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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise,
insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend
eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, vier Planetenradsätze, mindestens
acht drehbare Wellen, sowie fünf
Schaltelemente, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse
zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle bewirkt, sodass acht Vorwärtsgänge und
zumindest ein Rückwärtsgang
realisierbar sind.
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Automatgetriebe,
insbesondere für
Kraftfahrzeuge, umfassen nach dem Stand der Technik Planetenradsätze, die
mittels Reibungs- bzw. Schaltelementen, wie etwa Kupplungen und
Bremsen geschaltet werden und üblicherweise
mit einem einer Schlupfwirkung unterliegenden und wahlweise mit
einer Überbrückungskupplung
versehenen Anfahrelement, wie etwa einem hydrodynamischen Drehmomentwandler
oder einer Strömungskupplung
verbunden sind.
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Im
Rahmen der
DE 101
15 983 A1 der Anmelderin beispielsweise wird ein Mehrstufengetriebe beschrieben,
mit einer Antriebswelle, die mit einem Vorschaltsatz verbunden ist,
mit einer Abtriebswelle, die mit einem Nachschaltsatz verbunden
ist, und mit maximal sieben Schaltelementen, durch deren wahlweises
Schalten mindestens sieben Vorwärtsgänge ohne
Gruppenschaltung schaltbar sind. Der Vorschaltsatz wird aus einem
schaltbaren oder nicht schaltbaren Planetenradsatz oder aus maximal
zwei nicht schaltbaren, miteinander gekoppelten Planetenradsätzen gebildet.
Der Nachschaltsatz ist als Zweisteg-Vierwellen-Getriebe mit zwei
schaltbaren Planetenradsätzen
ausgebildet und weist vier freie Wellen auf. Die erste freie Welle
dieses Zweisteg-Vierwellen-Getriebes
ist mit dem ersten Schaltelement verbunden, die zweite freie Welle
mit dem zweiten und dritten Schaltelement, die dritte freie Welle
mit dem vierten und fünften
Schaltelement und die vierte freie Welle ist mit der Abtriebswelle
verbunden. Für
ein Mehrstufengetriebe mit insgesamt sechs Schaltelementen wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die dritte freie Welle oder die erste freie Welle des Nachschaltsatzes
zusätzlich
mit einem sechsten Schaltelement zu verbinden. Für ein Mehrstufengetriebe mit
insgesamt sieben Schaltelementen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die dritte freie Welle zusätzlich
mit einem sechsten Schaltelement und die erste freie Welle zusätzlich mit
einem siebten Schaltelement zu verbinden.
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Mehrere
andere Mehrstufengetriebe sind beispielsweise auch aus der
DE 101 15 995 A1 der Anmelderin
bekannt, bei denen vier schaltbare, miteinander gekoppelte Planetenradsätze und
sechs oder sieben reibschlüssige
Schaltelemente vorgesehen sind, durch deren selektives Schließen eine Drehzahl
einer Antriebswelle des Getriebes derart auf eine Abtriebswelle
des Getriebes übertragbar
ist, dass neun oder elf Vorwärtsgänge und
zumindest ein Rückwärtsgang
schaltbar sind. Je nach Getriebeschema sind in jedem Gang zwei oder
drei Schaftelemente geschlossen, wobei bei einem Wechsel von einem
Gang in den jeweils nächstfolgend
höheren oder
nächstfolgend
niedrigeren Gang zur Vermeidung von Gruppenschaltungen jeweils nur
ein geschlossenes Schaltelement geöffnet und ein zuvor nicht geschlossenes
Schaltelement zugeschaltet wird.
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Ferner
wird in der gattungsgemäßen, nicht vorveröffentlichen
Patentanmeldung DE 102005002337.1 der Anmelderin ein Mehrstufengetriebe
mit einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle, vier miteinander gekoppelten
einzelnen Planetenradsätzen
und fünf
Schaltelementen vorgeschlagen, bei dem acht Vorwärtsgänge gruppenschaltungsfrei schaltbar
sind, also derart, dass bei einem Wechsel von einem Vorwärtsgang
in den nächstfolgend
höheren
oder niedrigeren Vorwärtsgang
jeweils nur eines der zuvor geschlossenen Schaltelemente geöffnet und
nur eines der zuvor geöffneten
Schaltelemente geschlossen wird. Das Mehrstufengetriebe weist auch
einen Rückwärtsgang
auf. In allen Vorwärtsgängen und
im Rückwärtsgang
sind jeweils drei Schaltelemen te geschlossen. Hinsichtlich der kinematischen
Koppelung der vier Planetenradsätze
untereinander und zur Antriebs- und Abtriebswelle ist vorgesehen,
dass ein Steg des vierten Planetenradsatzes und die Antriebswelle
miteinander verbunden sind und eine erste Welle des Getriebes bilden,
ein Steg des dritten Planetenradsatzes und die Abtriebswelle miteinander
verbunden sind und eine zweite Welle des Getriebes bilden, ein Sonnenrad
des ersten Planetenradsatzes und ein Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes
miteinander verbunden sind und eine dritte Welle des Getriebes bilden,
ein Hohlrad des ersten Planetenradsatzes eine vierte Welle des Getriebes
bildet, ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und ein Sonnenrad
des dritten Planetenradsatzes miteinander verbunden sind und eine fünfte Welle
des Getriebes bilden, ein Steg des ersten Planetenradsatzes und
ein Hohlrad des dritten Planetenradsatzes miteinander verbunden
sind und eine sechste Welle des Getriebes bilden, ein Sonnenrad
des zweiten Planetenradsatzes und ein Hohlrad des vierten Planetenradsatzes
miteinander verbunden sind und eine siebte Welle des Getriebes bilden
und ein Steg des zweiten Planetenradsatzes eine achte Welle des
Getriebes bildet. Hinsichtlich der kinematischen Koppelung der fünf Schaltelemente
an die vier Planetenradsätze
und an Antriebs- und Abtriebswelle ist vorgesehen, dass das erste
Schaltelement im Kraftfluss zwischen der dritten Welle und einem
Gehäuse
des Getriebes, das zweite Schaltelement zwischen der vierten Welle
und dem Gehäuse des
Getriebes, das dritte Schaltelement zwischen der ersten und fünften Welle,
das vierte Schaltelement entweder zwischen der achten und zweiten
Welle oder zwischen der achten und sechsten Welle, sowie das fünfte Schaltelement
entweder zwischen der siebten und fünften Welle oder zwischen der
siebten und achten oder zwischen der fünften und achten Welle angeordnet
ist.
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Automatisch
schaltbare Fahrzeuggetriebe in Planetenbauweise im Allgemeinen sind
im Stand der Technik also bereits vielfach beschrieben und unterliegen
einer permanenten Weiterentwicklung und Verbesserung. So sollen
diese Getriebe eine ausreichende Anzahl von Vorwärtsgängen sowie einen Rückwärtsgang
und eine für
Kraftfahrzeuge sehr gut geeignete Übersetzung mit einer hohen
Gesamtspreizung sowie günstigen
Stufensprüngen
aufweisen. Ferner sollen diese eine hohe Anfahrübersetzung in Vorwärtsrichtung
ermöglichen
und einen direkten Gang enthalten sowie für den Einsatz sowohl in PKW
als auch NKW geeignet sein. Außerdem
sollen diese Getriebe einen geringen Bauaufwand, insbesondere eine
geringe Anzahl an Schaltelementen erfordern und bei sequentieller
Schaltweise Doppelschaltungen vermeiden, so dass bei Schaltungen
in definierten Ganggruppen jeweils nur ein Schaltelement gewechselt
wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe
der eingangs genannten Art mit zumindest acht gruppenschaltungsfrei
schaltbaren Vorwärtsgängen und
zumindest einem Rückwärtsgang
vorzuschlagen, bei dem unter Verwendung von insgesamt vier Planetenradsätzen eine
möglichst
geringe Anzahl an Schaltelementen benötigt wird. Zudem soll das Getriebe
eine große Spreizung
bei vergleichsweise harmonischer Gangabstufung aufweisen und zumindest
in den Hauptfahrgängen
einen günstigen
Wirkungsgrad – also vergleichsweise
geringe Schlepp- und Verzahnungsverluste – aufweisen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Mehrstufengetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Das
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe in
Planetenbauweise geht aus von dem Getriebeschema der gattungsgemäßen Patentanmeldung
DE 102005002337.1 der Anmelderin aus und weist eine Antriebswelle,
eine Abtriebswelle, vier miteinander gekoppelte Planetenradsätze, mindestens
acht drehbare Wellen sowie fünf
Schaltelemente (zwei Bremsen und drei Kupplungen) auf, deren selektives
Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse
zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt, so dass
acht Vor wärtsgänge und
ein Rückwärtsgang
realisierbar sind. In jedem Gang sind jeweils drei der fünf Schaltelemente
geschlossen, wobei bei einem Wechsel von einem Vorwärtsgang
in den nächstfolgend
höheren
oder niedrigeren Vorwärtsgang
jeweils nur eines der zuvor geschlossenen Schaltelemente geöffnet und
nur eines der zuvor geöffneten
Schaltelemente geschlossen wird.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
dass
- • ein
Steg des zweiten Planetenradsatzes und die Antriebswelle ständig miteinander
verbunden sind und die erste Welle des Getriebes bilden,
- • ein
Steg des dritten Planetenradsatzes und die Abtriebswelle ständig miteinander
verbunden sind und die zweite Welle des Getriebes bilden,
- • ein
Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und ein Sonnenrad des vierten
Planetenradsatzes ständig
miteinander verbunden sind und die dritte Welle des Getriebes bilden,
- • ein
Hohlrad des ersten Planetenradsatzes die vierte Welle des Getriebes
bildet,
- • ein
Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und ein Sonnenrad des dritten
Planetenradsatzes ständig
miteinander verbunden sind und die fünfte Welle des Getriebes bilden,
- • ein
Steg des ersten Planetenradsatzes und ein Hohlrad des dritten Planetenradsatzes
ständig miteinander
verbunden sind und die sechste Welle des Getriebes bilden,
- • ein
Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und ein Steg des vierten Planetenradsatzes
ständig miteinander
verbunden sind und die siebte Welle des Getriebes bilden,
- • ein
Hohlrad des vierten Planetenradsatzes die achte Welle des Getriebes
bildet,
- • das
erste Schaltelement im Kraftfluss zwischen der dritten Welle und
einem Gehäuse
des Getriebes angeordnet ist,
- • das
zweite Schaltelement im Kraftfluss zwischen der vierten Welle und
dem Gehäuse
des Getriebes angeordnet ist,
- • das
dritte Schaltelement im Kraftfluss entweder zwischen der fünften und
siebten Welle oder zwischen der ersten und fünften Welle oder zwischen der
ersten und siebten Welle des Getriebes angeordnet ist,
- • das
vierte Schaltelement im Kraftfluss zwischen der sechsten und achten
Welle des Getriebes angeordnet ist, und
- • das
fünfte
Schaltelement im Kraftfluss zwischen der fünften und achten Welle des
Getriebes angeordnet ist.
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Von
dem gattungsgemäßen Mehrstufengetriebe
gemäß der DE
102005002337.1 unterscheidet sich das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe
also dadurch, dass die erste Welle des Getriebes nunmehr durch den
Steg des zweiten Planetenradsatzes und die mit diesem Steg verbundene
Antriebswelle gebildet wird, dass die fünfte Welle des Getriebes nunmehr
durch die miteinander verbundenen Sonnenräder des zweiten und dritten
Planetenradsatzes gebildet wird, dass die siebte Welle des Getriebes nunmehr
durch das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und den mit diesem
Hohlrad verbundenen Steg des vierten Planetenradsatzes gebildet
wird, dass die achte Welle des Getriebes nunmehr durch das Hohlrad
des zweiten Planetenradsatzes gebildet wird, und dass das dritte
Schaltelement nunmehr wahlweise entweder zwischen der fünften und
siebten oder zwischen der ersten und fünften oder zwischen der ersten
und siebten Welle des Getriebes angeordnet ist.
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Wie
bei dem gattungsgemäßen Mehrstufengetriebe
gemäß der DE
102005002337.1 gilt auch für das
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe,
dass sich der erste Vorwärtsgang
durch Schließen
des ersten, zweiten und dritten Schaltelementes, der zweite Vorwärtsgang
durch Schließen
des ersten, zweiten und fünften
Schaltelementes, der dritte Vorwärtsgang
durch Schließen
des zweiten, dritten und fünften
Schaltelementes, der vierte Vorwärtsgang durch
Schließen
des zweiten, vierten und fünften Schaltelementes,
der fünfte
Vorwärtsgang
durch Schließen
des zweiten, dritten und vierten Schaltelementes, der sechste Vorwärtsgang
durch Schließen des
dritten, vierten und fünften Schaltelementes,
der siebte Vorwärtsgang
durch Schließen
des ersten, dritten und vierten Schaltelementes, der achte Vorwärtsgang
durch Schließen
des ersten, vierten und fünften
Schaltelementes und der Rückwärtsgang durch
Schließen
des ersten, zweiten und vierten Schaltelementes ergibt.
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Drei
der vier Planetenradsätze
sind als so genannte Minus-Planetenradsätze ausgeführt, deren jeweilige Planetenräder mit
Sonnenrad und Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes kämmen. Einer
der vier Planetenradsätze – konkret
der zweite Planetenradsatz – ist
als so genannter Plus-Planetenradsatz mit miteinander kämmenden
inneren und äußeren Planetenrädern ausgeführt, wobei
diese inneren Planetenräder
auch mit dem Sonnenrad dieses Plus-Planetenradsatzes kämmen, und wobei diese äußeren Planetenräder auch
mit dem Hohlrad dieses Plus-Planetenradsatzes kämmen. Hinsichtlich der räumlichen
Anordnung der vier Planetenradsätze
im Gehäuse
des Getriebes wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgeschlagen,
die vier Planetenradsätze
koaxial zueinander nebeneinander in einer Reihenfolge „erster,
vierter, zweiter, dritter Planetenradsatz" anzuordnen.
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Die
räumliche
Anordnung der Schaltelemente des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes innerhalb
deren Getriebegehäuse
ist im Prinzip nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung
des Getriebegehäuses
begrenzt. Zahlreiche Anregungen hinsichtlich der räumliche
Anordnung und konstruktiver Ausgestaltung der Schaltelemente sind
beispielsweise der gattungsgemäßen Patentanmeldung
DE 102005002337.1 entnehmbar.
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So
kann beispielsweise in einer für
einen Standardantrieb günstigen
Variante hinsichtlich der Schaltelement-Anordnung vorgesehen sein,
dass das erste und das zweite Schaltelement räumlich gesehen zumindest teilweise
in einem Bereich radial oberhalb des ersten oder vierten Planetenradsatzes angeordnet
sind, und dass das vierte und fünfte Schaltelement
räumlich
gesehen zumindest teilweise in einem Bereich axial zwischen dem
zweiten und dritten Planetenradsatz angeordnet sind, und dass das
dritte Schaltelement entweder ebenfalls zumindest teilweise in einem
Bereich axial zwischen dem zweiten und dritten Planetenradsatz angeordnet
ist oder aber zumindest teilweise in einem Bereich axial zwischen
dem vierten und zweiten Planetenradsatz. Als günstige konstruktive Ausgestaltung
kann für
das vierte und fünfte
Schaltelement ein gemeinsamer Lamellenträger vorgesehen sein, wobei
das vierte und fünfte
Schaltelement räumlich
gesehen zumindest teilweise axial nebeneinander oder zumindest teilweise
radial übereinander
angeordnet sein können. Sind
die Lamellenpakete des dritten und fünften Schaltelementes in einem
Bereich axial zwischen dem zweiten und dritten Planetenradsatz angeordnet,
so kann auch für
das dritte und fünfte
Schaltelement ein gemeinsamer Lamellenträger vorgesehen sein, wobei
die Lamellenpakete des dritten und fünften Schaltelementes dann
vorzugsweise axial nebeneinander angeordnet sind. Räumlich gesehen können auch
das erste und zweite Schaltelement zumindest teilweise axial nebeneinander
oder zumindest teilweise radial übereinander
angeordnet sein.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung des
Mehrstufengetriebes ergeben sich insbesondere für Personenkraftwagen geeignete Übersetzungen mit
großer
Gesamtspreizung in harmonischer Gangabstufung. Darüber hinaus
wird mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe
durch eine geringe Anzahl an Schaltelementen, nämlich zwei Bremsen und drei
Kupplungen, der Bauaufwand vergleichsweise gering. Zudem ergibt
sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe
in allen Gängen
ein guter Wirkungsgrad einerseits infolge geringer Schleppverluste,
da in jedem Gang jeweils nur zwei Schaltelemente nicht im Eingriff
sind, andererseits auch infolge geringer Verzahnungsverluste in
den einfach aufgebauten Einzel-Planetenradsätzen.
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Darüber hinaus
ist es mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe
in vorteilhafter Weise möglich,
ein Anfahren mit einem hydrodynamischen Wandler, einer externen
Anfahrkupplung oder auch mit sonstigen geeigneten externen Anfahrelementen durchzuführen. Es
ist auch denkbar, den Anfahrvor gang mit einem im Getriebe integrierten
Anfahrelement zu ermöglichen.
Vorzugsweise eignet sich hierfür
eine der beiden Bremsen, die im ersten und zweiten Vorwärtsgang
und im Rückwärtsgang
betätigt wird.
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Außerdem ist
das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe
derart konzipiert, dass eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen
sowohl in Kraftflussrichtung als auch in räumlicher Hinsicht ermöglicht wird.
So ist es beispielsweise ohne besondere konstruktive Maßnahmen
möglich,
Antrieb und Abtrieb des Getriebes wahlweise koaxial oder achsparallel
zueinander anzuordnen.
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Für eine Anwendung
mit koaxial zueinander verlaufender Antriebs- und Abtriebswelle
ist es beispielsweise zweckmäßig, dass
der erste Planetenradsatz der dem Antrieb des Getriebes zugewandte Planetenradsatz
der erfindungsgemäßen Planetenradsatzgruppe
ist. Je nach räumlicher
Anordnung der fünf
Schaltelemente innerhalb des Getriebegehäuses kann dabei vorgesehen
sein, dass alle vier Planetenradsätze in vorteilhafter Weise
jeweils höchstens
von einer Welle des Getriebes in axialer Richtung zentrisch durchgriffen
werden. So werden in Verbindung mit den zuvor erwähnten Schaltelementanordnungen
in Verbindung mit der Anordnung der vier Planetenradsätze koaxial
zueinander nebeneinander in der Reihenfolge „erster, vierter, zweiter,
dritter Planetenradsatz" und
der antriebsnahen Anordnung des ersten und zweiten Schaltelementes
sogar nur der erste und vierte Planetenradsatz von nur einer, nämlich von
der ersten Welle bzw. der Antriebswelle des Getriebes in axialer
Richtung zentrisch durchgriffen. Entsprechend einfach ist die konstruktive
Ausbildung der Druck- und Schmiermittelzufuhr zu den Servoeinrichtungen
der einzelnen Schaltelemente.
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Für eine Anwendung
mit achsparallel oder winklig zueinander verlaufender Antriebs-
und Abtriebswelle kann der erste oder der dritte Planetenradsatz
auf der Seite des Getriebegehäuses
angeordnet sein, die dem mit der Antriebs welle wirkverbundenen Antriebsmotor
des Getriebes zugewandt ist. Ist der erste Planetenradsatz dem Antrieb
des Getriebes zugewandt, so kann – wie bei der koaxialen Anordnung
von Antriebs- und Abtriebswelle – je nach räumlicher Anordnung der fünf Schaltelemente innerhalb
des Getriebegehäuses – vorgesehen
sein, dass alle vier Planetenradsätze jeweils höchstens von
einer Welle des Getriebes in axialer Richtung zentrisch durchgriffen
werden, insbesondere dass nur der erste und vierte Planetenradsatz
von nur einer Welle, konkret nur von der ersten Welle des Getriebes,
zentrisch durchgriffen wird.
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Ist
in Verbindung mit nicht koaxial zueinander angeordnetem An- und
Abtrieb hingegen der dritte Planetenradsatz dem Antrieb des Getriebes
zugewandt, so müssen
der erste und vierte Planetenradsatz von keiner Welle des Getriebes
in axialer Richtung zentrisch durchgriffen werden. In Verbindung
mit der oben genannten Anordnung des dritten, vierten und fünften Schaltelementes
werden dann nur der zweite und dritte Planetenradsatz von nur einer
Welle, nämlich
nur von der ersten Welle bzw. der Antriebswelle des Getriebes in
axialer Richtung zentrisch durchgriffen.
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In
allen Fällen
kann die dritte Welle des Getriebes, die abschnittsweise durch die
Sonnenräder des
ersten und vierten Planetenradsatzes gebildet wird, an einer getriebegehäusefesten
Nabe verdrehbar gelagert sein. Ist der erste Planetenradsatz dem Antrieb
des Getriebes zugewandt, so ist diese genannte gehäusefest
Nabe Bestandteil der antriebsseitigen Getriebegehäusewand,
andernfalls Bestandteil der dem Antriebsmotor gegenüberliegenden
Getriebegehäusewand.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft
näher erläutert. Gleiche bzw.
vergleichbare Bauteile sind dabei auch mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der Erfindung;
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3 eine
schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der Erfindung;
und
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4 ein
beispielhaftes Schaltschema für das
Mehrstufengetriebe gemäß 1, 2 und 3.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe,
in schematischer Darstellung. Das Getriebe umfasst eine Antriebswelle
AN und eine Antriebswelle AB, sowie vier Planetenradsätze RS1,
RS2, RS3, RS4 und fünf
Schaltelemente A, B, C, D, E, die alle in einem Gehäuse GG des
Getriebes angeordnet sind. Die vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 sind
in diesem Ausführungsbeispiel
in axialer Richtung in der Reihenfolge „RS1, RS4, RS2, RS3" koaxial hintereinander
angeordnet. Die Planetenradsätze
RS1, RS3 und RS4 sind als einfache Minus-Planetenradsätze ausgebildet.
Ein Minus-Planetenradsatz weist bekanntlich Planetenräder auf,
die mit Sonnen- und Hohlrad dieses Planetensatzes kämmen. Die
Hohlräder
Planetenradsätze
RS1, RS3, RS4 sind mit HO1, HO3 und HO4 bezeichnet, die Sonnenräder mit
SO1, SO3 und SO4, die Planetenräder
mit PL1, PL3 und PL4, und die Stege, an denen die genannten Planetenräder rotierbar
gelagert sind, mit ST1, ST3 und ST4. Der Planetenradsatz RS2 ist
als einfacher Plus-Planetenradsatz in Doppelplanetenbauweise ausgebildet.
Ein Plus-Planetenradsatz
weist bekanntlich miteinander kämmende
innere und äußere Planetenräder auf,
wobei diese inneren Planetenräder
auch mit dem Sonnenrad dieses Planetensatzes kämmen, und wobei diese äußeren Planetenräder auch
mit dem Hohlrad dieses Planetensatzes kämmen. Das Hohlrad des Planetenradsatzes
RS2 ist mit HO2 bezeichnet, das Sonnenrad mit SO2, die inneren Planetenräder mit
PL2i, die äußeren Planetenräder mit
PL2a, der Steg, an dem die inneren und äußeren Planetenräder PL2i,
PL2a rotierbar gelagert sind, mit ST2. Die Schaltelemente A und
B sind als Bremsen ausgebildet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel
beide als reibschlüssig
schaltbare Lamellenbremse ausgeführt
sind, selbstverständlich
in einer anderen Ausgestaltung auch als reibschlüssig schaltbare Bandbremse
oder beispielsweise auch als formschlüssig schaltbare Klauen- oder
Konusbremse ausgeführt
sein können.
Die Schaltelemente C, D und E sind als Kupplungen ausgebildet, die
im dargestellten Ausführungsbeispiel
alle als reibschlüssig schaltbare
Lamellenkupplung ausgeführt
sind, selbstverständlich
in einer anderen Ausgestaltung beispielsweise auch als formschlüssig schaltbare Klauen-
oder Konuskupplung ausgeführt
sein können.
Mit diesen fünf
Schaltelementen A bis E ist ein selektives Schalten von acht Vorwärtsgängen und zumindest
einem Rückwärtsgang
realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe
weist insgesamt zumindest acht drehbare Wellen auf, die mit 1 bis 8 bezeichnet
sind.
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Hinsichtlich
der kinematischen Kopplung der einzelnen Elemente der vier Planetenradsätze RS1, RS2,
RS3, RS4 untereinander und zur Antriebs- und Abtriebswelle AN, AB
ist folgendes vorgesehen: Der Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 und die Antriebswelle AN sind ständig miteinander verbunden
und bilden die Welle 1. Der Steg ST3 des dritten Planetenradsatzes
RS3 und die Abtriebswelle AB sind ständig miteinander verbunden
und bilden die Welle 2. Das Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes
RS1 und das Sonnenrad SO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 sind
ständig
miteinander verbunden und bilden die Welle 3. Das Hohlrad
HO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 bildet die Welle 4. Das
Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes RS2 und das Sonnenrad SO3
des dritten Planetenradsatzes RS3 sind ständig miteinander verbunden
und bilden die Welle 5. Der Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes
RS1 und das Hohlrad HO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 sind ständig miteinander
verbunden und bilden die Welle 6. Das Hohlrad HO2 des zweiten
Planetenradsatzes RS2 und der Steg ST4 des vier ten Planetenradsatzes
RS4 sind ständig
miteinander verbunden und bilden die Welle 7. Das Hohlrad
HO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 bildet die Welle 8.
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Hinsichtlich
der kinematischen Kopplung der fünf
Schaltelemente A bis E an die so beschriebenen Wellen 1 bis 8 des
Getriebes ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 1 folgendes
vorgesehen: Die Bremse A als erstes Schaltelement ist im Kraftfluss zwischen
der Welle 3 und einem Gehäuse GG des Getriebes angeordnet.
Die Bremse B als zweites Schaltelement ist im Kraftfluss zwischen
der Welle 4 und dem Gehäuse
GG angeordnet. Die Kupplung C als drittes Schaltelement ist im Kraftfluss
zwischen der Welle 5 und der Welle 7 angeordnet.
Die Kupplung D als viertes Schaltelement ist im Kraftfluss zwischen
der Welle 6 und der Welle 8 angeordnet. Die Kupplung
E als fünftes
Schaltelement ist im Kraftfluss zwischen der Welle 5 und
der Welle 8 angeordnet.
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In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste
Planetenradsatz RS1 der antriebsnahe Radsatz des Getriebes und der
dritte Planetenradsatz RS3 der abtriebsnahe Radsatz des Getriebes,
wobei Antriebswelle AN und Abtriebswelle AB beispielhaft koaxial
zueinander angeordnet sind. Dem Fachmann ist leicht ersichtlich,
dass dieses Getriebe ohne besonderen Aufwand derart modifizierbar
ist, dass Antriebs- und Abtriebswelle nicht mehr koaxial zueinander
angeordnet sind, beispielsweise achsparallel oder winklig zueinander.
Bei einer derartigen Anordnung wird der Fachmann bei Bedarf auch den
Antrieb des Getriebes nahe dem dritten Planetenradsatz RS3, also
auf der dem ersten Planetenradsatz RS1 abgewandten Seite des dritten
Planetenradsatzes RS3 anordnen.
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Im
Prinzip kann die räumliche
Anordnung der Schaltelemente des in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes
innerhalb des Getriebes beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen
und die äußere Formgebung
des Getriebegehäuses
GG begrenzt.
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In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden
Bremsen A, B räumlich
gesehen im Bereich des hier antriebsnahen ersten Planetenradsatzes
RS1 angeordnet, dabei axial nebeneinander, wobei die kinematische
Anbindung der beiden Bremsen A, B an den ersten Planetenradsatz
RS1 bedingt, dass die Bremse B näher
an dem zum ersten Planetenradsatz RS1 benachbarten vierten Planetenradsatz
RS4 angeordnet ist als die Bremse A, bzw. dass die Bremse A näher am Antrieb
des Getriebes angeordnet ist als die Bremse B. Räumlich gesehen ist die Bremse
B zumindest teilweise in einem Bereich radial über dem ersten Planetenradsatz
RS1 angeordnet und die Bremse A entsprechend auf der dem vierten
Planetenradsatz RS4 abgewandten (antriebsnahen) Seite des ersten
Planetenradsatzes RS1. Ein Innenlamellenträger der Bremse A bildet einen
Abschnitt der Welle 3 des Getriebes und ist auf der dem
vierten Planetenradsatz RS4 abgewandten Seite des ersten Planetenradsatzes
RS1 mit dessen Sonnenrad SO1 verdrehfest verbunden. Abschnittsweise
ist die Welle 3 als eine Art Sonnenwelle ausgebildet, welche
die Sonnenräder
SO1, SO4 der Planetenradsätze
RS1, RS4 miteinander verbindet. Dabei kann die Welle 3 sowohl
an der Antriebswelle AN als auch an einer (in 1 nicht
näher dargestellten)
getriebegehäusefesten
Nabe verdrehbar gelagert sein. Ein Innenlamellenträger der
Bremse B bildet einen Abschnitt der Welle 4 des Getriebes
und ist mit dem Hohlrad HO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verdrehfest
verbunden. Die Außenlamellenträger der Bremsen
A und B können
jeweils in dem Gehäuse GG
integriert sein oder auch als separates Bauteil ausgebildet sein,
welches dann verdrehfest mit dem Gehäuse GG verbunden ist. Die zur
Betätigung
der Reibelemente der beiden Bremsen A, B notwendigen Servoeinrichtungen
sind in 1 zur Vereinfachung nicht näher dargestellt
und können
beispielsweise im Getriebegehäuse
GG oder einem getriebegehäusefesten
Gehäusedeckel
integriert bzw. axial verschiebbar gelagert sein.
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Der
Fachmann wird diese beispielhafte räumliche Anordnung der beiden
Bremsen A, B bei Bedarf ohne besonderen erfinderischen Aufwand modifizieren.
So kann die Bremse A beispielsweise auch zumindest teilweise radial über dem
ersten Planetenradsatz RS1 und die Bremse B zumindest teilweise
radial über
dem vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet sein. In noch einer anderen
Ausgestaltung können
die beiden Bremsen A, B beispielsweise auch in radial übereinander
axial angrenzend an den ersten Planetenradsatz RS1 auf dessen dem
vierten Planetenradsatz RS4 abgewandten Seite angeordnet sein, wobei
die Bremse B dann beispielsweise auf einem größeren Durchmesser angeordnet
ist als die Bremse A.
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Wie
aus 1 weiterhin ersichtlich, sind zumindest die Lamellenpakete
der Kupplungen C, D und E räumlich
gesehen in einem Bereich axial zwischen dem zweiten und dritten
Planetenradsatz RS2, RS3 angeordnet. Die zur Betätigung dieser Lamellenpakete
notwendigen Servoeinrichtungen der drei Kupplungen C, D, E sind
in 1 zur Vereinfachung nicht näher dargestellt.
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Die
Kupplung C, welche im geschlossenen bzw. geschalteten Zustand den
zweiten Planetenradsatz RS2 verblockt, ist dabei axial unmittelbar
benachbart zum zweiten Planetenradsatz RS2 (auf dessen dem dritten
Planetenradsatz RS3 zugewandten Seite) angeordnet. Ein Außenlamellenträger der Kupplung
C ist auf der dem zweiten Planetenradsatz RS2 zugewandten Seite
des Lamellenpaketes der Kupplung C mit dem Hohlrad HO2 des zweiten
Planetenradsatzes RS2 und somit über
dieses Hohlrad HO2 auch mit dem Steg ST4 des vierten Planetenradsatzes
RS4 verdrehfest verbunden und kann daher auch als ein Abschnitt
der Welle 7 des Getriebes bezeichnet werden. Ein Innenlamellenträger der Kupplung
C ist mit den Sonnenrädern
SO2, SO3 des zweiten und dritten Planetenradsatzes RS2, RS3 verdrehfest
verbunden und kann daher auch als ein Abschnitt der Welle 5 des
Getriebes bezeichnet werden. Die zur Betätigung des Lamellenpaketes
der Kupplung C notwendige Servoeinrichtung kann beispielsweise an
dem Innenlamellenträger
der Kupp lung C axial verschiebbar gelagert sein und rotiert dann
ständig
mit Drehzahl der Welle 5. Beispielsweise kann aber auch
vorgesehen sein, dass die Servoeinrichtung der Kupplung C innerhalb
des Zylinderraums angeordnet ist, der durch den Außenlamellenträger der
Kupplung C gebildet wird, dass die Servoeinrichtung der Kupplung
C an diesem Außenlamellenträger axial
verschiebbar gelagert ist und dann ständig mit Drehzahl der Welle 7 rotiert.
Zum Ausgleich des rotatorischen Drucks des rotierenden Druckraums
dieser Servoeinrichtung kann die Kupplung C in bekannter Weise einen
dynamischen Druckausgleich aufweisen.
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Wie
in 1 weiterhin ersichtlich, ist die Kupplung D axial
unmittelbar benachbart zum dritten Planetenradsatz RS3 (auf dessen
dem zweiten Planetenradsatz RS2 zugewandten Seite) angeordnet. Dabei
ist ein Außenlamellenträger der
Kupplung D auf seiner dem dritten Planetenradsatz RS3 zugewandten
Seite mit dessen Hohlrad HO3 verdrehfest verbunden und auf seiner
dem zweiten Planetenradsatz RS2 zugewandten Seite mit dem Steg ST1
des ersten Planetenradsatzes RS1 verdrehfest verbunden und kann
daher als ein Abschnitt der Welle 6 des Getriebes bezeichnet
werden. Ein Innenlamellenträger
der Kupplung D ist mit dem Hohlrad HO4 des vierten Planetenradsatzes
RS4 verdrehfest verbunden und bildet somit einen Abschnitt der Welle 8 des Getriebes.
Außerdem
ist der Innenlamellenträger
der Kupplung D mit einem Außenlamellenträger der Kupplung
E verdrehfest verbunden. Die zur Betätigung des Lamellenpaketes
der Kupplung D notwendige Servoeinrichtung kann beispielsweise D
innerhalb des durch den Außenlamellenträger der
Kupplung D gebildeten Zylinderraums angeordnet und an diesem Außenlamellenträger der
Kupplung D axial verschiebbar gelagert sein und rotiert dann ständig mit
Drehzahl der Welle 6. Es kann aber auch vorgesehen sein,
dass die Servoeinrichtung der Kupplung D an dem Innenlamellenträger der
Kupplung D axial verschiebbar gelagert ist und dann ständig mit
Drehzahl der Welle 8 rotiert. Zum Ausgleich des rotatorischen
Drucks des rotierenden Druckraums dieser Servoeinrichtung kann die
Kupplung D in bekannter Weise einen dynamischen Druckausgleich aufweisen.
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Wie
in 1 weiterhin ersichtlich, ist das Lamellenpaket
der Kupplung E räumlich
gesehen in einem Bereich axial zwischen den Lamellenpaketen der
anderen beiden Kupplungen C, D angeordnet. Wie bereits angedeutet,
bildet der Außenlamellenträger der
Kupplung E einen weiteren Abschnitt der Welle 8 des Getriebes.
Ein Innenlamellenträger
der Kupplung E ist – wie
auch der Innenlamellenträger der
Kupplung C – verdrehfest
mit den Sonnenrädern SO2,
SO3 des zweiten und dritten Planetenradsatzes RS2, RS3 verbunden.
Dem Fachmann ist hieraus leicht ersichtlich, dass sich hierdurch
mehrere Möglichkeiten
ergeben, fertigungstechnisch günstige Baugruppen
zu bilden.
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So
kann ein einer konstruktiven Ausgestaltung vorgesehen sein, dass
für die
Kupplungen C und E ein gemeinsamer Lamellenträger vorgesehen ist, der mit
den Sonnenrädern
SO2, SO3 des zweiten und dritten Planetenradsatzes RS2, RS3 verbunden ist.
Ein derartiger gemeinsamer Lamellenträger ist beispielsweise als
ein für
die Kupplungen C, E gemeinsamer Innenlamellenträger ausgebildet, zur Aufnahme
von vorzugsweise auf gleichem Durchmesser axial nebeneinander angeordneten
Lamellenpaketen dieser beiden Kupplungen C, E, wobei dann das Lamellenpaket
der Kupplung C näher
am zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet ist als das Lamellenpaket
der Kupplung E. In diesem Fall ist es auch günstig, wenn sowohl die Servoeinrichtung
der Kupplung C als auch die zur Betätigung des Lamellenpaketes
der Kupplung E notwendige Servoeinrichtung an dem genannten gemeinsamen
Innenlamellenträger
axial verschiebbar gelagert sind, wobei zum Ausgleich des durch
die Rotation mit Drehzahl der Welle 5 resultierenden Rotationsdrucks
der Druckräume beider
Servoeinrichtungen für
beide Kupplungen C, E jeweils ein dynamischer Druckausgleich vorgesehen
sein kann.
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In
einer anderen konstruktiven Ausgestaltung vorgesehen sein, dass
für die
Kupplungen D und E ein gemeinsamer Lamellenträger vorgesehen ist, der mit
dem Hohlrad HO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 verbunden ist,
beispielsweise ausgebildet als Innenlamellenträger für die Kupplung D und als Außenlamellenträger für die Kupplung
E. Dabei können
die Lamellenpakete dieser beiden Kupplungen D, E räumlich gesehen
axial nebeneinander oder auch zumindest teilweise radial übereinander
angeordnet sein. Sind die Lamellenpakete der Kupplungen D, E räumlich gesehen
(zumindest teilweise) radial übereinander
angeordnet, so ist das Lamellenpaket der Kupplung E vorzugsweise
auf einem kleineren Durchmesser angeordnet als das Lamellenpaket der
Kupplung D. Sind die Lamellenpakete der Kupplungen D, E räumlich gesehen
(zumindest teilweise) axial nebeneinander angeordnet, so kann – wie in dem
in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel – das Lamellenpaket
der Kupplung D näher
am dritten Planetenradsatz RS3 angeordnet sein als das Lamellenpaket
der Kupplung E, in einer anderen konstruktiven Ausgestaltung des
Getriebes kann aber auch vorgesehen sein, dass das Lamellenpaket
der Kupplung E näher
am dritten Planetenradsatz RS3 angeordnet ist als das Lamellenpaket
der Kupplung D, wobei dann die Kupplung E axial unmittelbar an den
dritten Planetenradsatz RS3 angrenzt.
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Entsprechend
dem Radsatzschema, entsprechend der Reihenfolge „RS1 – RS4 – RS2 – RS3" der vier Planetenradsätze RS1,
RS2, RS3, RS4 und entsprechend der Anordnung der drei Kupplungen
C, D, E in einem Bereich axial zwischen dem zweiten und dritten
Planetenradsatz RS2, RS3 übergreift
die Welle 6 des Getriebes in Ihrem Verlauf den vierten
Planetenradsatz RS4, die beiden Kupplungen C und E, den zweiten
Planetenradsatz RS2 sowie die Kupplung D in axialer Richtung vollständig.
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Es
sei ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass die oben geschriebene Anordnung der fünf Schaftelemente
A, B, C, D, E nur als beispielhaft anzusehen ist. Bei Bedarf wird
der Fachmann diese beispielhafte räumliche Anord nung der fünf Schaltelemente
A, B, C, D, E auch modifizieren, zahlreiche Anregungen hierzu sind
beispielsweise der gattungsgemäßen Patentanmeldung
DE 102005002337.1 entnehmbar.
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Ausgehend
von der Überlegung,
dass die Kupplung C als drittes Schaltelement des Getriebes im geschalteten
bzw. geschlossenen Zustand den zweiten Planetenradsatz RS2 verblockt,
sind in den folgenden zwei Ausführungsbeispielen
für ein
erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe
zwei andere Möglichkeiten
aufgezeigt, den genannten zweiten Planetenradsatz RS2 mittels der
genannten Kupplung C zu verblocken. 2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel
und 3 ein drittes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe,
wiederum in vereinfachter schematisierter Darstellung, beide basierend
auf dem zuvor anhand 1 im Detail erläuterten
ersten Ausführungsbeispiel.
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Aus 2 ist
leicht ersichtlich, dass der einzige Unterschied bezüglich der
Getriebe-Kinematik des hier dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe
gegenüber 1 darin
besteht, dass die Kupplung C nunmehr im Kraftfluss zwischen der
Welle 1 und der Welle 5 angeordnet ist. Im geschalteten
bzw. geschlossenen Zustand verbindet die Kupplung C nunmehr also
Sonnenrad SO2 und Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 miteinander.
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Aus 2 ist
weiterhin ersichtlich, dass der wichtigste Unterschied bezüglich der
Schaftelement-Anordnung innerhalb des Getriebegehäuses GG
bei dem hier dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe
gegenüber 1 darin
besteht, dass die Kupplung C nunmehr räumlich gesehen in einem Bereich axial
zwischen dem vierten Planetenradsatz RS4 und dem zweiten Planetenradsatz
RS2 angeordnet ist. Somit ist die Kupplung E nunmehr axial unmittelbar benachbart
zum zweiten Planetenradsatz RS2 (auf dessen dem dritten Planetenradsatz
RS3 zugewandten Seite) angeordnet. Der Außenlamellenträger der Kupplung
C ist nunmehr auf seiner dem zweiten Planetenradsatz RS2 zugewandten
Seite mit dessen gekoppelten Steg ST2 verdrehfest verbunden und
auf seiner dem vierten Planetenradsatz RS4 zugewandten Seite mit
der Antriebswelle AN verdrehfest verbunden. Entsprechend bildet
der Außenlamellenträger der
Kupplung C nunmehr einen Abschnitt der Welle 1 des Getriebes.
Wie in 1 ist der Innenlamellenträger der Kupplung C mit dem
Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und damit auch mit
dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und dem Innenlamellenträger der Kupplung
E verdrehfest verbunden. Entsprechend bildet der Innenlamellenträger der
Kupplung C einen Abschnitt der Welle 5 des Getriebes. Eine – in 2 zur
Vereinfachung nicht näher
dargestellte – Servoeinrichtung
der Kupplung C ist vorzugsweise innerhalb des Zylinderraums angeordnet,
der durch den Außenlamellenträger der
Kupplung C gebildet wird, an dem genannten Außenlamellenträger axial
verschiebbar gelagert und rotiert dann ständig mit Drehzahl der Welle 1 bzw.
der Antriebswelle AN.
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Ansonsten
ist in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Getriebes
die räumliche
Anordnung und konstruktive Ausgestaltung der Schaltelemente aus 1 übernommen,
sodass an dieser Stelle auf deren nochmalige Beschreibung verzichtet
werden kann.
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Aus 3 ist
leicht ersichtlich, dass der einzige Unterschied bezüglich der
Getriebe-Kinematik des hier dargestellten dritten Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe
gegenüber 1 darin
besteht, dass die Kupplung C nunmehr im Kraftfluss zwischen der
Welle 1 und der Welle 7 angeordnet ist. Im geschalteten
bzw. geschlossenen Zustand verbindet die Kupplung C nunmehr also
Hohlrad HO2 und Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 miteinander.
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Aus 3 ist
weiterhin ersichtlich, dass der wichtigste Unterschied bezüglich der
Schaltelement-Anordnung innerhalb des Getriebegehäuses GG
bei dem hier dargestellten dritten Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe
gegenüber 1 darin
besteht, dass die Kupplung C nunmehr räumlich gesehen in einem Bereich axial
zwischen dem vierten Planetenradsatz RS4 und dem zweiten Planetenradsatz
RS2 angeordnet ist. Wie in 2 ist die
Kupplung E nunmehr axial unmittelbar benachbart zur zweiten Planetenradsatz
RS2 (auf dessen dem dritten Planetenradsatz RS3 zugewandten Seite)
angeordnet. Der Außenlamellenträger der
Kupplung C ist nunmehr auf seiner dem zweiten Planetenradsatz RS2
zugewandten Seite verdrehfest mit dessen Hohlrad HO2 verbunden und
auf seiner dem vierten Planetenradsatz RS4 zugewandten Seite verdrehfest
mit dessen Steg ST4 verbunden. Entsprechend bildet der Außenlamellenträger der
Kupplung C einen Abschnitt der Welle 7 des Getriebes. Der
Innenlamellenträger
der Kupplung C ist nunmehr mit dem Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 und der Antriebswelle AN verdrehfest verbunden. Entsprechend
bildet der Innenlamellenträger
der Kupplung C nunmehr einen Abschnitt der Welle 1 des
Getriebes. Eine – in 2 zur
Vereinfachung nicht näher
dargestellte – Servoeinrichtung der
Kupplung C ist vorzugsweise an dem Innenlamellenträger der
Kupplung C axial verschiebbar gelagert und rotiert dann ständig mit
Drehzahl der Welle 1 bzw. der Antriebswelle AN.
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Ansonsten
ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Getriebes
die räumliche
Anordnung und konstruktive Ausgestaltung der Schaltelemente aus 1 übernommen,
sodass an dieser Stelle auf deren nochmalige Beschreibung verzichtet
werden kann.
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In 4 ist
ein Schaltschema dargestellt, welches für die erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe
gemäß der 1, 2 und 3 vorgesehen
sein kann. In jedem Gang sind drei Schaltelemente geschlossen und
zwei Schaltelemente offen. Neben der Schaltlogik können dem
Schaltschema auch bei spielhafte Werte für die jeweiligen Übersetzungen
i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Stufensprünge ϕ entnommen
werden. Die angegebenen Übersetzungen
i ergeben sich aus den (typischen) Standgetriebeübersetzungen der vier Planetensätze RS1,
RS2, RS3, RS4 von minus 2,00, plus 2,60, minus 3,70 und minus 3,70. Des
weiteren kann dem Schaltschema entnommen werden, dass bei sequentieller
Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden,
da zwei in der Schaltlogik benachbarte Gangstufen zwei Schaltelemente
gemeinsam benutzen. Der sechste Gang ist als direkter Gang ausgebildet.
-
Der
erste Vorwärtsgang
ergibt sich durch Schließen
der Bremsen A und B und der Kupplung C, der zweite Vorwärtsgang
durch Schließen
der Bremsen A und B und der Kupplung E, der dritte Vorwärtsgang
durch Schließen
der Bremse B und der Kupplungen C und E, der vierte Vorwärtsgang
durch Schließen
der Bremse B und der Kupplungen D und E, der fünfte Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse
B und der Kupplungen C und D, der sechste Vorwärtsgang durch Schließen der
Kupplungen C, D und E, der siebte Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse
A und der Kupplungen C und D, sowie der achte Vorwärtsgang
durch Schließen
der Bremse A und der Kupplungen D und E. Wie aus dem Schaltschema
weiter ersichtlich, ergibt sich der Rückwärtsgang durch Schließen der
Bremsen A und B und der Kupplung D.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Anfahrendes Kraftfahrzeugs mit einem im Getriebe integrierten Schaltelement
möglich.
Hierbei ist ein Schaltelement besonders geeignet, das sowohl im
ersten Vorwärtsgang
als auch im Rückwärtsgang
benötigt
wird, hier also vorzugsweise die Bremse A oder die Bremse B. In
vorteilhafter Weise werden diese beiden Bremsen A, B auch im zweiten
Vorwärtsgang
benötigt.
Wird die Bremse B als im Getriebe integriertes Anfahrelement genutzt,
so ist damit sogar ein Anfahren in den ersten fünf Vorwärtsgängen und dem Rückwärtsgang
möglich.
Wie aus dem Schaltschema ersichtlich, kann zum Anfahren in Vorwärtsfahrtrichtung
auch die Kupplung C und zum Anfahren in Rückwärtsfahrtrichtung die Kupplung
D als getriebeinternes Anfahrelement verwendet werden.
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Für alle zuvor
dargestellten bzw. beschriebenen Ausführungsbeispiele für ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe
gilt zudem folgendes:
Gemäß der Erfindung
können
sich auch bei gleichem Getriebeschema, je nach Standgetriebeübersetzung der
einzelnen Planetensätze,
unterschiedliche Gangsprünge
ergeben, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation
ermöglicht
wird.
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Es
ist zudem möglich,
an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes zusätzliche
Freiläufe vorzusehen,
beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse oder um zwei Wellen gegebenenfalls
zu verbinden.
-
Auf
der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite können ein Achsdifferential und/oder
ein Verteilerdifferential angeordnet werden.
-
Im
Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Antriebswelle
AN durch ein Anfahrelement von einem Antriebsmotor nach Bedarf getrennt
werden, wobei als ein solches Anfahrelement ein hydrodynamischer
Wandler, eine hydraulische Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung,
eine nasse Anfahrkupplung, eine Magnetpulverkupplung oder eine Fliehkraftkupplung
einsetzbar sind. Es ist auch möglich,
ein derartiges Anfahrelement in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe
anzuordnen, wobei in diesem Fall die Antriebswelle AN ständig mit
der Kurbelwelle des Antriebsmotors verbunden ist.
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Das
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die
Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Antriebsmotor
und Getriebe.
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Im
Rahmen einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung kann auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle
AN oder der Abtriebswelle AB, eine verschleißfreie Bremse, wie z.B. ein
hydraulischer oder elektrischer Retarder oder dergleichen, angeordnet
sein, welche insbesondere für
den Einsatz in Nutzkraftfahrzeugen von besonderer Bedeutung ist. Des
weiteren kann zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder
Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle AN oder der Abtriebswelle
AB, ein Nebenabtrieb vorgesehen sein.
-
Die
eingesetzten Schaltelemente können
als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein. Insbesondere
können
kraftschlüssige
Kupplungen oder Bremsen, wie z.B. Lamellenkupplungen, Bandbremsen
und/oder Konuskupplungen, verwendet werden. Des weiteren können als
Schaltelemente auch formschlüssige
Bremsen und/oder Kupplungen, wie z.B. Synchronisierungen oder Klauenkupplungen eingesetzt
werden.
-
Ein
weiterer Vorteil des hier vorgestellten Mehrstufengetriebes besteht
darin, dass an jeder Welle zusätzlich
eine elektrische Maschine als Generator und/oder als zusätzliche
Antriebsmaschine anbringbar ist.
-
Selbstverständlich fällt auch
jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche
Anordnung der Planetensätze
und der Schaltelemente an sich sowie zueinander und soweit technisch
sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche, ohne
die Funktion des Getriebes, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen,
auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder
in der Beschreibung dargestellt sind.
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- 1
- erste
Welle
- 2
- zweite
Welle
- 3
- dritte
Welle
- 4
- vierte
Welle
- 5
- fünfte Welle
- 6
- sechste
Welle
- 7
- siebte
Welle
- 8
- achte
Welle
- A
- erstes
Schaltelement, erste Bremse
- B
- zweites
Schaltelement, zweite Bremse
- C
- drittes
Schaltelement, erste Kupplung
- D
- viertes
Schaltelement, zweite Kupplung
- E
- fünftes Schaltelement,
dritte Kupplung
- AB
- Abtriebswelle
- AN
- Antriebswelle
- GG
- Gehäuse
- RS1
- erster
Planetenradsatz
- HO1
- Hohlrad
des ersten Planetenradsatzes
- SO1
- Sonnenrad
des ersten Planetenradsatzes
- ST1
- Steg
des ersten Planetenradsatzes
- PL1
- Planetenräder des
ersten Planetenradsatzes
- RS2
- zweiter
Planetenradsatz
- HO2
- Hohlrad
des zweiten Planetenradsatzes
- SO2
- Sonnenrad
des zweiten Planetenradsatzes
- ST2
- Steg
des zweiten Planetenradsatzes
- PL2a
- äußere Planetenräder des
zweiten Planetenradsatzes
- PL2i
- innere
Planetenräder
des zweiten Planetenradsatzes
- RS3
- dritter
Planetenradsatz
- HO3
- Hohlrad
des dritten Planetenradsatzes
- SO3
- Sonnenrad
des dritten Planetenradsatzes
- ST3
- Steg
des dritten Planetenradsatzes
- PL3
- Planetenräder des
dritten Planetenradsatzes
- RS4
- vierter
Planetenradsatz
- HO4
- Hohlrad
des vierten Planetenradsatzes
- SO4
- Sonnenrad
des vierten Planetenradsatzes
- ST4
- Steg
des vierten Planetenradsatzes
- PL4
- Planetenräder des
vierten Planetenradsatzes
- i
- Übersetzung
- ϕ
- Stufensprung