DE102016213736A1

DE102016213736A1 - Mehrstufengetriebe

Info

Publication number: DE102016213736A1
Application number: DE102016213736.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Wechs; Stefan Beck; Marc Seeberger; Jens Moraw; Gerhard Niederbrucker
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2018-02-01

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 fünf Schaltelemente (A, A1, B, C, D, D1, E, E1) vorgesehen sind, sodass zumindest sechs Vorwärtsgänge (G1, G2, G3, G4, G5, G6) und zumindest ein Rückwärtsgang (R) schaltbar sind, wobei die erste Welle (1) über die erste Stirnradstufe (ST1) mit einem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) und mit einem dritten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist, wobei die erste Welle (1) über die zweite Stirnradstufe (ST2) mit einem ersten Element des ersten Planentenradsatzes (RS1) und mit einem zweiten Element des zweiten Planentenradsatzes (RS2) verbunden oder 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 und einer Ausgangswellenachse, die achsversetzt zueinander angeordnet sind, wobei fünf weitere Wellen vorgesehen sind. Ferner sind zwei Stirnradstufen und zwei Planetenradsätze sowie fünf Schaltelemente vorgesehen.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2011 079 720 A1 ist ein derartiges Mehrstufengetriebe bekannt, mit dem sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisiert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welches 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. Ferner ist eine erste Welle als Antrieb beispielsweise mit dem Fahrzeugmotor verbundene oder verbindbare Welle 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 fünf Schaltelemente vorgesehen, sodass zumindest sechs Vorwärtsgänge und zumindest ein Rückwärtsgang schaltbar sind.
Bei dem gleichwohl einen geringen Bauraum und einen guten Wirkungsgrad aufweisenden Mehrstufengetriebe ist vorgesehen, dass die erste Welle über die erste Stirnradstufe mit einem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes und mit einem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist. Ferner ist die erste Welle über die zweite Stirnradstufe mit einem ersten Element des ersten Planentenradsatzes und mit einem zweiten Element des zweiten Planentenradsatzes verbunden oder verbindbar. Die zweite Welle ist mit einem zweiten Element des ersten Planentenradsatzes und mit einem dritten Element des zweiten Planentenradsatzes verbunden.
Das vorgeschlagene Mehrstufengetriebe umfasst somit nur zwei Planetenradsatzebenen und zwei Stirnradstufen sowie fünf 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 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 bzw. dem Fahrzeugmotor 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 eignen sich bevorzugt ein fünftes Schaltelement oder eine erste Alternative des fünften Schaltelementes vorwärts und ein viertes Schaltelement rückwärts als interne Anfahrelemente.
Als Schaltelemente können sowohl reib- als auch formschlüssige Schaltelemente eingesetzt werden. Vorzugsweise können aufgrund ihrer Charakteristik vor allem das als Bremse ausgeführte zweite Schaltelement und/oder das als Kupplung ausgeführte fünfte Schaltelement oder die erste Alternative des fünften Schaltelementes als formschlüssiges Klauenschaltelement ausgeführt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung kann der erste Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz oder als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sein. Ein Minus-Planetenradsatz kann beispielsweise beim zweiten Planetenradsatz 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 schematische Ansicht der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 1 mit einer achsversetzt angeordneten, elektrischen Maschine;
2A eine Ansicht einer Schaltmatrix der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungen;
3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 1 mit einer ersten alternativen Anordnungsposition eines ersten Schaltelementes an der Ausgangswellenachse;
3A eine Ansicht einer Schaltmatrix der in 3 dargestellten Ausführung;
4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 3 mit einer ersten alternativen Anordnungsposition des vierten Schaltelementes an der Ausgangswellenachse;
5 eine schematische Ansicht der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 4 mit einer achsversetzt angeordneten, elektrischen Maschine;
5A eine Ansicht einer Schaltmatrix der in den 4 und 5 dargestellten Ausführungen;
6 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 1 mit einer ersten alternativen Anordnungsposition des fünften Schaltelementes zum alternativen Anbinden des ersten Planetenradsatzes;
6A eine Ansicht einer Schaltmatrix der in 6 dargestellten Ausführung;
7 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;
8 eine schematische Ansicht anhand der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 1 mit einer koaxialen Anbindung einer elektrischen Maschine exemplarisch; und
9 eine schematische Ansicht anhand der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 4 mit einer koaxialen Anbindung einer elektrischen Maschine exemplarisch.
In den 1 bis 9 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 6 sowie 8 und 9 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 für den zweiten Planetenradsatz RS2 in einen Plus-Planetenradsätze umwandelbar sind. Für den Fachmann ist anhand der Ausführungsvariante gemäß 1 in der 7 exemplarisch für sämtliche Ausführungen der zweite Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz und ein erster Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz dargestellt. Ferner ist für den Fachmann anhand der Ausführungsvariante gemäß 1 in 8 exemplarisch für die entsprechenden Ausführungen eine koaxiale Anbindung einer elektrischen Maschine EM dargestellt. Zudem ist für den Fachmann anhand der Ausführungsvariante gemäß 4 in 9 exemplarisch für diese Ausführung eine koaxiale Anbindung der 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, 2, 3, 6, 7 und 8 ist jeweils eine vierte Welle 4 der Eingangswellenachse I zugeordnet, während die vierte Welle 4 bei den Ausführungen gemäß 4, 5 und 9 der Ausgangswellenachse II zugeordnet ist. Beispielsweise sind eine dritte Welle 3, eine fünfte Welle 5, 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, denen fünf Schaltelemente A, A1, B, C, D, D1, E, E1 zugeordnet sind, die z.B. lösbare Verbindungen zwischen Elementen bzw. Wellen ermöglichen, so dass durch deren Betätigung zumindest sechs Vorwärtsgänge G1, G2, G3, G4, G5, G6 und zumindest ein Rückwärtsgang R schaltbar sind.
Bei dem vorgeschlagenen Mehrstufengetriebe ist die erste Welle 1 über die erste Stirnradstufe ST1 mit einem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 und mit einem dritten Element des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist, wobei die erste Welle 1 ferner über die zweite Stirnradstufe ST2 mit einem ersten Element des ersten Planentenradsatzes RS1 und mit einem zweiten Element des zweiten Planentenradsatzes RS2 verbunden oder 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.
Bei sämtlichen Ausführungen gemäß 1 bis 9 ist vorgesehen, dass die erste Welle 1 über die erste Stirnradstufe ST1 und über ein viertes Schaltelement D oder über eine erste Alternative des vierten Schaltelements D1 und über eine vierte Welle 4 sowie über eine sechste Welle 6 mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 und mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist. Ferner ist vorgesehen, dass die erste Welle 1 über die zweite Stirnradstufe ST2 und über eine dritte Welle 3 sowie über ein drittes Schaltelement C und über eine siebente Welle 7 mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbindbar ist.
Bei den Ausführungen gemäß 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8 und 9 ist eine mögliche Anbindung des ersten Planetenradsatzes RS1 gezeigt, bei der die erste Welle 1 über die zweite Stirnradstufe ST2 und über die dritte Welle 3 sowie über ein fünftes Schaltelement E und über die fünfte Welle 5 mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes RS1 lösbar verbunden ist, wobei das zweite Element des ersten Planetenradsatzes RS1 fest mit der zweiten Welle 2 verbunden ist, und wobei das dritte Element des ersten Planetenradsatzes RS1 fest mit der sechsten Welle 6 verbunden ist.
Gemäß 6 ist eine alternative Anbindung des ersten Planetenradsatzes RS1 gezeigt, bei der die erste Welle 1 über die zweite Stirnradstufe ST2 und über die dritte Welle 3 fest mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden ist, wobei das zweite Element des ersten Planetenradsatzes RS1 fest mit der zweiten Welle 2 verbunden ist und wobei das dritte Element des ersten Planetenradsatzes RS1 über die fünfte Welle 5 und über eine erste Alternative des fünften Schaltelements E1 lösbar mit der sechsten Welle 6 verbunden ist.
Nachfolgend wird die in 1 dargestellte Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes anhand der dargestellten Minus-Planetenradsätze beispielhaft beschrieben.
Der Antrieb An bzw. die erste Welle 1 ist bei geschlossenem vierten Schaltelement D über die vierte Welle 4 und über die erste Stirnradstufe ST1 sowie über die sechste Welle 6 mit dem ersten Element bzw. dem Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS1 und mit dem dritten Element bzw. mit dem Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden. Hierbei ist das vierte Schaltelement D der Eingangswellenachse I zugeordnet und als Kupplung ausgeführt. Das vierte Schaltelement D verbindet die erste Welle 1 mit der vierten Welle 4. Die erste Welle 1 ist ferner über die zweite Stirnradstufe ST2 und über die dritte Welle 3 bei geschlossenem fünften Schaltelement E sowie über die fünfte Welle 5 mit dem ersten Element bzw. mit dem Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden. Hierbei ist das fünfte Schaltelement E als Kupplung der Ausgangswellenachse II zugeordnet und verbindet die dritte Welle 3 mit der fünften Welle 5. Somit wird die lösbare Anbindung des ersten Planetenradsatzes RS1 über das fünfte Schaltelement E an dem ersten Element bzw. an den Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 realisiert, während das zweite Element bzw. der Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 mit der Welle 2 und das dritte Element bzw. das Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 fest mit der Welle 6 verbunden sind. Ferner ist die erste Welle 1 über die zweite Stirnradstufe ST2 und über die dritte Welle 3 bei geschlossenem dritten Schaltelement C sowie über die siebente Welle 7 mit dem zweiten Element bzw. mit dem Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden. Hierbei ist das dritte als Kupplung ausgeführte Schaltelement C der Ausgangswellenachse II zugeordnet und verbindet die dritte Welle 3 mit der siebenten Welle 7. Die zweite Welle 2 bzw. der Abtrieb Ab ist fest mit dem zweiten Element bzw. mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und mit dem dritten Element bzw. mit dem Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden. Ein erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement A ist bei dieser aus Führung der Eingangswellenachse I zugeordnet und verbindet die vierte Welle 4 mit dem Gehäuse 0. Ein als Bremse ausgeführtes zweites Schaltelement B ist der Ausgangswellenachse II zugeordnet und verbindet die siebente Welle 7 mit dem Gehäuse 0.
Die in 2 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. In 2A ist die Schaltmatrix des in 1 und 2 dargestellten Radsatzes gezeigt.
3 zeigt eine alternative Ausführung der ersten Ausführungsvariante gemäß 1, bei der die Anordnungsposition des ersten Schaltelements A verändert ist. Die erste Alternative des ersten Schaltelements A1 ist nun der Ausgangswellenachse II zugeordnet und verbindet als Bremse die sechste Welle 6 mit dem Gehäuse 0. In 3A ist die Schaltmatrix des in 3 dargestellten Radsatzes gezeigt.
In 4 ist eine alternative Ausführung gemäß 3 dargestellt, bei der die Anordnungsposition des vierten Schaltelements D verändert ist. Die erste Alternative des vierten Schaltelements D1 ist nun der Ausgangswellenachse II zugeordnet und verbindet als Kupplung die vierte Welle 4 mit der sechsten Welle 6.
5 zeigt eine Hybridvariante der in 4 dargestellten Ausführung. Dazu ist eine elektrische Maschine EM vorgesehen, deren Antriebswelle 8 achsparallel zu der Eingangswellenachse I und zu der Ausgangswellenachse II angeordnet ist, wobei die Antriebswelle 8 der elektrischen Maschine EM mit ihrem Antriebsritzel mit der ersten Stirnradstufe ST1 beispielhaft verbunden ist. In 5A ist die Schaltmatrix des in den 4 und 5 dargestellten Radsatzes gezeigt.
In 6 ist eine alternative Ausführung der in 1 dargestellten Ausführungsvariante gezeigt, bei der die Anordnungsposition des fünften Schaltelements E verändert ist. Die erste Alternative des fünften Schaltelements E1 ist als Kupplung der Ausgangswellenachse II zugeordnet und verbindet nun die fünfte Welle 5 mit der sechsten Welle 6. Somit erfolgt die lösbare Anbindung des ersten Planetenradsatzes RS1 über das dritte Element bzw. über das Hohlrad HR1, während das zweite Element bzw. der Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 mit der zweiten Welle 2 fest verbunden ist und das erste Element bzw. das Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 fest mit der dritten Welle 3 verbunden ist.
Durch die vorbeschriebenen Ausführungen der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 1 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 Schaltschemen, dass der erste Vorwärtsgang G1 bei geschlossenem zweiten Schaltelement B und bei geschlossenem fünften Schaltelement E oder bei geschlossener ersten Alternative des fünften Schaltelementes E1 schaltbar ist, dass der zweite Vorwärtsgang G2 bei geschlossenem ersten Schaltelement A oder bei geschlossener ersten Alternative des ersten Schaltelementes A1 und bei geschlossenem fünften Schaltelement E oder bei geschlossener ersten Alternative des fünften Schaltelementes E1 schaltbar ist, dass der dritte Vorwärtsgang G3 bei geschlossenem vierten Schaltelement D oder bei geschlossener ersten Alternative des vierten Schaltelementes D1 und bei geschlossenem fünften Schaltelement E oder bei geschlossener ersten Alternative des fünften Schaltelementes E1 schaltbar ist, dass der vierte Vorwärtsgang G4 bei geschlossenem dritten Schaltelement C und bei geschlossenem fünften Schaltelement E oder bei geschlossener ersten Alternative des fünften Schaltelementes E1 schaltbar ist, dass der fünfte Vorwärtsgang G5 bei geschlossenem dritten Schaltelement C und bei geschlossenem vierten Schaltelement D oder bei geschlossener ersten Alternative des vierten Schaltelementes D1 schaltbar ist und dass der sechste Vorwärtsgang G6 bei geschlossenem ersten Schaltelement A oder bei geschlossener ersten Alternative des ersten Schaltelementes A1 und geschlossenem dritten Schaltelement C schaltbar ist. Ferner ist der Rückwärtsgang R bei geschlossenem zweiten Schaltelement B und bei geschlossenem vierten Schaltelement D oder bei geschlossener ersten Alternative des vierten Schaltelementes D1 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 7 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 des zweiten Planetenradsatzes RS2 als Planetenradträger PT2 ausgeführt. Somit wird eine Vertauschung der Hohlrad- und Planetenradträgeranbindung bei dem zweiten Planetenradsatzes RS2 vorgenommen. Die Darstellung gemäß 7 ist stellvertretend für die anderen Ausgestaltungen gezeigt, bei denen ebenfalls der zweite Planetenradsatz RS2 anstelle eines Minus-Planetenradsatzes einen Plus-Planetenradsatz aufweisen kann. Die Beschreibung der 7 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 8 ist die in 1 dargestellte Ausführungsvariante mit einer elektrischen Maschine EM 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 hier 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 weiteren Ausführungen möglich ist.
In 9 ist die in 4 dargestellte Ausführungsvariante mit einer elektrischen Maschine EM 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 hier auch eine lösbare Verbindung vorgesehen sein. Die koaxiale Anbindung der elektrischen Maschine EM zur Eingangswellenachse I ist stellvertretend anhand der Ausführungsvariante gemäß 4 dargestellt, wobei die koaxiale Anordnung auch bei den weiteren Ausführungen möglich ist.
Bevorzugt können das zweite Schaltelement B und/oder das fünfte Schaltelement E oder die erste Alternative des fünften Schaltelementes E1 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
R: Rückwärtsgang
A: erstes Schaltelement
A1: erste Alternative des ersten Schaltelementes
B: zweites Schaltelement
C: drittes Schaltelement
D: viertes Schaltelement
D1: erste Alternative des vierten Schaltelements
E: fünftes Schaltelement
E1: erste Alternative des fünften 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
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011079720 A1 [0002]

Claims

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 fünf Schaltelemente (A, A1, B, C, D, D1, E, E1) vorgesehen sind, sodass zumindest sechs Vorwärtsgänge (G1, G2, G3, G4, G5, G6) und zumindest ein Rückwärtsgang (R) schaltbar sind, wobei die erste Welle (1) über die erste Stirnradstufe (ST1) mit einem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) und mit einem dritten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist, wobei die erste Welle (1) über die zweite Stirnradstufe (ST2) mit einem ersten Element des ersten Planentenradsatzes (RS1) und mit einem zweiten Element des zweiten Planentenradsatzes (RS2) verbunden oder 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.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1) über die erste Stirnradstufe (ST1) und über ein viertes Schaltelement (D) oder über eine erste Alternative des vierten Schaltelements (D1) und über eine vierte Welle (4) sowie über eine sechste Welle (6) mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) und mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist.
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 fünftes Schaltelement (E) und über eine fünfte Welle (5) mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) lösbar verbunden ist, dass das zweite Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) fest mit der zweiten Welle (2) verbunden ist, und dass das dritte Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) fest mit einer sechsten Welle (6) verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1) über die zweite Stirnradstufe (ST2) und über eine dritte Welle (3) fest mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbunden ist, dass das zweite Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) fest mit der zweiten Welle (2) verbunden ist und dass das dritte Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) über eine fünfte Welle (5) und über eine erste Alternative des fünften Schaltelements (E1) lösbar mit der sechsten Welle (6) verbunden ist.
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 drittes Schaltelement (C) und über eine siebente Welle (7) mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbindbar ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement (A) der Eingangswellenachse (I) zugeordnet ist und die vierte Welle (4) mit dem Gehäuse (0) verbindet.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Alternative eines als Bremse ausgeführten ersten Schaltelementes (A1) der Ausgangswellenachse (II) zugeordnet ist und die sechste Welle (6) mit dem Gehäuse (0) verbindet.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites als Bremse ausgeführtes Schaltelementes (B) der Ausgangswellenachse (II) zugeordnet ist und die siebente Welle (7) mit dem Gehäuse (0) verbindet.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes als Kupplung ausgeführtes Schaltelement (C) der Ausgangswellenachse (II) zugeordnet ist und die dritte Welle (3) mit der siebenten Welle (7) verbindet.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte als Kupplung ausgeführte Schaltelement (D) der Eingangswellenachse (I) zugeordnet ist und die erste Welle (1) mit der vierten Welle (4) verbindet.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Alternative des vierten als Kupplung ausgeführten Schaltelement (D1) der Ausgangswellenachse (II) zugeordnet ist und die vierte Welle (4) mit der sechsten Welle (6) verbindet.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte als Kupplung ausgeführte Schaltelement (E) der Ausgangswellenachse (II) zugeordnet ist und die dritte Welle (3) mit der fünften Welle (5) verbindet.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Alternative des als Kupplung ausgeführten fünften Schaltelementes (E1) der Ausgangswellenachse (II) zugeordnet ist und die fünfte Welle (5) mit der sechsten Welle (6) verbindet.
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.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektrische Maschine (EM) vorgesehen ist, deren Antriebswelle (8) koaxial zu der Eingangswellenachse (I) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (8) der elektrischen Maschine (EM) direkt oder über eine weitere Übersetzung mit der ersten Welle (1) verbunden oder verbindbar ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1) über eine Trennkupplung (K0) mit dem Fahrzeugmotor verbindbar ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (B) und/oder das fünfte Schaltelement (E) oder die erste Alternative des fünften Schaltelementes (E1) als formschlüssiges Schaltelement ausführbar ist.
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.
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.