-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
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 etwa einem hydrodynamischen Drehmomentwandler oder einer Strömungskupplung, verbunden sind.
-
Derartige Automatgetriebe sind im Stand der Technik vielfach beschrieben und unterliegen einer permanenten Weiterentwicklung und Verbesserung. So sollen diese Getriebe eine ausreichende Anzahl von Vorwärtsgängen sowie mindestens einen Rückwärtsgang und eine für Kraftfahrzeuge sehr gut geeignete Übersetzung mit einer hohen Gesamtspreizung sowie günstigen Stufensprüngen aufweisen. Ferner sollen diese eine hohe Anfahrübersetzung in Vorwärtsrichtung ermöglichen und einen Direktgang enthalten. Zudem sollen Automatgetriebe einen geringen Bauaufwand und eine geringe Anzahl an Schaltelementen erfordern, wobei bei sequentieller Schaltweise jeweils nur ein Schaltelement zugeschaltet und ein Schaltelement abgeschaltet werden soll.
-
Ein derartiges Automatgetriebe ist beispielsweise aus der
DE 10 2009 028 670 A1 der Anmelderin bekannt. Es umfasst vier koaxial zu einer Hauptrotationsachse hintereinander angeordnete Planetenradsätze und sechs Schaltelemente zur Schaltung von zumindest neun Vorwärtsgetriebegängen und einem Rückwärtsgang.
-
Bei dem bekannten Getriebe ist eine vierte Welle mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden, über eine erste Bremse an das Gehäuse des Getriebes ankoppelbar und über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar, wobei die Antriebswelle über eine zweite Kupplung mit einer mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes verbundenen siebten Welle und über eine dritte Kupplung mit einer achten Welle lösbar verbindbar ist, welche mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes und dem Steg des vierten Planetenradsatzes verbunden und über eine zweite Bremse an das Gehäuse ankoppelbar ist.
-
Ferner ist bei dem bekannten Getriebe vorgesehen, dass das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit einer mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes verbundenen sechsten Welle verbunden ist, wobei eine dritte Welle mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes verbunden und über eine dritte Bremse an das Gehäuse ankoppelbar ist und wobei die Abtriebswelle mit dem Steg des dritten Planetenradsatzes verbunden ist. Das Getriebe gemäß der
DE 10 2009 028 670 A1 eignet sich in nachteiliger Weise jedoch nicht für einen Einbau als Front-Quer-System.
-
Des Weiteren geht aus der
DE 10 2010 010 122 A1 ein Mehrgang-Hybridgetriebe hervor, umfassend ein Eingangselement, ein Ausgangselement, einen ersten, zweiten und dritten Planetenradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen, wobei die Radsätze entlang einer ersten und zweiten Achse angeordnet sind und einen ersten, zweiten und dritten Außenradsatz, die zum Übertragen von Drehmoment zwischen der ersten und zweiten Achse angeordnet sind, wobei der erste, zweite und dritte Außenradsatz jeweils erste und zweite kämmende Außenräder umfassen. Ferner umfasst das bekannte Getriebe einen Motor/Generator, der funktional mit dem ersten Außenrad des zweiten Außenradsatzes verbunden ist sowie fünf Drehmomentübertragungseinrichtungen zum selektiven Verbinden der Elemente der Planetenradsätze oder des ersten und zweiten Außenrades miteinander, mit einem feststehenden Element, mit dem Eingangselement oder mit anderen Elementen der Planetenradsätze, wobei die fünf Drehmomentübertragungseinrichtungen in Kombinationen von dreien eingerückt sind, um zumindest acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Getriebe gemäß
DE 10 2009 028 670 A1 ein Mehrstufengetriebe anzugeben, welches axial betrachtet einen geringen Bauraumbedarf aufweist, so dass ein Einbau des Getriebes und optional eine Hybridisierung des Getriebes als Front-Quer-System ermöglicht wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 2, 3 und 4 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
-
Demnach wird ein Mehrstufengetriebe vorgeschlagen, welches eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle aufweist, welche in einem Gehäuse und parallel zueinander angeordnet sind. Des Weiteren umfasst das Getriebe drei Planetenradsätze, im Folgenden als erster, zweiter und dritter Planetenradsatz bezeichnet, wobei ein Planetenradsatz koaxial zu einer ersten Achse, welche durch die Antriebswelle definiert ist und zwei Planetenradsätze koaxial zu einer zweiten Achse, die parallel zur ersten Achse angeordnet und durch die Abtriebswelle definiert ist, angeordnet sind, mindestens zehn drehbare Wellen - im Folgenden als Antriebswelle, Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte, neunte und zehnte Welle bezeichnet –, eine erste, eine zweite und eine dritte Stirnradstufe und sechs Schaltelemente, umfassend zwei Bremsen und vier Kupplungen, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt, so dass vorzugsweise neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind.
-
Die Planetenradsätze sind vorzugsweise als Minus-Planetenradsätze ausgebildet. 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 und es ergibt sich eine positive Standgetriebe-Übersetzung.
-
Dadurch, dass ein Planetenradsatz des Getriebes koaxial zu einer ersten Achse, welche durch die Antriebswelle definiert ist und zwei Planetenradsätze, vorzugsweise der zweite und dritte Planetenradsatz koaxial zu einer zweiten Achse, die parallel zur ersten Achse angeordnet und durch die Abtriebswelle definiert ist, angeordnet sind, wird eine sehr kurze Baulänge erzielt, so dass das Getriebe in Front-Quer-Bauweise eingebaut werden kann. Vorzugsweise sind radial betrachtet der erste Planetenradsatz oberhalb des dritten Planetenradsatzes und der zweite Planetenradsatz oberhalb des vierten Planetenradsatzes angeordnet.
-
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebswelle über eine achte und eine neunte Welle, eine dritte oder fünfte Kupplung und über eine erste Stirnradstufe mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und dem Steg des dritten Planetenradsatzes wirkverbindbar und über eine erste Kupplung mit einer mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbundenen dritten Welle lösbar verbindbar, welche über eine erste Bremse an das Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist und über eine vierte oder sechste Kupplung, eine fünfte und zehnte Welle und eine dritte Stirnradstufe mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes wirkverbindbar ist; ferner ist die Antriebswelle über eine zweite Kupplung mit einer mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbundenen siebten Welle lösbar verbindbar.
-
Des Weiteren ist eine sechste Welle mit dem Steg des ersten Planetenradsatzes verbunden und über eine zweite Stirnradstufe mit der mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbundenen zehnten Welle wirkverbunden, wobei die Abtriebswelle mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist und eine vierte Welle mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden und über eine zweite Bremse an das Gehäuse ankoppelbar ist.
-
Im Rahmen einer ersten Weiterbildung der Erfindung ist die Antriebswelle über eine dritte Kupplung mit der achten Welle lösbar verbindbar, welche über eine erste Stirnradstufe mit der mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und dem Steg des dritten Planetenradsatzes verbundenen neunten Welle wirkverbunden ist.
-
Alternativ kann die Antriebswelle über die erste Stirnradstufe mit der achten Welle wirkverbunden sein, welche über eine fünfte Kupplung mit der mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes und dem Steg des vierten Planetenradsatzes verbundenen neunten Welle lösbar verbindbar ist, wobei die dritte Kupplung entfällt. Durch diese Anordnungsvariante, bei der die vierte Kupplung koaxial zur zweiten Achse angeordnet ist, kann axialer Bauraum entlang der ersten Achse eingespart werden.
-
Ferner kann die dritte Welle über eine vierte Kupplung mit der fünften Welle lösbar verbindbar sein, welche über eine dritte Stirnradstufe mit der mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbundenen zehnten Welle wirkverbunden ist. Alternativ kann die dritte Welle über die dritte Stirnradstufe mit der fünften Welle wirkverbunden sein, welche über eine sechste Kupplung mit der mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbundenen zehnten Welle lösbar verbindbar ist, wobei die vierte Kupplung entfällt. Hierbei ist die sechste Kupplung koaxial zur zweiten Achse angeordnet, so dass in vorteilhafter Weise axialer Bauraum entlang der ersten Achse eingespart werden kann.
-
Die alternativen Ausführungen der Wirkverbindung der Antriebswelle mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und dem Steg des dritten Planetenradsatzes und der Wirkverbindung der dritten Welle mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes können miteinander kombiniert werden.
-
Im Rahmen weiterer Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ausgehend vom beschriebenen Aufbau eines erfindungsgemäßen Getriebes die Antriebswelle mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes direkt verbunden und nicht über die zweite Kupplung und eine siebte Welle lösbar verbindbar ist, wobei die zweite Kupplung entfällt. Hierbei ist die dritte Welle über eine siebte Kupplung mit einer mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbundenen siebten Welle lösbar verbindbar oder die sechste Welle ist über eine achte Kupplung mit einer mit dem Steg des ersten Planetenradsatzes verbundenen siebten Welle lösbar verbindbar. Alternativ kann die sechste Welle über die zweite Stirnradstufe mit einer siebten Welle wirkverbunden sein, welche über eine neunte Kupplung mit der mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbundenen zehnten Welle lösbar verbindbar ist.
-
Vorzugsweise beträgt die Übersetzung der ersten und zweiten Stirnradstufe des Getriebes 1,0.
-
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.
-
Darüber hinaus wird mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe durch eine geringe Anzahl an Schaltelementen der Bauaufwand erheblich reduziert, was sich auf das Gewicht und die Kosten positiv auswirkt. In vorteilhafter Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe möglich, ein Anfahren mit einem hydrodynamischen Wandler, einer externen Anfahrkupplung oder auch mit sonstigen geeigneten externen Anfahrelementen durchzuführen. Es ist auch denkbar, einen Anfahrvorgang mit einem im Getriebe integrierten Anfahrelement zu ermöglichen. Vorzugsweise eignet sich ein Schaltelement, welches im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang betätigt wird.
-
Des Weiteren ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein guter Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen bezüglich der Schlepp- und Verzahnungsverluste.
-
Ferner liegen geringe Drehmomente in den Schaltelementen und in den Planetenradsätzen des Mehrstufengetriebes vor, wodurch der Verschleiß in vorteilhafter Weise reduziert wird. Zudem wird durch die geringen Drehmomente eine entsprechend geringe Dimensionierung ermöglicht, wodurch der benötigte Bauraum und die entsprechenden Kosten auch reduziert werden. Darüber hinaus liegen auch geringe Drehzahlen bei den Wellen, den Schaltelementen und den Planetenradsätzen vor.
-
Außerdem ist das erfindungsgemäße Getriebe derart konzipiert, dass der Bauraumbedarf axial betrachtet gering ist, wodurch eine Hybridisierung des Getriebes als Front-Quer-System ermöglicht wird.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar:
-
1: eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
-
2: eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
-
3: ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 1 und 2;
-
4: eine schematische Ansicht eines hybridisierten Mehrstufengetriebes basierend auf der Ausführungsform gemäß 1;
-
5: eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines hybridisierten Mehrstufengetriebes basierend auf der Ausführungsform gemäß 2;
-
6: eine schematische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
-
7: eine schematische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes; und
-
8: eine schematische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes.
-
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe dargestellt, mit einem ersten Planetenradsatz P1, einem zweiten Planetenradsatz P2 und einem dritten Planetenradsatz P3, wobei der erste Planetenradsatz P1 koaxial zu einer ersten Achse, welche durch die Antriebswelle 1 definiert ist und der zweite und dritte Planetenradsatz P2, P3 koaxial zu einer zweiten Achse, die parallel zur ersten Achse angeordnet und durch die Abtriebswelle 2 definiert ist, angeordnet sind.
-
Die Planetenradsätze P1, P2, P3 sind bei dem gezeigten Beispiel als Minus-Planetenradsätze ausgeführt. Hierbei kann zumindest ein Planetenradsatz des Getriebes als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sein, wenn gleichzeitig die Steg- und Hohlradanbindung getauscht und der Betrag der Standgetriebeübersetzung im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetenradsatz um 1 erhöht wird.
-
Wie aus 1 ersichtlich, sind sechs Schaltelemente, nämlich zwei Bremsen 03, 04 und vier Kupplungen 13, 17, 18 und 35 vorgesehen. Die Kupplungen und die Bremsen des Getriebes sind vorzugsweise als Reibschaltelemente bzw. Lamellenschaltelemente ausgeführt, können aber auch als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sein.
-
Mit diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt mindestens zehn drehbare Wellen auf, wobei die Antriebswelle die erste Welle 1 und die Abtriebswelle die zweite Welle 2 des Getriebes bildet.
-
Erfindungsgemäß ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 1 vorgesehen, dass die Antriebswelle 1 über eine erste Kupplung 18 mit einer achten Welle 8 lösbar verbindbar ist, welche über eine erste Stirnradstufe S1, deren erstes Stirnrad mit ST1 und deren zweites Stirnrad mit ST2 bezeichnet ist, mit einer mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem Steg des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen neunten Welle 9 wirkverbunden ist. Ferner ist die Antriebswelle 1 über eine erste Kupplung 13 mit einer mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbundenen dritten Welle 3 lösbar verbindbar, wobei die dritte Welle 3 über eine erste Bremse 03 an das Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist und über eine vierte Kupplung 35 mit einer fünften Welle 5 lösbar verbindbar ist, welche über eine dritte Stirnradstufe S3, deren erstes Stirnrad mit ST5 und deren zweites Stirnrad mit ST6 bezeichnet ist, mit einer mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen zehnten Welle 10 wirkverbunden ist. Wie aus 1 ersichtlich, ist bei dem gezeigten Beispiel die Antriebswelle 1 über eine zweite Kupplung 17 mit einer mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbundenen siebten Welle 7 lösbar verbindbar.
-
Bezugnehmend auf 1 ist eine sechste Welle 6 mit dem Steg des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden und über eine zweite Stirnradstufe S2, deren erstes Stirnrad mit ST3 und deren zweites Stirnrad mit ST4 bezeichnet ist, mit der mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen zehnten Welle 10 wirkverbunden, wobei die Abtriebswelle 2 mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden ist und eine vierte Welle 4 mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden und über eine zweite Bremse 04 an das Gehäuse G ankoppelbar ist.
-
Hierbei sind die erste, zweite, dritte und vierte Kupplung 13, 17, 17, 35 und die erste Bremse 03 koaxial zur ersten Achse, die durch die Antriebswelle 1 definiert ist, angeordnet.
-
Das in 2 gezeigte Beispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach 1 zum Einen dadurch, dass die Antriebswelle 1 über die erste Stirnradstufe S1 mit der achten Welle 8 wirkverbunden ist, welche über eine fünfte Kupplung 89 mit der mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem Steg des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen neunten Welle 9 lösbar verbindbar ist, wobei die dritte Kupplung 18 entfällt. Diese Anordnungsvariante, bei der die fünfte Kupplung 89 um die zweite Achse angeordnet ist, die durch die Abtriebswelle 2 definiert ist, resultiert in dem Vorteil, dass entlang der ersten Achse axialer Bauraum eingespart werden kann.
-
Ferner unterscheidet sich das in 2 gezeigte Beispiel vom Ausführungsbeispiel nach 1 auch dadurch, dass die dritte Welle 3 über die dritte Stirnradstufe S3 mit der fünften Welle 5 wirkverbunden ist, die über eine sechste Kupplung 15 mit der mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen zehnten Welle 10 lösbar verbindbar ist, wobei die vierte Kupplung 35 entfällt. Durch die Anordnung der sechsten Kupplung 15 um die zweite Achse kann in vorteilhafter Weise entlang der ersten Achse axialer Bauraum eingespart werden.
-
Bei dem in 2 gezeigten Beispiel sind die erste und zweite Kupplung 13, 17 und die erste Bremse 03 koaxial zur ersten Achse angeordnet.
-
In 3 ist ein beispielhaftes Schaltschema eines Mehrstufengetriebes gemäß 1 und 2 dargestellt. Für jeden Gang werden drei Schaltelemente geschlossen. Dem Schaltschema können die jeweiligen Übersetzungen i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Gangsprünge bzw. Stufensprünge φ zum nächst höheren Gang beispielhaft entnommen werden, wobei der Wert 9,002 die Spreizung des Getriebes darstellt.
-
Die Werte für die Standgetriebeübersetzungen der als Minus-Planetenradsätze ausgeführten Planetenradsätze P1, P2, P3 sind bei dem gezeigten Beispiel jeweils –2,371, –2,808 und –2,981, wobei die Übersetzungen der ersten und zweiten Stirnradstufe S1, S2 1,000 betragen und die Übersetzung der dritten Stirnradstufe 2,087 beträgt. Aus 3 wird ersichtlich, dass bei sequentieller Schaltweise jeweils nur ein Schaltelement zugeschaltet und ein Schaltelement abgeschaltet werden muss, da zwei benachbarte Gangstufen zwei Schaltelemente gemeinsam benutzen. Ferner wird ersichtlich, dass eine große Spreizung bei kleinen Gangsprüngen erzielt wird.
-
Der erste Vorwärts-Gang ergibt sich durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der zweiten und vierten Kupplung 17, 35, der zweite Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse 03, 04 und der zweiten Kupplung 17, der dritte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der ersten und zweiten Kupplung 13, 17, der vierte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der zweiten und dritten Kupplung 17, 18, der bei dem gezeigten Beispiel als Direktgang ausgeführte fünfte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten, zweiten und dritten Kupplung 13, 17, 18, der sechste Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten Bremse 03 und der zweiten und dritten Kupplung 17, 18, der siebte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten, dritten und vierten Kupplung 17, 18, 35, der achte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten Bremse 03 und der dritten und vierten Kupplung 18, 35 und der neunte Vorwärts-Gang ergibt sich durch Schließen der ersten, dritten und vierten Kupplung 13, 18, 35, wobei sich der Rückwärtsgang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der ersten und vierten Kupplung 13, 35 ergibt.
-
Der vierte Vorwärts-Gang kann alternativ durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der dritten und vierten Kupplung 18, 35, oder durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der ersten und dritten Kupplung 13, 18 oder durch Schließen der ersten und zweiten Bremse 03, 04 und der dritten Kupplung 18 realisiert werden. Diese Kombinationen sind in 3 mit M4‘, M4‘‘ bzw. M4‘‘‘ bezeichnet.
-
Für die in 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich das Schaltschema vom Schaltschema gemäß 3 lediglich dadurch, dass die dritte Kupplung 18 durch die fünfte Kupplung 89 ersetzt wird und dass die vierte Kupplung 35 durch die sechste Kupplung 15 ersetzt wird.
-
Dadurch, dass im ersten Vorwärts-Gang und im Rückwärtsgang die zweite Bremse 04 geschlossen ist, kann dieses Schaltelement als Anfahrelement eingesetzt werden.
-
Gemäß der Erfindung ergeben sich auch bei gleichem Getriebeschema je nach Schaltlogik unterschiedliche Gangsprünge, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation ermöglicht wird.
-
Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 mit dem Unterschied, dass eine elektrische Maschine E vorgesehen ist, welche auf der Antriebswelle 1 des Getriebes angeordnet ist und mit der Antriebswelle 1 direkt verbunden ist. Hierbei kann optional eine zehnte Kupplung K0 vorgesehen sein, durch die der nicht dargestellte Verbrennungsmotor vom Getriebe abgekoppelt werden kann, wodurch sämtliche Gänge des Getriebes rein elektrisch gefahren werden können.
-
Alternativ zur direkten Verbindung der elektrischen Maschine E mit der Antriebswelle 1 kann die elektrische Maschine achsparallel zur Antriebswelle 1 angeordnet sein und über eine Radstufe oder einen Kettentrieb mit der Antriebswelle 1 verbunden sein. Diese Ausgestaltung ist Gegenstand der 5. Das hierbei gezeigte Getriebe entspricht dem Getriebe nach 1 mit dem Unterschied, dass eine elektrische Maschine E achsparallel zur Antriebswelle 1 angeordnet und über eine weitere vierte Stirnradstufe S4 mit der Antriebswelle 1 verbunden ist. Gemäß 5 wird für die dritte Stirnradstufe S3 das erste Stirnrad ST1 der ersten Stirnradstufe S1 verwendet, wodurch der Montage- und Kostenaufwand reduziert wird, da lediglich ein zusätzliches Stirnrad ST7 benötigt wird.
-
Bei dem in 5 gezeigten Beispiel ist zwischen dem Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) und der Antriebswelle 1 eine zehnte Kupplung K0 angeordnet, um ein rein elektrisches Fahren zu ermöglichen.
-
Bei dem in 6 gezeigten Getriebe ist die Antriebswelle 1 über eine dritte Kupplung 18 mit einer achten Welle 8 lösbar verbindbar, welche über eine erste Stirnradstufe S1, deren erstes Stirnrad mit ST1 und deren zweites Stirnrad mit ST2 bezeichnet ist, mit einer mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem Steg des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen neunten Welle 9 wirkverbunden ist. Ferner ist die Antriebswelle 1 über eine erste Kupplung 13 mit einer dritten Welle 3 lösbar verbindbar, wobei die dritte Welle 3 über eine erste Bremse 03 an das Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist, über eine siebte Kupplung 37 mit einer mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbundenen siebten Welle 7 lösbar verbindbar ist und über eine vierte Kupplung 35 mit einer fünften Welle 5 lösbar verbindbar ist, welche über eine dritte Stirnradstufe S3, deren erstes Stirnrad mit ST5 und deren zweites Stirnrad mit ST6 bezeichnet ist, mit einer mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen zehnten Welle 10 wirkverbunden ist. Bei dem gezeigten Beispiel ist die Antriebswelle 1 direkt mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden.
-
Bezugnehmend auf 6 ist eine sechste Welle 6 mit dem Steg des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden und über eine zweite Stirnradstufe S2, deren erstes Stirnrad mit ST3 und deren zweites Stirnrad mit ST4 bezeichnet ist, mit der mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen zehnten Welle 10 wirkverbunden, wobei die Abtriebswelle 2 mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden ist und eine vierte Welle 4 mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden und über eine zweite Bremse 04 an das Gehäuse G ankoppelbar ist.
-
Somit unterscheidet sich das in 6 gezeigte Beispiel vom Ausführungsbeispiel nach 1 dadurch, dass die Antriebswelle 1 direkt mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden ist und dass die dritte Welle 3 mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes P1 nicht direkt verbunden, sondern über die siebte Welle 7 und die siebte Kupplung 37 lösbar verbindbar ist. Das in 2 gezeigte Beispiel kann analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 6 modifiziert werden, so dass die Antriebswelle 1 direkt mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden ist, wobei die dritte Welle 3 mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes P1 nicht direkt verbunden, sondern über die siebte Welle 7 und die siebte Kupplung 37 lösbar verbindbar ist.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und bezugnehmend auf 7 ist die Antriebswelle 1 über eine dritte Kupplung 18 mit einer achten Welle 8 lösbar verbindbar, welche über eine erste Stirnradstufe S1, deren erstes Stirnrad mit ST1 und deren zweites Stirnrad mit ST2 bezeichnet ist, mit einer mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem Steg des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen neunten Welle 9 wirkverbunden ist. Ferner ist die Antriebswelle 1 über eine erste Kupplung 13 mit einer mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbundenen dritten Welle 3 lösbar verbindbar, wobei die dritte Welle 3 über eine erste Bremse 03 an das Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist und über eine vierte Kupplung 35 mit einer fünften Welle 5 lösbar verbindbar ist, welche über eine dritte Stirnradstufe S3, deren erstes Stirnrad mit ST5 und deren zweites Stirnrad mit ST6 bezeichnet ist, mit einer mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen zehnten Welle 10 wirkverbunden ist. Bei dem gezeigten Beispiel ist die Antriebswelle 1 direkt mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden.
-
Bezugnehmend auf 7 ist eine sechste Welle 6 über eine achte Kupplung 67 mit einer mit dem Steg des ersten Planetenradsatzes P1 verbundenen siebten Welle 7 lösbar verbindbar und über eine zweite Stirnradstufe S2, deren erstes Stirnrad mit ST3 und deren zweites Stirnrad mit ST4 bezeichnet ist, mit der mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen zehnten Welle 10 wirkverbunden, wobei die Abtriebswelle 2 mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden ist und eine vierte Welle 4 mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden und über eine zweite Bremse 04 an das Gehäuse G ankoppelbar ist.
-
Somit unterscheidet sich das in 7 gezeigte Beispiel vom Ausführungsbeispiel nach 1 dadurch, dass die Antriebswelle 1 direkt mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden ist und dass die sechste Welle 6 mit dem Steg des ersten Planetenradsatzes P1 nicht direkt verbunden, sondern über die siebte Welle 7 und die achte Kupplung 67 lösbar verbindbar ist. Das in 2 gezeigte Beispiel kann analog zum Ausführungsbeispielgemäß 7 modifiziert werden, so dass die Antriebswelle 1 direkt mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden ist, wobei die sechste Welle 6 mit dem Steg des ersten Planetenradsatzes P1 nicht direkt verbunden, sondern über die siebte Welle 7 und die achte Kupplung 67 lösbar verbindbar ist.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die Gegenstand der 8 ist, ist die Antriebswelle 1 über eine dritte Kupplung 18 mit einer achten Welle 8 lösbar verbindbar, welche über eine erste Stirnradstufe S1 mit einer mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem Steg des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen neunten Welle 9 wirkverbunden ist. Ferner ist die Antriebswelle 1 über eine erste Kupplung 13 mit einer mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbundenen dritten Welle 3 lösbar verbindbar, wobei die dritte Welle 3 über eine erste Bremse 03 an das Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist und über eine vierte Kupplung 35 mit einer fünften Welle 5 lösbar verbindbar ist, welche über eine dritte Stirnradstufe S3 mit einer mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen zehnten Welle 10 wirkverbunden ist. Hierbei ist die Antriebswelle 1 direkt mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden.
-
Ferner ist eine mit dem Steg des ersten Planetenradsatzes P1 verbundene sechste Welle 6 über eine zweite Stirnradstufe S2 mit einer siebten Welle 7 wirkverbunden, welche über eine neunte Kupplung 107 mit der mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen zehnten Welle 10 lösbar verbindbar ist, wobei die Abtriebswelle 2 mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden ist und eine vierte Welle 4 mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden und über eine zweite Bremse 04 an das Gehäuse G ankoppelbar ist.
-
Somit unterscheidet sich das in 8 gezeigte Beispiel vom Ausführungsbeispiel nach 1 dadurch, dass die Antriebswelle 1 direkt mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden ist und dass die sechste Welle 6 mit der zehnten Welle 10 nicht direkt über die zweite Stirnradstufe S2 wirkverbunden ist, sondern über die zweite Stirnradstufe S2, die siebte Welle 7 und die neunte Kupplung 107 lösbar wirkverbindbar ist. Das in 2 gezeigte Beispiel kann analog zum Ausführungsbeispielgemäß 8 modifiziert werden, so dass die Antriebswelle 1 direkt mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden ist, wobei die sechste Welle 6 mit der zehnten Welle 10 nicht direkt wirkverbunden ist, sondern über die zweite Stirnradstufe S2, die siebte Welle 7 und die neunte Kupplung 107 lösbar wirkverbindbar ist.
-
Die Schaltschemata für die Getriebe gemäß 6, 7 und 8 entsprechen dem Schaltschema gemäß 2, wobei die zweite Kupplung 17 durch die siebte, achte bzw. neunte Kupplung 37, 67 107 ersetzt wird.
-
Sämtliche erfindungsgemäße Ausführungsformen können analog zu den Beispielen gemäß 4 und 5 hybridisiert werden.
-
Prinzipiell kann auf jeder Welle des erfindungsgemäßen Getriebes eine elektrische Maschine oder eine weitere Antriebsquelle angeordnet werden.
-
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.
-
Auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite können erfindungsgemäß ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden.
-
Im Rahmen vorteilhafter Weiterbildungen kann die Antriebswelle 1 durch ein Kupplungselement von einem Antriebsmotor 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 Antriebsmotors verbunden ist.
-
Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Antriebsmotor und Getriebe.
-
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.
-
Die eingesetzten Reibschaltelemente können als lastschaltbare Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein. Insbesondere können kraftschlüssige Kupplungen oder Bremsen, wie z.B. Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen, verwendet werden. Ferner können die eingesetzten Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 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
- 10
- zehnte Welle
- 03
- erste Bremse
- 04
- zweite Bremse
- 13
- erste Kupplung
- 15
- sechste Kupplung
- 17
- zweite Kupplung
- 18
- dritte Kupplung
- 35
- vierte Kupplung
- 37
- siebte Kupplung
- 67
- achte Kupplung
- 89
- fünfte Kupplung
- 107
- neunte Kupplung
- E
- elektrische Maschine
- G
- Gehäuse
- K0
- zehnte Kupplung
- P1
- erster Planetenradsatz
- P2
- zweiter Planetenradsatz
- P3
- dritter Planetenradsatz
- S1
- erste Stirnradstufe
- S2
- zweite Stirnradstufe
- S3
- dritte Stirnradstufe
- S4
- vierte Stirnradstufe
- ST1
- erstes Stirnrad der ersten Stirnradstufe S1
- ST2
- zweites Stirnrad der ersten Stirnradstufe S1
- ST3
- erstes Stirnrad der zweiten Stirnradstufe S2
- ST4
- zweites Stirnrad der zweiten Stirnradstufe S2
- ST5
- erstes Stirnrad der dritten Stirnradstufe S3
- ST6
- zweites Stirnrad der dritten Stirnradstufe S3
- ST7
- Stirnrad der vierten Stirnradstufe S3
- i
- Übersetzung
- φ
- Stufensprung
- M4‘
- Kombination
- M4‘‘
- Kombination
- M4‘‘‘
- Kombination
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009028670 A1 [0004, 0006, 0008]
- DE 102010010122 A1 [0007]
