-
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, sowie ein Planetenradsatzsystem mit fünf Wellen und einen zusätzlichen Planetenradsatz, wobei ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen sind, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen über das Planetenradsatzsystem und den zusätzlichen Planetenradsatz unter Schaltung unterschiedlicher Gänge zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle darstellbar sind.
-
Vorliegend bezeichnet ein Getriebe also ein mehrgängiges Getriebe, d. h. es sind mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Getriebes durch Betätigung entsprechender Schaltelemente schaltbar, wobei dies vorzugsweise automatisch vollzogen wird. Je nach Anordnung der Schaltelemente handelt es sich bei diesen um Kupplungen oder auch um Bremsen. Derartige Getriebe kommen überwiegend in Kraftfahrzeugen zur Anwendung, um ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des jeweiligen Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen.
-
Aus der
AT 15018 U2 geht ein Getriebe hervor, welches sich aus einem Planetenradsatzsystem und einem zusätzlichen Planetenradsatz zusammensetzt. Dem Planetenradsatzsystem sind dabei fünf Wellen zugeordnet, über welche Elemente des Planetenradsatzsystems innerhalb des Getriebes angebunden sind. Ferner umfasst das Getriebe bei einer Variante der
AT 15018 U2 fünf Schaltelemente, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen über das Planetenradsatzsystem und den zusätzlichen Planetenradsatz unter Schaltung unterschiedlicher Gänge zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle verwirklicht werden können.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe mit einer möglichst kompakten Bauweise bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang, bei welchem ein erfindungsgemäßes Getriebe zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand von Anspruch 18.
-
Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, sowie ein Planetenradsatzsystem mit fünf Wellen und einen zusätzlichen Planetenradsatz. Ferner sind mindestens fünf Schaltelemente vorgesehen, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen über das Planetenradsatzsystem und den zusätzlichen Planetenradsatz unter Schaltung unterschiedlicher Gänge zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle darstellbar sind.
-
Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten des Getriebes axial und/oder radial drehfest miteinander verbunden sind oder über das eine derartige Verbindung bei Betätigung eines entsprechenden Schaltelements herstellbar ist. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches eine jeweilige Komponente zum Beispiel radial angebunden wird.
-
Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Achse gemeint, entlang welcher das Planetenradsatzsystem und der zusätzliche Planetenradsatz koaxial zueinander liegend angeordnet sind. Unter „radial“ ist dann eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer auf dieser Achse liegenden Welle zu verstehen.
-
Das Planetenradsatzsystem und der zusätzliche Planetenradsatz sind bevorzugt axial ausgehend von einer Anschlussstelle der Antriebswelle in der Reihenfolge Planetenradsatzsystem und zusätzlicher Planetenradsatz angeordnet. Alternativ dazu folgen auf die Anschlussstelle der Antriebswelle zunächst der zusätzliche Planetenradsatz und dann das Planetenradsatzsystem.
-
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Antriebswelle drehfest mit der ersten Welle des Planetenradsatzsystems verbunden ist, dessen zweite Welle über das erste Schaltelement drehfest mit einem ersten Element des zusätzlichen Planetenradsatzes verbunden werden kann, welches ferner mittels des zweiten Schaltelements an einem drehfesten Bauelement festsetzbar ist. Des Weiteren kann die dritte Welle des Planetenradsatzsystems über das dritte Schaltelement drehfest mit einem dritten Element des zusätzlichen Planetenradsatzes verbunden werden, welches zudem mittels des vierten Schaltelements drehfest mit der vierten Welle in Verbindung gebracht werden kann. Die fünfte Welle des Planetenradsatzsystems kann über das fünfte Schaltelement am drehfesten Bauelement festgesetzt werden, wohingegen ein zweites Element des zusätzlichen Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist.
-
Mit anderen Worten ist bei dem erfindungsgemäßen Getriebe also die Antriebswelle permanent drehfest mit der ersten Welle des Planetenradsatzsystems verbunden, während die Abtriebswelle ständig drehfest mit dem zweiten Element des zusätzlichen Planetenradsatzes in Verbindung steht.
-
Bei Betätigung des ersten Schaltelements wird die zweite Welle des Planetenradsatzsystems drehfest mit dem ersten Element des zusätzlichen Planetenradsatzes verbunden, wobei das erste Element des zusätzlichen Planetenradsatzes zudem im geschlossenen Zustand des zweiten Schaltelements am drehfesten Bauelement festgesetzt und damit an einer Drehbewegung gehindert ist. Das dritte Schaltelement verbindet im betätigten Zustand die dritte Welle des Planetenradsatzsystems und das dritte Element des zusätzlichen Planetenradsatzes drehfest miteinander, während das vierte Schaltelement im geschlossenen Zustand eine drehfeste Verbindung des dritten Elements des zusätzlichen Planetenradsatzes mit der vierten Welle des Planetenradsatzsystems herstellt. Schließlich setzt noch das fünfte Schaltelement im betätigten Zustand die fünfte Welle des Planetenradsatzsystems am drehfesten Bauelement fest und hindert die fünfte Welle damit an einer Drehbewegung.
-
Bei dem drehfesten Bauelement des Getriebes handelt es sich erfindungsgemäß um eine permanent stillstehende Komponente des Getriebes, bevorzugt um ein Getriebegehäuse oder einen Teil eines derartigen Getriebegehäuses.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe sind das zweite Schaltelement und das fünfte Schaltelement als Bremsen gestaltet, die bei Ansteuerung jeweils die je zugehörige Komponente des Getriebes auf Stillstand abbremsen und am drehfesten Bauelement festsetzen. Dagegen liegen das erste, das dritte und das vierte Schaltelement als Kupplungen vor, welche bei Betätigung jeweils die je zugehörigen rotierbaren Komponenten des Getriebes in ihren Drehbewegungen einander angleichen und im Folgenden drehfest miteinander verbinden.
-
Das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement sind, je nach axialer Anordnung des Planetenradsatzsystems und des zusätzlichen Planetenradsatzes, entweder axial auf einer der Anschlussstelle der Antriebswelle abgewandt liegenden Seite des zusätzlichen Planetenradsatzes vorgesehen oder liegen axial im Bereich der Anschlussstelle der Antriebswelle. Dabei ist das zweite Schaltelement axial zwischen dem zusätzlichen Planetenradsatz und dem ersten Schaltelement platziert. Aufgrund dieser räumlichen Anordnung könnte daher eine Versorgung des ersten und des zweiten Schaltelements über eine gemeinsame Versorgungsleitung realisiert sein.
-
Dagegen sind das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement axial insbesondere zwischen dem Planetenradsatzsystem und dem zusätzlichen Planetenradsatz angeordnet, wobei das vierte Schaltelement hierbei weiter bevorzugt axial zwischen dem Planetenradsatzsystem und dem dritten Schaltelement liegt. Ferner sind das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement hierbei axial unmittelbar nebeneinanderliegend sowie radial im Wesentlichen auf derselben Höhe vorgesehen, so dass hier ebenfalls eine gemeinsame Versorgung denkbar wäre. Das fünfte Schaltelement ist insbesondere im Bereich des Planetenradsatzsystems und damit auf derselben axialen Höhe sowie radial umliegend zu diesem platziert.
-
Eine jeweilige drehfeste Verbindung der rotierbaren Elemente der Planetenradsätze ist erfindungsgemäß bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen realisiert, die dabei bei räumlich dichter Lage der Elemente auch als kurze axiale und/oder radiale Zwischenstücke vorliegen können. Konkret können die permanent drehfest miteinander verbundenen Elemente der Planetenradsätze dabei jeweils entweder als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Im zweitgenannten Fall werden dann die jeweiligen Elemente und die ggf. vorhandene Welle durch ein gemeinsames Bauteil gebildet, wobei dies insbesondere eben dann realisiert wird, wenn die jeweiligen Elemente im Getriebe räumlich dicht beieinander liegen.
-
Bei Elementen der Planetenradsätze, die erst durch Betätigung eines jeweiligen Schaltelements drehfest miteinander verbunden werden, wird eine Verbindung ebenfalls bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen verwirklicht.
-
Insgesamt zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Getriebe durch eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen, einen guten Verzahnungswirkungsgrad und geringe Getriebeverluste aus.
-
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung weist das Planetenradsatzsystem mindestens ein erstes Planetenrad auf, welches sowohl mit einem ersten Sonnenrad, das drehfest mit der zweiten Welle verbunden ist, als auch mit einem ersten Hohlrad im Zahneingriff steht, welches drehfest mit der ersten Welle in Verbindung steht. Zudem verfügt das Planetenradsatzsystem über mindestens ein zweites Planetenrad, das sowohl mit einem zweiten Sonnenrad, das drehfest mit der dritten Welle verbunden ist, als auch mit einem zweiten Hohlrad kämmt, welches drehfest mit der fünften Welle in Verbindung steht. Dabei stehen das mindestens eine erste Planetenrad und das mindestens eine zweite Planetenrad miteinander im Zahneingriff und sind gemeinsam über einen Planetensteg des Planetenradsatzsystems geführt, welcher drehfest mit der vierten Welle verbunden ist.
-
Das Planetenradsatzsystem setzt sich also in diesem Fall aus zwei Sonnenrädern, zwei Hohlrädern und einem Planetensteg zusammen, wobei ein erstes Sonnenrad und ein erstes Hohlrad dabei bevorzugt in einer ersten axialen Radebene vorgesehen und mit mindestens einem ersten Planetenrad kämmen, während ein zweites Hohlrad und ein zweites Sonnenrad insbesondere in einer zweiten axialen Radebene platziert sind und mit mindestens einem zweiten Planetenrad im Zahneingriff stehen. Die Planetenräder werden gemeinsam über den Planetensteg des Planetenradsatzsystems geführt und stehen zudem untereinander im Zahneingriff.
-
Im vorliegenden Fall wird also das Planetenradsatzsystem funktional durch zwei Planetenradsätze gebildet, die jeweils als Minus-Planetensätze gestaltet sind. Die beiden Planetenradsätze liegen dabei bevorzugt axial unmittelbar nebeneinander, wobei das mindestens eine Planetenrad des einen Planetenradsatzes und das mindestens eine Planetenrad des anderen Planetenradsatzes untereinander kämmen. Zudem werden die Planetenräder über einen gemeinsamen Planetensteg drehbar gelagert geführt.
-
In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform ist jeweils eines der miteinander im Zahneingriff stehenden Planetenräder axial in den Bereich des jeweils anderen Planetenrades verlängert. Bevorzugt ist dabei das jeweilige Planetenrad axial verlängert ausgeführt, welches der Übersetzungsstufe mit der kleineren Standübersetzung zugeordnet ist.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe können acht Vorwärtsgänge durch selektives Schließen von je drei Schaltelementen realisiert werden. Dabei wird ein erster Vorwärtsgang durch Betätigen des ersten, des vierten und des fünften Schaltelements geschaltet, während ein zweiter Vorwärtsgang durch Schließen des zweiten, des vierten und des fünften Schaltelements gebildet wird. Des Weiteren ergibt sich ein dritter Vorwärtsgang durch Betätigen des ersten, des zweiten und des vierten Schaltelements, wohingegen ein vierter Vorwärtsgang durch Betätigen des zweiten, des dritten und des vierten Schaltelements schaltbar ist. Ferner kann ein fünfter Vorwärtsgang durch Schließen des ersten, des dritten und des vierten Schaltelements dargestellt werden, wobei für die Schaltung eines sechsten Vorwärtsganges das erste, das zweite und das dritte Schaltelement zu betätigen sind. Zudem ergibt sich ein siebter Vorwärtsgang durch Betätigen des ersten, des dritten und des fünften Schaltelements, während ein achter Vorwärtsgang durch Schließen des zweiten, des dritten und des fünften Schaltelements geschaltet werden kann.
-
Bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen des Planetenradsatzsystems und des zusätzlichen Planetenradsatzes wird hierdurch eine für die Anwendung im Bereich eines Kraftfahrzeuges geeignete Übersetzungsreihe realisiert. Für eine aufeinanderfolgende Schaltung der Vorwärtsgänge entsprechend ihrer Reihenfolge ist dabei stets der Zustand von je zwei Schaltelementen zu variieren, indem eines der am vorhergehenden Vorwärtsgang beteiligten Schaltelemente zu öffnen und ein anderes Schaltelement zur Darstellung des nachfolgenden Vorwärtsganges zu schließen ist. Dies hat dann auch zur Folge, dass ein Schalten zwischen den Gängen sehr zügig ablaufen kann.
-
Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung kann das dritte Element des zusätzlichen Planetenradsatzes zudem mittels eines sechsten Schaltelements am drehfesten Bauelement festgesetzt werden. Mit anderen Worten ist also ein zusätzliches, sechstes Schaltelement vorgesehen, bei dessen Betätigung das dritte Element des zusätzlichen Planetenradsatzes drehfest mit dem drehfesten Bauelement verbunden und damit an einer Drehbewegung gehindert wird. Dieses als Bremse gestaltete, sechste Schaltelement ist hierbei bevorzugt in einer Radebene des zusätzlichen Planetenradsatzes vorgesehen und liegt damit axial im Wesentlichen auf derselben Höhe, sowie radial umliegend zu diesem.
-
In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform können dann zusätzlich zu den acht darstellbaren Vorwärtsgängen zwei Rückwärtsgänge realisiert werden, wobei sich dabei ein erster Rückwärtsgang durch Betätigen des ersten, des fünften und des sechsten Schaltelements, sowie ein zweiter Rückwärtsgang durch Schließen des ersten, des vierten und des sechsten Schaltelements ergibt. In vorteilhafter Weise können also durch Vorsehen des zusätzlichen, sechsten Schaltelements zwei mechanische Rückwärtsgänge realisiert werden, über welche eine Rückwärtsfahrt bei Antrieb über die dem erfindungsgemäßen Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfinden kann.
-
Entsprechend einer zu der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die vierte Welle des Planetenradsatzsystems ferner über ein sechstes Schaltelement am drehfesten Bauelement festgesetzt werden. Auch in diesem Fall ist also ein zusätzliches, sechstes Schaltelement vorgesehen, bei dessen Betätigung die vierte Welle des Planetenradsatzsystems am drehfesten Bauelement festgesetzt und damit an einer Drehbewegung gehindert wird. Das als Bremse ausgeführte, sechste Schaltelement ist hierbei bevorzugt axial zwischen dem Planetenradsatzsystem und dem vierten Schaltelement vorgesehen.
-
In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform können dann, zusätzlich zu den bereits darstellbaren, acht Vorwärtsgängen, noch zwei weitere Vorwärtsgänge, sowie ein mechanischer Rückwärtsgang verwirklicht werden. Dabei ergibt sich ein neunter Vorwärtsgang durch Betätigen des ersten, des dritten und des sechsten Schaltelements, während für die Darstellung eines zehnten Vorwärtsganges das zweite, das dritte und das sechste Schaltelement zu schließen sind. Hingegen wird der erste Rückwärtsgang durch Betätigen des ersten, des vierten und des sechsten Schaltelements geschaltet. Abgesehen von den beiden zusätzlichen Vorwärtsgängen kann also auch im Falle der vorgenannten Ausführungsform ein Rückwärtsgang realisiert werden, in welchem eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges bei Antrieb über eine dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfindet.
-
Weiter alternativ ist zudem ein sechstes Schaltelement vorgesehen, über welches die fünfte Welle des Planetenradsatzsystems drehfest mit dem dritten Element des zusätzlichen Planetenradsatzes in Verbindung gebracht werden kann. Auch in diesem Fall ist also ein zusätzliches, sechstes Schaltelement vorgesehen, wobei dieses im betätigten Zustand die fünfte Welle des Planetenradsatzsystems und das dritte Element des zusätzlichen Planetenradsatzes drehfest miteinander verbindet. Das sechste Schaltelement, welches in diesem Fall als Kupplung gestaltet ist, ist hierbei axial bevorzugt zwischen dem Planetenradsatzsystem und dem vierten Schaltelement vorgesehen und liegt dabei weiter bevorzugt axial unmittelbar benachbart zum vierten Schaltelement und zum dritten Schaltelement. Insofern könnte auch hier eine gemeinsame Versorgung mit dem dritten Schaltelement und dem vierten Schaltelement verwirklicht sein.
-
In Weiterbildung der vorgenannten Variante kann dann ein erster Rückwärtsgang durch Betätigen des ersten, des fünften und des sechsten Schaltelements dargestellt werden. In vorteilhafter Weise kann also zusätzlich zu den bereits darstellbaren, acht Vorwärtsgängen noch ein mechanischer Rückwärtsgang verwirklicht werden, in welchem eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges bei Antrieb über die dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfindet.
-
Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass der zusätzliche Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz vorliegt, wobei es sich bei dem ersten Element des zusätzlichen Planetenradsatzes um ein Sonnenrad, bei dem zweiten Element des zusätzlichen Planetenradsatzes um einen Planetensteg und bei dem dritten Element des zusätzlichen Planetenradsatzes um ein Hohlrad handelt. Ein Minus-Planetensatz setzt sich auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise aus den Elementen Sonnenrad, Planetensteg und Hohlrad zusammen, wobei der Planetensteg mindestens ein, bevorzugt aber mehrere Planetenräder führt, die im Einzelnen jeweils sowohl mit dem Sonnenrad, als auch dem umliegenden Hohlrad kämmen.
-
Alternativ dazu könnte der zusätzliche Planetenradsatz aber auch als Plus-Planetensatz vorliegen, wobei es sich bei dem ersten Element des zusätzlichen Planetenradsatzes dann um ein Sonnenrad, bei dem zweiten Element des zusätzlichen Planetenradsatzes um ein Hohlrad und bei dem dritten Element des zusätzlichen Planetenradsatzes um einen Planetensteg handelt. Bei einem Plus-Planetensatz sind ebenfalls die Elemente Sonnenrad, Hohlrad und Planetensteg vorhanden, wobei Letzterer mindestens ein Planetenradpaar führt, bei welchem das eine Planetenrad mit dem innenliegenden Sonnenrad und das andere Planetenrad mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen.
-
Wo es eine Anbindung der einzelnen Elemente zulässt, kann ein Minus-Planetensatz in einen Plus-Planetensatz überführt werden, wobei dann gegenüber der Ausführung als Minus-Planetensatz die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine Getriebestandübersetzung um eins zu erhöhen ist. Umgekehrt könnte auch ein Plus-Planetensatz durch einen Minus-Planetensatz ersetzt werden, sofern die Anbindung der Elemente des Getriebes dies ermöglicht. Dabei wären dann im Vergleich zu dem Plus-Planetensatz ebenfalls die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine Getriebestandübersetzung um eins zu reduzieren.
-
In Weiterbildung der Erfindung sind ein oder mehrere Schaltelemente jeweils als kraftschlüssige Schaltelemente realisiert. Kraftschlüssige Schaltelemente haben den Vorteil, dass sie auch unter Last geschaltet werden können, so dass ein Wechsel zwischen den Gängen ohne Zugkraftunterbrechung vollziehbar ist. Das vierte Schaltelement kann aber auch als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein, wie beispielsweise als Klauenkupplung oder Sperrsynchronisation. Denn das vierte Schaltelement ist an der Darstellung des ersten bis fünften Vorwärtsganges beteiligt, so dass hier letztendlich nur ein Öffnen im Zuge einer aufeinanderfolgenden Hochschaltung stattfindet. Ein formschlüssiges Schaltelement hat gegenüber einem kraftschlüssigen Schaltelement den Vorteil, dass im geöffneten Zustand nur geringe Schleppmomente auftreten, so dass sich ein höherer Wirkungsgrad realisieren lässt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Abtriebswelle eine Verzahnung auf, über welche die Abtriebswelle mit einem achsparallel zur Abtriebswelle angeordneten Differentialgetriebe in Wirkverbindung steht. Hierbei ist die Verzahnung bevorzugt an einer Anschlussstelle der Abtriebswelle vorgesehen, wobei diese Anschlussstelle der Abtriebswelle bevorzugt axial an demselben axialen Ende des Getriebes liegt, wie die Anschlussstelle der Antriebswelle. Alternativ dazu kann eine Anschlussstelle der Abtriebswelle aber auch axial an einem entgegengesetzten Ende des Getriebes vorgesehen sein.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Elektromaschine vorgesehen, deren Rotor mit der Antriebswelle, einer der fünf Wellen, einem der Elemente des zusätzlichen Planetenradsatzes oder mit der Abtriebswelle verbunden ist. Bevorzugt ist dann ein Stator der Elektromaschine drehfest mit dem drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden. Zudem kann die Elektromaschine hierbei insbesondere elektromotorisch und/oder generatorisch betrieben werden, um unterschiedliche Funktionen zu realisieren. Insbesondere kann dabei ein rein elektrisches Fahren, ein Boosten über die Elektromaschine, ein Abbremsen und Rekuperieren und/oder ein Synchronisieren im Getriebe über die Elektromaschine vollzogen werden. Der Rotor der Elektromaschine kann dabei koaxial zu dem jeweiligen Bauelement liegen oder achsversetzt zu diesem angeordnet sein, wobei im letztgenannten Fall dann eine Koppelung über eine oder mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen, beispielsweise in Form von Stirnradstufen, oder auch einen Zugmitteltrieb, wie einen Ketten- oder Riementrieb, realisiert sein kann.
-
Bevorzugt ist der Rotor der Elektromaschine aber mit der Antriebswelle drehfest gekoppelt, wobei hierdurch ein rein elektrisches Fahren des Kraftfahrzeuges auf geeignete Art und Weise dargestellt wird. Weiter bevorzugt werden eines oder mehrere der Schaltelemente als interne Anfahrelemente für das elektrische Fahren verwendet. Als Alternative kann aber auch eine separate Anfahrkupplung zur Anwendung kommen, welche zwischen der Elektromaschine und dem Getrieberadsatz positioniert ist.
-
Für das rein elektrische Fahren wird einer der Gänge im Getriebe geschaltet, wobei in den Vorwärtsgängen dabei auch eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges realisierbar ist, indem über die Elektromaschine eine entgegengesetzte Drehbewegung eingeleitet wird, wodurch die Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges im Übersetzungsverhältnis des jeweiligen Vorwärtsganges stattfindet. In der Folge können die Übersetzungsverhältnisse der Vorwärtsgänge sowohl für die elektrische Vorwärts- als auch für die elektrische Rückwärtsfahrt genutzt werden. Der Rotor der Elektromaschine könnte aber abgesehen von der Antriebswelle auch an eines der übrigen, rotierbaren Bauelemente des Getriebes angebunden sein.
-
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, welche insbesondere in Kombination mit der vorgenannten Anordnung einer Elektromaschine realisiert wird, ist zudem eine Trennkupplung vorgesehen, über welche die Antriebswelle mit einer Anschlusswelle drehfest verbindbar ist. Die Anschlusswelle dient dann innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebsstranges der Anbindung an die Antriebsmaschine. Das Vorsehen der Trennkupplung hat dabei den Vorteil, dass im Zuge des rein elektrischen Fahrens eine Verbindung zur Antriebsmaschine unterbrochen werden kann, wodurch diese nicht mitgeschleppt wird. Die Trennkupplung ist dabei bevorzugt als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt, wie beispielsweise als Lamellenkupplung, kann aber ebenso gut auch als formschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise als Klauenkupplung oder Sperrsynchronisation, vorliegen.
-
Generell kann dem Getriebe prinzipiell ein Anfahrelement vorgeschaltet werden, beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung. Dieses Anfahrelement kann dann auch Bestandteil des Getriebes sein und dient der Gestaltung eines Anfahrvorgangs, indem es eine Schlupfdrehzahl zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle des Getriebes ermöglicht. Hierbei kann auch eines der Schaltelemente des Getriebes oder die evtl. vorhandene Trennkupplung als ein solches Anfahrelement ausgebildet sein, indem es bzw. sie als Reibschaltelement vorliegt. Zudem kann auf jeder Welle des Getriebes prinzipiell ein Freilauf zum Getriebegehäuse oder zu einer anderen Welle angeordnet werden.
-
Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges und ist dann zwischen einer insbesondere als Brennkraftmaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist die Antriebswelle des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein kann. Abtriebsseitig ist das Getriebe innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann bevorzugt mit einem Differentialgetriebe einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges gekoppelt, wobei hier allerdings auch eine Anbindung an ein Längsdifferential vorliegen kann, über welches eine Verteilung auf mehrere angetriebene Achsen des Kraftfahrzeuges stattfindet. Das Differentialgetriebe bzw. das Längsdifferential kann dabei mit dem Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Ebenso kann auch ein Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein.
-
Dass zwei Bauelemente des Getriebes drehfest „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Verbindung dieser Bauelemente, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Elemente der Planetenradsätze und/oder auch Wellen und/oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind starr miteinander gekoppelt.
-
Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen des Getriebes vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent drehfest miteinander gekoppelt, sondern eine drehfeste Koppelung wird erst durch Betätigen des zwischenliegenden Schaltelements vorgenommen. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran unmittelbar angekoppelten Bauelemente in ihren Drehbewegungen aneinander angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.
-
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, in welchem ein erfindungsgemäßes Getriebe zur Anwendung kommt;
- 2 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
- 4 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
- 5 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
- 6 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
- 7 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer sechsten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
- 8 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 2 bis 7;
- 9 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
- 10 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 9;
- 11 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer achten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
- 12 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 11;
- 13 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer neunten Ausführungsform der Erfindung; und
- 14 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 13.
-
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, in welchem eine Verbrennungskraftmaschine VKM über einen zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer TS mit einem Getriebe G verbunden ist. Dem Getriebe G ist abtriebsseitig ein Differentialgetriebe AG nachgeschaltet, über welches eine Antriebsleistung auf Antriebsräder DW einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges verteilt wird. Das Getriebe G und der Torsionsschwingungsdämpfer TS sind dabei in einem gemeinsamen Getriebegehäuse zusammengefasst, in welches dann auch das Differentialgetriebe AG integriert sein kann. Wie zudem in 1 zu erkennen ist, sind die Verbrennungskraftmaschine VKM, der Torsionsschwingungsdämpfer TS, das Getriebe G und auch das Differentialgetriebe AG quer zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet.
-
Aus 2 geht eine schematische Darstellung des Getriebes G gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung hervor. Wie zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G ein Planetenradsatzsystem PS und einen zusätzlichen Planetenradsatz P1, wobei sich das Planetenradsatzsystem PS aus einem ersten Sonnenrad SO1, mindestens einem ersten Planetenrad PR1, einem ersten Hohlrad HO1, einem zweiten Sonnenrad SO2, mindestens einem zweitem Planetenrad PR2, einem zweiten Hohlrad HO2 und einem Planetensteg PG zusammensetzt.
-
Wie in 2 zu erkennen ist, sind die Planetenräder PR1 und PR2 gemeinsam über den Planetensteg PG drehbar gelagert, wobei das mindestens eine erste Planetenrad PR1 in einer ersten axialen Radebene I sowohl mit dem radial innenliegenden, ersten Sonnenrad SO1, als auch mit dem radial umliegenden, ersten Hohlrad HO1 im Zahneingriff steht. Ebenso kämmt auch das mindestens eine zweite Planetenrad PR2 in einer zweiten axialen Radebene II sowohl mit dem radial innenliegenden, zweiten Sonnenrad SO2, als auch mit dem radial umliegenden, zweiten Hohlrad HO2. Dabei bilden das erste Hohlrad HO1, das mindestens eine erste Planetenrad PR1 und das erste Sonnenrad SO1 eine erste Übersetzungsstufe, welche eine niedrigere Standgetriebeübersetzung aufweist, als eine zweite Übersetzungsstufe, welche durch das zweite Hohlrad HO2, das mindestens eine zweite Planetenrad PR2 und das zweite Sonnenrad SO2 gebildet ist.
-
Ferner stehen die Planetenräder PR1 und PR2 auch untereinander im Zahneingriff, indem das mindestens eine erste Planetenrad PR1 axial in den Bereich des mindestens einen zweiten Planetenrades PR2 verlängert ist. Rein funktional wird das Planetenradsatzsystem PS also durch zwei Planetenradsätze gebildet, die als Minus-Planetensätze gestaltet sind.
-
Der zusätzliche Planetenradsatz P1 setzt sich aus einem ersten Element E11, einem zweiten Element E21 und einem dritten Element E31 zusammen, wobei das erste Element E11 dabei durch ein Sonnenrad SO3, das zweite Element E21 durch einen Planetensteg PG3 und das dritte Element E31 durch ein Hohlrad HO3 gebildet ist. Insofern ist der zusätzliche Planetenradsatz P1 vorliegend als Minus-Planetensatz gestaltet, bei welchem der Planetensteg PG3 ein, bevorzugt aber mehrere Planetenräder PR3 drehbar gelagert führt, die im Einzelnen mit dem radial innenliegenden Sonnenrad SO3 und auch mit dem umliegenden Hohlrad HO3 im Zahneingriff stehen.
-
Wie in 2 zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G insgesamt fünf Schaltelemente in Form eines ersten Schaltelements K1, eines zweiten Schaltelements B1, eines dritten Schaltelements K2, eines vierten Schaltelements K3 und eines fünften Schaltelements B2. Dabei sind die Schaltelemente K1, B1, K2, K3 und B2 jeweils als kraftschlüssige Schaltelemente ausgeführt und liegen bevorzugt als Lamellenschaltelemente vor. Zudem sind das erste Schaltelement K1, das dritte Schaltelement K2 und das vierte Schaltelement K3 vorliegend als Kupplungen gestaltet, während das zweite Schaltelement B1 und das fünfte Schaltelement B2 als Bremsen vorliegen.
-
Dem Planetenradsatzsystem PS sind fünf Wellen W1, W2, W3, W4 und W5 zugeordnet, von welchen die erste Welle W1 innerhalb des Planetenradsatzsystems PS drehfest mit dem ersten Hohlrad HO1 verbunden ist. Ebenfalls innerhalb des Planetenradsatzsystems PS steht die zweite Welle W2 drehfest mit dem ersten Sonnenrad SO1 in Verbindung, während die dritte Welle W3 drehfest mit dem zweiten Sonnenrad SO2 verbunden ist. Hingegen steht die vierte Welle W4 drehfest mit dem Planetensteg PG in Verbindung, während dies im Falle der fünften Welle W5 das zweite Hohlrad HO2 ist.
-
Außerhalb des Planetenradsatzsystems PS ist die erste Welle W1 dann drehfest mit einer Antriebswelle GW1 des Getriebes G verbunden, wobei die Antriebswelle GW1 und die erste Welle W1 des Planetenradsatzsystems PS dabei auch einstückig ausgestaltet sein können. Aufgrund der drehfesten Verbindung mit der Antriebswelle GW1 steht auch das erste Hohlrad HO1 permanent drehfest mit der Antriebswelle GW1 in Verbindung. Ferner kann die zweite Welle W2 über das erste Schaltelement K1 drehfest mit dem ersten Element E11 des zusätzlichen Planetenradsatzes P1 verbunden werden, wobei das erste Element E11 des zusätzlichen Planetenradsatzes P1 zudem noch durch Schließen des zweiten Schaltelements B1 an einem drehfesten Bauelement festgesetzt werden kann, bei welchem es sich bevorzugt um das Getriebegehäuse des Getriebes G oder einen Teil des Getriebegehäuses handelt.
-
Wie zudem in 2 zu erkennen ist, kann die dritte Welle W3 des Planetenradsatzsystems PS durch Schließen des dritten Schaltelements K2 drehfest mit dem dritten Element E31 des zusätzlichen Planetenradsatzes P1 in Verbindung gebracht werden. Abgesehen davon kann das dritte Element E31 des zusätzlichen Planetenradsatzes P1 aber auch noch durch Schließen des vierten Schaltelements K3 drehfest mit der vierten Welle W4 des Planetenradsatzsystems PS verbunden werden, wohingegen die fünfte Welle W5 des Planetenradsatzsystems PS über das fünfte Schaltelement B2 am drehfesten Bauelement GG festgesetzt werden kann. Schließlich steht noch das zweite Element E21 des zusätzlichen Planetenradsatzes P1 permanent drehfest mit einer Abtriebswelle GW2 des Getriebes G in Verbindung.
-
Sowohl die Antriebswelle GW1, als auch die Abtriebswelle GW2 bilden an je einem axialen Ende jeweils eine Anschlussstelle GW1-A bzw. GW2-A aus, wobei die Anschlussstelle GW1-A im Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 einer Anbindung an die Verbrennungskraftmaschine VKM dient, während das Getriebe G an der Anschlussstelle GW2-A mit dem nachfolgenden Differentialgetriebe AG verbunden ist. Während die Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 dabei an einem axialen Ende des Getriebes G ausgestaltet ist, liegt die Anschlussstelle GW2-A der Abtriebswelle GW2 axial an einem hierzu entgegengesetzten axialen Ende, wobei die Abtriebswelle GW2 mit ihrer Anschlussstelle GW2-A hierbei quer zur Anschlussstelle GW 1-A der Antriebswelle GW 1 ausgerichtet ist.
-
Der zusätzliche Planetenradsatz P1 und das Planetenradsatzsystem PS sind auf die Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 axial folgend in der Reihenfolge Planetenradsatzsystem PS und zusätzlicher Planetenradsatz P1 angeordnet.
-
Wie in 2 zu erkennen ist, sind das erste Schaltelement K1 und das zweite Schaltelement B1 axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 abgewandt liegenden Seite des zusätzlichen Planetenradsatzes P1 vorgesehen, wobei hierbei das zweite Schaltelement B1 axial zwischen dem zusätzlichen Planetenradsatz P1 und dem ersten Schaltelement K1 liegt. Außerdem ist die Anschlussstelle GW2-A der Abtriebswelle GW2 axial zwischen dem zusätzlichen Planetenradsatz P1 und dem zweiten Schaltelement B1 vorgesehen. Aufgrund der räumlichen Anordnung des ersten Schaltelements K1 und des zweiten Schaltelements B1 könnte dabei eine gemeinsame Versorgung der beiden Schaltelement K1 und B1 realisiert sein.
-
Hingegen sind das dritte Schaltelement K2 und das vierte Schaltelement K3 axial zwischen dem Planetenradsatzsystem PS und dem zusätzlichen Planetenradsatz P1 angeordnet, wobei das vierte Schaltelement K3 dabei axial zwischen dem Planetenradsatzsystem PS und dem dritten Schaltelement K2 liegt. Hierbei liegen die beiden Schaltelement K2 und K3 axial unmittelbar nebeneinander, sowie radial im Wesentlichen auf derselben Höhe, nämlich im Bereich der Hohlräder HO1 und HO2 des Planetenradsatzsystems PS, so dass auch hier eine gemeinsame Versorgung in Frage kommt. Schließlich ist noch das fünfte Schaltelement B2 in der Radebene II vorgesehen und liegt damit axial im Bereich des zweiten Sonnenrades SO2 und des zweiten Hohlrades HO2 sowie radial umliegend zum Planetenradsatzsystem PS.
-
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, wobei diese weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 2 entspricht. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach 2 ist aber das zweite Element E21 des zusätzlichen Planetenradsatzes P1 durch das Hohlrad HO3 und das dritte Element E31 des zusätzlichen Planetenradsatzes P1 durch den Planetensteg PG3 gebildet. Zudem führt der Planetensteg PG3 mindestens ein Planetenradpaar, von dessen Planetenrädern PR31 und PR32 das eine Planetenrad PR31 mit dem radial innenliegenden Sonnenrad SO3 und das andere Planetenrad PR32 dem radial umliegenden Hohlrad HO3 kämmt. Zudem stehen die Planetenräder PR31 und PR32 untereinander im Zahneingriff. Insofern ist der zusätzliche Planetenradsatz P1 in diesem Fall als Plus-Planetensatz gestaltet. Außerdem ist noch die Anschlussstelle GW2-A der Abtriebswelle GW2 in einer Radebene des zusätzlichen Planetenradsatzes P1 vorgesehen und liegt damit axial auf Höhe des zusätzlichen Planetenradsatzes P1. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 3 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
-
Aus 4 geht eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung hervor. Diese Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu zusätzlich eine Elektromaschine EM vorgesehen ist, deren Stator S am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, während ein Rotor R der Elektromaschine EM drehfest mit der Antriebswelle GW1 verbunden ist. Des Weiteren kann die Antriebswelle GW1 an der Anschlussstelle GW1-A über eine zwischenliegende Trennkupplung K0, welche vorliegend als Lamellenschaltelement gestaltet ist, mit einer Anschlusswelle AN drehfest verbunden werden, welche wiederum mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine VKM mittels des zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfers TS verbunden ist. Aufgrund der drehfesten Verbindung des Rotors R mit der Antriebswelle GW1 ist die Elektromaschine EM koaxial zu der Antriebswelle GW1 platziert.
-
Über die Elektromaschine EM kann dabei ein rein elektrisches Fahren realisiert werden, wobei in diesem Fall die Trennkupplung K0 geöffnet wird, um die Antriebswelle GW1 von der Anschlusswelle AN zu entkoppeln und die Verbrennungskraftmaschine VKM nicht mitzuschleppen. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 4 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
-
Ferner zeigt 5 eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, welche dabei weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 4 entspricht. Unterschiedlich ist dabei, dass die Elektromaschine EM nicht koaxial, sondern achsversetzt zu der Antriebswelle GW1 angeordnet ist. In der Folge sind auch ein - vorliegend nicht im Detail dargestellter - Rotor der Elektromaschine EM und die Antriebswelle GW1 nicht drehfest miteinander verbunden, sondern über eine zwischenliegende Stirnradstufe SRS miteinander gekoppelt. Dabei ist ein Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS drehfest auf der Antriebswelle GW1 platziert und kämmt mit einem Stirnrad SR2, das drehfest auf einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM angeordnet ist. Diese Eingangswelle EW stellt dann innerhalb der Elektromaschine EM die Verbindung zum Rotor her. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 5 der Variante nach 4, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
-
Zudem ist in 6 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die ebenfalls wieder im Wesentlichen der Variante nach 4 entspricht. Wie schon bei der Ausgestaltung gemäß 5 ist dabei aber die Elektromaschine EM nicht koaxial, sondern achsversetzt zu der Antriebswelle GW1 platziert. Eine drehfeste Koppelung zwischen der Antriebswelle GW1 und einem - nicht dargestellten - Rotor der Elektromaschine EM ist dabei über einen Zugmitteltrieb ZT verwirklicht, der bevorzugt als Kettentrieb vorliegt. Dieser Zugmitteltrieb ZT koppelt dabei die Antriebswelle GW1 mit einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM. Ansonsten entspricht die Variante nach 6 der Ausführungsform nach 4, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
-
Ferner zeigt 7 eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer sechsten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Auch diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht dabei weitestgehend der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu das Planetenradsatzsystem PS und der zusätzliche Planetenradsatz P1 axial in geänderter Weise angeordnet sind. So folgt axial auf die Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 zunächst der zusätzliche Planetenradsatz P1 und erst anschließend das Planetenradsatzsystem PS, wobei hierbei die Radebene II des Planetenradsatzsystems PS der Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle zugewandt liegt. Dies hat dann auch zur Folge, dass die Anschlussstelle GW2-A der Abtriebswelle GW2 an demselben axialen Ende vorgesehen ist, wie die Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1. Ebenso sind nun auch das erste Schaltelement K1 und das zweite Schaltelement B1 an demselben axialen Ende des Getriebes G vorgesehen, wie die Anschlussstelle GW1-A. Hinsichtlich der Anbindung der einzelnen Komponenten des Getriebes G und auch im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 7 sonst der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
-
In 8 ist ein beispielhaftes Schaltschema für die jeweiligen Getriebe G aus den 2 bis 7 tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei jeweils insgesamt acht Vorwärtsgänge 1 bis 8 realisiert werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welches der Schaltelemente K1, B1, K2, K3 und B2 in welchem der Vorwärtsgänge 1 bis 8 jeweils geschlossen ist. In jedem der Vorwärtsgänge 1 bis 8 sind dabei jeweils drei der Schaltelemente K1, B1, K2, K3 und B2 geschlossen, wobei bei einer aufeinanderfolgenden Schaltung der Vorwärtsgänge 1 bis 8 je eines der beteiligten Schaltelemente zu öffnen und ein anderes Schaltelement im Folgenden zu schließen ist.
-
Wie in 8 zu erkennen ist, wird ein erster Vorwärtsgang 1 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1, des vierten Schaltelements K3 und des fünften Schaltelements B2 geschaltet, wobei hiervon ausgehend ein zweiter Vorwärtsgang 2 gebildet wird, indem das erste Schaltelement K1 geöffnet und im Folgenden das zweite Schaltelement B1 geschlossen wird. Im Weiteren kann dann in einen dritten Vorwärtsgang 3 geschaltet werden, indem das fünfte Schaltelement B2 geöffnet und das erste Schaltelement K1 geschlossen wird. Ausgehend davon ergibt sich dann ein vierter Vorwärtsgang 4 durch Öffnen des ersten Schaltelements K1 und Schließen des dritten Schaltelements K2. Darauffolgend wird ein fünfter Vorwärtsgang 5 durch Öffnen des zweiten Schaltelements B1 und Schließen des ersten Schaltelements K1 dargestellt, wobei hiervon ausgehend in einen sechsten Vorwärtsgang 6 geschaltet wird, indem das vierte Schaltelement K3 geöffnet und das zweite Schaltelement B1 geschlossen wird. Zum Schalten in einen siebten Vorwärtsgang 7 ist dann das zweite Schaltelement B1 zu öffnen und das fünfte Schaltelement B2 zu schließen. Schließlich ergibt sich ein achter Vorwärtsgang 8 ausgehend vom siebten Vorwärtsgang 7, indem das erste Schaltelement K1 in einen unbetätigten und das zweite Schaltelement B1 in einen betätigten Zustand überführt wird.
-
Des Weiteren zeigt 9 eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung, welche dabei wiederum weitestgehend der Variante nach 2 entspricht. Unterschiedlich ist dabei aber, dass das dritte Element E31 des zusätzlichen Planetenradsatzes P1 nun noch zusätzlich über ein sechstes Schaltelement B3 am drehfesten Bauelement GG festgesetzt und damit an einer Drehbewegung gehindert werden kann. Das als Bremse ausgeführte, sechste Schaltelement B3 ist dabei in einer Radebene des zusätzlichen Planetenradsatzes P1 angeordnet und liegt damit axial im Wesentlichen auf Höhe von, sowie radial umliegend zum zusätzlichen Planetenradsatz P1. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 9 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
-
In 10 ist nun noch ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes G aus 9 dargestellt, wobei dieses Schaltschema dabei im Wesentlichen dem Schaltschema aus 8 entspricht. Einziger Unterschied ist nun, dass durch Vorsehen des sechsten Schaltelements B3 zusätzlich zu den Vorwärtsgängen 1 bis 8 nun noch zwei Rückwärtsgänge R1 und R2 verwirklicht werden können. So ergibt sich ein erster Rückwärtsgang R1 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1, des fünften Schaltelements B2 und des sechsten Schaltelements B3, während ein zweiter Rückwärtsgang R2 durch Schließen des ersten Schaltelements K1, des vierten Schaltelements K3 und des sechsten Schaltelements B3 dargestellt wird.
-
11 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer achten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Dabei entspricht auch diese Ausgestaltungsmöglichkeit im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu zusätzlich ein sechstes Schaltelement B4 vorgesehen ist, bei dessen Betätigung die vierte Welle W4 des Planetenradsatzsystems PS am drehfesten Bauelement GG festgesetzt wird. Das als Bremse gestaltete, sechste Schaltelement B4 ist dabei axial zwischen dem Planetenradsatzsystem PS und dem vierten Schaltelement K3 vorgesehen. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 11 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
-
Ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes G aus 11 ist ferner in 12 zu sehen, wobei auch dieses Schaltschema weitestgehend dem Schaltschema aus 8 entspricht. Aufgrund des nun zusätzlich vorhandenen sechsten Schaltelements B4 können im Vergleich zu dem Schaltschema aus 8 nun aber zwei weitere Vorwärtsgänge 9 und 10, sowie ein erster Rückwärtsgang R1 realisiert werden. So ergibt sich ein neunter Vorwärtsgang 9 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1, des dritten Schaltelements K2 und des sechsten Schaltelements B4, wobei hiervon ausgehend in einen zehnten Vorwärtsgang 10 geschaltet werden kann, indem das erste Schaltelement K1 geöffnet und das zweite Schaltelement B1 geschlossen wird. Der erste Rückwärtsgang R1 kann hingegen durch Schließen des ersten Schaltelements K1, des vierten Schaltelements K3 und des sechsten Schaltelements B4 geschaltet werden. Die übrigen Gänge 1 bis 8 werden hingegen analog zu dem zu 8 Beschriebenen dargestellt.
-
Schließlich geht noch aus 13 eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung hervor, die ebenfalls wieder im Wesentlichen der Variante nach 2 entspricht. Einziger Unterschied ist dabei, dass nun noch ein sechstes Schaltelement K4 vorgesehen ist, welches im betätigten Zustand die fünfte Welle W5 des Planetenradsatzsystems PS drehfest mit dem dritten Element E31 des zusätzlichen Planetenradsatzes P1 verbindet. Dabei ist das sechste Schaltelement K4 als Kupplung gestaltet und axial zwischen dem Planetenradsatzsystem PS und dem vierten Schaltelement K3 vorgesehen, wobei das sechste Schaltelement K4 hierbei radial im Wesentlichen auf Höhe des dritten Schaltelements K2 und des vierten Schaltelements K3 liegt. Aufgrund dieser räumlichen Anordnung könnte eine gemeinsame Versorgung des sechsten Schaltelements K4 mit dem dritten Schaltelement K2 und dem vierten Schaltelement K3 verwirklicht sein. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 13 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
-
14 zeigt ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes G aus 13, wobei dieses Schaltschema im Wesentlichen dem Schaltschema aus 8 entspricht. Unterschiedlich ist dabei aber, dass aufgrund des nunmehr vorgesehenen sechsten Schaltelements K4 noch ein erster Rückwärtsgang R1 verwirklicht werden kann, welche durch Betätigen des ersten Schaltelements K1, des fünften Schaltelements B2 und des sechsten Schaltelements K4 schaltbar ist. Hinsichtlich der Gestaltung der weiteren Vorwärtsgänge 1 bis 8 entspricht das Schaltschema aus 14 sonst dem Schaltschema aus 8.
-
Wie in den 2 bis 7, 9, 11 und 13 dargestellt ist, ist das vierte Schaltelement K3 als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt. Jedoch könnte das vierte Schaltelement K3 auch als formschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise als Sperrsynchronisation oder als Klauenschaltelement, realisiert sein.
-
Auch die Varianten des Getriebes G gemäß der 3, 7, 9, 11 und 13 können entsprechend einer der Varianten der 4 bis 6 mit einer Elektromaschine EM versehen werden. Des Weiteren könnten auch die Getriebe G aus den 7, 9, 11 und 13 mit einem als Plus-Planentensatz gestalteten zusätzlichen Planetenradsatz P1 versehen sein. Schließlich könnte auch die geänderte axiale Anordnung nach 7 analog bei den Varianten nach den 9, 11 und 13 verwirklicht sein.
-
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und einem guten Wirkungsgrad realisiert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- G
- Getriebe
- GG
- Drehfestes Bauelement
- P1
- Zusätzlicher Planetenradsatz
- E11
- Erstes Element des zusätzlichen Planetenradsatzes
- E21
- Zweites Element des zusätzlichen Planetenradsatzes
- E31
- Drittes Element des zusätzlichen Planetenradsatzes
- SO3
- Sonnenrad
- PG3
- Planetensteg
- PR3
- Planetenrad
- PR31
- Planetenrad
- PR32
- Planetenrad
- HO3
- Hohlrad
- PS
- Planetenradsatzsystem
- SO1
- erstes Sonnenrad
- SO2
- zweites Sonnenrad
- PG
- Planetensteg
- PR1
- erstes Planetenrad
- PR2
- zweites Planetenrad
- HO1
- erstes Hohlrad
- HO2
- zweites Hohlrad
- W1
- erste Welle
- W2
- zweite Welle
- W3
- dritte Welle
- W4
- vierte Welle
- W5
- fünfte Welle
- I
- erste Radebene
- II
- zweite Radebene
- K1
- Erstes Schaltelement
- B1
- Zweites Schaltelement
- K2
- Drittes Schaltelement
- K3
- Viertes Schaltelement
- B2
- Fünftes Schaltelement
- B3
- Sechstes Schaltelement
- B4
- Sechstes Schaltelement
- K4
- Sechstes Schaltelement
- 1
- Erster Vorwärtsgang
- 2
- Zweiter Vorwärtsgang
- 3
- Dritter Vorwärtsgang
- 4
- Vierter Vorwärtsgang
- 5
- Fünfter Vorwärtsgang
- 6
- Sechster Vorwärtsgang
- 7
- Siebter Vorwärtsgang
- 8
- Achter Vorwärtsgang
- 9
- Neunter Vorwärtsgang
- 10
- Zehnter Vorwärtsgang
- R1
- Erster Rückwärtsgang
- R12
- Erster Rückwärtsgang
- R13
- Erster Rückwärtsgang
- R2
- Zweiter Rückwärtsgang
- GW1
- Antriebswelle
- GW1-A
- Anschlussstelle
- GW2
- Abtriebswelle
- GW2-A
- Anschlussstelle
- EM
- Elektromaschine
- S
- Stator
- R
- Rotor
- AN
- Anschlusswelle
- K0
- Trennkupplung
- SRS
- Stirnradstufe
- SR1
- Stirnrad
- SR2
- Stirnrad
- EW
- Eingangswelle
- ZT
- Zugmitteltrieb
- VKM
- Verbrennungskraftmaschine
- TS
- Torsionsschwingungsdämpfer
- AG
- Differentialgetriebe
- DW
- Antriebsräder
-
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
-
