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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 verbundene 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 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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Die Erfindung geht aus von einem Mehrstufengetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit drei wirkungsmäßig miteinander verbundenen Planetenradstufen, die jeweils ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenradträger aufweisen, mit mehreren Schalteinheiten, die insbesondere jeweils zwei drehfest miteinander verbindbare Kopplungselemente aufweisen, mit einem Getriebeeingangselement sowie einem, vorteilhaft koaxial zu dem Getriebeeingangselement angeordneten, Getriebeausgangselement, wobei das Sonnenrad der zweiten Planetenradstufe permanent drehfest mit dem Getriebeeingangselement verbunden ist, wobei das Sonnenrad der dritten Planetenradstufe permanent drehfest mit dem Hohlrad der ersten Planetenradstufe verbunden ist, und wobei eine der Schalteinheiten, dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad der dritten Planetenradstufe und den Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe drehfest miteinander zu verbinden.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Mehrstufengetriebe genau drei Planetenradstufen sowie genau sieben Schalteinheiten aufweist und zumindest konstruktiv zur Schaltung von zumindest zehn, insbesondere unterschiedlich übersetzten, Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen ist, wobei das Sonnenrad der ersten Planetenradstufe, insbesondere permanent, gehäusefest angeordnet ist, und wobei das Hohlrad der dritten Planetenradstufe permanent drehfest mit dem Getriebeausgangselement verbunden ist.
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Vorzugsweise ist dabei die sechste Schalteinheit dazu vorgesehen, das Sonnenrad der dritten Planetenradstufe und den Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe drehfest miteinander zu verbinden. Vorzugsweise weist das Mehrstufengetriebe eine Spreizung von zumindest zehn und vorteilhaft größer zehn auf und/oder ist zumindest konstruktiv zur Einstellung einer Spreizung von zumindest zehn und vorteilhaft größer zehn geeignet.
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Durch eine solche Ausgestaltung kann ein, bevorzugt hybridisiertes und/oder hybridisierbares, 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 und/oder eine verlustarme Konstruktion ermöglicht werden kann. Zudem können vorteilhafte Übersetzungen dargestellt werden. Bei einem Einsatz von, insbesondere zusätzlichen, Elektromotoren und/oder E-Maschinen können zudem vorteilhaft Belastungen der Elektromotoren und/oder E-Maschinen durch bessere Übersetzungsbildung reduziert werden, wodurch vorteilhaft eine Kosteneffizienz, insbesondere im Vergleich mit herkömmlichen Automatikgetrieben, verbessert und/oder ein Verbrauch reduziert werden kann.
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Vorzugsweise ist das Mehrstufengetriebe zumindest konstruktiv zur Schaltung von, insbesondere genau, zwölf, insbesondere unterschiedlich übersetzten, Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen. Hierdurch lassen sich vorteilhaft verschiedene Gang- und/oder Spreizungskonzepte umsetzen.
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Insbesondere ist das Mehrstufengetriebe zumindest konstruktiv zur Schaltung von zumindest einem Rückwärtsgetriebegang vorgesehen. Vorzugsweise ist das Mehrstufengetriebe zumindest konstruktiv zur Schaltung von, insbesondere genau, zwei, insbesondere unterschiedlich übersetzten, Rückwärtsgetriebegängen vorgesehen. Hierdurch können vorteilhaft unterschiedliche Gangkonzepte bereitgestellt 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 Reihenfolge der Nummerierung abweichen kann. Grundsätzlich ist eine geänderte Anordnung der Planetenradstufen und/oder eine 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. Insbesondere können Einfachplaneten kinematisch äquivalent durch Doppelplaneten ersetzt werden, insbesondere, wenn zugleich die Hohlradanbindung des zugehörigen Planetensatzes durch eine Steganbindung ersetzt wird. 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. Die dem Fachmann bekannten Prinzipien zur Bildung von kinematisch äquivalenten Planetenradsätzen lassen sich unter anderem der VDI-Richtlinie 2157 entnehmen.
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Zudem kann auch eine Ausgestaltung der Planetenradstufen mit Einfachplanetenradsätzen oder Doppelplanetenradsätzen von dargestellten Ausführungsbeispielen 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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Unter einem „Getriebeeingangselement“ soll ferner 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 Schalteinheiten, insbesondere 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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Vorzugsweise sind zumindest fünf, vorteilhaft genau fünf, der sieben Schalteinheiten als Kupplungen ausgebildet. Zudem sind vorzugsweise zumindest zwei, vorteilhaft genau zwei, der sieben Schalteinheiten als Bremsen 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.
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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 Schalteinheit, insbesondere eine Kupplungseinheit oder Bremseinheit, ist vorzugsweise als ein Freilauf ausgebildet.
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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 und/oder 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 Schalteinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenschalteinheit ausgebildet. Eine reibschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit ist dabei vorzugsweise als eine Lamellenkupplungseinheit und eine reibschlüssig ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenbremseinheit ausgebildet. Unter einer „formschlüssig ausgebildeten Schalteinheit“ soll ferner insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die zur Verbindung ihrer Kopplungselemente und/oder 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. Eine formschlüssig ausgebildete Schalteinheit ist vorzugsweise als eine Klauenschalteinheit ausgebildet und bevorzugt über eine Schiebemuffe schaltbar. Eine formschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit ist dabei vorzugsweise als eine Klauenkupplungseinheit und eine formschlüssig ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Klauenbremseinheit ausgebildet. Darüber hinaus sind die formschlüssig ausgebildeten Schalteinheiten vorzugsweise ohne eine Synchronisierung ausgeführt, können grundsätzlich aber auch eine Synchronisierung aufweisen.
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Im vorliegenden Fall ist vorteilhaft zumindest ein Teil der Schalteinheiten formschlüssig ausgebildet. Vorzugsweise sind zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei und besonders bevorzugt genau drei, der Schalteinheiten als eine Klauenschalteinheit ausgebildet. Dadurch kann ein Schleppverlust gering gehalten werden, wodurch ein Leistungsverlust innerhalb des Mehrstufengetriebes vorteilhaft verringert werden kann. Zudem können vorteilhaft Getriebeverluste reduziert werden, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Lamellenschalteinheiten.
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Die Begriffe „axial“ und „radial“ sind im Folgenden insbesondere auf eine 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 sind Ausführungsbeispiele 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:
- 1 ein Getriebeschema eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes,
- 2 ein Schaltschema für das Mehrstufengetriebe,
- 3 eine Lastschaltbarkeit des Mehrstufengetriebes,
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Getriebeschemas eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes,
- 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Getriebeschemas eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes und
- 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Getriebeschemas eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes.
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Die 1 zeigt ein Getriebeschema eines Mehrstufengetriebes. Das Mehrstufengetriebe ist als ein Kraftfahrzeuggetriebe ausgestaltet. Es weist genau drei wirkungsmäßig miteinander verbundene Planetenradstufen P1a, P2a, P3a auf. Das Mehrstufengetriebe weist eine Hauptrotationsachse auf, zu der die erste Planetenradstufe P1a, die zweite Planetenradstufe P2a und die dritte Planetenradstufe P3a koaxial angeordnet sind. Die erste Planetenradstufe P1a, die zweite Planetenradstufe P2a und die dritte Planetenradstufe P3a sind im dargestellten Ausführungsbeispiel entlang der Hauptrotationsachse hintereinander angeordnet.
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Das Mehrstufengetriebe weist genau sieben Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a auf, insbesondere eine erste Schalteinheit S1a, eine zweite Schalteinheit S2a, eine dritte Schalteinheit S3a, eine vierte Schalteinheit S4a, eine fünfte Schalteinheit S5a, eine sechste Schalteinheit S6a und eine siebte Schalteinheit S7a. Die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a sind zur Schaltung und/oder Verschaltung der Planetenradstufen P1a, P2a, P3a vorgesehen.
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Das Mehrstufengetriebe weist ferner ein Getriebegehäuse 12a auf. Das Getriebegehäuse 12a nimmt die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a und die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a auf.
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Die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a sind wirkungsmäßig innerhalb eines durch die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a ausgebildeten Zahnradsatzes angeordnet. Die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a sind somit dazu vorgesehen, unterschiedliche Wirkverbindungen zwischen den Planetenradstufen P1a, P2a, P3a untereinander und/oder dem Getriebegehäuse 12a herzustellen.
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Das Mehrstufengetriebe ist konstruktiv dazu vorgesehen, zumindest zehn unterschiedlich übersetzte Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a, V4a, V5a, V6a, V7a, V8a, V9a, V10a, V2/3a, V3/4a zu schalten. Im vorliegenden Fall ist das Mehrstufengetriebe konstruktiv dazu vorgesehen, genau zwölf unterschiedlich übersetzte Vorwärtsgetriebegänge V1a-V10a, V2/3a, V3/4a zu schalten. Dabei sind zwei der Vorwärtsgetriebegänge V1a-V10a, V2/3a, V3/4a als Zwischengänge ausgebildet. Ein als Zwischengang ausgebildeter Vorwärtsgetriebegang V2/3a ist bezüglich der Übersetzung zwischen einem zweiten Vorwärtsgetriebegang V2a der Vorwärtsgetriebegänge V1a-V10a, V2/3a, V3/4a und einem dritten Vorwärtsgetriebegang V3a der Vorwärtsgetriebegänge V1a-V10a, V2/3a, V3/4a angeordnet. Ein weiterer als Zwischengang ausgebildeter Vorwärtsgetriebegang V3/4a ist bezüglich der Übersetzung zwischen dem dritten Vorwärtsgetriebegang V3a der Vorwärtsgetriebegänge V1a-V10a, V2/3a, V3/4a und einem vierten Vorwärtsgetriebegang V4a der Vorwärtsgetriebegänge V1a-V10a, V2/3a, V3/4a angeordnet. Die unterschiedlich übersetzten Vorwärtsgetriebegänge V1a-V10a, V2/3a, V3/4a sind untereinander zumindest sequentiell lastschaltbar.
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Zudem ist das Mehrstufengetriebe konstruktiv zur Schaltung von fünf zusätzlichen und/oder alternativen Vorwärtsgetriebegängen V6'a, V6"a, V6'''a, V6''''a, V6'''''a vorgesehen, deren Übersetzungsverhältnis einem Übersetzungsverhältnis eines sechsten Vorwärtsgetriebegangs V6a der Vorwärtsgetriebegänge V1a-V10a, V2/3a, V3/4a entspricht. Durch die zusätzlichen und/oder alternativen Vorwärtsgetriebegänge V6'a, V6"a, V6'''a, V6''''a, V6'''''a weist das Mehrstufengetriebe eine erhöhte Schaltflexibilität auf.
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Weiterhin ist das Mehrstufengetriebe konstruktiv dazu vorgesehen, zumindest einen Rückwärtsgetriebegang R1a, R2a zu schalten. Im vorliegenden Fall ist das Mehrstufengetriebe konstruktiv dazu vorgesehen, genau zwei unterschiedlich übersetzte Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a zu schalten.
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Eine Anzahl der tatsächlich verwendeten Vorwärtsgetriebegänge V1a-V10a, V2/3a, V3/4a, der tatsächlich verwendeten zusätzlichen und/oder alternativen Vorwärtsgetriebegänge V6'a, V6"a, V6'''a, V6''''a, V6'''''a sowie der tatsächlich verwendeten Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a kann dabei in Abhängigkeit von einer Betriebsstrategie eingeschränkt sein, beispielsweise elektronisch durch eine entsprechend programmierte Steuer- und Regeleinheit.
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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 eingestellt und/oder verändert werden.
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Das Mehrstufengetriebe kann ferner 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, dessen Übersetzungsverhältnis zumindest in Teilbereichen stufenlos eingestellt werden kann.
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Insbesondere ist es dabei denkbar, zumindest einen Elektromotor oder zumindest zwei Elektromotoren in den Zahnradsatz zu integrieren, um ein Hybridantriebsmodul bereitzustellen. Ein Elektromotor ist dabei insbesondere als Antriebsmaschine und/oder als Generator betreibbar. Zudem kann ein Elektromotor als Starter für eine an das Mehrstufengetriebe angebundene Brennkraftmaschine vorgesehen werden. Auch kann das Mehrstufengetriebe mittels eines Elektromotors zur Schaltung von EVT-Fahrbereichen vorgesehen sein, welche insbesondere für einen Anfahrvorgang dienen. Dadurch kann auf ein zusätzliches Anfahrelement und/oder eine Ausgestaltung von einer der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a als Anfahrelement verzichtet werden, wodurch das Mehrstufengetriebe konstruktiv besonders einfach und günstig ausgebildet werden kann.
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Ferner weist das Mehrstufengetriebe ein Getriebeeingangselement 10a auf. Das Getriebeeingangselement 10a ist getriebeeingangsseitig angeordnet. Das Getriebeeingangselement 10a ist als Getriebeeingangswelle ausgebildet. Das Getriebeeingangselement 10a ist dazu vorgesehen, ein von der Brennkraftmaschine abgegebenes Antriebsmoment in das Mehrstufengetriebe einzuleiten. Das Getriebeeingangselement 10a ist dazu vorgesehen, in montiertem Zustand drehfest mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden zu werden. Grundsätzlich können zwischen dem Getriebeeingangselement 10a und der Brennkraftmaschine weitere Bauteile, wie beispielsweise ein Schwingungsdämpfer, eine Anfahrkupplung, eine Trennkupplung oder ein Drehmomentwandler, angeordnet sein.
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Weiter weist das Mehrstufengetriebe ein Getriebeausgangselement 11a auf. Das Getriebeausgangselement 11a ist getriebeausgangsseitig angeordnet. Das Getriebeausgangselement 11a ist als Getriebeausgangswelle ausgebildet. Das Getriebeausgangselement 11a ist dazu vorgesehen, ein Antriebsmoment aus dem Mehrstufengetriebe auszuleiten. Das Getriebeausgangselement 11a ist dazu vorgesehen, in montiertem Zustand permanent drehfest mit dem Achsantrieb des Kraftfahrzeugs verbunden zu werden. Dem Getriebeausgangselement 11a 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.
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Das Getriebeeingangselement 10a und das Getriebeausgangselement 11a sind koaxial zu der Hauptrotationsachse angeordnet. Das Getriebeeingangselement 10a definiert im vorliegenden Fall eine der Brennkraftmaschine zugewandte Seite. Das Getriebeausgangselement 11a definiert im vorliegenden Fall eine der Brennkraftmaschine abgewandte Seite.
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Für das Getriebeeingangselement 10a und/oder das Getriebeausgangselement 11a sind in axialer Richtung grundsätzlich unterschiedliche Anordnungen denkbar. Das dargestellte Mehrstufengetriebe ist insbesondere für einen Front-Längs-Einbau vorgesehen, bei welchem die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a zwischen dem Getriebeeingangselement 10a und dem Getriebeausgangselement 11a angeordnet sind. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Umordnung des Getriebeeingangselements 10a, des Getriebeausgangselements 11a und/oder der Planetenradstufen P1a, P2a, P3a möglich, bei der beispielsweise das Getriebeausgangselement 11a zwischen zwei der Planetenradstufen P1a, P2a, P3a und/oder auf einer Seite des Getriebeeingangselement 10a angeordnet ist, beispielsweise für einen Front-Quer-Einbau.
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Die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a sind in axialer Richtung hintereinander angeordnet. Das Mehrstufengetriebe weist dabei drei Ebenen auf, in denen die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a angeordnet sind. Eine Nummerierung der Ebene entspricht einer Reihenfolge der Ebenen, die im Folgenden auf das Getriebeeingangselement 10a bezogen ist. Die erste Ebene weist einen kleineren Abstand zu der Brennkraftmaschine auf als die zweite Ebene und/oder die dritte Ebene. Zudem weist die zweite Ebene einen kleineren Abstand zu der Brennkraftmaschine auf als die dritte Ebene. Zur Umgestaltung des Mehrstufengetriebes ist es jedoch auch möglich, eine Reihenfolge der Planetenradstufen P1a, P2a, P3a entlang der Hauptrotationsachse zu ändern.
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Die erste Planetenradstufe P1a ist entlang der Hauptrotationsachse in der ersten Ebene angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1a weist einen Einfachplanetenradsatz auf. Die erste Planetenradstufe P1a umfasst ein Sonnenrad P11a, ein Hohlrad P13a und einen Planetenradträger P12a. Der Planetenradträger P12a führt Planetenräder P14a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P14a kämmen mit dem Sonnenrad P11a und mit dem Hohlrad P13a. Die Planetenräder P14a sind drehbar auf dem Planetenradträger P12a gelagert.
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Die zweite Planetenradstufe P2a ist entlang der Hauptrotationsachse in der zweiten Ebene angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2a ist entlang der Hauptrotationsachse auf einer dem Getriebeeingangselement 10a abgewandten Seite der ersten Planetenradstufe P1a angeordnet. Die zweite Planetenradstufe P2a weist einen Einfachplanetenradsatz auf. Die zweite Planetenradstufe P2a umfasst ein Sonnenrad P21a, ein Hohlrad P23a und einen Planetenradträger P22a. Der Planetenradträger P22a führt Planetenräder P24a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P24a kämmen mit dem Sonnenrad P21a und mit dem Hohlrad P23a. Die Planetenräder P24a sind drehbar auf dem Planetenradträger P22a gelagert.
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Die dritte Planetenradstufe P3a ist entlang der Hauptrotationsachse in der dritten Ebene angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3a ist entlang der Hauptrotationsachse auf einer dem Getriebeeingangselement 10a abgewandten Seite der zweiten Planetenradstufe P2a angeordnet. Die dritte Planetenradstufe P3a weist einen Einfachplanetenradsatz auf. Die dritte Planetenradstufe P3a umfasst ein Sonnenrad P31a, ein Hohlrad P33a und einen Planetenradträger P32a. Der Planetenradträger P32a führt Planetenräder P34a auf einer Kreisbahn. Die Planetenräder P34a kämmen mit dem Sonnenrad P31a und mit dem Hohlrad P33a. Die Planetenräder P34a sind drehbar auf dem Planetenradträger P32a gelagert.
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Zwei Schalteinheiten S1a, S2a der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a sind als Bremsen ausgebildet. Im vorliegenden Fall sind die erste Schalteinheit S1a und die zweite Schalteinheit S2a als Bremsen ausgebildet. Die als Bremsen ausgebildeten Schalteinheiten S1a, S2a weisen jeweils ein drehbar gelagertes Kopplungselement S11a, S21a und ein gehäusefest angeordnetes Kopplungselement S12a, S22a auf. Die als Bremsen ausgebildeten Schalteinheiten S1a, S2a sind jeweils dazu vorgesehen, ihr drehbar gelagertes Kopplungselement S11a, S21a drehfest mit dem Getriebegehäuse 12a zu verbinden. Jedes der drehbar gelagerten Kopplungselemente S11a, S21a der als Bremsen ausgebildeten Schalteinheiten S1a, S2a ist mit zumindest einem der Sonnenräder P11a, P21a, P31a, einem der Planetenradträger P12a, P22a, P32a und/oder einem der Hohlräder P13a, P23a, P33a permanent drehfest verbunden. Die gehäusefest angeordneten Kopplungselemente S12a, S22a der als Bremsen ausgebildeten Schalteinheiten S1a, S2a sind permanent drehfest mit dem Getriebegehäuse 12a verbunden.
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Fünf Schalteinheiten S3a, S4a, S5a, S6a, S7a der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a sind als Kupplungen ausgebildet. Im vorliegenden Fall sind die dritte Schalteinheit S3a, die vierte Schalteinheit S4a, die fünfte Schalteinheit S5a, die sechste Schalteinheit S6a und die siebte Schalteinheit S7a als Kupplungen ausgebildet. Die als Kupplungen ausgebildeten Schalteinheiten S3a, S4a, S5a, S6a, S7a weisen jeweils ein erstes drehbar gelagertes Kopplungselement S31a, S41a, S51a, S61a, S71a und ein zweites drehbar gelagertes Kopplungselement S32a, S42a, S52a, S62a, S72a auf. Die als Kupplungen ausgebildeten Schalteinheiten S3a, S4a, S5a, S6a, S7a sind jeweils dazu vorgesehen, ihre beiden Kopplungselemente S31a, S41a, S51a, S61a, S71a, S32a, S42a, S52a, S62a, S72a drehfest miteinander zu verbinden. Jedes der Kopplungselemente S31a, S41a, S51a, S61a, S71a, S32a, S42a, S52a, S62a, S72a der als Kupplungen ausgebildeten Schalteinheiten S3a, S4a, S5a, S6a, S7a ist mit zumindest einem der Sonnenräder P11a, P21a, P31a, einem der Planetenradträger P12a, P22a, P32a und/oder einem der Hohlräder P13a, P23a, P33a permanent drehfest verbunden.
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Zur Verbindung der Planetenradstufen P1a, P2a, P3a untereinander und mit den Kopplungselementen S11a-S72a umfasst das Mehrstufengetriebe eine Mehrzahl von Getriebeelementen 13a, 14a, 15a, 16a, 17a, 18a, insbesondere ein erstes Getriebeelement 13a, ein zweites Getriebeelement 14a, ein drittes Getriebeelement 15a, ein viertes Getriebeelement 16a, ein fünftes Getriebeelement 17a und ein sechstes Getriebeelement 18a. Die Getriebeelemente 13a, 14a, 15a, 16a, 17a, 18a sind dazu vorgesehen, Drehmomente und/oder Drehbewegungen innerhalb des durch die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a ausgebildeten Zahnradsatzes abzustützen und/oder zu übertragen. Jedes der Getriebeelemente 13a, 14a, 15a, 16a, 17a, 18a verbindet zumindest zwei der Sonnenräder P11a, P21a, P31a, Planetenradträger P12a, P22a, P32a, Hohlräder P13a, P23a, P33a und/oder Kopplungselemente S11a-S72a permanent drehfest miteinander oder stützt zumindest eines der Sonnenräder P11a, P21a, P31a, Planetenradträger P12a, P22a, P32a und/oder Hohlräder P13a, P23a, P33a permanent gegen das Getriebegehäuse 12a ab.
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Das Getriebeeingangselement 10a bildet eine zur Anbindung der Brennkraftmaschine vorgesehene Getriebeeingangswelle aus. Das Getriebeeingangselement 10a bildet eine Verbindung aus, die das Getriebeeingangselement 10a, das Sonnenrad P21a der zweiten Planetenradstufe P2a und das erste Kopplungselement S31a der dritten Schalteinheit S3a permanent drehfest miteinander verbindet. Zur Anbindung des Sonnenrads P21a der zweiten Planetenradstufe P2a und des ersten Kopplungselements S31a der dritten Schalteinheit S3a ist das Getriebeeingangselement 10a durch das Sonnenrad P11a der ersten Planetenradstufe P1a und das Sonnenrad P21a der zweiten Planetenradstufe P2a hindurchgeführt. Zur Anbindung an die Brennkraftmaschine kann das Getriebeeingangselement 10a einen Flansch aufweisen, der für eine drehfeste Verbindung mit der Kurbelwelle, einer Trennkupplung oder einen Schwingungsdämpfer vorgesehen werden kann. Grundsätzlich sind verschiedene Ausgestaltungen des Getriebeeingangselements 10a denkbar.
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Das Getriebeausgangselement 11a bildet eine zur Anbindung des Achsantriebs vorgesehene Getriebeausgangswelle aus. Das Getriebeausgangselement 11a bildet eine Verbindung aus, die das Getriebeausgangselement 11a und das Hohlrad P33a der dritten Planetenradstufe P3a permanent drehfest miteinander verbindet. Die durch das Getriebeausgangselement 11a ausgebildete Getriebeausgangswelle begrenzt die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a und/oder den Zahnradsatz getriebeausgangsseitig.
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Das erste Getriebeelement 13a bildet eine Zwischenwelle aus, die das zweite Kopplungselement S32a der dritten Schalteinheit S3a, das erste Kopplungselement S41a der vierten Schalteinheit S4a, den Planetenradträger P32a der dritten Planetenradstufe P3a, das erste Kopplungselement S51a der fünften Schalteinheit S5a und das erste Kopplungselement S11a der ersten Schalteinheit S1a permanent drehfest miteinander verbindet. Die durch das erste Getriebeelement 13a ausgebildete Zwischenwelle bildet einen Topf aus, der die dritte Planetenradstufe P3a aufnimmt.
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Das zweite Getriebeelement 14a bildet eine Zwischenwelle aus, die das Sonnenrad P31a der dritten Planetenradstufe P3a, das zweite Kopplungselement S62a der sechsten Schalteinheit S6a und das Hohlrad P13a der ersten Planetenradstufe P1a permanent drehfest miteinander verbindet.
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Das dritte Getriebeelement 15a bildet eine Zwischenwelle aus, die den Planetenradträger P22a der zweiten Planetenradstufe P2a, das erste Kopplungselement S61a der sechsten Schalteinheit S6a und das zweite Kopplungselement S42a der vierten Schalteinheit S4a permanent drehfest miteinander verbindet.
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Das vierte Getriebeelement 16a bildet eine Zwischenwelle aus, die das zweite Kopplungselement S52a der fünften Schalteinheit S5a, den Planetenradträger P12a der ersten Planetenradstufe P1a und das zweite Kopplungselement S72a der siebten Schalteinheit S7a permanent drehfest miteinander verbindet.
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Das fünfte Getriebeelement 17a bildet eine Zwischenwelle aus, die das Hohlrad P23a der zweiten Planetenradstufe P2a, das erste Kopplungselement S71a der siebten Schalteinheit S7a und das erste Kopplungselement S21a der zweiten Schalteinheit S2a permanent drehfest miteinander verbindet. Die durch das fünfte Getriebeelement 17a ausgebildete Zwischenwelle begrenzt die Planetenradstufen P1a, P2a, P3a und/oder den Zahnradsatz getriebeeingangsseitig.
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Das sechste Getriebeelement 18a bildet eine Anbindung aus, die das Sonnenrad P11a der ersten Planetenradstufe P1a permanent drehfest mit dem Getriebegehäuse 12a verbindet. Das Sonnenrad P11a der ersten Planetenradstufe P1a ist somit gehäusefest angeordnet.
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Die erste Schalteinheit S1a ist dazu vorgesehen, das Getriebegehäuse 12a und das erste Getriebeelement 13a drehfest miteinander zu verbinden. Die erste Schalteinheit S1a ist somit dazu vorgesehen, den Planetenradträger P32a der dritten Planetenradstufe P3a gehäusefest anzuordnen.
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Die zweite Schalteinheit S2a ist dazu vorgesehen, das Getriebegehäuse 12a und das fünfte Getriebeelement 17a drehfest miteinander zu verbinden. Die zweite Schalteinheit S2a ist somit dazu vorgesehen, das Hohlrad P23a der zweiten Planetenradstufe P2a gehäusefest anzuordnen.
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Die dritte Schalteinheit S3a ist dazu vorgesehen, das Getriebeeingangselement 10a und das erste Getriebeelement 13a drehfest miteinander zu verbinden. Die dritte Schalteinheit S3a ist somit dazu vorgesehen, das Getriebeeingangselement 10a und den Planetenradträger P32a der dritten Planetenradstufe P3a drehfest miteinander zu verbinden.
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Die vierte Schalteinheit S4a ist dazu vorgesehen, das erste Getriebeelement 13a und das dritte Getriebeelement 15a drehfest miteinander zu verbinden. Die vierte Schalteinheit S4a ist somit dazu vorgesehen, den Planetenradträger P22a der zweiten Planetenradstufe P2a und den Planetenradträger P32a der dritten Planetenradstufe P3a drehfest miteinander zu verbinden.
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Die fünfte Schalteinheit S5a ist dazu vorgesehen, das erste Getriebeelement 13a und das vierte Getriebeelement 16a drehfest miteinander zu verbinden. Die fünfte Schalteinheit S5a ist somit dazu vorgesehen, den Planetenradträger P12a der ersten Planetenradstufe P1a und den Planetenradträger P32a der dritten Planetenradstufe P3a drehfest miteinander zu verbinden.
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Die sechste Schalteinheit S6a ist dazu vorgesehen, das zweite Getriebeelement 14a und das dritte Getriebeelement 15a drehfest miteinander zu verbinden. Die sechste Schalteinheit S6a ist somit dazu vorgesehen, das Sonnenrad P31a der dritten Planetenradstufe P3a und den Planetenradträger P22a der zweiten Planetenradstufe P2a drehfest miteinander zu verbinden.
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Die siebte Schalteinheit S7a ist dazu vorgesehen, das vierte Getriebeelement 16a und das fünfte Getriebeelement 17a drehfest miteinander zu verbinden. Die siebte Schalteinheit S7a ist somit dazu vorgesehen, den Planetenradträger P12a der ersten Planetenradstufe P1a und das Hohlrad P23a der zweiten Planetenradstufe P2a drehfest miteinander zu verbinden.
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Ferner sind die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a teilweise außenliegend ausgeführt, d.h. eine Betätigungsmittelversorgung der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a ist ohne Durchführung von Betriebsmittelleitungen durch ein drehbar gelagertes Bauteil realisierbar, und teilweise innenliegend ausgeführt, d.h. die Betätigungsmittelversorgung der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a erfordert eine Betriebsmitteldurchführung durch ein drehbar gelagertes Bauteil. Sämtliche Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a sind im vorliegenden Fall hydraulisch betätigt.
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Die erste Schalteinheit S1a ist axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2a und der dritten Planetenradstufe P3a angeordnet. Die erste Schalteinheit S1a ist außenliegend ausgeführt.
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Die zweite Schalteinheit S2a ist getriebeeingangsseitig angeordnet. Die zweite Schalteinheit S2a ist axial vor der ersten Planetenradstufe P1a angeordnet. Die zweite Schalteinheit S2a ist außenliegend ausgeführt.
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Die dritte Schalteinheit S3a ist axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2a und der dritten Planetenradstufe P3a angeordnet. Die dritte Schalteinheit S3a ist axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2a und der ersten Schalteinheit S1a angeordnet. Die dritte Schalteinheit S3a ist innenliegend ausgeführt.
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Die vierte Schalteinheit S4a ist axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2a und der dritten Planetenradstufe P3a angeordnet. Die vierte Schalteinheit S4a ist axial zwischen der ersten Schalteinheit S1a und der dritten Schalteinheit S3a angeordnet. Die vierte Schalteinheit S4a ist innenliegend ausgeführt.
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Die fünfte Schalteinheit S5a ist axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2a und der dritten Planetenradstufe P3a angeordnet. Die fünfte Schalteinheit S5a ist axial zwischen der ersten Schalteinheit S1a und der vierten Schalteinheit S4a angeordnet. Die fünfte Schalteinheit S5a ist außenliegend ausgeführt.
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Die sechste Schalteinheit S6a ist axial zwischen der zweiten Planetenradstufe P2a und der dritten Planetenradstufe P3a angeordnet. Die sechste Schalteinheit S6a ist in Höhe der dritten Schalteinheit S3a angeordnet. Die sechste Schalteinheit S6a ist innenliegend ausgeführt.
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Die siebte Schalteinheit S7a ist axial zwischen der ersten Planetenradstufe P1a und der zweiten Planetenradstufe P2a angeordnet. Die siebte Schalteinheit S7a ist innenliegend ausgeführt. Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere Anordnung und/oder Ausführung der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a möglich.
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Ferner können die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a grundsätzlich reibschlüssig oder formschlüssig ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall ist zumindest ein Teil der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a formschlüssig ausgebildet. Dabei sind zumindest zwei der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a als Klauenschalteinheiten ausgebildet. Im vorliegenden Fall sind drei der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a als Klauenschalteinheiten ausgebildet, insbesondere die erste Schalteinheit S1a, die vierte Schalteinheit S4a und die fünfte Schalteinheit S5a.
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Prinzipiell ist jedoch auch eine andere Ausführung der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a möglich, beispielsweise als Lamellenschalteinheiten.
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Das in 2 dargestellte Schaltschema zeigt, wie durch Schließen der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a die Vorwärtsgetriebegänge V1a-V10a, V2/3a, V3/4a, die zusätzlichen und/oder alternativen Vorwärtsgetriebegänge V6'a, V6"a, V6'''a, V6''''a, V6'''''a und die Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a geschaltet werden. Die Vorwärtsgetriebegänge V1a-V10a, V2/3a, V3/4a, die zusätzlichen und/oder alternativen Vorwärtsgetriebegänge V6'a, V6"a, V6'''a, V6''''a, V6'''''a und die Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a werden jeweils durch Schließen von drei der insgesamt sieben Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a geschaltet. Die in 3 dargestellte Lastschaltbarkeit ergibt sich unmittelbar aus dem in 2 dargestellten Schaltschema. Eine Lastschaltung zwischen zwei der Vorwärtsgetriebegänge V1a-V10a, V2/3a, V3/4a ist dabei insbesondere immer dann möglich, wenn in einem Schaltvorgang höchstens eine der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a geschlossen wird und/oder höchstens eine der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a geöffnet wird, d.h. wenn ein Leistungsfluss von einer der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a an eine andere der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a übergeben wird oder wenn ein Schaltzustand von lediglich einer der Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a verändert wird.
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In den 4 bis 6 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 4 bis 6 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis d ersetzt.
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4 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel ein Getriebeschema eines Mehrstufengetriebes für ein Kraftfahrzeug, das zumindest konstruktiv zur Schaltung von zumindest zehn Vorwärtsgetriebegängen und zumindest einem Rückwärtsgetriebegang vorgesehen ist. Das Getriebeschema entspricht strukturell dem Getriebeschema der 1.
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Das Mehrstufengetriebe umfasst ein Getriebeeingangselement 10b zur drehfesten Anbindung einer Brennkraftmaschine und ein Getriebeausgangselement 11b zur drehfesten Anbindung eines Achsantriebs. Zudem umfasst das Mehrstufengetriebe einen Zahnradsatz mit einer ersten Planetenradstufe P1b, einer zweiten Planetenradstufe P2b und einer dritten Planetenradstufe P3b, die jeweils ein Sonnenrad P11b, P21b, P31b, ein Hohlrad P13b, P23b, P33b und einen Planetenradträger P12b, P22b, P32b, welcher Planetenräder P14b, P24b, P34b in einer Kreisbahn um das entsprechende Sonnenrad P11b, P21b, P31b führt, aufweisen. Weiter umfasst das Mehrstufengetriebe sieben Schalteinheiten S1b, S2b, S3b, S4b, S5b, S6b, S7b, die jeweils zwei Kopplungselemente S11b-S72b aufweisen. Zur Übertragung von Leistungsflüssen zwischen den Planetenradstufen P1b, P2b, P3b und/oder zur Abstützung gegen ein Getriebegehäuse 12b umfasst das Mehrstufengetriebe eine Mehrzahl von Getriebeelementen 13b, 14b, 15b, 16b, 17b, 18b.
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Das Getriebeschema unterscheidet sich insbesondere in einer Anordnung der Planetenradstufen P1b, P2b, P3b von dem Getriebeschema des Ausführungsbeispiels in 1. Das Mehrstufengetriebe weist zwei Ebenen auf, in denen die Planetenradstufen P1b, P2b, P3b angeordnet sind. Eine Nummerierung der Ebene entspricht einer Reihenfolge der Ebenen, die im Folgenden auf das Getriebeeingangselement 10b bezogen ist. Die erste Ebene weist einen kleineren Abstand zu der Brennkraftmaschine auf als die zweite Ebene. Die Planetenradstufe P1b ist in der ersten Ebene angeordnet. Die Planetenradstufe P2b ist in der zweiten Ebene angeordnet. Die Planetenradstufe P3b ist in der ersten Ebene angeordnet. Die Planetenradstufen P1b, P3b sind gestapelt angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1b ist radial innerhalb der dritten Planetenradstufe P3b angeordnet. Das Hohlrad P13b der ersten Planetenradstufe P1b und das Sonnenrad P31b der dritten Planetenradstufe P3b können einstückig ausgebildet werden. Durch diese Ausgestaltung kann ein vorteilhaft kompaktes Mehrstufengetriebe bereitgestellt werden.
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Die erste Schalteinheit S1b und die fünfte Schalteinheit S5b sind getriebeeingangsseitig angeordnet. Die erste Schalteinheit S1b und die fünfte Schalteinheit S5b sind in Höhe der dritten Planetenradstufe P3b angeordnet. Die dritte Schalteinheit S3b, die vierte Schalteinheit S4b und die sechste Schalteinheit S6b sind getriebeausgangsseitig angeordnet.
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5 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel ein Getriebeschema eines Mehrstufengetriebes für ein Kraftfahrzeug, das zumindest konstruktiv zur Schaltung von zumindest zehn Vorwärtsgetriebegängen und zumindest einem Rückwärtsgetriebegang vorgesehen ist. Das Getriebeschema entspricht strukturell dem Getriebeschema der 1.
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Das Mehrstufengetriebe umfasst ein Getriebeeingangselement 10c zur drehfesten Anbindung einer Brennkraftmaschine und ein Getriebeausgangselement 11c zur drehfesten Anbindung eines Achsantriebs. Zudem umfasst das Mehrstufengetriebe einen Zahnradsatz mit einer ersten Planetenradstufe P1c, einer zweiten Planetenradstufe P2c und einer dritten Planetenradstufe P3c, die jeweils ein Sonnenrad P11c, P21c, P31c, ein Hohlrad P13c, P23c, P33c und einen Planetenradträger P12c, P22c, P32c, welcher Planetenräder P14c, P24c, P34c in einer Kreisbahn um das entsprechende Sonnenrad P11c, P21c, P31c führt, aufweisen. Weiter umfasst das Mehrstufengetriebe sieben Schalteinheiten S1c, S2c, S3c, S4c, S5c, S6c, S7c, die jeweils zwei Kopplungselemente S11c-S72c aufweisen. Zur Übertragung von Leistungsflüssen zwischen den Planetenradstufen P1c, P2c, P3c und/oder zur Abstützung gegen ein Getriebegehäuse 12c umfasst das Mehrstufengetriebe eine Mehrzahl von Getriebeelementen 13c, 14c, 15c, 16c, 17c, 18c.
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Das Getriebeschema unterscheidet sich insbesondere in einer Anordnung der Planetenradstufen P1c, P2c, P3c von dem Getriebeschema des Ausführungsbeispiels in 1 und/oder einer Anordnung des Getriebeausgangselements 11c von dem Getriebeschema des Ausführungsbeispiels in 4. Das Mehrstufengetriebe weist zwei Ebenen auf, in denen die Planetenradstufen P1c, P2c, P3c angeordnet sind. Eine Nummerierung der Ebene entspricht einer Reihenfolge der Ebenen, die im Folgenden auf das Getriebeeingangselement 10c bezogen ist. Die erste Ebene weist einen kleineren Abstand zu der Brennkraftmaschine auf als die zweite Ebene. Die Planetenradstufe P1c ist in der ersten Ebene angeordnet. Die Planetenradstufe P2c ist in der zweiten Ebene angeordnet. Die Planetenradstufe P3c ist in der ersten Ebene angeordnet. Die Planetenradstufen P1c, P3c sind gestapelt angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1c ist radial innerhalb der dritten Planetenradstufe P3c angeordnet. Das Hohlrad P13c der ersten Planetenradstufe P1c und das Sonnenrad P31c der dritten Planetenradstufe P3c können einstückig ausgebildet werden.
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Das Getriebeausgangselement 11c ist auf einer selben Seite wie das Getriebeeingangselement 10c angeordnet. Das Getriebeausgangselement 11c ist dabei ausgehend von dem Hohlrad P33c der dritten Planetenradstufe P3c zunächst radial nach innen und anschließend radial nach außen geführt. Im vorliegenden Fall bildet zudem das sechste Getriebeelement 18c eine Anbindung aus, die das Sonnenrad P11c der ersten Planetenradstufe P1c und das zweite Kopplungselement S22c der zweiten Schalteinheit S2c permanent drehfest mit dem Getriebegehäuse 12c verbindet.
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Die erste Schalteinheit S1c, die dritte Schalteinheit S3c, die vierte Schalteinheit S4c und die sechste Schalteinheit S6c sind axial hinter der zweiten Ebene und/oder hinter der zweiten Planetenradstufe P2c angeordnet. Die zweite Schalteinheit S2c und die siebte Schalteinheit S7c sind axial zwischen der ersten Planetenradstufe P1c und der zweiten Planetenradstufe P2c angeordnet. Die fünfte Schalteinheit S5c ist getriebeeingangsseitig angeordnet.
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6 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel ein Getriebeschema eines Mehrstufengetriebes für ein Kraftfahrzeug, das zumindest konstruktiv zur Schaltung von zumindest zehn Vorwärtsgetriebegängen und zumindest einem Rückwärtsgetriebegang vorgesehen ist. Das Getriebeschema entspricht strukturell dem Getriebeschema der 1.
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Das Mehrstufengetriebe umfasst ein Getriebeeingangselement 10d zur drehfesten Anbindung einer Brennkraftmaschine und ein Getriebeausgangselement 11d zur drehfesten Anbindung eines Achsantriebs. Zudem umfasst das Mehrstufengetriebe einen Zahnradsatz mit einer ersten Planetenradstufe P1d, einer zweiten Planetenradstufe P2d und einer dritten Planetenradstufe P3d, die jeweils ein Sonnenrad P11d, P21d, P31d, ein Hohlrad P13d, P23d, P33d und einen Planetenradträger P12d, P22d, P32d, welcher Planetenräder P14d, P24d, P34d in einer Kreisbahn um das entsprechende Sonnenrad P11d, P21d, P31d führt, aufweisen. Weiter umfasst das Mehrstufengetriebe sieben Schalteinheiten S1d, S2d, S3d, S4d, S5d, S6d, S7d, die jeweils zwei Kopplungselemente S11d-S72d aufweisen. Zur Übertragung von Leistungsflüssen zwischen den Planetenradstufen P1d, P2d, P3d und/oder zur Abstützung gegen ein Getriebegehäuse 12d umfasst das Mehrstufengetriebe eine Mehrzahl von Getriebeelementen 13d, 14d, 15d, 16d, 17d, 18d.
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Das Getriebeschema unterscheidet sich insbesondere in einer Anordnung der Planetenradstufen P1d, P2d, P3d sowie des Getriebeeingangselements 10d und des Getriebeausgangselements 11d von dem Getriebeschema des Ausführungsbeispiels in 1. Das Mehrstufengetriebe weist zwei Ebenen auf, in denen die Planetenradstufen P1d, P2d, P3d angeordnet sind. Eine Nummerierung der Ebene entspricht einer Reihenfolge der Ebenen, die im Folgenden auf das Getriebeeingangselement 10d bezogen ist. Die Planetenradstufe P1d ist in der zweiten Ebene angeordnet. Die Planetenradstufe P2d ist in der ersten Ebene angeordnet. Die Planetenradstufe P3d ist in der zweiten Ebene angeordnet. Die Planetenradstufen P1d, P3d sind gestapelt angeordnet. Die erste Planetenradstufe P1d ist radial innerhalb der dritten Planetenradstufe P3d angeordnet. Das Hohlrad P13d der ersten Planetenradstufe P1d und das Sonnenrad P31d der dritten Planetenradstufe P3d können einstückig ausgebildet werden.
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Die erste Schalteinheit S1d, die dritte Schalteinheit S3d, die vierte Schalteinheit S4d und die sechste Schalteinheit S6d sind getriebeeingangsseitig angeordnet. Die zweite Schalteinheit S2d und die siebte Schalteinheit S7d sind axial zwischen der ersten Planetenradstufe P1d und der zweiten Planetenradstufe P2d angeordnet. Die fünfte Schalteinheit S5d ist getriebeausgangsseitig angeordnet.
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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
- 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
- S7
- Schalteinheit
- S71
- Kopplungselement
- S72
- Kopplungselement
- V1
- Vorwärtsgetriebegang
- V2
- Vorwärtsgetriebegang
- V2/3
- Vorwärtsgetriebegang
- V3
- Vorwärtsgetriebegang
- V3/4
- Vorwärtsgetriebegang
- V4
- Vorwärtsgetriebegang
- V5
- Vorwärtsgetriebegang
- V6
- Vorwärtsgetriebegang
- V6'
- Vorwärtsgetriebegang
- V6"
- Vorwärtsgetriebegang
- V6'''
- Vorwärtsgetriebegang
- V6''''
- Vorwärtsgetriebegang
- V6'''''
- Vorwärtsgetriebegang
- V7
- Vorwärtsgetriebegang
- V8
- Vorwärtsgetriebegang
- V9
- Vorwärtsgetriebegang
- V10
- Vorwärtsgetriebegang
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008055626 A1 [0002]
