DE102017202340A1

DE102017202340A1 - Mehrstufengetriebe für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017202340A1
Application number: DE102017202340.6A
Authority: DE
Inventors: Viktor Warth; Stefan Beck; Michael Wechs; Jens Moraw; Gerhard Niederbrucker
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2018-08-16

Abstract

Es wird ein Mehrstufengetriebe für ein Fahrzeug in Planetenbauweise mit einem Gehäuse (10) 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 sieben weitere Wellen (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) und sechs Schaltelemente (A, B, C, D, E, E1, E2, F) vorgesehen sind, durch deren Betätigung zumindest neun Vorwärtsgänge (G1, G2, G3.1, G3.2, G3.3, G4, G5, G6, G7, G8, G9) und zumindest ein Rückwärtsgang (R1) realisierbar sind, wobei jeweils zwei der Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) radial übereinander angeordnet sind, wobei die erste Welle (1) mit einem Sonnenrad (SR1) eines ersten Planetenradsatzes (RS1), mit einem Planetenradträger (PT3) eines dritten Planetenradsatzes (RS3) und mit einem Planetenradträger (PT4) eines vierten Planetenradsatzes (RS4) verbindbar ist, wobei die zweite Welle (2) mit einem Planetenradträger (PT2) eines zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist, wobei ein Planetenradträger (PT1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit einem Hohlrad (HR4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden ist, wobei ein Hohlrad (HR2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit einem Sonnenrad (SR4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) und mit einem Hohlrad (HR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbindbar ist, und wobei ein Sonnenrad (SR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit dem Gehäuse (10) 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 sieben weitere Wellen und sechs Schaltelemente vorgesehen sind, durch deren Betätigung zumindest neun 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 jeweils zwei der Planetenradsätze radial übereinander angeordnet sind, dass die erste Welle mit einem Sonnenrad eines ersten Planetenradsatzes, mit einem Planetenradträger eines dritten Planetenradsatzes und mit einem Planetenradträger eines vierten Planetenradsatzes verbindbar ist. Die zweite Welle ist mit einem Planetenradträger eines zweiten Planetenradsatzes verbunden. Ein Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes ist mit einem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes verbunden, wobei ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit einem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes und mit einem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbindbar. Ferner ist ein Sonnenrad des dritten 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. Jedoch ist bei dem vorgeschlagenen Mehrstufengetriebe auch eine koaxiale Anordnung von Antriebswelle und Abtriebswelle möglich, wodurch das Mehrstufengetriebe auch in der Standard-Bauweise bzw. Längsbauweise in dem Fahrzeug anordbar 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 sechs Schaltelemente, wobei zum Realisieren der Gangstufen gleichzeitig vier 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 beispielsweise im elektrischen Betrieb von der ersten Welle abkoppelbar 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 oder ein zweites als Bremse ausgeführtes Schaltelement, 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 das als Kupplung ausgeführte vierte 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 mit seitlichem Abtrieb;
2 eine schematische Ansicht der Ausführungsvariante gemäß 1 mit koaxialem Antrieb und Abtrieb;
3 eine Ansicht einer Schaltmatrix der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsvariante;
4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung des Mehrstufengetriebes gemäß 1 mit einer ersten Verblockungsvariante des ersten Planetenradsatzes;
5 eine Ansicht einer Schaltmatrix der in 4 dargestellten Ausführung;
6 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung des Mehrstufengetriebes gemäß 1 mit einer zweiten Verblockungsvariante des ersten Planetenradsatzes;
7 eine Ansicht einer Schaltmatrix der in 6 dargestellten Ausführung;
8 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
9 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, 2, 4 und 6 sind jeweils verschiedene Ausführungsvarianten eines insbesondere lastschaltbaren Mehrstufengetriebes beispielhaft dargestellt, die sich durch alternative Verblockungsvarianten unterscheiden. Diese Varianten sind kinematisch identisch und können miteinander kombiniert werden.
Ferner sind in den 8 und 9 Hybridvarianten bei dem vorgeschlagenen Mehrstufengetriebe beispielhaft gezeigt, wobei 8 eine koaxiale Anordnung einer elektrischen Maschine EM und 9 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 10, 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 sieben weitere Wellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und sechs Schaltelemente A, B, C, D, E, E1, E2, F vorgesehen, die z. B. lösbare Verbindungen zwischen Elementen bzw. Wellen oder eine lösbare Gehäuseanbindung ermöglichen, durch deren Betätigung neun Vorwärtsgänge G1, G2, G3.1, G3.2, G3.3, G4, G5, G6, G7, G8, G9 und ein Rückwärtsgang R1 realisierbar sind, wobei die Gänge G3.2 und G3.3 Alternativen zum dritten Vorwärtsgang G3.1 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, abgesehen von der in 2 dargestellten Ausführungsvariante, ein nicht koaxialer Antrieb An und Abtrieb Ab gezeigt, da die zweite Welle 2 als seitlicher Abtrieb bei allen anderen Ausführungsvarianten 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 zweite Planetenradsatz RS2 und der vierte Planetenradsatz RS4 auch als Plus-Planetenradsätze ausgeführt werden.
Bei sämtlichen Ausführungsvarianten ist beispielhaft vorgesehen, dass der erste Planetenradsatz RS1 radial innen und der zweite Planetenradsatz RS2 radial außen angeordnet sind, wobei das Hohlrad 1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und das Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 ein gemeinsames Bauteil bilden. Der dritte Planetenradsatz RS3 ist radial innen und der vierte Planetenradsatz RS4 ist radial außen angeordnet, wobei das Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und das Sonnenrad SR4 des vierten Planetenradsatzes RS4 als gemeinsames Bauteil ausgeführt sind.
Bei den gemeinsamen Sonnenrad-Hohlradbauteilen handelt es sich jeweils um ein ringförmiges Bauteil, das sowohl innen, wie auch außen verzahnt ist.
Zur Anbindung der radial geschachtelten Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 ist bei den Ausführungsvarianten gemäß 1 und 2 vorgesehen, dass die erste Welle 1 bei geschlossenem dritten Schaltelement C über eine fünfte Welle 5 mit einem Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden ist. Das dritte als Kupplung ausgeführte Schaltelement C verbindet im geschlossenen Zustand die erste Welle 1 mit der fünften Welle 5. Ferner ist die erste Welle 1 bei geschlossenem vierten Schaltelement D über eine achte Welle 8 mit einem Planetenradträger PT3 des dritten Planetenradsatzes RS 3 und mit einem Planetenradträger PT4 eines vierten Planetenradsatzes RS4 verbunden. Das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement D verbindet im geschlossenen Zustand die erste Welle 1 mit der achten Welle 8. Ein Planetenradträger PT 1 des ersten Planetenradsatzes RS1 ist über eine sechste Welle 6 mit einem Hohlrad HR4 des vierten Planetenradsatzes RS4 verbunden. Ein als gemeinsames Bauteil ausgeführt des Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und einem Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS 1 sind bei geschlossenem fünften Schaltelement E über eine fünfte Welle 5 mit dem Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden. Das fünfte als Kupplung ausgeführte Schaltelement E verbindet im geschlossenen Zustand die dritte Welle 3 mit der fünften Welle 5. Auf diese Weise wird eine Verblockung des ersten Planetenradsatzes RS 1 realisiert, wodurch die Wellen an den Elementen des ersten Planetenradsatzes RS 1 dieselbe Drehzahl aufweisen. Ein Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist mit der zweiten Welle 2 und damit mit dem Abtrieb verbunden. Ein Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist über eine vierte Welle 4 bei geschlossenem sechsten Schaltelement F über eine siebente Welle 7 sowohl mit dem Sonnenrad SR4 des vierten Planetenradsatzes RS4 als auch mit dem Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS 3 verbunden, wobei das Sonnenrad SR 4 und das Hohlrad HR3 ein gemeinsames Bauteil bilden. Das sechste als Kupplung ausgeführte Schaltelement F verbindet im geschlossenen Zustand die vierte Welle 4 mit der siebenten Welle 7. Die vierte Welle 4 ist bei geschlossenem ersten als Bremse ausgeführten Schaltelement A mit dem Gehäuse 10 verbunden. Ein Sonnenrad SR3 des dritten Planetenradsatzes RS 3 ist über eine neunte Welle 9 bei geschlossenem zweiten als Bremse ausgeführten Schaltelement B mit dem Gehäuse 10 verbunden.
In 4 ist eine erste Verblockungsvariante für den ersten Planetenradsatz RS1 beispielhaft dargestellt. Im Unterschied zu den Ausführungen gemäß 1 und 2, bei denen die Verblockung des ersten Planetenradsatzes RS1 über das fünfte Schaltelement E erfolgt, um das Hohlrad HR1 mit dem Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 zu verbinden, ist bei der Ausführungsvariante gemäß 4 4 vorgesehen, dass die Verblockung über eine erste Alternative des fünften Schaltelements E1 erfolgt. Bei geschlossener erster Alternative des fünften Schaltelements E1 wird das Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die dritte Welle 3 und über die sechste Welle 6 mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden.
In 6 ist eine zweite Verblockungsvariante für den ersten Planetenradsatz RS1 dargestellt. Bei der Ausführung gemäß 6 wird die Verblockung des ersten Planetenradsatzes RS1 über eine zweite Alternative des fünften Schaltelements E2 realisiert. Im geschlossenen Zustand der zweiten Alternative des fünften Schaltelements E2 sind der Planetenradträger PT1 über die sechste Welle 6 und über die fünfte Welle 5 mit dem Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden. Bei dieser Variante bildet das gemeinsame Sonnenrad-SR2-Hohlrad-HR1-Bauteil die dritte Welle 3.
Die in 8 dargestellte Ausführung unterscheidet sich von der Ausführungsvariante gemäß 1 dadurch, dass eine Hybridvariante dargestellt ist. Hierzu ist eine elektrische Maschine EM vorgesehen, deren Rotor 11A koaxial zu einer Eingangswellenachse I der ersten Welle 1 angeordnet ist, wobei der Rotor 11A 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 9 ist eine weitere Hybridvariante anhand der Ausführungsvariante gemäß 1 dargestellt. Dazu ist vorgesehen, dass auch eine elektrische Maschine EM vorhanden ist, deren Antriebswelle 11 achsparallel zu der Eingangswellenachse I der ersten Welle 1 angeordnet ist, wobei die Antriebswelle 11 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 können das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement A und/oder das vierte als Kupplung ausgeführte Schaltelement D 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 3, 5 und 7, dass zum Schalten des ersten Vorwärtsganges G1 das erste Schaltelement A, das zweite Schaltelement B, das dritte Schaltelement C und das vierte Schaltelement D geschlossen sind. Zum Schalten des zweiten Vorwärtsganges G2 sind das erste Schaltelement A, das zweite Schaltelement B, das vierte Schaltelements D und das fünfte Schaltelements E oder die erste Alternative des fünften Schaltelements E1 oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements E2 geschlossen. Zum Schalten des dritten Vorwärtsganges G3. 1 sind das erste Schaltelement A, das dritte Schaltelement C, das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E oder die erste Alternative des fünften Schaltelements E1 oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements E2 geschlossen. Zum Schalten des vierten Vorwärtsganges G4 sind das erste Schaltelement A, das vierte Schaltelement D, das fünfte Schaltelement E oder die erste Alternative des fünften Schaltelements E1 oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements E2 und das sechste Schaltelements F geschlossen. Zum Schalten des fünften Vorwärtsganges G5 sind das erste Schaltelement A, das dritte Schaltelement C, das vierte Schaltelement D und das sechste Schaltelement F geschlossen. Zum Schalten des sechsten Vorwärtsganges G6 sind das dritte Schaltelement C, das vierte Schaltelements D, das fünfte Schaltelement E oder die erste Alternative des fünften Schaltelements E1 oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements E2 und das sechste Schaltelement F geschlossen. Zum Schalten des siebenten Vorwärtsganges G7 sind das zweite Schaltelement B, das dritte Schaltelement C, das vierte Schaltelement D und das sechste Schaltelement F geschlossen. Zum Schalten des achten Vorwärtsganges G8 sind das zweite Schaltelement B, das vierte Schaltelement D, das fünfte Schaltelement E oder die erste Alternative des fünften Schaltelements E1 oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements E2 und das sechste Schalt-element F geschlossen. Zum Schalten des neunten Vorwärtsganges G9 sind das zweite Schaltelement B, das dritte Schaltelement C, das fünfte Schaltelement E oder die erste Alternative des fünften Schaltelements E1 oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements E2 und das sechste Schaltelement F geschlossen und zum Schalten des Rückwärtsganges R1 sind das erste Schaltelements A, das zweite Schaltelements B, das dritte Schaltelement C und das sechste Schaltelement F geschlossen.
Ferner ist vorgesehen, dass zum Schalten einer ersten Alternative des dritten Vorwärtsganges G3.2 das erste Schaltelement A, das zweite Schaltelement B, das dritte Schaltelement C und das fünfte Schaltelement E oder die erste Alternative des Schaltelements E1 oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements E2 geschlossen sind, und dass zum Schalten einer zweiten Alternative des dritten Vorwärtsganges G3. 3 das erste Schaltelement A, das dritte Schaltelement C, das fünfte Schaltelement E oder die erste Alternative des fünften Schaltelements E1 oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements E2 und das sechste Schaltelement F geschlossen sind.
Bei den in den 3, 5, und 7 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: neunte Welle
10: Gehäuse
11: Antriebswelle der elektrischen Maschine
11A: 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
G3.1: dritter Vorwärtsgang
G4: vierter Vorwärtsgang
G5: fünfter Vorwärtsgang
G6: sechster Vorwärtsgang
G7: siebenter Vorwärtsgang
G8: achter Vorwärtsgang
G9: neunter Vorwärtsgang
R1: Rückwärtsgang
G3.2: erste Alternative des dritten Vorwärtsganges
G3.3: zweite Alternative des dritten Vorwärtsganges
A: erstes Schaltelement
B: zweites Schaltelement
C: drittes Schaltelement
D: viertes Schaltelement
E: fünftes Schaltelement
E1: erste Alternative des fünften Schaltelements
E2: zweite Alternative des fünften Schaltelements
F: sechstes 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
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Zitierte Patentliteratur

DE 202006006003 U1 [0002]

Claims

Mehrstufengetriebe für ein Fahrzeug in Planetenbauweise mit einem Gehäuse (10), 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 sieben weitere Wellen (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) und sechs Schaltelemente (A, B, C, D, E, E1, E2, F) vorgesehen sind, durch deren Betätigung zumindest neun Vorwärtsgänge (G1, G2, G3.1, G3.2, G3.3, G4, G5, G6, G7, G8, G9) 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 (SR1) 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) eines zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist, dass ein Planetenradträger (PT1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit einem Hohlrad (HR4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden ist, dass ein Hohlrad (HR2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit einem Sonnenrad (SR4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) und mit einem Hohlrad (HR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbindbar ist, und dass ein Sonnenrad (SR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit dem Gehäuse (10) verbindbar ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenradsatz (RS1) radial innen und der zweite Planetenradsatz (RS2) radial außen angeordnet sind, wobei das Hohlrad (HR1) des ersten Planetenradsatzes und das Sonnenrad (SR2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) als gemeinsames Bauteil ausgeführt sind.
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.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verblockung des ersten Planetenradsatzes (RS1) das Hohlrad (HR1) bei geschlossenem fünften Schaltelement (E) mit dem Sonnenrad (SR1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verblockung des ersten Planetenradsatzes (RS1) das Hohlrad (HR1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) bei geschlossener ersten Alternative des fünften Schaltelements (E1) mit dem Planetenradträger (PT1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verblockung des ersten Planetenradsatzes (RS1) der Planetenradträger (PT1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit dem Sonnenrad (SR1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement (A) im geschlossenen Zustand eine vierte Welle (4) mit dem Gehäuse (10) verbindet.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites als Bremse ausgeführtes Schaltelement (B) im geschlossenen Zustand eine neunte Welle (9) mit dem Gehäuse (10) verbindet.
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 fünften Welle (5) verwendet.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein viertes als Kupplung ausgeführtes Schaltelement (D) im geschlossenen Zustand die erste Welle (1) mit einer achten Welle (8) verbindet.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte als Kupplung ausgeführte Schaltelement (E) im geschlossenen Zustand eine dritte Welle (3) mit einer fünften Welle (5) verbindet.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Alternative des als Kupplung ausgeführten fünften Schaltelements (E1) im geschlossenen Zustand eine dritte Welle (3) mit einer sechsten Welle (6) verwendet.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Alternative des als Kupplung ausgeführten fünften Schaltelements (E2) im geschlossenen Zustand eine fünfte Welle (5) mit einer sechsten Welle (6) verbindet.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste als Kupplung ausgeführte Schaltelement (F) im geschlossenen Zustand eine vierte Welle (4) mit einer siebenten Welle (7) verbindet.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektrische Maschine (EM) vorgesehen ist, deren Antriebswelle oder deren Rotor (11A) koaxial zu der Eingangswellenachse (I) der ersten Welle (1) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle oder der Rotor (11A) 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 zumindest eine elektrische Maschine (EM) vorgesehen ist, deren Antriebswelle (11) achsparallel zu der Eingangswellenachse (I) der ersten Welle (1) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (11) der elektrischen Maschine (EM) direkt oder über zumindest eine Stirnradstufe (ST) mit der ersten Welle (1) verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des ersten Vorwärtsganges (G1) das erste Schaltelement (A), das zweite Schaltelement (B), das dritte Schaltelement (C) und das vierte Schaltelement (D) geschlossen sind, das zum Schalten des zweiten Vorwärtsganges (G2) das erste Schaltelement (A), das zweite Schaltelement (B), das vierte Schaltelements (D) und das fünfte Schaltelements (E) oder die erste Alternative des fünften Schaltelements (E1) oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements (E2) geschlossen sind, dass zum Schalten des dritten Vorwärtsganges (G3. 1) das erste Schaltelement (A), das dritte Schaltelement (C), das vierte Schaltelement (D) und das fünfte Schaltelement (E) oder die erste Alternative des fünften Schaltelements (E1) oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements (E2) geschlossen sind, dass zum Schalten des vierten Vorwärtsganges (G4) das erste Schaltelement (A), das vierte Schaltelement (D), das fünfte Schaltelement (E) oder die erste Alternative des fünften Schaltelements (E1) oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements (E2) und das sechste Schaltelements (F) geschlossen sind, dass zum Schalten des fünften Vorwärtsganges (G5) das erste Schaltelement (A), das dritte Schaltelement (C), das vierte Schaltelement (D) und das sechste Schaltelement (F) geschlossen sind, dass zum Schalten des sechsten Vorwärtsganges (G6) das dritte Schaltelement (C), das vierte Schaltelements (D), das fünfte Schaltelement (E) oder die erste Alternative des fünften Schaltelements (E1) oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements (E2) und das sechste Schaltelement (F) geschlossen sind, dass zum Schalten des siebenten Vorwärtsganges (G7) das zweite Schaltelement (B), das dritte Schaltelement (C), das vierte Schaltelement (D) und das sechste Schaltelement (F) geschlossen sind, dass zum Schalten des achten Vorwärtsganges (G8) das zweite Schaltelement (B), das vierte Schaltelement (D), das fünfte Schaltelement (E) oder die erste Alternative des fünften Schaltelements (E1) oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements (E2) und das sechste Schaltelement (F) geschlossen sind, dass zum Schalten des neunten Vorwärtsganges (G9) das zweite Schaltelement (B), das dritte Schaltelement (C), das fünfte Schaltelement (E) oder die erste Alternative des fünften Schaltelements (E1) oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements (E2) und das sechste Schaltelement (F) geschlossen sind, und dass zum Schalten des Rückwärtsganges (R1) das erste Schaltelements (A), das zweite Schaltelements (B), das dritte Schaltelement (C) und das sechste Schaltelement (F) geschlossen sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten einer ersten Alternative des dritten Vorwärtsganges (G3.2) das erste Schaltelement (A), das zweite Schaltelement (B), das dritte Schaltelement (C) und das fünfte Schaltelement (E) oder die erste Alternative des Schaltelements (E1) oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements (E2) geschlossen sind, und dass zum Schalten einer zweiten Alternative des dritten Vorwärtsganges (G3. 3) das erste Schaltelement (A), das dritte Schaltelement (C), das fünfte Schaltelement (E) oder die erste Alternative des fünften Schaltelements (E1) oder die zweite Alternative des fünften Schaltelements (E2) und das sechste Schaltelement (F) geschlossen sind.