DE102013021000A1

DE102013021000A1 - Mehrstufengetriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102013021000A1
Application number: DE102013021000.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Schilder; Klaus Riedl
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-06-18
Also published as: CN105814338A; CN105814338B; WO2015086101A8; WO2015086101A1; US9822851B2; US20160312860A1

Abstract

Erfindungsgemäß wird ein Mehrstufengetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das wenigstens konstruktiv zur Schaltung von zumindest zwölf unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegängen (V1–V10, V1/2, V2/3) vorgesehen ist, vorgeschlagen. Dieses Mehrstufengetriebe weist vier wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen (P1, P2, P3, P4), eine Getriebeeingangswelle (11) zur Anbindung eines Verbrennungsmotors, eine Getriebeausgangswelle (12) zur Anbindung von Antriebsrädern, vier Kupplungseinheiten (S1, S3, S5, S7) mit jeweils zwei Kopplungselementen (S11, S12, S31, S32, S51, S52, S71, S72) und drei Bremseinheiten (S2, S4, S6) mit jeweils einem Kopplungselement (S21, S41, S61) auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1.
Aus der DE 10 2008 055 626 A1 ist bereits ein Mehrstufengetriebe für ein Kraftfahrzeug, das konstruktiv zur Schaltung von neun unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen ist, bekannt. Das Mehrstufengetriebe aus der DE 10 2008 055 626 A1 weist vier wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen, eine Getriebeeingangswelle zur Anbindung eines Verbrennungsmotors, eine Getriebeausgangswelle zur Anbindung von Antriebsrädern, drei Kupplungseinheiten mit jeweils zwei Kopplungselementen und drei Bremseinheiten mit jeweils einem Kopplungselement auf.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Mehrstufengetriebe mit einer hohen Flexibilität und einem hohem Wirkungsgrad bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Mehrstufengetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das wenigstens konstruktiv zur Schaltung von zumindest zwölf unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen ist, mit vier wirkungsmäßig miteinander verbundenen Planetenradstufen, mit einer Getriebeeingangswelle zur Anbindung eines Verbrennungsmotors, mit einer Getriebeausgangswelle zur Anbindung von Antriebsrädern, mit vier Kupplungseinheiten, die jeweils zwei Kopplungselemente aufweisen, und mit drei Bremseinheiten, die jeweils ein Kopplungselement aufweisen, vorgeschlagen.
Durch eine solche Ausgestaltung eines Mehrstufengetriebes kann ein kompaktes Mehrstufengetriebe mit zwölf Vorwärtsgetriebegängen und drei Rückwärtsgetriebegängen bereitgestellt werden, welches zum einen eine sehr hohe Flexibilität und eine hohe Lastschaltbarkeit und zum anderen einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Drehzahl- und Drehmomentfaktoren von Getriebeelementen des Mehrstufengetriebes, insbesondere von Planetenradträgern, können durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung zumindest teilweise gesenkt werden, wodurch eine Belastung der Getriebeelemente reduziert werden kann. Weiter kann eine geringe Relativdrehzahl in zumindest einer offenen Kupplungseinheit und/oder zumindest einer offenen Bremseinheit realisiert werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Mehrstufengetriebes kann zumindest eines der Kupplungseinheiten und/oder zumindest eines der Bremseinheiten formschlüssig schaltend ausgeführt werden, wodurch ein Mehrstufengetriebe mit geringen Schleppverlusten bereitgestellt werden kann. Des Weiteren kann eine besonders hohe Spreizung, insbesondere größer als 11, zwischen dem ersten Vorwärtsgetriebegang und dem letzten Vorwärtsgetriebegang realisiert werden. Ferner sind besonders einfach eine Hybridfunktionalität mit einem oder zwei Elektromotoren und/oder eine Allradfunktionalität darstellbar.
Unter einer „Kupplungseinheit” soll insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die in einem Leistungsfluss zwischen zwei der Planetenradstufen angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, ihre zwei drehbar angeordneten Kopplungselemente, die in einem geöffneten Zustand unabhängig voneinander verdrehbar sind, in einem geschlossenen Zustand drehfest miteinander zu verbinden. Unter einer „Bremseinheit” soll insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die wirkungsmäßig zwischen einer der Planetenradstufen und einem Getriebegehäuse angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, ihr drehbares Kopplungselement, das in einem geöffneten Zustand unabhängig von dem Getriebegehäuse verdrehbar ist, in einem geschlossenen Zustand mit dem Getriebegehäuse drehfest zu verbinden. Unter „drehfest verbunden” soll insbesondere eine Verbindung verstanden werden, bei der ein Leistungsfluss über eine vollständige Umdrehung gemittelt mit einem unveränderten Drehmoment, einer unveränderten Drehrichtung und/oder einer unveränderten Drehzahl übertragen wird.
Die Kupplungseinheiten sind vorzugsweise jeweils wirkungsmäßig zwischen den Planetenradstufen angeordnet, so dass in dem geschlossenen Zustand zumindest zwei Getriebeelemente der Planetenradstufen drehfest miteinander verbunden sind. Die Bremseinheiten sind jeweils wirkungsmäßig zwischen einer der Planetenradstufen und dem Getriebegehäuse angeordnet, so dass in dem geschlossenen Zustand zumindest ein Getriebeelement der Planetenradstufen mit dem Getriebegehäuse drehfest verbunden ist. Unter einer Kupplungseinheit soll in diesem Zusammenhang insbesondere keine Kupplungseinheit verstanden werden, die der ersten Planetenradstufe vorgeschaltet oder der vierten Planetenradstufe nachgeschaltet ist. Unter einer „der ersten Planetenradstufe vorgeschalteten Kupplungseinheit” soll in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung eine Kupplungseinheit verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen dem Verbrennungsmotor und der Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Unter einer „der vierten Planetenradstufe nachgeschalteten Kupplungseinheit bzw. Bremseinheit” soll in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung eine Kupplungseinheit bzw. Bremseinheit verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen der Getriebeausgangswelle und einem Achsantrieb angeordnet ist, wie beispielsweise eine Allradkupplung. Grundsätzlich kann eine Schaltbarkeit des Mehrstufengetriebes durch eine der ersten Planetenradstufe vorgeschaltete und/oder der vierten Planetenradstufe nachgeschaltete Kupplungseinheit erhöht werden.
Unter „konstruktiv zur Schaltung eines Getriebegangs vorgesehen” soll insbesondere verstanden werden, dass mittels der Kupplungseinheiten und Bremseinheiten mechanisch ein entsprechender Getriebegang grundsätzlich bildbar ist, unabhängig davon, ob im Rahmen einer Schaltstrategie auf die Schaltung des Getriebegangs verzichtet wird oder nicht. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgebildet, ausgestattet, ausgestaltet, ausgelegt und/oder angeordnet verstanden werden.
Indem das Mehrstufengetriebe vier Kupplungseinheiten und drei Bremseinheiten aufweist, umfasst das Mehrstufengetriebe in Summe sieben Schalteinheiten. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest eine der Schalteinheiten, besonders vorteilhaft zumindest zwei der Schalteinheiten, formschlüssig ausgebildet. Dadurch kann ein Schleppverlust gering gehalten werden, wodurch ein Leistungsverlust innerhalb des Mehrstufengetriebes vorteilhaft verringert werden kann. Vorzugsweise ist eine der Kupplungseinheiten als formschlüssig ausgebildete Schalteinheit ausgeführt. Besonders vorteilhaft ist zusätzlich oder alternativ zumindest eine der Bremseinheiten als formschlüssig ausgebildete Schalteinheit ausgeführt.
Unter einer „formschlüssig ausgebildeten Schalteinheit” soll dabei insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die zur Verbindung ihrer Kopplungselemente bzw. zur Anbindung ihres Kopplungselements eine Verzahnung und/oder Klauen aufweist, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung formschlüssig ineinandergreifen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand zumindest hauptsächlich durch einen Formschluss erfolgt. Die sieben Schalteinheiten können grundsätzlich reibschlüssig oder formschlüssig ausgebildet sein. Unter einer „reibschlüssig ausgebildeten Schalteinheit” soll dabei insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die zur Verbindung ihrer Kopplungselemente bzw. zur Anbindung ihres Kopplungselements zumindest zwei Reibpartner aufweist, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung reibschlüssig aneinander anliegen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand zumindest hauptsächlich durch Reibung erfolgt. Eine reibschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenkupplungseinheit und eine reibschlüssig ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenbremseinheit ausgebildet. Eine formschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit ist vorzugsweise als eine Klauenkupplungseinheit und eine formschlüssig ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Klauenbremseinheit ausgebildet. Eine formschlüssig ausgebildete Schalteinheit ist vorteilhaft über eine Schiebemuffe schaltbar. Dabei kann eine formschlüssig ausgebildete Schalteinheit mit einer oder ohne eine Synchronisierung ausgeführt sein.
Vorzugsweise umfasst das Mehrstufengetriebe Aktuatoren zur automatisierten Schaltung der Kupplungseinheiten und der Bremseinheiten. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, zumindest einen Teil der Kupplungseinheiten und/oder der Bremseinheiten zumindest teilweise selbstständig schaltend auszuführen. Eine selbstständig schaltende Kupplungseinheit bzw. Bremseinheit ist insbesondere als ein Freilauf ausgebildet. Es ist weiterhin grundsätzlich möglich, zumindest einen Teil der Kupplungseinheiten und/oder der Bremseinheiten als jeweils eine Kombination aus einer reibschlüssig ausgebildeten Schalteinheit und einer selbstständig schaltenden Schalteinheit oder als jeweils eine Kombination aus einer formschlüssig ausgebildeten Schalteinheit und einer selbstständig schaltenden Schalteinheit auszubilden.
Die vier Planetenradstufen sind vorzugsweise als eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Planetenradstufe ausgeführt. Vorzugsweise sind die Planetenradstufen entlang einer Hauptrotationsachse hintereinander angeordnet. Die Nummerierungen der Planetenradstufen „erste”, „zweite”, „dritte” und „vierte” stellen entlang einer von dem Verbrennungsmotor ausgehenden axialen Richtung betrachtet insbesondere eine Reihenfolge einer axialen Anordnung der Planetenradstufen dar, wobei entlang der von dem Verbrennungsmotor ausgehenden Richtung betrachtet im Vergleich zu den anderen drei Planetenradstufen die erste Planetenradstufe eine erste, d. h vorderste Axialposition, die zweite Planetenradstufe eine der ersten Axialposition nachfolgende zweite Axialposition, die dritte Planetenradstufe eine der zweiten Axialposition nachfolgende dritte Axialposition und die vierte Planetenradstufe eine der dritten Axialposition nachfolgende vierte, d. h. hinterste Axialposition einnimmt. Grundsätzlich ist aber auch eine räumliche Umordnung der Planetenradstufen, beispielsweise in einer gestapelten Anordnung, denkbar. Ebenfalls ist grundsätzlich eine räumliche Umordnung durch eine geänderte Anordnung der Kupplungseinheiten und/oder der Bremseinheiten oder eine geänderte Anordnung von Zwischenwellen des Mehrstufengetriebes denkbar.
Zur Vereinfachung soll weiter unter einem „ersten, zweiten, dritten oder vierten Planetenradträger” jeweils ein der ersten, zweiten, dritten oder vierten Planetenradstufe zugeordneter Planetenradträger verstanden werden. Entsprechend soll unter einem „ersten, zweiten, dritten oder vierten Sonnenrad” und einem „ersten, zweiten, dritten oder vierten Hohlrad” jeweils ein der ersten, zweiten, dritten oder vierten Planetenradstufe zugeordnetes Sonnenrad oder ein der ersten, zweiten, dritten oder vierten Planetenradstufe zugeordnetes Hohlrad verstanden werden. Beispielsweise soll unter dem ersten Planetenradträger ein Planetenradträger der ersten Planetenradstufe verstanden werden.
Vorzugsweise ist zumindest eine der Kupplungseinheiten dazu vorgesehen, eine Planetenradstufe zu verblocken. Unter einem „Verblocken einer Planetenradstufe” soll insbesondere verstanden werden, dass das Sonnenrad, der Planetenradträger und das Hohlrad einer einzelnen Planetenradstufe drehfest miteinander verbunden sind, wodurch sie in einem solchen Betriebszustand stets eine gleiche Drehzahl und eine gleiche Drehrichtung aufweisen. Unter einer „Kupplungseinheit, die dazu vorgesehen ist, eine Planetenradstufe zu verblocken” soll eine verblockende Kupplungseinheit verstanden werden, mittels der durch Schließen lediglich dieser Kupplungseinheit die entsprechende Planetenradstufe verblockt werden kann. Hierzu kann die verblockende Kupplungseinheit wahlweise zwischen Sonnenrad und Planetenträger oder zwischen Sonnenrad und Hohlrad oder zwischen Planetenträger und Hohlrad, jeweils einer Planetenradstufe, angeordnet sein.
Die im Folgenden beschriebene Ausgestaltung eines Mehrstufengetriebes stellt ein spezielles Ausführungsbeispiel dar, zu dem es grundsätzlich noch weitere kinematisch äquivalente Ausführungsbeispiele gibt. Beispielsweise können insbesondere die Planetenradstufen, wie im Folgenden dargestellt, durch Einfachplanetenradsätze ausgebildet werden. In kinematisch äquivalenter Weise ist es aber auch denkbar, zumindest eine der Planetenradstufen durch einen Doppelplanetenradsatz auszubilden, wodurch für eine kinematische gleiche Wirkweise lediglich eine Standübersetzung der Planetenradstufe angepasst werden muss. Zudem kann grundsätzlich auch eine Anbindung von einem Sonnenrad und einem Planetenradträger oder von einem Hohlrad und einem Planetenradträger oder von einem Sonnenrad und einem Hohlrad getauscht werden, ohne dass sich eine Kinematik des Mehrstufengetriebes ändert.
Die Begriffe „axial” und „radial” sind im Folgenden insbesondere auf die Hauptrotationsache des Mehrstufengetriebes bezogen, so dass der Ausdruck „axial” insbesondere eine Richtung bezeichnet, die parallel oder koaxial zu der Hauptrotationsache verläuft. Ferner bezeichnet der Ausdruck „radial” insbesondere eine Richtung, die senkrecht zu der Hauptrotationsache verläuft.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 ein Getriebeschema eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes und
2 ein Schaltschema des Mehrstufengetriebes.
1 zeigt ein Getriebeschema eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes eines Kraftfahrzeugs. Das Mehrstufengetriebe ist als ein Kraftfahrzeuggetriebe ausgestaltet. Es weist genau vier wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 auf. Die erste Planetenradstufe P1, die zweite Planetenradstufe P2, die dritte Planetenradstufe P3 und die vierte Planetenradstufe P4 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel entlang einer Hauptrotationsachse 10 hintereinander angeordnet. Alle vier Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 des Mehrstufengetriebes weisen einen Einfachplanetenradsatz auf.
Das Mehrstufengetriebe weist genau vier Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 und genau drei Bremseinheiten S2, S4, S6 auf, die zur Schaltung der Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 vorgesehen sind. Die vier Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 und die drei Bremseinheiten S2, S4, S6 sind wirkungsmäßig innerhalb eines durch die Planetenradstufe P1, P2, P3, P4 ausgebildeten Zahnradsatzes angeordnet. Die vier Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 und die drei Bremseinheiten S2, S4, S6 sind wirkungsmäßig in dem durch die Planetenradstufe P1, P2, P3, P4 ausgebildeten Zahnradsatzes integriert, d. h. die Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 und die drei Bremseinheiten S2, S4, S6 sind dazu vorgesehen, unterschiedliche Wirkverbindungen zwischen den Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 untereinander und/oder einem Getriebegehäuse 13 herzustellen.
Das Mehrstufengetriebe ist konstruktiv dazu vorgesehen, zwölf unterschiedlich übersetzte Vorwärtsgetriebegänge V1–V10, V1/2, V2/3 zu schalten. Dabei sind die zwei Vorwärtsgetriebegänge V1/2, V2/3 als Zwischengänge ausgebildet. Der als Zwischengang ausgebildete Vorwärtsgetriebegang V1/2 ist bezüglich der Übersetzung zwischen dem ersten Vorwärtsgetriebegang V1 und dem zweiten Vorwärtsgetriebegang V2 angeordnet. Der als Zwischengang ausgebildete Vorwärtsgetriebegang V2/3 ist bezüglich der Übersetzung zwischen dem zweiten Vorwärtsgetriebegang V2 und dem dritten Vorwärtsgetriebegang V3 angeordnet. Weiter ist das Mehrstufengetriebe konstruktiv dazu vorgesehen, vier alternative Vorwärtsgetriebegänge V4', V4'', V4''', V4''' zu dem vierten Vorwärtsgetriebegang V4 zu schalten, die alle dieselbe Übersetzung aufweisen. Ferner ist das Mehrstufengetriebe konstruktiv dazu vorgesehen, drei alternative Vorwärtsgetriebegänge V6', V6'', V6''' zu dem sechsten Vorwärtsgetriebegang V6 zu schalten, die alle dieselbe Übersetzung aufweisen. Durch die alternativen Vorwärtsgetriebegänge V4', V4'', V4''', V4'''', V6', V6'', V6''' weist das Mehrstufengetriebe eine besonders hohe Schaltflexibilität auf. Außerdem ist das Mehrstufengetriebe konstruktiv zur Schaltung von zumindest einem Rückwärtsgetriebegang R, R1, R2 vorgesehen. Das Mehrstufengetriebe ist konstruktiv dazu vorgesehen, drei unterschiedlich übersetzte Rückwärtsgetriebegänge R, R1, R2 zu schalten. Eine Anzahl der tatsächlich verwendeten Vorwärtsgetriebegänge V1–V10, V1/2, V2/3, der tatsächlich verwendeten alternativen Vorwärtsgetriebegänge V4', V4'', V4''', V4''', V6', V6'', V6''' und der tatsächlich verwendeten Rückwärtsgetriebegänge R, R1, R2 kann dabei in Abhängigkeit von einer Betriebsstrategie eingeschränkt sein, beispielsweise elektronisch durch eine entsprechend programmierte Steuer- und Regeleinheit.
Das Mehrstufengetriebe ist dazu vorgesehen, einen nicht näher dargestellten Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs mit einem nicht näher dargestellten Achsantrieb für einen Antrieb von Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs zu verbinden. Mittels des Mehrstufengetriebes kann ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Achsantrieb eingestellt werden. Das Mehrstufengetriebe kann zur Bereitstellung einer Hybridfunktionalität mit einem Hybridantriebsmodul verbunden werden, mittels dessen ein Antriebsmoment verändert werden kann. Weiter kann mittels des Hybridantriebsmoduls und dem Mehrstufengetriebe ein CVT realisiert werden, wodurch ein Mehrstufengetriebe realisiert werden kann, deren Übersetzungsverhältnis zumindest in Teilbereichen stufenlos eingestellt werden kann. Insbesondere ist es dabei denkbar, zumindest einen Elektromotor in den Zahnradsatz zu integrieren, um ein Hybridantriebsmodul bereitzustellen.
Zur Anbindung des Verbrennungsmotors weist das Mehrstufengetriebe eine Getriebeeingangswelle 11 auf, die dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment in das Mehrstufengetriebe einzuleiten. Die Getriebeeingangswelle 11 ist in einem montierten Zustand drehfest mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden oder verbindbar. Grundsätzlich kann der Getriebeeingangswelle 11 ein Schwingungsdämpfer vorgeschalten sein. Der Getriebeeingangswelle 11 kann weiter ein nicht näher dargestelltes Modul vorgeschaltet sein, das insbesondere dazu vorgesehen sein soll, eine Anfahrfunktionalität bereitzustellen. Als ein vorgeschaltetes Modul ist beispielsweise ein Wandler oder eine nasse Anfahrkupplung denkbar. Grundsätzlich kann das zum Anfahren vorgesehene Modul aber auch in das Mehrstufengetriebe integriert sein.
Zur Anbindung der Antriebsräder weist das Mehrstufengetriebe eine Getriebeausgangswelle 12 auf, die dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment aus dem Mehrstufengetriebe auszuleiten. Die Getriebeausgangswelle 12 ist permanent drehfest mit dem Achsantrieb des Kraftfahrzeugs verbunden. Der Getriebeausgangswelle 12 können unterschiedliche Module nachgeschaltet werden, mittels deren das aus dem Mehrstufengetriebe ausgeleitete Antriebsmoment auf die Antriebsräder verteilt werden kann, wie beispielsweise ein Differentialgetriebe, das für einen Drehzahlausgleich zwischen den Antriebsrädern vorgesehen ist, oder ein zur Bereitstellung einer Allradfunktionalität vorgesehenes Allradantriebsmodul, das das Antriebsmoment auf zwei verschiedene Antriebsachsen verteilt. Die Getriebeeingangswelle 11 und die Getriebeausgangswelle 12 können grundsätzlich beliebig zueinander angeordnet sein. Dabei ist insbesondere eine koaxiale Anordnung auf gegenüberliegenden Seiten des Mehrstufengetriebes vorteilhaft. Aber auch eine Anordnung auf der gleichen Seite des Mehrstufengetriebes ist denkbar. Beispielsweise kann durch eine Umordnung der Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 das Mehrstufengetriebe für einen Front-Quer-Einbau vorgesehen werden, bei dem ein Abtrieb zwischen den einzelnen Planetenradstufen P1, P2, P3, P3 liegt.
Die erste Planetenradstufe P1 ist entlang der Hauptrotationsachse 10 eingangsseitig angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1 weist einen Einfachplanetenradsatz auf. Die erste Planetenradstufe P1 umfasst ein erstes Sonnenrad P11, ein erstes Hohlrad P13 und einen ersten Planetenradträger P12. Der erste Planetenradträger P12 führt erste Planetenräder P14 auf einer Kreisbahn. Die ersten Planetenräder P14 kämmen mit dem ersten Sonnenrad P11 und mit dem ersten Hohlrad P13. Die ersten Planetenräder P14 sind drehbar auf dem ersten Planetenradträger P12 gelagert.
Die zweite Planetenradstufe P2 ist entlang der Hauptrotationsachse 10 mittig eingangsseitig angeordnet. Sie ist axial zwischen der ersten Planetenradstufe P1 und der dritten Planetenradstufe P3 angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2 weist einen Einfachplanetenradsatz auf. Die zweite Planetenradstufe P2 umfasst ein zweites Sonnenrad P21, ein zweites Hohlrad P23 und einen zweiten Planetenradträger P22. Der zweite Planetenradträger P22 führt zweite Planetenräder P24 auf einer Kreisbahn. Die zweiten Planetenräder P24 kämmen mit dem zweiten Sonnenrad P21 und mit dem zweiten Hohlrad P23. Die zweiten Planetenräder P24 sind drehbar auf dem zweiten Planetenradträger P22 gelagert.
Die dritte Planetenradstufe P3 ist entlang der Hauptrotationsachse 10 mittig ausgangsseitig angeordnet. Sie ist axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2 und der vierten Planetenradstufe P4 angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3 weist einen Einfachplanetenradsatz auf. Die dritte Planetenradstufe P3 umfasst ein drittes Sonnenrad P31, ein drittes Hohlrad P33 und einen dritten Planetenradträger P32. Der dritte Planetenradträger P32 führt dritte Planetenräder P34 auf einer Kreisbahn. Die dritten Planetenräder P34 kämmen mit dem dritten Sonnenrad P31 und mit dem dritten Hohlrad P33. Die dritten Planetenräder P34 sind drehbar auf dem dritten Planetenradträger P32 gelagert.
Die vierte Planetenradstufe P4 ist entlang der Hauptrotationsachse 10 ausgangsseitig angeordnet. Die vierte Planetenradstufe P4 weist einen Einfachplanetenradsatz auf. Die vierte Planetenradstufe P4 umfasst ein viertes Sonnenrad P41, ein viertes Hohlrad P43 und einen vierten Planetenradträger P42. Der vierte Planetenradträger P42 führt vierte Planetenräder P44 auf einer Kreisbahn. Die vierten Planetenräder P44 kämmen mit dem vierten Sonnenrad P41 und mit dem vierten Hohlrad P43. Die vierten Planetenräder P44 sind drehbar auf dem vierten Planetenradträger P42 gelagert.
Die vier Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 weisen jeweils ein erstes drehbares Kopplungselement S11, S31, S51, S71 und ein zweites drehbares Kopplungselement S12, S32, S52, S72 auf. Die vier Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 sind jeweils dazu vorgesehen, ihre beiden Kopplungselemente S11, S12, S31, S32, S51, S52, S71, S72 drehfest miteinander zu verbinden. Beide Kopplungselemente S11, S12, S31, S32, S51, S52, S71, S72 der jeweiligen Kupplungseinheit S1, S3, S5, S7 sind dabei mit zumindest einem der Sonnenräder P11, P21, P31, P41 einem der Planetenradträger P12, P22, P32, P42 und/oder einem der Hohlräder P13, P23, P33, P43 permanent verbunden.
Die drei Bremseinheiten S2, S4, S6 weisen jeweils nur ein drehbar gelagertes Kopplungselement S21, S41, S61 auf, die jeweils drehfest mit dem Getriebegehäuse 13 verbindbar sind. Die drei Bremseinheiten S2, S4, S6 sind jeweils dazu vorgesehen, ihr drehbares Kopplungselement S21, S41, S61 gehäusefest zu fixieren. Das Kopplungselement S21, S41, S61 der jeweiligen Bremseinheiten S2, S4, S6 ist dabei mit zumindest einem der Sonnenräder P11, P21, P31, P41, einem der Planetenradträger P12, P22, P32, P42 und/oder einem der Hohlräder P13, P23, P33, P43 permanent verbunden.
Eines der vier Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 ist formschlüssig ausgebildet. Die restlichen drei der vier Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 sind reibschlüssig ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kupplungseinheit S5 formschlüssig und die drei Kupplungseinheiten S1, S3, S7 sind reibschlüssig ausgebildet. Die reibschlüssig ausgebildeten Kupplungseinheiten S1, S3, S7 weisen jeweils ein nicht näher dargestelltes Kupplungslamellenpaket auf, das zur Herstellung der drehfesten, reibschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Kopplungselementen S11, S12, S31, S32, S71, S72 der entsprechenden Kupplungseinheit S1, S3, S7 vorgesehen ist. Die drei reibschlüssig ausgebildeten Kupplungseinheiten S1, S3, S7 sind als Lamellenkupplungen ausgebildet. Die formschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit S5 umfasst eine nicht näher dargestellte Schiebemuffe, die zur Herstellung der drehfesten, formschlüssigen Verbindung zwischen den zwei Kopplungselementen S51, S52 vorgesehen ist. Die formschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit S5 weist weiter eine nicht näher dargestellte Synchronisiereinheit auf, auf die grundsätzlich auch verzichtet werden kann. Die formschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit S5 ist als eine Klauenkupplung ausgebildet.
Zwei der drei Bremseinheiten S2, S4, S6 sind formschlüssig ausgebildete. Die andere der drei Bremseinheiten S2, S4, S6 ist reibschlüssig ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die zwei Bremseinheiten S2, S6 formschlüssig ausgebildet und die Bremseinheit S4 reibschlüssig ausgebildet. Die reibschlüssig ausgebildete Bremseinheit S4 weist ein nicht näher dargestelltes Kupplungslamellenpaket auf, das zur Herstellung der drehfesten, reibschlüssigen Verbindung des Kopplungselements S41 mit dem Getriebegehäuse 13 vorgesehen ist. Die reibschlüssig ausgebildete Bremseinheit S4 ist als eine Lamellenbremse ausgebildet. Die formschlüssig ausgebildeten Bremseinheiten S2, S6 umfassen jeweils eine nicht näher dargestellte Schiebemuffe, die zur Herstellung der drehfesten, formschlüssigen Verbindung zwischen dem Kopplungselement S21, S61 und dem Getriebegehäuse 13 vorgesehen ist. Die formschlüssig ausgebildeten Bremseinheiten S2, S6 weisen weiter jeweils eine nicht näher dargestellte Synchronisiereinheit auf, auf die grundsätzlich auch verzichtet werden kann. Die zwei formschlüssig ausgebildeten Bremseinheiten S2, S6 sind als Klauenkupplungen ausgebildet.
Durch die formschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit S5 und die formschlüssig ausgebildeten Bremseinheiten S2, S6 sind in den Vorwärtsgetriebegängen V1, V3, V5, V6, V10, V11 jeweils nur zwei der reibschlüssig ausgebildeten Kupplungseinheiten S1, S3, S7 bzw. Bremseinheiten S4 geöffnet. In den alternativen Vorwärtsgetriebegängen V6', V6''', V8', V8'', V8''' sind ebenfalls nur zwei der reibschlüssig ausgebildeten Kupplungseinheiten S1, S3, S7 bzw. Bremseinheiten S4 geöffnet. Durch die formschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit S5 und die formschlüssig ausgebildeten Bremseinheiten S2, S6 sind in den Vorwärtsgetriebegängen V7, V8, V9 sogar jeweils nur eines der reibschlüssig ausgebildeten Kupplungseinheiten S1, S3, S7 bzw. Bremseinheiten S4 geöffnet. Alternativ kann die Kupplungseinheit S5 und/oder zumindest eines der Bremseinheiten S2, S6 aber auch beispielsweise mittels eines Kupplungslamellenpakets reibschlüssig ausgebildet sein.
Die Kupplungseinheit S1 und die Bremseinheit S2 sind eingangsseitig der ersten Planetenradstufe P1 angeordnet. Dabei ist die Bremseinheit S2 axial zwischen der Kupplungseinheit S1 und der ersten Planetenradstufe Pb angeordnet. Die Kupplungseinheit S3 ist axial zwischen der ersten Planetenradstufe P1 und der zweiten Planetenradstufe P2 angeordnet. Die Bremseinheit S4 ist axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2 und der dritten Planetenradstufe P3 angeordnet. Sie ist axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2 und der Kupplungseinheit S5 angeordnet. Die Kupplungseinheit S5 ist axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2 und der dritten Planetenradstufe P3 angeordnet. Sie ist axial zwischen der Bremseinheit S4 und der dritten Planetenradstufe P3 angeordnet. Die Bremseinheit S6 ist axial in Höhe der dritten Planetenradstufe P3 angeordnet. Die Kupplungseinheit S7 ist axial in Höhe der vierten Planetenradstufe P4 angeordnet. Die Kupplungseinheiten S1, S5 und die Bremseinheiten S2, S4, S6 sind außenliegend ausgeführt, d. h. eine Betätigungsmittelversorgung der Kupplungseinheiten S1, S5 und der Bremseinheiten S2, S4, S6 ist ohne ein Durchführen eines Betätigungsmittels durch ein drehbar gelagertes Getriebeelement realisiert. Die Kupplungseinheiten S3, S7 sind innenliegend ausgeführt, d. h. die Betätigungsmittelversorgung der Kupplungseinheiten S3, S7 ist durch ein Durchführen des Betätigungsmittels durch ein drehbar gelagertes Getriebeelement realisiert. Die Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 und die Bremseinheiten S2, S4, S6 sind hydraulisch betätigt.
Die Getriebeeingangswelle 11 ist permanent drehfest mit dem ersten Sonnenrad P11, dem ersten Kopplungselement S11 der Kupplungseinheit S1 und dem vierten Planetenradträger P42 verbunden. Die Getriebeausgangswelle 12 ist permanent drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32, dem zweiten Kopplungselement S72 der Kupplungseinheit S7 und dem ersten Kopplungselement S51 der Kupplungseinheit S5 verbunden.
Zur Verbindung der Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 umfasst das Mehrstufengetriebe vier Zwischenwellen 14, 15, 16, 17. Die Zwischenwellen 14, 15, 16, 17 sind zur Übertragung eines Leistungsflusses zwischen den Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 vorgesehen. Sie sind jeweils mit zumindest zwei der Sonnenräder P11, P21, P31, P41, Planetenradträger P12, P22, P32, P42, Hohlräder P13, P23, P33, P43 und/oder der Kopplungselemente S12, S21, S31, S32, S41, S52 permanent drehfest verbunden.
Die Getriebeeingangswelle 11 durchsetzt die vier Planetenradstufen P1, P2, P3, P4. Die Getriebeeingangswelle 11 verbindet das erste Sonnenrad P11 und den vierten Planetenradträger P42 permanent drehfest mit dem ersten Kopplungselement S11 der Kupplungseinheit S1. Zur Anbindung des vierten Planetenradträgers P42 ist die Getriebeeingangswelle 11 ausgangsseitig der vierten Planetenradstufe P4 radial nach außen geführt. Sie ist zur Anbindung des vierten Planetenradträgers P42 axial zwischen der vierten Planetenradstufe P4 und der Getriebeausgangswelle 12 radial nach außen geführt. Zur Anbindung des ersten Kopplungselements S11 der Kupplungseinheit S1 ist die Getriebeeingangswelle 11 eingangsseitig der ersten Planetenradstufe P1 radial nach außen geführt. Die Getriebeeingangswelle 11 ist axial in Höhe des ersten Sonnenrads P11 radial innen an dem ersten Sonnenrad P11 angebunden. Die Getriebeeingangswelle 11 begrenzt das Mehrstufengetriebe eingangsseitig.
Die Getriebeausgangswelle 12 verbindet den dritten Planetenradträger P32 permanent drehfest mit dem zweiten Kopplungselement S72 der Kupplungseinheit S7 und dem ersten Kopplungselement S51 der Kupplungseinheit S5. Sie ist zur Anbindung des zweiten Kopplungselements S72 der Kupplungseinheit S7 ausgangsseitig der vierten Planetenradstufe P4 radial nach außen und anschließend axial nach innen geführt. Zur Anbindung des dritten Planetenradträgers P32 ist die Getriebeausgangswelle 12 ausgangsseitig der vierten Planetenradstufe P4 radial nach außen, anschließend axial nach innen und schließlich axial zwischen der dritten Planetenradstufe P3 und der vierten Planetenradstufe P4 radial nach innen geführt. Die Getriebeausgangswelle 12 umgibt die vierte Planetenradstufe P4. Sie umgibt teilweise die Getriebeeingangswelle 11 und teilweise die dritte Zwischenwelle 16. Zur Anbindung des ersten Kopplungselements S51 der Kupplungseinheit S5 ist die Getriebeausgangswelle 12 axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2 und der dritten Planetenradstufe P3 radial nach außen geführt. Um das erste Kopplungselement S51 der Kupplungseinheit S5 und das zweite Kopplungselement S72 der Kupplungseinheit S7 permanent drehfest miteinander zu verbinden, durchsetzt die Getriebeausgangswelle 12 den dritten Planetenradträger P32. Die Getriebeausgangswelle 12 begrenzt das Mehrstufengetriebe ausgangsseitig.
Die erste Zwischenwelle 14 verbindet das zweite Kopplungselement S12 der Kupplungseinheit S1, das Kopplungselement S21 der Bremseinheit S2 und das erste Kopplungselement S31 der Kupplungseinheit S3 permanent drehfest miteinander. Sie verbindet das zweite Kopplungselement S12 der Kupplungseinheit S1, das Kopplungselement S21 der Bremseinheit S2 und das erste Kopplungselement S31 der Kupplungseinheit S3 permanent drehfest mit dem ersten Planetenradträger P12. Zur Anbindung des Kopplungselements S21 der Bremseinheit S2 ist die erste Zwischenwelle 14 axial zwischen der Kupplungseinheit S1 und der ersten Planetenradstufe P1 radial nach außen geführt. Zur Anbindung des ersten Kopplungselements S31 der Kupplungseinheit S3 ist die erste Zwischenwelle 14 axial zwischen der ersten Planetenradstufe P1 und der zweiten Planetenradstufe P2 radial nach außen geführt. Um das zweite Kopplungselement S21 der Kupplungseinheit S1, das Kopplungselement S21 der Bremseinheit S2 und das erste Kopplungselement S31 der Kupplungseinheit S3 permanent drehfest miteinander zu verbinden, durchsetzt die erste Zwischenwelle 14 den ersten Planetenradträger P12.
Die zweite Zwischenwelle 15 verbindet das erste Hohlrad P13 und den zweiten Planetenradträger P22 permanent drehfest miteinander. Die zweite Zwischenwelle 15 umgibt die zweite Planetenradstufe P2. Sie ist radial außen an das erste Hohlrad P13 angebunden. Zur Anbindung des zweiten Planetenradträgers P22 ist die zweite Zwischenwelle 15 axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2 und der dritten Planetenradstufe P3 radial nach innen geführt. Sie ist zur Anbindung des zweiten Planetenradträgers P22 axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2 und der vierten Zwischenwelle 17 radial nach innen geführt. Die zweite Zwischenwelle 15 umgibt die Kupplungseinheit S3.
Die dritte Zwischenwelle 16 verbindet das zweite Hohlrad P23, das dritte Sonnenrad P31 und das vierte Sonnenrad P41 permanent drehfest mit dem zweiten Kopplungselement S32 der Kupplungseinheit S3. Zur Anbindung an das dritte Sonnenrad P31 und das vierte Sonnenrad P41 durchsetzt die dritte Zwischenwelle 16 die zweite Planetenradstufe P2. Zur Anbindung des zweiten Hohlrads P23 und des zweiten Kopplungselements S32 der Kupplungseinheit S3 ist die dritte Zwischenwelle 16 axial zwischen der ersten Planetenradstufe P1 und der zweiten Planetenradstufe P2 radial nach außen geführt. Die dritte Zwischenwelle 16 umgibt axial teilweise die Getriebeeingangswelle 11. Die dritte Zwischenwelle 16 ist axial außen an das zweite Hohlrad P23 angebunden.
Die vierte Zwischenwelle 17 verbindet das zweite Sonnenrad P21 permanent drehfest mit dem Kopplungselement S41 der Bremseinheit S4 und dem zweiten Kopplungselement S52 der Kupplungseinheit S5. Zur Anbindung der Kopplungselemente S41, S52 ist die vierte Zwischenwelle 17 axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2 und der dritten Planetenradstufe P3 radial nach außen geführt.
Das dritte Hohlrad P33 ist permanent drehfest mit dem Kopplungselement S61 der Bremseinheit S6 verbunden. Zur drehfesten Verbindung des dritten Hohlrads P33 mit dem Getriebegehäuse 13 ist das Kopplungselement S61 der Bremseinheit S6 axial außen an das dritte Hohlrad P33 angebunden und radial nach außen geführt.
Das vierte Hohlrad P43 ist permanent drehfest mit dem ersten Kopplungselement S71 der Kupplungseinheit S7 verbunden. Zur drehfesten Verbindung des vierten Hohlrads P43 mit der Getriebeausgangswelle 12 ist das erste Kopplungselement S71 der Kupplungseinheit S7 axial außen an das vierte Hohlrad P43 angebunden und radial nach außen geführt.
Die Kupplungseinheit S1 ist dazu vorgesehen, das drehfest mit dem ersten Sonnenrad P11 verbundene erste Kopplungselement S11 und das drehfest mit dem ersten Planetenradträger P12 verbundene zweite Kopplungselement S12 drehfest miteinander zu verbinden. Die Kupplungseinheit S1 ist dadurch insbesondere dazu vorgesehen, die Getriebeeingangswelle 11 drehfest mit dem ersten Planetenradträger P12 zu verbinden. Zudem ist die Kupplungseinheit S1 dadurch insbesondere dazu vorgesehen, die erste Planetenradstufe P1 zu verblocken. Die Kupplungseinheit S1 ist in den Vorwärtsgetriebegängen V2, V2/3, V3, V4', V5, V6, V6', V6''' geschlossen (vgl. 2).
Die Bremseinheit S2 ist dazu vorgesehen, das drehfest mit dem ersten Planetenradträger P12 verbundene Kopplungselement S21 gehäusefest anzubinden und damit drehfest mit dem Getriebegehäuse 13 zu verbinden. Die Bremseinheit S2 ist dadurch insbesondere dazu vorgesehen, den ersten Planetenradträger P12 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13 zu verbinden. Die Bremseinheit S2 ist in den Vorwärtsgetriebegängen V4'', V8, V9, V10 und den Rückwärtsgetriebegängen R, R1, R2 geschlossen.
Die Kupplungseinheit S3 ist dazu vorgesehen, das drehfest mit dem ersten Planetenradträger P12 verbundene erste Kopplungselement S31 und das drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23, dem dritten Sonnenrad P31 und dem vierten Sonnenrad P41 verbundene zweite Kopplungselement S32 drehfest miteinander zu verbinden. Die Kupplungseinheit S3 ist dadurch insbesondere dazu vorgesehen, den ersten Planetenradträger P12 drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23, dem dritten Sonnenrad P31 und dem vierten Sonnenrad P41 zu verbinden. Die Kupplungseinheit S3 ist in den Vorwärtsgetriebegängen V1, V1/2, V2, V4''', V6, V6'', V6''', V7, V8 und dem Rückwärtsgetriebegang R2 geschlossen.
Die Bremseinheit S4 ist dazu vorgesehen, das drehfest mit dem zweiten Sonnenrad P21 verbundene Kopplungselement S41 gehäusefest anzubinden und damit drehfest mit dem Getriebegehäuse 13 zu verbinden. Die Bremseinheit S4 ist dadurch insbesondere dazu vorgesehen, das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13 zu verbinden. Die Bremseinheit S4 ist in den Vorwärtsgetriebegängen V1, V3, V4, V5, V7, V9 und dem Rückwärtsgetriebegang R geschlossen.
Die Kupplungseinheit S5 ist dazu vorgesehen, das drehfest mit dem zweiten Sonnenrad P21 verbundene zweite Kopplungselement S52 und das drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32 verbundene erste Kopplungselement S51 drehfest miteinander zu verbinden. Die Kupplungseinheit S5 ist dadurch insbesondere dazu vorgesehen, das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32 zu verbinden. Sie ist dadurch insbesondere dazu vorgesehen, das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12 zu verbinden. Die Kupplungseinheit S5 ist in den Vorwärtsgetriebegangen V1/2, V2/3, V4'''', V6', V6'', V6''', V10 und den Rückwärtsgetriebegängen R1, R2 geschlossen.
Die Bremseinheit S6 ist dazu vorgesehen, das drehfest mit dem dritten Hohlrad P33 verbundene Kopplungselement S61 gehäusefest anzubinden und damit drehfest mit dem Getriebegehäuse 13 zu verbinden. Die Bremseinheit S6 ist dadurch insbesondere dazu vorgesehen, das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13 zu verbinden. Die Bremseinheit S6 ist in den Vorwärtsgetriebegängen V1, V1/2, V2, V2/3, V3, V4, V4', V4'', V4''', V4'''', V6', V6'', V6''', V10 und den Rückwärtsgetriebegängen R, R1 geschlossen.
Die Kupplungseinheit S7 ist dazu vorgesehen, das drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32 verbundene zweite Kopplungselement S72 und das drehfest mit dem vierten Hohlrad P43 verbundene erste Kopplungselement S71 drehfest miteinander zu verbinden. Die Kupplungseinheit S7 ist dadurch insbesondere dazu vorgesehen, das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12 zu verbinden. Sie ist dazu vorgesehen, das vierte Hohlrad P43 drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32 zu verbinden. Die Kupplungseinheit S7 ist in den Vorwärtsgetriebegängen V4, V4', V4'', V4''', V4'''', V5, V6, V6', V6'', V7, V8, V9, V10 geschlossen.
In der 2 ist ein Schaltschema des Mehrstufengetriebes dargestellt. Die Vorwärtsgetriebegänge V1–V10, V1/2, V2/3 und die Rückwärtsgetriebegänge R, R1, R2 werden mittels der Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 und der Bremseinheiten S2, S4, S6 automatisch geschaltet. In den im Folgenden beschriebenen Vorwärtsgetriebegängen V1–V10, V1/2, V2/3 sind in Summe jeweils höchstens drei der Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 und der Bremseinheiten S2, S4, S6 geschlossen, während die restlichen Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 und Bremseinheiten S2, S4, S6 geöffnet sind. Bei einem Schaltvorgang von einem der Vorwärtsgetriebegänge V1–V10, V1/2, V2/3 in einen benachbarten Vorwärtsgetriebegang V1–V10, V1/2, V2/3 wird jeweils genau eine der Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 oder jeweils genau eine der Bremseinheiten S2, S4, S6 geöffnet, während gleichzeitig genau eine der anderen Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 oder genau eine der anderen Bremseinheiten S2, S4, S6 geschlossen wird. Bei jedem Schaltvorgang von einem der Vorwärtsgetriebegänge V1–V10, V1/2, V2/3 in einen benachbarten Vorwärtsgetriebegang V1–V10, V1/2, V2/3 bleiben damit in Summe jeweils zwei bereits geschlossene Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 bzw. Bremseinheiten S2, S4, S6 geschlossen.
Der erste Vorwärtsgetriebegang V1 wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S3, die Bremseinheit S4 und die Bremseinheit S6 geschlossen werden. Die Kupplungseinheit S3 verbindet den ersten Planetenradträger P12 drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23, dem dritten Sonnenrad P31 und dem vierten Sonnenrad P41. Die Bremseinheit S4 verbindet das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Bremseinheit S6 verbindet das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13.
Der als Zwischengang ausgebildete Vorwärtsgetriebegang V1/2 wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S3, die Kupplungseinheit S5 und die Bremseinheit S6 geschlossen werden. Die Kupplungseinheit S3 verbindet den ersten Planetenradträger P12 drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23, dem dritten Sonnenrad P31 und dem vierten Sonnenrad P41. Die Kupplungseinheit S5 verbindet das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32. Sie verbindet das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12. Die Bremseinheit S6 verbindet das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13.
Der zweite Vorwärtsgetriebegang V2 wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S1, die Kupplungseinheit S3 und die Bremseinheit S6 geschlossen werden. Die Kupplungseinheit S1 verbindet die Getriebeeingangswelle 11 drehfest mit dem ersten Planetenradträger P12. Die Kupplungseinheit S3 verbindet den ersten Planetenradträger P12 drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23, dem dritten Sonnenrad P31 und dem vierten Sonnenrad P41. Die Bremseinheit S6 verbindet das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13.
Der als Zwischengang ausgebildete Vorwärtsgetriebegang V2/3 wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S1, die Kupplungseinheit S5 und die Bremseinheit S6 geschlossen werden. Die Kupplungseinheit S1 verbindet die Getriebeeingangswelle 11 drehfest mit dem ersten Planetenradträger P12. Die Kupplungseinheit S5 verbindet das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32. Sie verbindet das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12. Die Bremseinheit S6 verbindet das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13.
Der dritte Vorwärtsgetriebegang V3 wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S1, die Bremseinheit S4 und die Bremseinheit S6 geschlossen werden. Die Kupplungseinheit S1 verbindet die Getriebeeingangswelle 11 drehfest mit dem ersten Planetenradträger P12. Die Bremseinheit S4 verbindet das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Bremseinheit S6 verbindet das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13.
Der vierte Vorwärtsgetriebegang V4 wird gebildet, indem die Bremseinheit S4, die Bremseinheit S6 und die Kupplungseinheit S7 geschlossen werden. Die Bremseinheit S4 verbindet das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Bremseinheit S6 verbindet das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Kupplungseinheit S7 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12. Sie verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32.
Der alternative Vorwärtsgetriebegang V4' wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S1, die Bremseinheit S6 und die Kupplungseinheit S7 geschlossen werden. Der alternative Vorwärtsgetriebegang V4'' wird gebildet, indem die Bremseinheit S2, die Bremseinheit S6 und die Kupplungseinheit S7 geschlossen werden. Der alternative Vorwärtsgetriebegang V4''' wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S3, die Bremseinheit S6 und die Kupplungseinheit S7 geschlossen werden. Der alternative Vorwärtsgetriebegang V4'''' wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S5, die Bremseinheit S6 und die Kupplungseinheit S7 geschlossen werden.
Der fünfte Vorwärtsgetriebegang V5 wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S1, die Bremseinheit S4 und die Kupplungseinheit S7 geschlossen werden. Die Kupplungseinheit S1 verbindet die Getriebeeingangswelle 11 drehfest mit dem ersten Planetenradträger P12. Die Bremseinheit S4 verbindet das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Kupplungseinheit S7 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12. Sie verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32.
Der sechste Vorwärtsgetriebegang V6 ist als ein Direktgang ausgebildet. Der sechste Vorwärtsgetriebegang V6 wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S1, die Kupplungseinheit S3 und die Kupplungseinheit S7 geschlossen werden. Die Kupplungseinheit S1 verbindet die Getriebeeingangswelle 11 drehfest mit dem ersten Planetenradträger P12. Die Kupplungseinheit S3 verbindet den ersten Planetenradträger P12 drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23, dem dritten Sonnenrad P31 und dem vierten Sonnenrad P41. Die Kupplungseinheit S7 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12. Sie verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32.
Der alternative Vorwärtsgetriebegang V6' wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S1, die Kupplungseinheit S5 und die Kupplungseinheit S7 geschlossen werden. Der alternative Vorwärtsgetriebegang V6'' wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S3, die Kupplungseinheit S5 und die Kupplungseinheit S7 geschlossen werden. Der alternative Vorwärtsgetriebegang V6''' wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S1, die Kupplungseinheit S3 und die Kupplungseinheit S5 geschlossen werden.
Der siebte Vorwärtsgetriebegang V7 wird gebildet, indem die Kupplungseinheit S3, die Bremseinheit S4 und die Kupplungseinheit S7 geschlossen werden. Die Kupplungseinheit S3 verbindet den ersten Planetenradträger P12 drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23, dem dritten Sonnenrad P31 und dem vierten Sonnenrad P41. Die Bremseinheit S4 verbindet das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Kupplungseinheit S7 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12. Sie verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32.
Der achte Vorwärtsgetriebegang V8 wird gebildet, indem die Bremseinheit S2, die Kupplungseinheit S3 und die Kupplungseinheit S7 geschlossen werden. Die Bremseinheit S2 verbindet den ersten Planetenradträger P12 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Kupplungseinheit S3 verbindet den ersten Planetenradträger P12 drehfest mit dem zweiten Hohlrad P23, dem dritten Sonnenrad P31 und dem vierten Sonnenrad P41. Die Kupplungseinheit S7 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12. Sie verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32.
Der neunte Vorwärtsgetriebegang V9 wird gebildet, indem die Bremseinheit S2, die Bremseinheit S4 und die Kupplungseinheit S7 geschlossen werden. Die Bremseinheit S2 verbindet den ersten Planetenradträger P12 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Bremseinheit S4 verbindet das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Kupplungseinheit S7 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12. Sie verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32.
Der zehnte Vorwärtsgetriebegang V10 wird gebildet, indem die Bremseinheit S2, die Kupplungseinheit S5 und die Kupplungseinheit S7 geschlossen werden. Die Bremseinheit S2 verbindet den ersten Planetenradträger P12 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Kupplungseinheit S5 verbindet das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32. Sie verbindet das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12. Die Kupplungseinheit S7 verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12. Sie verbindet das vierte Hohlrad P43 drehfest mit dem dritten Planetenradträger P32.
Der Rückwärtsgetriebegang R wird gebildet, indem die Bremseinheit S2, die Bremseinheit S4 und die Bremseinheit S6 geschlossen werden. Die Bremseinheit S2 verbindet den ersten Planetenradträger P12 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Bremseinheit S4 verbindet das zweite Sonnenrad P21 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13. Die Bremseinheit S6 verbindet das dritte Hohlrad P33 drehfest mit dem Getriebegehäuse 13.
Das Mehrstufengetriebe ist zur Bildung der zwei weiteren Rückwärtsgetriebegänge R1, R2 zusätzlich zu dem Rückwärtsgetriebegang R vorgesehen. Der Rückwärtsgetriebegang R1 wird gebildet, indem die Bremseinheit S2, die Kupplungseinheit S5 und die Bremseinheit S6 geschlossen werden. Der Rückwärtsgetriebegang R2 wird gebildet, indem die Bremseinheit S2, die Kupplungseinheit S3 und die Kupplungseinheit S5 geschlossen werden.
Eine Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge V1–V10, V1/2, V2/3 unter Last ist dabei insbesondere immer dann möglich, wenn ein Leistungsfluss von genau einer der Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 oder der Bremseinheiten S2, S4, S6 an genau eine andere der Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 oder der Bremseinheiten S2, S4, S6 übergeben wird oder wenn ein Schaltzustand von lediglich einer der Kupplungseinheiten S1, S3, S5, S7 oder der Bremseinheiten S2, S4, S6 verändert wird. Die Lastschaltbarkeit der Vorwärtsgetriebegänge V1–V10, V1/2, V2/3 und der Rückwärtsgetriebegänge R, R1, R2 ergibt sich dabei insbesondere aus dem in 2 gezeigten Schaltschema.
Bezugszeichenliste

10: Hauptrotationsachse
11: Getriebeeingangswelle
12: Getriebeausgangswelle
13: Getriebegehäuse
14: Zwischenwelle
15: Zwischenwelle
16: Zwischenwelle
17: Zwischenwelle
P1: erste Planetenradstufe
P11: erstes Sonnenrad
P12: erster Planetenradträger
P13: erstes Hohlrad
P14: erstes Planetenrad
P2: zweite Planetenradstufe
P21: zweites Sonnenrad
P22: zweiter Planetenradträger
P23: zweites Hohlrad
P24: zweites Planetenrad
P3: dritte Planetenradstufe
P31: drittes Sonnenrad
P32: dritter Planetenradträger
P33: drittes Hohlrad
P34: drittes Planetenrad
P4: vierte Planetenradstufe
P41: viertes Sonnenrad
P42: vierter Planetenradträger
P43: viertes Hohlrad
P44: viertes Planetenrad
S1: Kupplungseinheit
S11: erstes Kopplungselement
S12: zweites Kopplungselement
S2: Bremseinheit
S21: Kopplungselement
S3: Kupplungseinheit
S31: erstes Kopplungselement
S32: zweites Kopplungselement
S4: Bremseinheit
S41: Kopplungselement
S5: Kupplungseinheit
S51: erstes Kopplungselement
S52: zweites Kopplungselement
S6: Bremseinheit
S61: Kopplungselement
S7: Kupplungseinheit
S71: erstes Kopplungselement
S72: zweites Kopplungselement
V1–V10, V1/2, V2/3: Vorwärtsgetriebegang
V4'–V4'''': alternativer Vorwärtsgetriebegang
V6'–V6''': alternativer Vorwärtsgetriebegang
R: Rückwärtsgetriebegang
R1: Rückwärtsgetriebegang
R2: Rückwärtsgetriebegang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008055626 A1 [0002, 0002]

Claims

Mehrstufengetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das wenigstens konstruktiv zur Schaltung von zumindest zwölf unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegängen (V1–V10, V1/2, V2/3) vorgesehen ist, mit vier wirkungsmäßig miteinander verbundenen Planetenradstufen (P1, P2, P3, P4), mit einer Getriebeeingangswelle (11) zur Anbindung eines Verbrennungsmotors, mit einer Getriebeausgangswelle (12) zur Anbindung von Antriebsrädern, mit vier Kupplungseinheiten (S1, S3, S5, S7), die jeweils zwei Kopplungselemente (S11, S12, S31, S32, S51, S52, S71, S72) aufweisen, und mit drei Bremseinheiten (S2, S4, S6), die jeweils ein Kopplungselement (S21, S41, S61) aufweisen.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes Sonnenrad (P11) und einen vierten Planetenradträger (P42), die mit einem der Kopplungselemente (S11) und der Getriebeeingangswelle (11) permanent drehfest verbunden sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen ersten Planetenradträger (P12), der mit drei der Kopplungselemente (S12, S21, S31) permanent drehfest verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein erstes Hohlrad (P13) und einen zweiten Planetenradträger (P22), die permanent drehfest miteinander verbunden sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites Hohlrad (P23), ein drittes Sonnenrad (P31) und ein viertes Sonnenrad (P41), die mit einem der Kopplungselemente (S32) permanent drehfest verbunden sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites Sonnenrad (P21), das mit zwei der Kopplungselemente (S41, S52) permanent drehfest verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen dritten Planetenradträger (P32), der mit zwei der Kopplungselemente (S51, S72) und der Getriebeausgangswelle (12) permanent drehfest verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein drittes Hohlrad (P33), das mit einem der Kopplungselemente (S61) permanent drehfest verbunden ist, wobei eine der Bremseinheiten (S6) dazu vorgesehen ist, das drehfest mit dem dritten Hohlrad (P33) verbundene Kopplungselement (S61) gehäusefest anzubinden.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein viertes Hohlrad (P43), das mit einem der Kopplungselemente (S71) permanent drehfest verbunden ist.
Mehrstufengetriebe zumindest nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Kupplungseinheiten (S1) dazu vorgesehen ist, das drehfest mit dem ersten Sonnenrad (P11) verbundene Kopplungselement (S11) und eines der drehfest mit dem ersten Planetenradträger (P12) verbundenen Kopplungselemente (S12) drehfest miteinander zu verbinden.
Mehrstufengetriebe zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Bremseinheiten (S2) dazu vorgesehen ist, eines der drehfest mit dem ersten Planetenradträger (P12) verbundenen Kopplungselement (S21) gehäusefest anzubinden.
Mehrstufengetriebe zumindest nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Kupplungseinheiten (S3) dazu vorgesehen ist, eines der drehfest mit dem ersten Planetenradträger (P12) verbundenen Kopplungselement (S31) und das drehfest mit dem zweiten Hohlrad (P23), dem dritten Sonnenrad (P31) und dem vierten Sonnenrad (P41) verbundene Kopplungselement (S32) drehfest miteinander zu verbinden.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Bremseinheiten (S4) dazu vorgesehen ist, eines der drehfest mit dem zweiten Sonnenrad (P21) verbundenen Kopplungselement (S41) gehäusefest anzubinden.
Mehrstufengetriebe zumindest nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Kupplungseinheiten (S5) dazu vorgesehen ist, eines der drehfest mit dem zweiten Sonnenrad (P21) verbundenen Kopplungselement (S52) und eines der drehfest mit dem dritten Planetenradträger (P32) verbundenen Kopplungselement (S51) drehfest miteinander zu verbinden.
Mehrstufengetriebe zumindest nach den Ansprüchen 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Kupplungseinheiten (S7) dazu vorgesehen ist, eines der drehfest mit dem dritten Planetenradträger (P32) verbundenen Kopplungselement (S72) und das drehfest mit dem vierten Hohlrad (P43) verbundene Kopplungselement (S71) drehfest miteinander zu verbinden.