WO2014154410A1

WO2014154410A1 - Getriebe für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2014154410A1
Application number: PCT/EP2014/053567
Authority: WO
Inventors: Stefan Beck; Christian Sibla; Wolfgang Rieger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2014-10-02
Anticipated expiration: 2015-09-27
Also published as: DE102013205376A1; CN105143719A; EP2978997A1; JP2016514807A; US20160053868A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere Mehrfachkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, umfassend die Elemente Antriebswelle, mehrere Planetenradsätze, wobei ein Planetenradsatz die Planetenelemente Sonnenrad, ein oder mehrere Planentenräder, einen Steg und ein Hohlrad umfasst, N Schaltelemente, umfassend mehrere Kupplungen, wobei N eine ganze Zahl größer als Vier ist, und eine Abtriebswelle, wobei mittels zumindest einem der N Schaltelemente die Antriebswelle mit der Abtriebswelle zur Darstellung verschiedener Gangstufen mittels zumindest einem der Planetengetriebe verbindbar ist, wobei die N Schaltelemente zumindest M Bremsen und N-M Kupplungen umfassen, wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich Eins ist, und wobei zumindest (N-M)/2 Kupplungen mit der Antriebswelle und/oder der Abtriebswelle zusammenwirken.

Description

Getriebe für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere Mehrfachkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, umfassend die Elemente Antriebswelle, mehrere Planetenradsätze, wobei ein Planetenradsatz die Planetenelemente Sonnenrad, ein oder mehrere Planentenräder, einen Steg und ein Hohlrad umfasst, N Schaltelemente, umfassend mehrere Kupplungen, wobei N eine ganze Zahl größer als Vier ist, und eine Abtriebswelle, wobei mittels zumindest einem der N Schaltelemente die Antriebswelle mit der Abtriebswelle zur Darstellung verschiedener Gangstufen mittels zumindest einem der Planetengetriebe verbindbar ist.

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.

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 von Schaltelementen 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 Mehrfachkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, umfassend die Elemente Antriebswelle, mehrere Planetenradsätze, wobei ein Planetenradsatz die Planetenelemente Sonnenrad, ein oder mehrere Planentenräder, einen Steg und ein Hohlrad umfasst, N Schaltelemente, umfassend mehrere Kupplungen, wobei N eine ganze Zahl größer als Vier ist, und eine Abtriebswelle, wobei mittels zumindest einem der N Schaltelemente die Antriebswelle mit der Abtriebswelle zur Darstellung verschiedener Gangstufen mittels zumindest einem der Planetengetriebe verbindbar ist, dadurch, dass die N Schaltelemente zumindest M Bremsen und N-M Kupplungen umfassen, wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich Eins ist, und dass zumindest (N-M)/2 Kupplungen mit der Antriebswelle und/oder Abtriebswelle zusammenwirken.

Die Erfindung löst die Aufgaben ebenfalls bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere bei einem Personen- oder Lastkraftwagen mit einem Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23.

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.

Unter dem Begriff „Schaltelement" ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen, eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist, wobei in geöffnetem Zustand die Vorrichtung kein Drehmoment, und wobei in geschlossenem Zustand die Vorrichtung ein Drehmoment zwischen zwei mit dieser Vorrichtung bzw. dem Schaltelement zusammenwirkenden Vorrichtungen, beispielsweise Wellen übertragen kann.

Unter dem Begriff „Hohlradwelle" ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen, eine Welle zu verstehen, die mit einem Hohlrad eines Planetenradsatzes zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten verbunden ist. Unter dem Begriff „Sonnenwelle" ist eine Welle zu verstehen, die mit einem Sonnenrad eines Planetenradsatzes zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten verbunden ist.

Das Wort„zwischen" ist vorzugsweise in der Beschreibung, insbesondere in den Ansprüchen, besonders vorzugsweise in der Beschreibung zu den Figuren 1 -12 im kraft- und/oder drehmomenttechnischen Sinne zu verstehen. Ist eine Vorrichtung also„zwischen" zwei Elementen des Getriebes angeordnet, ist diese in den Kraft- und Drehmomentfluss zwischen den beiden Elementen eingebunden bzw. einbindbar.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Zweckmäßigerweise wirken alle Kupplungen mit der Antriebswelle und/oder der Abtriebswelle zusammen. Auf diese Weise ist eine besonders gute Zugänglichkeit der Schaltelemente in Form der Kupplungen sichergestellt.

Vorteilhafterweise wirkt die Mehrheit der Kupplungen mit der Antriebswelle zusammen. Ist die Mehrheit der Kupplungen in dem Bereich der Antriebswelle angeordnet, ist eine besonders einfache Erreichbarkeit respektive Zugänglichkeit der Kupplungen von au ßen möglich. Darüber hinaus können diese in besonders einfacher Weise im Getriebe angeordnet werden.

Zweckmäßigerweise ist eine Sonnenwelle als gemeinsame Sonnenwelle zumindest zweier Planetenradsätze ausgebildet. Auf diese Weise wird ein kompakter Aufbau des Getriebes erreicht. Gleichzeitig kann eine ausreichende Anzahl von Gangstufen durch das Getriebe dargestellt werden.

Vorteilhafterweise ist eine Hohlradwelle als gemeinsame Hohlradwelle zumindest zweier Planetenradsätze ausgebildet. Einer der Vorteile ist, dass dabei ein hinreichend kompakter Aufbau bei gleichzeitiger ausreichender Flexibilität hinsichtlich der Bereitstellung von Gangstufen durch das Getriebe erzielt wird.

Zweckmäßigerweise ist die gemeinsame Hohlradwelle zumindest zweier Planetenradsätze als Sonnenwelle für zumindest einen weiteren Planetenradsatz ausgebildet. Auf diese Weise wird eine besonders einfache und zuverlässige Kraft- und Drehmomentübertragung zwischen zwei Planetengetrieben und zumindest einem weiteren Planetengetriebe ermöglicht.

Vorteilhafterweise ist eine Hohlradwelle als Abtriebswelle ausgebildet. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Übertragung von Kraft und Drehmomenten von der Hohlradwelle eines der Planentenradsätze auf die Abtriebswelle erfolgen.

Zweckmäßigerweise ist der Steg zumindest eines Planetenradsatzes mit dem Gehäuse mittels einer der Bremsen verbindbar und/oder ist der Steg zumindest eines Planetenradsatzes mit dem Gehäuse fest verbunden. Durch die feste Verbindung des Steges zumindest eines Planetengetriebes mit dem Gehäuse kann eine zuverlässige Abstützung am Gehäuse erfolgen. Unter Verwendung einer Bremse kann diese Abstützung auch aufgehoben werden, so dass die Flexibilität des Getriebes insgesamt weiter erhöht wird.

Vorteilhafterweise ist zumindest eine Sonnenwelle fest mit dem Gehäuse mittels einer der Bremsen verbindbar. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit auf einfache Weise die Sonnenwelle eines Planetengetriebes am Gehäuse durch Betätigung einer der Bremsen abgestützt werden kann.

Zweckmäßigerweise ist mittels zumindest einer Kupplung zumindest ein Planetenradsatz, insbesondere dessen Hohlrad, mit der Abtriebswelle verbindbar. Damit kann auf flexible und zuverlässige Weise ein Planetenelement eines Planetengetriebes mit der Abtriebswelle verbunden werden.

Vorteilhafterweise weisen zwei Planetenradsätze Standübersetzungen mit unterschiedlichen Vorzeichen auf. Vorteil hier ist, dass gute Übersetzungsreihen von verschiedenen Gangstufen in flexibler Weise ermöglicht werden.

Zweckmäßigerweise weist die Mehrheit der Planetenradsätze, insbesondere zumindest drei Viertel der Planetenradsätze eine negative Standübersetzung auf. Damit weist das Hohlrad bei festgehaltenem Steg eine zum Sonnenrad entgegengesetzte Drehrichtung auf, was eine zuverlässige Übertragung von Kraft und Drehmomenten zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad ermöglicht.

Vorteilhafterweise ist mittels einer Kupplung, welche drehmomentauf- oder - abwärts eines Planetenelementes eines Planetenradsatzes angeordnet ist, Kraft und Drehmoment der Antriebswelle von weiteren Elementen des Getriebes entkoppelbar. Auf diese Weise kann die Kupplung je nach äußeren Anforderungen an unterschiedlichen Positionen im Getriebe angeordnet werden, was die Flexibilität des Getriebes bei Einbau in verschiedene Fahrzeuge erhöht, und dies ohne dass sich dadurch die Anzahl von Gangstufen, welche durch das Getriebe darstellbar sind, verringert.

Zweckmäßigerweise sind mittels einer Kupplung Sonnenwellen zweier Planetenradsätze zu einer gemeinsamen Sonnenwelle verbindbar. Dies erhöht die Flexibilität des Getriebes, da je nach Bedarf ein zweites Planetengetriebe mit der gleichen Sonnenwelle mit Kraft und Drehmoment beaufschlagt werden kann, so dass weitere Gangstufen dargestellt werden können.

Vorteilhafterweise ist mittels zumindest einer Kupplung, vorzugsweise zumindest zwei Kupplungen, ein Planetenelement eines Planetenradsatzes, vorzugsweise Planetenelemente unterschiedlicher Planetenradsätze, mit der Abtriebswelle verbindbar, vorzugsweise wobei das Planetenelement ein Hohlrad ist. Damit wird die Flexibilität des Getriebes hinsichtlich der Darstellbarkeit verschiedener Gangstufen weiter erhöht, da je nach Bedarf ein oder mehrere Planetenradsätze mit der Abtriebswelle koppelbar sind. Zweckmäßigerweise ist mittels zumindest einer Kupplung ein Steg eines Planetenradsatzes mit einer, insbesondere gemeinsamen Sonnenwelle verbindbar. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit auf besonders einfache und zuverlässige Weise mehrere Planetenradsätze miteinander verbunden werden können. Darüber hinaus können dadurch mehrere und/oder weitere Gangstufen durch das Getriebe bereitgestellt werden.

Vorteilhafterweise weist zumindest ein Planetenradsatz eine positive Standübersetzung auf. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass zum Beispiel bei festgehaltenem Steg das Hohlrad des Planetenradsatzes die gleiche Drehrichtung wie das Sonnenrad aufweist.

Zweckmäßigerweise ist ein Planetenelement des Planetenradsatzes, insbesondere dessen Hohlrad, mit positiver Standübersetzung mittels einer Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar. Durch die positive Standübersetzung kann beispielsweise der Planetenradsatz mittels der Kupplung an die Abtriebswelle gekoppelt werden, so dass die Abtriebswelle die gleiche Drehrichtung aufweist wie die Sonnenwelle des Planetenradsatzes.

Vorteilhafterweise wirken zumindest zwei der M Bremsen, vorzugsweise alle Bremsen mit Planetenelementen eines gleichen Planetenradsatzes zusammen. Auf diese Weise kann der Bau räum des Getriebes weiter gesenkt werden und gleichzeitig die Zugänglichkeit der Bremsen verbessert werden, da diese sich dann im Bereich des entsprechenden Planetenradsatzes befinden bzw. angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise sind mittels der N Schaltelemente und den Planetenradsätzen zumindest zehn Gangstufen darstellbar, insbesondere zumindest neun Vorwärtsgänge und zumindest ein Rückwärtsgang. Auf diese Weise wird eine ausreichende Anzahl von Vorwärtsgangstufen und Rückwärtsgangstufen durch das Getriebe bereitgestellt, so dass das Getriebe in den unterschiedlichsten Fahrzeugen flexibel einsetzbar ist. Vorteilhafterweise ist zumindest eine Gangstufe, insbesondere ein Vorwärtsgang durch mindestens zwei, insbesondere vier unterschiedliche Betätigungen der N Schaltelemente darstellbar. Auf diese Weise wird eine Redundanz zumindest einer Gangstufe sichergestellt, so dass selbst bei einem Ausfall eines der Schaltelemente die Gangstufe noch durch andere Schaltelemente dargestellt werden kann.

Zweckmäßigerweise sind alle Bremsen einer Darstellung der zumindest einen Gangstufe geöffnet. Damit kann der Verschleiß der Bremsen gesenkt werden, da beim Betrieb dieser Gangstufe keinerlei Betätigung der Bremsen erfolgen muss.

Vorteilhafterweise sind zumindest ein Schaltelement, insbesondere mindestens die Hälfte der Schaltelemente als Klauenschaltelemente ausgeführt, vorzugsweise umfassend zumindest eine Bremse und zumindest eine Kupplung. Die führt zu deutlichen Verbrauchsvorteilen eines mit dem Getriebe versehenen Kraftfahrzeugs.

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; und ein Getriebe gemäß einer elften 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 Lastschaltelemente in Form von vier Kupplungen K1 , K2, K3, K4 sowie zwei Bremsen B1 , B2 auf. Mittels der vier 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 sind 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 einer ersten Welle W1 verbunden, so dass die Kupplung 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.

Im Getriebe 1 sind weiterhin vier Planetenradsätze GP1 , GP2, GP3 und GP4 und sieben Wellen W1 , W2, W3, W4, W5, W6 und W7 angeordnet.

Im Folgenden wird nun zunächst der allgemeine Aufbau des ersten Planetenradsatzes GP1 , des zweiten Planetenradsatzes GP2 sowie des vierten Planetenradsatzes GP4 beschrieben. Die vorstehend genannten Planetenradsätze GP1 , GP2 und GP4 sind in üblicher Weise aufgebaut und weisen jeweils ein zentrales Sonnenrad 10 auf, welches mit einem oder mehreren Planetenrädern 1 1 zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten zusammenwirkt. Das oder die Planetenräder 1 1 sind an einem Steg 12 drehbar gelagert. Auf der radialen Außenseite des oder der Planetenräder 1 1 ist ein Hohlrad 13 angeordnet, in das das oder die Planetenräder 1 1 zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten eingreifen. Der Steg respektive Planetenträger 12 ist weiterhin jeweils mit einer Welle verbunden.

Der Aufbau des dritten Planetenradsatzes GP3 ist wie folgt: Der dritte Planetenradsatz ist im Wesentlichen wie auch die anderen Planetenradsätze GP1 , GP2 und GP4 in üblicher Weise aufgebaut und umfasst ein zentrales Sonnenrad 10, in welches zumindest ein Planetenrad 1 1 a eingreift. In das erste Planetenrad 1 1 a greift nun zumindest ein zweites Planetenrad 1 1 b zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten ein. Die Planetenräder 1 1 a und 1 1 b sind dabei an einem gemeinsamen Steg 12 drehbar gelagert. Auf der radialen Außenseite des/der Planetenrades/- räder 1 1 b ist wiederum ein Hohlrad 13 angeordnet, in das das oder die Planetenräder 1 1 b eingreifen. Der Steg 12 bzw. Planetenträger ist über die sechste Welle W6 mit dem Gehäuse G des Getriebes 1 fest verbunden.

Weiter werden nun die sieben verschiedenen Wellen W1 , W2, W3, W4, W5 und W6 sowie W7 beschrieben.

Die erste Welle W1 verbindet die erste Kupplung K1 und den Steg des vierten Planetenradsatzes GP4 zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten. Die zweite Welle W2 verbindet die zweite Kupplung K2 sowie das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes GP2 zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten. Die dritte Welle W3 verbindet die dritte Kupplung K3 mit den Sonnenrädern 10 des ersten Planetenradsatzes GP1 und des zweiten Planetenradsatzes GP2. Die vierte Welle W4 verbindet das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes GP1 und den Steg des zweiten Planetenradsatzes GP2 mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes GP3 und des vierten Planetenradsatzes GP4. Die fünfte Welle W5 ist einerseits über die zweite Bremse B2 mit dem Gehäuse G verbindbar, andererseits ist sie mit dem Steg des ersten Planetenradsatzes GP1 verbunden. Die sechste Welle W6 ist mit dem Steg des dritten Planetenradsatzes GP3 einerseits und mit dem Gehäuse G andererseits fest verbunden. Die siebte Welle W7 ist einerseits mit der dritten Welle W3 verbunden, andererseits über die erste Bremse B1 mit dem Gehäuse G fest verbindbar. Die Abtriebswelle AW ist einerseits über eine vierte Kupplung K4 mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes GP3, andererseits mit dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes GP4 verbunden.

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, bezeich- net mit den Bezugszeichen V1 bis V9 dargestellt, sowie eine Rückwärtsgangstufe, bezeichnet mit R. Des Weiteren sind drei alternative Darstellungen für den vierten Vorwärtsgang V4 dargestellt, bezeichnet mit den Bezugszeichen V4', V4", V4'". Waagerecht sind die jeweiligen Schaltelemente dargestellt, wobei zunächst die beiden Bremsen B1 und B2 und anschließend die vier Kupplungen K1 , K2, K3 und K4 dargestellt sind. Weiterhin ist das jeweilige Übersetzungsverhältnis/Ratio i sowie der entsprechende Gangsprung/Step φ zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gängen/Gangstufen dargestellt. Insoweit ist der jeweilige Gangsprung in der Schaltmatrix jeweils zwischen zwei Gängen dargestellt. Bei den alternativen Darstellungen des vierten Vorwärtsganges V4 ist nur die Übersetzung angegeben.

Die in der Schaltmatrix freigelassenen Einträge, also beispielsweise bei der Vorwärtsgangstufe V1 bei der ersten Bremse B1 sowie bei der ersten Kupplung K1 und 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 diesem verbundenen jeweiligen Wellen oder Elementen des Getriebes überträgt. Ein mit einem Kreuz versehener Eintrag in der Schaltmatrix bezeichnet einen entsprechend betätigtes bzw. geschlossenes Schaltelement, also in der Schaltmatrix beispielsweise bei der Vorwärtsgangstufe V1 bei der Kupplung K2 und K4 sowie bei der Bremse B2.

Um den ersten Vorwärtsgang V1 mittels des Getriebes 1 gemäß Fig. 1 darzustellen, sind die Bremse B2 sowie die Kupplung K2 und K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 4,398. Um den zweiten Gang V2 darzustellen, sind die Bremse B1 sowie die Kupplung K2 und K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 2,634.

Um den dritten Vorwärtsgang V3 darzustellen, sind die Kupplungen K2, K3 und K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,819. Um den vierten Gang V4 darzustellen, sind die Kupplung K1 , die Kupplung K2 sowie die Kupplung K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,328. Um den fünften Vorwärtsgang V5 darzustellen, sind die Kupplungen K1 , K2 und K3 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,000. Um den sechsten Vorwärtsgang V6 darzustellen, sind die erste Bremse B1 sowie die Kupplungen K1 , K2 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 0,829.

Um den siebten Vorwärtsgang V7 darzustellen, sind die Bremse B2 sowie die Kupplungen K1 , K2 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 0,719. Um den achten Vorwärtsgang V8 darzustellen, sind die beiden Bremsen B1 , B2 sowie die Kupplung K1 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 0,600. Um den neunten Vorwärtsgang V9 darzustellen, sind die Bremse B2 sowie die Kupplungen K1 und K3 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 0,506.

Um den Rückwärtsgang R darzustellen, sind die Bremse B2 sowie die Kupplungen K3 und K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt -3,932. Um den vierten Vorwärtsgang V4' darzustellen, sind die Bremse B1 sowie die Kupplungen K1 und K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,328. Um den vierten Vorwärtsgang V4" darzustellen, sind die Bremse B2 sowie die Kupplungen K1 und K4 geschlossen. Das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,328. Um den vierten Vorwärtsgang V4'" darzustellen, sind die Kupplungen K1 , K3 und K4 geschlossen und das Übersetzungsverhältnis i beträgt 1 ,328.

Der Gangsprung φ zwischen dem ersten Vorwärtsgang V1 und dem zweiten Vorwärtsgang V2 beträgt 1 ,669, zwischen dem zweiten Vorwärtsgang V2 und dem dritten Vorwärtsgang V3 1 ,448. Der Gangsprung φ zwischen dem dritten Vorwärtsgang V3 und dem vierten Vorwärtsgang V4 beträgt 1 ,370, zwischen dem vierten Vorwärtsgang V4 und dem fünften Vorwärtsgang V5 1 ,328. Der Gangsprung φ zwischen dem fünften Vorwärtsgang V5 und dem sechsten Vorwärtsgang V6

beträgt 1 ,206, zwischen dem sechsten Vorwärtsgang V6 und dem siebten Vorwärtsgang V7 1 ,153. Der Gangsprung φ zwischen dem siebten Vorwärtsgang V7 und dem achten Vorwärtsgang V8 beträgt 1 ,198, zwischen dem achten Vorwärtsgang V8 und dem neunten Vorwärtsgang V9 1 ,185. Der gesamte Gangsprung beträgt 8,685.

Der erste Planetenradsatz GP1 weist dabei eine Standübersetzung von i₀ =

-2,1 62, der zweite Planetenradsatz GP2 eine Standübersetzung von i₀ = -2,231 , der dritte Planetenradsatz GP3 eine Standübersetzung i₀ = - 1 ,819 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. Im Unterschied zum Getriebe 1 gemäß Fig. 1 sind zwei Positionen A und B für die Kupplung K1 zu sehen, bei denen die erste Kupplung K1 wirkungsgleich zu der Position gemäß Fig. 1 angeordnet werden kann.

Die erste alternative Position A für die erste Kupplung K1 ist zwischen dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes GP4 und Abtriebswelle AW, die zweite Position B für die erste Kupplung K1 ist zwischen Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes GP3 und Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes GP4 auf der vierten Welle W4, so dass Hohlrad und Abtriebswelle bzw. die beiden Sonnenräder mittels der ersten Kupplung K1 miteinander gekoppelt werden können.

Fig. 4 zeigt ein Getriebe gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 4 ist ein Getriebe 1 gemäß Fig. 1 gezeigt. Im Unterschied zum Getriebe 1 gemäß Fig. 1 sind zwei Positionen C und D für die Kupplung K2 zu sehen, bei denen die zweite Kupplung K2 wirkungsgleich angeordnet werden kann. Die erste alternative Position C für die zweite Kupplung K2 ist zwischen dem Steg des zweiten Planetenradsatzes GP2 und der vierten Welle W4, die zweite Position D für die zweite Kupplung K2 ist zwischen Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes GP1 und Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes GP2 auf der dritten Welle W3, so dass der Steg und die vierte Welle bzw. die beiden Sonnenräder miteinander gekoppelt werden können.

Fig. 5 zeigt ein Getriebe gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 5 ist die erste Kupplung K1 an der Position A gemäß Fig. 3, nun mit Bezugszeichen K1 ' bezeichnet, angeordnet. Die Antriebswelle ANW ist somit direkt mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes GP4 über die erste Welle W1 verbunden.

Fig. 6 zeigt ein Getriebe gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 6 ist die erste Kupplung K1 an der Position B gemäß Fig. 3, nun mit Bezugszeichen K1 " bezeichnet, angeordnet. Die Antriebswelle ANW ist dabei über die erste Welle W1 direkt mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes GP4 verbunden. Die erste Kupplung K1 ist auf der vierten Welle W4 zwischen dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes GP3 und dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes GP4 angeordnet.

Fig. 7 zeigt ein Getriebe gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 7 ist die zweite Kupplung K2 nun an der Position C gemäß Fig. 4, nun mit Bezugszeichen K2^' bezeichnet, angeordnet. Die Antriebswelle ANW ist somit über die zweite Welle W2 direkt mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes GP2 verbunden. Der Steg des zweiten Planetenradsatzes GP2 ist über die zweite Kupplung K2 mit der vierten Welle W4 verbindbar.

Fig. 8 zeigt ein Getriebe gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 8 ist die zweite Kupplung K2, hier bezeichnet mit Bezugszeichen K2', an der Position C gemäß Fig. 4 sowie die erste Kupplung K1 , hier bezeichnet mit Bezugszeichen K1 ', an der Position A gemäß Fig. 3 angeordnet.

Fig. 9 zeigt ein Getriebe gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 9 ist die erste Kupplung K1 an der Position B gemäß Fig. 3, hier bezeichnet mit Bezugszeichen K1 ", und die zweite Kupplung K2 an der Position C gemäß Fig. 4, hier bezeichnet mit Bezugszeichen K2\ angeordnet.

Fig. 10 zeigt ein Getriebe gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 10 ist die zweite Kupplung K2 an der Position D gemäß Fig. 4, hier bezeichnet mit Bezugszeichen K2", angeordnet. Die zweite Kupplung K2" ist somit zwischen dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes GP1 und dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes GP2 auf der dritten Welle W3 angeordnet und ermöglicht eine Verbindung zur Übertragung von Kraft und Drehmomenten zwischen der Sonnenwelle des ersten und zweiten Planetenradsatzes GP1 , GP2.

Fig. 1 1 zeigt ein Getriebe gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 1 ist die Kupplung K1 an der Position A gemäß Fig. 3, hier bezeichnet mit Bezugszeichen K1 ', und die Kupplung K2 an der Position D gemäß Fig. 4, hier bezeichnet mit Bezugszeichen K2", angeordnet.

Fig. 12 zeigt ein Getriebe gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 12 ist die erste Kupplung K1 an der Position B gemäß Fig. 3, hier bezeichnet mit Bezugszeichen K1 ", und die Kupplung K2 an der Position D gemäß Fig. 4, hier bezeichnet mit Bezugszeichen K2", angeordnet.

Insgesamt umfasst das Getriebe 1 gemäß der Figuren 1 bis 12 vier Planen- tensatzradebenen GP1 , GP2, GP3, 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. Des Weiteren ist eine feste Gehäusekopplung in Form der sechsten Welle W6 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 Wellen W1 bis W7 kann eine elektrische Maschine oder sonstige Kraft-/Leistungsquelle angeordnet werden. Darüber hinaus kann auf jeder Welle W1 bis W7 ein Freilauf zum Gehäuse G oder zu einer anderen Welle W1 , W2, W3, W4, W5, W6, W7 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 zweite Bremse B2, die zweite Kupplung K2 sowie die vierte Kupplung K4 können als Klauenschaltelemente ausgeführt werden, was zu deutlichen Verbrauchsvorteilen eines mit dem Getriebe versehenen Kraftfahrzeugs 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 sowie niedrige Planentensatz- 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 Getriebe- elemente untereinander frei gewählt werden. Einzelne Getriebeelemente können so beliebig in ihrer Lage/Position innerhalb des Getriebes 1 verschoben werden.

Bezuqszeichen

1 Getriebe

GP1 , GP2, GP3, GP4 Planetenradsatz

10 Sonnenrad

1 1 , 1 1 a, 1 1 b Planetenradw

12 Steg

13 Hohlrad

ANW Antriebswelle AW Abtriebswelle B1 , B2 Bremse

K1 , K2, K3, K4 Kupplung

G Gehäuse

V1 , V2, V3, V4, V5. V6, V7,

V8, V9, V4', V4", V4"' Vorwärtsgang

R Rückwärtsgang

W1 , W2, W3, W4, W5, W6, W7 Welle

i Übersetzung/Ratio φ Gangsprung/Step

A, B, C, D Position Kupplung

Claims

Patentansprüche

1 . Getriebe (1 ), insbesondere Mehrfachkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, umfassend die Elemente Antriebswelle (ANW), mehrere Planetenradsätze (GP1 , GP2, GP3, wobei ein Planetenradsatz die Planetenelemente Sonnenrad (10), ein oder mehrere Planentenräder (1 1 , 1 1 a, 1 1 b), einen Steg (12) und ein Hohlrad (13) umfasst, N Schaltelemente (B1 , B2, K1 , K2, K3, K4), umfassend mehrere Kupplungen (K1 , K2, K3, K4), wobei N eine ganze Zahl größer als Vier ist, und eine Abtriebswelle (AW), wobei mittels zumindest einem der N Schaltelemente (B1 , B2, K1 , K2, K3, K4) die Antriebswelle (ANW) mit der Abtriebswelle (AW) zur Darstellung verschiedener Gangstufen (V1 , V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V4', V4", V4'") mittels zumindest einem der Planetengetriebe (GP1 , GP2, GP3, GP4) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die N Schaltelemente (B1 , B2, K1 , K2, K3, K4) zumindest M Bremsen (B1 , B2) und N-M Kupplungen (K1 , K2, K3, K4) umfassen, wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich Eins ist, und dass zumindest (N-M)/2 Kupplungen mit der Antriebswelle (ANW) und/oder der Abtriebswelle (AW) zusammenwirken.

2. Getriebe gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass alle Kupplungen (K1 , K2, K3, K4) mit der Antriebswelle (ANW) und/oder der Abtriebswelle (AW) zusammenwirken.

3. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrheit der Kupplungen (K1 , K2, K3) mit der Antriebswelle (ANW) zusammenwirkt.

4. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sonnenwelle (W3, W4) als gemeinsame Sonnenwelle (W3, W4) zumindest zweier Planetenradsätze (GP1 , GP2; GP3, GP4) ausgebildet ist.

5. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hohlradwelle als gemeinsame Hohlradwelle (W4, AW) zumindest zweier Planentenradsätze (GP1 , GP2; GP3, GP4) ausgebildet ist.

6. Getriebe gemäß Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Hohlradwelle (W4, AW) zumindest zweier Planetenradsätze (GP1 , GP2) als Sonnenwelle (W4) für zumindest einen weiteren Planetenradsatz (GP3, GP4) ausgebildet ist.

7. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hohlradwelle als Abtriebswelle (AW) ausgebildet ist.

8. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg zumindest eines Planetenradsatzes (GP1 ) mit dem Gehäuse (G) mittels einer (B2) der Bremsen (B1 , B2) verbindbar ist und/oder der Steg (12) zumindest eines Planetenradsatzes (GP3) mit dem Gehäuse (G) fest verbunden ist.

9. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Sonnenwelle (W3) fest mit dem Gehäuse (G) mittels einer (B1 ) der Bremsen (B1 , B2) verbindbar ist.

10. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest einer Kupplung (K4) zumindest ein Planetenradsatz (GP3), insbesondere dessen Hohlrad (13), mit der Abtriebswelle (AW) verbindbar ist.

1 1 . Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Planetenradsätze (GP1 , GP3; GP2, GP3; GP4; GP3) Standübersetzungen mit unterschiedlichen Vorzeichen aufweisen.

12. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrheit der Planentenradsätze (GP1 , GP2, GP4), insbesondere zumindest % der Planetenradsätze (GP1 , GP2, GP3, GP4), eine negative Standübersetzung aufweist.

13. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Kupplung (K1 ), welche drehmomentauf- oder -abwärts eines Planetenelementes eines Planetenradsatzes (GP4) angeordnet ist, Kraft und Drehmo- ment der Antriebswelle (ANW) von weiteren Elementen des Getriebes (1 ) entkoppelbar ist.

14. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Kupplung (K1 ", K2") Sonnenwellen zweier Planentenradsätze (GP3, GP4; GP1 , GP2) zu einer gemeinsamen Sonnenwelle (W4; W3) verbindbar sind.

1 5. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest einer Kupplung (K4), vorzugsweise zumindest zwei Kupplungen (K4, K1 '), ein Planetenelement eines Planentenradsatzes (GP3), vorzugsweise Planetenelemente unterschiedlicher Planetenradsätze (GP3, GP4) mit der Abtriebswelle (AW) verbindbar ist, vorzugsweise wobei das Planetenelement ein Hohlrad (13) ist.

1 6. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest einer Kupplung (Κ2^') ein Steg (12) eines Planetenradsatzes (GP2) mit einer, insbesondere gemeinsamen, Sonnenwelle (W4) verbindbar ist.

17. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -1 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Planetenradsatz (GP3) eine positive Standübersetzung aufweist.

18. Getriebe gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Planetenelement des Planetenradsatzes (GP3), insbesondere dessen Hohlrad (13), mit positiver Standübersetzung mittels einer Kupplung (K4) mit der Abtriebswelle (AW) verbindbar ist.

19. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der M Bremsen (B1 , B2), vorzugsweise alle Bremsen (B1 , B2) mit Planetenelementen eines gleichen Planetenradsatzes (GP1 ) zusammenwirken.

20. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -19, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der N Schaltelemente (B1 , B2, K1 , K2, K3, K4) und den Planetenradsät- zen zumindest zehn Gangstufen (V1 , V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, R, V4', V4", V4'") darstellbar sind, insbesondere zumindest neun Vorwärtsgänge (V1 , V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V4', V4", V4") und zumindest ein Rückwärtsgang (R).

21 . Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -20, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Gangstufe (V1 , V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, R, V4', V4", V4^'"), insbesondere ein Vorwärtsgang (V4) durch mindestens zwei, insbesondere vier, unterschiedliche Betätigungen (V4¹, V4", V4"\ V4) der N Schaltelemente (B1 , B2, K1 , K2, K3, K4) darstellbar ist.

22. Getriebe gemäß Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass alle Bremsen (B1 , B2) einer Darstellung (V4) der zumindest einen Gangstufe (V4, V4', V4", V4'") geöffnet sind.

23. Getriebe gemäß einem der Ansprüche 1 -22, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schaltelement (B2, K2, K4), insbesondere mindestens die Hälfte der Schaltelemente (B2, K2, K4) als Klauenschaltelement ausgeführt sind, vorzugsweise umfassend zumindest eine Bremse (B2) und zumindest eine Kupplung (K2, K4).

24. Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personen- oder ein Lastkraftwagen, mit einem Getriebe (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 -23.