DE102016213706A1 - Mehrstufengetriebe - Google Patents

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DE102016213706A1
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gear set
wave
switching
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English (en)
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Stefan Beck
Michael Wechs
Jens Moraw
Marc Seeberger
Gerhard Niederbrucker
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F16H3/666—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another with compound planetary gear units, e.g. two intermeshing orbital gears
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    • B60K2006/381—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches characterized by driveline brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
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    • B60K2006/4816—Electric machine connected or connectable to gearbox internal shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
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    • F16H2200/0056—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising seven forward speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2046—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with six engaging means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2064—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes using at least one positive clutch, e.g. dog clutch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
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    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Abstract

Es wird ein Mehrstufengetriebe mit einer Eingangswellenachse (I) und einer Ausgangswellenachse (II) vorgeschlagen, die achsversetzt zueinander angeordnet sind, wobei zumindest eine erste Welle (1) als Antrieb (An) koaxial zur Eingangswellenachse (I) angeordnet ist, wobei zumindest eine zweite Welle (2) als Abtrieb (Ab) koaxial zur Ausgangswellenachse (II) angeordnet ist, wobei fünf weitere Wellen (3, 4, 5, 6, 7) vorgesehen sind, wobei eine erste Stirnradstufe (ST1) und eine zweite Stirnradstufe (ST2) sowie ein erster Planetenradsatz (RS1) und ein zweiter Planetenradsatz (RS2) vorgesehen sind, wobei sechs Schaltelemente (A, B, B1, C, D, E, F, F1) vorgesehen sind, sodass zumindest sieben Vorwärtsgänge (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7) und zumindest ein Rückwärtsgang (R) schaltbar sind, wobei die erste Welle (1) mit einem ersten Element des ersten Planentenradsatzes (RS1) und mit einem ersten Element des zweiten Planentenradsatzes (RS2) sowie mit einem zweiten Element des zweiten Planentenradsatzes (RS2) verbindbar ist, wobei die erste Welle (1) mit einem dritten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist und wobei die zweite Welle (2) mit einem zweiten Element des ersten Planentenradsatzes (RS1) und mit einem dritten Element des zweiten Planentenradsatzes (RS2) verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe mit einer Eingangswellenachse einer ersten Welle als Antrieb und einer Ausgangswellenachse einer zweiten Welle als Abtrieb, die achsversetzt zueinander angeordnet sind, wobei fünf weitere Wellen vorgesehen sind. Ferner sind zwei Stirnradstufen und zwei Planetenradsätze sowie sechs Schaltelemente vorgesehen, sodass zumindest sieben Vorwärtsgänge und zumindest ein Rückwärtsgang realisiert werden.
  • Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2011 079 720 A1 ist ein Mehrstufengetriebe bekannt, mit dem nur sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisiert werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welches bei maximaler Gangstufenzahl möglichst kostengünstig ist und einen möglichst geringen Bauraumbedarf aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
  • Somit wird ein Mehrstufengetriebe mit einer Eingangswellenachse und einer Ausgangswellenachse vorgeschlagen, die beispielsweise für eine Front- oder Heck-Queranordnung in einem Fahrzeug achsversetzt zueinander angeordnet sind. Das Mehrstufengetriebe wird somit bevorzugt mit einem seitlichen Abtrieb ausgeführt. Eine erste, als Antrieb beispielsweise mit dem Fahrzeugmotor verbundene oder verbindbare Welle ist koaxial zur Eingangswellenachse angeordnet, wobei eine zweite Welle, als Abtrieb koaxial zur Ausgangswellenachse angeordnet ist, die z. B. mit einem Abtriebsdifferential Diff oder dergleichen koppelbar ist. Ferner sind fünf weitere Wellen und eine erste Stirnradstufe sowie eine zweite Stirnradstufe vorgesehen, um die Elemente, die der Eingangswellenachse und der Ausgangswellenachse zugeordnet sind, miteinander in Verbindung zu bringen. Ferner sind ein erster Planetenradsatz und ein zweiter Planetenradsatz sowie zumindest sechs Schaltelemente vorgesehen, sodass zumindest sieben Vorwärtsgänge und zumindest ein Rückwärtsgang schaltbar sind.
  • Bei dem gleichwohl einen geringen Bauraum und einen guten Wirkungsgrad aufweisenden Mehrstufengetriebe ist ferner vorgesehen, dass die erste Welle mit einem ersten Element des ersten Planentenradsatzes und mit einem ersten Element des zweiten Planentenradsatzes sowie mit einem zweiten Element des zweiten Planentenradsatzes verbindbar ist, dass die erste Welle mit einem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist und dass die zweite Welle mit einem zweiten Element des ersten Planentenradsatzes und mit einem dritten Element des zweiten Planentenradsatzes verbunden ist.
  • Das vorgeschlagene Mehrstufengetriebe umfasst somit nur zwei Planetenradsatzebenen und zwei Stirnradstufen sowie sechs Schaltelemente, wobei zum Realisieren der Gangstufen gleichzeitig zwei der Schaltelemente geschlossen bzw. aktiviert sind. Unabhängig von den verschiedenen Ausführungsvarianten des Mehrstufengetriebes ergibt sich eine insgesamt kompakte Bauweise mit geringer Bauteilbelastung und geringen Getriebeverlusten sowie gutem Verzahnungswirkungsgrad und zudem eine gute Übersetzungsreihe, wobei eine konstruktiv einfache Anbindung zumindest einer elektrischen Maschine zur Hybridisierung des Mehrstufengetriebes möglich ist. Vorzugsweise eignet sich eine der Stirnradstufen zum achsparallelen Anbinden der elektrischen Maschine. Es ist auch möglich, dass bei Bedarf eine koaxiale Anbindung der elektrischen Maschine z. B. an der ersten Welle vorgesehen ist.
  • Sollte jedoch eine noch größere Übersetzung oder ein aus Bauraumgründen größerer Achsabstand zwischen der elektrischen Maschine und den Eingangs- und Ausgangswellenachsen gewünscht werden, kann auch eine weitere Übersetzungsstufe bzw. ein Zwischengetriebe zum Anbinden der elektrischen Maschine vorgesehen sein. Wenn die elektrische Maschine fest zum Antrieb übersetzt ist, können sämtliche verbrennungsmotorischen Gänge auch elektrisch realisiert werden.
  • Dem Mehrstufengetriebe bzw. der ersten Welle des Mehrstufengetriebes kann beispielsweise eine Drehschwingungs-Entkopplungseinheit vorgeschaltet sein. Im Falle einer Hybridisierung ist zwischen der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor vorzugsweise ein zusätzliches Schaltelement als Trennkupplung positioniert, mit dem der Verbrennungsmotor bzw. der Antriebsmotor des Fahrzeuges von der ersten Welle entkoppelbar ist. Auf diese Weise ist auch sowohl rein verbrennungsmotorisches Fahren als auch rein elektrisches Fahren möglich. Im Falle der Hybridisierung eignet sich bevorzugt ein viertes Schaltelement als internes Anfahrelement (IAE).
  • Als Schaltelemente können sowohl reib- als auch formschlüssige Schaltelemente eingesetzt werden. Vorzugsweise können aufgrund ihrer Charakteristik vor allem ein als Bremse ausgeführtes zweites Schaltelement oder eine erste Alternative des zweiten Schaltelementes und/oder ein als Bremse ausgeführtes drittes Schaltelement und/oder die Trennkupplung als formschlüssiges Klauenschaltelement ausgeführt werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung können beide Planetenradsätze als Minus-Planetenradsatz ausgeführt sein, wobei der zweite Planetenradsatz sowohl als Minus-Planetenradsatz als auch als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sein kann. Ein Minus-Planetenradsatz kann bevorzugt in einen Plus-Planetenradsatz überführt werden, wenn die Planetenträger- und die Hohlradanbindung an diesem Radsatz miteinander vertauscht wird und der Betrag der Standübersetzung um 1 erhöht wird. Dies bedeutet für den Fachmann, dass bei einem Minus-Planetenradsatz ein erstes Element als Sonnenrad, ein zweites Element als Planetenradträger oder Steg und ein drittes Element als Hohlrad ausgeführt sind. Bei einem Plus-Planetenradsatz gilt jedoch, dass ein erstes Element als Sonnenrad, ein zweites Element als Hohlrad und ein drittes Element als Steg bzw. Planetenradträger ausgeführt sind. Anhand dieser Angaben kann beispielsweise ein vorgesehener Minus-Planetenradsatz bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe in einen Plus-Planetenradsatz umgewandelt werden.
  • Ein Minus-Planetenradsatz weist bekanntlich an seinem Planetenradträger verdrehbar gelagerte Planetenräder auf, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad dieses Planetenradsatzes kämmen, so dass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung entgegengesetzter Richtung dreht. Ein Plus-Planetenradsatz weist bekanntlich an seinem Planetenradträger verdrehbar gelagerte und miteinander in Zahneingriff stehende innere und äußere Planetenräder auf, wobei das Sonnenrad dieses Planetenradsatzes mit den inneren Planetenrädern und das Hohlrad dieses Planetenradsatzes mit den äußeren Planetenrädern kämmen, so dass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung gleicher Richtung dreht.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
  • 2 eine Ansicht einer Schaltmatrix der in 1 dargestellten Ausführungsvariante;
  • 3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 1 mit einer alternativen Anordnungsposition eines zweiten Schaltelementes an der Ausgangswellenachse;
  • 4 eine Ansicht einer Schaltmatrix der in 3 dargestellten Ausführung;
  • 5 eine schematische Ansicht der Ausführung des Mehrstufengetriebes gemäß 3 mit einer alternativen Anordnungsposition des sechsten Schaltelementes an der Ausgangswellenachse;
  • 6 eine Ansicht einer Schaltmatrix der in 5 dargestellten Ausführung;
  • 7 eine schematische Ansicht der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 1 mit einer achsversetzt angeordneten, elektrischen Maschine;
  • 8 eine schematische Ansicht der Ausführung des Mehrstufengetriebes gemäß 5 mit einer achsversetzt angeordneten, elektrischen Maschine;
  • 9 eine schematische Ansicht anhand der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 1 mit einem zweiten Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz und einem ersten Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz exemplarisch für sämtliche Ausgestaltungen; und
  • 10 eine schematische Ansicht anhand der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 1 mit einer koaxialen Anbindung einer elektrischen Maschine exemplarisch für sämtliche Ausgestaltungen.
  • In den 1 bis 10 sind eine mögliche Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes und entsprechende alternative Ausführungen beispielhaft dargestellt. Die verschiedenen Ausführungen der Ausführungsvariante sind auch miteinander kombinierbar, jedoch der Einfachheit halber nur exemplarisch dargestellt. In den 1 bis 8 sowie 10 sind die Planetenradsätze RS1, RS2 beispielhaft als Minus-Planetenradsätze dargestellt, die jedoch anhand der vorgenannten Ausführungen bezüglich der Zuordnung der einzelnen Elemente von dem zuständigen Fachmann je nach Bedarf in Plus-Planetenradsätze umwandelbar sind. Für den Fachmann ist anhand der Ausführungsvariante gemäß 1 in der 9 exemplarisch für sämtliche Ausführungen ein erster Planetenradsatz RS1 als Minus-Planetenradsatz und ein zweiter Planetenradsatz RS2 als Plus-Planetenradsatz dargestellt. Ferner ist für den Fachmann anhand der Ausführungsvariante gemäß 1 in 10 exemplarisch für sämtliche Ausführungen eine koaxiale Anbindung einer elektrischen Maschine EM dargestellt.
  • Das vorgeschlagene Mehrstufengetriebe umfasst unabhängig von den jeweiligen Ausführungen eine Eingangswellenachse I und eine Ausgangswellenachse II, die achsversetzt bzw. achsparallel zueinander angeordnet sind, wobei eine erste Welle 1 als Antrieb An koaxial zur Eingangswellenachse I angeordnet ist. Eine Welle 2 ist als Abtrieb Ab koaxial zur Ausgangswellenachse II angeordnet, wobei die fünf weiteren Wellen 3, 4, 5, 6, 7 je nach Ausführung sowohl koaxial zur Eingangswellenachse I oder zur Ausgangswellenachse II angeordnet sein können. Beispielsweise bei den Ausführungen gemäß 1, 3, 7, 9 und 10 ist jeweils eine vierte Welle 4 der Eingangswellenachse I zugeordnet, während die vierte Welle 4 bei den Ausführungen gemäß 5 und 8 der Ausgangswellenachse II zugeordnet ist. Beispielsweise sind eine dritte Welle 3, eine fünfte Welle 5, eine sechste Welle 6 und eine siebente Welle 7 bei sämtlichen Ausführungen der Ausgangswellenachse II zugeordnet.
  • Ferner ist eine erste Stirnradstufe ST1 und eine zweite Stirnradstufe ST2 vorgesehen, die jeweils z. B. ein Stirnradpaar umfassen. Bevorzugt weisen die erste Stirnradstufe ST1 und die zweite Stirnradstufe ST2 unterschiedliche Übersetzungen auf. Zudem ist ein erster Planetenradsatz RS1 und ein zweiter Planetenradsatz RS2 vorgesehen, die axial nebeneinander angeordnet sind und denen sechs Schaltelemente A, B, B1, C, D, E, F, F1 zugeordnet sind, die z. B. lösbare Verbindungen zwischen Elementen bzw. Wellen ermöglichen, so dass durch deren Betätigung zumindest sieben Vorwärtsgänge G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7 und zumindest ein Rückwärtsgang R schaltbar sind.
  • Bei dem vorgeschlagenen Mehrstufengetriebe ist die erste Welle 1 mit einem ersten Element des ersten Planentenradsatzes RS1 und mit einem ersten Element des zweiten Planentenradsatzes RS2 sowie mit einem zweiten Element des zweiten Planentenradsatzes RS2 verbindbar, wobei die erste Welle 1 ferner mit einem dritten Element des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist und wobei die zweite Welle 2 mit einem zweiten Element des ersten Planentenradsatzes RS1 und mit einem dritten Element des zweiten Planentenradsatzes RS2 verbunden ist.
  • Hierbei ist die erste Welle 1 über die erste Stirnradstufe ST1 und über ein sechstes Schaltelement F oder über eine erste Alternative des sechsten Schaltelements F1 sowie über die vierte Welle 4 und über die sechste Welle 6 mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar. Die erste Welle 1 ist ferner über die zweite Stirnradstufe ST2 und über die dritte Welle 3 sowie über das vierte Schaltelement D und über die fünfte Welle 5 mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes RS1 und mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbindbar ist. Zudem ist die erste Welle 1 über die zweite Stirnradstufe ST2 und über die dritte Welle 3 sowie über das fünfte Schaltelement E und über die siebte Welle 7 mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbindbar.
  • Nachfolgend wird die in 1 dargestellte Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes anhand der beispielhaft dargestellten Minus-Planetenradsätze beschrieben. Der Antrieb An bzw. die erste Welle 1 ist im geschlossenen Zustand des sechsten Schaltelementes F und über die vierte Welle 4 sowie über die erste Stirnradstufe ST1 und über die sechste Welle 6 mit dem dritten Element bzw. mit dem Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden. Hierbei ist das sechste Schaltelement F der Eingangswellenachse I zugeordnet und als Kupplung ausgeführt und verbindet die erste Welle 1 mit der vierten Welle 4. Ferner ist die erste Welle 1 über die zweite Stirnradstufe ST2 und über die dritte Welle 3 sowie im geschlossenen Zustand des vierten Schaltelementes D und über die fünfte Welle 5 sowohl mit dem ersten Element bzw. dem Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 als auch mit dem ersten Element bzw. mit dem Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden. Hierbei ist das vierte Schaltelement D als Kupplung der Ausgangswellenachse II zugeordnet und verbindet die dritte Welle 3 mit der fünften Welle 5. Darüber hinaus ist die erste Welle 1 über die zweite Stirnradstufe ST2 und über die dritte Welle 3 sowie im geschlossenen Zustand des fünften Schaltelementes E und über die siebte Welle 7 mit dem zweiten Element bzw. mit dem Planetenradträger bzw. Steg PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden. Hierbei ist das fünfte Schaltelement E als Kupplung der Ausgangswellenachse II zugeordnet und verbindet die dritte Welle 3 mit der siebten Welle 7. Zudem ist die zweite Welle 2 bzw. der Abtrieb Ab fest mit dem zweiten Element bzw. Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und mit dem dritten Element bzw. dem Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden. Ein erstes Schaltelement A ist als Bremse der Ausgangswellenachse II zugeordnet und verbindet die fünfte Welle 5 mit dem Gehäuse 0. Ein zweites Schaltelement B ist als Bremse der Eingangswellenachse I zugeordnet und verbindet die vierte Welle 4 mit dem Gehäuse 0. In 2 ist die Schaltmatrix des in 1 dargestellten Radsatzes gezeigt.
  • Die in 3 dargestellte alternative Ausführung unterscheidet sich von der Ausführungsvariante gemäß 1 dadurch, dass die Anordnungsposition des zweiten Schaltelementes B verändert ist. Die erste Alternative des zweiten Schaltelementes B1 ist nun der Ausgangswellenachse II und verbindet als Bremse die sechste Welle 6 mit dem Gehäuse 0. In 4 ist die Schaltmatrix des in 3 dargestellten Radsatzes gezeigt.
  • In 5 ist eine alternative Ausführung der in 3 dargestellten Ausführungsvariante gezeigt und unterscheidet sich dadurch, dass die Anordnungsposition des sechsten Schaltelementes F verändert ist. Die erste Alternative des sechsten Schaltelementes F1 ist als Kupplung der Ausgangswellenachse II zugeordnet und verbindet die vierte Welle 4 mit der sechsten Welle 6. In 6 ist das entsprechende Schaltschema gezeigt.
  • Die in 7 dargestellte Ausführung unterscheidet sich von der Ausführungsvariante gemäß 1 dadurch, dass eine Hybridvariante dargestellt ist. Dazu ist eine elektrische Maschine EM vorgesehen, deren Antriebswelle 8 achsparallel zu der Eingangswellenachse I und der Ausgangswellenachse II angeordnet ist, wobei die Antriebswelle 8 der elektrischen Maschine EM mit ihrem Antriebsritzel mit der zweiten Stirnradstufe ST2 beispielhaft in Eingriff steht.
  • Die in 8 dargestellte Ausführung unterscheidet sich von der Ausführung gemäß 5 dadurch, dass eine Hybridvariante dargestellt ist. Dazu ist eine elektrische Maschine EM vorgesehen, deren Antriebswelle 8 achsparallel zu der Eingangswellenachse I und der Ausgangswellenachse II angeordnet ist, wobei die Antriebswelle 8 der elektrischen Maschine EM mit ihrem Antriebsritzel mit der ersten Stirnradstufe ST1 beispielhaft in Eingriff steht.
  • Durch die vorbeschriebenen Ausführungen bzw. Ausführungsvarianten des Mehrstufengetriebes wird kinematisch nichts verändert. Diese sind jeweils exemplarisch dargestellt und können miteinander kombiniert werden.
  • Unabhängig von der Ausführungsvariante und deren Ausführungen ergeben sich aus den gezeigten Schaltschemen gemäß 2, 4 und 6, dass der erste Vorwärtsgang G1 bei geschlossenem zweiten Schaltelement B oder bei geschlossener ersten Alternative des zweiten Schaltelementes B1 und bei geschlossenem vierten Schaltelement D schaltbar ist, dass der zweite Vorwärtsgang G2 bei geschlossenem zweiten Schaltelement B oder bei geschlossener ersten Alternative des zweiten Schaltelementes B1 und bei geschlossenem fünften Schaltelement E schaltbar ist, dass der dritte Vorwärtsgang G3 bei geschlossenem vierten Schaltelement D und bei geschlossenem fünften Schaltelement E schaltbar ist, dass der vierte Vorwärtsgang G4 bei geschlossenem ersten Schaltelement A und bei geschlossenem fünften Schaltelement E schaltbar ist, dass der fünfte Vorwärtsgang G5 bei geschlossenem fünften Schaltelement E und bei geschlossenem sechsten Schaltelement F oder bei geschlossener ersten Alternative des sechsten Schaltelementes F1 schaltbar ist, dass der sechste Vorwärtsgang G6 bei geschlossenem ersten Schaltelement A und bei geschlossenem sechsten Schaltelement F oder bei geschlossener ersten Alternative des sechsten Schaltelementes F1 schaltbar ist, und dass der siebte Vorwärtsgang G7 bei geschlossenem vierten Schaltelement D und bei geschlossenem sechsten Schaltelementes F oder bei geschlossener ersten Alternative des sechsten Schaltelementes F1 schaltbar ist. Ferner ist der Rückwärtsgang R bei geschlossenem dritten Schaltelement C und bei geschlossenem vierten Schaltelement D schaltbar.
  • Bei den Hybridvarianten ist es von Vorteil, dass die erste Welle 1 über ein zusätzliches Schaltelement bzw. eine Trennkupplung K0 mit dem Fahrzeugmotor verbindbar ist. Auf diese Weise ist der Fahrzeugmotor von der elektrischen Maschine EM auch abkoppelbar.
  • In 9 ist die in 1 dargestellte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes exemplarisch für sämtliche Ausführungen mit einem als Plus-Planetenradsatz dargestellten zweiten Planetenradsatz RS2 gezeigt. Demzufolge ist das erste Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 als Sonnenrad SR2, das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 als Hohlrad HR2 und das dritte Element als Planetenradträger PT2 ausgeführt. Demzufolge wird eine Vertauschung der Hohlrad- und Planetenradträgeranbindung bei dem zweiten Planetenradsatz RS2 vorgenommen. Die Darstellung gemäß 9 ist stellvertretend für die anderen Ausführungen gezeigt, bei denen ebenfalls der zweite Planetenradsatz RS2 anstelle eines Minus-Planetenradsatzes einen Plus-Planetenradsatz aufweisen kann. Die Beschreibung der 9 entspricht der in 1, wobei das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 dem Hohlrad HR2 und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 dem Planetenradträger PT2 entspricht.
  • In 10 ist die in 1 dargestellte Ausführungsvariante mit einer elektrischen Maschine EM exemplarisch dargestellt, die koaxial zur Eingangswellenachse I bzw. zur ersten Welle 1 angeordnet ist. Hierzu ist die Antriebswelle bzw. der Rotor 8 der elektrischen Maschine EM vorzugsweise fest mit der ersten Welle 1 verbunden. Alternativ könnte auch eine lösbare Verbindung vorgesehen sein. Die koaxiale Anbindung der elektrischen Maschine EM zur Eingangswellenachse I ist stellvertretend anhand der Ausführungsvariante gemäß 1 dargestellt, wobei die koaxiale Anordnung auch bei den anderen Ausführungen möglich ist.
  • Bevorzugt können das zweite Schaltelement B oder die erste Alternative des zweiten Schaltelementes B1 und/oder das dritte Schaltelement C und/oder die Trennkupplung K0 als formschlüssiges Schaltelement, zum Beispiel als Schaltklaue, Synchronisierung oder dergleichen, ausgeführt sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 0
    Gehäuse
    1
    erste Welle
    2
    zweite Welle
    3
    dritte Welle
    4
    vierte Welle
    5
    fünfte Welle
    6
    sechste Welle
    7
    siebente Welle
    8
    Antriebwelle bzw. Rotor der elektrischen Maschine
    EM
    elektrische Maschine
    I
    Eingangswellenachse
    II
    Ausgangswellenachse
    ST1
    erste Stirnradstufe
    ST2
    zweite Stirnradstufe
    RS1
    erster Planetenradsatz
    RS2
    zweiter Planetenradsatz
    G1
    erster Vorwärtsgang
    G2
    zweiter Vorwärtsgang
    G3
    dritter Vorwärtsgang
    G4
    vierter Vorwärtsgang
    G5
    fünfter Vorwärtsgang
    G6
    sechster Vorwärtsgang
    G7
    siebenter Vorwärtsgang
    R
    Rückwärtsgang
    A
    erstes Schaltelement
    B
    zweites Schaltelement
    B1
    erste Alternative des zweiten Schaltelements
    C
    drittes Schaltelement
    D
    viertes Schaltelement
    E
    fünftes Schaltelement
    F
    sechstes Schaltelement
    F1
    erste Alternative des sechsten Schaltelements
    SR1
    Sonnenrad erster Planetenradsatz
    PT1
    Planetenradträger erster Planetenradsatz
    HR1
    Hohlrad erster Planetenradsatz
    SR2
    Sonnenrad zweiter Planetenradsatz
    PT2
    Planetenradträger zweiter Planetenradsatz
    HR2
    Hohlrad zweiter Planetenradsatz
    Diff
    Abtriebsdifferential
    K0
    Trennkupplung
    An
    Antrieb
    Ab
    Abtrieb
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011079720 A1 [0002]

Claims (19)

  1. Mehrstufengetriebe mit einer Eingangswellenachse (I) und einer Ausgangswellenachse (II), die achsversetzt zueinander angeordnet sind, wobei zumindest eine erste Welle (1) als Antrieb (An) koaxial zur Eingangswellenachse (I) angeordnet ist, wobei zumindest eine zweite Welle (2) als Abtrieb (Ab) koaxial zur Ausgangswellenachse (II) angeordnet ist, wobei fünf weitere Wellen (3, 4, 5, 6, 7) vorgesehen sind, wobei eine erste Stirnradstufe (ST1) und eine zweite Stirnradstufe (ST2) sowie ein erster Planetenradsatz (RS1) und ein zweiter Planetenradsatz (RS2) vorgesehen sind, wobei sechs Schaltelemente (A, B, B1, C, D, E, F, F1) vorgesehen sind, sodass zumindest sieben Vorwärtsgänge (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7) und zumindest ein Rückwärtsgang (R) schaltbar sind, wobei die erste Welle (1) mit einem ersten Element des ersten Planentenradsatzes (RS1) und mit einem ersten Element des zweiten Planentenradsatzes (RS2) sowie mit einem zweiten Element des zweiten Planentenradsatzes (RS2) verbindbar ist, wobei die erste Welle (1) mit einem dritten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist und wobei die zweite Welle (2) mit einem zweiten Element des ersten Planentenradsatzes (RS1) und mit einem dritten Element des zweiten Planentenradsatzes (RS2) verbunden ist.
  2. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1) über die erste Stirnradstufe (ST1) und über ein sechstes Schaltelement (F) oder über eine erste Alternative des sechsten Schaltelements (F1) sowie über eine vierte Welle (4) und über eine sechste Welle (6) mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist.
  3. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1) über die zweite Stirnradstufe (ST2) und über eine dritte Welle (3) sowie über ein viertes Schaltelement (D) und über eine fünfte Welle (5) mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) und mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbindbar ist.
  4. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1) über die zweite Stirnradstufe (ST2) und über die dritte Welle (3) sowie über ein fünftes Schaltelement (E) und über eine siebente Welle (7) mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbindbar ist.
  5. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement (A) der Ausgangswellenachse (II) zugeordnet ist und im geschlossenen Zustand die fünfte Welle (5) mit dem Gehäuse (0) verbindet.
  6. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites als Bremse ausgeführtes Schaltelement (B) der Eingangswellenachse (I) zugeordnet ist und im geschlossenen Zustand die vierte Welle (4) mit dem Gehäuse (0) verbindet.
  7. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Alternative des zweiten Schaltelementes (B1) als Bremse ausgeführt und der Ausgangswellenachse (II) zugeordnet ist und im geschlossenen Zustand die sechste Welle (6) mit dem Gehäuse (0) verbindet.
  8. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Bremse ausgeführtes drittes Schaltelement (C) der Ausgangswellenachse (II) zugeordnet ist und im geschlossenen Zustand die siebente Welle (7) mit dem Gehäuse (0) verbindet.
  9. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein viertes als Kupplung ausgeführtes Schaltelement (D) der Ausgangswellenachse (II) zugeordnet ist und im geschlossenen Zustand die dritte Welle (3) mit der fünften Welle (5) verbindet.
  10. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein fünftes als Kupplung ausgeführtes Schaltelement (E) der Ausgangswellenachse (II) zugeordnet ist und im geschlossenen Zustand die dritte Welle (3) mit der siebenten Welle (7) verbindet.
  11. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das als Kupplung ausgeführte sechste Schaltelement (F) der Eingangswellenachse (I) zugeordnet ist und im geschlossenen Zustand die erste Welle (1) mit der vierten Welle (4) verbindet.
  12. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Alternative des sechsten Schaltelementes (F1) als Kupplung der Ausgangswellenachse (II) zugeordnet ist und im geschlossenen Zustand die vierte Welle (4) mit der sechsten Welle (6) verbindet.
  13. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektrische Maschine (EM) vorgesehen ist, deren Antriebswelle (8) achsparallel zu der Eingangswellenachse (I) und der Ausgangswellenachse (II) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (8) der elektrischen Maschine (EM) direkt oder über eine weitere Übersetzung mit der ersten Stirnradstufe (ST1) oder der zweiten Stirnradstufe (ST2) verbunden ist.
  14. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektrische Maschine (EM) vorgesehen ist, deren Antriebswelle oder der Rotor (8) koaxial zu der Eingangswellenachse (I) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle oder der Rotor (8) der elektrischen Maschine (EM) direkt oder über eine weitere Übersetzung mit der ersten Welle (1) verbunden oder verbindbar ist.
  15. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1) über eine Trennkupplung (K0) mit dem Fahrzeugmotor verbindbar ist.
  16. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (B) oder eine erste Alternative des zweiten Schaltelements (B1) und/oder das dritte Schaltelement (C) und/oder die Trennkupplung (K0) als formschlüssiges Schaltelement ausführbar ist.
  17. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des ersten Vorwärtsganges (G1) das zweite Schaltelement (B) oder die erste Alternative des zweiten Schaltelementes (B1) und das vierte Schaltelement (D) geschlossen sind, dass zum Schalten des zweiten Vorwärtsganges (G2) das zweite Schaltelement (B) oder die erste Alternative des zweiten Schaltelementes (B1) und das fünfte Schaltelement (E) geschlossen sind, dass zum Schalten des dritten Vorwärtsganges (G3) das vierte Schaltelement (D) und das fünfte Schaltelement (E) geschlossen sind, dass zum Schalten des vierten Vorwärtsganges (G4) das erste Schaltelement (A) und das fünfte Schaltelement (E) geschlossen sind, dass zum Schalten des fünften Vorwärtsganges (G5) das fünfte Schaltelement (E) und das sechste Schaltelement (F) oder die erste Alternative des sechsten Schaltelementes (F1) geschlossen sind, dass zum Schalten des sechsten Vorwärtsganges (G6) das erste Schaltelement (A) und das sechste Schaltelement (F) oder die erste Alternative des sechsten Schaltelementes (F1) geschlossen sind, dass zum Schalten des siebten Vorwärtsganges (G7) das vierte Schaltelement (D) und das sechste Schaltelement (F) oder die erste Alternative des sechsten Schaltelementes (F1) geschlossen sind, und dass zum Schalten des Rückwärtsganges (R) das dritte Schaltelement (C) und das vierte Schaltelement (D) geschlossen sind.
  18. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element des ersten und/oder des zweiten Planetenradsatzes (RS1, RS2) ein Sonnenrad (SR1, SR2) ist, wenn der erste und/oder der zweite Planetenradsatz (RS1, RS2) als Minus-Planetenradsatz ausgeführt ist, dass das zweite Element des ersten und/oder des zweiten Planetenradsatzes (RS1, RS2) ein Planetenradträger (PT1, PT2) ist, wenn der erste und/oder der zweite Planetenradsatz (RS1, RS2) als Minus-Planetenradsatz ausgeführt ist, und dass das dritte Element des ersten und/oder des zweiten Planentenradsatzes (RS1, RS2) ein Hohlrad (HR1, HR2) ist, wenn der erste und/oder der zweite Planetenradsatz (RS1, RS2) als Minus-Planetenradsatz ausgeführt ist.
  19. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element des zweiten Planentenradsatzes (RS2) ein Sonnenrad (SR2) ist, wenn der zweite Planetenradsatz (RS2) als Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist, dass das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) ein Hohlrad (HR2) ist, wenn der zweite Planetenradsatz (RS2) als Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist und dass das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) ein Planetenradträger (PT2) ist, wenn der zweite Planetenradsatz (RS2) als Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist.
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