DE102017008275A1 - Multi-step transmission for a motor vehicle, in particular for an electric or hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle (12), über welche Drehmomente in das Mehrstufengetriebe (10) einleitbar sind, mit einer Abtriebswelle (20), über welche Drehmomente von dem Mehrstufengetriebe (10) bereitstellbar sind, mit einem ersten Planetenradsatz (28), welcher ein erstes Sonnenrad (34), einen ersten Planetenträger (36) und ein erstes Hohlrad (38) aufweist, mit einem zweiten Planetenradsatz (30), welcher ein zweites Sonnenrad (42), einen zweiten Planetenträger (44) und ein zweites Hohlrad (46) aufweist, und mit einem dritten Planetenradsatz (32), welcher ein drittes Sonnenrad (50), einen dritten Planetenträger (52) und ein drittes Hohlrad (54) aufweist, wobei die Antriebswelle (12) permanent drehfest mit dem ersten Planetenträger (36) und dem zweiten Hohlrad (46) gekoppelt ist, und wobei der dritte Planetenträger (52) permanent drehfest mit der Abtriebswelle (20) gekoppelt ist.The invention relates to a multistage transmission (10) for a motor vehicle, having a drive shaft (12) via which torques can be introduced into the multistage transmission (10), having an output shaft (20) via which torques of the multistage transmission (10) can be provided. with a first planetary gear set (28) having a first sun gear (34), a first planetary carrier (36) and a first ring gear (38), with a second planetary gear set (30) having a second sun gear (42), a second planet carrier (44) and a second ring gear (46), and with a third planetary gear set (32) having a third sun gear (50), a third planet carrier (52) and a third ring gear (54), wherein the drive shaft (12) permanently non-rotatably coupled to the first planetary carrier (36) and the second ring gear (46), and wherein the third planetary carrier (52) permanently non-rotatably coupled to the output shaft (20).
Description
Die Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug.The invention relates to a multi-speed transmission for a motor vehicle, in particular for an electric or hybrid vehicle.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mehrstufengetriebe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass sich ein besonders vorteilhafter und insbesondere effizienter Betrieb auf einfache Weise realisieren lässt.Object of the present invention is to provide a multi-speed transmission for a motor vehicle, so that a particularly advantageous and in particular efficient operation can be realized in a simple manner.
Diese Aufgabe wird durch ein Mehrstufengetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a multi-speed transmission with the features of claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, weist eine Antriebswelle auf, über welche Drehmomente in das Mehrstufengetriebe einleitbar sind. Die über die Antriebswelle in das Mehrstufengetriebe einzuleitenden Drehmomente sind beziehungsweise werden beispielsweise von wenigstens einem Antriebsmotor bereitstellbar beziehungsweise bereitgestellt, wobei der Antriebsmotor beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine oder elektrische Maschine beziehungsweise Elektromotor ausgebildet sein kann. Werden über die Antriebswelle Drehmomente in das Mehrstufengetriebe eingeleitet, so wird das Mehrstufengetriebe angetrieben.The multistage transmission according to the invention for a motor vehicle, in particular for an electric or hybrid vehicle, has a drive shaft via which torques can be introduced into the multistage transmission. The torques to be introduced via the drive shaft into the multistage transmission are or are provided or made available, for example, by at least one drive motor, wherein the drive motor can be designed, for example, as an internal combustion engine or electric machine or electric motor. If torques are introduced into the multistage transmission via the drive shaft, then the multistage transmission is driven.
Das Mehrstufengetriebe weist ferner eine Abtriebswelle auf, über welche Drehmomente von dem Mehrstufengetriebe bereitstellbar sind. Mit anderen Worten kann das Mehrstufengetriebe über seine Abtriebswelle Drehmomente bereitstellen, mittels welchen beispielsweise wenigstens ein Rad oder mehrere Räder des Kraftfahrzeugs sowie beispielsweise das Kraftfahrzeug insgesamt antreibbar sind. Beispielsweise werden die über die Antriebswelle in das Mehrstufengetriebe einzuleitenden Drehmomente auch als Antriebsmomente oder Antriebsdrehmomente bezeichnet, wobei die Drehmomente, die von dem Mehrstufengetriebe über die Abtriebswelle bereitgestellt werden, auch als Abtriebsmomente oder Abtriebsdrehmomente bezeichnet werden.The multistage transmission further has an output shaft via which torques can be provided by the multistage transmission. In other words, the multi-stage transmission can provide torques via its output shaft, by means of which, for example, at least one or more wheels of the motor vehicle and, for example, the motor vehicle as a whole can be driven. For example, the torques to be introduced via the drive shaft into the multistage transmission are also referred to as drive torques or drive torques, the torques provided by the multistage transmission via the output shaft also being referred to as output torques or output torques.
Des Weiteren weist das Mehrstufengetriebe wenigstens oder vorzugsweise genau drei Planetenradsätze auf. Ein erster der Planetenradsätze weist ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger und ein erstes Hohlrad auf. Ein zweiter der Planetenradsätze weist ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger und ein zweites Hohlrad auf. Ein dritter der Planetenradsätze weist ein drittes Sonnenrad, einen dritten Planetenträger und ein drittes Hohlrad auf. Dabei ist die Antriebswelle permanent drehfest mit dem ersten Planetenträger und dem zweiten Hohlrad gekoppelt, wobei der dritte Planetenträger permanent drehfest mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Unter der jeweiligen permanent drehfesten Kopplung ist insbesondere zu verstehen, dass eine permanent drehfeste Verbindung, vorliegend zwischen der Antriebswelle, dem ersten Planetenträger und dem zweiten Hohlrad sowie zwischen dem dritten Planetenträger und der Abtriebswelle besteht, wobei die permanent drehfeste Verbindung permanent ist, das heißt nicht etwa mittels eines umschaltbaren Schaltelements bedarfsgerecht gelöst und wiederhergestellt werden kann, sondern die Antriebswelle, der erste Planetenträger und das zweite Hohlrad beziehungsweise der dritte Planetenträger und die Abtriebswelle sind stets drehfest miteinander verbunden.Furthermore, the multistage transmission has at least or preferably exactly three planetary gear sets. A first of the planetary gear sets has a first sun gear, a first planet carrier, and a first ring gear. A second of the planetary gear sets has a second sun gear, a second planet carrier and a second ring gear. A third of the planetary gear sets has a third sun gear, a third planet carrier and a third ring gear. In this case, the drive shaft is permanently rotatably coupled to the first planet carrier and the second ring gear, wherein the third planet carrier is permanently rotatably coupled to the output shaft. Under the respective permanently non-rotatable coupling is to be understood in particular that a permanent non-rotatable connection, in this case between the drive shaft, the first planet carrier and the second ring gear and between the third planet carrier and the output shaft, wherein the permanent non-rotatable connection is permanent, that is not can be solved as needed by means of a switchable switching element and restored, but the drive shaft, the first planet carrier and the second ring gear or the third planet carrier and the output shaft are always connected to each other rotationally fixed.
Die Sonnenräder, die Planetenträger und die Hohlräder sind jeweilige Elemente oder Bauelemente der auch einfach als Planetensätze bezeichneten Planetenradsätze, wobei beispielsweise dann, wenn das Mehrstufengetriebe angetrieben wird, sich das jeweilige Bauelement um eine auch als Hauptdrehachse bezeichnete Drehachse relativ zu einem Gehäuse des Mehrstufengetriebes dreht, insbesondere dann, wenn das jeweilige Bauelement nicht etwa drehfest mit dem Gehäuse gekoppelt beziehungsweise drehfest an dem Gehäuse festgelegt ist.The sun gears, the planet carrier and the ring gears are respective elements or components of the planetary gear sets, also referred to simply as planetary gear sets, wherein, for example, when the multi-speed transmission is driven, the respective component rotates relative to a housing of the multi-speed transmission about an axis of rotation also called the main axis of rotation, In particular, when the respective component is not about rotatably coupled to the housing or rotatably fixed to the housing.
Dadurch, dass die Antriebswelle permanent drehfest mit dem ersten Planetenträger und mit dem zweiten Hohlrad gekoppelt ist, laufen die Antriebswelle, der erste Planetenträger und das zweite Hohlrad gemeinsam beziehungsweise als Block, insbesondere um die genannte Hauptdrehachse, um beziehungsweise drehen sich gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um die Hauptdrehachse relativ zu dem Gehäuse, wenn das Mehrstufengetriebe angetrieben wird. Dementsprechend laufen der dritte Planetenträger und die Abtriebswelle dadurch, dass der dritte Planetenträger und die Abtriebswelle drehfest miteinander gekoppelt sind, gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig als Block, insbesondere um die Hauptdrehachse, um und drehen sich somit gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um die Hauptdrehachse relativ zu dem Gehäuse, wenn das Mehrstufengetriebe angetrieben wird. Bei dem Mehrstufengetriebe kann insbesondere durch die jeweilige permanent drehfeste Verbindung auf bauraum- und gewichtsgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Übersetzung des Mehrstufengetriebes realisiert werden, sodass sich ein besonders vorteilhafter und insbesondere effizienter, das heißt energieverbrauchsarmer Betrieb realisieren lässt.Characterized in that the drive shaft permanently rotatably coupled to the first planetary carrier and the second ring gear, run the drive shaft, the first planet carrier and the second ring gear together or as a block, in particular about said main axis of rotation, or rotate together or simultaneously to the Main axis of rotation relative to the housing when the multi-stage transmission is driven. Accordingly, the third planetary carrier and the output shaft, in that the third planetary carrier and the output shaft are rotatably coupled to each other, run together as a block, in particular about the main axis of rotation, and thus rotate together about the main axis of rotation relative to the housing when the multi-speed transmission is driven. In the multi-speed transmission, a particularly advantageous translation of the multi-speed transmission can be realized in particular by the respective permanently rotationally fixed connection in space and weight-favorable manner, so that a particularly advantageous and in particular more efficient, that is, energy-saving operation can be realized.
Ferner können dabei die Planetenradsätze als einfach-Planetenradsätze ausgebildet werden, sodass die vorteilhafte Übersetzung auf besonders kosten- und bauraumgünstige Weise dargestellt werden kann. Außerdem ist die Voraussetzung geschaffen, eine Mehrzahl von vorteilhaften, schaltbaren Gängen beziehungsweise Gangstufen zu schaffen, sodass sich ein besonders vorteilhafter Betrieb realisieren lässt. Insgesamt ist erkennbar, dass das Mehrstufengetriebe auf gekoppelten Planetenradsätzen basiert, sodass die Verlustleistung des Mehrstufengetriebes besonders gering gehalten werden kann. Insbesondere ist es möglich, sechs Gänge insbesondere in Form von Vorwärtsgängen zum Bewirken einer Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs zu schaffen, wobei eine große Spreizung erreicht werden kann. Hierzu können die Planetenradsätze als einfach-Planetenradsätze ausgestaltet werden, um die Kosten besonders gering halten zu können. Ferner kann ein besonders guter Verzahnungswirkungsgrad realisiert werden, sodass Verluste gering gehalten werden können.Furthermore, while the planetary gear sets can be designed as a simple planetary gear sets, so that the advantageous translation can be displayed in a particularly cost and space-saving manner. In addition, the requirement is created to create a plurality of advantageous, switchable gears or gear ratios, so that a particularly advantageous operation can be realized. Overall, it can be seen that the multi-step transmission is based on coupled planetary gear sets, so that the power loss of the multi-speed transmission can be kept very low. In particular, it is possible to provide six gears, in particular in the form of forward gears for effecting forward travel of the motor vehicle, whereby a large spread can be achieved. For this purpose, the planetary gear sets can be configured as a simple planetary gear sets to keep costs low. Furthermore, a particularly good gear efficiency can be realized, so that losses can be kept low.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Hohlrad permanent drehfest mit dem dritten Sonnenrad gekoppelt, wodurch auf bauraum- und gewichtsgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Übersetzung realisiert werden kann.In an advantageous embodiment of the invention, the first ring gear is permanently rotatably coupled to the third sun gear, which in space and weight-favorable way, a particularly advantageous translation can be realized.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich die zuvor genannten Gänge in ihren jeweiligen Übersetzungen voneinander unterscheiden, sodass es beispielsweise mittels des Mehrstufengetriebes möglich ist, die Antriebsmomente mittels der jeweiligen Übersetzung in die von den Antriebsmomenten unterschiedliche Abtriebsmomente umzuwandeln.In particular, it can be provided that the aforementioned gears differ from one another in their respective ratios, so that it is possible, for example by means of the multi-speed transmission, to convert the drive torques by means of the respective transmission into the different output torques of the drive torques.
Um einen besonders vorteilhaften Betrieb zu realisieren, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Mehrstufengetriebe ein erstes Schaltelement aufweist, mittels welchem der zweite Planetenträger drehfest mit dem dritten Planetenträger koppelbar ist. Das erste Schaltelement ist beispielsweise zwischen wenigstens einem ersten Freigabezustand und wenigstens einem ersten Sperrzustand umschaltbar, insbesondere bewegbar. Beispielsweise korrespondiert der erste Freigabezustand mit einer ersten Freigabestellung, wobei der erste Sperrzustand mit einer ersten Sperrstellung des ersten Schaltelements korrespondiert. Dabei ist beispielsweise das erste Schaltelement zwischen der ersten Freigabestellung und der ersten Sperrstellung, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, bewegbar, sodass das erste Schaltelement bedarfsgerecht zwischen dem ersten Sperrzustand und dem ersten Freigabezustand umgeschaltet werden kann. In dem ersten Sperrzustand ist der zweite Planetenträger mittels des ersten Schaltelements drehfest mit dem dritten Planetenträger gekoppelt, sodass insbesondere dann, wenn das Mehrstufengetriebe angetrieben wird, der zweite Planetenträger und der dritte Planetenträger gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig als Block um die Hauptdrehachse umlaufen und sich somit relativ zu dem Gehäuse um die Hauptdrehachse drehen. In dem ersten Freigabezustand jedoch gibt beispielsweise das erste Schaltelement den zweiten Planetenträger für eine Relativdrehung zum dritten Planetenträger frei, sodass sich beispielsweise der zweite Planetenträger und der dritte Planetenträger um die Hauptdrehachse relativ zueinander drehen, wenn das Mehrstufengetriebe angetrieben wird.In order to realize a particularly advantageous operation, it is provided in a further embodiment of the invention that the multi-speed transmission has a first switching element, by means of which the second planet carrier rotatably coupled to the third planet carrier. The first switching element is, for example, switchable between at least one first release state and at least one first blocking state, in particular movable. For example, the first release state corresponds to a first release position, wherein the first lock state corresponds to a first lock position of the first shift element. In this case, for example, the first switching element between the first release position and the first blocking position, in particular relative to the housing and / or translationally movable, so that the first switching element can be switched as needed between the first blocking state and the first release state. In the first blocking state, the second planet carrier is non-rotatably coupled by means of the first switching element to the third planet carrier, so that in particular when the multi-stage transmission is driven, the second planet carrier and the third planet carrier jointly or simultaneously circulate as a block about the main axis of rotation and thus relative to Turn the housing around the main axis of rotation. In the first release state, however, for example, the first switching element releases the second planet carrier for relative rotation to the third planet carrier, so that, for example, the second planet carrier and the third planet carrier rotate about the main axis of rotation relative to each other when the multi-stage transmission is driven.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn ein zweites Schaltelement vorgesehen ist, mittels welchem der zweite Planetenträger drehfest mit dem ersten Hohlrad und/oder mit dem dritten Sonnenrad koppelbar ist. Dabei sind die vorigen und folgenden Ausführungen zum ersten Schaltelement auch auf das zweite Schaltelement übertragbar, sodass beispielsweise das zweite Schaltelement zwischen wenigstens einem zweiten Freigabezustand und wenigstens einem zweiten Sperrzustand umschaltbar, insbesondere bewegbar, ist. Der zweite Sperrzustand korrespondiert beispielsweise mit einer zweiten Sperrstellung, wobei der zweite Freigabezustand beispielsweise mit einer zweiten Freigabestellung des zweiten Schaltelements korrespondiert. Dabei ist beispielsweise das zweite Schaltelement zwischen der zweiten Sperrstellung und der zweiten Freigabestellung, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, bewegbar, sodass das zweite Schaltelement besonders bedarfsgerecht zwischen dem zweiten Sperrzustand und dem zweiten Freigabezustand umgeschaltet werden kann. In dem zweiten Sperrzustand ist der zweite Planetenträger mittels des zweiten Schaltelements drehfest mit dem ersten Hohlrad und/oder mit dem dritten Sonnenrad gekoppelt, sodass der zweite Planetenträger und das erste Hohlrad und/oder das dritte Sonnenrad gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig als Block um die Hauptdrehachse umlaufen und sich somit um die Hauptdrehachse relativ zu dem Gehäuse drehen, wenn das Mehrstufengetriebe angetrieben wird. In dem zweiten Freigabezustand jedoch gibt das zweite Schaltelement den zweiten Planetenträger für eine Relativdrehung zum ersten Hohlrad und/oder zum dritten Sonnenrad frei, sodass sich insbesondere dann, wenn das Mehrstufengetriebe angetrieben wird, der zweite Planetenträger um die Hauptdrehachse relativ zu dem ersten Hohlrad und/oder relativ zu dem dritten Sonnenrad dreht, wenn das Mehrstufengetriebe angetrieben wird.As further particularly advantageous, it has been shown, when a second switching element is provided, by means of which the second planet carrier rotatably coupled to the first ring gear and / or with the third sun gear. In this case, the previous and following statements on the first switching element are also transferable to the second switching element, so that, for example, the second switching element between at least a second release state and at least a second blocking state switchable, in particular movable. The second blocking state corresponds, for example, to a second blocking position, wherein the second enabling state corresponds, for example, to a second releasing position of the second switching element. In this case, for example, the second switching element between the second blocking position and the second release position, in particular relative to the housing and / or translationally, movable, so that the second switching element can be switched particularly needs-based between the second blocking state and the second release state. In the second blocking state, the second planetary carrier by means of the second switching element rotatably coupled to the first ring gear and / or with the third sun gear, so that the second planet carrier and the first ring gear and / or the third sun gear rotate together or simultaneously as a block around the main axis of rotation and thus rotate about the main axis of rotation relative to the housing when the multi-stage transmission is driven. In the second release state, however, the second shift element releases the second planet carrier for relative rotation to the first ring gear and / or to the third sun gear, so that, in particular when the multi-speed transmission is driven, the second planet carrier rotates about the main axis of rotation relative to the first ring gear and / or rotates relative to the third sun gear when the multi-stage transmission is driven.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse vorgesehen, in welchem die Planetenradsätze aufgenommen sind. Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn ein drittes Schaltelement vorgesehen ist, mittels welchem das erste Sonnenrad drehfest mit dem Gehäuse koppelbar, das heißt drehfest an dem Gehäuse festlegbar ist. Dabei sind die vorigen und folgenden Ausführungen zum ersten Schaltelement und zum zweiten Schaltelement ohne weiteres auch auf das dritte Schaltelement übertragbar und umgekehrt. Das dritte Schaltelement ist somit beispielsweise zwischen wenigstens einem dritten Freigabezustand und wenigstens einem dritten Sperrzustand umschaltbar, insbesondere bewegbar. Dabei korrespondiert beispielsweise der dritte Sperrzustand mit einer dritten Sperrstellung, wobei der dritte Freigabezustand mit einer dritten Freigabestellung des dritten Schaltelements korrespondiert. Dabei ist das dritte Schaltelement beispielsweise zwischen der dritten Sperrstellung und der dritten Freigabestellung, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, bewegbar, sodass das dritte Schaltelement bedarfsgerecht zwischen dem dritten Sperrzustand und dem dritten Freigabezustand umgeschaltet werden kann.In a further embodiment of the invention, the housing is provided, in which the planetary gear sets are accommodated. It has shown to be advantageous if a third switching element is provided, by means of which the first sun gear rotatably coupled to the housing, that is rotatably fixed to the housing. The previous and following statements on the first switching element and the second switching element are readily transferable to the third switching element and vice versa. The third switching element is thus switchable, for example, between at least one third release state and at least one third blocking state, in particular movable. In this case, for example, the third blocking state corresponds to a third blocking position, the third enabling state corresponding to a third releasing position of the third switching element. In this case, the third switching element, for example, between the third blocking position and the third release position, in particular relative to the housing and / or translationally, movable, so that the third switching element can be switched as needed between the third blocking state and the third release state.
In dem dritten Sperrzustand ist das erste Sonnenrad mittels des dritten Schaltelements drehfest mit dem Gehäuse gekoppelt, sodass sich das erste Sonnenrad insbesondere auch dann nicht relativ zu dem Gehäuse dreht, wenn das Mehrstufengetriebe angetrieben wird. In dem dritten Freigabezustand jedoch gibt das dritte Schaltelement das erste Sonnenrad für eine Relativdrehung zu dem Gehäuse frei, sodass sich das erste Sonnenrad um die Hauptdrehachse relativ zu dem Gehäuse drehen kann beziehungsweise dreht, wenn das Mehrstufengetriebe angetrieben wird.In the third blocking state, the first sun gear is rotatably coupled to the housing by means of the third switching element, so that the first sun gear does not rotate relative to the housing, in particular even when the multistage transmission is driven. However, in the third release state, the third shift element releases the first sun gear for relative rotation to the housing so that the first sun gear can rotate about the main rotational axis relative to the housing, or rotate when the multi-speed transmission is driven.
Um einen besonders vorteilhaften Betrieb, insbesondere eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit, realisieren zu können, ist es bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Mehrstufengetriebe ein viertes Schaltelement aufweist, mittels welchem das zweite Sonnenrad und/oder das dritte Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse verbindbar sind beziehungsweise ist. Dabei sind die vorigen und folgenden Ausführungen zum ersten Schaltelement, zum zweiten Schaltelement und zum dritten Schaltelement ohne Weiteres auch auf das vierte Schaltelement übertragbar und umgekehrt. Das vierte Schaltelement ist beispielsweise zwischen wenigstens einem vierten Freigabezustand und wenigstens einem vierten Sperrzustand umschaltbar, insbesondere bewegbar. Dabei korrespondiert beispielsweise der vierte Freigabezustand mit einer vierten Freigabestellung, wobei der vierte Sperrzustand beispielsweise mit einer vierten Sperrstellung des vierten Schaltelements korrespondiert. Dabei ist beispielsweise das vierte Schaltelement zwischen der vierten Sperrstellung und der vierten Freigabestellung, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch, bewegbar, sodass das vierte Schaltelement bedarfsgerecht zwischen dem vierten Freigabezustand und dem vierten Sperrzustand umgeschaltet werden kann. In dem vierten Sperrzustand ist das zweite Sonnenrad und/oder das dritte Hohlrad mittels des vierten Schaltelements drehfest mit dem Gehäuse verbunden, das heißt drehfest an dem Gehäuse festgelegt, sodass sich das zweite Sonnenrad und/oder das dritte Hohlrad insbesondere auch dann nicht relativ zu dem Gehäuse drehen beziehungsweise drehen können, wenn das Mehrstufengetriebe angetrieben wird. In dem vierten Freigabezustand jedoch gibt das vierte Schaltelement das zweite Sonnenrad und/oder das dritte Hohlrad für eine Relativdrehung zu dem Gehäuse frei, sodass sich beispielsweise das zweite Sonnenrad und/oder das dritte Hohlrad um die Hauptdrehachse relativ zu dem Gehäuse dreht beziehungsweise drehen kann, wenn das Mehrstufengetriebe angetrieben wird.In order to realize a particularly advantageous operation, in particular a particularly advantageous drivability, it is provided in a further embodiment of the invention that the multi-speed transmission has a fourth switching element, by means of which the second sun gear and / or the third ring gear rotatably connected to the housing are or is. The previous and following statements on the first switching element, the second switching element and the third switching element are readily applicable to the fourth switching element and vice versa. The fourth switching element can be switched, for example, between at least one fourth enabling state and at least one fourth blocking state, in particular being movable. In this case, for example, the fourth release state corresponds to a fourth release position, wherein the fourth blocking state corresponds, for example, to a fourth blocking position of the fourth shifting element. In this case, for example, the fourth switching element between the fourth blocking position and the fourth release position, in particular relative to the housing and / or translationally, movable, so that the fourth switching element can be switched between the fourth release state and the fourth blocking state as needed. In the fourth blocking state, the second sun gear and / or the third ring gear by means of the fourth switching element rotatably connected to the housing, that is rotatably fixed to the housing, so that the second sun gear and / or the third ring gear, especially not then relative to the Can rotate or rotate housing when the multi-speed transmission is driven. However, in the fourth enabled state, the fourth shift element releases the second sun gear and / or the third ring gear for relative rotation to the housing such that, for example, the second sun gear and / or the third ring gear can rotate about the main axis of rotation relative to the housing, when the multi-speed transmission is driven.
Um die Teileanzahl, die Kosten und das Gewicht besonders gering halten zu können, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Mehrstufengetriebe genau beziehungsweise lediglich vier Schaltelemente aufweist, wobei die genau vier Schaltelemente die zuvor genannten Schaltelement sind und somit durch das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement gebildet werden. Auf diese Weise kann durch den Einsatz der vorzugsweise genau drei Planetenradsätze, welche vorzugsweise als einfach-Planetenradsätze ausgebildet sind, und der genau vier Schaltelemente eine besonders vorteilhafte Schaltbarkeit des Mehrstufengetriebes realisiert werden. Insbesondere können auf diese Weise eine Mehrzahl von schaltbaren Gängen realisiert werden, wobei beispielsweise wenigstens oder genau sechs Gänge realisiert werden können. Insbesondere durch den Einsatz der Schaltelemente kann bedarfsgerecht der jeweilige Gang aktiviert beziehungsweise eingelegt werden, während die jeweils übrigen Gänge deaktiviert beziehungsweise ausgelegt sind. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter Betrieb realisiert werden. Insbesondere kann auf einfache Weise eine besonders große Spreizung dargestellt werden.In order to keep the number of parts, the cost and weight particularly low, it is preferably provided that the multistage transmission has exactly or only four switching elements, the exactly four switching elements are the aforementioned switching element and thus by the first switching element, the second switching element , the third switching element and the fourth switching element are formed. In this way, by the use of preferably exactly three planetary gear sets, which are preferably designed as simple planetary gear sets, and the exactly four switching elements, a particularly advantageous switchability of the multi-speed transmission can be realized. In particular, a plurality of switchable gears can be realized in this way, wherein, for example, at least or exactly six gears can be realized. In particular, by the use of the switching elements of the respective gear can be activated or inserted as needed, while the other remaining gears are disabled or designed. As a result, a particularly advantageous operation can be realized. In particular, a particularly large spread can be displayed in a simple manner.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine elektrische Maschine vorgesehen, welche einen Stator und einen relativ zu dem Stator drehbaren Rotor aufweist. Die elektrische Maschine kann beispielsweise über den Rotor Drehmomente, insbesondere Antriebsdrehmomente, bereitstellen. Dabei ist der Rotor drehfest mit dem ersten Planetenträger und drehfest mit dem zweiten Hohlrad gekoppelt oder koppelbar, sodass der Rotor an den ersten Planetenträger und das zweite Hohlrad angebunden ist. Dadurch sind der ersten Planetenträger und das zweite Hohlrad von der elektrischen Maschine, insbesondere von dem Rotor, antreibbar. Durch diese Anbindung des Rotors an den ersten Planetenträger und das zweite Hohlrad kann ein besonders kompakter Aufbau realisiert werden, wobei das Mehrstufengetriebe als elektrischer oder hybridischer Antrieb ausgebildet werden kann.In a further embodiment of the invention, an electric machine is provided, which has a stator and a rotor rotatable relative to the stator. The electric machine can provide torques, in particular drive torques, for example via the rotor. In this case, the rotor is rotatably coupled to the first planet carrier and rotatably connected to the second ring gear or coupled, so that the rotor is connected to the first planet carrier and the second ring gear. As a result, the first planet carrier and the second ring gear can be driven by the electric machine, in particular by the rotor. Through this connection of the rotor to the first Planet carrier and the second ring gear, a particularly compact design can be realized, the multi-step transmission can be designed as an electric or hybrid drive.
Unter dem Merkmal, dass der Rotor drehfest mit dem ersten Planetenträger und mit dem zweiten Hohlrad gekoppelt ist, ist insbesondere zu verstehen, dass der Rotor beispielsweise permanent drehfest mit dem ersten Planetenträger und mit dem zweiten Hohlrad gekoppelt beziehungsweise verbunden ist. Unter dem Merkmal, dass der Rotor drehfest mit dem ersten Planetenträger und dem zweiten Hohlrad koppelbar ist, kann insbesondere verstanden werden, dass beispielsweise ein Koppelelement wie beispielsweise eine Kupplung vorgesehen ist, wobei das Koppelelement beispielsweise geöffnet und geschlossen und somit zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand umgeschaltet werden kann. In dem geschlossenen Zustand ist beispielsweise der Rotor drehfest mit dem ersten Planetenträger und dem zweiten Hohlrad gekoppelt, insbesondere mittels des Koppelelements, sodass dann der erste Planetenträger und das zweite Hohlrad über das Koppelelement von dem Rotor angetrieben werden können. In dem geöffneten Zustand jedoch ist beispielsweise der Rotor von dem ersten Planetenträger und dem zweiten Hohlrad entkoppelt.Under the feature that the rotor is non-rotatably coupled to the first planet carrier and the second ring gear, is to be understood in particular that the rotor, for example, permanently rotatably coupled to the first planet carrier and with the second ring gear or connected. Under the feature that the rotor rotatably coupled to the first planet carrier and the second ring gear can be understood in particular that, for example, a coupling element such as a clutch is provided, wherein the coupling element, for example, opened and closed and thus between an open state and a Closed state can be switched. In the closed state, for example, the rotor is non-rotatably coupled to the first planet carrier and the second ring gear, in particular by means of the coupling element, so that then the first planet carrier and the second ring gear can be driven via the coupling element of the rotor. In the open state, however, for example, the rotor is decoupled from the first planet carrier and the second ring gear.
Um dabei den insbesondere axialen Bauraumbedarf des Mehrstufengetriebes in einem besonders geringen Rahmen halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der erste Planetenradsatz und/oder der zweite Planetenradsatz in radialer Richtung des Mehrstufengetriebes beziehungsweise des jeweiligen Planetenradsatzes nach außen hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch den Rotor und/oder den Stator der elektrischen Maschine überdeckt ist.In order to keep the particular axial space requirement of the multi-speed transmission in a particularly small frame, it is provided in a further embodiment of the invention that the first planetary gear and / or the second planetary gear in the radial direction of the multi-speed transmission or the respective planetary gear set outwardly at least partially , in particular at least predominantly or completely, is covered by the rotor and / or the stator of the electric machine.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebswelle einen Eingang aufweist, an welchem die in das Mehrstufengetriebe einzuleitenden Drehmomente auf die Antriebswelle übertragbar sind. Insbesondere ist der Eingang an einem ersten, insbesondere freien, Ende der Antriebswelle vorgesehen, sodass die Antriebswelle an dem Eingang beziehungsweise an dem ersten freien Ende beispielsweise mit dem Antriebsmotor drehfest koppelbar ist. Die Abtriebswelle weist dabei einen Ausgang auf, an welchem die von dem Mehrstufengetriebe bereitstellbaren Drehmomente von der Abtriebswelle ableitbar beziehungsweise aus der Abtriebswelle ausleitbar sind. Der Ausgang ist beispielsweise an einem, insbesondere freien, zweiten Ende der Abtriebswelle vorgesehen, sodass beispielsweise die Abtriebswelle an dem zweiten freien Ende beziehungsweise an dem Ausgang mit einer weiteren Welle des Mehrstufengetriebes beziehungsweise des Kraftfahrzeugs drehfest koppelbar ist. Dabei ist es vorgesehen, dass die elektrische Maschine zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, auf einer ersten Seite des dritten Planetenradsatzes angeordnet ist, während der Eingang und der Ausgang beziehungsweise die freien Enden auf einer der ersten Seite in axialer Richtung des Mehrstufengetriebes beziehungsweise des dritten Planetenradsatzes gegenüberliegenden zweiten Seite des dritten Planetenradsatzes angeordnet sind. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, den auch als Antrieb bezeichneten Eingang und den auch als Abtrieb bezeichneten Ausgang jeweils vorne beziehungsweise an einer vorderen Seite und die elektrische Maschine hinten beziehungsweise an einer hinteren Seite anzuordnen, sodass sich ein besonders kompakter Aufbau beziehungsweise Einbau darstellen lässt.A further embodiment is characterized in that the drive shaft has an input at which the torques to be introduced into the multistage transmission can be transmitted to the drive shaft. In particular, the input is provided on a first, in particular free, end of the drive shaft, so that the drive shaft can be coupled non-rotatably to the input or to the first free end, for example with the drive motor. In this case, the output shaft has an output at which the torques that can be provided by the multistage transmission can be diverted from the output shaft or can be diverted from the output shaft. The output is provided for example at one, in particular free, second end of the output shaft, so that, for example, the output shaft at the second free end or at the output with another shaft of the multi-speed transmission or the motor vehicle is rotatably coupled. It is provided that the electrical machine is at least partially, in particular at least predominantly or completely, arranged on a first side of the third planetary gear set, while the input and the output or the free ends on one of the first side in the axial direction of the multi-speed transmission or the third planetary gear set opposite second side of the third planetary gear set are arranged. In this way it is possible, for example, to arrange the input, which is also referred to as the drive, and the output, respectively, at the front or on a front side and the electric machine at the rear or at a rear side, so that a particularly compact construction or installation can be represented ,
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der zweite Planetenradsatz auf dem dritten Planetenradsatz gestapelt angeordnet ist. Mit der gestapelten Anordnung ist gemeint, dass der zweite Planetenradsatz den ersten Planetenradsatz umfangsmäßig umgibt. Das zweite Sonnenrad und das dritte Hohlrad sind dabei als ein Zahnrad ausgebildet, welches eine das zweite Sonnenrad ausbildende Außenverzahnung sowie eine das dritte Hohlrad ausbildende Innenverzahnung aufweist. Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn eine Verbrennungskraftmaschine mit einer zweiten Abtriebswelle und eine Trennkupplung vorgesehen sind, über welche Antriebswelle von der zweiten Abtriebswelle und somit von der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Trennkupplung kann beispielsweise geöffnet und geschlossen und somit zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand umgeschaltet werden. In dem geschlossenen Zustand ist die zweite Abtriebswelle über die Trennkupplung drehfest mit der Antriebswelle verbunden, sodass die Antriebswelle über die Trennkupplung von der zweiten Abtriebswelle und somit von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden kann. In dem geöffneten Zustand der Trennkupplung jedoch ist beispielsweise die Antriebswelle von der zweiten Abtriebswelle entkoppelt.A further advantageous development of the invention consists in that the second planetary gear set is stacked on the third planetary gear set. By the stacked arrangement, it is meant that the second planetary gearset circumferentially surrounds the first planetary gearset. The second sun gear and the third ring gear are designed as a gear, which has a second sun gear forming external teeth and a third ring gear forming internal teeth. Finally, it has proven to be particularly advantageous if an internal combustion engine with a second output shaft and a separating clutch are provided, via which drive shaft can be driven by the second output shaft and thus by the internal combustion engine. The separating clutch can be opened and closed, for example, and thus switched between an open state and a closed state. In the closed state, the second output shaft is non-rotatably connected via the separating clutch to the drive shaft, so that the drive shaft can be driven via the separating clutch from the second output shaft and thus from the internal combustion engine. In the opened state of the separating clutch, however, for example, the drive shaft is decoupled from the second output shaft.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures are not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in Used alone, without departing from the scope of the invention.
Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes gemäß einer ersten Ausführungsform; -
2 eine schematische Darstellung des Mehrstufengetriebes gemäß einer zweiten Ausführungsform; und -
3 eine schematische Darstellung des Mehrstufengetriebes gemäß einer vierten Ausführungsform.
-
1 a schematic representation of a multi-speed transmission according to the invention according to a first embodiment; -
2 a schematic representation of the multi-speed transmission according to a second embodiment; and -
3 a schematic representation of the multi-speed transmission according to a fourth embodiment.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Des Weiteren weist das Mehrstufengetriebe
Das Mehrstufengetriebe
Der zweite Planetenradsatz
Darüber hinaus weist das Mehrstufengetriebe
Um einen besonders vorteilhaften und insbesondere effizienten Betrieb auf einfache Weise zu realisieren, ist die Antriebswelle
Außerdem ist es bei dem Mehrstufengetriebe
Außerdem ist es vorgesehen, dass das Hohlrad
Das Mehrstufengetriebe
Des Weiteren ist optional eine elektrische Maschine
Insbesondere ist das Schaltelement
Das jeweilige Schaltelement
Das Mehrstufengetriebe
Bei der in
Bei der in
Des Weiteren ist es möglich, zumindest einen, mehrere oder alle Planetenradsätze
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn der zweiten Planetenradsatz (
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE102018130784A1 (en) | 2018-12-04 | 2020-06-04 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Gear unit for a hybrid motor vehicle with planetary gear; Drive train and method for performing a gear change |
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