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Die Erfindung betrifft ein kompaktes Mehrstufengetriebe für den Einbau in ein Kraftfahrzeug, derartige Mehrstufengetriebe sind insbesondere aus der
DE 10 2005 018 804 A1 bekannt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Mehrstufengetriebes für ein Kraftfahrzeug mit verbrennungsmotorischem Antrieb beschrieben, wobei dieses Getriebe eine Vielzahl von Vorwärtsgängen und einen Rückwärtsgang aufweist.
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Unter einem verbrennungsmotorischem Antrieb sind dabei neben rein verbrennungsmotorischem Antrieb auch sogenannte Hybridantriebe zu verstehen, da diese eine Verbrennungskraftmaschine, in der Regel in Hubkolbenbauweise mit Diesel- oder Ottoprinzip, in Kombination mit einer weiteren Antriebsmaschine, in der Regel einen Elektro-, Hydraulikmotor oder Schwungradspeicher, aufweisen.
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Um die Effizienz eines Kraftfahrzeugs zu erhöhen, wird die Anzahl der Gänge, welche durch das Mehrstufengetriebe bereitgestellt werden können erhöht, damit wird erreicht, dass die Verbrennungskraftmaschine weitgehend in einem verbrauchsoptimalen Betriebsbereich betreibbar ist. Die Vielzahl an zur Verfügung zu stellenden Gängen führt andererseits zu einer Erhöhung der Komplexität sowie des Bauraumbedarfs des Mehrstufengetriebes. Für solche komplexen Mehrstufengetriebe kommt eine Kombination aus mehreren Planetengetrieben sowie Stirnradstufen zum Einsatz, da solche Kombinationen eine hohe Anzahl an Gängen bei gleichzeitig geringem Platzbedarf ermöglichen.
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Aus der
DE 10 2005 018 804 A1 ist ein Mehrstufengetriebe mit 2 achsparallel zueinander angeordneten Planetengetrieben (Umlaufgetrieben) bekannt. Bei diesem Mehrstufengetriebe wird die Antriebsleistung vom ersten Planetengetriebe, welches 2 Planetengetrieberadsätze aufweist, mittels zweier Stirnradstufen zu dem zweiten achsparallel angeordneten Planetengetriebe übertragen. Durch ein solches Getriebe ist eine Vielzahl an Gängen bei geringem Bauraumbedarf darstellbar.
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Aus der
DE 10 2014 201 646 A1 ist ein Vierwellengetriebe bekannt. Aus der
DE 10 2012 207 028 A1 ist ein Mehrstufengetriebe mit mehreren Planetengetrieberadsätzen bekannt. Aus MULZER, Florian: Systematik hochübersetzender koaxialer Getriebe, Dissertation TU München, sind verschiedene Umlaufgetriebe für Stellantriebe bekannt. Aus der
DE 10 2009 018 958 A1 ist ebenfalls ein Mehrstufengetriebe bekannt.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Mehrstufengetriebe mit einem geringen Bauraumaufwand und einer hohen Anzahl an Gängen zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch ein Mehrstufengetriebe gemäß dem ersten Patentanspruch gelöst.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einem Mehrstufengetriebe eine Einrichtung zu verstehen, welche ein Getriebegehäuse sowie eine Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle aufweist. Vorzugsweise ist unter der Getriebeeingangswelle die Getriebewelle des Mehrstufengetriebes zu verstehen, mittels welcher dem Mehrstufengetriebe Antriebsleistung von einer Antriebsmaschine zuführbar ist. Weiter vorzugsweise ist unter der Getriebeausgangswelle des Mehrstufengetriebes die Getriebewelle zu verstehen, mit welcher die von dieser Antriebsmaschine zugeführte Antriebsleistung aus dem Mehrstufengetriebe wieder abgeführt wird. Weiter vorzugsweise ist der Getriebeeingangswelle, insbesondere zusätzlich, durch eine weitere Antriebsmaschine eine Antriebsleistung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs zuführbar. Weiter vorzugsweise ist diese weitere Antriebsmaschine als Kurbelwellen-Startergenerator ausgebildet.
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Weiter ist in dem Mehrstufengetriebe ein Eingangsteilgetriebe und ein Ausgangsteilgetriebe angeordnet, zwischen welchen durch eine erste und eine zweite Stirnradstufe Antriebsleistung übertragbar ist. Dabei ist die Antriebsleistung, insbesondere selektiv, durch eine der beiden Stirnradstufen oder vorzugsweise auch durch diese beiden Stirnradstufen zwischen den beiden Teilgetrieben übertragbar. Vorzugsweise ist das Drehzahlverhältnis zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle durch die beiden Teilgetriebe und durch die beiden Stirnradstufen in diskreten Stufen veränderbar (Schaltstufe, Gang). Derartige diskrete Stufen des Drehzahlverhältnisses können als Gänge des Mehrstufengetriebes aufgefasst werden.
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Vorzugsweise sind sowohl das Eingangsteilgetriebe wie auch das Ausgangsteilgetriebe in Planetengetriebebauweise ausgeführt. Weiter vorzugsweise weist das Eingangsteilgetriebe einen ersten Planetengetrieberadsatz und einen zweiten Planetengetrieberadsatz auf. Weiter vorzugsweise weist ein Planetengetrieberadsatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad, wenigstens ein Planetenrad, vorzugsweise eine Vielzahl an Planetenrädern, und vorzugsweise einen Planetenradträger auf, auf welchem dieses Planetenrad drehbar gelagert ist beziehungsweise diese Vielzahl an Planetenrädern.
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Da das Eingangsteilgetriebe insbesondere einen ersten Planetengetrieberadsatz und einen zweiten Planetengetrieberadsatz aufweist, ist es vorteilhaft ermöglicht, dass bei zumindest einem dieser Radsätze eines der zuvor genannten Getriebeelemente (Sonnenrad, Hohlrad, Planetenradträger) nicht vorhanden ist. Im Sinne der Erfindung ist unter einem Planetengetrieberadsatz, bei welchem eines der zuvor genannten Getriebeelemente nicht vorhanden ist, als ein unvollständiger Planetengetrieberadsatz zu verstehen.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einem Vierwellengetriebe eine Getriebeeinrichtung zu verstehen, welche einen ersten Planetengetrieberadsatz und einen zweiten Planetengetrieberadsatz aufweist, welche miteinander verbindbar sind und wobei einer dieser Planetengetrieberadsatz „unvollständig” ausgebildet ist. Weiter vorzugsweise sind artgleiche Getriebeelemente dieser beiden Planetengetrieberadsätze miteinander verbunden, insbesondere also Sonnenrad-Sonnenrad oder Hohhlrad-Hohlrad oder Planetenradträger-Planetenradträger, beziehungsweise Steg-Steg oder Planetenrad-Planetenrad.
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Weiter vorzugsweise sind Schalteinrichtungen (Bremseinrichtung, Kupplungseinrichtung) vorgesehen, mit welchen einzelne Getriebeelemente dieser beiden Planetengetrieberadsatz selektiv und in drehmomentleitender Weise miteinander verbindbar sind. Insbesondere ist unter einem Vierwellengetriebe eine Getriebeeinrichtung zu verstehen, welche 4 Getriebewellen aufweist, auf welche ein Drehmoment bzw. eine Drehzahl übertragbar ist. Vorzugsweise weist das Vierwellengetriebe zumindest ein Eingangssonnenrad, 2 Eingangsplanetenräder und ein Eingangshohlrad auf und zusätzlich zu diesen genannten Getriebeelementen weist das Vierwellengetriebe 2 weitere Getriebeelemente aus einer Gruppe von Getriebeelementen auf, welche folgenden Elemente umfasst:
- • ein weiteres Eingangssonnenrad,
- • ein weiteres Eingangshohlrad und
- • einen Eingangsplanetenradträger oder einen Steg.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass ein Planetengetrieberadsatz, insbesondere zur Erhöhung des übertragbaren Drehmoments, eine Vielzahl von über einen Umfang des Planetenradträgers/Stegs verteilten Planetenrädern aufweist. Vorzugsweise weist auch das vorgeschlagene Vierwellengetriebe beziehungsweise das Ausgangsteilgetriebe eine solche Vielzahl an über den Umfang des Planetenradträgers/Stegs verteilten Planetenrädern auf.
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Im Sinne der Erfindung wird zwischen Planetenradträger und Steg unterschieden, wobei diese beiden Begriffe im Stand der Technik häufig als Synonyme gebraucht werden. Im Sinne der Erfindung ist unter einem Steg ein Getriebebauteil zu verstehen, welches zur Lagerung, also zur positionsgenauen Führung, der Eingangsplanetenräder eingerichtet ist, nicht aber zur Drehmomentübertragung auf weitere Getriebeelemente des Vierwellengetriebes, beziehungsweise auf das Getriebegehäuse.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einem Planetenradträger ein Getriebebauteil zu verstehen, welches, wie der zuvor beschriebene Steg, zur Lagerung der Eingangsplanetenräder eingerichtet ist und zusätzlich zur Übertragung eines Drehmoments auf weitere Getriebeelemente, beziehungsweise auf das Getriebegehäuse.
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Dabei sind in diesem Sinn unter Getriebeelemente die zuvor genannten Getriebeelemente des Vierwellengetriebes zu verstehen sowie die Getriebeeingangswelle und das Getriebegehäuse. Anders gewendet ist in diesem Sinne ein Steg ausschließlich zur Lagerung und Führung, also zur Positionierung der Eingangsplanetenräder im Vierwellengetriebe eingerichtet, wohingegen der Planetenradträger ebenfalls diese Funktion übernimmt und zusätzlich zum Übertragen, wenigstens eines Teils, der von einer Antriebsmaschine dem Mehrstufengetriebe zugeführten Antriebsleistung eingerichtet ist.
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Die Getriebeausgangswelle des Mehrstufengetriebes ist vorzugsweise mit einem Planetenradträger des Ausgangsteilgetriebes (Ausgangsplanetenradträger) koppelbar, bevorzugt drehfest mit diesem verbunden.
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Vorzugsweise weist das Eingangsteilgetriebe ein erstes und ein zweites Eingangsplanetenrad auf (zwei Eingangsplanetenräder), welche um eine gemeinsame Rotationsachse drehbar gelagert sind. Dieses erste und zweite Eingangsplanetenrad sind drehfest miteinander verbindbar, bevorzugt sind diese beiden Planetenräder auf einem gemeinsamen Planetenradbolzen angeordnet und besonders bevorzugt sind diese beiden Planetenräder einstückig miteinander ausgebildet. Insbesondere dadurch, dass die Eingangsplanetenräder drehfest miteinander verbindbar sind und, dass das Vierwellengetriebe in der zuvor genannten Art und Weise aufgebaut ist, (unvollständiger Planetengetrieberadsatz) ist ein besonders kompakter Aufbau des Mehrstufengetriebes ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die erste Stirnradstufe ein Eingangsstirnrad auf, welches konzentrisch zum Eingangssonnenrad angeordnet ist und weiter weist diese Stirnradstufe ein Ausgangsstirnrad auf, welches konzentrisch zum Ausgangsplanetenradträger angeordnet ist. Und weiter weist die zweite Stirnradstufe vorzugsweise ein weiteres Eingangsstirnrad auf, welches konzentrisch zum ersten Eingangssonnenrad angeordnet ist, und diese zweite Stirnradstufe weist ein weiteres Ausgangsstirnrad auf, welches konzentrisch zum Ausgangsplanetenradträger angeordnet ist. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Stirnradstufe in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet und zur Drehmomentübertragung zwischen dem Eingangsteilgetriebe und dem Ausgangsteilgetriebe eingerichtet.
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Dabei ist das „zur Drehmomentübertragung eingerichtet sein” der Stirnradstufen insbesondere funktional zu verstehen, also so, dass eine Übertragung von Antriebsleistung vom Eingangsteilgetriebe auf das Ausgangsteilgetriebe oder umgekehrt, mittels vorzugsweise einer und bevorzugt mittels diesen beiden Stirnradstufen, erfolgt. Insbesondere durch die Anordnung von 2 Stirnradstufen zur Leistungsübertragung zwischen dem Eingangsteilgetriebe und dem Ausgangsteilgetriebe ist es ermöglicht, eine große Anzahl von Gängen für das Mehrstufengetriebe zu realisieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ausgangsstirnrad durch das Eingangsstirnrad unmittelbar kontaktierbar und weiter ist das weitere Ausgangsstirnrad unmittelbar durch das weitere Eingangsstirnrad oder vorzugsweise durch das Eingangsstirnrad kontaktierbar. Vorzugsweise wälzt damit das Eingangsstirnrad zur Übertragung von Antriebsleistung auf dem Ausgangsstirnrad ab und weiter vorzugsweise wälzt das weitere Eingangsstirnrad zur Leistungsübertragung auf dem weiteren Ausgangsstirnrad ab. Insbesondere durch die unmittelbare Kontaktierung der Stirnräder untereinander, sind ein kompakter Aufbau des Mehrstufengetriebes und eine hohe Effizienz desselben ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Eingangssonnenrad mit der Getriebeeingangswelle koppelbar und in einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das weitere Eingangssonnenrad mit der Getriebeausgangswelle koppelbar, sodass dem Eingangsteilgetriebe mittels der Getriebeeingangswelle eine Antriebsleistung von einer Antriebsmaschine zuführbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Eingangshohlrad mit der Getriebeeingangswelle koppelbar, sodass dem Eingangsteilgetriebe mittels der Getriebeeingangswelle eine Antriebsleistung von einer Antriebsmaschine zuführbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Eingangsteilgetriebe, welches wie dargelegt als Vierwellengetriebe ausgebildet ist, den zuvor genannten Eingangsplanetenradträger auf. Weiter vorzugsweise ist der Eingangsplanetenradträger vorzugsweise selektiv und in drehmomentleitender Weise mit dem Getriebegehäuse verbindbar. Weiter vorzugsweise ist der Eingangsplanetenradträger mit einer Planetenradträgerbremse mit dem Getriebegehäuse verbindbar. Weiter vorzugsweise ist diese Planetenradträgerbremse als eine formschlüssige oder als eine reibschlüssige Bremseinrichtung ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist die Planetenradträgerbremse als eine reib/formschlüssige Bremseinrichtung ausgebildet, wie diese aus dem Stand der Technik als Synchronisierungseinrichtung bekannt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Eingangsteilgetriebe das weitere Eingangshohlrad als zusätzliches Getriebeelement auf. Insbesondere durch diese Ausgestaltung entsteht ein Vierwellengetriebe mit 2 Hohlrädern. Insbesondere ist ein derartiges Vierwellengetriebe besonders einfach zu steuern, da dieses weitere Eingangshohlrad besonders einfach mit einer Schalteinrichtung an steuerbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das weitere Eingangshohlrad mittels einer Hohlradstirnradkupplung mit dem weiteren Eingangsstirnrad selektiv und in drehmomentleitender Weise verbindbar. Weiter vorzugsweise ist diese Hohlradstirnradkupplung als eine formschlüssige Kupplung und bevorzugt als eine reibschlüssige Kupplung bzw. als eine form/reibschlüssige Kupplung, also eine Synchronisierungseinrichtung, ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Eingangshohlrad oder vorzugsweise das weitere Eingangshohlrad mit einer Hohlradbremse mit dem Getriebegehäuse selektiv und in drehmomentleitender Weise verbindbar. Vorzugsweise ist diese Hohlradbremse als eine formschlüssige und bevorzugt als eine reibschlüssige Bremse und besonders bevorzugt als eine form/reibschlüssige Bremse ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Eingangssonnenrad, oder vorzugsweise das weitere Eingangssonnenrad, mit einer Sonnenradbremse mit dem Getriebegehäuse selektiv und in drehmomentleitender Weise verbindbar.
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Vorzugsweise ist diese Sonnenradbremse als eine formschlüssige oder reibschlüssige Bremse ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist das Eingangssonnenrad zusätzlich zu der Sonnenradbremse mittels einer Sonnenradstirnradkupplung mit dem ersten Eingangsstirnrad selektiv und in drehmomentleitender Weise verbindbar. Vorzugsweise ist diese Sonnenradstirnradkupplung als eine reibschlüssige Kupplung und bevorzugt als eine formschlüssige Kupplung, beziehungsweise als eine form/reibschlüssige Kupplung ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Eingangsteilgetriebe einen drehbar gegenüber dem Getriebegehäuse gelagerten Steg auf. Dabei ist dieser Steg, wie zuvor dargelegt, als Getriebebauteil ausgebildet, welches zum Positionieren und Führen der Eingangsplanetenräder gegenüber den weiteren Getriebeelementen eingerichtet ist und weiter ist dieser Steg nicht zum Übertragen einer Antriebsleistung, insbesondere eines Drehmoments, eingerichtet. Vorzugsweise sind die Eingangsplanetenräder auf diesem Steg drehbar gelagert. Weiter vorzugsweise ist diese Lagerung der Eingangsplanetenräder als eine Gleitlagerung und bevorzugt als eine Wälzlagerung ausgebildet. Weiter vorzugsweise kann ein Steg der zuvor beschriebenen Art als eine freie Getriebewelle verstanden werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Eingangsteilgetriebe das weitere Eingangssonnenrad auf. Vorzugsweise ist dieses weitere Eingangssonnenrad mit einer weiteren Sonnenradstirnradkupplung selektiv und in drehmomentleitender Weise mit dem ersten Eingangsstirnrad verbindbar. Vorzugsweise ist diese weitere Sonnenradstirnradkupplung als eine formschlüssige Kupplung und bevorzugt als eine reibschlüssige Kupplung bzw. als eine form/reibschlüssige Kupplung ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Ausgangsteilgetriebe ein Ausgangssonnenrad und ein Ausgangshohlrad auf. Vorzugsweise ist wenigstens eines dieser Räder (Ausgangssonnenrad, Ausgangshohlrad) mit einer Ausgangsbremse mit dem Getriebegehäuse selektiv und in drehmomentleitender Weise verbindbar. Vorzugsweise ist die Ausgangsbremse als eine formschlüssige oder bevorzugt reibschlüssige Bremse ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Ausgangsteilgetriebe eine Ausgangskupplung auf. Vorzugsweise sind 2 Getriebeelemente des Ausgangsteilgetriebes (Ausgangssonnenrad, Ausgangshohlrad, Ausgangsplanetenradträger) mit der Ausgangskupplung selektiv und in drehmomentleitender Weise miteinander verbindbar. Insbesondere durch eine solche Verbindung von 2 Getriebeelementen des Ausgangsteilgetriebes ist es ermöglicht das Abwälzen des Ausgangsteilgetriebes während der Leistungsübertragung zu unterbinden und damit eine besonders effiziente Art der Drehmomentübertragung bereitzustellen. Vorzugsweise ist die Ausgangskupplung als eine reibschlüssige oder formschlüssige bzw. als eine form/reibschlüssige Kupplung ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mit der Ausgangskupplung das Ausgangssonnenrad und der Ausgangsplanetenradträger selektiv und in drehmomentleitender Weise miteinander verbindbar. Wie dargelegt ist durch eine solche Ausgestaltung des Getriebes die Effizienz bei der Drehmomentübertragung steigerbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind mit der Ausgangskupplung das Ausgangshohlrad und der Ausgangsplanetenradträger selektiv und in drehmomentleitender Weise miteinander verbindbar. Wie dargelegt ist durch eine solche Ausgestaltung des Getriebes die Effizienz bei der Drehmomentübertragung steigerbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist beim Ausgangsteilgetriebe das Ausgangsstirnrad mit dem Ausgangshohlrad verbindbar. Vorzugsweise ist das Ausgangsstirnrad mit dem Ausgangshohlrad verbunden und vorzugsweise sind diese einstückig miteinander ausgebildet. Weiter vorzugsweise sind das Ausgangsstirnrad und das Ausgangshohlrad selektiv und in drehmomentleitender Weise miteinander verbindbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist beim Ausgangsteilgetriebe das weitere Ausgangsstirnrad mit dem Ausgangsplanetenradträger verbindbar. Vorzugsweise ist das weitere Ausgangsstirnrad mit dem Ausgangsplanetenradträger verbunden. Weiter vorzugsweise sind das weitere Ausgangsstirnrad und der Ausgangsplanetenradträger selektiv und in drehmomentleitender Weise miteinander verbindbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist beim Ausgangsteilgetriebe das weitere Ausgangsstirnrad mit dem Ausgangssonnenrad verbindbar. Vorzugsweise ist das weitere Ausgangsstirnrad mit dem Ausgangssonnenrad verbunden. Weiter vorzugsweise sind das weitere Ausgangsstirnrad und das Ausgangssonnenrad selektiv und in drehmomentleitender Weise miteinander verbindbar.
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Vorzugsweise weist das Mehrstufengetriebe maximal 4 der zuvor genannten Kupplungen und 2 der zuvor genannten Bremsen auf. Diese Kupplungen und Bremsen können insbesondere als Schalteinrichtungen verstanden werden, da diese zum Verändern des Drehzahlverhältnisses des Mehrstufengetriebes angesteuert werden.
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Vorzugsweise weist jede dieser Schalteinrichtungen einen geschlossenen Zustand auf, in welchem ein Drehmoment über diese Schalteinrichtung übertragbar ist und einen geöffneten Zustand, in welchem kein Drehmoment über diese Schalteinrichtung übertragbar ist. Vorzugsweise können diese Schalteinrichtungen bezogen auf die Art ihrer Drehmomentübertragung in unterschiedliche Gruppen eingeteilt werden. Vorzugsweise ist es ermöglicht, wenigstens eine der zuvor genannten Schalteinrichtungen als eine reibschlüssige Schalteinrichtung auszubilden, insbesondere eine Lamellenkupplung oder Lamellenbremse und weiter vorzugsweise ist es ermöglicht wenigstens eine der zuvor genannten Schalteinrichtungen als eine formschlüssige Schalteinrichtung auszubilden, insbesondere eine Klauenkupplung oder Klauenbremse.
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Insbesondere reibschlüssige Schalteinrichtungen weisen eine besonders gute Steuerbarkeit auf und ermöglichen die Realisierung einer zugkraftunterbrechungsfreien Schaltung des Mehrstufengetriebes. Insbesondere formschlüssige Schalteinrichtungen weisen eine besonders hohe Effizienz auf. Insbesondere Schalteinrichtungen, durch welche ein Getriebeelement selektiv und in drehmomentleitender Weise mit dem Getriebegehäuse verbindbar ist, sind als Bremse aufzufassen, und Schalteinrichtungen durch welche ein Getriebeelement selektiv und in drehmomentleitender Weise mit einem weiteren Getriebeelement verbindbar ist, sind als Kupplung aufzufassen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zuvor beschriebene Mehrstufengetriebe in einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug aufgenommen. Vorzugsweise weist ein derartiger Antriebsstrang eine Antriebsmaschine, vorzugsweise eine Verbrennungskraftmaschine, auf. Dabei ist diese Antriebsmaschine zum Bereitstellen einer Antriebsleistung zum Überwinden von Fahrwiderständen für das Kraftfahrzeug eingerichtet. Das zuvor beschriebene Mehrstufengetriebe ist dazu eingerichtet die Antriebsleistung, welche von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbar ist, in Richtung zu einer antreibbaren Achse zu Übertragen und das Drehzahlverhältnis der Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle in mehreren diskreten Gängen anzupassen. Weiter weist der Antriebsstrang eine antreibbare Fahrzeugachse auf, welche zum Übertragen der vom Mehrstufengetriebe übertragbaren Antriebsleistung auf die Fahrbahn eingerichtet ist.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der Antriebsstrang als sogenannter Hybridantriebsstrang ausgebildet und weist eine zusätzliche Antriebsmaschine auf. Vorzugsweise ist diese zusätzliche Antriebsmaschine als ein elektromechanischer Energiewandler oder bevorzugt als ein Hydraulikmotor/-pumpe oder besonders bevorzugt als ein Schwungradspeicher ausgebildet. Vorzugsweise ist diese zusätzliche Antriebsmaschine mit der Antriebsmaschine koppelbar und bevorzugt ist diese zusätzliche Antriebsmaschine dazu eingerichtet Antriebsleistung für die antreibbare Fahrzeugachse zur Verfügung zu stellen. Insbesondere mittels einer zusätzlichen Antriebsmaschine ist ein besonders effizienter Betrieb des Antriebsstrangs ermöglicht.
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Nachfolgend sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der teilweise schematisierten Figuren dargestellt und erläutert, dabei zeigt:
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1: eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2: eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
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3: eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
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4: eine Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
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5: eine Schnittdarstellung einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittdarstellung gezeigt. Dabei ist das Mehrstufengetriebe in sämtlichen Figuren nur teilweise dargestellt und an der Bruchlinie 17 grafisch zusammengeschoben, um eine platzsparende Darstellung zu ermöglichen.
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Dem Eingangsteilgetriebe 1 ist über die Getriebeeingangswelle 10 Antriebsleistung von einer Verbrennungskraftmaschine (nicht dargestellt) zuführbar. Die Getriebeeingangswelle 10 ist mit dem Eingangshohlrad H1 verbunden. Auf dem Planetenradträger Pt sind ein erstes Eingangsplanetenrad P1 und ein zweites Eingangsplanetenrad P2 drehbar gelagert. Dabei kämmt das zweite Eingangsplanetenrad P2 mit einem ebenfalls auf dem Planetenradträger Pt drehbar gelagerten dritten Eingangsplanetenrad P3.
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Dieses dritte Eingangsplanetenrad P3 kämmt zur Leistungsübertragung mit dem Eingangshohlrad H1.
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Das erste Eingangsplanetenrad P1 kämmt zur Leistungsübertragung einerseits mit dem Eingangssonnenrad S1 und andererseits mit dem weiteren Eingangshohlrad H2. Das weitere Eingangshohlrad H2 ist über die Hohlradstirnradkupplung HSK mit dem zweiten Eingangsstirnrad 7 selektiv und in drehmomentleitender Weise verbindbar. Dabei weist die zweite Stirnradstufe 4 dieses zweite Eingangsstirnrad 7 und das zweite Ausgangsstirnrad 8 auf. Die erste Stirnradstufe 3 weist das erste Eingangsstirnrad 5 und das erste Ausgangsstirnrad 6 auf. Dabei kämmen zur Leistungsübertragung jeweils die Eingangsstirnräder 5, 7 mit den Ausgangsstirnrädern 6, 8. Weiter ist der Planetenradträger Pt mittels der Planetenradträgerbremse PB selektiv und in drehmomentleitender Weise mit dem Getriebegehäuse 16 des Mehrstufengetriebes verbindbar. Zudem ist der Planetenradträger Pt mittels der Planetenradträgerstirnradkupplung PSK mit dem ersten Eingangsstirnrad 5 selektiv und in drehmomentleitender Weise verbindbar.
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Das Eingangssonnenrad S1 ist über die Sonnenradstirnradkupplung SSK mit dem ersten Eingangsstirnrad 5 der ersten Stirnradstufe 3 selektiv und in drehmomentleitender Weise verbindbar.
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Das erste Ausgangsstirnrad 6 ist mit dem Ausgangshohlrad 14 verbunden. Das Ausgangsplanetenrad 12 ist auf dem Ausgangsplanetenradträger 15 drehbar gelagert. Das Ausgangssonnenrad 13 ist mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 8 verbunden. Mittels der Ausgangskupplung AK ist das Ausgangssonnenrad 13 selektiv und in drehmomentleitender Weise mit dem Ausgangsplanetenradträger 15 verbindbar. Weiter ist das Ausgangssonnenrad 13 mittel der Ausgangssonnenradbremse AB1 mit dem Getriebegehäuse 16 selektiv und in drehmomentleitender Weise verbindbar. Der Ausgangsplanetenradträger 15 ist mit der Getriebeausgangswelle 11 verbunden. Durch entsprechende Ansteuerung der zuvor genannten Kupplungen und Bremsen ist das Drehzahlverhältnis zwischen der Getriebeeingangswelle 10 und der Getriebeausgangswelle 11 in diskreten Stufen veränderbar und dadurch sind die einzelnen Gänge des Mehrstufengetriebes darstellbar. In der dargestellten Ausführungsform weist das Mehrstufengetriebe 9 Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang auf.
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Nachfolgend wird im Wesentlichen auf die Unterschiede der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen mehrstufigen Getriebes im Verhältnis zu den vorhergehenden beschriebenen Figuren eingegangen.
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In 2 ist ebenfalls eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform des Mehrstufengetriebes dargestellt. Entgegen der in 1 dargestellten Ausführungsform weist das in 2 dargestellte Mehrstufengetriebe ein Eingangssonnenrad S1 und ein weiteres Eingangssonnenrad S2 auf. Dabei ist das weitere Eingangssonnenrad S2 mit der Getriebeeingangswelle 10 verbunden. Das weitere Eingangssonnenrad S2 kämmt mit dem Planetenräder P1 zur Leistungsübertragung und dieses steht in Eingriff mit dem Eingangshohlrad H1. Das Eingangshohlrad H1 ist mit der Hohlradbremse HB mit dem Getriebegehäuse selektiv und in drehmomentleitende Weise verbindbar.
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Weiter weist das Eingangsteilgetriebe 1 ein weiteres Eingangshohlrad H2 auf, welches mit dem zweiten Eingangsstirnrad 7 verbunden ist. Das weitere Eingangshohlrad H2 kämmt zur Leistungsübertragung auf das Eingangssonnenrad S1 mit dem zweiten Eingangsplanetenrad P2. Das erste Eingangsplanetenrad P1 und das zweite Eingangsplanetenrad P2 sind drehfest miteinander verbunden und gemeinsam auf dem Steg St drehbar gelagert. Dabei ist der Steg St nicht zur Übertragung von Drehmoment auf weitere Getriebeelemente des Eingangsteilgetriebes 1, einschließlich des Getriebegehäuses 16, eingerichtet, sondern dient lediglich der positionsgenauen Führung sämtlicher Eingangsplanetenräder P1, P2.
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Das Eingangssonnenrad S1 ist mittels der Sonnenradbremse SB mit dem Getriebegehäuse 16 selektiv und in drehmomentleitende Weise verbindbar. Weiter ist das Eingangssonnenrad S1 mittels der Sonnenradstirnradkupplung SSK mit dem ersten Eingangsstirnrad 5 selektiv und in drehmomentleitende Weise verbindbar.
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Das weitere Eingangssonnenrad S2 ist mit der Getriebeeingangswelle 10 verbunden und mittels der Getriebeeingangswellestirnradkupplung GSK selektiv und in drehmomentleitende Weise mit dem ersten Eingangsstirnrad 5 verbindbar.
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Das erste Eingangsstirnrad 5 kämmt zur Leistungsübertragung auf das Ausgangsteilgetriebe 2 mit dem ersten Ausgangsstirnrad 6. Das. Ausgangsstirnrad 6 ist mit dem Ausgangssonnenrad 13 verbunden. Das Ausgangssonnenrad 13 kämmt zur Leistungsübertragung mit dem Ausgangsplanetenrad 12, welches mit dem Ausgangshohlrad 14 kämmt. Das Ausgangsplanetenrad 12 ist drehbar auf dem Ausgangsplanetenradträger 15 gelagert. Der Ausgangsplanetenradträger 15 ist mit der Getriebeausgangswelle 11 verbunden.
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Mittels der Ausgangskupplung AK sind das Ausgangshohlrad 14 sowie der Ausgangsplanetenradträger 15 selektiv und in drehmomentleitende Weise miteinander verbindbar. Das Ausgangshohlrad 14 ist über die Ausgangshohlradbremse AB2 selektiv und in drehmomentleitende Weise mit dem Getriebegehäuse 16 verbindbar. Das zweite Ausgangsstirnrad 8 kämmt zur Leistungsübertragung auf das Ausgangsteilgetriebe 2 mit dem zweiten Eingangsstirnrad 7 und ist mit dem Ausgangshohlrad 14 verbunden.
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In 3 ist eine weitere Ausführungsform des Mehrstufengetriebes in einer Schnittdarstellung gezeigt, dabei weist dieses Mehrstufengetriebe ein Eingangsteilgetriebe 1 ein Ausgangsteilgetriebe 2 und 2 Stirnradstufen 3 und 4 zur Leistungsübertragung zwischen diesen beiden Teilgetrieben 1 und 2 auf.
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Dem Eingangsteilgetriebe 1 ist über die Getriebeeingangswelle 10 Antriebsleistung von einer nicht dargestellten Antriebsmaschine zuführbar. Das Eingangsteilgetriebe 1 weist ein Eingangssonnenrad S1 und ein weiteres Eingangssonnenrad S2 auf. Das weitere Eingangssonnenrad S2 ist mit der Getriebeeingangswelle 10 verbunden. Dieses weitere Eingangssonnenrad S2 kämmt zur Leistungsübertragung mit dem weiteren Eingangsplanetenrad P2, wobei dieses weitere Eingangsplanetenrad P2 drehfest mit dem Eingangsplanetenrad P1 verbunden ist. Die beiden Eingangsplanetenräder P1 und P2 sind drehbar auf dem Eingangsplanetenradträger Pt gelagert. Der Eingangsplanetenradträger Pt ist mittels der Planetenradträgerbremse PB selektiv und in drehmomentleitende Weise mit dem Getriebegehäuse 16 verbindbar.
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Das Eingangsplanetenrad P1 kämmt zur Leistungsübertragung mit dem Eingangshohlrad H1, dieses ist mit dem zweiten Eingangsstirnrad 7 verbunden. Das Eingangssonnenrad S1 ist mittels der Sonnenradbremse SB mit dem Getriebegehäuse 16 selektiv und in drehmomentleitende Weise verbindbar. Weiter ist das Eingangssonnenrad S1 mittels der Sonnenradstirnradkupplung SSK selektiv und in drehmomentleitende Weise mit dem ersten Eingangsstirnrad 5 verbindbar. Weiter sind die Getriebeeingangswelle 10 sowie das weitere Eingangssonnenrad S2 mit der Getriebeeingangswellestirnradkupplung GSK selektiv und in drehmomentleitende Weise mit dem ersten Eingangsstirnrad 5 verbindbar.
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Zur Leistungsübertragung auf das Ausgangsteilgetriebe 2 kämmt das erste Eingangsstirnrad 5 bzw. das zweite Eingangsstirnrad 7 mit dem ersten Ausgangsstirnrad 6 beziehungsweise. dem zweiten Ausgangsstirnrad 8. Das erste Ausgangsstirnrad 6 ist mit dem Ausgangssonnenrad 13 verbunden. Das zweite Ausgangsstirnrad 8 ist mit dem Ausgangshohlrad 14 verbunden. Das Ausgangshohlrad 14 kämmt zur Leistungsübertragung auf den Ausgangsplanetenradträger 15 mit dem Ausgangsplanetenrad 12 welches zugleich mit dem Ausgangssonnenrad 13 kämmt. Das Ausgangsplanetenrad 12 ist drehbar auf dem Ausgangsplanetenradträger 15 gelagert.
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Der Ausgangsplanetenradträger 15 ist über die Ausgangskupplung AK selektiv und in drehmomentleitende Weise mit dem Ausgangshohlrad 14 verbindbar. Das Ausgangshohlrad 14 ist über die Ausgangshohlradbremse A B2 mit dem Getriebegehäuse 16 selektiv und in drehmomentleitende Weise verbindbar. Der Ausgangsplanetenradträger 15 ist mit der Getriebeausgangswelle 11 verbunden.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform des Mehrstufengetriebes in einer Schnittdarstellung gezeigt. Dieses Mehrstufengetriebe weist ein Eingangsteilgetriebe 1 und ein Ausgangsteilgetriebe 2 auf, wobei zur Leistungsübertragung vom Eingangsteilgetriebe 1 auf das Ausgangsteilgetriebe 2 die erste Stirnradstufe 3 und die zweite Stirnradstufe 4 vorgesehen sind.
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Die Getriebeeingangswelle 10 ist mit dem weiteren Eingangssonnenrad S2 verbunden. Das weitere Eingangssonnenrad S2 kämmt zur Leistungsübertragung mit dem zweiten Eingangsplanetenrad P2. Das zweite Eingangsplanetenrad P2 ist drehfest mit dem ersten Eingangsplanetenrad P1 verbunden. Die beiden Eingangsplanetenräder P1 und P2 sind drehbar auf dem Eingangsplanetenradträger Pt gelagert. Der Eingangsplanetenradträger Pt ist mittels der Planetenradträgerbremse PB selektiv und in drehmomentleitende Weise mit dem Getriebegehäuse 16. Das Eingangsplanetenrad P1 kämmt zur Leistungsübertragung mit dem Eingangshohlrad H1, welches mit dem zweiten Eingangsstirnrad 7 verbunden ist. Das Eingangssonnenrad S1 ist mittels der Sonnenradbremse SB mit dem Getriebegehäuse 16 selektiv und in drehmomentleitende Weise verbindbar. Weiter ist das Eingangssonnenrad S1 mittels der Sonnenradstirnradkupplung SSK mit dem ersten Eingangsstirnrad 5 selektiv und in drehmomentleitende Weise verbindbar. Die Getriebeeingangswelle 10 und damit das weitere Eingangssonnenrad S2 sind mittels der Getriebeeingangswellestirnradkupplung GSK mit dem ersten Eingangsstirnrad 5 selektiv und in drehmomentleitende Weise verbindbar.
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Das zweite Eingangsstirnrad 7 kämmt zur Leistungsübertragung mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 8 und das erste Eingangsstirnrad 5 mit dem ersten Ausgangsstirnrad 6. Das Ausgangssonnenrad 13 ist mit dem ersten Ausgangsstirnrad 6 verbunden. Das Ausgangshohlrad 14 ist mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 8 verbunden. Das Ausgangsplanetenrad 12 ist drehbar auf dem Ausgangsplanetenradträger 15 gelagert. Der Ausgangsplanetenradträger 15 ist mittels der Ausgangskupplung AK selektiv und in drehmomentleitende Weise Ausgangssonnenrad 13 und dem ersten Ausgangsstirnrad 6 verbindbar. Das Ausgangshohlrad 14 ist mittels der Ausgangshohlradbremse AB2 selektiv und in drehmomentleitende Weise mit dem Getriebegehäuse 16 verbindbar.
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Die Getriebeausgangswelle 11 ist mit dem Ausgangsplanetenradträger 15 verbunden.
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In 5 ist eine weitere Ausführungsform des Mehrstufengetriebes in einer Schnittdarstellung gezeigt. Dabei weist dieses Mehrstufengetriebe ein Eingangsteilgetriebe 1 und ein Ausgangsteilgetriebe 2 auf. Zur Leistungsübertragung vom Eingangsteilgetriebe 1 auf das Ausgangsteilgetriebe 2 weist das Mehrstufengetriebe eine erste Stirnradstufe 3 und eine zweite Stirnradstufe 4 auf.
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Dem Eingangsteilgetriebe 1 ist über die Getriebeeingangswelle 10 Antriebsleistung von einer Antriebsmaschine (nicht dargestellt) zuführbar. Das Eingangsteilgetriebe 1 weist ein Eingangssonnenrad S1 und ein weiteres Eingangssonnenrad S2 auf. Weiter weist das Eingangsteilgetriebe 1 ein erstes Eingangsplanetenrad P1 und ein zweites Eingangsplanetenrad P2 auf. Die beiden Eingangsplanetenräder P1 und P2 sind drehfest miteinander verbunden und drehbar auf dem Eingangsplanetenradträger Pt gelagert. Der Eingangsplanetenradträger Pt ist mittels der Planetenradträgerbremse PB selektiv und in drehmomentleitende Weise mit dem Getriebegehäuse 16 verbindbar.
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Das zweite Eingangsplanetenrad P2 kämmt mit dem Eingangshohlrad H1, durch diese Ausgestaltung ist ein besonders kompakter Aufbau des Vierwellengetriebes erreichbar.
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Das Eingangshohlrad H1 ist mit dem zweiten. Eingangsstirnrad 7 verbunden. Das Eingangssonnenrad S1 ist mittels der Sonnenradbremse SB selektiv und in drehmomentleitende Weise mit dem Getriebegehäuse 16 verbindbar. Weiter ist das Eingangssonnenrad S1 mittels der Sonnenradstirnradkupplung SSK mit dem ersten Eingangsstirnrad 5 verbindbar. Die Getriebeeingangswelle 10 ist mittels der Getriebeeingangswellestirnradkupplung GSK mit dem ersten Eingangsstirnrad 5 selektiv und in drehmomentleitende Weise verbindbar.
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Zur Leistungsübertragung auf das Ausgangsteilgetriebe 2 kämmt das erste Eingangsstirnrad 5 mit dem ersten Ausgangsstirnrad 6 und das zweite Eingangsstirnrad 7 kämmt mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 8.
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Das erste Ausgangsstirnrad 6 ist mit dem Ausgangssonnenrad 13 verbunden. Auf dem Ausgangsplanetenradträger 15 ist das Ausgangsplanetenrad 12 drehbar gelagert. Der Ausgangsplanetenradträger 15 ist mit der Getriebeausgangswelle 11 verbunden. Das Ausgangshohlrad 14 ist mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 8 verbunden. Durch die Ausgangshohlradbremse AB2 ist das Ausgangshohlrad 14 selektiv und in drehmomentleitende Weise mit dem Getriebegehäuse 16 verbindbar. Durch die Ausgangskupplung AK ist das Ausgangssonnenrad 13 mit dem Ausgangsplanetenradträger 15 selektiv und in drehmomentleitende Weise verbindbar.
