DE102015204581A1

DE102015204581A1 - Lastschaltbares Mehrstufengetriebe für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102015204581A1
Application number: DE102015204581.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck; Matthias Horn; Johannes Kaltenbach; Uwe Griesmeier; Jens Moraw; Viktor Warth; Michael Wechs; Bernd Knöpke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2016-09-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein schaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges, mit einer Antriebswelle (1) als erste Welle, einer weiteren Antriebswelle (2) als zweite Welle und einer Abtriebswelle (3) als dritte Welle. Das Mehrstufengetriebe hat wenigstens vier miteinander gekoppelte oder koppelbare Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4), welche jeweils wenigstens ein 1. Getriebeglied (1.1, 2.1, 3.1, 4.1), ein 2. Getriebeglied (1.2, 2.2, 3.2, 4.2) und ein 3. Getriebeglied (1.3, 2.3, 3.3, 4.3) aufweisen, und mehrere den Planetenradsätzen (RS1, RS2, RS3, RS4) zugeordnete Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50), deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (3) und/oder zwischen der weiteren Antriebswelle (2) und der Abtriebswelle (3) bewirkt. Es ist vorgesehen, dass die weitere Antriebswelle (2) gegenüber der Antriebswelle (1) eine vom Schaltzustand der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50) unabhängige Übersetzung aufweist und dazu der erste Planetenradsatz (RS1) genutzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges.
Derartige Mehrstufengetriebe kommen in Kraftfahrzeugen für gewöhnlich zum Einsatz, um neben einer Antriebsbewegung einer Verbrennungskraftmaschine zusätzlich eine weitere Antriebsbewegung, beispielsweise einer Elektromaschine, im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges nutzen zu können. Die Mehrstufengetriebe weisen üblicherweise mehrere Schaltelemente auf, welche ein selektives Schalten unterschiedlicher Gänge im Fahrbetrieb mit der Verbrennungskraftmaschine ermöglichen. Die Schaltelemente dienen zudem dazu, verschiedene Betriebszustände bereit zu stellen, wie beispielsweise ein Anfahren und/oder Fahren alleine mittels der weiteren Antriebsbewegung, beispielsweise der Elektromaschine. Die Mehrstufengetriebe weisen häufig einen relativ komplexen und aufwändigen Systemaufbau auf und sind von daher relativ teuer.
Einer Ausführungsform der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe mit den eingangs genannten Merkmalen bereit zu stellen, welches technisch relativ einfach aufgebaut ist und daher kostengünstig zu realisieren ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Mehrstufengetriebe gelöst, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist ein lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise beispielsweise für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges vorgesehen, aufweisend eine Antriebswelle als erste Welle, eine weitere Antriebswelle als zweite Welle und eine Abtriebswelle als dritte Welle.
Insbesondere ist die Antriebswelle dazu ausgebildet, mit einer Verbrennungskraftmaschine triebverbunden zu werden. Insbesondere ist die weitere Antriebswelle dazu ausgebildet, mit einer Elektromaschine triebverbunden zu werden.
Das Mehrstufengetriebe hat wenigstens vier miteinander gekoppelte oder koppelbare Planetenradsätze, welche beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und jeweils wenigstens ein 1. Getriebeglied, ein 2. Getriebeglied und ein 3. Getriebeglied aufweisen. Darüber hinaus hat das Mehrstufengetriebe mehrere den Planetenradsätzen zugeordnete Schaltelemente, deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle und/oder zwischen der weiteren Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt.
Es ist vorgesehen, dass die weitere Antriebswelle gegenüber der Antriebswelle eine vom Schaltzustand der Schaltelemente unabhängige Übersetzung aufweist und dazu wenigstens einer der Planetenradsätze genutzt ist. Dadurch weist die weitere Antriebswelle eine feste Vorübersetzung gegenüber der Antriebswelle auf. Für diese Vorübersetzung wird der wenigstens eine getriebeintegrierte Planetenradsatz genutzt, welcher zugleich auch bei der Entstehung der Gangstufen mitwirkt. Dem wenigstens einen Planetenradsatz kommt dadurch eine Mehrfachfunktion zu. Ein separater Planetenradsatz für die Vorübersetzung ist somit eingespart. Das Mehrstufengetriebe ist dadurch in seinem Systemaufbau vereinfacht, wodurch sich Kostenvorteile ergeben.
Es ist ferner vorgesehen, dass bezüglich der vom Schaltzustand der Schaltelemente unabhängigen Übersetzung für die weitere Antriebswelle der erste Planetenradsatz genutzt ist, dessen 1. Getriebeglied mit einem gehäusefesten Bauteil drehfest verbunden ist, dessen 2. Getriebeglied mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist oder drehfest verbindbar ist und dessen 3. Getriebeglied mit der weiteren Antriebswelle drehfest verbunden ist oder drehfest verbindbar ist. Dadurch ist in technisch einfacher Weise die feste Vorübersetzung durch den einen getriebeintegrierten Planetenradsatz realisiert, welcher zugleich bei der Entstehung der Gangstufen mitwirkt. Auch ist dadurch die weitere Antriebswelle gegenüber der Antriebswelle relativ kurz übersetzt, weist also eine hohe Übersetzung auf. Das gehäusefeste Bauteil ist beispielsweise integraler Bestandteil des Gehäuses des Mehrstufengetriebes oder beispielsweise an dem Gehäuse fest angebunden.
Der mechanische Aufbau des Mehrstufengetriebes besteht darin, dass das 1. Getriebeglied des ersten Radsatzes mit dem gehäusefesten Bauteil oder einem gehäusefesten Bauteil drehfest verbunden ist, das 2. Getriebeglied des ersten Radsatzes mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist oder drehfest verbindbar ist und das 3. Getriebeglied des ersten Radsatzes mit der weiteren Antriebswelle drehfest verbunden ist oder drehfest verbindbar ist, dass das 1. Getriebeglied des zweiten Planetenradsatzes mit der Antriebswelle oder der weiteren Antriebswelle drehfest verbunden ist oder drehfest verbindbar ist, das 2. Getriebeglied des zweiten Planetenradsatzes mit einer vierten Welle und das 3. Getriebeglied des zweiten Planetenradsatzes mit einer fünften Welle drehfest verbunden sind, dass das 1. Getriebeglied des dritten Planetenradsatzes mit einer sechsten Welle, das 2. Getriebeglied des dritten Planetenradsatzes mit der fünften Welle und das 3. Getriebeglied des dritten Planetenradsatzes mit einer siebten Welle drehfest verbunden sind und dass das 1. Getriebeglied des vierten Planetenradsatzes mit der sechsten Welle, das 2. Getriebeglied des vierten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle und das 3. Getriebeglied des vierten Planetenradsatzes mit der vierten Welle drehfest verbunden sind.
Insofern ist es bei diesem Aufbau vorgesehen, dass das 2. Getriebeglied des zweiten Planetenradsatzes und das 3. Getriebeglied des vierten Planetenradsatzes mit der vierten Welle drehfest verbunden sind, dass das 3. Getriebeglied des zweiten Planetenradsatzes und das 2. Getriebeglied des dritten Planetenradsatzes mit der fünften Welle drehfest verbunden sind und dass das 1. Getriebeglied des dritten Planetenradsatzes und das 1. Getriebeglied des vierten Planetenradsatzes mit der sechsten Welle drehfest verbunden sind. Es ist dadurch ein relativ einfacher Systemaufbau bezüglich der Planetenradsätze erreicht, wobei zugleich durch den ersten Planetenradsatz die feste Übersetzung zwischen der Antriebswelle und der weiteren Antriebswelle berücksichtigt ist.
Es bietet sich an, dass die weitere Antriebswelle gegenüber der Antriebswelle derart übersetzt ist, dass die weitere Antriebswelle im Vergleich zu der Antriebswelle schneller dreht. Sofern an die weitere Antriebswelle eine Elektromaschine angebunden wird, kann auf einen kostengünstigen Bautyp zurückgegriffen werden, welcher nämlich für eine höhere Drehzahl, dafür aber für ein geringeres Drehmoment ausgelegt ist.
Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass die weitere Antriebswelle gegenüber der Antriebswelle derart übersetzt ist, dass die weitere Antriebswelle im Vergleich zu der Antriebswelle langsamer dreht.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass von den Schaltelementen wenigstens ein Schaltelement zum Verblocken des zweiten Planetenradsatzes, des dritten Planetenradsatzes oder des vierten Planetenradsatzes dient, beispielsweise indem mittels des Schaltelementes das 1. Getriebeglied und das 2. Getriebeglied oder mittels des Schaltelementes das 2. Getriebeglied und das 3. Getriebeglied miteinander drehfest verbindbar sind. Dadurch können bei dem Mehrstufengetriebe bis zu wenigstens drei zusätzliche Gangstufen realisiert werden, welche bezüglich der Antriebswelle wahlweise schaltbar sind.
Eine mögliche Verschaltung der Komponenten des Mehrstufengetriebes kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung derart realisiert sein, dass die fünfte Welle über ein erstes Schaltelement mit dem gehäusefesten Bauteil oder einem gehäusefesten Bauteil, die sechste Welle über ein zweites Schaltelement mit dem gehäusefesten Bauteil oder einem gehäusefesten Bauteil, die Antriebswelle oder die fünfte Welle über ein drittes Schaltelement mit der vierten Welle, die weitere Antriebswelle über ein viertes Schaltelement mit der siebten Welle und die vierte Welle über ein fünftes Schaltelement mit der siebten Welle wirkverbindbar sind, insbesondere drehfest verbindbar sind.
Das dritte Schaltelement, das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement wirken somit gegenüber drehbaren Bauteilen und dienen insofern als Kupplung. Das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement wirken jeweils als Bremse. Das erste Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement kann als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein. Auch kann das erste Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement als Bandbremse ausgeführt sein.
Durch diese Anordnung der Schaltelemente ist es möglich, dass bezüglich der Antriebswelle bis zu oder wenigstens acht Vorwärtsgänge wahlweise schaltbar sind. Auch ist es mittels dieser Anordnung der Schaltelemente möglich, dass bezüglich der Antriebswelle wenigstens ein Rückwärtsgang schaltbar ist.
Die bezüglich der Antriebswelle wahlweise schaltbaren Vorwärtsgänge sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch realisiert, dass in einem 1. Vorwärtsgang das erste Schaltelement und das fünfte Schaltelement, in einem 2. Vorwärtsgang das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement, in einem 3. Vorwärtsgang das zweite Schaltelement und das fünfte Schaltelement, in einem 4. Vorwärtsgang das zweite Schaltelement und das vierte Schaltelement, in einem 5. Vorwärtsgang das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement, in einem 6. Vorwärtsgang das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement, in einem 7. Vorwärtsgang das dritte Schaltelement und das fünfte Schaltelement und in einem 8. Vorwärtsgang das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement geschlossen sind. Dadurch sind Gangstufen realisiert, welche einen hohen Fahrkomfort mit geringem Kraftstoffverbrauch und hoher Antriebsleistung ergeben.
Der wenigstens eine Rückwärtsgang ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch realisiert, dass in dem Rückwärtsgang das erste Schaltelement und das vierte Schaltelement geschlossen sind. Dadurch ist eine auf das Rückwärtsfahren zugeschnittene Antriebsleistung durch das Mehrstufengetriebe bereit gestellt.
Bei dem Mehrstufengetriebe können die Vorwärtsgänge, welche bezüglich der Antriebswelle schaltbar sind, ebenso als Vorwärtsgänge bezüglich der weiteren Antriebswelle genutzt werden. Dies ist in technisch einfacher Weise dadurch möglich, dass dazu die Antriebswelle beispielsweise mittels einer Trennkupplung triebmäßig abgekoppelt wird. Ein an der weiteren Antriebswelle angekoppelter oder ankoppelbarer Antrieb, wie beispielsweise eine Elektromaschine, ist dann in den Gangstufen zu betreiben, welche bezüglich der Antriebswelle als Vorwärtsgänge schon genutzt wurden.
Sofern eine Trennkupplung vorgesehen ist, kann die Trennkupplung als trockene oder nasse Lamellenkupplung ausgeführt sein. Auch kann die Trennkupplung als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein.
Es bietet sich an, dass die Vorwärtsgänge, welche bezüglich der weiteren Antriebswelle nutzbar sind, auch als Rückwärtsgänge bezüglich der weiteren Antriebswelle nutzbar sind, indem die Rückwärtsbewegung der Abtriebswelle durch ein Rückwärtsdrehen der weiteren Antriebswelle bewirkt wird. Dadurch lässt sich ein Rückwärtsfahren eines Kraftfahrzeuges realisieren, ohne dass dazu die Antriebsbewegung der Verbrennungskraftmaschine genutzt wird. Das Rückwärtsfahren des Kraftfahrzeuges erfolgt vielmehr ausschließlich mittels der Elektromaschine. Um die Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges zu erreichen, wird die Elektromaschine dann lediglich rückwärtsdrehend betrieben. Die Fahrtrichtungsumkehr wird somit durch die Drehrichtungsumkehr des Rotors der Elektromaschine bewirkt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Planetenradsätze als Minusgetriebe, insbesondere jeweils als Minusgetriebe bzw. Minus-Planetenradsatz, ausgebildet sind. Es kann dann vorgesehen sein, dass das 1. Getriebeglied ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied ein wenigstens ein Planetenrad aufweisender Planetenträger, insbesondere Steg, und das 3. Getriebeglied ein Hohlrad ist.
Eine wiederum weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass zumindest einer der Planetenradsätze als Plusgetriebe bzw. Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist. Dadurch ist gegenüber der Ausbildung als Minusgetriebe der Betrag der Standübersetzung um eins erhöht. Technisch gesehen, kann bei dem Mehrstufengetriebe der erste Planetenradsatz oder der vierte Planetenradsatz als Plusgetriebe ausgebildet sein. Beispielsweise ist der Plus-Planetenradsatz realisiert, indem das 1. Getriebeglied ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied ein Hohlrad und das 3. Getriebeglied ein wenigstens ein Hohlrad aufweisender Planetenträger, insbesondere Steg, ist. Die verbleibenden Planetenradsätze sind dann als Minusgetriebe ausgebildet, bei denen das 1. Getriebeglied ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied ein wenigstens ein Planetenrad aufweisender Planetenträger und das 3. Getriebeglied ein Hohlrad ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Antriebswelle bzw. die erste Welle und die Abtriebswelle bzw. die dritte Welle koaxial zueinander liegen. Dadurch ist das Mehrstufengetriebe für einen Einbau in ein Fahrzeug geeignet, bei dem der Antriebsstrang in Fahrzeuglängsrichtung verläuft.
Eine solche koaxiale Anordnung von Antriebswelle und Abtriebswelle ist in einfacher Weise zu realisieren, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung in axialer Richtung bezüglich der Antriebswelle und ausgehend von der Antriebswelle gesehen, die Planetenradsätze in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz, vierter Planetenradsatz angeordnet sind.
Um eine für einen Front-Quer-Einbau oder einen Heck-Quer-Einbau in ein Fahrzeug geeignete Anordnung zu erreichen, können die Antriebswelle bzw. die erste Welle und die Abtriebswelle bzw. die dritte Welle quer zueinander angeordnet sein.
Für eine solche Queranordnung von Antriebswelle und Abtriebswelle bietet es sich an, dass in axialer Richtung bezüglich der Antriebswelle und ausgehend von der Antriebswelle gesehen, die Planetenradsätze in der Reihenfolge vierter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, erster Planetenradsatz angeordnet sind. Dadurch bleibt die Funktionsweise des Mehrstufengetriebes gegenüber der Funktionsweise bei der koaxialen Anordnung unverändert.
Sowohl bei einer koaxialen Anordnung von Antriebswelle und Abtriebswelle als auch bei einer Queranordnung von Antriebswelle und Abtriebswelle bietet es sich an, dass von der zweiten Welle, der vierten Welle, der fünften Welle, der sechsten Welle, der siebten Welle und der achten Welle wenigstens eine Welle koaxial bezüglich der Antriebswelle angeordnet ist. Dadurch ist ein kompakter Aufbau für einen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Antriebsstrang realisiert.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die weitere Antriebswelle an einer Elektromaschine angebunden ist bzw. mit einer Elektromaschine triebverbunden ist, beispielsweise mit einem Rotor der Elektromaschine drehfest verbunden ist. Dadurch liegt das Mehrstufengetriebe zusammen mit der Elektromaschine als Baueinheit vor, welche beispielsweise werksseitig vorinstalliert sein kann. Es ergeben sich dadurch Montagevorteile, da beispielsweise im Falle einer Endmontage eines Kraftfahrzeuges bereits die vorinstallierte Baueinheit von Mehrstufengetriebe und Elektromaschine eingebaut werden kann.
Die Elektromaschine kann außen am Getriebe bzw. Getriebegehäuse montiert sein. Auch ist es möglich, die Elektromaschine innerhalb des Getriebes bzw. Getriebegehäuses anzuordnen, so dass lediglich die Antriebswelle und die Abtriebswelle aus dem Getriebegehäuse herausragende Getriebekomponenten sind.
Durch die Erfindung ist ein lastschaltbares Mehrstufengetriebe mit einem einfachen Systemaufbau vorgeschlagen, welches relativ kostengünstig realisiert werden kann. Das Mehrstufengetriebe weist eine feste Vorübersetzung bezüglich seiner weiteren Antriebswelle auf, welche beispielsweise mit einer Elektromaschine koppelbar ist. Dafür ist auf einen Planetenradsatz zurückgegriffen, welcher auch bei der Entstehung der Gangstufen mitwirkt, so dass ein separater Planetenradsatz eingespart ist.
Der einfache Aufbau ist auch dadurch begünstigt, dass nur vier Planetenradsätze vorgesehen sind und trotz der vielen Schaltvarianten lediglich fünf Schaltelemente und ein als Trennkupplung wirkendes Schaltelement realisiert sein können. Insgesamt ergeben sich durch die Erfindung geringe Bauteilbelastungen, geringe Getriebeverluste, ein guter Verzahnungswirkungsgrad und eine gute Übersetzungsreihe.
Durch die Erfindung kann das Mehrstufengetriebe mit acht Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang realisiert werden, welche bei treibender Antriebswelle zur Verfügung stehen. Darüber hinaus kann das Mehrstufengetriebe auch über die weitere Antriebswelle angetrieben werden, wobei in diesem Fall ebenfalls die acht Vorwärtsgänge zur Verfügung stehen.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
1 eine mögliche Ausführungsform eines lastschaltbaren Mehrstufengetriebes für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges mit vier Minus-Planetenradsätzen, zwei Antriebswellen, von denen eine Antriebswelle an dem 1. Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes angebunden ist, und koaxialer Abtriebswelle in schematischer Darstellung.
2 eine tabellarische Übersicht über mögliche Gänge, welche mittels des Mehrstufengetriebes gemäß der 1 schaltbar sind, und der dazu zu betätigenden Schaltelemente,
3 eine Abwandlung des Mehrstufengetriebes gemäß der 1, bei dem die andere Antriebswelle an dem 1. Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes angebunden ist,
4 eine weitere mögliche Ausführungsform eines lastschaltbaren Mehrstufengetriebes für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges mit vier Minus-Planetenradsätzen, zwei Antriebswellen, von denen eine Antriebswelle an das 1. Getriebeglied des zweiten Planetenradsatzes angebunden ist, und seitlich abgehender Abtriebswelle in schematischer Darstellung,
5 eine Abwandlung des Mehrstufengetriebes gemäß der 4, bei der die andere Antriebswelle an das 1. Getriebeglied des zweiten Planetenradsatzes angebunden ist,
6 eine weitere Abwandlung des Mehrstufengetriebes gemäß der 1, bei der der zweite Planetenradsatz auf andere Weise verblockbar ist,
7 eine weitere Abwandlung des Mehrstufengetriebes gemäß der 4, bei der der zweite Planetenradsatz auf andere Weise verblockbar ist,
8 eine weitere Abwandlung des Mehrstufengetriebes gemäß der 1, bei der der erste Planetenradsatz als Plusgetriebe ausgebildet ist,
9 eine nochmals weitere Abwandlung des Mehrstufengetriebes gemäß der 1, bei der der vierte Planetenradsatz als Plusgetriebe ausgebildet ist,
10 eine Abwandlung des Mehrstufengetriebes gemäß der 3, bei der der erste Planetenradsatz als Plusgetriebe ausgebildet ist und
11 eine nochmals weitere Abwandlung des Mehrstufengetriebes gemäß der 3, bei der der vierte Planetenradsatz als Plusgetriebe ausgebildet ist.
1 zeigt – in schematischer Darstellung – eine mögliche Ausführungsform eines lastschaltbaren Mehrstufengetriebes 100, welches beispielsweise für den Einsatz in einem Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges geeignet ist. Das Mehrstufengetriebe 100 hat eine Antriebswelle 1 als erste Welle, eine weitere Antriebswelle 2 als zweite Welle und eine Abtriebswelle 3 als dritte Welle. Die Antriebswelle 1 kann mit einer (in der 1 nicht dargestellten) ersten Antriebsmaschine, wie beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, triebverbunden sein oder triebverbindbar sein, beispielsweise mit einer Abtriebswelle der Antriebsmaschine drehfest verbunden werden oder drehfest verbunden sein. Die weitere Antriebswelle 2 kann mit einer zweiten Antriebsmaschine, wie beispielsweise einer Elektromaschine, triebverbunden sein oder triebverbindbar sein. In der 1 ist das Mehrstufengetriebe 100 beispielhaft mit einem Rotor einer Elektromaschine EM an der weiteren Antriebswelle 2 angebunden, insbesondere damit drehfest verbunden.
Das Mehrstufengetriebe 100 ist in Planetenbauweise mit vier Planetenradsätzen aufgebaut und weist einen ersten Planetenradsatz RS1, einen zweiten Planetenradsatz RS2, einen dritten Planetenradsatz RS3 und einen vierten Planetenradsatz RS4 auf, welche beispielsweise innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet sein können. Jeder Planetenradsatz RS1 bzw. RS2 bzw. RS3 bzw. RS4 hat ein 1. Getriebeglied 1.1 bzw. 2.1 bzw. 3.1 bzw. 4.1, ein 2. Getriebeglied 1.2 bzw. 2.2 bzw. 3.2 bzw. 4.2 und ein 3. Getriebeglied 1.3 bzw. 2.3 bzw. 3.3 bzw. 4.3.
Das Mehrstufengetriebe 100 weist ferner ein erstes Schaltelement 10, ein zweites Schaltelement 20, ein drittes Schaltelement 30, ein viertes Schaltelement 40 und ein fünftes Schaltelement 50 auf, deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 3 und/oder zwischen der weiteren Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 bewirkt. Die Schaltelemente 10, 20, 30, 40 und 50 sowie die Planetenradsätze RS1, RS2, RS3 und RS4 sind zueinander wie folgt angeordnet:
Bezüglich des ersten Planetenradsatzes RS1 ist das 1. Getriebeglied 1.1 mit einem gehäusefesten Bauteil G, das 2. Getriebeglied 1.2 mit der Antriebswelle 1 und das 3. Getriebeglied 1.3 mit der weiteren Antriebswelle 2 drehfest verbunden. Durch die Anbindung der Antriebswelle 1 und der weiteren Antriebswelle 2 an dem ersten Planetenradsatz RS1 liegen die Antriebswelle 1 und die weitere Antriebswelle 2 zueinander in einer festen Übersetzung vor, welche unabhängig vom Schaltzustand der Schaltelemente 10, 20, 30, 40 und 50 ist.
Bezüglich des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist das 1. Getriebeglied 2.1 mit der Antriebswelle 1, das 2. Getriebeglied 2.2 mit einer vierten Welle 4 und das 3. Getriebeglied 2.3 mit einer fünften Welle 5 drehfest verbunden. Bezüglich des dritten Planetenradsatzes RS3 ist das 1. Getriebeglied 3.1 mit einer sechsten Welle 6, das 2. Getriebeglied 3.2 mit der fünften Welle 5 und das 3. Getriebeglied 3.3 mit einer siebten Welle 7 drehfest verbunden. Bezüglich des vierten Planetenradsatzes RS4 ist das 1. Getriebeglied 4.1 mit der sechsten Welle 6, das 2. Getriebeglied 4.2 mit der Abtriebswelle 3 und das 3. Getriebeglied 4.3 mit der vierten Welle 4 drehfest verbunden.
Die Antriebswelle 1 ist über das dritte Schaltelement 30 mit der vierten Welle 4 wirkverbindbar, insbesondere drehfest verbindbar. Dadurch kann der zweite Planetenradsatz RS2 verblockt werden, indem mittels des dritten Schaltelementes 30 und über die Antriebswelle 1 und die vierte Welle 4 das 1. Getriebeglied 1.2 und das 2. Getriebeglied 2.2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 miteinander drehfest verbunden werden. Bevorzugt weist die Antriebswelle 1 eine Trennkupplung 00 auf, durch welche eine an der Antriebswelle 1 angebundene Antriebsmaschine, wie beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, vom Antriebsstrang triebmäßig abgekoppelt werden kann. Die Trennkupplung 00 kann als trockene oder nasse Lamellenkupplung ausgeführt sein. Auch kann die Trennkupplung 00 als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein.
Die weitere Antriebswelle 2 ist über das vierte Schaltelement 40 mit der siebten Welle 7 und die vierte Welle 4 ist über das fünfte Schaltelement 50 ebenfalls mit der siebten Welle 7 wirkverbindbar, insbesondere drehfest verbindbar. Ferner sind die fünfte Welle 5 über das erste Schaltelement 10 mit dem gehäusefesten Bauteil G oder einem gehäusefesten Bauteil und die sechste Welle 6 über das zweite Schaltelement 20 mit dem gehäusefesten Bauteil G oder einem gehäusefesten Bauteil wirkverbindbar, insbesondere drehfest verbindbar.
Das erste Schaltelement 10 und das zweite Schaltelement 20 sind damit gegenüber dem Gehäuse G verblockbar, so dass das erste Schaltelement 10 und das zweite Schaltelement 20 jeweils als Bremse wirken. Das erste Schaltelement 10 kann als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein. Auch kann das erste Schaltelement 10 als Bandbremse ausgeführt sein. In gleicher Weise kann das zweite Schaltelement 20 als formschlüssiges Schaltelement 20 oder Bandbremse ausgeführt sein. Das dritte Schaltelement 30, das vierte Schaltelement 40 und das fünfte Schaltelement 50 wirken gegenüber drehbaren Bauteilen und dienen insofern als Kupplung.
In der Ausführungsform des Mehrstufengetriebes 100 gemäß der 1 sind der erste Planetenradsatz RS1, der zweite Planetenradsatz RS2 und der dritte Planetenradsatz RS3 sowie der vierte Planetenradsatz RS4 jeweils als Minusgetriebe ausgebildet. Dazu ist jeweils das 1. Getriebeglied 1.1 bzw. 2.1 bzw. 3.1. bzw. 4.1 durch ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied 1.2 bzw. 2.2 bzw. 3.2 bzw. 4.2 durch ein wenigstens ein Planetenrad aufweisenden Planetenträger, insbesondere Steg, und das 3. Getriebeglied 1.3 bzw. 2.3 bzw. 3.3 bzw. 4.3 durch ein Hohlrad gebildet.
Ferner ist das Mehrstufengetriebe 100 für einen durchgängig in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Antriebsstrang geeignet. Hierfür sind die Antriebswelle 1 und die Abtriebswelle 3 koaxial zueinander angeordnet. Bevorzugt sind dazu die vierte Welle 4, die fünfte Welle 5, die sechste Welle 6 und die siebte Welle 7 ebenfalls koaxial bezüglich der Antriebswelle 1 angeordnet. Bevorzugt ist die Anordnung der Planetenradsätze RS1, RS2, RS3 und RS4 zueinander in der Weise, dass in axialer Richtung bezüglich der Antriebswelle 1 und ausgehend von der Antriebswelle 1 gesehen, die Planetenradsätze RS1, RS2, RS3 und RS4 in der Reihenfolge erster Planetenradsatz RS1, zweiter Planetenradsatz RS2, dritter Planetenradsatz RS3 und vierter Planetenradsatz RS4 angeordnet sind.
2 zeigt eine tabellarische Übersicht über mögliche Gänge, welche mit dem Mehrstufengetriebe 100 schaltbar sind, und der dazu auszuführenden Schaltkombinationen bezüglich des ersten Schaltelementes 10, des zweiten Schaltelementes 20, des dritten Schaltelementes 30, des vierten Schaltelementes 40 und des fünften Schaltelementes 50. Danach können bezüglich der Antriebswelle 1 acht Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisiert sein, welche wahlweise schaltbar sind. Die Gänge bzw. Gangstufen sind in der ersten Spalte der Übersicht angegeben, deren Spaltenkopf das Bezugszeichen 80 zugeordnet ist. Die Vorwärtsgänge sind mit „1”, „2”, „3”, „4”, „5”, „6”, „7”, „8” und der Rückwärtsgang mit „R” gekennzeichnet.
In sich daran anschließenden Spalten ist die zu jedem Gang gehörige Stellung des ersten Schaltelementes 10, des zweiten Schaltelementes 20, des dritten Schaltelementes 30, des vierten Schaltelementes 40 und des fünften Schaltelementes 50 angegeben, wobei jedem Schaltelement 10 bzw. 20 bzw. 30 bzw. 40 bzw. 50 eine separate Spalte zugeordnet und das jeweilige Bezugszeichen des Schaltelementes im Spaltenkopf angegeben ist. Durch Kreuze ist angegeben, dass das jeweils zugehörige Schaltelement 10 bzw. 20 bzw. 30 bzw. 40 bzw. 50 in einer geschlossenen Schalterstellung vorliegt. Insofern betreffen die Angaben in der 2 die geschlossene Schalterstellung, welcher im Spaltenkopf das Bezugszeichen 85 zugeordnet ist.
Wie aus der 2 ersichtlich ist, wird der 1. Vorwärtsgang durch Schließen des ersten Schaltelementes 10 und des fünften Schaltelementes 50 geschaltet. Der 2. Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelementes 10 und des zweiten Schaltelementes 20 geschaltet. Der 3. Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelementes 20 und des fünften Schaltelementes 50 geschaltet. Der 4. Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelementes 20 und des vierten Schaltelementes 40 geschaltet. Der 5. Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelementes 20 und des dritten Schaltelementes 30 geschaltet. Der 6. Vorwärtsgang wird durch Schließen des dritten Schaltelementes 30 und des vierten Schaltelementes 40 geschaltet. Der 7. Vorwärtsgang wird durch Schließen des dritten Schaltelementes 30 und des fünften Schaltelementes 50 geschaltet und der 8. Vorwärtsgang wird durch Schließen des vierten Schaltelementes 40 und des fünften Schaltelementes 50 geschaltet. Der Rückwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelementes 10 und des vierten Schaltelementes 40 geschaltet.
Diese Gangstufen für die acht Vorwärtsgänge sind schaltbar, wenn die Antriebswelle 1 treibend sein soll. Die Gangstufen sind auch für die weitere Antriebswelle 2 nutzbar. In diesem Fall wird durch Schalten der Trennkupplung 00 die Antriebswelle 1 vom Antriebsstrang triebmäßig abgekoppelt. Der Kraftfluss in der jeweiligen Gangstufe geht dann von der weiteren Antriebswelle 2 aus und wird somit durch die Elektromaschine EM bewirkt. Es stehen damit für einen Betrieb mit der Elektromaschine EM die acht Vorwärtsgänge in gleicher Weise zur Verfügung. Die Gangstufen sind auch als Rückwärtsgang im Betrieb mit der Elektromaschine EM nutzbar, wobei dann die Rückwärtsbewegung der Abtriebswelle 3 durch ein Rückwärtsdrehen der weiteren Antriebswelle 2 bzw. der Elektromaschine EM bewirkt ist.
3 zeigt ein Mehrstufengetriebe 200 in schematischer Darstellung, welches eine Abwandlung des Mehrstufengetriebes 100 gemäß der 1 ist. Bauteile des Mehrstufengetriebes 200 gemäß der 3, welche identisch oder funktionsgleich mit Bauteilen des Mehrstufengetriebes 100 gemäß der 1 sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die Beschreibung zu dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der 1 verwiesen.
Das Mehrstufengetriebe 200 gemäß der 3 unterscheidet sich von dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der 1 unter anderem dadurch, dass bezüglich des zweiten Planetenradsatzes RS2 das 1. Getriebeglied 2.1 mit der weiteren Antriebswelle 2 drehfest verbunden ist.
4 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform eines Mehrstufengetriebes 300 für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges. Bauteile des Mehrstufengetriebes 300 gemäß der 4, welche identisch oder funktionsgleich mit Bauteilen des Mehrstufengetriebes 100 gemäß der 1 sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die Beschreibung zu dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der 1 verwiesen.
Das Mehrstufengetriebe 300 gemäß der 4 unterscheidet sich von dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der 1 unter anderem dadurch, dass das Mehrstufengetriebe 300 für einen Front-Quer-Einbau oder Heck-Quer-Einbau in ein Kraftfahrzeug geeignet ist. Hierzu liegen die Antriebswelle 1 und die Abtriebswelle 3 quer zueinander, wobei vorzugsweise die vierte Welle 4, die fünfte Welle 5, die sechste Welle 6 und die siebte Welle 7 koaxial bezüglich der Antriebswelle 1 angeordnet sind. Die Anordnung der Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 zueinander ist derart, dass in axialer Richtung bezüglich der Antriebswelle 1 und ausgehend von der Antriebswelle 1 gesehen, die Planetenradsätze RS1, RS2, RS3 und RS4 in der Reihenfolge vierter Planetenradsatz RS4, dritter Planetenradsatz RS3, zweiter Planetenradsatz RS2 und erster Planetenradsatz RS1 liegen.
5 zeigt wiederum ein weiteres Ausführungsbeispiel eines lastschaltbaren Mehrstufengetriebes 400 für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges. Bauteile des Mehrstufengetriebes 400, welche identisch oder funktionsgleich mit Bauteilen des Mehrstufengetriebes 100 gemäß der 1 sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die Beschreibung zu dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der 1 verwiesen.
Bei dem Mehrstufengetriebe 400 handelt es sich um die Anbindungsvariante, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Mehrstufengetriebe 200 gemäß der 3 beschrieben ist. Bezüglich des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist dort das 1. Getriebeglied 2.1 mit der weiteren Antriebswelle 2 drehfest verbunden. Insofern ist das Mehrstufengetriebe 400 gegenüber dem Mehrstufengetriebe 300 gemäß der 4 dahingehend abgewandelt.
Das Mehrstufengetriebe 400 unterscheidet sich von dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der 1 und ebenso von dem Mehrstufengetriebe 200 gemäß der 3 unter anderem dadurch, dass das Mehrstufengetriebe 400 für einen Front-Quer-Einbau oder Heck-Quer-Einbau in ein Kraftfahrzeug geeignet ist. Hierzu liegen die Antriebswelle 1 und die Abtriebswelle 3 quer zueinander. Die Anordnung der Planetenradsätze RS1, RS2 und RS4 zueinander ist dort in der Weise, dass in axialer Richtung bezüglich der Antriebswelle 1 und ausgehend von der Antriebswelle 1 gesehen, die Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 in der Reihenfolge vierter Planetenradsatz RS4, dritter Planetenradsatz RS3, zweiter Planetenradsatz RS2, erster Planetenradsatz RS1 angeordnet sind.
6 zeigt ein von dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der 1 abgewandeltes Mehrstufengetriebe 100'. Die Abwandlung liegt darin, dass das Mehrstufengetriebe 100' gemäß der 6 ein drittes Schaltelement 30' aufweist, mittels welchem die fünfte Welle 5 mit der vierten Welle 4 wirkverbindbar ist, insbesondere drehfest verbindbar ist. Dadurch ist ein Verblocken des zweiten Planetenradsatzes RS2 auf andere Art und Weise als bei dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der 1 möglich, nämlich indem durch das dritte Schaltelement 30' das 2. Getriebeglied 2.2 und das 3. Getriebeglied 3.2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 miteinander drehfest verbunden werden können.
Ein solches drittes Schaltelement 30' ist auch bei einer Abwandlung des Mehrstufengetriebes 300 gemäß der 4 realisiert, welche in der 7 dargestellt ist. Dem Mehrstufengetriebe der 7 ist das Bezugszeichen 300' zugeordnet.
8 zeigt ein lastschaltbares Mehrstufengetriebe 100'' und 9 zeigt ein lastschaltbares Mehrstufengetriebe 100''', welche jeweils eine weitere Abwandlung des Mehrstufengetriebes 100 gemäß der 1 sind. Bauteile der Mehrstufengetriebe 100'' und 100''', welche identisch oder funktionsgleich mit Bauteilen des Mehrstufengetriebes 100 gemäß der 1 sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die Beschreibung zu dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der 1 verwiesen.
Das Mehrstufengetriebe 100'' und das Mehrstufengetriebe 100''' sind gegenüber dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der 1 dahingehend abgewandelt, dass einer der Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 als Plusgetriebe bzw. Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist. Bei dem Mehrstufengetriebe 100'' gemäß der 8 ist der erste Planetenradsatz RS1 als Plusgetriebe ausgebildet. In diesem Fall ist das 1. Getriebeglied 1.1 ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied 1.2 ein Hohlrad und das 3. Getriebeglied 1.3 ein wenigstens ein Planetenrad aufweisender Planetenträger, insbesondere Steg. Die anderen Planetenradsätze, nämlich der zweite Planetenradsatz RS2, der dritte Planetenradsatz RS3 und der vierte Planetenradsatz RS4 sind – wie bei dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der 1 – als Minusgetriebe ausgebildet. Dort ist jeweils das erste 1. Getriebeglied 2.1 bzw. 3.1 bzw. 4.1 ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied 2.2 bzw. 3.2 bzw. 4.2 ein wenigstens ein Planetenrad aufweisender Planetenträger, insbesondere Steg, und das 3. Getriebeglied 2.3 bzw. 3.3 bzw. 4.3 ein Hohlrad.
Bei dem Mehrstufengetriebe 100''' ist der vierte Planetenradsatz RS4 als Plusgetriebe ausgebildet. Es ist dort das 1. Getriebeglied 4.1 ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied 4.2 ein Hohlrad und das 3. Getriebeglied 4.3 ein wenigstens ein Planetenrad aufweisender Planetenträger, insbesondere Steg. Der erste Planetenradsatz RS1, der zweite Planetenradsatz RS2 und der dritte Planetenradsatz RS3 sind gegenüber dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der 1 unverändert als Minus-Planetenradsatz ausgebildet geblieben.
10 zeigt ein lastschaltbares Mehrstufengetriebe 200' und 11 zeigt ein lastschaltbares Mehrstufengetriebe 200'', welche jeweils eine Abwandlung des Mehrstufengetriebes 200 gemäß der 3 sind. Bauteile der Mehrstufengetriebe 200' und 200'', welche identisch oder funktionsgleich mit Bauteilen des Mehrstufengetriebes 200 gemäß der 3 sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Mehrstufengetriebe 200' und das Mehrstufengetriebe 200'' sind gegenüber dem Mehrstufengetriebe 200 gemäß der 3 dahingehend abgewandelt, dass einer der Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 als Plusgetriebe bzw. Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist. Bei dem Mehrstufengetriebe 200' gemäß der 10 ist der erste Planetenradsatz RS1 als Plusgetriebe ausgebildet. In diesem Fall ist das 1. Getriebeglied 1.1 ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied 1.2 ein Hohlrad und das 3. Getriebeglied 1.3 ein wenigstens ein Planetenrad aufweisender Planetenträger, insbesondere Steg. Die anderen Planetenradsätze, nämlich der zweite Planetenradsatz RS2, der dritte Planetenradsatz RS3 und der vierte Planetenradsatz RS4 sind – wie bei dem Mehrstufengetriebe 200 gemäß der 3 – als Minusgetriebe ausgebildet. Dort ist jeweils das erste 1. Getriebeglied 2.1 bzw. 3.1 bzw. 4.1 ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied 2.2 bzw. 3.2 bzw. 4.2 ein wenigstens ein Planetenrad aufweisender Planetenträger, insbesondere Steg, und das 3. Getriebeglied 2.3 bzw. 3.3 bzw. 4.3 ein Hohlrad.
Bei dem Mehrstufengetriebe 200'' ist der vierte Planetenradsatz RS4 als Plusgetriebe ausgebildet. Es ist dort das 1. Getriebeglied 4.1 ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied 4.2 ein Hohlrad und das 3. Getriebeglied 4.3 ein wenigstens ein Planetenrad aufweisender Planetenträger, insbesondere Steg. Der erste Planetenradsatz RS1, der zweite Planetenradsatz RS2 und der dritte Planetenradsatz RS3 sind gegenüber dem Mehrstufengetriebe 200 gemäß der 3 unverändert als Minus-Planetenradsatz ausgebildet geblieben.
Sämtliche vorstehend in den Figuren beschriebenen Mehrstufengetriebe 100, 200, 300, 400, 100', 100'', 100''', 200' und 200'' können nach der Schaltmatrix gemäß der 2 und wie vorstehend zu den 1 und 2 beschrieben, betrieben werden. Die Schaltzustände bezüglich des Schaltelementes 30, wie sie beispielsweise aus der 2 ersichtlich sind, sind in gleicher Weise als Schaltzustände bezüglich des Schaltelementes 30' nutzbar.
Sämtliche Mehrstufengetriebe 100, 200, 300, 400, 100', 100'', 100''', 200' und 200'' haben vier Planetenradsätze, fünf Schaltelemente, von denen zum Schalten eines Ganges zwei Schaltelemente gleichzeitig zu schalten sind, eine Trennkupplung, eine feste Gehäusekopplung, acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bezüglich der Antriebswelle 1 sowie acht Vorwärtsgänge und acht Rückwärtsgänge bezüglich der weiteren Antriebswelle 2 bzw. der Elektromaschine EM.
Bezugszeichenliste

1: Antriebswelle (erste Welle)
2: weitere Antriebswelle (zweite Welle)
3: Abtriebswelle (dritte Welle)
4: vierte Welle
5: fünfte Welle
6: sechste Welle
7: siebte Welle
RS1: erster Planetenradsatz
RS2: zweiter Planetenradsatz
RS3: dritter Planetenradsatz
RS4: vierter Planetenradsatz
1.1: 1. Getriebeglied des ersten Planetenradsatzes
1.2: 2. Getriebeglied des ersten Planetenradsatzes
1.3: 3. Getriebeglied des ersten Planetenradsatzes
2.1: 1. Getriebeglied des zweiten Planetenradsatzes
2.2: 2. Getriebeglied des zweiten Planetenradsatzes
2.3: 3. Getriebeglied des zweiten Planetenradsatzes
3.1: 1. Getriebeglied des dritten Planetenradsatzes
3.2: 2. Getriebeglied des dritten Planetenradsatzes
3.3: 3. Getriebeglied des dritten Planetenradsatzes
4.1: 1. Getriebeglied des vierten Planetenradsatzes
4.2: 2. Getriebeglied des vierten Planetenradsatzes
4.3: 3. Getriebeglied des vierten Planetenradsatzes
00: Trennkupplung
10: erstes Schaltelement
20: zweites Schaltelement
30: drittes Schaltelement
40: viertes Schaltelement
50: fünftes Schaltelement
G: gehäusefestes Bauteil
EM: Elektromaschine
80: Spaltenkopf (Gang)
85: Spaltenkopf (Schalterstellung geschlossen)
100: Mehrstufengetriebe
100': Mehrstufengetriebe
100'': Mehrstufengetriebe
100''': Mehrstufengetriebe
200: Mehrstufengetriebe
200': Mehrstufengetriebe
200'': Mehrstufengetriebe
300: Mehrstufengetriebe
400: Mehrstufengetriebe

Claims

Lastschaltbares Mehrstufengetriebe (100; 100'; 100''; 100'''; 200; 200'; 200'') in Planetenbauweise, insbesondere für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges, mit einer Antriebswelle (1) als erste Welle, einer weiteren Antriebswelle (2) als zweite Welle und einer Abtriebswelle (3) als dritte Welle, mit wenigstens vier miteinander gekoppelten oder koppelbaren Planetenradsätzen (RS1, RS2, RS3, RS4), welche jeweils wenigstens ein 1. Getriebeglied (1.1, 2.1, 3.1, 4.1), ein 2. Getriebeglied (1.2, 2.2, 3.2, 4.2) und ein 3. Getriebeglied (1.3, 2.3, 3.3, 4.3) aufweisen, und mit mehreren den Planetenradsätzen (RS1, RS2, RS3, RS4) zugeordneten Schaltelementen (10, 20, 30, 40, 50), deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (3) und/oder zwischen der weiteren Antriebswelle (2) und der Abtriebswelle (3) bewirkt, wobei die weitere Antriebswelle (2) gegenüber der Antriebswelle (1) eine vom Schaltzustand der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50) unabhängige Übersetzung aufweist und dazu der erste Planetenradsatz (RS1) genutzt ist, dessen 1. Getriebeglied (1.1) mit einem gehäusefesten Bauteil (G) drehfest verbunden ist, dessen 2. Getriebeglied (1.2) mit der Antriebswelle (1) drehfest verbunden ist oder drehfest verbindbar ist und dessen 3. Getriebeglied (1.3) mit der weiteren Antriebswelle (2) drehfest verbunden ist oder drehfest verbindbar ist, und wobei bezüglich des zweiten Planetenradsatzes (RS2) das 1. Getriebeglied (2.1) mit der Antriebswelle (1) oder der weiteren Antriebswelle (2) drehfest verbunden ist oder drehfest verbindbar ist, das 2. Getriebeglied (2.2) mit einer vierten Welle (4) und das 3. Getriebeglied (2.3) mit einer fünften Welle (5) drehfest verbunden sind, bezüglich des dritten Planetenradsatzes (RS3) das 1. Getriebeglied (3.1) mit einer sechsten Welle (6), das 2. Getriebeglied (3.2) mit der fünften Welle (5) und das 3. Getriebeglied (3.3) mit einer siebten Welle (7) drehfest verbunden sind und bezüglich des vierten Planetenradsatzes (RS4) das 1. Getriebeglied (4.1) mit der sechsten Welle (6), das 2. Getriebeglied (4.2) mit der Abtriebswelle (3) und das 3. Getriebeglied (4.3) mit der vierten Welle (4) drehfest verbunden sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von den Schaltelementen (10, 20, 30, 40, 50) wenigstens ein Schaltelement (30; 30') zum Verblocken des zweiten Planetenradsatzes (RS2), des dritten Planetenradsatzes (RS3) oder des vierten Planetenradsatzes (RS4) dient, indem mittels des Schaltelementes (30) das 1. Getriebeglied (2.1) und das 2. Getriebeglied (2.2) oder mittels des Schaltelementes (30') das 2. Getriebeglied (2.2) und das 3. Getriebeglied (2.3) miteinander drehfest verbindbar sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die fünfte Welle (5) über ein erstes Schaltelement (10) mit dem gehäusefesten Bauteil (G) oder einem gehäusefesten Bauteil, die sechste Welle (6) über ein zweites Schaltelement (20) mit dem gehäusefesten Bauteil (G) oder einem gehäusefesten Bauteil, die Antriebswelle (1) oder die fünfte Welle (5) über ein drittes Schaltelement (30; 30') mit der vierten Welle (4), die weitere Antriebswelle (2) über ein viertes Schaltelement (40) mit der siebten Welle (7) und die vierte Welle (4) über ein fünftes Schaltelement (50) mit der siebten Welle (7) wirkverbindbar sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Antriebswelle (1) wenigstens ein Rückwärtsgang schaltbar ist, wobei in dem Rückwärtsgang das erste Schaltelement (10) und das vierte Schaltelement (40) geschlossen sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Antriebswelle (1) bis zu oder wenigstens acht Vorwärtsgänge wahlweise schaltbar sind, wobei in einem 1. Vorwärtsgang das erste Schaltelement (10) und das fünfte Schaltelement (50), in einem 2. Vorwärtsgang das erste Schaltelement (10) und das zweite Schaltelement (20), in einem 3. Vorwärtsgang das zweite Schaltelement (20) und das fünfte Schaltelement (50), in einem 4. Vorwärtsgang das zweite Schaltelement (20) und das vierte Schaltelement (40), in einem 5. Vorwärtsgang das zweite Schaltelement (20) und das dritte Schaltelement (30; 30'), in einem 6. Vorwärtsgang das dritte Schaltelement (30; 30') und das vierte Schaltelement (40), in einem 7. Vorwärtsgang das dritte Schaltelement (30; 30') und das fünfte Schaltelement (50) und in einem 8. Vorwärtsgang das vierte Schaltelement (40) und das fünfte Schaltelement (50) geschlossen sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärtsgänge bezüglich der Antriebswelle (1) als Vorwärtsgänge bezüglich der weiteren Antriebswelle (2) nutzbar sind und dazu die Antriebswelle (1) beispielsweise mittels einer Trennkupplung (00) triebmäßig abzukoppeln ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) als Minusgetriebe ausgebildet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 1. Getriebeglied (1.1, 2.1, 3.1, 4.1) ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied (1.2, 2.2, 3.2, 4.2) ein wenigstens ein Planetenrad aufweisender Planetenträger und das 3. Getriebeglied (1.3, 2.3, 3.3, 4.3) ein Hohlrad ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) als Plusgetriebe ausgebildet ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenradsatz (RS1) oder der vierte Planetenradsatz (RS4) als Plusgetriebe ausgebildet ist, dessen 1. Getriebeglied (1.1; 4.1) ein Sonnenrad, dessen 2. Getriebeglied (1.2; 4.2) ein Hohlrad und dessen 3. Getriebeglied (1.3; 4.3) ein wenigstens ein Planetenrad aufweisender Planetenträger ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) und die Abtriebswelle (3) koaxial zueinander liegen und von der zweiten Welle (2), der vierten Welle (4), der fünften Welle (5), der sechsten Welle (6), der siebten Welle (7) und der achten Welle (8) wenigstens eine Welle ebenfalls koaxial bezüglich der Antriebswelle (1) angeordnet ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) und die Abtriebswelle (3) quer zueinander liegen und von der zweiten Welle (2), der vierten Welle (4), der fünften Welle (5), der sechsten Welle (6), der siebten Welle (7) und der achten Welle (8) wenigstens eine Welle koaxial bezüglich der Antriebswelle (1) angeordnet ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung bezüglich der Antriebswelle (1) und ausgehend von der Antriebswelle (1) gesehen, die Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) in der Reihenfolge erster Planetenradsatz (RS1), zweiter Planetenradsatz (RS2), dritter Planetenradsatz (RS3), vierter Planetenradsatz (RS4) angeordnet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung bezüglich der Antriebswelle (1) und ausgehend von der Antriebswelle (1) gesehen, die Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) in der Reihenfolge vierter Planetenradsatz (RS4), dritter Planetenradsatz (RS3), zweiter Planetenradsatz (RS2), erster Planetenradsatz (RS1) angeordnet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Antriebswelle (2) an einer Elektromaschine (EM) angebunden ist.