wirken. Insbesondere soll das erfindungsgemäße Getriebe für einen Antrieb in Standard-Längs-Bauweise geeignet sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein beispielhaftes Schaltschema geht aus dem Unteranspruch hervor.
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Demnach wird ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise vorgeschlagen, welches einen Antrieb und einen Abtrieb aufweist, welche in einem Gehäuse angeordnet sind. Des weiteren sind zumindest vier Planetenradsätze, im Folgenden als erster, zweiter, dritter und vierter Planetenradsatz bezeichnet, neun drehbare Wellen – im Folgenden als Antriebswelle, Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte und neunte Welle bezeichnet – sowie zumindest sechs Schaltelemente, umfassend Bremsen und Kupplungen, vorgesehen, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb bewirkt, so dass vorzugsweise neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind.
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Die Planetenradsätze sind axial betrachtet in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz, vierter Planetenradsatz angeordnet und sind vorzugsweise als Minus-Planetenradsätze ausgebildet.
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Ein einfacher Minus-Planetenradsatz umfasst bekanntlich ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, an dem Planetenräder drehbar gelagert sind, die jeweils mit Sonnenrad und Hohlrad kämmen. Hierdurch weist das Hohlrad bei festgehaltenem Steg eine zum Sonnenrad entgegengesetzte Drehrichtung auf. Demgegenüber umfasst ein einfacher Plus-Planetenradsatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, an dem innere und äußere Planetenräder drehbar gelagert sind, wobei alle inneren Planetenräder mit dem Sonnenrad und alle äußeren Planetenräder mit dem Hohlrad kämmen, wobei jedes innere Planetenrad mit jeweils einem äußeren Planetenrad kämmt. Hierdurch weist das Hohlrad bei festgehaltenem Steg die gleiche Drehrichtung auf wie das Sonnenrad.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit der neunten Welle verbunden, welche über eine erste Kupplung mit der sechsten Welle lösbar verbindbar ist, die mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbunden und über eine zweite Kupplung mit der achten Welle lösbar verbindbar ist, wobei die achte Welle mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes verbunden und über eine dritte Kupplung mit der mit dem Sonnenrad des dritten und dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes verbundenen siebten Welle lösbar verbindbar ist.
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Ferner ist der Steg des ersten Planetenradsatzes mit der Antriebswelle verbunden, die über eine vierte Kupplung mit der mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes verbundenen fünften Welle lösbar verbindbar ist, wobei das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit der mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes verbundenen Abtriebswelle verbunden ist. Des werteren ist die dritte Welle mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und dem Steg des dritten Planetenradsatzes verbunden und über eine erste Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar, wobei die vierte Welle mit dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes verbunden und über eine zweite Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Mehrstufengetriebes ergeben sich insbesondere für Personenkraftwagen geeignete Übersetzungen sowie eine erhöhte Gesamtspreizung des Mehrstufengetriebes, wodurch eine Verbesserung des Fahrkomforts und eine signifikante Verbrauchsabsenkung bewirkt werden.
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Darüber hinaus wird mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe durch eine geringe Anzahl an Schaltelementen, der Bauaufwand erheblich reduziert. In vorteilhafter Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe möglich, ein Anfahren mit einem hydrodynamischen Wandler, einer externen Anfahrkupplung oder auch mit sonstigen geeigneten externen Anfahrelementen durchzuführen. Es ist auch denkbar, einen Anfahrvorgang mit einem in das Getriebe integrierten Anfahrelement zu ermöglichen. Vorzugsweise eignet sich ein Schaltelement, welches im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang betätigt wird.
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Des Weiteren ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein guter Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen bezüglich der Schlepp- und Verzahnungsverluste.
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Ferner liegen geringe Momente in den Schaltelementen und in den Planetenradsätzen des Mehrstufengetriebes vor, wodurch der Verschleiß bei dem Mehrstufengetriebe in vorteilhafter Weise reduziert wird. Zudem wird durch die geringen Momente eine entsprechend geringe Dimensionierung ermöglicht, wodurch der benötigte Bauraum und die entsprechenden Kosten reduziert werden. Darüber hinaus liegen auch geringe Drehzahlen bei den Wellen, den Schaltelementen und den Planetenradsätzen vor.
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Außerdem ist das erfindungsgemäße Getriebe derart konzipiert, dass eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen sowohl in Kraftflussrichtung als auch in räumlicher Hinsicht ermöglicht wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar
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1: eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
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2: ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 1;
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3: eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
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4: ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 2;
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5: eine schematische Ansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
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6: ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 5;
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7: eine schematische Ansicht einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
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8: ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 7;
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9: eine schematische Ansicht einer fünften bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
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10: ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 9;
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11: eine schematische Ansicht einer sechsten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes; und
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12: ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 11.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe mit einer Antriebswelle 1, einer Abtriebswelle 2 und vier Planetenradsätzen P1, P2, P3 und P4 dargestellt, welche in einem Gehäuse G angeordnet sind. Die Planetenradsätze P1, P2, P3 und P4 sind bei dem in 1 gezeigten Beispiel als Minus-Planetenradsätze ausgebildet. Gemäß der Erfindung kann zumindest ein Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sein, wenn gleichzeitig die Steg- und Hohlradanbindung getauscht und der Betrag der Standübersetzung des Planetenradsatzes im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetenradsatz um 1 erhöht wird.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Planetenradsätze axial betrachtet in der Reihenfolge P1, P2, P3, P4 angeordnet.
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Wie aus 1 ersichtlich, sind sechs Schaltelemente, nämlich zwei Bremsen 03, 04 und vier Kupplungen 15, 68, 69 und 78 vorgesehen. Die räumliche Anordnung der Schaltelemente kann beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung begrenzt. Die Kupplungen und die Bremse des Getriebes sind vorzugsweise als Reibschaltelemente bzw. Lamellenschaltelemente ausgeführt.
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Mit diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt neun drehbare Wellen auf, nämlich die Wellen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9, wobei die Antriebswelle die erste Welle 1 und die Abtriebswelle 2 die zweite Welle des Getriebes bildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die Gegenstand der 1 ist, ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes P1 mit der neunten Welle 9 verbunden, welche über eine erste Kupplung 69 mit der sechsten Welle 6 lösbar verbindbar ist, die mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden und über eine zweite Kupplung 68 mit der achten Welle 8 lösbar verbindbar ist, die mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden und über eine dritte Kupplung 78 mit der mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes P3 und dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes P4 verbundenen siebten Welle 7 lösbar verbindbar ist.
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Wie aus 1 ersichtlich, ist der Steg des ersten Planetenradsatzes P1 mit der Antriebswelle 1 des Getriebes verbunden, welche über eine vierte Kupplung 15 mit der mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes P2 verbundenen fünften Welle 5 lösbar verbindbar ist. Zudem ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 mit der mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes P4 verbundenen Abtriebswelle 2 verbunden, wobei die dritte Welle 3 mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem Steg des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden und über eine erste Bremse 03 an ein Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist; die vierte Welle 4 ist mit dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes P4 verbunden und über eine zweite Bremse 04 an ein Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar.
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In 2 ist ein beispielhaftes Schaltschema eines Mehrstufengetriebes gemäß 1 dargestellt. Für jeden Gang werden vier Schaltelemente geschlossen. Dem Schaltschema können die jeweiligen Übersetzungen i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Gangsprünge bzw. Stufensprünge phi zum nächst höheren Gang beispielhaft entnommen werden, wobei der Wert 8,996 die Spreizung des Getriebes darstellt.
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Typische Werte für die Standübersetzungen der als Minus-Planetenradsätze ausgeführten Planetenradsätze P1, P2, P3 und P4 sind jeweils –2,071, –1,6, –1,6 und –2,316. Aus 2 wird ersichtlich, dass bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen drei Schaltelemente gemeinsam benutzen. Ferner wird ersichtlich, dass eine große Spreizung bei kleinen Gangsprüngen erzielt wird.
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Der erste Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen der ersten und zweiten Bremse 03, 04 und der dritten und vierten Kupplung 78, 15, der zweite Vorwärtsgang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der zweiten, dritten und vierten Kupplung 68, 78, 15, der dritte Vorwärtsgang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der ersten, dritten und vierten Kupplung 69, 78, 15, der vierte Vorwärtsgang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der ersten, zweiten und dritten Kupplung 69, 68, 78, der fünfte Vorwärtsgang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der ersten, zweiten und vierten Kupplung 69, 68, 15, der vorzugsweise als Direktgang ausgeführte sechste Vorwärtsgang durch Schließen der ersten, zweiten, dritten und vierten Kupplung 69, 68, 78, 15, der siebte Vorwärtsgang durch Schließen der ersten Bremse 03 und der ersten, zweiten und vierten Kupplung 69, 68, 15, der achte Vorwärtsgang durch Schließen der ersten Bremse 03 und der ersten, zweiten und dritten Kupplung 69, 68, 78 und der neunte Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen der ersten Bremse 03 und der ersten, dritten und vierten Kupplung 69, 78, 15 wobei sich der Rückwärtsgang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse 03, 04 und der zweiten und vierten Kupplung 68, 15 ergibt.
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Dadurch, dass im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang die erste und zweite Bremse 03, 04 und die vierte Kupplung 15 geschlossen sind, können diese Schaltelemente als Anfahrelemente eingesetzt werden.
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Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung, die Gegenstand der 3 ist, ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes P1 mit der achten Welle 8 verbunden, welche über eine fünfte Kupplung 58 mit der fünften Welle 5 lösbar verbindbar ist, die mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden und über eine sechste Kupplung 57 mit der siebten Welle 7 lösbar verbindbar ist, die mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden und über eine siebte Kupplung 67 mit der mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes P3 und dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes P4 verbundenen sechsten Welle 6 lösbar verbindbar ist.
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Wie 3 zu entnehmen ist, ist der Steg des ersten Planetenradsatzes P1 mit der Antriebswelle 1 des Getriebes verbunden, welche über eine achte Kupplung 14 mit der mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes P2 verbundenen vierten Welle 4 lösbar verbindbar ist. Ferner ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 mit der Abtriebswelle 2 verbunden, die mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes P4 über eine mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes P4 verbundene neunte Welle 9 und eine die neunte Welle 9 mit der Abtriebswelle 2 lösbar verbindende neunte Kupplung 29 lösbar verbindbar, wobei die dritte Welle 3 mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem Steg des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden und über eine erste Bremse 03 an ein Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist; das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes P4 ist an ein Gehäuse G des Getriebes gekoppelt (Welle 0).
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Das dem Ausführungsbeispiel nach 3 entsprechende Schaltschema ist Gegenstand der 4. Es entspricht dem Schaltschema gemäß 2 mit dem Unterschied, dass die vierte Kupplung 15 durch die achte Kupplung 14, die zweite Bremse 04 durch die neunte Kupplung 29, die zweite Kupplung 68 durch die sechste Kupplung 57, die erste Kupplung 69 durch die fünfte Kupplung 58 und dass die dritte Kupplung 78 durch die siebte Kupplung 67 ersetzt ist.
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Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach 3 dadurch, dass die Abtriebswelle 2 mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes P4 direkt verbunden ist und dass die sechste Welle 6 mit dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes P4 nicht direkt verbunden sondern über eine mit dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes P4 verbundene weitere Welle 9' und eine die weitere Welle 9' mit der sechsten Welle 6 lösbar verbindende zehnte Kupplung 69' lösbar verbindbar ist.
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Das dem Ausführungsbeispiel nach 5 entsprechende Schaltschema ist in 6 gezeigt. Es entspricht dem Schaltschema gemäß 4 mit dem Unterschied, dass die neunte Kupplung 29 durch die zehnte Kupplung 69' ersetzt ist.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes ist in 7 gezeigt. Hierbei ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes P1 mit der siebten Welle 7 verbunden, welche über eine elfte Kupplung 57' mit der fünften Welle 5 lösbar verbindbar ist, die mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden und über eine zwölfte Kupplung 58' mit der achten Welle 8 lösbar verbindbar ist, die mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden und über eine dreizehnte Kupplung 68' mit der mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes P3 und dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes P4 verbundenen sechsten Welle 6 lösbar verbindbar ist.
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Ferner ist der Steg des ersten Planetenradsatzes P1 mit der Antriebswelle 1 des Getriebes verbunden, welche mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden ist. Ferner ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 mit der Abtriebswelle 2 verbunden, die mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes P4 verbunden ist, wobei die dritte Welle 3 mit dem Steg des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden, über eine erste Bremse 03 an ein Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist und mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes P2 über eine mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes P2 verbundene neunte Welle 9 und eine die neunte Welle 9 mit der dritten Welle 3 lösbar verbindende vierzehnte Kupplung 39 lösbar verbindbar ist; die vierte Welle 4 ist mit dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes P4 verbunden und über eine zweite Bremse 04 an ein Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar.
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Das in 8 gezeigte Schaltschema des in 7 gezeigten Getriebes entspricht dem Schaltschema nach 2 mit dem Unterschied, dass die vierte Kupplung 15 durch die vierzehnte Kupplung 39, die dritte Kupplung 78 durch die dreizehnte Kupplung 68', die zweite Kupplung 68 durch die zwölfte Kupplung 58' und dass die erste Kupplung 69 durch die elfte Kupplung 57' ersetzt ist.
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Bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes P1 mit der sechsten Welle 6 verbunden, welche über eine fünfzehnte Kupplung 46 mit der vierten Welle 4 lösbar verbindbar ist, die mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden und über eine sechzehnte Kupplung 47 mit der siebten Welle 7 lösbar verbindbar ist, die mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden und über eine siebzehnte Kupplung 57'' mit der mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes P3 und dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes P4 verbundenen fünften Welle 5 lösbar verbindbar ist.
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Wie 9 zu entnehmen ist, ist der Steg des ersten Planetenradsatzes P1 mit der Antriebswelle 1 des Getriebes verbunden, welche mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden ist, wobei das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 mit der Abtriebswelle 2 verbunden ist, die mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes P4 über eine mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes P4 verbundene neunte Welle 9 und eine die neunte Welle 9 mit der Abtriebswelle 2 lösbar verbindende achtzehnte Kupplung 29' lösbar verbindbar ist, wobei die dritte Welle 3 mit dem Steg des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden, über eine erste Bremse 03 an ein Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist und mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes P2 über eine mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes P2 verbundene achte Welle 8 und eine die achte Welle 8 mit der dritten Welle 3 lösbar verbindende neunzehnte Kupplung 38 lösbar verbindbar ist; das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes P4 ist an ein Gehäuse G des Getriebes gekoppelt (Welle 0).
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Das dem Ausführungsbeispiel nach 9 entsprechende Schaltschema ist Gegenstand der 10. Es entspricht dem Schaltschema gemäß 2 mit dem Unterschied, dass die vierte Kupplung 15 durch die neunzehnte Kupplung 38, die zweite Bremse 04 durch die achtzehnte Kupplung 29', die zweite Kupplung 68 durch die sechzehnte Kupplung 47, die erste Kupplung 69 durch die fünfzehnte Kupplung 46 und dass die dritte Kupplung 78 durch die siebzehnte Kupplung 57'' ersetzt ist.
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Das in 11 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach 9 dadurch, dass die Abtriebswelle 2 mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes P4 direkt verbunden ist und dass die fünfte Welle 5 mit dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes P4 nicht direkt verbunden sondern über eine mit dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes P4 verbundene weitere Welle 9' und eine die weitere Welle 9' mit der fünften Welle 5 lösbar verbindende zwanzigste Kupplung 59 lösbar verbindbar ist.
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Das dem Ausführungsbeispiel nach 11 entsprechende Schaltschema ist in 12 gezeigt. Der erste Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen der neunzehnten, sechzehnten, siebzehnten und zwanzigsten Kupplung 38, 47, 57'', 59, der zweite Vorwärtsgang durch Schließen der neunzehnten, fünfzehnten, siebzehnten und zwanzigsten Kupplung 38, 46, 57'', 59, der dritte Vorwärtsgang durch Schließen der fünfzehnten, sechzehnten, siebzehnten und zwanzigsten Kupplung 46, 47, 57'', 59, der vierte Vorwärtsgang durch Schließen der neunzehnten, fünfzehnten, sechzehnten und zwanzigsten Kupplung 38, 46, 47, 59 der vorzugsweise als Direktgang ausgeführte fünfte Vorwärtsgang durch Schließen der neunzehnten, fünfzehnten, sechzehnten und siebzehnten Kupplung 38, 46, 47, 57'', der sechste Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse 03 und der neunzehnten, fünfzehnten und sechzehnten Kupplung 38, 46, 47, der siebte Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse 03 und der fünfzehnten, sechzehnten und siebzehnten Kupplung 46, 47, 57'', der achte Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse 03 und der fünfzehnten, siebzehnten und neunzehnten Kupplung 46, 57'', 38 und der neunte Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen der Bremse 03 und der fünfzehnten, neunzehnten und zwanzigsten Kupplung 46, 38, 59, wobei sich der Rückwärtsgang durch Schließen der Bremse 03 und der neunzehnten, sechzehnten und zwanzigsten Kupplung 38, 47, 59 ergibt.
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Gemäß der Erfindung können sich auch bei gleichem Getriebeschema je nach Schaltlogik unterschiedliche Gangsprünge ergeben, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß ist es möglich, an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes zusätzliche Freiläufe vorzusehen, beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse oder um zwei Wellen gegebenenfalls zu verbinden.
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Auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite können erfindungsgemäß ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden.
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Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Antriebswelle 1 durch ein Kupplungselement von einem Antriebs-Motor nach Bedarf getrennt werden, wobei als Kupplungselement ein hydrodynamischer Wandler, eine hydraulische Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung, eine Magnetpulverkupplung oder eine Fliehkraftkupplung einsetzbar sind. Es ist auch möglich, ein derartiges Anfahrelement in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe anzuordnen, wobei in diesem Fall die Antriebswelle 1 ständig mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist.
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Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Motor und Getriebe.
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Im Rahmen einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 1 oder der Abtriebswelle 2, eine verschleißfreie Bremse, wie z. B. ein hydraulischer oder elektrischer Retarder oder dergleichen, angeordnet sein, was insbesondere für den Einsatz in Nutzkraftfahrzeugen von besonderer Bedeutung ist. Des Weiteren kann zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 1 oder der Abtriebswelle 2, ein Nebenabtrieb vorgesehen sein.
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Die eingesetzten Reibschaltelemente können als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein. Insbesondere können kraftschlüssige Kupplungen oder Bremsen, wie z. B. Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen, verwendet werden.
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Ein weiterer Vorteil des hier vorgestellten Mehrstufengetriebes besteht darin, dass auf jeder Welle eine elektrische Maschine als Generator und/oder als zusätzliche Antriebsmaschine anbringbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 0
- Welle
- 1
- erste Welle, Antriebswelle
- 2
- zweite Welle, Abtriebswelle
- 3
- dritte Welle
- 4
- vierte Welle
- 5
- fünfte Welle
- 6
- sechste Welle
- 7
- siebte Welle
- 8
- achte Welle
- 9
- neunte Welle
- 9'
- weitere Welle
- 03
- Bremse
- 04
- Bremse
- 14
- achte Kupplung
- 15
- vierte Kupplung
- 29
- neunte Kupplung
- 29'
- achtzehnte Kupplung
- 38
- neunzehnte Kupplung
- 39
- vierzehnte Kupplung
- 46
- fünfzehnte Kupplung
- 47
- sechzehnte Kupplung
- 57
- sechste Kupplung
- 57'
- elfte Kupplung
- 57''
- siebzehnte Kupplung
- 58
- fünfte Kupplung
- 58'
- zwölfte Kupplung
- 59
- zwanzigste Kupplung
- 67
- siebte Kupplung
- 68
- zweite Kupplung
- 68'
- dreizehnte Kupplung
- 69
- erste Kupplung
- 69'
- zehnte Kupplung
- 78
- dritte Kupplung
- P1
- erster Planetenradsatz
- P2
- zweiter Planetenradsatz
- P3
- dritter Planetenradsatz
- P4
- vierter Planetenradsatz
- i
- Übersetzung
- phi
- Stufensprung
- G
- Gehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0434525 A1 [0003]
- DE 102008000428 A1 [0006]
