DE102016207442A1

DE102016207442A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe

Info

Publication number: DE102016207442A1
Application number: DE102016207442.3A
Authority: DE
Inventors: Juri Pawlakowitsch; Raffael Kuberczyk; Thomas Rosemeier; Bernd Unseld; Peter Ziemer; Stefan Beck; Michael Wechs
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2017-11-02
Also published as: CN107339375A

Abstract

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (G) eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), einen ersten und einen zweiten Stirnradsatz (ST1, ST2), ein insgesamt vier Wellen (W1, W2, W3, W4) aufweisendes Planetenradsatzsystem (PS), welches achsparallel zur Antriebswelle (GW1) angeordnet ist, ein erstes Schaltelement (B1), ein zweites Schaltelement (B2), ein drittes Schaltelement (C1), ein viertes Schaltelement (C3) und ein fünftes Schaltelement (C4), sowie ein Gehäuse (GG) aufweist, wobei das Planetenradsatzsystem (PS) axial zwischen dem ersten Stirnradsatz (ST1) und dem zweiten Stirnradsatz (ST2) angeordnet ist, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe (G).

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, und einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe. Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine Vielzahl von Gängen, also feste Übersetzungsverhältnisse zwischen zwei Wellen des Getriebes, durch Schaltelemente vorzugsweise automatisch schaltbar sind. Bei den Schaltelementen handelt es sich hier beispielsweise um Kupplungen oder Bremsen. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter Weise anzupassen.
Das Patent US 5 429 557 A beschreibt in 2 ein Mehrstufen-Automatikgetriebe mit einer Vorgelegestufe und zwei konzentrisch angeordneten Planetenradsätzen. Die Planetenradsätze sind dabei in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, wobei auf jeder Seite der Ebene je ein Stirnradsatz der Vorgelegestufe angeordnet ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, das im Stand der Technik bekannte Mehrstufen-Automatgetriebe weiterzuentwickeln, sodass die Gangabstufung des Getriebes verbessert wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.
Das Getriebe umfasst eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, einen ersten und einen zweiten Stirnradsatz, ein insgesamt vier Wellen aufweisendes Planetenradsatzsystem, fünf Schaltelemente sowie ein Gehäuse. Das Planetenradsatzsystem ist dabei achsparallel zur Antriebswelle angeordnet, und axial zwischen den beiden Stirnradsätzen angeordnet.
Die vier Wellen des Planetenradsatzsystems sind als erste Welle, zweite Welle, dritte Welle und vierte Welle bezeichnet, wobei deren Drehzahlen in der Reihenfolge der Bezeichnung erste, zweite, dritte, vierte Welle linear ansteigen, abnehmen oder gleich sind. In anderen Worten ist die Drehzahl der ersten Welle kleiner gleich der Drehzahl der zweiten Welle. Die Drehzahl der zweiten Welle ist wiederum kleiner gleich der Drehzahl der dritten Welle. Die Drehzahl der dritten Welle ist kleiner gleich der Drehzahl der vierten Welle. Diese Reihenfolge ist auch reversibel, sodass die vierte Welle die kleinste Drehzahl aufweist, während die erste Welle eine Drehzahl annimmt die größer oder gleich groß wie die Drehzahl der vierten Welle ist. Zwischen den Drehzahlen aller vier Wellen besteht dabei stets ein linearer Zusammenhang. Die Drehzahl einer oder mehrerer der vier Wellen kann dabei auch negative Werte, oder auch den Wert Null annehmen. Die Drehzahlordnung ist daher stets auf den vorzeichenbehafteten Wert der Drehzahlen zu beziehen, und nicht auf deren Betrag. Werden zwei der vier Wellen miteinander verbunden, so weisen die vier Wellen die gleiche Drehzahl auf. Das Planetenradsatzsystem zeichnet sich somit in erster Linie durch seine Kinematik aus, und nicht durch dessen Aufbau. Ein derartiges Planetenradsatzsystem wird durch zweifache Koppelung zweier Einzel-Planetenradsätze gebildet. Beispiele hierfür sind der sogenannte Ravigneaux-Radsatz oder der Simpson-Radsatz.
Die Abtriebswelle ist dabei mit der in Drehzahlordnung dritten Welle ständig verbunden. Durch Schließen des ersten Schaltelements ist die in Drehzahlordnung zweite Welle drehfest festsetzbar. Durch Schließen des zweiten Schaltelements ist die in Drehzahlordnung erste Welle drehfeste festsetzbar. Durch Schließen des vierten Schaltelements ist eine über den ersten Stirnradsatz führende Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle und der in Drehzahlordnung ersten Welle herstellbar. Durch Schließen des fünften Schaltelements ist eine über den zweiten Stirnradsatz führende Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle und der in Drehzahlordnung zweiten Welle herstellbar.
Erfindungsgemäß ist durch Schließen des dritten Schaltelements eine über den zweiten Stirnradsatz führende Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle und der in Drehzahlordnung vierten Welle herstellbar. Zudem weist ein koaxial zur Antriebswelle angeordnetes Stirnrad des ersten Stirnradsatzes einen kleineren Verzahnungsdurchmesser auf als ein koaxial zur Antriebswelle angeordnetes Stirnrad des zweiten Stirnradsatzes.
Im Unterschied zum Stand der Technik gemäß 2 der Patentschrift US 5 429 557 A wurden die Größenverhältnisse der beiden als 30 und 36 bezeichneten Stirnradstufen vertauscht, sodass die von der Eingangswelle 26 auf das freie Sonnenrad übertragbare Drehzahl nun kleiner, und die auf das freie Hohlrad übertragbare Drehzahl nun größer ist. Die auf die Sonnenrad-Hohlrad-Koppelung übertragbare Drehzahl entspricht nun jener Drehzahl, die auch auf das freie Hohlrad übertragbar ist. Durch diese Maßnahmen kann die Gangabstufung erheblich verbessert werden. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Ausbildung eine gleichmäßigere geometrische Aufteilung der Schaltelemente, sodass der axiale Bauraumbedarf des Getriebes reduziert werden kann.
Durch selektives paarweises Schließen der fünf Schaltelemente sind sechs Gangstufen zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle darstellbar. Eine erste Gangstufe ergibt sich durch Schließen des ersten Schaltelements und des dritten Schaltelements. Eine zweite Gangstufe ergibt sich durch Schließen des zweiten Schaltelements und des dritten Schaltelements. Eine dritte Gangstufe ergibt sich durch Schließen des vierten Schaltelements und des dritten Schaltelements. Eine vierte Gangstufe ergibt sich durch Schließen des fünften Schaltelements und des dritten Schaltelements. Eine fünfte Gangstufe ergibt sich durch Schließen des vierten Schaltelements und des fünften Schaltelements. Eine sechste Gangstufe ergibt sich durch Schließen des zweiten Schaltelements und des fünften Schaltelements. Eine Gangstufe mit gleicher Drehrichtung zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle ergibt sich durch Schließen des ersten Schaltelements und des vierten Schaltelements. Die Gangbildung entspricht dabei dem in 3 der Patentschrift US 5 429 557 A dargestellten Schema.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform weist das Planetenradsatzsystem zwei Planetenradsätze mit je einem ersten Element, einem zweiten Element und einem dritten Element auf. Das erste Element des ersten Planetenradsatzes ist dabei Bestandteil der in Drehzahlordnung ersten Welle. Das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ist dabei Bestandteil der in Drehzahlordnung zweiten Welle. Das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes sind miteinander verbunden und sind Bestandteile der in Drehzahlordnung dritten Welle. Das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes sind miteinander verbunden und Bestandteile der in Drehzahlordnung vierten Welle. Das erste Element wird bevorzugt stets durch ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet. Ist einer der Planetenradsätze als ein Minus-Radsatz ausgebildet, so wird das zweite Element bevorzugt durch dessen Steg gebildet, und das dritte Element durch dessen Hohlrad. Ist einer der Planetenradsätze als ein Plus-Radsatz ausgebildet, so wird das zweite Element bevorzugt durch dessen Hohlrad gebildet, und das dritte Element durch dessen Steg.
Vorzugsweise sind der erste und der zweite Planetenradsatz als je ein Minus-Radsatz ausgebildet, wobei der zweite Planetenradsatz radial außerhalb des ersten Planetenradsatzes angeordnet ist. Besonders durch die ständige Verbindung zwischen dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes und dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes begünstigt eine solche Anordnung einen axial kompakten Aufbau.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest eines der Schaltelemente koaxial zur Antriebswelle angeordnet. Die übrigen Schaltelemente sind dabei koaxial zum Planetenradsatzsystem angeordnet. Durch eine solche Aufteilung kann die axiale Baulänge des Getriebes auf ein Minimum optimiert werden.
Besonders bevorzugt sind das zweite und/oder das vierte Schaltelement koaxial zur Antriebswelle angeordnet. Durch diese Anordnung ist ein axial besonders kompakter Aufbau des Getriebes möglich.
Eine Anordnung des dritten und/oder des fünften Schaltelements koaxial zum Planetenradsatzsystem und axial zwischen dem zweiten Stirnradsatz und dem Planetenradsatzsystem begünstigt ebenso einen axial kurzen Aufbau des Getriebes.
Vorzugweist ist das erste Schaltelement koaxial zum Planetenradsatzsystem angeordnet, und zwar auf jener Stirnseite des zweiten Stirnradsatzes, welche vom Planetenradsatzsystem abgewandt ist. Auch diese Anordnung begünstigt einen axial kurzen Aufbau des Getriebes.
Vorzugsweise sind das erste und/oder das dritte Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. Formschlüssige Schaltelemente stellen im geschlossenen Zustand die Verbindung durch Formschluss her, und zeichnen sich im geöffneten Zustand durch geringere Schleppverluste als kraftschlüssige Schaltelemente aus. Durch die im geöffneten Zustand geringen Schleppverluste wird der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert. Gemäß einer alternativen Ausführung können das erste und/oder das dritte Schaltelement als ein kraftschlüssiges Reibschaltelement ausgebildet sein, dessen Lamellen ausschließlich belaglose Reibflächen aufweisen. In anderen Worten weist der scheibenförmige Grundkörper jeder Lamelle des Reibschaltelements keinen auf die Lamelle aufgebrachten Reibbelag auf. Die Reibflächen einzelner oder sämtlicher Lamellen eines solchen Reibschaltelements können jedoch wärmebehandelt sein, beispielsweise nitriert. Derartige Reibschaltelemente sind für hohe Flächenpressungen ausgelegt, und können daher mit kleiner Reibfläche und wenigen Lamellen ausgebildet werden. Dadurch können die Schleppverluste eines solchen Schaltelements im geöffneten Zustand reduziert werden.
Vorzugsweise umfasst das Getriebe eine elektrische Maschine mit einem drehfesten Stator und einem drehbaren Rotor, wobei der Rotor in ständiger oder schaltbarer Wirkverbindung zur Antriebswelle steht. Die ständige oder schaltbare Verbindung kann dabei als unmittelbare Verbindung oder als mittelbare Verbindung ausgebildet sein. Bei einer Ausbildung als mittelbare Verbindung ist der Rotor über ein festes Übersetzungsverhältnis an die Antriebswelle ständig oder schaltbar angebunden, beispielsweise über einen zusätzlichen Planetenradsatz, wobei ein Element dieses Planetenradsatzes drehfest festgesetzt ist. Beispielsweise könnte dessen Sonnenrad ständig drehfest festgesetzt, dessen Steg mit der Antriebswelle verbunden und dessen Hohlrad mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbunden sein, sodass die Drehzahl des Rotors im Vergleich zur Antriebswellendrehzahl vergrößert wird. Durch die elektrische Maschine kann die Funktionalität des Getriebes erweitert werden, wodurch sich das Getriebe für den Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs eignet. Die Anbindung des Rotors an die Antriebswelle erlaubt die Nutzung sämtlicher Gangstufen bei Antrieb des Hybridfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Rotor mit einem Stirnrad verbunden oder verbindbar, welches mit einem Stirnrad von einem der beiden Stirnradsätze entweder direkt, oder über ein oder mehrere Zwischenräder oder über eine Zwischenwelle in Wirkverbindung steht, besonders bevorzugt mit einem Stirnrad des zweiten Stirnradsatzes. Die elektrische Maschine kann somit auf einfache Weise achsparallel zur Antriebswelle angeordnet werden, wodurch ein axial besonders kompakter Aufbau des Getriebes ermöglicht wird. Die Anbindung über ein Zwischenrad kann die Akustik der Verzahnung verbessern.
Das Getriebe kann einen Torsionsschwingungsdämpfer aufweisen, welcher zur Dämpfung von Drehschwingungen eingerichtet ist, und vorzugsweise in der Wirkverbindung zwischen zwei Abschnitten der Antriebswelle angeordnet ist. Derart können von einer getriebeexternen Antriebseinheit erzeugte Drehschwingungen zu den Stirnradsätzen hin gedämpft werden.
Prinzipiell kann dem Getriebe in bekannter Weise ein Anfahrelement vorangeschaltet werden, beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung. Ein solches Anfahrelement kann auch integraler Bestandteil des Getriebes sein. Das Anfahrelement ermöglicht bei Verwendung des Getriebes im Kraftfahrzeug-Antriebsstrang einen Anfahrvorgang, indem es einen Schlupfzustand zwischen Verbrennungsmotor und Abtriebswelle ermöglicht. Bevorzugt ist ein solches Anfahrelement jedoch innerhalb des Getriebes ausgebildet, indem das erste Schaltelement als Reibschaltelement ausgebildet wird. Durch Schlupfbetrieb des ersten Schaltelements ist ein Anfahrvorgang in der ersten Gangstufe und im Rückwärtsgang möglich. Somit kann ein separates Anfahrelement entfallen. Ist das erste Schaltelement als ein formschlüssiges Schaltelement ausgebildet oder erlaubt es kein genaue Regelung eines Schlupfzustandes, so kann ein Schlupfzustand beim Anfahren durch das dritte Schaltelement für einen Anfahrvorgang in Vorwärtsrichtung und durch das vierte Schaltelement für einen Anfahrvorgang in Rückwärtsrichtung erreicht werden, Das dritte, bzw. vierte Schaltelement sind dazu als geeignete kraftschlüssige Schaltelemente auszubilden.
Das Getriebe kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Der Antriebsstrang weist neben dem Getriebe auch eine Verbrennungskraftmaschine auf, welche über einen Torsionsschwingungsdämpfer mit der Antriebswelle des Getriebes drehelastisch verbunden, bzw. verbindbar ist. Zwischen Antriebswelle und Verbrennungskraftmaschine kann sich eine Trennkupplung befinden, welche Bestandteil des Getriebes sein kann. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit einem Differentialgetriebe antriebswirkverbunden, welche mit Rädern des Kraftfahrzeugs wirkverbunden ist. Weist das Getriebe die elektrische Maschine auf, so ermöglicht der Antriebsstrang mehrere Antriebsmodi des Kraftfahrzeugs. In einem elektrischen Fahrbetrieb wird das Kraftfahrzeug von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben. In einem verbrennungsmotorischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben. In einem hybridischen Betrieb wird das Kraftfahrzeug sowohl von der Verbrennungskraftmaschine als auch von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben.
Eine ständige Verbindung wird als Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht. Derart ständig verbundene Elemente drehen stets mit der gleichen Abhängigkeit zwischen deren Drehzahlen. In einer ständigen Verbindung zwischen zwei Elementen kann sich kein Schaltelement befinden. Eine ständige Verbindung ist daher von einer schaltbaren Verbindung zu unterscheiden. Eine ständig drehfeste Verbindung wird als Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht und deren verbundene Elemente somit stets die gleiche Drehzahl aufweisen.
Unter dem Begriff „Schließen eines Schaltelements“ wird im Zusammenhang mit der Gangbildung ein Vorgang verstanden, bei dem das Schaltelement so angesteuert wird, dass es am Ende des Schließvorgangs ein hohes Maß an Drehmoment überträgt. Während formschlüssige Schaltelemente im „geschlossenen“ Zustand keine Differenzdrehzahl zulassen, ist bei kraftschlüssigen Schaltelementen im „geschlossenen“ Zustand die Ausbildung einer geringen Differenzdrehzahl zwischen den Schaltelementhälften gewollt oder ungewollt möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 ein Drehzahlplan des Getriebes;
3 ein Schaltschema des Getriebes; und
4 einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes G. Das Getriebe G umfasst ein Planetenradsatzsystem PS mit zwei Planetenradsätzen P1, P2, einen ersten Stirnradsatz ST1, einen zweiten Stirnradsatz ST2, eine Antriebswelle GW1 und eine Abtriebswelle GW2. Das Planetenradsatzsystem PS ist koaxial zur Abtriebswelle GW2 angeordnet. Die Abtriebswelle GW2 ist achsparallel zur Antriebswelle GW1 angeordnet. Die Stirnradsätze ST1, ST2 sind dazu eingerichtet, die beiden achsparallelen Wellensysteme zu verbinden.
Die beiden Planetenradsätze P1, P2 des Planetenradsatzsystems PS sind durch eine zweifache Koppelung ihrer Planetenradsatzelemente gekennzeichnet. Dadurch bilden sich insgesamt vier Wellen, welche in der Reihenfolge ihrer Drehzahlordnung als erste Welle W1, zweite Welle W2, dritte Welle W3 und vierte Welle W4 bezeichnet sind. Ein Sonnenrad des radial inneren Planetenradsatzes P1 ist Bestandteil der in Drehzahlordnung ersten Welle W1. Ein Hohlrad des radial äußeren Planetenradsatzes P2 ist Bestandteil der in Drehzahlordnung zweiten Welle W2. Die Stegwellen der beiden Planetenradsätze P1, P2 sind miteinander verbunden und Bestandteile der in Drehzahlordnung dritten Welle W3. Ein Sonnenrad des radial äußeren Planetenradsatzes P2 ist mit einem Hohlrad des radial inneren Planetenradsatzes P1 verbunden und ist Bestandteil der in Drehzahlordnung vierten Welle W4.
Das Getriebe G umfasst ferner fünf Schaltelemente, welche als erstes Schaltelement B1, zweites Schaltelement B2, drittes Schaltelement C1, viertes Schaltelement C3 und fünftes Schaltelement C4 bezeichnet sind. Das erste Schaltelement B1 ist schematisch als ein formschlüssiges Schaltelement ausgebildet und ist axial zwischen dem zweiten Stirnradsatz ST2 und einer Abtriebswellenverzahnung GW2A koaxial zur Abtriebswelle GW2 angeordnet. Das zweite Schaltelement B2 ist schematisch als ein kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet und ist koaxial zur Antriebswelle GW1 zwischen den beiden Stirnradsätzen ST1, ST2 angeordnet. Das dritte Schaltelement C1 ist koaxial zur Abtriebswelle GW2 angeordnet und axial zwischen dem Planetenradsatzsystem PS und dem zweiten Stirnradsatz ST2 angeordnet. Das vierte Schaltelement C3 ist koaxial zur Antriebswelle GW1 und axial zwischen den beiden Stirnradsätzen ST1, ST2 angeordnet. Dabei ist es auch radial innerhalb des zweiten Schaltelementes B2 angeordnet. Das fünfte Schaltelement C4 ist koaxial zur Abtriebswelle GW2 und axial zwischen dem Planetenradsatzsystem PS und dem zweiten Stirnradsatz ST2 angeordnet.
Durch Schließen des ersten Schaltelementes B1 wird die in Drehzahlordnung zweite Welle W2 drehfest festgesetzt, indem sie schaltbar mit einem Gehäuse GG oder einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes G verbunden wird. Durch Schließen des zweiten Schaltelements B2 wird die in Drehzahlordnung erste Welle W1 drehfest festgesetzt, wobei die drehfeste Festsetzung auch den ersten Stirnradsatz ST1 arretiert. Jenes Stirnrad des ersten Stirnradsatzes ST1, welches koaxial zur Antriebswelle GW1 angeordnet ist, ist daher als ein Losrad zur Antriebswelle GW1 ausgebildet. Durch Schließen des dritten Schaltelementes C1 wird eine über den zweiten Stirnradsatz ST2 führende Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle GW1 und der in Drehzahlordnung vierten Welle hergestellt. Durch Schließen des vierten Schaltelementes C3 wird eine über den ersten Stirnradsatz ST1 führende Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle GW1 und der in Drehzahlordnung ersten Welle W1 hergestellt. Durch Schließen des fünften Schaltelements C4 wird eine über den zweiten Stirnradsatz ST2 führende Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle GW1 und der in Drehzahlordnung zweiten Welle W2 hergestellt.
Die beiden Stirnradsätze ST1, ST2 weisen voneinander unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse auf. Dazu ist der Verzahnungsdurchmesser des Stirnrades des ersten Stirnradsatzes ST1, welches koaxial zur Antriebswelle GW1 ist, kleiner als der Verzahnungsdurchmesser jenes Stirnrades des zweiten Stirnradsatzes ST2, welches ebenso koaxial zur Antriebswelle GW1 ist.
2 zeigt einen beispielhaften Drehzahlplan des Planetenradsatzsystems PS, unabhängig von dessen Aufbau. Im Drehzahlplan sind in vertikaler Richtung die Drehzahlen der vier Wellen W1, W2, W3, W4 des Planetenradsatzsystems PS aufgetragen. Die Abstände zwischen den vier Wellen W1, W2, W3, W4 ergeben sich aus den Standgetriebeübersetzungen der beteiligten Planetenradsätze. Die Darstellung dient nur zur Anschauung und ist nicht maßstäblich. Zu einem bestimmten Betriebspunkt gehörende Drehzahlverhältnisse lassen sich durch eine Gerade verbinden. Zusätzlich sind im Drehzahlplan die Schaltelemente B1, B2, C1, C3, C4 und deren Zuordnung zu den vier Wellen W1 bis W4 dargestellt, sowie eine daraus möglich Gangbildung.
3 zeigt ein Schaltschema des Getriebes G. Durch selektives paarweises Schließen der fünf Schaltelemente B1, B2, C1, C3, C4 sind sechs Gangstufen 1 bis 6 zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 darstellbar. Eine erste Gangstufe 1 ergibt sich durch Schließen des ersten Schaltelements B1 und des dritten Schaltelements C1. Eine zweite Gangstufe 2 ergibt sich durch Schließen des zweiten Schaltelements B2 und des dritten Schaltelements C1. Eine dritte Gangstufe 3 ergibt sich durch Schließen des vierten Schaltelements C3 und des dritten Schaltelements C1. Eine vierte Gangstufe 4 ergibt sich durch Schließen des fünften Schaltelements C4 und des dritten Schaltelements C1. Eine fünfte Gangstufe 5 ergibt sich durch Schließen des vierten Schaltelements C3 und des fünften Schaltelements C4. Eine sechste Gangstufe 6 ergibt sich durch Schließen des zweiten Schaltelements B2 und des fünften Schaltelements C4. Eine Gangstufe R1 mit gleicher Drehrichtung zwischen Antriebswelle GW1 und Abtriebswelle GW2 ergibt sich durch Schließen des ersten Schaltelements B1 und des vierten Schaltelements C3.
4 zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Eine Verbrennungskraftmaschine VKM ist über eine Trennkupplung K0 mit der Antriebswelle GW1 des Getriebes G verbunden, wobei eine elektrische Maschine EM mit der Antriebswelle GW1 in Triebverbindung steht. Dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Das Getriebe G könnte auch ohne elektrische Maschine EM ausgebildet sein. Zwischen der Trennkupplung K0 und der Verbrennungskraftmaschine TS können ein oder mehrere Drehschwingungsdämpfer angeordnet sein. Der Antriebsstrang könnte auch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler enthalten, welcher bevorzugt zwischen der Trennkupplung K0 und dem ersten Stirnradsatz ST1 anzuordnen ist. Ein solcher Drehmomentwandler kann auch eine Überbrückungskupplung umfassen. Der Fachmann wird Anordnung und räumliche Lage der einzelnen Komponenten des Antriebsstranges je nach den äußeren Randbedingungen frei konfigurieren. Die Abtriebswelle GW2 ist über eine Stirnradverzahnung mit einem Differentialgetriebe AG verbunden, über welches die an der Abtriebswelle GW2 anliegende Leistung auf Antriebsräder des Kraftfahrzeugs verteilt werden kann.
Bezugszeichenliste

G: Getriebe
GG: Gehäuse
GW1: Antriebswelle
GW2: Abtriebswelle
GW2A: Abtriebswellenverzahnung
ST1: Erster Stirnradsatz
ST2: Zweiter Stirnradsatz
W1: Erste Welle
W2: Zweite Welle
W3: Dritte Welle
W4: Vierte Welle
PS: Planetenradsatzsystem
P1: Erster Planetenradsatz
P2: Zweiter Planetenradsatz
B1: Erstes Schaltelement
B2: Zweites Schaltelement
C1: Drittes Schaltelement
C3: Viertes Schaltelement
C4: Fünftes Schaltelement
1: Erste Gangstufe
2: Zweite Gangstufe
3: Dritte Gangstufe
4: Vierte Gangstufe
5: Fünfte Gangstufe
6: Sechste Gangstufe
R1: Gangstufe
VKM: Verbrennungskraftmaschine
EM: Elektrische Maschine
AG: Differentialgetriebe
TS: Torsionsschwingungsdämpfer
T0: Trennkupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5429557 A [0002, 0009, 0010]

Claims

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (G) eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), einen ersten und einen zweiten Stirnradsatz (ST1, ST2), ein insgesamt vier Wellen (W1, W2, W3, W4) aufweisendes Planetenradsatzsystem (PS), welches achsparallel zur Antriebswelle (GW1) angeordnet ist, ein erstes Schaltelement (B1), ein zweites Schaltelement (B2), ein drittes Schaltelement (C1), ein viertes Schaltelement (C3) und ein fünftes Schaltelement (C4), sowie ein Gehäuse (GG) aufweist, – wobei das Planetenradsatzsystem (PS) axial zwischen dem ersten Stirnradsatz (ST1) und dem zweiten Stirnradsatz (ST2) angeordnet ist. – wobei die vier Wellen des Planetenradsatzsystems (PS) in der Reihenfolge ihrer Drehzahlordnung als erste Welle (W1), zweite Welle (W2), dritte Welle (W3), vierte Welle (W4) bezeichnet sind, – wobei die Abtriebswelle (GW2) mit der in Drehzahlordnung dritten Welle (W3) ständig verbunden ist, – wobei durch Schließen des ersten Schaltelements (B1) die in Drehzahlordnung zweite Welle (W2) drehfest festsetzbar ist, – wobei durch Schließen des zweiten Schaltelements (B2) die in Drehzahlordnung erste Welle (W1) drehfest festsetzbar ist, – wobei durch Schließen des vierten Schaltelements (C3) eine über den ersten Stirnradsatz (ST1) führende Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle (GW1) und der in Drehzahlordnung ersten Welle (W1) herstellbar ist, – wobei durch Schließen des fünften Schaltelements (C4) eine über den zweiten Stirnradsatz (ST2) führende Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle (GW1) und der in Drehzahlordnung zweiten Welle (W2) herstellbar ist, und dadurch gekennzeichnet, dass – wobei durch Schließen des dritten Schaltelements (C1) eine über den zweiten Stirnradsatz (ST2) führende Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle (GW1) und der in Drehzahlordnung vierten Welle (W4) herstellbar ist, – wobei ein koaxial zur Antriebswelle (GW1) angeordnetes Stirnrad des ersten Stirnradsatzes (ST1) einen kleineren Verzahnungsdurchmesser aufweist als ein koaxial zur Antriebswelle (GW1) angeordneten Stirnrad des zweiten Stirnradsatzes (ST2).
Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch selektives Schließen der fünf Schaltelemente (B1, B2, C1, C3, C4) zumindest sechs Gangstufen (1 bis 6) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) bildbar sind, wobei sich – die erste Gangstufe (1) sich durch Schließen des ersten Schaltelements (B1) und des dritten Schaltelements (C1), – die zweite Gangstufe (2) sich durch Schließen des zweiten Schaltelements (B2) und des dritten Schaltelements (C1), – die dritte Gangstufe (3) sich durch Schließen des vierten Schaltelements (C3) und des dritten Schaltelements (C1), – die vierte Gangstufe (4) sich durch Schließen des fünften Schaltelements (C4) und des dritten Schaltelements (C1), – die fünfte Gangstufe (5) sich durch Schließen des vierten Schaltelements (C3) und des fünften Schaltelements (C4), und – die sechste Gangstufe (6) sich durch Schließen des zweiten Schaltelements (B2) und des fünften Schaltelements (C4) ergibt.
Getriebe (G) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenradsatzsystem (PS) zwei Planetenradsätze (P1, P2) mit je einem ersten Element, einem zweiten Element und einem dritten Element umfasst, wobei das erste Element des ersten Planetenradsatzes (P1) Bestandteil der in Drehzahlordnung ersten Welle (W1) ist, wobei das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes (P22) Bestandteil der in Drehzahlordnung zweiten Welle (W2) ist, wobei die zweiten Elemente der beiden Planetenradsätze (P1, P2) miteinander verbunden und Bestandteile der in Drehzahlordnung dritten Welle (W3) sind, und wobei das dritte Element des ersten Planetenradsatzes (P1) und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes (P2) miteinander verbunden und Bestandteile der in Drehzahlordnung vierten Welle (W4) sind.
Getriebe (G) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Planetenradsatz (P12, P22) als je ein Minus-Radsatz ausgebildet ist, wobei der zweite Planetenradsatz (P2) radial außerhalb des ersten Planetenradsatzes (P1) angeordnet ist.
Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Schaltelemente (B1, B2, C1, C3, C4) koaxial zur Antriebswelle (GW1) angeordnet ist, wobei die übrigen Schaltelemente koaxial zum Planetenradsatzsystem (PS) angeordnet sind.
Getriebe (G) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (B2) und/oder das vierte Schaltelement (C3) koaxial zur Antriebswelle (GW1) angeordnet sind.
Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte und/oder das fünfte Schaltelement (C1, C4) koaxial zum Planetenradsatzsystem (PS) und axial zwischen dem zweiten Stirnradsatz (ST2) und dem Planetenradsatzsystem (PS) angeordnet sind.
Getriebe (G) nach einem Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (B1) koaxial zum Planetenradsatzsystem (PS) auf jener Stirnseite des zweiten Stirnradsatzes (ST2) angeordnet ist, welche vom Planetenradsatzsystem abgewandt ist.
Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (B1) und/oder das dritte Schaltelement (C1) als formschlüssiges Schaltelement oder als kraftschlüssiges Reibschaltelement ausgebildet sind, dessen Lamellen ausschließlich belaglose Reibflächen aufweisen.
Getriebe (G) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) eine elektrische Maschine (EM) mit einem drehfesten Stator und einem drehbaren Rotor umfasst, wobei der Rotor mit der Antriebswelle (GW1) ständig verbunden oder schaltbar verbindbar ist, wobei die ständige oder schaltbare Verbindung zwischen Rotor und Antriebswelle (GW1) entweder als unmittelbare Verbindung oder als mittelbare Verbindung unter Zwischenschaltung eines festen Übersetzungsverhältnisses ausgebildet ist.
Getriebe (G) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit einem Stirnrad verbunden oder verbindbar ist, welches entweder direkt, über ein oder mehrere Zwischenräder oder über eine Zwischenwelle mit einem Stirnrad von einem der beiden Stirnradsätze (ST1, ST2) in Wirkverbindung steht.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, wobei der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine (VKM), ein Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 sowie ein mit Rädern des Kraftfahrzeugs verbundenes Differentialgetriebe (AG) aufweist, wobei die Antriebswelle (GW1) des Getriebes (G) über einen Torsionsschwingungsdämpfer (TS) entweder direkt oder über eine Trennkupplung (K0) mit der Verbrennungskraftmaschine (VKM) drehelastisch verbunden ist, und wobei die Abtriebswelle (GW2) des Getriebes (G) mit dem Differentialgetriebe (AG) antriebswirkverbunden ist.