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Die Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe für ein Kraftfahrzeug.
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Aus der
DE 10 2008 055 626 A1 ist bereits ein Mehrstufengetriebe für Kraftfahrzeuge bekannt. Das Mehrstufengetriebe ist zur Schaltung von neun Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen. Es umfasst vier wirkungsmäßig miteinander verbundenen Planetenradstufen sowie sechs Schalteinheiten, die dazu vorgesehen sind, unterschiedliche Wirkverbindungen zwischen den Planetenradstufen und/oder einem Getriebegehäuse herstellen.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Mehrstufengetriebe bereitzustellen, welches vorzugsweise eine hohe Flexibilität und/oder einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Es wird ein Mehrstufengetriebe vorgeschlagen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das zumindest konstruktiv zur Schaltung von zumindest neun Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen ist, mit zumindest vier wirkungsmäßig miteinander verbundenen Planetenradstufen, die jeweils ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenradträger aufweisen, mit zumindest sechs Schalteinheiten, die jeweils zwei drehfest miteinander verbindbare Kopplungselemente aufweisen, mit einem Getriebeeingangselement, das permanent drehfest mit dem Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe verbunden ist, sowie mit einem Getriebeausgangselement, das permanent drehfest mit dem Hohlrad der ersten Planetenradstufe und dem Planetenradträger der vierten Planetenradstufe verbunden ist.
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Durch eine solche Ausgestaltung kann ein Mehrstufengetriebe mit einer Grundstruktur bereitgestellt werden, das eine Ausgestaltung mit einer hohen Flexibilität und/oder einem hohen Wirkungsgrad ermöglicht. Bauteilbelastungen in dem Mehrstufengetriebe können durch diese Grundstruktur zumindest teilweise gesenkt werden, wodurch insbesondere ein Leichtbau vereinfacht werden kann. Außerdem können solche Mehrstufengetriebe einfach hybridisiert werden.
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Die vier Planetenradstufen sind im Folgenden mit „erster Planetenradstufe”, „zweiter Planetenradstufe”, „dritter Planetenradstufe” und „vierter Planetenradstufe” bezeichnet. Die Bezeichnungen „erste”, „zweite”, „dritte” und „vierte” Planetenradstufe sind insbesondere zur Festlegung einer axialen Anordnung vorgesehen, wobei eine axiale Reihenfolge der Planetenradstufen von der Nummerierung abweichen kann. Grundsätzlich ist eine geänderte Anordnung der Planetenradstufen und/oder gestapelte Anordnung, bei der die Planetenradstufen zumindest teilweise radial ineinander geschachtelt sind, denkbar. Insbesondere durch eine räumliche Umordnung der Schalteinheiten, durch eine geänderte Anordnung von Getriebeelementen und/oder durch Vertauschung der Sonnenräder, Planetenräder und/oder Hohlräder sind verschiedene kinematisch äquivalente Getriebestrukturen realisierbar. Unter „kinematisch äquivalenten Getriebestrukturen” sollen dabei Getriebestrukturen verstanden werden, welche eine gleiche Anzahl von Schalteinheiten sowie identische Schaltschemata zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge und der Rückwärtsgetriebegänge aufweisen.
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Vorzugsweise sind zumindest zwei der sechs Schalteinheiten als Bremsen und zumindest drei der sechs Schalteinheiten als Kupplungen ausgebildet. Unter einer Schalteinheit, die als „Kupplung” ausgebildet ist, 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 Schalteinheit, die als „Bremse” ausgebildet ist, 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 ihrem drehfest mit dem Getriebegehäuse verbundenen Kopplungselement 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.
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Unter einer Schalteinheit soll in diesem Zusammenhang insbesondere keine Kupplung verstanden werden, die einem durch die Planetenradstufen ausgebildeten Zahnradsatz vorgeschaltet oder nachgeschaltet ist. Unter einer „dem Zahnradsatz vorgeschalteten Kupplung” soll insbesondere eine Kupplung verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebeeingangselement angeordnet ist, wie beispielsweise eine Trennkupplung oder eine Anfahrkupplung. Unter einer „dem Zahnradsatz nachgeschalteten Kupplung” soll insbesondere eine Kupplungseinheit verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen dem Getriebeausgangselement und einem Achsantrieb angeordnet ist, wie beispielsweise eine Allradkupplung. Grundsätzlich kann eine Schaltbarkeit des Mehrstufengetriebes durch eine dem Zahnradsatz vorgeschaltete oder nachgeschaltete Kupplungseinheit erhöht werden. Unter einem „Getriebeeingangselement” soll dabei insbesondere ein Getriebeelement, das zumindest konstruktiv zur drehfesten Anbindung einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, verstanden werden. Unter einem „Getriebeausgangselement” soll insbesondere ein Getriebeelement, das zumindest konstruktiv zur drehfesten Anbindung eines Achsantriebs vorgesehen ist, verstanden werden. Unter einem „Getriebeelement” soll insbesondere eine Ausgestaltung verstanden werden, die zur permanenten drehfesten Verbindung zwischen den Sonnenrädern, Planetenradträgern, Hohlrädern und/oder Kopplungselementen vorgesehen ist.
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Unter „zumindest konstruktiv” soll insbesondere verstanden werden, dass konstruktiv eine entsprechende Ausgestaltung vorgesehen ist, in einem eventuellen Ausführungsbeispiel aber von einer funktionellen Nutzung der konstruktiven Ausgestaltung abgesehen werden kann. Unter „konstruktiv zur Schaltung eines Getriebegangs vorgesehen” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass mittels der Kupplungseinheiten und/oder Bremseinheiten mechanisch ein entsprechender Getriebegang grundsätzlich bildbar ist, unabhängig davon, ob im Rahmen einer Schaltstrategie auf die Schaltung des Getriebegangs verzichtet wird oder nicht. Beispielsweise können in einer Ausgestaltung die Schalteinheiten konstruktiv zur Schaltung von mehr Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen sein, als es sinnvoll sein kann, sie im Rahmen einer Betriebsstrategie für das Mehrstufengetriebe zu schalten.
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Unter dem „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 „Schalteinheit zum Verblocken einer Planetenradstufe” soll eine einzelne Schalteinheit mit zwei Kopplungselementen verstanden werden, die jeweils mit dem Sonnenrad, dem Planetenradträger oder dem Hohlrad der entsprechenden Planetenradstufe permanent drehfest verbunden sind, wodurch mittels Schließen dieser einen Schalteinheit die entsprechende Planetenradstufe verblockt werden kann. Grundsätzlich kann die einzelne Kupplungseinheit zum Verblocken der Planetenradstufe auch durch zwei hintereinander geschaltete Kupplungseinheiten ersetzt werden.
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Vorzugsweise ist ein Teil der Schalteinheiten formschlüssig ausgebildet. Dadurch kann ein Schleppverlust gering gehalten werden, wodurch ein Leistungsverlust innerhalb des Mehrstufengetriebes vorteilhaft verringert werden kann. 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 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 sind die formschlüssig ausgebildeten Schalteinheiten vorzugsweise ohne eine Synchronisierung ausgeführt, können grundsätzlich aber auch eine Synchronisierung aufweisen.
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Vorzugsweise umfasst das Mehrstufengetriebe Aktuatoren zur automatisierten Schaltung der Schalteinheiten. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, zumindest einen Teil der Schalteinheiten zumindest teilweise selbstständig schaltend auszuführen. Eine selbstständig schaltende Kupplungseinheit bzw. Bremseinheit ist vorzugsweise als ein Freilauf ausgebildet. Zudem kann auch eine Ausgestaltung der Planetenradstufen mit Einfachplanetenradsätzen oder Doppelplanetenradsätzen von dem dargestellten Ausführungsbeispiel abweichen. In kinematisch äquivalenter Weise ist es beispielsweise möglich, einen Einfachplanetenradsatz durch einen Doppelplanetenradsatz zu ersetzen, wobei für eine kinematisch gleiche Wirkweise zusätzlich insbesondere eine Standübersetzung der Planetenradstufe angepasst werden muss. insbesondere bei einer Ausbildung mittels eines Doppelplanetenradsatzes kann grundsätzlich auch eine Anbindung von einem Sonnenrad und einem Planetenradträger, einem Hohlrad und einem Planetenradträger oder einem Sonnenrad und einem Hohlrad getauscht werden, wobei für eine kinematisch gleiche Wirkweise zusätzlich insbesondere eine Standübersetzung der Planetenradstufe angepasst werden muss.
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Die Begriffe „axial” und „radial” sind im Folgenden insbesondere auf die Hauptrotationsachse des Mehrstufengetriebes bezogen, so dass der Ausdruck „axial” insbesondere eine Richtung bezeichnet, die parallel oder koaxial zu der Hauptrotationsachse verläuft. Ferner bezeichnet der Ausdruck „radial” insbesondere eine Richtung, die senkrecht zu der Hauptrotationsachse verläuft. Unter einer „getriebeeingangsseitigen Anordnung” soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder der Brennkraftmaschine zugewandt ist. Unter einer „getriebeausgangsseitigen Anordnung” soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder der Brennkraftmaschine abgewandt ist, auch wenn das weitere Bauteil in axialer Richtung nach dem Getriebeausgangselement angeordnet ist, beispielsweise weil das Getriebeausgangselement zwischen zwei Planetenradstufen angeordnet ist.
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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.
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Dabei zeigen:
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1 ein Getriebeschema eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes,
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2 ein Schaltschema für das Mehrstufengetriebe und
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3 eine Lastschaltbarkeit des Mehrstufengetriebes.
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Die 1 zeigt ein Getriebeschema eines Mehrstufengetriebes. Das Mehrstufengetriebe ist als ein Kraftfahrzeuggetriebe ausgestaltet. Es weist genau vier Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 auf. Das Mehrstufengetriebe weist eine Hauptrotationsachse auf, zu der die erste Planetenradstufe P1, die zweite Planetenradstufe P2, die dritte Planetenradstufe P3 und die vierte Planetenradstufe P4 koaxial angeordnet sind. Das Mehrstufengetriebe ist konstruktiv dazu vorgesehen, zumindest neun unterschiedlich übersetzte Vorwärtsgetriebegänge V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9 und zumindest einen Rückwärtsgetriebegang R1 zu schalten. Insbesondere eine Anzahl der tatsächlich verwendeten Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 kann dabei in Abhängigkeit von einer Betriebsstrategie eingeschränkt sein, beispielsweise elektronisch durch eine entsprechend programmierte Steuer- und Regeleinheit.
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Das Mehrstufengetriebe weist genau sechs Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 auf, die zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9 und des Rückwärtsgetriebegangs R1 vorgesehen sind. Das Mehrstufengetriebe weist ein Getriebegehäuse 12 auf, dass die Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 und die Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 aufnimmt. Die Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 sind wirkungsmäßig innerhalb eines durch die Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 ausgebildeten Zahnradsatzes angeordnet, d. h. die Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 sind dazu vorgesehen, unterschiedliche Wirkverbindungen zwischen den Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 untereinander und dem Getriebegehäuse 12 herzustellen.
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Das in 2 dargestellte Schaltschema zeigt, wie durch Schließen der Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 die Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 und der Rückwärtsgetriebegang R1 geschaltet werden. Die Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 werden jeweils durch Schließen von drei der insgesamt sechs Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 geschaltet. Die in 3 dargestellte Lastschaltbarkeit ergibt sich unmittelbar aus dem in 2 dargestellten Schaltschema. Eine Lastschaltung zwischen zwei der Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 ist dabei insbesondere immer dann möglich, wenn in einem Schaltvorgang höchstens eine der Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 geschlossen wird und/oder höchstens eine der Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 geöffnet wird, d. h. wenn ein Leistungsfluss von einer der Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 an eine andere der Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 übergeben wird oder wenn ein Schaltzustand von lediglich einer der Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 verändert wird.
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Die unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 sind untereinander zumindest sequentiell lastschaltbar. Zusätzlich zu den sequentiell lastschaltbaren Vorwärtsgetriebegängen V1–V9 ist das Mehrstufengetriebe zur Schaltung eines weiteren Vorwärtsgetriebegangs V23 vorgesehen, dessen Übersetzungsverhältnis zwischen dem des zweiten Vorwärtsgetriebegangs V2 und des dritten Vorwärtsgetriebegangs V3 liegt. Zudem ist das Mehrstufengetriebe zumindest konstruktiv zur Schaltung von einem weiteren Rückwärtsgetriebegang R2 vorgesehen.
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Das Mehrstufengetriebe ist dazu vorgesehen, eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine mit zumindest einem nicht näher dargestellten Achsantrieb für einen Antrieb von Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs zu verbinden. Mittels des Mehrstufengetriebes kann ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Brennkraftmaschine und dem Achsantrieb verändert 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.
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Das Mehrstufengetriebe weist ein Getriebeeingangselement 10 auf, das dazu vorgesehen ist, ein von der Brennkraftmaschine abgegebenes Antriebsmoment in das Mehrstufengetriebe einzuleiten. Das Getriebeeingangselement 10 ist dazu vorgesehen, in montiertem Zustand drehfest mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden zu werden. Grundsätzlich können zwischen dem Getriebeeingangselement 10 und der Brennkraftmaschine weitere Bauteile, wie beispielsweise ein Schwingungsdämpfer, eine Anfahrkupplung, eine Trennkupplung oder ein Drehmomentwandler, angeordnet sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und das Getriebeeingangselement 10 permanent drehfest miteinander zu verbinden. Das Getriebeeingangselement 10 kann unterschiedlich ausgebildet sein, wie beispielsweise als eine Welle oder als ein Flansch.
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Weiter weist das Mehrstufengetriebe ein Getriebeausgangselement 11 auf, das dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment aus dem Mehrstufengetriebe auszuleiten. Das Getriebeausgangselement 11 ist dazu vorgesehen, in montiertem Zustand permanent drehfest mit dem Achsantrieb des Kraftfahrzeugs verbunden zu werden. Dem Getriebeausgangselement 11 können unterschiedliche Module nachgeschaltet werden, mittels derer das aus dem Mehrstufengetriebe ausgeleitete Moment auf die Antriebsräder verteilt werden kann, wie beispielsweise ein Differentialgetriebe, das für einen Drehzahlausgleich zwischen den Antriebsrädern vorgesehen ist, oder ein Allradantriebsmodul, das das Antriebsmoment auf zwei verschiedene Antriebsachsen verteilt. Das Getriebeausgangselement 11 kann unterschiedlich ausgebildet sein, wie beispielsweise als eine Welle, als ein Stirnrad oder als ein Ritzel.
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Das Getriebeeingangselement 10 und das Getriebeausgangselement 11 sind koaxial zu der Hauptrotationsachse angeordnet. Das Getriebeeingangselement 10 definiert eine der Brennkraftmaschine zugewandte Seite. Für das Getriebeausgangselement 11 sind in axialer Richtung grundsätzlich unterschiedliche Anordnungen denkbar. Das dargestellte Mehrstufengetriebe ist insbesondere für einen Front-Längs-Einbau vorgesehen, bei welchem die Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 zwischen dem Getriebeeingangselement 10 und dem Getriebeausgangselement 11 angeordnet sind. Für einen Front-Quer-Einbau ist grundsätzlich eine Umordnung der Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 möglich, bei der das Getriebeausgangselement 11 zwischen zwei der Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 angeordnet ist. Die Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 sind in axialer Richtung hintereinander angeordnet. Zur Umgestaltung des Mehrstufengetriebes ist es möglich, eine Reihenfolge der Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 entlang der Hauptrotationsachse zu ändern. Das Mehrstufengetriebe weist vier Ebenen auf, in denen die Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 angeordnet sind. Eine Nummerierung der Ebene entspricht einer Reihenfolge der Ebenen, die im Folgenden auf das Getriebeeingangselement 10 bezogen ist. Die erste Ebene weist einen kleineren Abstand zu der Brennkraftmaschine auf als die vierte Ebene.
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Die erste Planetenradstufe P1 ist entlang der Hauptrotationsachse in der ersten Ebene angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1 weist einen Einfachplanetenradsatz auf und umfasst ein erstes Sonnenrad P11, ein erstes Hohlrad P13 und einen ersten Planetenradträger P12. Der Planetenradträger P12 führt Planetenräder P14 auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P14 kämmen mit dem Sonnenrad P11 und mit dem Hohlrad P13. Die Planetenräder P14 sind drehbar auf dem Planetenradträger P12 gelagert.
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Die zweite Planetenradstufe P2 ist entlang der Hauptrotationsachse in der zweiten Ebene angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2 ist entlang der Hauptrotationsachse auf einer dem Getriebeeingangselement 10 abgewandten Seite der ersten Planetenradstufe P1 angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2 weist einen Einfachplanetenradsatz auf und umfasst ein zweites Sonnenrad P21, ein zweites Hohlrad P23 und einen zweiten Planetenradträger P22. Der Planetenradträger P22 führt Planetenräder P24 auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P24 kämmen mit dem Sonnenrad P21 und mit dem Hohlrad P23. Die Planetenräder P24 sind drehbar auf dem Planetenradträger P22 gelagert.
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Die dritte Planetenradstufe P3 ist entlang der Hauptrotationsachse in der dritten Ebene angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3 ist entlang der Hauptrotationsachse auf einer dem Getriebeeingangselement 10 abgewandten Seite der zweiten Planetenradstufe P2 angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3 weist einen Einfachplanetenradsatz auf und umfasst ein drittes Sonnenrad P31, ein drittes Hohlrad P33 und einen dritten Planetenradträger P32. Der Planetenradträger P32 führt Planetenräder P34 auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P34 kämmen mit dem Sonnenrad P31 und mit dem Hohlrad P33. Die Planetenräder P34 sind drehbar auf dem Planetenradträger P32 gelagert.
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Die vierte Planetenradstufe P4 ist entlang der Hauptrotationsachse in der vierten Ebene angeordnet. Die vierte Planetenradstufe P4 ist entlang der Hauptrotationsachse auf einer dem Getriebeeingangselement 10 abgewandten Seite der dritten Planetenradstufe P3 angeordnet. Die vierte Planetenradstufe P4 weist einen Einfachplanetenradsatz auf und umfasst ein viertes Sonnenrad P41, ein viertes Hohlrad P43 und einen vierten Planetenradträger P42. Der Planetenradträger P42 führt Planetenräder P44 auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P44 kämmen mit dem Sonnenrad P41 und mit dem Hohlrad P43. Die Planetenräder P44 sind drehbar auf dem Planetenradträger P42 gelagert.
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Drei der Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 sind als Kupplungen ausgebildet. Die als Kupplungen ausgebildeten Schalteinheiten S4, S5, S6 weisen jeweils ein erstes drehbar gelagertes Kopplungselement S41, S51, S61 und ein zweites drehbar gelagertes Kopplungselement S42, S52, S62 auf. Die Schalteinheiten S4, S5, S6 sind jeweils dazu vorgesehen, ihre beiden Kopplungselemente S41, S42, S51, S52, S61, S62 drehfest miteinander zu verbinden. Jedes der Kopplungselemente S41, S42, S51, S52, S61, S62 der Schalteinheiten S4, S5, S6 ist 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 drehfest verbunden.
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Drei der Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 sind als Bremsen ausgebildet. Die als Bremsen ausgebildeten Schalteinheiten S1, S2, S3 weisen jeweils ein drehbar gelagertes Kopplungselement S11, S21, S31 und ein gehäusefest angeordnetes Kopplungselement S12, S22, S32 auf. Die Schalteinheiten S1, S2, S3 sind jeweils dazu vorgesehen, ihr drehbar gelagertes Kopplungselement S11, S21, S31 drehfest mit dem Getriebegehäuse 12 zu verbinden. Jedes der Kopplungselemente S11, S21, S31 der Schalteinheiten S1, S2, S3 ist 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 drehfest verbunden. Die gehäusefest angeordneten Kopplungselemente S12, S22, S32 der Schalteinheiten S1, S2 sind permanent drehfest mit dem Getriebegehäuse 12 verbunden.
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Zur Verbindung der Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 untereinander und mit den Kopplungselementen S11–S62 umfasst das Mehrstufengetriebe eine Mehrzahl von Getriebeelementen 13, 14, 15, 16, 17, 18. Die Getriebeelemente 13, 14, 15, 16, 17, 18 sind dazu vorgesehen, Drehmomente und/oder Drehbewegungen innerhalb des durch die Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 ausgebildeten Zahnradsatzes abzustützen und/oder zu übertragen. Jedes der Getriebeelemente 13, 14, 15, 16, 17, 18 verbindet zumindest zwei der Sonnenräder P11, P21, P31, P41, Planetenradträger P12, P22, P32, P42, Hohlräder P13, P23, P33, P43 und/oder Kopplungselemente S11a–S62a permanent drehfest miteinander oder stützt zumindest eines der Sonnenräder P11, P21, P31, P41, Planetenradträger P12, P22, P32, P42 und/oder Hohlräder P13, P23, P33, P43 permanent gegen das Getriebegehäuse 12 ab.
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Das Getriebeeingangselement 10 bildet eine zur Anbindung an die Brennkraftmaschine vorgesehene Getriebeeingangswelle aus, durch die das Getriebeeingangselement 10, das zweite Kopplungselement S42 der vierten Schalteinheit S4 und der Planetenradträger P22 der zweiten Planetenradstufe P2 permanent drehfest miteinander verbunden sind. Die durch das Getriebeeingangselement 10 ausgebildete Getriebeeingangswelle durchsetzt die zwei Planetenradstufen P1, P2. Zur Anbindung des Planetenradträger P22 ist die durch das Getriebeeingangselement 10 ausgebildete Getriebeeingangswelle zwischen den Planetenradstufen P2, P3 radial nach außen geführt.
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Das Getriebeausgangselement 11 bildet eine zur Anbindung des Achsantriebs vorgesehene Getriebeausgangswelle aus, durch die das Getriebeausgangselement 11, das Hohlrad P13 der ersten Planetenradstufe P1 und der Planetenradträger P42 der vierten Planetenradstufe P4 permanent drehfest miteinander verbunden sind. Die durch das Getriebeausgangselement 11 ausgebildete Getriebeausgangswelle bildet einen Topf aus, welcher die vier Planetenradstufen P1, P2, P3, P4 umschließt.
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Das Getriebeelement 13 bildet eine Zwischenwelle aus, die das Hohlrad P23 der zweiten Planetenradstufe P2, das Sonnenrad P31 der dritten Planetenradstufe P3 und das erste Kopplungselement S51 der fünften Schalteinheit S5 permanent drehfest miteinander verbindet. Die durch das Getriebeelement 13 ausgebildete Zwischenwelle ist zwischen der zweiten Planetenradstufe P2 und der dritten Planetenradstufe P3 radial nach innen geführt.
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Das Getriebeelement 14 bildet eine Anbindung aus, die das erste Kopplungselement S11 der ersten Schalteinheit S1 und das Sonnenrad P41 der vierten Planetenradstufe P4 permanent drehfest miteinander verbindet. Das Getriebeelement 14 begrenzt das Mehrstufengetriebe ausgangsseitig.
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Das Getriebeelement 15 bildet eine Zwischenwelle aus, die das Hohlrad P43 der vierten Planetenradstufe P4, den Planetenradträger P32 der dritten Planetenradstufe P3 und das zweite Kopplungselement S52 der fünften Schalteinheit S5 permanent drehfest miteinander verbindet. Die durch das Getriebeelement 15 ausgebildete Zwischenwelle ist zwischen den Planetenradstufen P3, P4 radial nach innen geführt.
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Das Getriebeelement 16 bildet eine Anbindung aus, die das Sonnenrad P21 der zweiten Planetenradstufe P2, das erste Kopplungselement S41 der vierten Schalteinheit S4 und das erste Kopplungselement S61 der sechsten Schalteinheit S6 permanent drehfest miteinander verbindet.
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Das Getriebeelement 17 bildet eine Zwischenwelle aus, die das erste Kopplungselement S21 der zweiten Schalteinheit S2, den Planetenradträger P12 der ersten Planetenradstufe P1 und das Hohlrad P33 der dritten Planetenradstufe P3 permanent drehfest miteinander verbindet. Die durch das Getriebeelement 17 ausgebildete Zwischenwelle ist innerhalb der durch das Getriebeausgangselement 11 ausgebildeten Getriebeausgangswelle geführt. Die durch das Getriebeelement 17 ausgebildete Zwischenwelle umgibt insbesondere die zweite Planetenradstufe P2.
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Das Getriebeelement 18 bildet eine Anbindung aus, die das Sonnenrad P11 der ersten Planetenradstufe P1, das erste Kopplungselement S31 der dritten Schalteinheit S3 und das zweite Kopplungselement S62 der sechsten Schalteinheit S6 permanent drehfest miteinander verbindet. Die durch das Getriebeelement 18 ausgebildete Anbindung begrenzt den Zahnradsatz eingangsseitig.
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Die erste Schalteinheit S1 ist ausgangsseitig der vierten Planetenradstufe P4 angeordnet. Die erste Schalteinheit S1 ist dazu vorgesehen, das Sonnenrad P41 der vierten Planetenradstufe P4 gehäusefest anzuordnen. Die zweite Schalteinheit S2 ist eingangsseitig der ersten Planetenradstufe P1 angeordnet. Die zweite Schalteinheit S2 ist dazu vorgesehen, den Planetenradträger P12 der ersten Planetenradstufe P1 und das Hohlrad P33 der dritten Planetenradstufe P3 gehäusefest anzuordnen. Die dritte Schalteinheit S3 ist eingangsseitig der ersten Planetenradstufe P1 angeordnet. Die dritte Schalteinheit S3 ist dazu vorgesehen, das Sonnenrad P11 der ersten Planetenradstufe P1 gehäusefest anzuordnen. Die vierte Schalteinheit S4 ist zwischen der ersten Planetenradstufe P1 und der zweiten Planetenradstufe P2 angeordnet. Die vierte Schalteinheit S4 ist dazu vorgesehen, das Sonnenrad P21 der zweiten Planetenradstufe P2 und den Planetenradträger P22 der zweiten Planetenradstufe P2 drehfest miteinander zu verbinden. Die vierte Schalteinheit S4 ist dazu vorgesehen, die zweite Planetenradstufe P2 zu verblocken. Alternativ zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch denkbar, dass die vierte Schalteinheit S4 dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad P21 und das Hohlrad P23 der zweiten Planetenradstufe P2 oder den Planetenradträger P22 und das Hohlrad P23 der zweiten Planetenradstufe P2 drehfest miteinander zu verbinden. Die vierte Schalteinheit S4 kann auch zwischen der zweiten Planetenradstufe P2 und der dritten Planetenradstufe P3 angeordnet werden. Die fünfte Schalteinheit S5 ist zwischen der zweiten Planetenradstufe P2 und der dritten Planetenradstufe P3 angeordnet. Die fünfte Schalteinheit S5 ist dazu vorgesehen, das Sonnenrad P31 der dritten Planetenradstufe P3 und den Planetenradträger P32 der dritten Planetenradstufe P3 drehfest miteinander zu verbinden. Die fünfte Schalteinheit S5 ist dazu vorgesehen, die dritte Planetenradstufe P3 zu verblocken. Alternativ zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch denkbar, dass die fünfte Schalteinheit S5 dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad P31 und das Hohlrad P33 der dritten Planetenradstufe P3 oder den Planetenradträger P32 und das Hohlrad P33 der dritten Planetenradstufe P3 drehfest miteinander zu verbinden. Die fünfte Schalteinheit S5 kann auch zwischen der dritten Planetenradstufe P3 und der vierten Planetenradstufe P4 angeordnet werden. Die sechste Schalteinheit S6 ist zwischen der ersten Planetenradstufe P1 und der zweiten Planetenradstufe P2 angeordnet. Die sechste Schalteinheit S6 ist dazu vorgesehen, das Sonnenrad P11 der ersten Planetenradstufe P1 und das Sonnenrad P21 der zweiten Planetenradstufe P2 drehfest miteinander zu verbinden. Grundsätzlich ist auch eine andere Anordnung der Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 möglich.
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Die Schalteinheiten S1, S2, S3 sind außenliegend ausgeführt, d. h. eine Betätigungsmittelversorgung der Schalteinheiten S1, S2, S3 ist ohne Durchführung von Betriebsmittelleitungen durch ein drehbar gelagertes Bauteil realisierbar. Die Schalteinheiten S4, S5, S6 sind innenliegend ausgeführt, d. h. die Betätigungsmittelversorgung der Schalteinheiten S4, S5 erfordert eine Betriebsmitteldurchführung durch ein drehbar gelagertes Bauteil. Sämtliche Schalteinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6 sind hydraulisch betätigt.
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Bei einer Hybridisierung, d. h. in einer Ausgestaltung für einen Hybridantriebsstrang, ist insbesondere das Getriebeelement 14 für eine Anbindung des Elektromotors vorgesehen. Das Getriebeelement 14 ist dazu vorgesehen, permanent drehfest mit einem Rotor des Elektromotors verbunden zu werden. Der Elektromotor ist vorzugsweise ausgangsseitig der vierten Planetenradstufe P1 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann auch eines der Getriebeelemente 13, 15, 16, 17, 18 für eine Anbindung eines Elektromotors vorgesehen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Getriebeeingangselement
- 11
- Getriebeausgangselement
- 12
- Getriebegehäuse
- 13
- Getriebeelement
- 14
- Getriebeelement
- 15
- Getriebeelement
- 16
- Getriebeelement
- 17
- Getriebeelement
- 18
- Getriebeelement
- P1
- Planetenradstufe
- P11
- Sonnenrad
- P12
- Planetenradträger
- P13
- Hohlrad
- P14
- Planetenräder
- P2
- Planetenradstufe
- P21
- Sonnenrad
- P22
- Planetenradtäger
- P23
- Hohlrad
- P24
- Planetenräder
- P3
- Planetenradstufe
- P31
- Sonnenrad
- P32
- Planetenradträger
- P33
- Hohlrad
- P34
- Planetenräder
- P4
- Planetenradstufe
- P41
- Sonnenrad
- P42
- Planetenradträger
- P43
- Hohlrad
- P44
- Planetenräder
- R1
- Rückwärtsgetriebegang
- R2
- Rückwärtsgetriebegang
- S1
- Schalteinheit
- S11
- Kopplungselement
- S12
- Kopplungselement
- S2
- Schalteinheit
- S21
- Kopplungselement
- S22
- Kopplungselement
- S3
- Schalteinheit
- S31
- Kopplungselement
- S32
- Kopplungselement
- S4
- Schalteinheit
- S41
- Kopplungselement
- S42
- Kopplungselement
- S5
- Schalteinheit
- S51
- Kopplungselement
- S52
- Kopplungselement
- S6
- Schalteinheit
- S61
- Kopplungselement
- S62
- Kopplungselement
- V1
- Vorwärtsgetriebegang
- V2
- Vorwärtsgetriebegang
- V23
- Vorwärtsgetriebegang
- V3
- Vorwärtsgetriebegang
- V4
- Vorwärtsgetriebegang
- V5
- Vorwärtsgetriebegang
- V6
- Vorwärtsgetriebegang
- V7
- Vorwärtsgetriebegang
- V8
- Vorwärtsgetriebegang
- V9
- Vorwärtsgetriebegang
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008055626 A1 [0002]
