DE102014217047B4

DE102014217047B4 - Planetengetriebe

Info

Publication number: DE102014217047B4
Application number: DE102014217047.8A
Authority: DE
Inventors: Viktor Warth; Stefan Beck; Michael Wechs; Christian SIBLA
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2021-04-29
Anticipated expiration: 2034-08-28
Also published as: DE102014217047A1

Abstract

Getriebe mit einer Antriebswelle (102), einer Abtriebswelle (104), vier Planetensätzen (P1, P2, P3, P4), vier lösbaren Kupplungen (K1, K2; K3; K4, K4', K4''), zwei lösbaren Bremsen (B1, B2) und einem Gehäuse (106), wobei
die Antriebswelle (102) drehfest mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) und mit dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist, wobei
der Steg des vierten Planetensatzes (P4) drehfest mit der Abtriebswelle (104) verbunden ist, wobei
die erste Kupplung (K1) ausgebildet ist, das Hohlrad des dritten Planetensatzes (P3) drehfest mit dem Steg des vierten Planetensatzes (P4) und der Abtriebswelle (104) zu verbinden, wobei
die erste Bremse (B1) ausgebildet ist, den Steg des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Gehäuse (106) zu verbinden, wobei
die zweite Bremse (B2) ausgebildet ist, das Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Gehäuse (106) zu verbinden, wobei
das Hohlrad des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes (P4) verbunden ist, wobei
das Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2), das Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) und das Sonnenrad des vierten Planetensatzes (P4) drehfest miteinander verbunden sind, wobei
die zweite Kupplung (K2) ausgebildet ist, den Steg des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2), dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (P4) zu verbinden, wobei
die dritte Kupplung (K3) ausgebildet ist, das Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) zu verbinden, und wobei
die vierte Kupplung (K4, K4', K4'') ausgebildet ist, Verdrehungen des Sonnenrads, des Stegs und des Hohlrads des zweiten Planetensatzes (P2) relativ zueinander zu blockieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle, vier Planetensätzen, vier lösbaren Kupplungen, zwei lösbaren Bremsen und einem Gehäuse sowie ein Verfahren zum Realisieren von neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang mittels eines solchen Getriebes.
Derartige Getriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Beispielsweise offenbart DE 10 2011 080 677 A1 eine Getriebevorrichtung mit mehreren Schaltelementen, die zur Darstellung verschiedener Übersetzungen in einen geschlossenen oder einen geöffneten Betriebszustand zu führen sind. Eine Antriebsmaschine ist mit wenigstens einer ersten Welle und eine elektrische Maschine ist mit wenigstens einer weiteren Welle einer Getriebevorrichtung koppelbar. Ein Abtrieb ist mit einer zusätzlichen Welle in Wirkverbindung bringbar. Die erste Welle, die wenigstens eine weitere Welle und die zusätzliche Welle stehen während eines Übersetzungswechsels über die Schaltelemente derart miteinander in Wirkverbindung, dass die Drehzahl der mit der elektrischen Maschine verbindbaren weiteren Welle bei Anliegen eines zum Drehmoment der elektrischen Maschine äquivalenten Drehmomentes an der zusätzlichen Welle einem Produkt aus der Übersetzung zwischen der weiteren Welle und der zusätzlichen Welle und der Drehzahl der zusätzlichen Welle oder bei Anliegen eines zum Drehmoment der Antriebsmaschine und zum Drehmoment der elektrischen Maschine äquivalenten Drehmomentes an der zusätzlichen Welle einer Summe aus dem Produkt der Drehzahl der Welle und einer ersten Variablen und dem Produkt aus der Drehzahl der zusätzlichen Welle und einer zweiten Variablen entspricht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe mit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Getrieben verbesserten Eigenschaften bereitzustellen. Insbesondere soll der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert und der benötigte Bauraum verringert werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Antriebswelle ist drehfest mit dem Steg des zweiten Planetensatzes verbunden. Der Steg des vierten Planetensatzes ist drehfest mit der Abtriebswelle verbunden. Die erste Bremse ist ausgebildet, den Steg des ersten Planetensatzes drehfest mit dem Gehäuse zu verbinden. Die zweite Bremse ist ausgebildet, das Sonnenrad des ersten Planetensatzes drehfest mit dem Gehäuse zu verbinden. Das Hohlrad des ersten Planetensatzes ist drehfest mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes verbunden. Das Hohlrad des zweiten Planetensatzes, das Sonnenrad des dritten Planetensatzes und das Sonnenrad des vierten Planetensatzes sind drehfest miteinander verbunden. Die zweite Kupplung ist ausgebildet, den Steg des ersten Planetensatzes drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes, dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes zu verbinden. Die dritte Kupplung ist ausgebildet, das Sonnenrad des ersten Planetensatzes drehfest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes zu verbinden. Die vierte Kupplung ist ausgebildet, Verdrehungen des Sonnenrads, des Stegs und des Hohlrads des zweiten Planetensatzes relativ zueinander zu blockieren.
Die erste Kupplung wird so in das Getriebe integriert, dass der dritte Planetensatz nur dann ein Drehmoment übertragen kann, wenn die erste Kupplung geschlossen ist. Ist die erste Kupplung geöffnet, kann der dritte Planetensatz kein Drehmoment übertragen. Dies lässt sich auf dreierlei Weise realisieren.
So ist bei einem ersten erfindungsgemäßen Getriebe der Steg des dritten Planetensatzes drehfest mit der Antriebswelle verbunden. Dabei ist die erste Kupplung ausgebildet, das Hohlrad des dritten Planetensatzes drehfest mit dem Steg des vierten Planetensatzes und der Abtriebswelle zu verbinden.
Ein zweites erfindungsgemäßes Getriebe weist eine erste Kupplung auf, die ausgebildet ist, die Antriebswelle und den Steg des zweiten Planetensatzes drehfest mit dem Steg des dritten Planetensatzes zu verbinden. In diesem Fall ist das Hohlrad des dritten Planetensatzes drehfest mit der Abtriebswelle verbunden.
Bei einem dritten erfindungsgemäßen Getriebe ist der Steg des dritten Planetensatzes mit der Antriebswelle verbunden. Weiterhin ist das Hohlrad des dritten Planetensatzes mit der Abtriebswelle verbunden. Die erste Kupplung ist dabei ausgebildet, das Sonnenrad des dritten Planetensatzes drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes zu verbinden.
Bei der Antriebswelle handelt es sich um eine Welle, die einen Drehmomentfluss in das Getriebe hineinleitet. Entsprechend handelt es sich bei der Abtriebswelle um eine Welle, die den Drehmomentfluss aus dem Getriebe hinausleitet. Im Falle eines Kraftfahrzeugs leitet die Antriebswelle ein Drehmoment von einem Motor zu dem Getriebe. Die Abtriebswelle leitet ein Drehmoment von dem Getriebe zu mindestens einem Rad.
Mit Kupplungen und Bremsen werden Schaltelemente bezeichnet, die ausgebildet sind, um eine drehfeste Verbindung zwischen zwei relativ zueinander verdrehbaren Komponenten herzustellen. Bei Klauenschaltelementen entsteht diese Verbindung durch Formschluss, bei Lamellenschaltelementen durch Kraftschluss. Weiterhin bezeichnet eine Bremse ein Schaltelement, das ausgebildet ist, eine gegenüber dem Gehäuse verdrehbare Komponente drehfest an dem Gehäuse zu fixieren. Eine Kupplung bezeichnet ein Schaltelement, das ausgebildet ist, zwei relativ zueinander sowie relativ zu dem Gehäuse verdrehbare Komponenten relativ zueinander zu fixieren. Relativ zu dem Gehäuse bleiben die beiden Komponenten dabei verdrehbar.
Die vier Kupplungen und zwei Bremsen sind lös- bzw. schaltbar. Dies bedeutet, dass die durch die vier Kupplungen und die zwei Bremsen hergestellten drehfesten Verbindungen während des Betriebs des Getriebes gelöst werden können. Weiterhin ist es während des Betriebs des Getriebes möglich, nachdem eine der drehfesten Verbindungen gelöst wurde, diese Verbindung wiederherzustellen. Die vier Kupplungen und die zwei Bremsen können also von einem geschlossenen Zustand, in dem eine drehfeste Verbindung besteht, in einen geöffneten Zustand, in dem die drehfeste Verbindung gelöst ist, überführt und von dem geöffneten Zustand wiederum in den geschlossenen Zustand überführt werden.
Die vier Kupplungen und zwei Bremsen können sowohl als kraft- oder formschlüssiges Schaltelement ausgeführt werden. Bei einem kraftschlüssigen Schaltelement kommt eine drehfeste Verbindung durch einen Kraftschluss zustande. Entsprechend kommt bei einem formschlüssigen Schaltelement die drehfeste Verbindung durch einen Formschluss zustande. Als kraftschlüssige Schaltelemente eignen sich insbesondere Lamellenschaltelemente, als formschlüssige Schaltelemente Klauenschaltelemente.
Die Erfindung ermöglicht es, Klauenschaltelemente als erste Bremse und als zweite Kupplung zu verwenden. Dies führt zu einer Reduktion der Schleppverluste und damit zu einem verbesserten internen Wirkungsgrad. Weiterhin ermöglicht dies eine besonders kompakte Gestaltung des Getriebes. Die zweite Bremse, erste Kupplung, die dritte Kupplung und die vierte Kupplung sind dabei bevorzugt als Lamellenschaltelemente ausgeführt.
Bei den vier Planetensätzen handelt es sich vorzugsweise um Minus-Planetensätze. Ein Minus-Planetensatz weist ein Sonnenrad, einen Steg, mehrere Planetenräder und ein Hohlrad auf. Die Planetenräder sind drehbar in dem Steg gelagert. Weiterhin kämmt jedes der Planetenräder sowohl mit dem Hohlrad als auch mit dem Sonnenrad. Das Sonnenrad, der Steg und das Hohlrad sind um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert.
Sofern es die Bindbarkeit zulässt, können einzelne oder mehrere der vier Planetensätze in Plus-Planetensätze umgewandelt werden, indem die Steg- und Hohlradanbindung getauscht und der Betrag der Standardübersetzung um eins erhöht wird.
Ein Plus-Planetensatz weist zwei Gruppen von Planetenrädern auf. Die Planetenräder einer ersten Gruppe kämmen mit dem Sonnenrad, nicht aber mit dem Hohlrad. Umgekehrt kämmen die Planetenräder einer zweiten Gruppe mit dem Hohlrad, nicht aber mit dem Sonnenrad. Wie auch bei den Minus-Planetensätzen sind bei einem Plus-Planetensatz die Planetenräder drehbar in dem Planetenträger beziehungsweise Steg gelagert.
Wenn die vierte Kupplung Verdrehungen des Sonnenrads, des Stegs und des Hohlrads des zweiten Planetensatzes relativ zueinander blockiert, läuft der zweite Planetensatz im Block um. Dies lässt sich auf drei verschiedene Arten realisieren. So ist in einer ersten bevorzugten Ausführungsform die vierte Kupplung ausgebildet, das Sonnenrad des zweiten Planetensatzes drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes, dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes zu verbinden.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die vierte Kupplung ausgebildet, die Antriebswelle und den Steg des zweiten Planetensatzes drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes, dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes zu verbinden. In einer dritten bevorzugten Ausführungsform ist die vierte Kupplung ausgebildet, die Antriebswelle und den Steg des zweiten Planetensatzes drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes, dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes zu verbinden.
Das Getriebe lässt sich in bevorzugten Weiterbildungen in Koaxialbauweise oder in Front-Querbauweise ausführen. Bei einer Weiterbildung in Koaxialbauweise sind die Antriebswelle und die Abtriebswelle getrennt voneinander angeordnet. Der Drehmomentfluss entlang der Antriebswelle verläuft in die gleiche Richtung wie der Drehmomentfluss entlang der Abtriebswelle. In Richtung des Drehmomentflusses ist die Abtriebswelle hinter der Antriebswelle angeordnet. In radialer Richtung überdecken sich die Antriebswelle und die Abtriebswelle nicht.
Bei einer Weiterbildung des Getriebes in Front-Querbauweise ist hingegen die Abtriebswelle als Hohlwelle ausgeführt, durch welche die Antriebswelle hindurch verläuft. Mindestens teilweise verläuft also die Antriebswelle innerhalb der Abtriebswelle. Innerhalb des Getriebes findet eine Umkehr der Richtung des Drehmomentflusses statt. Der Drehmomentfluss entlang der Abtriebswelle verläuft also in entgegengesetzter Richtung zum Drehmomentfluss entlang der Antriebswelle. Um weitere Antriebskomponenten an das Getriebe koppeln zu können, ist die Abtriebswelle bei Front-Querbauweise vorzugsweise mit einem Stirnrad versehen.
Durch Öffnen und Schließen der Kupplungen und Bremsen lassen sich verschiedene Gänge realisieren. Jeder Gang kennzeichnet dabei ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis, d.h. ein Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsdrehzahl beziehungsweise ein Verhältnis der Drehzahlen der Antriebswelle und der Abtriebswelle. Übersetzung wird hier als Oberbegriff für jegliche Drehzahlverhältnisse, d.h. für Drehzahlverhältnisse größer als 1, gleich 1 oder kleiner als 1, verwendet. Insbesondere kann die Übersetzung negativ sein.
In einer bevorzugten Weiterbildung lässt sich ein erster Gang durch Schließen der ersten Bremse, Schließen der zweiten Bremse, Öffnen der ersten Kupplung, Öffnen der zweiten Kupplung, Öffnen der dritten Kupplung und Schließen der vierten Kupplung realisiert, ein zweiter Gang durch Schließen der ersten Bremse, Schließen der zweiten Bremse, Öffnen der ersten Kupplung, Öffnen der zweiten Kupplung, Schließen der dritten Kupplung und Öffnen der vierten Kupplung, ein dritter Gang durch Schließen der ersten Bremse, Schließen der zweiten Bremse, Schließen der ersten Kupplung, Öffnen der zweiten Kupplung, Öffnen der dritten Kupplung und Öffnen der vierten Kupplung, ein vierter Gang durch Schließen der ersten Bremse, Öffnen der zweiten Bremse, Schließen der ersten Kupplung, Öffnen der zweiten Kupplung, Schließen der dritten Kupplung und Öffnen der vierten Kupplung, ein fünfter Gang durch Öffnen der ersten Bremse, Schließen der zweiten Bremse, Schließen der ersten Kupplung, Öffnen der zweiten Kupplung, Schließen der dritten Kupplung und Öffnen der vierten Kupplung, ein sechster Gang durch Öffnen der ersten Bremse, Öffnen der zweiten Bremse, Schließen der ersten Kupplung, Öffnen der zweiten Kupplung, Schließen der dritten Kupplung und Schließen der vierten Kupplung, oder durch Öffnen der ersten Bremse, Öffnen der zweiten Bremse, Schließen der ersten Kupplung, Schließen der zweiten Kupplung, Schließen der dritten Kupplung und Öffnen der vierten Kupplung, oder durch Schließen der ersten Bremse, Öffnen der zweiten Bremse, Schließen der ersten Kupplung, Öffnen der zweiten Kupplung, Öffnen der dritten Kupplung und Schließen der vierten Kupplung oder durch Öffnen der ersten Bremse, Öffnen der zweiten Bremse, Öffnen der ersten Kupplung, Schließen der zweiten Kupplung, Schließen der dritten Kupplung und Schließen der vierten Kupplung, oder durch Öffnen der ersten Bremse, Schließen der zweiten Bremse, Schließen der ersten Kupplung, Öffnen der zweiten Kupplung, Öffnen der dritten Kupplung und Schließen der vierten Kupplung, oder durch Öffnen der ersten Bremse, Öffnen der zweiten Bremse, Schließen der ersten Kupplung, Schließen der zweiten Kupplung, Öffnen der dritten Kupplung und Schließen der vierten Kupplung, ein siebter Gang durch Öffnen der ersten Bremse, Schließen der zweiten Bremse, Schließen der ersten Kupplung, Schließen der zweiten Kupplung, Öffnen der dritten Kupplung und Öffnen der vierten Kupplung, ein achter Gang durch Öffnen der ersten Bremse, Schließen der zweiten Bremse, Öffnen der ersten Kupplung, Schließen der zweiten Kupplung, Schließen der dritten Kupplung und Öffnen der vierten Kupplung, ein neunter Gang durch Öffnen der ersten Bremse, Schließen der zweiten Bremse, Öffnen der ersten Kupplung, Schließen der zweiten Kupplung, Schließen der dritten Kupplung und Öffnen der vierten Kupplung, und ein Rückwärtsgang durch Schließen der ersten Bremse, Öffnen der zweiten Bremse, Öffnen der ersten Kupplung, Öffnen der zweiten Kupplung, Schließen der dritten Kupplung und Schließen der vierten Kupplung realisieren.
Ein erster zusätzlicher Gang kann bevorzugt durch Schließen der ersten Bremse, Öffnen der zweiten Bremse, Schließen der ersten Kupplung, Schließen der zweiten Kupplung, Öffnen der dritten Kupplung und Öffnen der vierten Kupplung realisiert werden. Insbesondere kann die Übersetzung des ersten zusätzlichen Gangs größer sein als die Übersetzung des neunten Gangs und kleiner als die Übersetzung des achten Gangs.
Bevorzugt wird weiterhin ein zweiter zusätzlicher Gang durch Schließen der ersten Bremse, Öffnen der zweiten Bremse, Öffnen der ersten Kupplung, Schließen der zweiten Kupplung, Schließen der dritten Kupplung und Öffnen der vierten Kupplung realisiert. Bei dem zweiten zusätzlichen Gang kann es sich insbesondere um einen weiteren Rückwärtsgang handeln, dessen Übersetzung geringer ist als die Übersetzung des oben genannten Rückwärtsgangs. Betragsmäßig ist die Übersetzung des zweiten zusätzlichen Gangs entsprechend größer.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Dabei kennzeichnen übereinstimmende Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt

1 ein Getriebe in Koaxialbauweise mit einer ersten Variante der ersten Kupplung und einer ersten Variante der vierten Kupplung;
2 ein Getriebe in Front-Querbauweise mit einer ersten Variante der ersten Kupplung und einer ersten Variante der vierten Kupplung;
3 ein Getriebe in Koaxialbauweise mit einer zweiten Variante der ersten Kupplung und einer ersten Variante der vierten Kupplung;
4 ein Getriebe in Front-Querbauweise mit einer zweiten Variante der ersten Kupplung und einer ersten Variante der vierten Kupplung;
5 ein Getriebe in Koaxialbauweise mit einer zweiten Variante der ersten Kupplung und einer ersten Variante der vierten Kupplung;
6 ein Getriebe in Front-Querbauweise mit einer zweiten Variante der ersten Kupplung und einer ersten Variante der vierten Kupplung;
7 ein Getriebe in Koaxialbauweise mit einer ersten Variante der ersten Kupplung und einer zweiten Variante der vierten Kupplung;
8 ein Getriebe in Front-Querbauweise mit einer ersten Variante der ersten Kupplung und einer zweiten Variante der vierten Kupplung;
9 ein Getriebe in Koaxialbauweise mit einer ersten Variante der ersten Kupplung und einer zweiten Variante der vierten Kupplung;
10 ein Getriebe in Front-Querbauweise mit einer ersten Variante der ersten Kupplung und einer zweiten Variante der vierten Kupplung; und
11 eine Schaltmatrix.

Die in den 1 bis 10 dargestellten Getriebe weisen eine Antriebswelle 102, eine Abtriebswelle 104, ein Getriebegehäuse 106, vier Planetensätze P1, P2, P3 und P4, zwei Bremsen B1, B2 und vier Kupplungen K1, K1', K1"; K2; K3; K4, K4' und K4" auf. Die Antriebswelle 102 treibt den Steg des zweiten Planetensatzes P2 an. Gemäß 1 treibt die Antriebswelle 102 weiterhin den Steg des dritten Planetensatzes P3 an. Eine erste Welle 108 verbindet das Sonnenrad des ersten Planetensatzes P2 mit der zweiten Bremse B2 und der dritten Kupplung K3. Dabei ist das Sonnenrad des ersten Planetensatzes P1 auf der ersten Welle 108 zwischen der zweiten Bremse B2 und der dritten Kupplung K3 angeordnet. Die zweite Bremse B2 ist an dem Getriebegehäuse 106 fixiert. Schließen der zweiten Bremse B2 bewirkt daher eine drehfeste Fixierung des Sonnenrads des ersten Planetensatzes P1 relativ zu dem Getriebegehäuse 106.
Die vierte Kupplung K4 ist gemäß 1 so angeordnet, dass sie eine Verdrehung des Sonnenrads des zweiten Planetensatzes gegenüber dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 blockiert. Dazu ist die vierte Kupplung K4 zusammen mit der dritten Kupplung K3 und dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes P2 auf einer zweiten Welle 110 angeordnet. Die vierte Kupplung K4 befindet sich dabei zwischen der dritten Kupplung K3 und dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes P2. Die vierte Kupplung K4 ist ausgebildet, die zweite Welle 110 drehfest mit einer dritten Welle 112 zu verbinden. Auf der dritten Welle 112 sind neben der vierten Kupplung K4 die zweite Kupplung K2, das Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2, das Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 und das Sonnenrad des vierten Planetensatzes P4 angeordnet. Auf der dritten Welle 112 befindet sich die vierte Kupplung K4 zwischen der zweiten Kupplung K2 und dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2. Das Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 befindet sich auf der dritten Welle 112 zwischen dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes P4.
Auf einer vierten Welle 114 ist der Steg des ersten Planetensatzes P1 zwischen der ersten Bremse B1 und der zweiten Kupplung K2 angeordnet. Die erste Bremse B1 ist weiterhin an dem Getriebegehäuse 106 fixiert, so dass durch Schließen der ersten Bremse B1 eine drehfeste Verbindung zwischen dem Getriebegehäuse 106 und der vierten Welle 114 hergestellt werden kann. Eine fünfte Welle 116 verläuft zwischen dem Hohlrad des ersten Planetensatzes P1 und dem Hohlrad des vierten Planetensatzes P4. Auf der Abtriebswelle 104 angeordnet ist der Steg des vierten Planetensatzes P4 und gemäß 1 die erste Kupplung K1. Eine sechste Welle 118 verbindet die erste Kupplung K1 mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes P3.
Axial in Richtung des Drehmomentflusses von der Antriebswelle 102 zu der Abtriebswelle 104 sind der Reihe nach angeordnet: die zweite Bremse B2, die erste Bremse B1, der erste Planetensatz P1, die zweite Kupplung K2, die dritte Kupplung K3, die vierte Kupplung K4, der zweite Planetensatz P2, der dritte Planetensatz P3, die erste Kupplung K1 und der vierte Planetensatz P4.
Bei allen in den 1 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die erste Bremse B1 und die zweite Kupplung K2 als Klauenschaltelemente ausgeführt. Die zweite Bremse B2, die erste Kupplung K1, K1', K1", die zweite Kupplung K2, die dritte Kupplung K3 und die vierte Kupplung K4, K4', K4" sind als Lamellenschaltelemente ausgeführt.
Die Ausführungsbeispiele der 1, 3, 5, 7 und 9 stellen Getriebe in Koaxialbauweise dar, die Ausführungsbeispiele der 2, 4, 6, 8 und 10 Getriebe in Front-Querbauweise.
Entsprechend unterscheidet sich das in 2 dargestellte Getriebe von dem in 1 dargestellten Getriebe durch die Anordnung der einzelnen Komponenten. Die Funktionsweise und die Verbindung der einzelnen Komponenten zueinander hingegen sind gleich. Die Komponenten sind gemäß 1 so angeordnet, dass sich der Fluss des von der Antriebswelle 102 aufgebrachten Drehmoments in dem Getriebe umkehrt, so dass der Fluss des Drehmoments, mit dem die Abtriebswelle 104 beaufschlagt wird, entgegengesetzt zu dem Drehmomentfluss der Antriebswelle 102 verläuft. Während gemäß 1 die Antriebswelle 102 und die Abtriebswelle 104 in Richtung des Drehmomentflusses der beiden Wellen hintereinander angeordnet sind, verläuft die Antriebswelle 102 gemäß 2 durch die Abtriebswelle 104 hindurch. Entsprechend ist die Abtriebswelle 104 als Hohlwelle ausgestaltet. Weiterhin ist die Abtriebswelle 104 mit einem Stirnrad 202 versehen.
In Richtung des Drehmomentverlaufs der Antriebswelle 102 und entsprechend entgegen der Richtung des Drehmomentverlaufs der Abtriebswelle 104 sind die Komponenten des Getriebes gemäß 2 der Reihe nach so angeordnet, dass auf den vierten Planetensatz P4 die erste Kupplung K1, der dritte Planetensatz P3, der zweite Planetensatz P2, die vierte Kupplung K4, die zweite Kupplung K2, der erste Planetensatz P1, die erste Bremse B1, die zweite Bremse B2 und die dritte Kupplung K3 folgen.
3 stellt eine gegenüber 1 modifizierte Anordnung der ersten Kupplung K1' dar. Die sechste Welle 118 fehlt hier. Stattdessen ist das Hohlrad des dritten Planetensatzes P3 mit der Abtriebswelle 104 verbunden. Eine siebte Welle 302 verbindet den Steg des dritten Planetensatzes P2 mit der ersten Kupplung K1'. Entsprechend ist der Steg des dritten Planetensatzes P3 nicht auf der Antriebswelle 102 angeordnet, sondern die erste Kupplung K1'. Im geschlossenen Zustand stellt die erste Kupplung K1' also eine drehfeste Verbindung zwischen der siebten Welle 302 und der Antriebswelle 102 her. Während das Getriebe gemäß 3 in Koaxialbauweise ausgeführt ist, zeigt 4 ein entsprechendes Getriebe in Front-Querbauweise. Gegenüber dem in 2 dargestellten Getriebe ist bei dem Getriebe gemäß 4 die Anordnung der ersten Kupplung K1' wie in 3 beschrieben modifiziert. Eine weitere Möglichkeit, die Anordnung der ersten Kupplung K1" zu variieren, ist in 5 dargestellt. Statt des Sonnenrads des dritten Planetensatzes P3 ist die erste Kupplung K1" auf der dritten Welle 112 angeordnet. Eine achte Welle 502 verbindet die erste Kupplung K1" mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes. Wenn die Kupplung K1" geschlossen wird, entsteht also eine drehfeste Verbindung zwischen dritten Welle 112 und der achten Welle 502. Der Steg des dritten Planetensatzes P3 ist wie in 1, aber im Unterschied zu 3 auf der Antriebswelle 102 angeordnet. Das Getriebe gemäß 5 ist in Koaxialbauweise ausgeführt. Ein entsprechendes Getriebe in Front-Querbauweise zeigt 6. Die einzelnen Komponenten des Getriebes sind hier entsprechend 5 miteinander verbunden. Die räumliche Anordnung der Komponenten in axialer Richtung entspricht den 2 und 4.
Neben der ersten Kupplung K1 kann auch, wie in 7 dargestellt, die Anordnung der vierten Kupplung K4' variiert werden. Die vierte Kupplung K4' verbindet hier nicht, wie in 1 dargestellt, die zweite Welle 110 mit der dritten Welle 112, sondern die zweite Welle 110 mit der Antriebswelle 102.
Das Getriebe gemäß 7 ist in Koaxialbauweise ausgeführt. Ein entsprechendes Getriebe in Front-Querbauweise stellt 8 dar. Die Verbindung der einzelnen Komponenten miteinander entspricht hier 7. Die Anordnung der Komponenten in axialer Richtung entspricht 2.
Eine weitere Variante mit unterschiedlicher Anordnung der vierten Kupplung K4'' zeigt 9. Die vierte Kupplung K4'' ist hier auf der dritten Welle 112 und der Antriebswelle 102 angeordnet. Wird die vierte Kupplung K4'' geschlossen, entsteht folglich eine drehfeste Verbindung zwischen der dritten Welle 112 und der Antriebswelle 102. Insbesondere stellt die vierte Kupplung K4'' damit eine drehfeste Verbindung zwischen dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 und dem Steg des zweiten Planetensatzes P2 her.
Das Getriebe gemäß 9 ist in Koaxialbauweise ausgeführt. Ein entsprechendes Getriebe, bei dem die einzelnen Komponenten in gleicher Weise miteinander verbunden sind, zeigt 10. In axialer Richtung sind die einzelnen Komponenten des Getriebes entsprechend dem in 2 dargestellten Getriebe angeordnet.
Eine mögliche Übersetzungsreihe mit den zugehörigen Gangsprüngen lässt sich der in 11 dargestellten Schaltmatrix entnehmen. Für den sechsten Gang sind sechs alternative Schaltkombinationen möglich. Des Weiteren lassen sich zwei Zusatzgänge Z1, Z2 realisieren, die bei Bedarf genutzt werden können.
Bezugszeichenliste

102: Antriebswelle
104: Abtriebswelle
106: Getriebegehäuse
108: erste Welle
110: zweite Welle
112: dritte Welle
114: vierte Welle
116: fünfte Welle
202: Stirnrad
302: siebte Welle
502: achte Welle
B1: erste Bremse
B2: zweite Bremse
K1, K1', K1": erste Kupplung
K2: zweite Kupplung
K3: dritte Kupplung
K4, K4', K4": vierte Kupplung
P1: erster Planetensatz
P2: zweiter Planetensatz
P3: dritter Planetensatz
P4: vierter Planetensatz

Claims

Getriebe mit einer Antriebswelle (102), einer Abtriebswelle (104), vier Planetensätzen (P1, P2, P3, P4), vier lösbaren Kupplungen (K1, K2; K3; K4, K4', K4''), zwei lösbaren Bremsen (B1, B2) und einem Gehäuse (106), wobei die Antriebswelle (102) drehfest mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) und mit dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist, wobei der Steg des vierten Planetensatzes (P4) drehfest mit der Abtriebswelle (104) verbunden ist, wobei die erste Kupplung (K1) ausgebildet ist, das Hohlrad des dritten Planetensatzes (P3) drehfest mit dem Steg des vierten Planetensatzes (P4) und der Abtriebswelle (104) zu verbinden, wobei die erste Bremse (B1) ausgebildet ist, den Steg des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Gehäuse (106) zu verbinden, wobei die zweite Bremse (B2) ausgebildet ist, das Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Gehäuse (106) zu verbinden, wobei das Hohlrad des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes (P4) verbunden ist, wobei das Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2), das Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) und das Sonnenrad des vierten Planetensatzes (P4) drehfest miteinander verbunden sind, wobei die zweite Kupplung (K2) ausgebildet ist, den Steg des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2), dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (P4) zu verbinden, wobei die dritte Kupplung (K3) ausgebildet ist, das Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) zu verbinden, und wobei die vierte Kupplung (K4, K4', K4'') ausgebildet ist, Verdrehungen des Sonnenrads, des Stegs und des Hohlrads des zweiten Planetensatzes (P2) relativ zueinander zu blockieren.
Getriebe mit einer Antriebswelle (102), einer Abtriebswelle (104), vier Planetensätzen (P1, P2, P3, P4), vier lösbaren Kupplungen (K1'; K2; K3; K4, K4', K4''), zwei lösbaren Bremsen (B1, B2) und einem Gehäuse (106), wobei die Antriebswelle (102) drehfest mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden ist, wobei die erste Kupplung (K1') ausgebildet ist, die Antriebswelle (102) und den Steg des zweiten Planetensatzes (P2) drehfest mit dem Steg des dritten Planetensatzes zu verbinden, wobei das Hohlrad des dritten Planetensatzes (P3) und der Steg des vierten Planetensatzes (P4) drehfest mit der Abtriebswelle (104) verbunden sind, wobei die erste Bremse (B1) ausgebildet ist, den Steg des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Gehäuse (106) zu verbinden, wobei die zweite Bremse (B2) ausgebildet ist, das Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Gehäuse (106) zu verbinden, wobei das Hohlrad des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes (P4) verbunden ist, wobei das Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2), das Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) und das Sonnenrad des vierten Planetensatzes (P4) drehfest miteinander verbunden sind, wobei die zweite Kupplung (K2) ausgebildet ist, den Steg des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2), dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (P4) zu verbinden, wobei die dritte Kupplung (K3) ausgebildet ist, das Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) zu verbinden, und wobei die vierte Kupplung (K4, K4', K4'') ausgebildet ist, Verdrehungen des Sonnenrads, des Stegs und des Hohlrads des zweiten Planetensatzes (P2) relativ zueinander zu blockieren.
Getriebe mit einer Antriebswelle (102), einer Abtriebswelle (104), vier Planetensätzen (P1, P2, P3, P4), vier lösbaren Kupplungen (K1''; K2; K3; K4, K4', K4"), zwei lösbaren Bremsen (B1, B2) und einem Gehäuse (106), wobei die Antriebswelle (102) drehfest mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) und mit dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist, wobei das Hohlrad des dritten Planetensatzes (P3) und der Steg des vierten Planetensatzes (P4) drehfest mit der Abtriebswelle (104) verbunden ist, wobei die erste Bremse (B1) ausgebildet ist, den Steg des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Gehäuse (106) zu verbinden, wobei die zweite Bremse (B2) ausgebildet ist, das Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Gehäuse (106) zu verbinden, wobei das Hohlrad des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes (P4) verbunden ist, wobei das Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2) und das Sonnenrad des vierten Planetensatzes (P4) drehfest miteinander verbunden sind, wobei die erste Kupplung (K1'') ausgebildet ist, das Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (P4) zu verbinden, wobei die zweite Kupplung (K2) ausgebildet ist, den Steg des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (P4) zu verbinden, wobei die dritte Kupplung (K3) ausgebildet ist, das Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) drehfest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) zu verbinden, und wobei die vierte Kupplung (K4, K4', K4") ausgebildet ist, Verdrehungen des Sonnenrads, des Stegs und des Hohlrads des zweiten Planetensatzes (P2) relativ zueinander zu blockieren.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Kupplung (K4) ausgebildet ist, das Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) drehfest mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2), dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (P4) zu verbinden.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Kupplung (K4') ausgebildet ist, die Antriebswelle (102) und den Steg des zweiten Planetensatzes (P2) drehfest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) zu verbinden.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Kupplung (K4") ausgebildet ist, die Antriebswelle (102) und den Steg des zweiten Planetensatzes (P2) drehfest zumindest mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2) zu verbinden.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (104) als Hohlwelle ausgeführt ist, wobei die Antriebswelle (102) mindestens teilweise innerhalb der Abtriebswelle (104) verläuft.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Gang durch Schließen der ersten Bremse (B1), Schließen der zweiten Bremse (B2), Öffnen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Öffnen der zweiten Kupplung (K2), Öffnen der dritten Kupplung (K3) und Schließen der vierten Kupplung (K4, K4', K4'') realisiert werden kann, wobei ein zweiter Gang durch Schließen der ersten Bremse (B1), Schließen der zweiten Bremse (B2), Öffnen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Öffnen der zweiten Kupplung (K2), Schließen der dritten Kupplung (K3) und Öffnen der vierten Kupplung (K4, K4', K4'') realisiert werden kann, wobei ein dritter Gang durch Schließen der ersten Bremse (B1), Schließen der zweiten Bremse (B2), Schließen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Öffnen der zweiten Kupplung (K2), Öffnen der dritten Kupplung (K3) und Öffnen der vierten Kupplung (K4, K4', K4'') realisiert werden kann, wobei ein vierter Gang durch Schließen der ersten Bremse (B1), Öffnen der zweiten Bremse (B2), Schließen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Öffnen der zweiten Kupplung (K2), Schließen der dritten Kupplung (K3) und Öffnen der vierten Kupplung (K4, K4', K4'') realisiert werden kann, wobei ein fünfter Gang durch Öffnen der ersten Bremse (B1), Schließen der zweiten Bremse (B2), Schließen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Öffnen der zweiten Kupplung (K2), Schließen der dritten Kupplung (K3) und Öffnen der vierten Kupplung (K4, K4', K4'') realisiert werden kann, wobei ein sechster Gang durch Öffnen der ersten Bremse (B1), Öffnen der zweiten Bremse (B2), Schließen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Öffnen der zweiten Kupplung (K2), Schließen der dritten Kupplung (K3) und Schließen der vierten Kupplung (K4, K4', K4''), oder durch Öffnen der ersten Bremse (B1), Öffnen der zweiten Bremse (B2), Schließen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Schließen der zweiten Kupplung (K2), Schließen der dritten Kupplung (K3) und Öffnen der vierten Kupplung (K4, K4', K4''), oder durch Schließen der ersten Bremse (B1), Öffnen der zweiten Bremse (B2), Schließen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Öffnen der zweiten Kupplung (K2), Öffnen der dritten Kupplung (K3) und Schließen der vierten Kupplung (K4, K4', K4''), oder durch Öffnen der ersten Bremse (B1), Öffnen der zweiten Bremse (B2), Öffnen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Schließen der zweiten Kupplung (K2), Schließen der dritten Kupplung (K3) und Schließen der vierten Kupplung (K4, K4', K4''), oder durch Öffnen der ersten Bremse (B1), Schließen der zweiten Bremse (B2), Schließen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Öffnen der zweiten Kupplung (K2), Öffnen der dritten Kupplung (K3) und Schließen der vierten Kupplung (K4, K4', K4''), oder durch Öffnen der ersten Bremse (B1), Öffnen der zweiten Bremse (B2), Schließen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Schließen der zweiten Kupplung (K2), Öffnen der dritten Kupplung (K3) und Schließen der vierten Kupplung (K4, K4', K4'') realisiert werden kann, wobei ein siebter Gang durch Öffnen der ersten Bremse (B1), Schließen der zweiten Bremse (B2), Schließen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Schließen der zweiten Kupplung (K2), Öffnen der dritten Kupplung (K3) und Öffnen der vierten Kupplung (K4, K4', K4'') realisiert werden kann, wobei ein achter Gang durch Öffnen der ersten Bremse (B1), Schließen der zweiten Bremse (B2), Öffnen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Schließen der zweiten Kupplung (K2), Öffnen der dritten Kupplung (K3) und Schließen der vierten Kupplung (K4, K4', K4'') realisiert werden kann, wobei ein neunter Gang durch Öffnen der ersten Bremse (B1), Schließen der zweiten Bremse (B2), Öffnen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Schließen der zweiten Kupplung (K2), Schließen der dritten Kupplung (K3) und Öffnen der vierten Kupplung (K4, K4', K4'') realisiert werden kann, und wobei ein Rückwärtsgang durch Schließen der ersten Bremse (B1), Öffnen der zweiten Bremse (B2), Öffnen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Öffnen der zweiten Kupplung (K2), Schließen der dritten Kupplung (K3) und Schließen der vierten Kupplung (K4, K4', K4'') realisiert werden kann.
Getriebe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster zusätzlicher Gang durch Schließen der ersten Bremse (B1), Öffnen der zweiten Bremse (B2), Schließen der ersten Kupplung (K1, K1', K1''), Schließen der zweiten Kupplung (K2), Öffnen der dritten Kupplung (K3) und Öffnen der vierten Kupplung (K4, K4', K4") realisiert werden kann.
Getriebe nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter zusätzlicher Gang durch Schließen der ersten Bremse (B1), Öffnen der zweiten Bremse (B2), Öffnen der ersten Kupplung (K1, K1', K1"), Schließen der zweiten Kupplung (K2), Schließen der dritten Kupplung (K3) und Öffnen der vierten Kupplung (K4, K4', K4") realisiert werden kann.