DE102012207081A1

DE102012207081A1 - Mehrstufengetriebe

Info

Publication number: DE102012207081A1
Application number: DE102012207081A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck; Christian SIBLA; Wolfgang Rieger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-10-31
Anticipated expiration: 2032-04-28
Also published as: CN104204611A; US9194464B2; US20150094185A1; CN104204611B; WO2013159989A1; EP2841802A1; DE102012207081B4

Abstract

Es wird ein vierstufiges Mehrstufengetriebe angegeben, bei dem ein Hohlrad (13) eines ersten Planetenradsatzes (1) mit einem Sonnenrad (41) eines vierten Planetenradsatzes (4) verbunden ist, ein Hohlrad (43) des vierten Planetenradsatzes (4) mit der Abtriebswelle (71) verbunden ist, ein Sonnenrad (11) des ersten Planetenradsatzes (1) und ein Steg (22) eines zweiten Planetenradsatzes (2) über eine erste Bremse (51) mit dem Gehäuse (72) koppelbar ist, ein Steg (12) des ersten Planetenradsatzes (1) über eine zweite Bremse (52) mit dem Gehäuse (72) koppelbar ist, die Antriebswelle (70) mit dem Steg (42) des vierten Planetenradsatzes (4) über eine erste Kupplung (61) koppelbar ist und ein Hohlrad (43) mit dem Sonnenrad (41) des vierten Planetenradsatzes (4) über eine zweite Kupplung (62) koppelbar ist. Durch Variation weiterer Kopplungen innerhalb des Mehrstufengetriebes wird ein Satz an Getrieben zur Verfügung gestellt, welche ähnliche Eigenschaften aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Derartige Mehrstufengetriebe kommen vorzugsweise als Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen zum Einsatz, wobei der in der jeweiligen Gangstufe wirksame Leistungsfluss innerhalb der Planetensätze durch eine gezielte Betätigung der Schaltelemente definiert wird. Dabei sind die Planetensätze bei einem Automatikgetriebe üblicherweise zudem mit einem einer Schlupfwirkung unterliegenden und wahlweise mit einer Überbrückungskupplung versehenen Anfahrelement verbunden, wie beispielsweise etwa einem hydrodynamischen Drehmomentwandler oder einer Strömungskupplung.
Aus der DE 10 2008 000 428 A1 ist ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise bekannt, bei welchem in einem Gehäuse vier Planetensätze, sowie insgesamt acht drehbare Wellen angeordnet sind, von denen eine die Antriebswelle und eine andere die Abtriebswelle des Mehrstufengetriebes darstellt. Des Weiteren sind im Bereich der Wellen mindestens sechs Schaltelemente vorgesehen, mittels deren gezielter Betätigung der Leistungsfluss innerhalb der vier Planetensätze variiert und damit verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle definierbar sind. Insgesamt sind hierdurch neun Vorwärtsgänge, sowie ein Rückwärtsgang schaltbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Mehrstufengetriebe anzugeben, vorzugsweise mit verbesserten Wirkungsgrad und hinreichend großer und hinreichend gleichmäßig verteilter Übersetzungsreihe.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Mehrstufengetriebe gemäß Anspruch 1. Insbesondere durch ein Mehrstufengetriebe, umfassend zumindest vier Planetenradsätze, ein Gehäuse, eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle wobei

– ein Hohlrad eines ersten Planetenradsatzes mit einem Sonnenrad eines vierten Planetenradsatzes ständig verbunden ist,
– ein Hohlrad des vierten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle ständig verbunden ist,
– ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und ein Steg eines zweiten Planetenradsatzes über eine erste Bremse mit dem Gehäuse koppelbar ist,
– ein Steg des ersten Planetenradsatzes über eine zweite Bremse mit dem Gehäuse koppelbar ist,
– der Steg mit dem Sonnenrad, das Hohlrad mit dem Sonnenrad oder das Hohlrad mit dem Steg jeweils des dritten Planetenradsatzes oder die Antriebswelle mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes über eine erste Kupplung koppelbar ist,
– ein Hohlrad mit dem Sonnenrad oder das Hohlrad mit dem Steg oder das Sonnenrad mit dem Steg jeweils des vierten Planetenradsatzes über eine zweite Kupplung koppelbar ist und drei der folgenden fünf Verbindungen ständig und zwei der genannten Verbindungen mittels zumindest eines Schaltelements lösbar ausgeführt sind:
– Verbindung der Antriebswelle mit einem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes,
– Verbindung der Antriebswelle mit einem Sonnenrad eines dritten Planetenradsatzes,
– Verbindung eines Hohlrades des dritten Planetenradsatzes mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes,
– Verbindung eines Steg des dritten Planetenradsatzes mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes und
– Verbindung eines Hohlrades des ersten Planetenradsatzes mit einem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes.

Unter einem Planetenradsatz wird insbesondere ein Radsatz verstanden, welcher zumindest ein Sonnenrad umfasst, indem ein oder mehrere Planetenräder kämmen, einen Steg umfasst, welcher die Achsen der Planetenräder bestimmt und ein Hohlrad, in dem die Planetenräder kämmen. Bevorzugt weist das Hohlrad eine Innenverzahnung und das Sonnenrad eine Außenverzahnung auf.
Ein Vorteil der Erfindung kann es sein, dass die Schaltelemente des Mehrstufengetriebes, also die getriebeseitigen Bremsen und Kupplungen, von außen gut erreichbar sind. So können die Aktoren, wie beispielweise Elektromotoren, hydraulische Ventile, hydraulische Pumpen und Ähnliche in der Nähe der Schaltelemente angeordnet sein, wodurch mechanische und/oder hydraulische Verluste verringert werden und eine geringere Energie für die Betätigung des Schaltelementes notwendig sein kann. Auch kann weniger Energie notwendig sein, um das Schaltelement in seinem jeweils aktuellen Betriebszustand, also offen oder geschlossen, zu halten, zum Beispiel da durch kurze Leitungen auch die Druckverluste geringer sind. Auch ist es so möglich, Schaltelemente an dem Gehäuse und somit zumindest teilweise drehfest anzuordnen, wodurch Dichtungen, welche eine stehende Leitung mit einer drehenden Leitung verbinden, ganz oder teilweise vermieden werden können.
Auch vereinfacht die räumliche Anordnung der gut erreichbaren Schaltelemente das Ersetzen der üblichen hydraulisch betätigten Lamellenkupplungen oder -bremsen durch zum Beispiel elektro-mechanisch oder elektro-hydraulisch betätigte Bremsen und Kupplungen, die vergleichsweise einfach bedarfsgerecht ansteuerbar sind. Gut erreichbare Schaltelemente sind einerseits Bremsen, welche eine Welle mit dem Gehäuse drehfest koppeln, aber auch Schaltelemente an außen liegenden Wellen des Mehrstufengetriebes, vorzugsweise an An- oder Abtriebswelle, denen zur Betätigung benötigten Hydraulikfluid vergleichsweise einfach zugeführt werden kann.
Neben dieser Eigenschaft weist das Mehrstufengetriebe auch noch einen guten Verzahnungswirkungsgrad, lediglich kleine Belastungen der Bauteile, insbesondere niedrige Planetensatz- und Schaltelementmomente, niedrige Absolut- und Relativdrehzahlen und/oder einen geringen Bauaufwand auf. Letzteres ermöglicht die Realisierung des Mehrstufengetriebes mit nur geringem Gewicht und niedrigen Kosten. Schließlich ermöglicht das Mehrstufengetriebe auch eine gute Übersetzungsreihe, also eine gut brauchbare Abstufung der Gänge.
Allgemein umfasst eine bevorzugte Ausführungsform des Mehrstufengetriebes vier Planetenradsätze, vier Kupplungen, zwei Bremsen und keine feste Gehäusekopplung auf.
Durch Betätigung von jeweils zwei Schaltelementen (Bremsen und/oder Kupplungen) lassen sich neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang Gänge schalten, wobei für den fünften Gang eine weitere alternative Schaltstellung zur Verfügung steht. Darüber hinaus ermöglicht das Getriebe die Schaltung eines Zusatzvorwärtsgangs und eines Zusatzrückwärtsgangs.
Als Anfahrelemente können ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine hydrodynamische Kupplung, eine zusätzliche Anfahrkupplung, eine integrierte Anfahrkupplung oder –bremse und/oder eine zusätzliche E-Maschine dienen.
Auf jeder Welle kann prinzipiell eine E-Maschine oder eine sonstige Kraft-/Leistungsquelle angeordnet werden. Desweitern kann auf jeder Welle prinzipiell ein Freilauf zum Gehäuse oder zu einer anderen Welle angeordnet werden.
Bevorzugt wird das Mehrstufengetriebe als Standardantrieb realisiert, denkbar ist aber auch eine Front-Quer Bauweise.
Alle Schaltelemente können reib- oder formschlüssig wirken. Vorzugsweise werden jedoch die zweite Kupplung und/oder die vierte Kupplung (bei weiteren Getriebevarianten die fünfte oder sechste Kupplung anstelle der vierten Kupplung) als formschlüssige Kupplungen, insbesondere als Klauenkupplungen, ausgeführt, was zu einem deutlich verbesserten Wirkungsgrad und damit deutlichen Verbrauchsvorteilen führt.
Dabei wurde erkannt, dass die zweite und die vierte Kupplung (bzw. fünfte oder sechste Kupplung) bei einem Durchschalten vom ersten in den neunten Gang nur einmal betätigt werden müssen und dass deshalb sich diese Schaltelemente insbesondere dafür eignen als Klauenkupplung ausgeführt zu werden. So wurde weiter erkannt, dass bei diesen Schaltelementen aufgrund ihrer vergleichsweise seltenen Betätigung der Vorteil des besseren Wirkungsgrads den Nachteil der schwierigeren Handhabung überwiegt.
Die geometrische Lage (Reihenfolge) der einzelnen Radsätze und Schaltelemente ist frei wählbar, solange es die Bindbarkeit der Elemente zulässt. So können einzelne Elemente beliebig in ihrer Lage verschoben werden.
Weitere vorteilhafte Varianten des Mehrstufengetriebes ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren. Diese weisen alle funktionell die gleichen Eigenschaften wie das Hauptsystem, insbesondere ähnlichen Wirkungsgrad, ähnliche Stufung etc. auf.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:
1 eine erste schematisch dargestellte beispielhafte Variante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
2 eine zweite schematisch dargestellte beispielhafte Variante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
3 eine dritte schematisch dargestellte beispielhafte Variante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
4 eine vierte schematisch dargestellte beispielhafte Variante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
5 eine fünfte schematisch dargestellte beispielhafte Variante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
6 eine sechste schematisch dargestellte beispielhafte Variante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
7 eine siebente schematisch dargestellte beispielhafte Variante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
8 eine achte schematisch dargestellte beispielhafte Variante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
9 eine neunte schematisch dargestellte beispielhafte Variante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
10 eine zehnte schematisch dargestellte beispielhafte Variante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes und
11 eine Tabelle, welche die geschlossenen Schaltelemente für die in den 1 bis 3 dargestellten Getriebevarianten in jeder Gangstufe anzeigt.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Die 1 zeigt ein Mehrstufengetriebe umfassend vier Planetenradsätze 1, 2, 3, 4, eine Antriebswelle 70, eine Abtriebswelle 71, sechs weitere drehbare Wellen 73, 74, 75, 76, 77, 78, sechs Schaltelemente 51, 52, 61, 62, 63, 64, davon zwei Bremsen 51, 52 und vier Kupplungen 61, 62, 63, 64. Die vier Planetenradsätze 1, 2, 3, 4 sind in der Reihenfolge erster Planetenradsatz 1, zweiter Planetenradsatz 2, dritter Planetenradsatz 3, vierter Planetenradsatz 4 hintereinander angeordnet. Der erste Planetenradsatz 1 ist als Plusplanetenradsatz, der zweite Planetenradsatz 2, der dritte Planetenradsatz 3 und der vierte Planetenradsatz 4 sind als Minusplanetenradsatz ausgebildet. Die Planetenradsätze 1, 2, 3, 4, sind gemeinsam von einem Gehäuse 72 umgeben. Bei der Variante des Mehrstufengetriebes aus 1 sind

– ein Hohlrad 13 eines ersten Planetenradsatzes 1 mit einem Sonnenrad 41 eines vierten Planetenradsatzes 4 ständig verbunden,
– ein Hohlrad 43 des vierten Planetenradsatzes 4 mit der Abtriebswelle 71 ständig verbunden,
– ein Sonnenrad 11 des ersten Planetenradsatzes 1 und ein Steg 22 eines zweiten Planetenradsatzes 2 über eine erste Bremse 51 mit dem Gehäuse 72 koppelbar,
– ein Steg 12 des ersten Planetenradsatzes 1 über eine zweite Bremse 52 mit dem Gehäuse 72 koppelbar,
– der Steg 32 des dritten Planetenradsatzes 3 oder die Antriebswelle 70 mit dem Steg 42 des vierten Planetenradsatzes 4 mit der Abtriebswelle 70 über eine erste Kupplung 61 koppelbar,
– ein Hohlrad 43 mit dem Sonnenrad 41 jeweils des vierten Planetenradsatzes 4 über eine zweite Kupplung 62 koppelbar,
– die Antriebswelle 70 mit dem Sonnenrad 21 des zweiten Planetenradsatzes 2 über eine dritte Kupplung 63 koppelbar,
– die Antriebswelle 70 mit dem Sonnenrad 31 des dritten Planetenradsatzes 3 über eine vierte Kupplung 64 koppelbar,
– das Hohlrad 33 des dritten Planetenradsatzes 3 mit dem Steg 22 des zweiten Planetenradsatzes 2 ständig verbunden,
– der Steg 32 des dritten Planetenradsatzes 3 mit dem Steg 42 des vierten Planetenradsatzes 4 ständig verbunden und
– das Hohlrad 13 des ersten Planetenradsatzes 1 mit dem Hohlrad 23 des zweiten Planetenradsatzes 2 ständig verbunden.

2 zeigt ein Mehrstufengetriebe, welches dem Mehrstufengetriebe aus 1 sehr ähnlich ist und sich in folgenden Punkten von der Ausführungsform aus 1 unterscheidet:

– das Sonnenrad 41 des vierten Planetenradsatzes 4 ist nicht mit dem Hohlrad 43 des vierten Planetenradsatzes 4 sondern mit dem Steg 42 des vierten Planetenradsatzes 4 über eine zweite Kupplung 62 koppelbar.

3 zeigt ein Mehrstufengetriebe, welches dem Mehrstufengetriebe aus 1 sehr ähnlich ist und sich in folgenden Punkten von der Ausführungsform aus 1 unterscheidet:

– das Hohlrad 43 des vierten Planetenradsatzes 4 ist nicht mit dem Sonnenrad 41 des vierten Planetenradsatzes 4 sondern mit dem Steg 42 des vierten Planetenradsatzes 4 über eine zweite Kupplung 62 koppelbar.

An dieser Stelle wird angemerkt, dass die in 2 und 3 dargestellten Varianten hinsichtlich der Position der zweite Kupplung 62 auch auf die folgenden Getriebevarianten anwendbar sind. Das heißt, die zweite Kupplung 62 ist auch bei den folgenden Getriebevarianten nicht zwangsläufig zwischen dem Hohlrad 43 und dem Sonnenrad 41 angeordnet, sondern kann auch zwischen dem Sonnenrad 41 und dem Steg 42 oder zwischen dem Hohlrad 43 und dem Steg 41 angeordnet sein.
4 zeigt ein Mehrstufengetriebe, welches dem Mehrstufengetriebe aus 1 sehr ähnlich ist und sich in folgenden Punkten von der Ausführungsform aus 1 unterscheidet:

– die Antriebswelle 70 ist mit dem Sonnenrad 31 des dritten Planetenradsatzes 3 ständig verbunden und
– das Hohlrad 33 des dritten Planetenradsatzes 3 ist mit dem Steg 22 des zweiten Planetenradsatzes 2 über eine fünfte Kupplung 65 koppelbar.

5 zeigt ein Mehrstufengetriebe, welches dem Mehrstufengetriebe aus 4 sehr ähnlich ist und sich in folgenden Punkten von der Ausführungsform aus 4 unterscheidet:

– das Sonnenrad 31 des dritten Planetenradsatzes 3 ist nicht mit dem Steg 32 des dritten Planetenradsatzes 3 sondern mit dem Hohlrad 33 dritten Planetenradsatzes 3 über eine erste Kupplung 61 koppelbar.

6 zeigt ein Mehrstufengetriebe, welches dem Mehrstufengetriebe aus 4 sehr ähnlich ist und sich in folgenden Punkten von der Ausführungsform aus 4 unterscheidet:

– der Steg 32 des dritten Planetenradsatzes 3 ist nicht mit dem Sonnenrad 31 des dritten Planetenradsatzes 3 sondern mit dem Hohlrad 33 dritten Planetenradsatzes 3 über eine erste Kupplung 61 koppelbar.

An dieser Stelle wird angemerkt, dass die in 5 und 6 dargestellten Varianten hinsichtlich der Position der ersten Kupplung 61 auch auf die in 9 dargestellte Getriebevariante anwendbar sind. Das heißt, die ersten Kupplung 61 ist auch bei dieser Getriebevariante nicht zwangsläufig zwischen dem Sonnenrad 31 und dem Steg 32 angeordnet, sondern kann auch zwischen dem Sonnenrad 31 und dem Hohlrad 33 oder zwischen dem Hohlrad 33 und dem Steg 32 angeordnet sein.
7 zeigt ein Mehrstufengetriebe, welches dem Mehrstufengetriebe aus 1 sehr ähnlich ist und sich in folgenden Punkten von der Ausführungsform aus 1 unterscheidet:

– die Antriebswelle 70 ist mit dem Sonnenrad 31 des dritten Planetenradsatzes 3 ständig verbunden und
– der Steg 32 des dritten Planetenradsatzes 3 ist mit dem Steg 42 des vierten Planetenradsatzes 4 und der Welle 78 über eine sechste Kupplung 66 koppelbar.

Die 8 zeigt ein Mehrstufengetriebe umfassend vier Planetenradsätze 1, 2, 3, 4, eine Antriebswelle 70, eine Abtriebswelle 71, drei weitere drehbare Wellen 73, 74, 75 sechs Schaltelemente 51, 52, 61, 62, 63, 64, davon zwei Bremsen 51, 52 und vier Kupplungen 61, 62, 63, 64. Die vier Planetenradsätze 1, 2, 3, 4 sind in der Reihenfolge erster Planetenradsatz 1, zweiter Planetenradsatz 2, dritter Planetenradsatz 3, vierter Planetenradsatz 4 hintereinander angeordnet. Der erste Planetenradsatz 1 ist als Plusplanetenradsatz, der zweite Planetenradsatz 2, der dritte Planetenradsatz 3 und der vierte Planetenradsatz 4 sind als Minusplanetenradsatz ausgebildet. Die Planetenradsätze 1, 2, 3, 4, sind gemeinsam von einem Gehäuse 72 umgeben. Bei der Variante des Mehrstufengetriebes aus 1 sind

– ein Hohlrad 13 eines ersten Planetenradsatzes 1 mit einem Sonnenrad 41 eines vierten Planetenradsatzes 4 ständig verbunden,
– ein Hohlrad 43 des vierten Planetenradsatzes 4 mit der Abtriebswelle 71 ständig verbunden,
– ein Sonnenrad 11 des ersten Planetenradsatzes 1 und ein Steg 22 eines zweiten Planetenradsatzes 2 über eine erste Bremse 51 mit dem Gehäuse 72 koppelbar,
– ein Steg 12 des ersten Planetenradsatzes 1 über eine zweite Bremse 52 mit dem Gehäuse 72 koppelbar,
– der Steg 32 mit dem Sonnenrad 31, das Hohlrad 33 mit dem Sonnenrad 31 oder das Hohlrad 33 mit dem Steg 32 jeweils des dritten Planetenradsatzes 3 oder die Antriebswelle 70 mit dem Steg 42 des vierten Planetenradsatzes 4 über eine erste Kupplung 61 koppelbar,
– ein Hohlrad 43 mit dem Sonnenrad 41 oder das Hohlrad 43 mit dem Steg 42 oder das Sonnenrad 41 mit dem Steg 42 jeweils des vierten Planetenradsatzes 4 über eine zweite Kupplung 62 koppelbar,
– die Antriebswelle 70 mit dem Sonnenrad 21 des zweiten Planetenradsatzes 2 ständig verbunden,
– die Antriebswelle 70 mit dem Sonnenrad 31 des dritten Planetenradsatzes 3 über eine vierte Kupplung 64 koppelbar,
– das Hohlrad 33 des dritten Planetenradsatzes 3 mit dem Steg 22 des zweiten Planetenradsatzes 2 ständig verbunden,
– der Steg 32 des dritten Planetenradsatzes 3 mit dem Steg 42 des vierten Planetenradsatzes 4 ständig verbunden und
– das Hohlrad 13 des ersten Planetenradsatzes 1 mit dem Hohlrad 23 des zweiten Planetenradsatzes 2 über eine siebente Kupplung 67 koppelbar.

9 zeigt ein Mehrstufengetriebe, welches dem Mehrstufengetriebe aus 8 sehr ähnlich ist und sich in folgenden Punkten von der Ausführungsform aus 8 unterscheidet:

10 zeigt ein Mehrstufengetriebe, welches dem Mehrstufengetriebe aus 8 sehr ähnlich ist und sich in folgenden Punkten von der Ausführungsform aus 8 unterscheidet:

Bei allen in den 1, 2 und 3 dargestellten Mehrstufengetrieben können folgende Gänge schaltbar sein:
Ein erster Gang ist durch die geschlossene erste Bremse 51, die geschlossene zweite Kupplung 62 und die geschlossene vierte Kupplung 64 realisierbar.
Ein zweiter Gang ist durch die geschlossene erste Bremse 51, die geschlossene zweite Bremse 52 und die geschlossene vierte Kupplung 64 realisierbar.
Ein dritter Gang ist durch die geschlossene erste Bremse 51, die geschlossene dritte Kupplung 63 und die geschlossene vierte Kupplung 64 realisierbar.
Ein vierter Gang ist durch die geschlossene zweite Bremse 52, die geschlossene dritte Kupplung 63 und die geschlossene vierte Kupplung 64 realisierbar.
Ein fünfter Gang ist durch die geschlossene erste Kupplung 61, die geschlossene dritte Kupplung 63 und die geschlossene vierte Kupplung 64, oder durch die geschlossene erste Kupplung 61, die geschlossene zweite Kupplung 62 und die geschlossene vierte Kupplung 64 realisierbar.
Ein sechster Gang ist durch die geschlossene zweite Bremse 52, die geschlossene erste Kupplung 61 und die geschlossene vierte Kupplung 64 realisierbar.
Ein siebenter Gang ist durch die geschlossene zweite Bremse 52, die geschlossene erste Kupplung 61 und die geschlossene dritte Kupplung 63 realisierbar.
Ein achter Gang ist durch die geschlossene erste Bremse 51, die geschlossene zweite Bremse 52 und die geschlossene erste Kupplung 61 realisierbar.
Ein neunter Gang ist durch die geschlossene erste Bremse 51, die geschlossene erste Kupplung 61 und die geschlossene dritte Kupplung 63 realisierbar.
Ein Rückwärtsgang ist durch die geschlossene erste Bremse 51, die geschlossene zweite Kupplung 62 und die geschlossene dritte Kupplung 63 realisierbar.
Ein Zusatzvorwärtsgang ist durch die geschlossene zweite Bremse 52, die geschlossene zweite Kupplung 62 und die geschlossene dritte Kupplung 63 realisierbar.
Ein Zusatzretourgang ist durch die geschlossene zweite Bremse 52, die geschlossene zweite Kupplung 62 und die geschlossene vierte Kupplung 64 realisierbar. Dabei sind die jeweils nicht genannten Schaltelemente geöffnet. Dies zeigt auch die Tabelle in 11, welche auch die Übersetzungsverhältnisse der jeweiligen Gangstufen darstellt.
Die Schaltstellungen der in den 4 bis 6 dargestellten Mehrstufengetriebe sind ganz ähnlich wie jene des in den 1 bis 3 dargestellten Mehrstufengetriebes, wobei aber die fünfte Kupplung 65 an die Stelle der vierten Kupplung 64 tritt.
Die Schaltstellungen des in 7 dargestellten Mehrstufengetriebes sind ganz ähnlich wie jene des in den 1 bis 3 dargestellten Mehrstufengetriebes, wobei aber die sechste Kupplung 66 an die Stelle der vierten Kupplung 64 tritt.
Die Schaltstellungen des in 8 dargestellten Mehrstufengetriebes sind ganz ähnlich wie jene des in den 1 bis 3 dargestellten Mehrstufengetriebes, wobei aber die siebente Kupplung 67 an die Stelle der dritten Kupplung 63 tritt.
Die Schaltstellungen des in 9 dargestellten Mehrstufengetriebes sind ganz ähnlich wie jene des in 8 dargestellten Mehrstufengetriebes, wobei aber die fünfte Kupplung 65 an die Stelle der vierten Kupplung 64 tritt.
Die Schaltstellungen des in 10 dargestellten Mehrstufengetriebes sind ganz ähnlich wie jene des in 8 dargestellten Mehrstufengetriebes, wobei aber die sechste Kupplung 66 an die Stelle der vierten Kupplung 64 tritt.
Vorzugsweise sind bei den gezeigten Mehrstufengetrieben der erste Radsatz 1 als Plusradsatz und die übrigen Radsätze 2, 3, 4 als Minusradsätze ausgeführt.
In einer vorteilhaften Variante ist das Übersetzungsverhältnis:

– des ersten Radsatzes 1 zwischen Sonnenrad 11 und Hohlrad 13 +1,600 und/oder
– des zweiten Radsatzes 2 zwischen Sonnenrad 21 und Hohlrad 23 –3,200 und/oder
– des dritten Radsatzes 3 zwischen Sonnenrad 31 und Hohlrad 33 –3,700 und/oder
– des vierten Radsatzes 4 zwischen Sonnenrad 41 und Hohlrad 43 –1,600 beträgt.

Generell kann anstelle einer ersten genannten Verbindung/Kopplung zu einem Steg 12, 22, 32, 42 eines Radsatzes 1, 2, 3, 4 und einer zweiten genannten Verbindung/Kopplung zu einem Hohlrad 13, 23, 33, 43 dieses Radsatzes 1, 2, 3, 4 die erste genannte Verbindung/Kopplung zu dem genannten Hohlrad 13, 23, 33, 43 dieses Radsatzes 1, 2, 3, 4 und die zweite genannte Verbindung/Kopplung zu dem genannten Steg 12, 22, 32, 42 dieses Radsatzes 1, 2, 3, 4 ausgeführt sein, wobei dieser Radsatz 1, 2, 3, 4 anstatt als Minusradsatz als Plusradsatz beziehungsweise anstatt als Plusradsatz als Minusradsatz ausgeführt wird. Mit anderen Worten werden die Verbindungen/Kopplungen zum Steg 12, 22, 32, 42 und zum Hohlrad 13, 23, 33, 43 eines Radsatzes 1, 2, 3, 4 getauscht und die Drehrichtung zwischen Sonnenrad 11, 21, 31, 41 und Hohlrad 13, 23, 33, 43 dieses Radsatzes 1, 2, 3, 4 umgekehrt. Bei der Auslegung des Mehrstufengetriebes ist zusätzlich darauf zu achten, dass der Betrag der Standübersetzung dieses Radsatzes um 1 erhöht bzw. um 1 erniedrigt wird, wenn die schaltbaren Übersetzungsverhältnisse zwischen Antrieb 70 und Abtrieb 71 ansonsten gleich bleiben sollen. Durch die genannte Variation der Radsätze 1, 2, 3, 4 kann also die Verbindung/Kopplung zwischen den einzelnen Getriebeelementen verändert werden, ohne dabei die Charakteristik des Getriebes zu verändern. Damit steht eine Vielzahl an konstruktive Ausgestaltungen zur Verfügung, welche die Realisierung des Getriebes im Einzelfall vereinfachen können. Die erwähnte Vertauschung der Verbindung/Kopplung ist dabei nicht auf einen Radsatz 1, 2, 3, 4 beschränkt, sondern kann auch auf mehrere Radsätze 1, 2, 3, 4 gleichzeitig angewendet werden.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Insbesondere sind auch die sich aus der Kombinatorik und dem Patentanspruch 1 ergebenden, jedoch nicht explizit in den Figuren dargestellten Möglichkeiten vom Schutzumfang mitumfasst. Darüber hinaus sind auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Mehrstufengetriebes dieses in den Figuren schematisch dargestellt ist und in der Realität daher mehr Bauteile als dargestellt, weniger Bauteile als dargestellt oder auch andere Bauteile umfassen kann. Generell liegt die konkrete konstruktive Ausgestaltung im Rahmen des fachmännischen Könnens.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Bezugszeichenliste

1: erster Getriebe-Radsatz
2: zweiter Getriebe-Radsatz
3: dritter Getriebe-Radsatz
4: vierter Getriebe-Radsatz
11: Sonnenrad des ersten Getriebe-Radsatzes
12: Steg des ersten Getriebe-Radsatzes
13: Hohlrad des ersten Getriebe-Radsatzes
21: Sonnenrad des zweiten Getriebe-Radsatzes
22: Steg des zweiten Getriebe-Radsatzes
23: Hohlrad des zweiten Getriebe-Radsatzes
31: Sonnenrad des dritten Getriebe-Radsatzes
32: Steg des dritten Getriebe-Radsatzes
33: Hohlrad des dritten Getriebe-Radsatzes
41: Sonnenrad des vierten Getriebe-Radsatzes
42: Steg des vierten Getriebe-Radsatzes
43: Hohlrad des vierten Getriebe-Radsatzes
51: erste Bremse
52: zweite Bremse
61: erste Kupplung
62: zweite Kupplung
63: dritte Kupplung
64: vierte Kupplung
65: fünfte Kupplung
66: sechste Kupplung
67: siebente Kupplung
70: Antrieb
71: Abtrieb
72: Gehäuse
73...75, 76, 77, 78: Welle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008000428 A1 [0003]

Claims

Mehrstufengetriebe, umfassend zumindest vier Planetenradsätze (1, 2, 3, 4), ein Gehäuse (72), eine Antriebswelle (70) und eine Abtriebswelle (71) wobei – ein Hohlrad (13) eines ersten Planetenradsatzes (1) mit einem Sonnenrad (41) eines vierten Planetenradsatzes (4) ständig verbunden ist, – ein Hohlrad (43) des vierten Planetenradsatzes (4) mit der Abtriebswelle (71) ständig verbunden ist, – ein Sonnenrad (11) des ersten Planetenradsatzes (1) und ein Steg (22) eines zweiten Planetenradsatzes (2) über eine erste Bremse (51) mit dem Gehäuse (72) koppelbar ist, – ein Steg (12) des ersten Planetenradsatzes (1) über eine zweite Bremse (52) mit dem Gehäuse (72) koppelbar sind, – der Steg (32) mit dem Sonnenrad (31), das Hohlrad (33) mit dem Sonnenrad (31) oder das Hohlrad (33) mit dem Steg (32) jeweils des dritten Planetenradsatzes (3) oder die Antriebswelle (70) mit dem Steg (42) des vierten Planetenradsatzes (4) über eine erste Kupplung (61) koppelbar ist, – ein Hohlrad (43) mit dem Sonnenrad (41) oder das Hohlrad (43) mit dem Steg (42) oder das Sonnenrad (41) mit dem Steg (42) jeweils des vierten Planetenradsatzes (4) über eine zweite Kupplung (62) koppelbar ist und drei der folgenden fünf Verbindungen ständig und zwei der genannten Verbindungen mittels zumindest eines Schaltelements lösbar ausgeführt sind: – Verbindung der Antriebswelle (70) mit einem Sonnenrad (21) des zweiten Planetenradsatzes (2), – Verbindung der Antriebswelle (70) mit einem Sonnenrad (31) eines dritten Planetenradsatzes (3), – Verbindung eines Hohlrad (33) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (22) des zweiten Planetenradsatzes (2), – Verbindung eines Steg (32) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (42) des vierten Planetenradsatzes (4) und – Verbindung eines Hohlrads (13) des ersten Planetenradsatzes (1) mit einem Hohlrad (23) des zweiten Planetenradsatzes (2).
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, – die Antriebswelle (70) mit dem Sonnenrad (21) des zweiten Planetenradsatzes (2) über eine dritte Kupplung (63) koppelbar ist und – das Hohlrad (13) des ersten Planetenradsatzes (1) mit dem Hohlrad (23) des zweiten Planetenradsatzes (2) ständig verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, – die Antriebswelle (70) mit dem Sonnenrad (31) des dritten Planetenradsatzes (3) über eine vierte Kupplung (64) koppelbar ist, – das Hohlrad (33) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (22) des zweiten Planetenradsatzes (2) ständig verbunden ist und – der Steg (32) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (42) des vierten Planetenradsatzes (4) ständig verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, – die Antriebswelle (70) mit dem Sonnenrad (31) des dritten Planetenradsatzes (3) ständig verbunden ist, – das Hohlrad (33) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (22) des zweiten Planetenradsatzes (2) über eine fünfte Kupplung (65) koppelbar ist und – der Steg (32) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (42) des vierten Planetenradsatzes (4) ständig verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, – die Antriebswelle (70) mit dem Sonnenrad (31) des dritten Planetenradsatzes (3) ständig verbunden ist, – das Hohlrad (33) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (22) des zweiten Planetenradsatzes (2) ständig verbunden ist und – der Steg (32) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (42) des vierten Planetenradsatzes (4) über eine sechste Kupplung (66) koppelbar ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, – die Antriebswelle (70) mit dem Sonnenrad (21) des zweiten Planetenradsatzes (2) ständig verbunden ist und – das Hohlrad (13) des ersten Planetenradsatzes (1) mit dem Hohlrad (23) des zweiten Planetenradsatzes (2) über eine siebente Kupplung (67) koppelbar ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, – die Antriebswelle (70) mit dem Sonnenrad (31) des dritten Planetenradsatzes (3) über eine vierte Kupplung (64) koppelbar ist, – das Hohlrad (33) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (22) des zweiten Planetenradsatzes (2) ständig verbunden ist und – der Steg (32) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (42) des vierten Planetenradsatzes (4) ständig verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, – die Antriebswelle (70) mit dem Sonnenrad (31) des dritten Planetenradsatzes (3) ständig verbunden ist, – das Hohlrad (33) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (22) des zweiten Planetenradsatzes (2) über eine fünfte Kupplung (65) koppelbar ist und – der Steg (32) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (42) des vierten Planetenradsatzes (4) ständig verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, – die Antriebswelle (70) mit dem Sonnenrad (31) des dritten Planetenradsatzes (3) ständig verbunden ist, – das Hohlrad (33) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (22) des zweiten Planetenradsatzes (2) ständig verbunden ist und – der Steg (32) des dritten Planetenradsatzes (3) mit dem Steg (42) des vierten Planetenradsatzes (4) und der Welle 78 über eine sechste Kupplung (66) koppelbar ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 3, 4, 5, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Gänge durch Schließen der angegebenen Elemente schaltbar sind:, – ein erster Gang durch erste Bremse (51), zweite Kupplung (62) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), – ein zweiter Gang durch erste Bremse (51), zweite Bremse (52) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), – ein dritter Gang durch erste Bremse (51), dritte Kupplung (63)/siebte Kupplung (67) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), – ein vierter Gang durch zweite Bremse (52), dritte Kupplung (63)/siebte Kupplung (67) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), – ein fünfter Gang durch erste Kupplung (61), dritte Kupplung (63)/siebte Kupplung (67) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), oder durch erste Kupplung (61), zweite Kupplung (62) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), – ein sechster Gang durch zweite Bremse (52), erste Kupplung (61) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), – ein siebenter Gang durch zweite Bremse (52), erste Kupplung (61) und dritte Kupplung (63)/siebte Kupplung (67), – ein achter Gang durch erste Bremse (51), zweite Bremse (52) und erste Kupplung (61), – ein neunter Gang durch erste Bremse (51), erste Kupplung (61) und dritte Kupplung (63)/siebte Kupplung (67), – ein Rückwärtsgang durch erste Bremse (51), zweite Kupplung (62) und dritte Kupplung (63)/siebte Kupplung (67), – ein Zusatzvorwärtsgang durch zweite Bremse (52), zweite Kupplung (62) und dritte Kupplung (63)/siebte Kupplung (67) und – ein Zusatzrückwärtsgang durch zweite Bremse (52), zweite Kupplung (62) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), wobei die jeweils nicht genannten Elemente unbetätigt beziehungsweise geöffnet sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Gänge durch Schließen der angegebenen Elemente schaltbar sind:, – ein erster Gang durch erste Bremse (51), zweite Kupplung (62) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), – ein zweiter Gang durch erste Bremse (51), zweite Bremse (52) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), – ein dritter Gang durch erste Bremse (51), siebente Kupplung (67) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), – ein vierter Gang durch zweite Bremse (52), siebente Kupplung (67) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), – ein fünfter Gang durch erste Kupplung (61), siebente Kupplung (67) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), oder durch erste Kupplung (61), zweite Kupplung (62) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), – ein sechster Gang durch zweite Bremse (52), erste Kupplung (61) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), – ein siebenter Gang durch zweite Bremse (52), erste Kupplung (61) und siebente Kupplung (67), – ein achter Gang durch erste Bremse (51), zweite Bremse (52) und erste Kupplung (61), – ein neunter Gang durch erste Bremse (51), erste Kupplung (61) und siebente Kupplung (67), – ein Rückwärtsgang durch erste Bremse (51), zweite Kupplung (62) und siebente Kupplung (67), – ein Zusatzvorwärtsgang durch zweite Bremse (52), zweite Kupplung (62) und siebente Kupplung (67) und – ein Zusatzrückwärtsgang durch zweite Bremse (52), zweite Kupplung (62) und vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66), wobei die jeweils nicht genannten Elemente unbetätigt beziehungsweise geöffnet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass: – der erste Radsatz (1) als Plusradsatz, – der zweite Radsatz (2) als Minusradsatz, – der dritte Radsatz (3) als Minusradsatz und, – der vierte Radsatz (4) als Minusradsatz ausgeführt sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis:, – des ersten Radsatzes (1) zwischen Sonnenrad (11) und Hohlrad (12) +1,600 und/oder – des zweiten Radsatzes (2) zwischen Sonnenrad (21) und Hohlrad (22) –3,200 und/oder – des dritten Radsatzes (3) zwischen Sonnenrad (31) und Hohlrad (32) –3,700 und/oder – des vierten Radsatzes (4) zwischen Sonnenrad (41) und Hohlrad (42) –1,600 beträgt.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle einer ersten genannten Verbindung/Kopplung zu einem Steg (12, 22, 32, 42) eines Radsatzes (1, 2, 3, 4) und einer zweiten genannten Verbindung/Kopplung zu einem Hohlrad (13, 23, 33, 43) dieses Radsatzes (1, 2, 3, 4), die erste genannte Verbindung/Kopplung zum dem genannten Hohlrad (13, 23, 33, 43) dieses Radsatzes (1, 2, 3, 4) und die zweite genannte Verbindung/Kopplung zum dem genannten Steg (12, 22, 32, 42) dieses Radsatzes (1, 2, 3,. 4) ausgeführt ist, wobei dieser Radsatz (1, 2, 3, 4) anstatt als Minusradsatz als Plusradsatz beziehungsweise anstatt als Plusradsatz als Minusradsatz ausgeführt ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (62) und die vierte Kupplung (64)/fünfte Kupplung (65)/sechste Kupplung (66) als Klauenkupplungen ausgeführt sind.