DE102017202333A1 - Mehrstufengetriebe für ein Fahrzeug - Google Patents

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Stefan Beck
Michael Wechs
Viktor Warth
Jens Moraw
Gerhard Niederbrucker
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Es wird ein Mehrstufengetriebe für ein Fahrzeug in Planetenbauweise mit einem Gehäuse (9) vorgeschlagen, in dem vier Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) vorgesehen sind, wobei ein Antrieb (An) mit einer ersten Welle (1) und ein Abtrieb (Ab) mit einer zweiten Welle (2) verbunden ist, wobei sechs weitere Wellen (3, 4, 5, 6, 7, 8) und fünf Schaltelemente (A, B, C, D, D1, D2, E) vorgesehen sind, durch deren Betätigung zumindest sieben Vorwärtsgänge (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7) und zumindest ein Rückwärtsgang (R1) realisierbar sind, wobei jeweils zwei der Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) radial übereinander angeordnet sind, dass die erste Welle (1) mit einem Sonnenrad (SR2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist, wobei die erste Welle (1) mit einem Hohlrad (HR1) des ersten Planetenradsatzes (RS1), mit einem Planetenradträger (PT3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) und mit einem Planetenradträger (PT4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbindbar ist, wobei die zweite Welle (2) mit einem Planetenradträger (PT2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist und mit einem Planetenradträger (PT1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbunden oder verbindbar ist, wobei ein Sonnenrad (SR1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit einem Hohlrad (HR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) und mit einem Sonnenrad (SR4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden oder verbindbar ist, wobei ein Hohlrad (HR2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit einem Hohlrad (HR4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden ist, wobei ein Sonnenrad (SR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit dem Gehäuse (9) verbindbar ist, und wobei ein Planetenradträger (PT4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) mit dem Gehäuse (9) verbindbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise als Automatikgetriebe oder Automatgetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
  • Beispielsweise aus der Druckschrift DE 20 2006 006 003 U1 ist ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise bekannt, welches vier Planetenradsätze und acht Wellen sowie fünf Schaltelemente aufweist, durch deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsstufen zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt werden. Die Planetenradsätze sind axial hintereinander angeordnet, sodass das Mehrstufengetriebe aufgrund des in axialer Richtung benötigten Bauraumes nur für koaxial im Fahrzeug angeordnete Antriebswellen und Abtriebswellen geeignet ist.
  • Bei einem derartigen Mehrstufengetriebe ergibt sich eine axiale Baulänge, die einen sogenannten Front-Quer-Einbau oder Heck-Quer-Einbau nahezu unmöglich macht.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welches insbesondere in axialer Richtung einen geringen Bauraumbedarf und zudem einen optimierten Wirkungsgrad 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 für ein Fahrzeug in Planetenbauweise mit einem Gehäuse vorgeschlagen, in dem vier Planetenradsätze vorgesehen sind. Ferner ist ein Antrieb mit einer ersten Welle und ein Abtrieb mit einer zweiten Welle verbunden, wobei sechs weitere Wellen und fünf Schaltelemente vorgesehen sind, durch deren Betätigung zumindest sieben Vorwärtsgänge und zumindest ein Rückwärtsgang realisierbar sind.
  • Um bei dem vorgeschlagenen Mehrstufengetriebe eine axial kurze Bauweise und zudem einen optimierten Wirkungsgrad zu realisieren, ist vorgesehen, dass zwei der Planetenradsätze radial übereinander angeordnet bzw. radial verschachtelt sind, wobei die erste Welle mit einem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist. Ferner ist die erste Welle mit einem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes, mit einem Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes und mit einem Planetenradträger des vierten Planetenradsatzes verbindbar. Die zweite Welle ist mit einem Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden und mit einem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes verbindbar oder verbunden. Zudem ist ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit einem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes und mit einem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes verbunden oder verbindbar. Darüber hinaus ist ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit einem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes verbunden, wobei ein Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes mit dem Gehäuse verbindbar ist. Zudem ist auch ein Planetenradträger des vierten Planetenradsatzes mit dem Gehäuse verbindbar.
  • Aufgrund der radial geschachtelten Bauweise der Planetenradsätze ergibt sich eine in axialer Richtung kurze Bauweise bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe, sodass vorzugsweise ein seitlicher Abtrieb realisierbar ist, sodass das vorgeschlagene Mehrstufengetriebe für einen Front- oder Heck-Quer Einbau insbesondere bei einem Kraftfahrzeug besonders geeignet ist. Für eine radiale Schachtelung eignen sich insbesondere Planetenradsätze, die zum einen keine großen Standübersetzungen aufweisen. Insbesondere der radial äußere Radsatz sollte eine sehr kleine Standübersetzung aufweisen und zum anderen eignen sich zwei Radsätze zum radialen Schachteln, wenn diese entweder eine feste Hohlrad-Sonnenradkopplung und/oder einen gemeinsamen Planetenradträger aufweisen.
  • Das vorgeschlagene Mehrstufengetriebe umfasst nur fünf Schaltelemente, wobei zum Realisieren der Gangstufen gleichzeitig drei der Schaltelemente geschlossen bzw. aktiviert sind. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass nur zwei offene bzw. zu schleppende Schaltelemente bei der Realisierung einer Gangstufe vorgesehen sind, sodass die Schleppverluste minimiert werden. 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 Stirnradstufe zum achsparallelen Anbinden der elektrischen Maschine. Denkbar ist jedoch auch, dass die achsparallele Anbindung der elektrischen Maschine auch ohne Vorübersetzung an die erste Welle realisiert wird. 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 Eingangswellenachsen gewünscht werden, kann auch eine weitere Übersetzungsstufe bzw. ein Zwischengetriebe zum Anbinden der elektrischen Maschine vorgesehen sein.
  • Dem Mehrstufengetriebe bzw. der ersten Welle des Mehrstufengetriebes kann beispielsweise eine Drehschwingungs-Entkopplungseinheit vorgeschaltet sein. Im Falle einer Hybridisierung ist zwischen der elektrischen Maschine bzw. der ersten Welle des Getriebes 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 kann beispielsweise eine separate Anfahrkupplung zum Anfahren vorgesehen werden, die zwischen der elektrischen Maschine und dem Getrieberadsatz positioniert ist. Sämtliche Vorwärtsgänge sind dann mechanisch und elektrisch fahrbar.
  • Es ist jedoch auch möglich, dass bei der Hybridisierung ein internes Anfahrelement verwendet wird. Als internes Anfahrelement eignet sich vorzugsweise ein erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement. Ferner kann als internes Anfahrelement auch eine Kombination aus einem als Bremse ausgeführten zweiten Schaltelement oder einem als Kupplung ausgeführten dritten Schaltelement (vorfährts) mit entweder einem als Kupplung ausgeführten vierten Schaltelement oder einem als Kopplung ausgeführten fünften Schaltelement (rückwärts) verwendet werden, da diese sowohl im Rückwärtsgang, wie auch in den ersten beiden Vorwärtsgängen geschlossen sind.
  • Als Schaltelemente können sowohl reib- als auch formschlüssige Schaltelemente eingesetzt werden. Vorzugsweise kann aufgrund ihrer Charakteristik vor allem das als Bremse ausgeführte erste Schaltelement und/oder die Trennkupplung als formschlüssiges Klauenschaltelement ausgeführt werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung können sämtliche Planetenradsätze als Minus-Planetenradsatz ausgeführt sein. 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 vierten Schaltelementes;
    • 4 eine Ansicht einer Schaltmatrix der in 3 dargestellten Ausführung;
    • 5 eine schematische Ansicht der Ausführung des Mehrstufengetriebes gemäß 1 mit einer weiteren alternativen Anordnungsposition eines vierten Schaltelementes;
    • 6 eine Ansicht einer Schaltmatrix der in 5 dargestellten Ausführung;
    • 7 eine schematische Ansicht einer möglichen Hybridisierung anhand der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 1 mit einer koaxialen Anordnung der elektrischen Maschine exemplarisch für sämtliche Ausführungen; und
    • 8 eine schematische Ansicht einer weiteren möglichen Hybridisierung anhand der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 1 mit einer achsparallelen Anordnung der elektrischen Maschine exemplarisch für sämtliche Ausführungen.
  • In den 1, 3 und 5 sind jeweils verschiedene Ausführungsvarianten eines insbesondere lastschaltbaren Mehrstufengetriebes beispielhaft dargestellt, die sich durch alternative Schaltelementanordnungsvarianten unterscheiden. Diese Varianten sind kinematisch identisch und können miteinander kombiniert werden.
  • Ferner sind in den 7 und 8 Hybridvarianten bei dem vorgeschlagenen Mehrstufengetriebe beispielhaft gezeigt, wobei 7 eine koaxiale Anordnung einer elektrischen Maschine EM und 8 eine achsparallele Anordnung der elektrischen Maschine EM exemplarisch für sämtliche Ausführungsvarianten zeigen.
  • Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten umfasst das Mehrstufengetriebe, welches vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug zum automatisierten Schalten einsetzbar ist, ein Gehäuse 9, in dem vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 vorgesehen sind, wobei der Antrieb An mit einer ersten Welle 1 bzw. einer Getriebeeingangswelle und der Abtrieb Ab mit einer zweiten Welle 2 bzw. mit einer Getriebeausgangswelle verbunden sind. Ferner sind sechs weitere Wellen 3, 4, 5, 6, 7, 8 und fünf Schaltelemente A, B, C, D, D1, D2, E vorgesehen, die z. B. lösbare Verbindungen zwischen Elementen bzw. Wellen oder eine lösbare Gehäuseanbindung ermöglichen, durch deren Betätigung sieben Vorwärtsgänge G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7 und ein Rückwärtsgang R1 realisierbar sind.
  • Um das vorgeschlagene Mehrstufengetriebe axial möglichst kurz zu bauen, ist vorgesehen, dass jeweils zwei der Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 radial geschachtelt bzw. radial übereinander angeordnet sind, sodass durch jeweils zwei radial geschachtelte Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 eine Radebene gebildet wird. In den dargestellten Ausführungsvarianten sind jeweils der erste Planetenradsatz RS1 und der zweite Planetenradsatz RS2 sowie der dritte Planetenradsatz RS3 und der vierte Planetenradsatz RS4 radial geschachtelt, sodass der erste Planetenradsatz RS1 und der zweite Planetenradsatz RS2 eine erste Radebene und der dritte Planetenradsatz RS3 und der vierte Planetenradsatz RS 4 eine zweite Radebene bilden.
  • Bei den dargestellten Ausführungsvarianten ist ein nicht koaxialer Antrieb An und Abtrieb Ab gezeigt, da die zweite Welle 2 als seitlicher Abtrieb ausgeführt ist. Dadurch ist ein Front-Quer-Einbau oder ein Heck-Quer-Einbau des Mehrstufengetriebes beispielsweise in einem Kraftfahrzeug begünstigt.
  • Der Einfachheit halber sind die vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 jeweils als Minus-Planetenradsätze ausgeführt, wobei diese jedoch anhand der vorgenannten Ausführungen bezüglich der Zuordnung der einzelnen Elemente von dem zuständigen Fachmann je nach Bedarf in Plus-Planetenradsätze umwandelbar sind. Besonders bevorzugt können bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe der erste Planetenradsatz RS1 und der vierte Planetenradsatz RS4 auch als Plus-Planetenradsätze ausgeführt werden.
  • Zur Anbindung der radial geschachtelten Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 ist vorgesehen, dass die erste Welle 1 mit einem Sonnenrad SR2 bzw. einem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden ist. Ferner ist die erste Welle 1 über ein drittes Schaltelement C und über eine achte Welle 8 mit einem Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar oder die erste Welle 1 ist über das dritte Schaltelement C und über die achte Welle 8 sowie über ein viertes Schaltelement D und über eine fünfte Welle 5 mit dem Hohlrad HR1 bzw. einem dritten Element des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar. Ferner ist die achte Welle 8 mit einem Planetenradträger PT3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und über ein fünftes Schaltelement E sowie über eine sechste Welle 6 mit einem Planetenradträger PT4 des vierten Planetenradsatzes RS4 verbindbar. Die zweite Welle 2 ist mit einem Planetenradträger bzw. Steg PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und mit einem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden, wobei in diesem Fall der Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und der Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 ein gemeinsames Bauteil bilden, oder die zweite Welle 2 ist mit dem Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden und über eine zweite Alternative des vierten Schaltelementes D2 sowie über eine fünfte Welle 5 mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar, wobei in diesem Fall der Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und der Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 separate Bauteile bilden. Ein Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 ist über eine vierte Welle 4 mit einem Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und mit einem Sonnenrad SR4 des vierten Planetenradsatzes RS4 verbunden oder das Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 ist über eine fünfte Welle 5 und über eine erste Alternative des vierten Schaltelements D1 sowie über die vierte Welle 4 mit dem Sonnenrad SR4 des vierten Planetenradsatzes RS 4 und dem Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS 3 verbindbar. Ein Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist über eine dritte Welle 3 mit einem Hohlrad HR4 des vierten Planetenradsatzes RS4 verbunden. Ein Sonnenrad SR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 ist über eine siebente Welle 7 und über ein zweites Schaltelement B mit dem Gehäuse 9 verbindbar. Ferner ist ein Planetenradträger PT4 des vierten Planetenradsatzes RS4 über eine sechste Welle 6 und über ein erstes Schaltelement A mit dem Gehäuse 9 verbindbar.
  • Bei sämtlichen Ausführungsvarianten ist beispielhaft vorgesehen, dass der erste Planetenradsatz RS1 radial innen und der zweite Planetenradsatz RS2 radial außen angeordnet sind, während der dritte Planetenradsatz RS3 radial innen und der vierte Planetenradsatz RS4 radial außen angeordnet sind, wobei das Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und das Sonnenrad SR4 des vierten Planetenradsatzes RS4 als gemeinsames Bauteil ausgeführt sind. Bei dem gemeinsamen Sonnenrad-Hohlradbauteil handelt es sich um ein ringförmiges Bauteil, das sowohl innen, wie auch außen verzahnt ist.
  • Bei der in den 1 und 7 sowie 8 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes ist die Anordnung des vierten Schaltelementes D gezeigt, bei der das Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 zur Drehmomentübertragung über die fünfte Welle 5 bei geschlossenem vierten Schaltelement D mit der achten Welle 8 verbunden ist. Das vierte Schaltelement D ist als Kupplung ausgeführt und verbindet demnach im geschlossenen Zustand die fünfte Welle 5 mit der achten Welle 8. Das entsprechende Schaltschema bzw. die entsprechende Schaltmatrix ist in 2 dargestellt.
  • In 3 ist die Anordnung der ersten Alternative des vierten Schaltelementes D1 gezeigt, bei der das Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 zur Drehmomentübertragung über die fünfte Welle 5 bei geschlossener ersten Alternative des vierten Schaltelements D1 mit der vierten Welle 4 verbunden ist. Die erste Alternative des vierten Schaltelements D1 ist ebenfalls als Kupplung ausgeführt und verbindet im geschlossenen Zustand die vierte Welle 4 mit der fünften Welle 5. Das entsprechende Schaltschema ist in 4 dargestellt.
  • In 5 ist die Anordnung der zweiten Alternative des vierten Schaltelementes D2 gezeigt, bei der der Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 zur Drehmomentübertragung über die fünfte Welle 5 mit geschlossener zweiten Alternative des vierten Schaltelements D2 mit der zweiten Welle 2 verbunden ist. Die zweite Alternative des vierten Schaltelements D2 ist ebenfalls als Kupplung ausgeführt und verbindet im geschlossenen Zustand die zweite Welle 2 mit der fünften Welle 5. Die entsprechende Schaltmatrix ist in 6 dargestellt.
  • Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten ist ferner vorgesehen, dass das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement A im geschlossenen Zustand die sechste Welle 6 mit dem Gehäuse 9 verbindet. Das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B verbindet im geschlossenen Zustand die siebte Welle 7 mit dem Gehäuse 9. Das dritte als Kupplung ausgeführte Schaltelement C verbindet im geschlossenen Zustand die erste Welle 1 mit einer achten Welle 8. Das fünfte als Kupplung ausgeführte Schaltelement E verbindet im geschlossenen Zustand die sechste Welle 6 mit der achten Welle 8.
  • Die in 7 dargestellte Ausführung unterscheidet sich von der Ausführungsvariante gemäß 1 dadurch, dass eine Hybridvariante dargestellt ist. Hierzu ist eine elektrische Maschine EM vorgesehen, deren Rotor 10A koaxial zu einer Eingangswellenachse I der ersten Welle 1 angeordnet ist, wobei der Rotor 10A der elektrischen Maschine EM direkt mit der ersten Welle 1 verbunden oder verbindbar ist. Es ist auch möglich, dass eine Anbindung beispielsweise über eine Übersetzung oder ein Getriebe vorgesehen wird.
  • In 8 ist eine weitere Hybridvariante anhand der Ausführungsvariante gemäß 1 dargestellt. Dazu ist vorgesehen, dass auch eine elektrische Maschine EM vorhanden ist, deren Antriebswelle 10 achsparallel zu der Eingangswellenachse I der ersten Welle 1 angeordnet ist, wobei die Antriebswelle 10 der elektrischen Maschine EM über eine Stirnradstufe ST mit der ersten Welle 1 verbunden ist. Es ist jedoch auch eine direkte Anbindung möglich.
  • 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 bzw. der ersten Welle 1 auch abkoppelbar bzw. verbindbar. Hierzu ist die Trennkupplung K0 zwischen der ersten Welle 1 und dem Antrieb An vorgesehen. Sämtliche Gangstufen sind mechanisch und elektrisch fahrbar, wobei die Hybridisierung bei sämtlichen Ausführungsvarianten möglich ist.
  • Vorzugsweise kann das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement A und/oder die Trennkupplung K0 als formschlüssiges Schaltelement, zum Beispiel als Schaltklaue, Synchronisierung oder dergleichen, ausgeführt sein.
  • Unabhängig von den Ausführungsvarianten ergibt sich aus den gezeigten Schaltschemen gemäß 2, 4 und 6, dass zum Schalten des ersten Vorwärtsganges G1 das erste Schaltelement A, das vierte Schaltelement D oder die erste Alternative des vierten Schaltelements D1 oder die zweite Alternative des vierten Schaltelements D2 und das fünfte Schaltelement E geschlossen sind. Zum Schalten des zweiten Vorwärtsganges G2 sind das erste Schaltelement A, das zweite Schaltelement B und das vierte Schaltelement D oder die erste Alternative des vierten Schaltelements D1 oder die zweite Alternative des vierten Schaltelements D2 geschlossen. Zum Schalten des dritten Vorwärtsganges G3 sind das erste Schaltelement A, das zweite Schaltelement B und das fünfte Schaltelement E geschlossen. Zum Schalten des vierten Vorwärtsganges G4 sind das zweite Schaltelement B, das vierte Schaltelement D oder die erste Alternative des vierten Schaltelements D1 oder die zweite Alternative des vierten Schaltelements D2 und das fünfte Schaltelement E geschlossen. Zum Schalten des fünften Vorwärtsganges G5 sind das zweite Schaltelement B, das dritte Schaltelement C und das fünfte Schaltelement E geschlossen. Zum Schalten des sechsten Vorwärtsganges G6 sind das dritte Schaltelement C, das vierte Schaltelement D oder eine erste Alternative des vierten Schaltelements D1 oder eine zweite Alternative des vierten Schaltelements D2 und das fünfte Schaltelement E geschlossen. Zum Schalten des siebenten Vorwärtsganges G7 sind das zweite Schaltelement B, das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D oder die erste Alternative des vierten Schaltelements D1 oder die zweite Alternative des vierten Schaltelements D2 geschlossen. Zum Schalten des Rückwärtsganges R1 sind das erste Schaltelement A, das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C geschlossen.
  • Bei den in den 2, 4 und 6 dargestellten Schaltschemen bedeutet das Vorhandensein eines Kreuzes in dem jeweiligen Feld der zu realisierenden Gangstufe, dass das zugeordnete Schaltelement geschlossen bzw. aktiviert ist. Wenn kein Kreuz in dem Feld vorhanden ist, ist das zugeordnete Schaltelement geöffnet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    erste Welle
    2
    zweite Welle
    3
    dritte Welle
    4
    vierte Welle
    5
    fünfte Welle
    6
    sechste Welle
    7
    siebente Welle
    8
    achte Welle
    9
    Gehäuse
    10
    Antriebswelle der elektrischen Maschine
    10A
    Rotor der elektrischen Maschine
    EM
    elektrische Maschine
    I
    Eingangswellenachse
    ST
    Stirnradstufe
    RS1
    erster Planetenradsatz
    RS2
    zweiter Planetenradsatz
    RS3
    dritter Planetenradsatz
    RS4
    vierter Planetenradsatz
    G1
    erster Vorwärtsgang
    G2
    zweiter Vorwärtsgang
    G3
    dritter Vorwärtsgang
    G4
    vierter Vorwärtsgang
    G5
    fünfter Vorwärtsgang
    G6
    sechster Vorwärtsgang
    G7
    siebenter Vorwärtsgang
    R1
    Rückwärtsgang
    A
    erstes Schaltelement
    B
    zweites Schaltelement
    C
    drittes Schaltelement
    D
    viertes Schaltelement
    D1
    erste Alternative des vierten Schaltelementes
    D2
    zweite Alternative des vierten Schaltelementes
    E
    fünftes Schaltelement
    SR1
    Sonnenrad erster Planetenradsatz
    PT1
    Planetenradträger erster Planetenradsatz
    HR1
    Hohlrad erster Planetenradsatz
    SR2
    Sonnenrad zweiter Planetenradsatz
    PT2
    Planetenradträger zweiter Planetenradsatz
    HR2
    Hohlrad zweiter Planetenradsatz
    SR3
    Sonnenrad dritter Planetenradsatz
    PT3
    Planetenradträger dritter Planetenradsatz
    HR3
    Hohlrad dritter Planetenradsatz
    SR4
    Sonnenrad vierter Planetenradsatz
    PT4
    Planetenradträger vierter Planetenradsatz
    HR4
    Hohlrad vierter Planetenradsatz
    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 202006006003 U1 [0002]

Claims (15)

  1. Mehrstufengetriebe für ein Fahrzeug in Planetenbauweise mit einem Gehäuse (9), in dem vier Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) vorgesehen sind, wobei ein Antrieb (An) mit einer ersten Welle (1) und ein Abtrieb (Ab) mit einer zweiten Welle (2) verbunden ist, wobei sechs weitere Wellen (3, 4, 5, 6, 7, 8) und fünf Schaltelemente (A, B, C, D, D1, D2, E) vorgesehen sind, durch deren Betätigung zumindest sieben Vorwärtsgänge (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7) und zumindest ein Rückwärtsgang (R1) realisierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei der Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) radial übereinander angeordnet sind, dass die erste Welle (1) mit einem Sonnenrad (SR2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist, dass die erste Welle (1) mit einem Hohlrad (HR1) eines ersten Planetenradsatzes (RS1), mit einem Planetenradträger (PT3) eines dritten Planetenradsatzes (RS3) und mit einem Planetenradträger (PT4) eines vierten Planetenradsatzes (RS4) verbindbar ist, dass die zweite Welle (2) mit einem Planetenradträger (PT2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist und mit einem Planetenradträger (PT1) eines ersten Planetenradsatzes (RS1) verbunden oder verbindbar ist, dass ein Sonnenrad (SR1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit einem Hohlrad (HR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) und mit einem Sonnenrad (SR4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden oder verbindbar ist, dass ein Hohlrad (HR2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit einem Hohlrad (HR4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden ist, dass ein Sonnenrad (SR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit dem Gehäuse (9) verbindbar ist, und dass ein Planetenradträger (PT4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) mit dem Gehäuse (9) verbindbar ist.
  2. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenradsatz (RS1) radial innen und der zweite Planetenradsatz (RS2) radial außen angeordnet sind.
  3. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Planetenradsatz (RS3) radial innen und der vierte Planetenradsatz (RS4) radial außen angeordnet sind, wobei das Hohlrad (HR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) und das Sonnenrad (SR4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) als gemeinsames Bauteil ausgeführt sind.
  4. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (HR1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) zur Drehmomentübertragung über eine fünfte Welle (5) bei geschlossenem vierten Schaltelement (D) mit einer achten Welle (8) verbunden ist.
  5. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (SR1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) zur Drehmomentübertragung über eine fünfte Welle (5) bei geschlossener ersten Alternative des vierten Schaltelementes (D1) mit einer vierten Welle (4) verbunden ist.
  6. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (PT1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) zur Drehmomentübertragung über eine fünfte Welle (5) bei geschlossener zweiten Alternative des vierten Schaltelementes (D2) mit einer zweiten Welle (2) verbunden ist.
  7. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement (A) im geschlossenen Zustand eine sechste Welle (6) mit dem Gehäuse (9) verbindet.
  8. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites als Bremse ausgeführtes Schaltelement (B) im geschlossenen Zustand eine siebte Welle (7) mit dem Gehäuse (9) verbindet.
  9. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes als Kupplung ausgeführtes Schaltelement (C) im geschlossenen Zustand die erste Welle (1) mit einer achten Welle (8) verbindet.
  10. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein fünftes als Kupplung ausgeführtes Schaltelement (E) im geschlossenen Zustand eine sechste Welle (6) mit einer achten Welle (8) verbindet.
  11. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektrische Maschine (EM) vorgesehen ist, deren Antriebswelle (10) achsparallel zu einer Eingangswellenachse (I) der ersten Welle (1) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (10) der elektrischen Maschine (EM) direkt oder über zumindest eine Stirnradstufe (ST) mit der ersten Welle (1) verbunden ist.
  12. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektrische Maschine (EM) vorgesehen ist, deren Antriebswelle oder deren Rotor (10A) koaxial zu der Eingangswellenachse (I) der ersten Welle (1) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle oder der Rotor (10A) der elektrischen Maschine (EM) direkt oder über eine weitere Übersetzung mit der ersten Welle (1) verbunden oder verbindbar ist.
  13. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1) über eine Trennkupplung (K0) mit dem Antrieb (An) verbindbar ist.
  14. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement (A) als formschlüssiges Schaltelement ausführbar ist.
  15. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des ersten Vorwärtsganges (G1) das erste Schaltelement (A), das vierte Schaltelement (D) oder die erste Alternative des vierten Schaltelements (D1) oder die zweite Alternative des vierten Schaltelements (D2) und das fünfte Schaltelement (E) geschlossen sind, dass zum Schalten des zweiten Vorwärtsganges (G2) das erste Schaltelement (A), das zweite Schaltelement (B) und das vierte Schaltelement (D) oder die erste Alternative des vierten Schaltelements (D1) oder die zweite Alternative des vierten Schaltelements (D2) geschlossen sind, dass zum Schalten des dritten Vorwärtsganges (G3) das erste Schaltelement (A), das zweite Schaltelement (B) und das fünfte Schaltelement (E) geschlossen sind, dass zum Schalten des vierten Vorwärtsganges (G4) das zweite Schaltelement (B), das vierte Schaltelement (D) oder die erste Alternative des vierten Schaltelements (D1) oder die zweite Alternative des vierten Schaltelements (D2) und das fünfte Schaltelement (E) geschlossen sind, dass zum Schalten des fünften Vorwärtsganges (G5) das zweite Schaltelement (B), das dritte Schaltelement (C) und das fünfte Schaltelement (E) geschlossen sind, dass zum Schalten des sechsten Vorwärtsganges (G6) das dritte Schaltelement (C), das vierte Schaltelement (D) oder eine erste Alternative des vierten Schaltelements (D1) oder eine zweite Alternative des vierten Schaltelements (D2) und das fünfte Schaltelement (E) geschlossen sind, dass zum Schalten des siebenten Vorwärtsganges (G 7) das zweite Schaltelement (B), das dritte Schaltelement (C) und das vierte Schaltelement (D) oder die erste Alternative des vierten Schaltelements (D1) oder die zweite Alternative des vierten Schaltelements (D2) geschlossen sind und dass zum Schalten des Rückwärtsganges (R1) das erste Schaltelement (A), das zweite Schaltelement (B) und das dritte Schaltelement (C) geschlossen sind.
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