WO2014154421A1 - Getriebe für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2014154421A1
WO2014154421A1 PCT/EP2014/053595 EP2014053595W WO2014154421A1 WO 2014154421 A1 WO2014154421 A1 WO 2014154421A1 EP 2014053595 W EP2014053595 W EP 2014053595W WO 2014154421 A1 WO2014154421 A1 WO 2014154421A1
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closed
open
brake
planetary gear
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Stefan Beck
Christian Sibla
Wolfgang Rieger
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F16H2200/2046—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with six engaging means

Definitions

  • the invention relates to a transmission, in particular multistage transmission, for a motor vehicle, comprising a housing, a drive shaft, an output shaft, at least four planetary gear sets, the planetary gear sets each comprising a sun gear, a planet, a planet carrier and a ring gear, and a plurality of switching elements in the form of at least four clutches and at least two brakes.
  • WO 2012/052284 A1 a multistage transmission with six forward gears and one reverse gear is shown, which comprises four planetary gear sets, seven rotatable shafts and five shift elements, wherein the sun gear of the first planetary gear set is connected to the sixth shaft, which via a first brake to the Housing of the transmission can be coupled, wherein the web of the first planetary gear set is connected to the fifth shaft, which is connected to the sun gear of the second planetary gear set and coupled via a second brake to the housing, wherein the drive shaft with the ring gear of the first planetary gear set and the sun gear connected to the third planetary gear set and via a clutch with the connected to the web of the third planetary and the ring gear of the fourth planetary gear seventh shaft is detachably connected, wherein the fourth shaft connected to the ring gear of the third planetary gear set and the web of the second planetary gear set and a third brake is coupled to the housing, wherein the output shaft is connected
  • the disadvantage here is that switching elements such as multi-plate clutches or brakes are hydraulically actuated. This hydraulic actuation leads to high hydraulic losses. In order to circumvent these actuation losses, it has been proposed to provide electromechanical or electrohydraulic actuations.
  • the disadvantage here is again that the switching elements before in particular, the couplings are difficult to access, especially when good gear efficiencies and low component loads are sought at low construction costs.
  • An object of the present invention is therefore to provide a transmission for a motor vehicle, which has a good efficiency, low component load and low construction costs. Moreover, it is an object of the present invention to provide a transmission for a motor vehicle, which has good accessibility of its switching elements from the outside. Another object of the present invention is to provide an alternative transmission for a motor vehicle.
  • the present invention solves the problems in a transmission, in particular ehrcutnget ebe, for a motor vehicle, comprising a housing, a drive shaft, an output shaft, at least four planetary gear sets, wherein the Planentenrad arrangements each comprise a sun gear, a planet, a planet carrier and a ring gear, and a plurality of switching elements in the form of at least four clutches and at least two brakes, characterized in that the drive shaft via the second clutch with the planet carrier of the third planetary gear set and the planet carrier of the fourth planetary gear set is connectable, that the first brake with the ring gear of the first planetary gear set and with the Planet carrier of the second Planentenradsatzes is connected, that the second brake is connected to the sun gear of the first planetary gear set, and that the planet carrier of the first planetary gear set is connected to the sun gear of the fourth planetary gear set.
  • the invention solves the tasks also in a motor vehicle, in particular in a passenger or truck with a transmission according to one of claims 1 -5.
  • the invention also solves the problems with a method for operating a transmission, in particular according to one of claims 1-5, with two brakes and four clutches in that a first gear by means of closed first brake, open second brake, closed first clutch, open second
  • a second gear is formed by means of a closed first brake, a closed second brake, a closed first clutch, an open second clutch, an open third clutch and an open fourth clutch, and a third gear by means of a closed first brake, an open second brake, a closed first clutch, an open second clutch, closed third clutch and fourth open clutch is formed, and that a fourth gear by open first brake, closed second brake, closed first clutch, open second clutch, closed third clutch and fourth open clutch is formed and that a fifth gear by means of open first brake, open second brake, closed first clutch, closed second clutch, closed third clutch and fourth open clutch or by means of closed first brake, open second brake, open first clutch, closed second clutch, third open Clutch and closed fourth clutch or by means of open first brake, closed second brake, open first clutch, closed second clutch, third open Clutch and closed fourth clutch or by means of open first brake, closed second brake, open first clutch, closed second clutch, third open clutch and fourth clutch closed or by open first brake, open second brake, open first clutch, closed second clutch, third open clutch
  • a torque or a rotational movement of a drive shaft is preferably introduced into the transmission via the drive shaft.
  • a retraction element such as a hydrodynamic torque converter or a fluid coupling.
  • a shaft is not to be understood below exclusively as an example cylindrical, rotatably mounted machine element for transmitting torque, but these are also general fasteners to understand that connect individual components or elements together, in particular connecting elements that connect a plurality of elements rotatably together.
  • Two elements are referred to in particular as connected to each other, if between the elements a solid, in particular rotationally fixed connection exists. In particular, such connected elements rotate at the same speed.
  • Two elements will be referred to as connectable if there is a detachable connection between these elements.
  • such elements rotate at the same speed when the connection is made.
  • a clutch is preferably in the description, in particular in the claims, a switching element to understand, which, depending on the operating state, a relative movement between two components permits or represents a connection for transmitting torque.
  • a relative movement for example, to understand a rotation of two components, wherein the rotational speed of the first component and the rotational speed of the second component differ from each other.
  • the rotation of only one of the two components is conceivable, while the other component is stationary or rotating in the opposite direction.
  • a non-actuated clutch is understood to mean an opened clutch. This means that a relative movement between the two components is possible.
  • the clutch is actuated or closed, the two components accordingly rotate at the same speed in the same direction.
  • a switching element to understand which is connected on one side with a fixed element, such as a housing, and on another side with a rotatable element.
  • a non-actuated brake is understood to mean an opened brake.
  • the rotating component is freely rotatable, i.e., the brake preferably does not influence the rotational speed of the rotating component.
  • the brake is applied or closed, the rotational speed of the rotatable component is reduced to a standstill, that is, a firm connection can be established between the rotatable element and the stationary element. Element and component are to be equated in this context.
  • a planetary gear set comprises a sun gear, a planet carrier respectively web and a ring gear.
  • Rotatably mounted on the planet carrier respectively web are planet gears or planets, which mesh with the toothing of the sun gear and / or the toothing of the ring gear.
  • a minus planetary gearset describes a planetary gearset with a planet carrier on which the planetary gears are rotatably mounted, with a sun gear and a ring gear, wherein the toothing of at least one of the planet gears meshes both with the toothing of the sun gear and with the toothing of the ring gear, whereby the ring gear and the sun gear rotate in opposite directions of rotation when the sun gear rotates when the planet carrier is stationary.
  • a plus planetary gear set differs from the negative planetary gear set just described in that the plus planetary gear set has inner and outer planetary gears rotatably supported on the planetary carrier.
  • the toothing of the inner planet gears meshes on the one hand with the toothing of the sun gear and on the other hand with the teeth of the outer planetary gears.
  • the toothing of the outer planetary gears also meshes with the teeth of the ring gear.
  • a planetary gear set in particular, the sun gear, the ring gear, the planet carrier respectively web and the planet gears respectively the planet of the planetary gear understood.
  • the switching elements are selectively, ie individually and as needed actuated, whereby different gears through different
  • Transmission ratios between the drive shaft and the output shaft real- are sierbar.
  • this contributes to an increase in ride comfort, since the internal combustion engine is preferably operable at a low speed level. For example, noise emissions resulting from the operation of the internal combustion engine are also reduced.
  • front-transverse arrangement is to be understood as an arrangement in which the drive shaft, for example an internal combustion engine, is installed transversely to a direction of travel in a motor vehicle and preferably the wheels of a front axle can be driven by the drive shaft or the transmission
  • the switching elements may be designed such that energy is needed for a change of a switching state of the switching elements, but not for maintaining the switching state itself.
  • switching elements which can be actuated as required in a particular manner, such as, for example, electromechanical switching elements or electromagnetic switching elements, are suitable for this purpose. They are characterized, in particular in comparison to conventionally hydraulically actuated switching elements, by a particularly low and efficient energy requirements, since they are virtually lossless operable.
  • it can be advantageously omitted to permanently maintain a control pressure for the operation of, for example, conventionally hydraulic switching elements, or to act on the respective switching element in the switched state permanently with the required hydraulic pressure.
  • other components such as a hydraulic pump can be omitted, as far as they are used exclusively for controlling and supplying the conventionally hydraulically actuated switching elements.
  • This also particularly preferably contributes to an increase in efficiency of the transmission in the form of a higher efficiency.
  • switching elements are particularly well preferably arranged so that they are easily accessible from the outside.
  • Well accessible from the outside means in the sense of the switching elements, the intermediate housing of the transmission and the switching element no further components are arranged, or that the switching elements are particularly preferably arranged on the drive shaft or on the output shaft.
  • bondability is preferably to be understood in the description, in particular in the claims, that in the case of a different geometric position, the same connection or binding of interfaces is ensured without individual connecting elements or waves crossing each other.
  • stand translation is that translation to understand that is realized by the ratio between the sun and ring gear of each planetary gear set when the planet carrier respectively web is fixed.
  • the planetary gear sets in particular geometrically, are arranged behind one another in the transmission. This allows easy manufacture and easier accessibility of the planetary gear sets in the case of maintenance.
  • the drive shaft via the first clutch with the sun gear of the third planetary gear set is connectable or the planet carrier of the second planetary gear set is connected via the first clutch with the ring gear of the third planetary gear set.
  • a direct transmission of force and torque from the drive shaft to the central sun gear of the third planetary gear set or the flexibility of the transmission in terms of Representation of different grades is increased because then by means of the first clutch, as required, two planetary gear sets are coupled together.
  • the drive shaft via the third clutch with the sun gear of the second planetary gear set is connectable or the planet carrier of the first planetary gear set is connected via the third clutch with the ring gear of the second planetary gear set.
  • a direct transmission of force and torque from the drive shaft to the central sun gear of the third planetary gear set or the flexibility of the transmission with respect to the representation of different gear ratios is increased, as by means of the first clutch then as needed, two planetary gear sets are coupled together ,
  • the drive shaft via the fourth clutch to the planet carrier of the fourth planetary gear set is connectable or the planet carrier of the fourth planetary gear set is connected via the fourth clutch with the planet carrier of the first planetary gear set.
  • the output shaft can be flexibly connected to the fourth planetary gear as needed or the first planetary gear can be connected by means of the fourth clutch in a flexible manner and as needed directly to the fourth planetary gear.
  • an additional gear by means of open first brake, closed second brake, open first clutch, open second clutch, closed third clutch and closed fourth clutch and / or an additional gear by means of open first brake, closed second brake, closed first clutch, second open Clutch, open third clutch and closed fourth clutch formed.
  • FIG. 1 shows a transmission according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a shift matrix for a transmission according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 7 shows a transmission according to a sixth embodiment of the present invention
  • 8 shows a transmission according to a seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 10 shows a transmission according to a ninth embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 1 shows a transmission according to a tenth embodiment of the present invention
  • FIG. 12 shows a transmission according to an eleventh embodiment of the present invention
  • Fig. 15 shows a transmission according to a fourteenth embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 shows a transmission according to a first embodiment of the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a multi-stage transmission.
  • the multi-speed transmission 1 has six shift elements in the form of four clutches K1, K2, K3, K4 and two brakes B1, B2.
  • the drive side can be coupled or connected to the output side of the transmission 1 for the transmission of force and torques.
  • the first clutch K1, the second clutch K2 and the third clutch K3 connected to the drive shaft ANW on the drive side.
  • the first clutch K1 is further connected to a connected to the first shaft W1, so that the first clutch K1 upon actuation transmits force and torque from the drive shaft ANW to the first shaft W1.
  • the fourth clutch K4 transmits power from a fifth shaft W5 to the output shaft AW.
  • the transmission 1 further four planetary gear sets GP1, GP2, GP3 and GP4 and six waves W1, W2, W3, W4, W5 and W6 are arranged.
  • the general structure of the first planetary gearset GP1, the second planetary gearset GP2, the third planetary gearset GP3 and the fourth planetary gearset GP4 will now be described in the following.
  • the above planetary gear sets GP1, GP2, GP3 and GP4 are constructed in the usual way and each have a central sun gear 101, 102, 103, 104, which with a planet 1 1 1, 1 12, 1 13, 1 14 for the transmission of Force and torque interacts.
  • the planet 1 1 1, 1 12, 1 13, 1 14 is rotatably mounted on a web / planet carrier 121, 122, 123, 124.
  • a ring gear 131, 132, 133, 134 is arranged, in which the respective planet 1 1 1, 1 12, 1 13, 1 14 for the transmission of Force and torque engages.
  • the web or planet carrier 121, 122, 123, 124 is further connected to a respective shaft.
  • the individual reference numerals for sun gear, planet, planet carrier / web and ring gear can be seen in Fig. 1. For clarity, the reference numerals have been omitted in the other figures.
  • the first shaft W1 connects the first clutch K1 and the sun gear 103 of the third planetary gear set GP3 for transmitting power and torques.
  • the second shaft W2 connects the second clutch K2 with the web 123 of the third planetary gear set GP3 and further with the web 124 of the fourth planetary gear set GP4.
  • the third wave W3 connects the third clutch K3 and the sun gear wheel 102 of the second planetary GP2.
  • the fourth shaft W4 can be connected to the housing G via a first brake B1; on the other hand, it connects the ring gear 131 of the first planetary gear set GP1, the land 122 of the second planetary gear set GP2, and the ring gear 133 of the third planetary gear set GP3.
  • the fifth shaft W5 connects the web 121 of the first planetary gear set GP1, the ring gear 132 of the second planetary gear set GP2 and the sun gear 104 of the fourth planetary gear set GP4.
  • the fifth shaft W5 can be connected via the fourth clutch K4 to the ring gear 134 of the fourth planetary gear set GP4 and to the output shaft AW.
  • the sixth shaft W6 can be connected to the housing G via a second brake B2; on the other hand, the sixth shaft W6 is connected to the sun gear 101 of the first planetary gearset GP1.
  • the output shaft AW is connected to the ring gear 134 of the fourth planetary gear set GP4 and connectable by means of the fourth clutch K4 with the fifth shaft W5.
  • Fig. 2 shows a shift matrix for a transmission according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a switching matrix for a transmission 1 according to FIG. 1.
  • An entry in the switching matrix provided with a cross designates a correspondingly actuated or closed switching element, that is to say in the switching matrix, for example in the forward gear stage V1 in the case of the brake B1 as well as the clutch K1 and the clutch K4.
  • the switching elements B1, B2, K1, K2, K3, K4 are open.
  • the gear ratio i is 4.890.
  • the gear ratio i is 2.934.
  • the gear ratio i is 1, 938.
  • the gear ratio i is 1, 347.
  • the gear ratio i is 1, 000.
  • the brake B2 and the clutch K1 and the clutch K2 are closed.
  • the gear ratio i is 0.834.
  • the gear ratio i is 0.69.
  • the gear ratio i is 0.600.
  • the gear ratio i is 0.543.
  • the brake B1 and the clutches K3 and K4 are closed.
  • the gear ratio i is -3.807.
  • the gear ratio i is 3,051.
  • the gear ratio i is -0.661.
  • the gear ratio i is 1, 000.
  • the gear ratio i is 1, 000.
  • the clutches K2, K3 and K4 are closed.
  • the gear ratio i is 1, 000.
  • the clutches K1, K2 and the clutch K4 are closed.
  • the gear ratio i is 1, 000.
  • the gear gap ⁇ between the first forward speed V1 and the second forward speed V2 is 1, 667, between the second forward speed V2 and the third forward speed V3 1, 514.
  • the gear gap ⁇ between the third forward speed V3 and the fourth forward speed V4 is 1, 439, between the fourth forward speed V4 and the fifth forward speed V5 1, 347.
  • the gear shift ⁇ between the fifth forward gear V5 and the sixth forward gear V6 is 1, 199, between the sixth forward speed V6 and the seventh forward speed V7 1, 207th
  • the gear gap ⁇ between the seventh forward speed V7 and the eighth forward speed V8 is 1, 151, between the eighth forward speed V8 and the ninth forward speed V9 1, 105.
  • the total jump is 9.006.
  • the first planetary gear set GP1 has a stand translation
  • i 0 -3.806
  • the third planetary gear set GP3 a stand ratio i 0 -3.891
  • the fourth planetary gear set GP4 a stand ratio of i 0 -1, 500 on.
  • Fig. 3 shows a transmission according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows an alternative position A for the first clutch K1, in which the first clutch K1 can be arranged in an identical manner to the position according to FIG.
  • the alternative position A for the first clutch K1 is located between the web 122 of the second planetary gear set GP2 and the ring gear 133 of the third planetary gear set GP3 on the fifth shaft W5.
  • the first clutch K1 at the position A allows a coupling of the web 122 of the second planetary gearset GP2 and further via the fourth shaft W4 to the ring gear 133 of the third planetary gearset GP3.
  • the fourth wave W4 is coupled to the housing G via the first brake B1 as stated above.
  • FIG. 4 shows an alternative position B for the third clutch K3, in which the third clutch K3 can be arranged to have the same effect as the position according to FIG.
  • the alternative position B for the third clutch K3 is between the ring gear 132 of the second planetary gear set GP2 and the portion of the fifth shaft W5 connecting the land 121 of the first planetary gear set GP1 and the sun gear 104 of the fourth planetary gear set GP4.
  • the third clutch K3 at the position B allows at Betä- a coupling of the ring gear 132 of the second planetary GP2 with the fifth wave W5.
  • the fifth wave W5 is - as already stated above - further connected to the web 121 of the first planetary gear set GP1 and the sun gear 104 of the fourth planetary gear set GP4.
  • the fifth shaft W5 can be coupled via the fourth clutch K4 to the output shaft AW and to the ring gear 134 of the fourth planetary gear set GP4.
  • Fig. 5 shows a transmission according to a fourth embodiment of the present invention.
  • a transmission 1 according to FIG. 1 is shown substantially.
  • the fourth clutch K4 is not arranged to connect the fifth shaft W5 and the output shaft AW, but the fourth clutch K4, designated here by the reference symbol K4 ', serves to couple the second shaft W2 with the output shaft AW and with the ring gear 134 of the fourth planetary GP4.
  • Fig. 6 shows a transmission according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 essentially shows a transmission 1 according to FIG. 5.
  • the fourth clutch K4 now denoted by reference symbol K4 ", now connects the fifth shaft W5 to the second shaft W2 via the web 124 of the fourth planetary gearset GP4 and thus via the fifth shaft W5 to the latter Sun gear 104 of the fourth planetary gear set GP4.
  • the fourth planetary gear set GP4 can be locked via sun gear 104 and web 124 by means of the fourth clutch K4 ".
  • FIG. 7 shows a transmission according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the first clutch K1 is now arranged at the position A according to FIG. 3, now designated by the reference symbol K1 '.
  • the web 122 of the second planetary gearset GP2 can now be coupled to the ring gear 133 of the third planetary gearset GP3 by means of the first clutch K1 '.
  • the ring gear 133 of the third planetary gear GP3 is thus further coupled by means of the first clutch K1 'via the fourth shaft W4 with the ring gear 131 of the first planetary GP1 and coupled via the first brake B1 with the housing G.
  • the first shaft W1 is formed in the form of the drive shaft ANW and directly connected to the sun gear 103 of the third planetary GP3.
  • Fig. 8 shows a transmission according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows a transmission 1 according to FIG. 7.
  • the fourth clutch K4 is now arranged at the position according to FIG. 5, designated here by reference K4 ' .
  • the fourth clutch K4 now allows a blocking of web 124 and ring gear 134 of the fourth planetary GP4.
  • the second shaft W2 can now be coupled via the fourth clutch K4 'to the output shaft AW and the ring gear 134 of the fourth planetary gearset GP4.
  • the first wave W1 is - as in Fig. 7 - formed in the form of the drive shaft ANW and directly connected to the sun gear 103 of the third planetary GP3.
  • Fig. 9 shows a transmission according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 shows a transmission 1 according to FIG. 7.
  • the fourth clutch K4 here denoted by the reference symbol K4 "
  • the fourth clutch K4 now allows a blocking of the web 124 and sun gear 104 of the fourth Planetary gear set GP4 via the second wave W2 and the fifth wave W5.
  • the fifth shaft W5 can be coupled to the second shaft W2
  • the first shaft W1 is designed in the form of the drive shaft ANW and directly connected to the sun gear 103 of the third planetary gearset GP3.
  • FIG. 10 shows a transmission according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows a transmission 1 according to FIG. 4.
  • the third clutch K3, designated here by the reference symbol K3 ' is now arranged in the region of the ring gear 132 of the second planetary gear set GP2 on the fifth shaft W5.
  • the ring gear 132 of the second planetary gearset GP2 can now be connected via the third clutch K3 'to the section of the fifth shaft W5, which connects the web 121 of the first planetary gear set GP1 and the sun gear 104 of the fourth planetary gear set GP4.
  • the ring gear 132 of the second planetary gear set GP2 can be coupled via the third clutch K3 'and the fourth clutch K4 to the output shaft AW and the ring gear 134 of the fourth planetary gear set GP4.
  • the third wave W3 is formed in the form of the drive shaft ANW and is directly connected to the sun gear 102 of the second planetary GP2.
  • Fig. 11 shows a transmission according to a tenth embodiment of the present invention.
  • a transmission 1 according to FIG. 10 is shown substantially.
  • the fourth clutch K4 here designated by reference K4
  • the fourth clutch K4 'now allows a blocking of web 124 and ring gear 134 of the fourth planetary GP4.
  • the second shaft W2 via the fourth clutch K4 'with the output shaft AW and - as already stated - be coupled to the ring gear 134 of the fourth planetary gear set GP4.
  • the third wave W3 is formed in the form of the drive shaft ANW and is directly connected to the sun gear 102 of the second planetary GP2.
  • FIG. 12 shows a transmission according to an eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 essentially shows a transmission 1 according to FIG. 10.
  • the fourth clutch K4 here denoted by reference symbol K4 "
  • the fourth clutch K4" now enables a blocking of the bar 124 and sun gear 104 of the fourth planetary gear set GP4 via the second wave W2 and the fifth wave W5.
  • the fifth shaft W5 can therefore be coupled to the second shaft W2 by means of the fourth clutch K4.
  • the third shaft W3 is designed in the form of the drive shaft ANW and is connected directly to the sun gear 102 of the second planetary gearset GP2.
  • Fig. 13 shows a transmission according to a twelfth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 essentially shows a transmission 1 according to FIG. 10.
  • the first clutch K1 designated here by reference symbol K1 '
  • the third wave W3 is directly connected to the drive shaft ANW or formed as a drive shaft ANW and connected to both the sun gear 102 of the second planetary GP2 and the sun gear 103 of the third planetary GP3.
  • the first wave W1 is omitted.
  • Fig. 14 shows a transmission according to a thirteenth embodiment of the present invention.
  • a transmission 1 according to FIG. 13 is shown substantially.
  • the fourth clutch K4 here designated by reference symbol K4 ', is now arranged at the position according to FIG.
  • the fourth clutch K4 'thus enables a blocking of the web 124 of the fourth planetary gear set GP4 with the ring gear 134 of the fourth planetary GP4, as well as a connection of the second shaft W2 with the output shaft AW and with the ring gear 134 of the fourth planetary GP4.
  • FIG. 15 shows a transmission according to a fourteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 essentially shows a transmission 1 according to FIG. 13.
  • the fourth clutch K4 here denoted by reference symbol K4 ", is now arranged at the position according to Fig. 6.
  • the fourth clutch K4 thus enables a blocking of the web 124 of the fourth planetary gear set GP4 with the sun gear 104 of the fourth planetary gear set GP4 via the fifth shaft W5.
  • the transmission 1 comprises four planetary gear set planes GP1, GP2, GP3 and GP4, six switching elements B1, B2, K1, K2, K3, K4, the switching elements being in the form of four clutches K1, K2, K3 , K4 and two brakes B1, B2 are formed, therefore, therefore, the number of clutches and the brakes in the ratio 2: 1 are executed. Furthermore, there are no fixed housing couplings. Finally, two switching elements to be switched at the same time are arranged.
  • a hydrodynamic torque converter As a starting element for the transmission 1, a hydrodynamic torque converter, a hydrodynamic clutch, an additional starting clutch, an integrated starting clutch or brake and / or an additional electric machine can be arranged. On each of the six shafts W1 to W6, an electric machine or other power / power source can be arranged. Moreover, on each of the shafts W1 to W6 or each link, a freewheel may be arranged to the housing G or to another shaft W1, W2, W3, W4, W5, W6.
  • the transmission 1 can preferably be installed in standard drive construction or in front / transverse design in a motor vehicle. As switching elements frictional and / or positive switching elements are possible.
  • the first brake B1, the first clutch K1 and the clutch K4 can be designed as positive locking, in particular as claw switching elements, which leads to significant fuel consumption advantages of a provided with the transmission motor vehicle with internal combustion engine.
  • the present invention has the advantage that a low construction cost for the transmission is required, which results in lower manufacturing costs and lower weight of the transmission.
  • a good gear ratio, low absolute and relative speeds such as low planetary gearset and shift element torques.
  • the present invention provides good gearing efficiencies and a very good accessibility of all switching elements, in particular for their maintenance.
  • the geometrical position / sequence of the individual planetary gear sets GP1, GP2, GP3, GP4 and the individual switching elements K1, K2, K3, K4, B1, B2 can be chosen freely taking into account the bondability of the respective transmission elements.
  • Individual transmission elements can be moved as desired in their position within the transmission 1.

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Abstract

Getriebe, insbesondere Mehrstufengetriebe, für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, zumindest vier Planetenradsätze, wobei die Planentenradsätze jeweils ein Sonnenrad, einen Planeten, einen Planetenträger und ein Hohlrad umfassen, sowie mehrere Schaltelemente in Form von zumindest vier Kupplungen und zumindest zwei Bremsen, wobei die Antriebswelle über die zweite Kupplung mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes und dem Planetenträger des vierten Planetenradsatzes verbindbar ist, wobei die erste Bremse mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und mit dem Planetenträger des zweiten Planentenradsatzes verbunden ist, wobei die zweite Bremse mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist, und wobei der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes verbunden ist.

Description

Getriebe für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere Mehrstufengetriebe, für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, zumindest vier Planetenradsätze, wobei die Planetenradsätze jeweils ein Sonnenrad, einen Planeten, einen Planetenträger und ein Hohlrad umfassen, sowie mehrere Schaltelemente in Form von zumindest vier Kupplungen und zumindest zwei Bremsen.
Derartige Getriebe sind beispielsweise aus der WO 2012/052284 A1 bekannt. In der WO 2012/052284 A1 ist ein Mehrstufengetriebe mit sechs Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang gezeigt, welches vier Planetenradsätze, sieben drehbare Wellen und fünf Schaltelemente umfasst, wobei das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit der sechsten Welle verbunden ist, die über eine erste Bremse an das Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist, wobei der Steg des ersten Planetenradsatzes mit der fünften Welle verbunden ist, die mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden und über eine zweite Bremse an das Gehäuse ankoppelbar ist, wobei die Antriebswelle mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden und über eine Kupplung mit der mit dem Steg des dritten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes verbundenen siebten Welle lösbar verbindbar ist, wobei die vierte Welle mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes und dem Steg des zweiten Planetenradsatzes verbunden und über eine dritte Bremse an das Gehäuse ankoppelbar ist, wobei die Abtriebswelle mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und dem Steg des vierten Planetenradsatzes verbunden ist und wobei das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes mit der dritten Welle verbunden ist, die über eine vierte Bremse an das Gehäuse ankoppelbar ist.
Nachteilig dabei ist, dass Schaltelemente wie beispielsweise Lamellenkupplungen oder -bremsen hydraulisch betätigt werden. Diese hydraulische Betätigung führt zu hohen hydraulischen Verlusten. Um diese Betätigungsverluste zu umgehen, ist vorgeschlagen worden, elektromechanische oder elektrohydraulische Betätigungen vorzusehen. Nachteilig dabei ist wiederum, dass die Schaltelemente vor allem die Kupplungen schlecht zugänglich sind, insbesondere wenn gute Verzahnungswirkungsgrade und geringe Bauteilbelastungen bei geringem Bauaufwand angestrebt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, welches einen guten Wirkungsgrad, geringe Bauteilbelastung und einen geringen Bauaufwand aufweist. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welches eine gute Zugänglichkeit seiner Schaltelemente von außen aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Getriebe für ein Kraftfahrzeug anzugeben.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgaben bei einem Getriebe, insbesondere ehrstufenget ebe, für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, zumindest vier Planetenradsätze, wobei die Planentenradsätze jeweils ein Sonnenrad, einen Planeten, einen Planetenträger und ein Hohlrad umfassen, sowie mehrere Schaltelemente in Form von zumindest vier Kupplungen und zumindest zwei Bremsen, dadurch, dass die Antriebswelle über die zweite Kupplung mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes und dem Planetenträger des vierten Planetenradsatzes verbindbar ist, dass die erste Bremse mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und mit dem Planetenträger des zweiten Planentenradsatzes verbunden ist, dass die zweite Bremse mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist, und dass der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes verbunden ist.
Die Erfindung löst die Aufgaben ebenfalls bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere bei einem Personen- oder Lastkraftwagen mit einem Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -5.
Die Erfindung löst die Aufgaben ebenfalls mit einem Verfahren zum Betreiben eines Getriebes, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 -5, mit zwei Bremsen und vier Kupplungen dadurch, dass ein erster Gang mittels geschlossener erster Bremse, offener zweiter Bremse, geschlossener erster Kupplung, offener zweiter
Kupplung, offener dritter Kupplung und geschlossener vierter Kupplung gebildet wird, und dass ein zweiter Gang mittels geschlossener erster Bremse, geschlossener zweiter Bremse, geschlossener erster Kupplung, offener zweiter Kupplung, offener dritter Kupplung und offener vierter Kupplung gebildet wird, und dass ein dritter Gang mittels geschlossener erster Bremse, offener zweiter Bremse, geschlossener erster Kupplung, offener zweiter Kupplung, geschlossener dritter Kupplung und offener vierter Kupplung gebildet wird, und dass ein vierter Gang mittels offener erster Bremse, geschlossener zweiter Bremse, geschlossener erster Kupplung, offener zweiter Kupplung, geschlossener dritter Kupplung und offener vierter Kupplung gebildet wird und dass ein fünfter Gang mittels offener erster Bremse, offener zweiter Bremse, geschlossener erster Kupplung, geschlossener zweiter Kupplung, geschlossener dritter Kupplung und offener vierter Kupplung oder mittels geschlossener erster Bremse, offener zweiter Bremse, offener erster Kupplung, geschlossener zweiter Kupplung, offener dritter Kupplung und geschlossener vierter Kupplung oder mittels offener erster Bremse, geschlossener zweiter Bremse, offener erster Kupplung, geschlossener zweiter Kupplung, offener dritter Kupplung und geschlossener vierter Kupplung oder mittels offener erster Bremse, offener zweiter Bremse, offener erster Kupplung, geschlossener zweiter Kupplung, geschlossener dritter Kupplung und geschlossener vierter Kupplung oder mittels offener erster Bremse, offener zweiter Bremse, geschlossener erster Kupplung, offener zweiter Kupplung, geschlossener dritter Kupplung und geschlossener vierter Kupplung oder mittels offener erster Bremse, offener zweiter Bremse, geschlossener erster Kupplung, geschlossener zweiter Kupplung, offener dritter Kupplung und geschlossener vierter Kupplung gebildet wird, und dass ein sechster Gang mittels offener erster Bremse, geschlossener zweiter Bremse, geschlossener erster Kupplung, geschlossener zweiter Kupplung, offener dritter Kupplung und offener vierter Kupplung gebildet wird, und dass ein siebter Gang mittels offener erster Bremse, geschlossener zweiter Bremse, offener erster Kupplung, geschlossener zweiter Kupplung, geschlossener dritter Kupplung und offener vierter Kupplung gebildet wird, und dass ein achter Gang mittels geschlossener erster Bremse, geschlossener zweiter Bremse, offener erster Kupplung, geschlossener zweiter Kupplung, offener dritter Kupplung und offener vierter Kupplung gebildet wird, und dass ein neunter Gang mittels geschlossener erster Bremse, offener zweiter Bremse, offener erster Kupplung, geschlossener zweiter Kupplung, geschlossener dritter Kupplung und offener vierter Kupplung gebildet wird und dass ein Rückwärtsgang mittels geschlossener erster Bremse, offener zweiter Bremse, offener erster Kupplung, offener zweiter Kupplung, geschlossener dritter Kupplung und geschlossener vierter Kupplung gebildet wird.
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass auf diese Weise eine gute Zugänglichkeit sämtlicher Schaltelemente sichergestellt ist. Darüber hinaus ist der Bauaufwand gering, was niedrigere Kosten bzw. Gewicht für das Getriebe bedeutet.
Über die Antriebswelle wird besonders bevorzugt ein Drehmoment bzw. eine Rotationsbewegung einer Antriebswelle, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, in das Getriebe eingeleitet. In bevorzugter Weise befindet sich zwischen Antriebswelle und der Abtriebswelle ein Einfahrelement, wie etwa ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Strömungskupplung.
Unter einer Welle ist nachfolgend nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden.
Zwei Elemente werden insbesondere als miteinander verbunden bezeichnet, wenn zwischen den Elementen eine feste, insbesondere drehfeste Verbindung, besteht. Insbesondere drehen solche verbundenen Elemente mit der gleichen Drehzahl.
Zwei Elemente werden im Weiteren als verbindbar bezeichnet, wenn zwischen diesen Elementen eine lösbare Verbindung besteht. Insbesondere drehen solche Elemente mit der gleichen Drehzahl, wenn die Verbindung besteht.
Die verschiedenen Bauteile und Elemente der genannten Erfindung können dabei über eine Welle bzw. ein Verbindungselement, aber auch direkt, beispielsweise mittels einer Schweiß-, Press- oder einer sonstigen Verbindung miteinander verbunden sein. Unter einer Kupplung ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen, ein Schaltelement zu verstehen, welches, je nach Betätigungszustand, eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen zulässt oder eine Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments darstellt. Unter einer Relativbewegung ist beispielsweise eine Rotation zweier Bauteile zu verstehen, wobei die Drehzahl des ersten Bauteils und die Drehzahl des zweiten Bauteils voneinander abweichen. Darüber hinaus ist auch die Rotation nur eines der beiden Bauteile denkbar, während das andere Bauteil still steht oder in entgegengesetzter Richtung rotiert.
Im Folgenden ist unter einer nicht betätigten Kupplung eine geöffnete Kupplung zu verstehen. Dies bedeutet, dass eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauteilen möglich ist. Bei betätigter bzw. geschlossener Kupplung rotieren die beiden Bauteile dementsprechend mit gleicher Drehzahl in dieselbe Richtung.
Unter einer Bremse ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen, ein Schaltelement zu verstehen, welches auf einer Seite mit einem feststehenden Element, beispielsweise einem Gehäuse, und auf einer anderen Seite mit einem rotierbaren Element verbunden ist.
Im Folgenden ist unter einer nicht betätigten Bremse eine geöffnete Bremse zu verstehen. Dies bedeutet, dass das rotierende Bauteil frei rotierbar ist, d.h., die Bremse bevorzugt keinen Einfluss auf die Drehzahl des rotierenden Bauteils nimmt. Bei betätigter bzw. geschlossener Bremse erfolgt eine Reduzierung der Drehzahl des rotierbaren Bauteils bis hin zum Stillstand, d.h., dass eine feste Verbindung zwischen rotierbarem Element und feststehendem Element herstellbar ist. Element und Bauteil sind in diesem Zusammenhang gleichzusetzen.
Grundsätzlich ist auch eine Verwendung von Schaltelementen möglich, die im nicht betätigten Zustand geschlossen und im betätigten Zustand geöffnet sind. Dementsprechend sind die Zuordnungen zwischen Funktion und Schaltzustand der oben beschriebenen Schaltzustände in umgekehrter Weise zu verstehen. Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen anhand der Figuren, wird zunächst eine Anordnung zugrundegelegt, in der ein betätigtes Schaltelement geschlossen und ein nicht betätigtes Schaltelement geöffnet ist. Ein Planetenradsatz umfasst ein Sonnenrad, ein Planetenträger respektive Steg und ein Hohlrad. An dem Planetenträger respektive Steg drehbar gelagert sind Planetenräder oder Planeten, welche mit der Verzahnung des Sonnenrades und/oder der Verzahnung des Hohlrades kämmen.
Nachfolgend beschreibt ein Minus-Planetenradsatz einen Planetenradsatz mit einem Planetenträger, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, mit einem Sonnenrad und mit einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Planetenträger rotiert.
Ein Plus-Planetenradsatz unterscheidet sich zu dem gerade beschriebenen Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Planetenradsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an den Planetenträger gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrades und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrades. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Planetenträger das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren.
Durch die Verwendung von Planetenradsätzen können besonders kompakte Getriebe realisiert werden, wodurch eine große Freiheit bei der Anordnung des Getriebes in dem Fahrzeug erreicht wird.
Unter den Elementen eines Planetenradsatzes werden insbesondere das Sonnenrad, das Hohlrad, der Planetenträger respektive Steg und die Planetenräder respektive die Planeten des Planetenradsatzes verstanden.
Besonders bevorzugt sind die Schaltelemente selektiv, also einzeln und bedarfsgerecht betätigbar, wodurch unterschiedliche Gänge durch unterschiedliche
Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle reali- sierbar sind. Je höher die Anzahl der Gänge, desto feiner kann eine Gangabstufung bei einer großen Getriebespreizung realisiert werden und somit kann beispielsweise ein Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs in einem optimalen Drehzahlbereich und damit möglichst wirtschaftlich betrieben werden. Gleichzeitig trägt dies zu einer Erhöhung des Fahrkomforts bei, da der Verbrennungsmotor bevorzugt auf einem niedrigen Drehzahlniveau betreibbar ist. So werden beispielsweise auch Lärmemissionen reduziert, welche durch den Betrieb des Verbrennungsmotors entstehen.
Unter dem Begriff „Front-Quer-Anordnung" ist eine Anordnung zu verstehen, bei der die Antriebswelle, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, quer zu einer Fahrtrichtung in einem Kraftfahrzeug verbaut ist und bevorzugt die Räder einer vorderen Achse durch die Antriebswelle bzw. das Getriebe antreibbar sind. Weiterhin können die Schaltelemente derart ausgebildet sein, dass für eine Änderung eines Schaltzustandes der Schaltelemente Energie, nicht jedoch für das Beibehalten des Schaltzustandes selbst benötigt wird.
Hierzu eignen sich in besonderer Weise bedarfsgerecht betätigbare Schaltelemente, wie beispielsweise elektromechanische Schaltelemente oder elektromagnetische Schaltelemente. Sie zeichnen sich, insbesondere im Vergleich zu konventionell hydraulisch betätigbaren Schaltelementen, durch einen besonders geringen und effizienten Energiebedarf aus, da sie nahezu verlustfrei betreibbar sind. Darüber hinaus kann in vorteilhafter Weise darauf verzichtet werden, permanent einen Steuerdruck für die Betätigung der beispielsweise konventionell hydraulischen Schaltelemente vorzuhalten, bzw. das jeweilige Schaltelement in geschaltetem Zustand permanent mit dem erforderlichen Hydraulikdruck zu beaufschlagen. Hierdurch können beispielsweise weitere Bauteile wie eine Hydraulikpumpe entfallen, soweit diese ausschließlich der Ansteuerung und Versorgung der konventionell hydraulisch betätigbaren Schaltelemente dienen. Erfolgt die Versorgung weiterer Bauteile mit Schmiermitteln nicht über eine separate Schmiermittelpumpe, sondern über die gleiche Hydraulikpumpe, so kann diese zumindest kleiner dimensioniert werden. Auch eventuell auftretende Undichtigkeiten an Olübergabestellen des Hydraulikkreislaufs, insbesondere bei rotierenden Bauteilen, entfallen. Dies trägt besonders bevorzugt ebenfalls zu einer Effizienzsteigerung des Getriebes in Form eines höheren Wirkungsgrades bei. Bei der Verwendung von bedarfsgerecht betätigbaren Schaltelementen der oben genannten Art ist es besonders vorteilhaft, wenn diese von außen gut zugänglich sind. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass die benötigte Schaltenergie den Schaltelementen gut zugeführt werden kann. Daher sind Schaltelemente besonders gut bevorzugt so angeordnet, dass sie von au ßen gut zugänglich sind. Von außen gut zugänglich bedeutet im Sinne der Schaltelemente, das Zwischengehäuse des Getriebes und dem Schaltelement keine weiteren Bauteile angeordnet sind, bzw. dass die Schaltelemente besonders bevorzugt an der Antriebswelle oder an der Abtriebswelle angeordnet sind.
Unter dem Begriff „Bindbarkeit" ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen zu verstehen, dass bei unterschiedlicher geometrischer Lage die gleiche Anbindung bzw. Bindung von Schnittstellen gewährleistet ist, ohne dass sich einzelne Verbindungselemente oder Wellen kreuzen.
Unter dem Begriff „Standübersetzung" ist diejenige Übersetzung zu verstehen, die durch das Übersetzungsverhältnis zwischen Sonnenrad und Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes realisiert ist, wenn der Planetenträger respektive Steg feststeht.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Vorteilhafterweise sind die Planetenradsätze, insbesondere geometrisch, hintereinander im Getriebe angeordnet. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung sowie einfachere Zugänglichkeit der Planetenradsätze im Falle einer Wartung.
Zweckmäßigerweise ist die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbindbar oder der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes ist über die erste Kupplung mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbindbar. Auf diese Weise ist zum einen eine direkte Kraft- und Drehmomentübertragung von der Antriebswelle auf das zentrale Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes möglich oder die Flexibilität des Getriebes hinsichtlich der Darstellung verschiedener Gangstufen wird erhöht, da mittels der ersten Kupplung dann je nach Bedarf zwei Planetenradsätze miteinander koppelbar sind.
Vorteilhafterweise ist die Antriebswelle über die dritte Kupplung mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbindbar oder der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes ist über die dritte Kupplung mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes verbindbar. Auf diese Weise ist zum einen eine direkte Kraft- und Drehmomentübertragung von der Antriebswelle auf das zentrale Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes möglich oder die Flexibilität des Getriebes hinsichtlich der Darstellung verschiedener Gangstufen wird erhöht, da mittels der ersten Kupplung dann je nach Bedarf zwei Planetenradsätze miteinander koppelbar sind.
Zweckmäßigerweise ist die Antriebswelle über die vierte Kupplung mit dem Planetenträger des vierten Planetenradsatzes verbindbar oder der Planetenträger des vierten Planetenradsatzes ist über die vierte Kupplung mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes verbindbar. Auf diese Weise kann einerseits die Abtriebswelle in flexibler Weise mit dem vierten Planetenradsatz je nach Bedarf verbunden werden oder der erste Planetenradsatz kann mittels der vierten Kupplung in flexibler Weise und je nach Bedarf direkt mit dem vierten Planetenradsatz verbunden werden.
Vorteilhafterweise wird ein zusätzlicher Gang mittels offener erster Bremse, geschlossener zweiter Bremse, offener erster Kupplung, offener zweiter Kupplung, geschlossener dritter Kupplung und geschlossener vierter Kupplung und/oder ein zusätzlicher Gang mittels offener erster Bremse, geschlossener zweiter Bremse, geschlossener erster Kupplung, offener zweiter Kupplung, offener dritter Kupplung und geschlossener vierter Kupplung gebildet. Damit wird die Flexibilität des Getriebes hinsichtlich des Einsatzes in verschiedenen Fahrzeugen noch weiter erhöht. Gleichzeitig ist eine noch feinere Getriebeabstufung durch die zusätzliche(n) Gangstufe(n) möglich.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
Dabei zeigen jeweils in schematischer Form:
Fig. 1 ein Getriebe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Schaltmatrix für ein Getriebe gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein Getriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Getriebe gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Getriebe gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ein Getriebe gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ein Getriebe gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 8 ein Getriebe gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ein Getriebe gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ein Getriebe gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1 1 ein Getriebe gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ein Getriebe gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ein Getriebe gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ein Getriebe gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; sowie
Fig. 15 ein Getriebe gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Getriebe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Mehrstufengetriebe. Das Mehrstufengetriebe 1 weist sechs Schaltelemente in Form von vier Kupplungen K1 , K2, K3, K4 sowie zweier Bremsen B1 , B2 auf. Mittels der Kupplungen K1 , K2, K3, K4 kann die Antriebsseite mit der Abtriebsseite des Getriebes 1 zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten gekoppelt bzw. verbunden werden. Hierzu ist die erste Kupplung K1 , die zweite Kupplung K2 sowie die dritte Kupplung K3 mit der Antriebswelle ANW auf der Antriebsseite verbunden. Die erste Kupplung K1 ist weiterhin mit ei- ner ersten Welle W1 verbunden, so dass die erste Kupplung K1 bei Betätigung Kraft und Drehmoment von der Antriebswelle ANW auf die erste Welle W1 überträgt. Entsprechendes gilt auch für die zweite Kupplung K2 und die dritte Kupplung K3. Bei Schließen der zweiten Kupplung K2 wird Kraft von der Antriebswelle ANW auf die zweite Welle W2, bei Schließen der dritten Kupplung K3 Kraft und Drehmoment von der Antriebswelle ANW auf die dritte Welle W3 übertragen. Die vierte Kupplung K4 überträgt bei Betätigung Kraft von einer fünften Welle W5 auf die Abtriebswelle AW.
Im Getriebe 1 sind weiterhin vier Planetenradsätze GP1 , GP2, GP3 und GP4 sowie sechs Wellen W1 , W2, W3, W4, W5 und W6 angeordnet.
Im Folgenden wird nun zunächst der allgemeine Aufbau des ersten Planetenradsatzes GP1 , des zweiten Planetenradsatzes GP2, des dritten Planetenradsatzes GP3 sowie des vierten Planetenradsatzes GP4 beschrieben. Die vorstehend genannten Planetenradsätze GP1 , GP2, GP3 und GP4 sind in üblicher Weise aufgebaut und weisen jeweils ein zentrales Sonnenrad 101 , 102, 103, 104 auf, welches mit einem Planeten 1 1 1 , 1 12, 1 13, 1 14 zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten zusammenwirkt. Der Planet 1 1 1 , 1 12, 1 13, 1 14 ist an einem Steg/Planetenträger 121 , 122, 123, 124 drehbar gelagert. Auf der radialen Außenseite des Planeten 1 1 1 , 1 12, 1 13, 1 14 ist ein Hohlrad 131 , 132, 133, 134 angeordnet, in der der jeweilige Planet 1 1 1 , 1 12, 1 13, 1 14 zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten eingreift. Der Steg respektive Planetenträger 121 , 122, 123, 124 ist weiterhin jeweils mit einer Welle verbunden. Die einzelnen Bezugszeichen für Sonnenrad, Planet, Planetenträger/Steg und Hohlrad sind in Fig. 1 zu sehen. Der Übersichtlichkeit wegen sind die Bezugszeichen hierfür in den weiteren Figuren weggelassen worden.
Weiterhin werden nun die sechs verschiedenen Wellen W1 , W2, W3, W4, W5 und W6 beschrieben.
Die erste Welle W1 verbindet die erste Kupplung K1 und das Sonnenrad 103 des dritten Planetenradsatzes GP3 zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten. Die zweite Welle W2 verbindet die zweite Kupplung K2 mit dem Steg 123 des dritten Planetenradsatzes GP3 und weiter mit dem Steg 124 des vierten Planetenradsatzes GP4. Die dritte Welle W3 verbindet die dritte Kupplung K3 und das Sonnen- rad 102 des zweiten Planetenradsatzes GP2. Die vierte Welle W4 ist einerseits über eine erste Bremse B1 mit dem Gehäuse G verbindbar, andererseits verbindet sie das Hohlrad 131 des ersten Planetenradsatzes GP1 , den Steg 122 des zweiten Planetenradsatzes GP2 und das Hohlrad 133 des dritten Planetenradsatzes GP3. Die fünfte Welle W5 verbindet den Steg 121 des ersten Planetenradsatzes GP1 , das Hohlrad 132 des zweiten Planetenradsatzes GP2 sowie das Sonnenrad 104 des vierten Planetenradsatzes GP4. Zusätzlich ist die fünfte Welle W5 über die vierte Kupplung K4 mit dem Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4 und mit der Abtriebswelle AW verbindbar. Die sechste Welle W6 ist einerseits über eine zweite Bremse B2 mit dem Gehäuse G verbindbar, andererseits ist die sechste Welle W6 mit dem Sonnenrad 101 des ersten Planetenradsatzes GP1 verbunden. Die Abtriebswelle AW ist mit dem Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4 verbunden und mittels der vierten Kupplung K4 mit der fünften Welle W5 verbindbar.
Fig. 2 zeigt eine Schaltmatrix für ein Getriebe gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 2 ist eine Schaltmatrix für ein Getriebe 1 gemäß Fig. 1 dargestellt.
Senkrecht hierzu nach unten sind zunächst die neun Vorwärtsgangstufen, bezeichnet mit den Bezugszeichen V1 bis V9 dargestellt sowie eine Rückwärtsgangstufe, bezeichnet mit R. Des Weiteren sind zwei zusätzliche Darstellungen einer weiteren Vorwärtsgangstufe dargestellt, bezeichnet mit den Bezugszeichen VZ und VZ1.
Schließlich sind fünf weitere Darstellungen der fünften Vorwärtsgangstufe V5 in Form eines Direktganges dargestellt, bezeichnet mit den Bezugszeichen V51, V5", V51", V5iV sowie V5V Waagerecht sind die jeweiligen Schaltelemente dargestellt, wobei zunächst die zwei Bremsen B1 , B2 und anschließend die vier Kupplungen K1 , K2, K3 und K4 dargestellt sind. Weiterhin ist daran anschließend das jeweilige Übersetzungsverhältnis/Ratio i sowie der entsprechende Gangsprung/Step φ zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gängen dargestellt. Insoweit ist der jeweilige Gangsprung in der Schaltmatrix jeweils zwischen zwei benachbarten Gängen/Gangstufen dargestellt. Bei den zusätzlichen Darstellungen der weiteren Vorwärtsgänge VZ, VZ', V51, V5", V51", V5iV und V5V ist jeweils nur die Übersetzung i angegeben. Die in der Schaltmatrix freigelassenen Einträge, also beispielsweise bei der Vorwärtsgangstufe V1 , bei der zweiten Bremse B2 und der zweiten Kupplung K2 sowie der dritten Kupplung K3 zeigen an, dass das entsprechende Schaltelement bzw. die Bremse bzw. die Kupplung geöffnet ist, d.h., dass das Schaltelement hierbei keine Kräfte bzw. kein Drehmoment von den an das Schaltelement angeschlossenen oder mit diesen verbundenen jeweiligen Wellen oder Elementen des Getriebes überträgt. Ein mit einem Kreuz versehener Eintrag in der Schaltmatrix bezeichnet ein entsprechend betätigtes bzw. geschlossenes Schaltelement, also in der Schaltmatrix beispielsweise bei der Vorwärtsgangstufe V1 bei der Bremse B1 sowie der Kupplung K1 und der Kupplung K4. Soweit nichts anderes beschrieben, sind die Schaltelemente B1 , B2, K1 , K2, K3, K4 geöffnet.
Um den ersten Vorwärtsgang V1 mittels des Getriebes 1 gemäß Fig. 1 darzustellen, sind die Bremse B1 sowie die Kupplung K1 und die Kupplung K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 4,890. Um den zweiten Vorwärtsgang V2 darzustellen, sind die Bremse B1 sowie die Bremse B2 sowie die Kupplung K1 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 2,934.
Um den dritten Vorwärtsgang V3 darzustellen, sind die Bremse B1 sowie die Kupplung K1 und die Kupplung K3 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,938. Um den vierten Vorwärtsgang V4 darzustellen, sind die Bremse B2 sowie die Kupplung K1 und die Kupplung K3 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,347.
Um den fünften Vorwärtsgang V5 darzustellen, sind die Kupplung K1 , die Kupplung K2 sowie die Kupplung K3 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,000. Um den sechsten Vorwärtsgang V6 darzustellen, sind die Bremse B2 sowie die Kupplung K1 und die Kupplung K2 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 0,834.
Um den siebten Vorwärtsgang V7 darzustellen, sind die Bremse B2 sowie die Kupplung K2 und die Kupplung K3 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 0,69 . Um den achten Vorwärtsgang V8 darzustellen, sind sämtliche Brem- sen B1 , B2 sowie die Kupplung K2 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 0,600.
Um den neunten Vorwärtsgang V9 darzustellen, sind die Bremse B1 sowie die Kupplung K2 und die Kupplung K3 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 0,543. Um den Rückwärtsgang darzustellen, sind die Bremse B1 sowie die Kupplungen K3 und K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt -3,807.
Um den ersten zusätzlichen Vorwärtsgang VZ darzustellen, sind die Bremse B2 sowie die Kupplungen K3 und K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 3,051 . Um den zweiten zusätzlichen Vorwärtsgang VZ1 darzustellen, sind die Bremse B2 sowie die Kupplung K1 und die Kupplung K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt -0,661 .
Für die erste alternative Darstellung V51 des fünften Vorwärtsganges V5 sind die Bremse B1 sowie die Kupplung K2 und die Kupplung K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,000. Für die zweite alternative Darstellung V5l' des fünften Vorwärtsganges V5 sind die Bremse B2 sowie die Kupplung K2 und die Kupplung K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,000. Für die dritte alternative Darstellung V5II1 des fünften Vorwärtsganges V5 sind die Kupplungen K2, K3 und K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,000. Für die vierte alternative Darstellung V5IV des fünften Vorwärtsganges V5 sind die Kupplung K1 sowie die Kupplung K3 und die Kupplung K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,000. Für die fünfte alternative Darstellung V5V des fünften Vorwärtsganges V5 sind die Kupplungen K1 , K2 sowie die Kupplung K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,000.
Der Gangsprung φ zwischen dem ersten Vorwärtsgang V1 und dem zweiten Vorwärtsgang V2 beträgt 1 ,667, zwischen dem zweiten Vorwärtsgang V2 und dem dritten Vorwärtsgang V3 1 ,514. Der Gangsprung φ zwischen dem dritten Vorwärtsgang V3 und dem vierten Vorwärtsgang V4 beträgt 1 ,439, zwischen dem vierten Vorwärtsgang V4 und dem fünften Vorwärtsgang V5 1 ,347. Der Gangsprung φ zwischen dem fünften Vorwärtsgang V5 und dem sechsten Vorwärtsgang V6 beträgt 1 ,199, zwischen dem sechsten Vorwärtsgang V6 und dem siebten Vorwärtsgang V7 1 ,207. Der Gangsprung φ zwischen dem siebten Vorwärtsgang V7 und dem achten Vorwärtsgang V8 beträgt 1 ,151 , zwischen dem achten Vorwärtsgang V8 und dem neunten Vorwärtsgang V9 1 ,105. Der gesamte Gangsprung beträgt 9,006.
Der erste Planetenradsatz GP1 weist dabei eine Standübersetzung
von i0 = -2,343, der zweite Planetenradsatz GP2 eine Standübersetzung
von i0 = -3,806, der dritte Planetenradsatz GP3 eine Standübersetzung i0 = -3,891 sowie der vierte Planetenradsatz GP4 eine Standübersetzung von i0 = -1 ,500 auf.
Fig. 3 zeigt ein Getriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 3 ist ein Getriebe 1 gemäß Fig. 1 gezeigt. In Fig. 3 ist eine alternative Position A für die erste Kupplung K1 zu sehen, bei der die erste Kupplung K1 wirkungsgleich zu der Position gemäß Fig. 1 angeordnet werden kann. Die alternative Position A für die erste Kupplung K1 befindet sich zwischen dem Steg 122 des zweiten Planetenradsatzes GP2 und dem Hohlrad 133 des dritten Planetenradsatzes GP3 auf der fünften Welle W5. Die erste Kupplung K1 an der Position A ermöglicht bei Betätigung eine Kopplung des Steges 122 des zweiten Planetenradsatzes GP2 und weiter über die vierte Welle W4 mit dem Hohlrad 133 des dritten Planetenradsatzes GP3. Die vierte Welle W4 ist wie vorstehend ausgeführt über die erste Bremse B1 mit dem Gehäuse G koppelbar.
Fig. 4 zeigt ein Getriebe gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 4 ist ein Getriebe 1 gemäß Fig. 1 gezeigt. In Fig. 4 ist eine alternative Position B für die dritte Kupplung K3 zu sehen, bei der die dritte Kupplung K3 wirkungsgleich zu der Position gemäß Fig. 1 angeordnet werden kann. Die alternative Position B für die dritte Kupplung K3 ist zwischen dem Hohlrad 132 des zweiten Planetenradsatzes GP2 und dem Abschnitt der fünften Welle W5, der den Steg 121 des ersten Planetenradsatzes GP1 und das Sonnenrad 104 des vierten Planetenradsatzes GP4 verbindet. Die dritte Kupplung K3 an der Position B ermöglicht bei Betä- tigung eine Kopplung des Hohlrades 132 des zweiten Planetenradsatzes GP2 mit der fünften Welle W5. Die fünfte Welle W5 ist - wie vorstehend bereits ausgeführt - weiter mit dem Steg 121 des ersten Planetenradsatzes GP1 sowie dem Sonnenrad 104 des vierten Planetenradsatzes GP4 verbunden. Die fünfte Welle W5 kann über die vierte Kupplung K4 mit der Abtriebswelle AW und mit dem Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4 gekoppelt werden.
Fig. 5 zeigt ein Getriebe gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 5 ist im Wesentlichen ein Getriebe 1 gemäß Fig. 1 gezeigt. Im Unterschied zum Getriebe 1 gemäß Fig. 1 ist beim Getriebe 1 gemäß Fig. 5 die vierte Kupplung K4 nicht zur Verbindung von fünfter Welle W5 und Abtriebswelle AW angeordnet, sondern die vierte Kupplung K4, hier mit Bezugszeichen K4' bezeichnet, dient zur Kopplung der zweiten Welle W2 mit der Abtriebswelle AW und mit dem Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4. Somit kann - wie auch in Fig. 1 durch Kopplung von Sonnenrad 104 und Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4 - eine alternative Verblockung durch Kopplung von Steg 124 und Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4 ermöglicht werden, da die Abtriebswelle AW mit dem Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4 verbunden ist.
Fig. 6 zeigt ein Getriebe gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 6 ist im Wesentlichen ein Getriebe 1 gemäß Fig. 5 gezeigt. Im Unterschied zum Getriebe 1 gemäß Fig. 5 verbindet nun die vierte Kupplung K4, jetzt mit Bezugszeichen K4" bezeichnet, die fünfte Welle W5 mit der zweiten Welle W2 über den Steg 124 des vierten Planetenradsatzes GP4 und somit diesen über die fünfte Welle W5 mit dem Sonnenrad 104 des vierten Planetenradsatzes GP4. Mittels der vierten Kupplung K4" kann somit der vierte Planetenradsatz GP4 über Sonnenrad 104 und Steg 124 verblockt werden.
Insgesamt werden somit durch die Fig. 5 und 6 alternative Verblockungen des vierten Planetenradsatzes GP4 gezeigt. Fig. 7 zeigt ein Getriebe gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 7 ist nun die erste Kupplung K1 an der Position A gemäß Fig. 3, nun mit Bezugszeichen K1 ' bezeichnet, angeordnet. Der Steg 122 des zweiten Planetenradsatzes GP2 ist mittels der ersten Kupplung K1 ' nun mit dem Hohlrad 133 des dritten Planetenradsatzes GP3 koppelbar. Das Hohlrad 133 des dritten Planetenradsatzes GP3 ist damit weiter mittels der ersten Kupplung K1 ' über die vierte Welle W4 mit dem Hohlrad 131 des ersten Planetenradsatzes GP1 koppelbar und über die erste Bremse B1 mit dem Gehäuse G koppelbar. Die erste Welle W1 ist in Form der Antriebswelle ANW ausgebildet und mit dem Sonnenrad 103 des dritten Planetenradsatzes GP3 direkt verbunden.
Fig. 8 zeigt ein Getriebe gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 8 ist nun ein Getriebe 1 gemäß Fig. 7 gezeigt. Im Unterschied zum Getriebe 1 gemäß Fig. 7 ist nun die vierte Kupplung K4 an der Position gemäß Fig. 5 angeordnet, hier bezeichnet mit Bezugszeichen K4'. Die vierte Kupplung K4 ermöglicht nun eine Verblockung von Steg 124 und Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4. Darüber hinaus ist die zweite Welle W2 nun über die vierte Kupplung K4' mit der Abtriebswelle AW und dem Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4 koppelbar. Die erste Welle W1 ist - wie auch in Fig. 7 - in Form der Antriebswelle ANW ausgebildet und mit dem Sonnenrad 103 des dritten Planetenradsatzes GP3 direkt verbunden.
Fig. 9 zeigt ein Getriebe gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 9 ist ein Getriebe 1 gemäß Fig. 7 gezeigt. Im Unterschied zum Getriebe 1 gemäß Fig. 7 ist nun die vierte Kupplung K4, hier bezeichnet mit dem Bezugszeichen K4" nun an der Position gemäß Fig. 6 angeordnet. Die vierte Kupplung K4" ermöglicht nun eine Verblockung von Steg 124 und Sonnenrad 104 des vierten Planetenradsatzes GP4 über die zweite Welle W2 und die fünfte Welle W5. Mittels der vierten Kupplung K4" ist also die fünfte Welle W5 mit der zweiten Welle W2 koppelbar. Die erste Welle W1 ist in Form der Antriebswelle ANW ausgebildet und mit dem Sonnenrad 103 des dritten Planetenradsatzes GP3 direkt verbunden.
Fig. 10 zeigt ein Getriebe gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 10 ist ein Getriebe 1 gemäß Fig. 4 gezeigt. Die dritte Kupplung K3, hier bezeichnet mit dem Bezugszeichen K3' ist nun im Bereich des Hohlrades 132 des zweiten Planetenradsatzes GP2 auf der fünften Welle W5 angeordnet. Das Hohlrad 132 des zweiten Planetenradsatzes GP2 kann über die dritte Kupplung K3' nun mit dem Abschnitt der fünften Welle W5 verbunden werden, der den Steg 121 des ersten Planetenradsatzes GP1 und das Sonnenrad 104 des vierten Planetenradsatzes GP4 verbindet. Darüber hinaus kann das Hohlrad 132 des zweiten Planetenradsatzes GP2 über die dritte Kupplung K3' und die vierte Kupplung K4 mit der Abtriebswelle AW und dem Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4 gekoppelt werden. Die dritte Welle W3 ist in Form der Antriebswelle ANW ausgebildet und ist direkt mit dem Sonnenrad 102 des zweiten Planetenradsatzes GP2 verbunden.
Fig. 1 1 zeigt ein Getriebe gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 1 ist im Wesentlichen ein Getriebe 1 gemäß Fig. 10 gezeigt. Im Unterschied zum Getriebe 1 gemäß Fig. 10 ist die vierte Kupplung K4, hier bezeichnet mit Bezugszeichen K4\ nun an der Position gemäß Fig. 5 angeordnet. Die vierte Kupplung K4' ermöglicht nun eine Verblockung von Steg 124 und Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4. Darüber hinaus kann die zweite Welle W2 über die vierte Kupplung K4' mit der Abtriebswelle AW und - wie bereits ausgeführt - mit dem Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4 gekoppelt werden. Die dritte Welle W3 ist in Form der Antriebswelle ANW ausgebildet und ist direkt mit dem Sonnenrad 102 des zweiten Planetenradsatzes GP2 verbunden.
Fig. 12 zeigt ein Getriebe gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 12 ist im Wesentlichen ein Getriebe 1 gemäß Fig. 10 gezeigt. Im Unterschied zum Getriebe 1 gemäß Fig. 1 ist die vierte Kupplung K4, hier bezeichnet mit Bezugszeichen K4", nun an der Position gemäß Fig. 6 angeordnet. Die vierte Kupplung K4" ermöglicht nun eine Verblockung von Steg 124 und Sonnenrad 104 des vierten Planetenradsatzes GP4 über die zweite Welle W2 und die fünfte Welle W5. Die fünfte Welle W5 ist also mit der zweiten Welle W2 mittels der vierten Kupplung K4" koppelbar. Die dritte Welle W3 ist in Form der Antriebswelle ANW ausgebildet und ist direkt mit dem Sonnenrad 102 des zweiten Planetenradsatzes GP2 verbunden.
Fig. 13 zeigt ein Getriebe gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 13 ist im Wesentlichen ein Getriebe 1 gemäß Fig. 10 gezeigt. Im Unterschied zum Getriebe 1 gemäß Fig. 10 ist beim Getriebe 1 gemäß Fig. 13 die erste Kupplung K1 , hier bezeichnet mit Bezugszeichen K1 ' an der Position A gemäß Fig. 3 angeordnet. Die dritte Welle W3 ist direkt mit der Antriebswelle ANW verbunden bzw. als Antriebswelle ANW ausgebildet und sowohl mit dem Sonnenrad 102 des zweiten Planetenradsatzes GP2 als auch mit dem Sonnenrad 103 des dritten Planetenradsatzes GP3 verbunden. Die erste Welle W1 ist entfallen.
Fig. 14 zeigt ein Getriebe gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 14 ist im Wesentlichen ein Getriebe 1 gemäß Fig. 13 gezeigt. Im Unterschied zum Getriebe 1 gemäß Fig. 13 ist beim Getriebe 1 gemäß Fig. 14 die vierte Kupplung K4, hier bezeichnet mit Bezugszeichen K4' nun an der Position gemäß Fig. 5 angeordnet. Die vierte Kupplung K4' ermöglicht somit eine Verblockung von dem Steg 124 des vierten Planetenradsatzes GP4 mit dem Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4, ebenso wie eine Verbindung der zweiten Welle W2 mit der Abtriebswelle AW und mit dem Hohlrad 134 des vierten Planetenradsatzes GP4.
Fig. 15 zeigt ein Getriebe gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 15 ist im Wesentlichen ein Getriebe 1 gemäß Fig. 13 gezeigt. Im Unterschied zum Getriebe 1 gemäß Fig. 13 ist beim Getriebe 1 gemäß Fig. 15 die vierte Kupplung K4, hier bezeichnet mit Bezugszeichen K4" nun an der Position gemäß Fig. 6 angeordnet. Die vierte Kupplung K4" ermöglicht damit eine Verblockung des Stegs 124 des vierten Planetenradsatzes GP4 mit dem Sonnenrad 104 des vierten Planetenradsatzes GP4 über die fünfte Welle W5.
Insgesamt umfasst das Getriebe 1 gemäß den Figuren 1 bis 15 vier Planeten- radsatzebenen GP1 , GP2, GP3 und GP4, sechs Schaltelemente B1 , B2, K1 , K2, K3, K4, wobei die Schaltelemente in Form von vier Kupplungen K1 , K2, K3, K4 und zwei Bremsen B1 , B2 ausgebildet sind, mithin also die Anzahl der Kupplungen und der Bremsen im Verhältnis 2:1 ausgeführt sind. Des Weiteren sind keine festen Gehäusekopplungen vorhanden. Schließlich sind zwei gleichzeitig zu schaltende Schaltelemente angeordnet.
Als Anfahrelement für das Getriebe 1 können ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine hydrodynamische Kupplung, eine zusätzliche Anfahrkupplung, eine integrierte Anfahrkupplung oder -bremse und/oder eine zusätzliche elektrische Maschine angeordnet werden. Auf jeder der sechs Wellen W1 bis W6 kann eine elektrische Maschine oder sonstige Kraft-/Leistungsquelle angeordnet werden. Darüber hinaus kann auf jeder der Wellen W1 bis W6 oder jedem Verbindungselement ein Freilauf zum Gehäuse G oder zu einer anderen Welle W1 , W2, W3, W4, W5, W6 angeordnet werden. Das Getriebe 1 kann bevorzugt in Standardantriebbauweise oder auch in Front-/Querbauweise in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden. Als Schaltelemente sind reib- und/oder formschlüssige Schaltelemente möglich. Die erste Bremse B1 , die erste Kupplung K1 sowie die Kupplung K4 können als formschlüssige, insbesondere als Klauenschaltelemente ausgeführt werden, was zu deutlichen Verbrauchsvorteilen eines mit dem Getriebe versehenen Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor führt.
Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass ein geringer Bauaufwand für das Getriebe erforderlich ist, was in niedrigeren Herstellungskosten und niedrigerem Gewicht des Getriebes resultiert. Darüber hinaus bietet das
Getriebe eine gute Übersetzungsreihe, niedrige Absolut- und Relativdrehzahlen so- wie niedrige Planetensatz- und Schaltelementmomente. Darüber hinaus bietet die vorliegende Erfindung gute Verzahnungswirkungsgrade sowie eine sehr gute Erreichbarkeit sämtlicher Schaltelemente, insbesondere zu deren Wartung.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
So kann beispielsweise die geometrische Lage/Reihenfolge der einzelnen Planetenradsätze GP1 , GP2, GP3, GP4 und der einzelnen Schaltelemente K1 , K2, K3, K4, B1 , B2 unter Berücksichtigung der Bindbarkeit der jeweiligen Getriebeelemente untereinander frei gewählt werden. Einzelne Getriebeelemente können so beliebig in ihrer Lage innerhalb des Getriebes 1 verschoben werden.
Weiterhin ist es möglich, unter Berücksichtigung der Bindbarkeit, einzelne o- der mehrere als Minus-Planetenradsatz ausgebildete Planetenradsätze in Plus- Planetenradsätze umzuwandeln bei gleichzeitiger Vertauschung von Steg- und Hohl- radanbindung und einer Erhöhung der Standübersetzung um 1 .
Bezugszeichen
1 Getriebe
GP1 , GP2, GP3, GP4 Planetenradsatz 101, 102, 103.104 Sonnenrad
111, 112, 113, 114 Planetenrad
121, 122, 123, 124 Steg/Planetenträger 131, 132, 133, 134 Hohlrad
ANW Antriebswelle AW Abtriebswelle B1, B2 Bremse
K1 , K2, K3, K4, K1 ', K4\ K3\ K4" Kupplung G Gehäuse
V1 , V2. V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9
VZ, VZ1, V5', V5", V5ni, V5iV, V5V Vorwärtsgang R Rückwärtsgang
W1, W2, W3, W4, W5, W6 Welle
i Übersetzung/Ratio φ Gangsprung/Step
A, B Position/Kupplung

Claims

Patentansprüche
1 . Getriebe (1 ), insbesondere Mehrstufengetriebe, für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (G), eine Antriebswelle (ANW), eine Abtriebswelle (AW), zumindest vier Planetenradsätze (GP1 ,GP2,GP3,GP4), wobei die Planentenradsätze (GP1 ,GP2, GP3,GP4) jeweils ein Sonnenrad (101 ,102,103,104), einen Planeten (1 1 1 ,1 12,1 13,1 14), einen Planetenträger (121 , 122, 123, 124) und ein Hohlrad (131 , 132, 133, 134) umfassen, sowie mehrere Schaltelemente (K1 , K2, K3, K4, B1 , B2) in Form von zumindest vier Kupplungen (K1 , K2, K3, K4) und zumindest zwei Bremsen (B1 , B2), dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (ANW) über die zweite Kupplung (K2) mit dem Planetenträger (123) des dritten Planetenradsatzes (GP3) und dem Planetenträger (124) des vierten Planetenradsatzes (GP4) verbindbar ist, dass die erste Bremse (B1 ) mit dem Hohlrad (131 ) des ersten Planetenradsatzes (GP1 ) und mit dem Planetenträger (122) des zweiten Planentenradsatzes (GP2) verbunden ist, dass die zweite Bremse (B2) mit dem Sonnenrad (101 ) des ersten Planetenradsatzes (GP1 ) verbunden ist, und dass der Planetenträger (122) des ersten Planetenradsatzes (GP1 ) mit dem Sonnenrad (104) des vierten Planetenradsatzes (GP4) verbunden ist.
2. Getriebe gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradsätze (GP1 , GP2, GP3, GP4), insbesondere geometrisch, hintereinander im Getriebe (1 ) angeordnet sind.
3. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (ANW) über die erste Kupplung (K1 ) mit dem Sonnenrad (103) des dritten Planetenradsatzes (GP3) verbindbar ist oder der Planetenträger (122) des zweiten Planetenradsatzes (GP2) über die erste Kupplung (K1 ) mit dem Hohlrad (133) des dritten Planetenradsatzes (GP3) verbindbar ist.
4. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (ANW) über die dritte Kupplung (K3) mit dem Sonnenrad (102) des zweiten Planetenradsatzes (GP2) verbindbar ist oder dass der Planetenträger (121 ) des ersten Planetenradsatzes (GP1 ) über die dritte Kupplung (K3) mit dem Hohlrad (132) des zweiten Planetenradsatzes (GP2) verbindbar ist.
5. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (AW) über die vierte Kupplung (K4) mit dem Planetenträger (124) des vierten Planetenradsatzes (GP4) verbindbar ist oder der Planetenträger (124) des vierten Planetenradsatzes (GP4) ist über die vierte Kupplung (K4) mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes (GP1 ) verbindbar.
6. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (1 ), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 -5, mit zwei Bremsen (B1 , B2) und vier Kupplungen (K1 , K2, K3, K4), dadurch gekennzeichnet, dass
ein erster Gang (V1 ) mittels geschlossener erster Bremse (B1 ), offener zweiter Bremse (B2), geschlossener erster Kupplung (K1 ), offener zweiter Kupplung (K2), offener dritter Kupplung (K3) und geschlossener vierter Kupplung (K4) gebildet wird, und dass
ein zweiter Gang (V2) mittels geschlossener erster Bremse (B1 ), geschlossener zweiter Bremse (B2), geschlossener erster Kupplung (K1 ), offener zweiter Kupplung (K2), offener dritter Kupplung (K3) und offener vierter Kupplung (K4) gebildet wird, und dass
ein dritter Gang (V3) mittels geschlossener erster Bremse (B1 ), offener zweiter Bremse (B2), geschlossener erster Kupplung (K1 ), offener zweiter Kupplung (K2), geschlossener dritter Kupplung (K3) und offener vierter Kupplung (K4) gebildet wird, und dass
ein vierter Gang (V4) mittels offener erster Bremse (B1 ), geschlossener zweiter Bremse (B2), geschlossener erster Kupplung (K1 ), offener zweiter Kupplung (K2), geschlossener dritter Kupplung (K3) und offener vierter Kupplung (K4) gebildet wird und dass
ein fünfter Gang (V5, V51, V511, V5m, V5iV, V5V) mittels offener erster Bremse (B1 ), offener zweiter Bremse (B2), geschlossener erster Kupplung (K1 ), geschlossener zweiter Kupplung (K2), geschlossener dritter Kupplung (K3) und offener vierter Kupplung (K4) oder mittels geschlossener erster Bremse (B1 ), offener zweiter Bremse (B2), offener erster Kupplung (K1 ), geschlossener zweiter Kupplung (K2), offener dritter Kupplung (K3) und geschlossener vierter Kupplung (K4) oder
mittels offener erster Bremse (B1 ), geschlossener zweiter Bremse (B2), offener erster Kupplung (K1 ), geschlossener zweiter Kupplung (K2), offener dritter Kupplung (K3) und geschlossener vierter Kupplung (K4) oder
mittels offener erster Bremse (B1 ), offener zweiter Bremse (B2), offener erster Kupplung (K1 ), geschlossener zweiter Kupplung (K2), geschlossener dritter Kupplung (K3) und geschlossener vierter Kupplung (K4) oder
mittels offener erster Bremse (B1 ), offener zweiter Bremse (B2), geschlossener erster Kupplung (K1 ), offener zweiter Kupplung (K2), geschlossener dritter Kupplung (K3) und geschlossener vierter Kupplung (K4) oder
mittels offener erster Bremse (B1 ), offener zweiter Bremse (B2), geschlossener erster Kupplung (K1 ), geschlossener zweiter Kupplung (K2), offener dritter Kupplung (K3) und geschlossener vierter Kupplung (K4) gebildet wird, und dass
ein sechster Gang (V6) mittels offener erster Bremse (B1 ), geschlossener zweiter Bremse (B2), geschlossener erster Kupplung (K1 ), geschlossener zweiter Kupplung (K2), offener dritter Kupplung (K3) und offener vierter Kupplung (K4) gebildet wird, und dass
ein siebter Gang (V7) mittels offener erster Bremse (B1 ), geschlossener zweiter Bremse (B2), offener erster Kupplung (K1 ), geschlossener zweiter Kupplung (K2), geschlossener dritter Kupplung (K3) und offener vierter Kupplung (K4) gebildet wird, und dass
ein achter Gang (V8) mittels geschlossener erster Bremse (B1 ), geschlossener zweiter Bremse (B2), offener erster Kupplung (K1 ), geschlossener zweiter Kupplung (K2), offener dritter Kupplung (K3) und offener vierter Kupplung (K4) gebildet wird, und dass
ein neunter Gang (V9) mittels geschlossener erster Bremse (B1 ), offener zweiter Bremse (B2), offener erster Kupplung (K1 ), geschlossener zweiter Kupplung (K2), geschlossener dritter Kupplung (K3) und offener vierter Kupplung (K4) gebildet wird und dass
ein Rückwärtsgang (R) mittels geschlossener erster Bremse (B1 ), offener zweiter Bremse (B2), offener erster Kupplung (K1 ), offener zweiter Kupplung (K2), geschlossener dritter Kupplung (K3) und geschlossener vierter Kupplung (K4) gebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Gang (VZ) mittels offener erster Bremse (B1 ), geschlossener zweiter Bremse (B2), offener erster Kupplung (K1 ), offener zweiter Kupplung (K2), geschlossener dritter Kupplung (K3) und geschlossener vierter Kupplung (K4) und/oder ein zusätzlicher Gang (VZ1) mittels offener erster Bremse (B1 ), geschlossener zweiter Bremse (B2), geschlossener erster Kupplung (K1 ), offener zweiter Kupplung (K2), offener dritter Kupplung (K3) und geschlossener vierter Kupplung (K4) gebildet wird.
8. Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personen- oder ein Lastkraftwagen, mit einem Getriebe (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 -5.
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