-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise,
insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug,
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Automatgetriebe,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassen nach dem Stand
der Technik Planetenradsätze, die mittels Reibungs- bzw.
Schaltelementen, wie etwa Kupplungen und Bremsen geschaltet werden
und üblicherweise mit einem einer Schlupfwirkung unterliegenden
und wahlweise mit einer Überbrückungskupplung
versehenen Anfahrelement, wie etwa einem hydrodynamischen Drehmomentwandler
oder einer Strömungskupplung verbunden sind. Derartige
Automatgetriebe im Allgemeinen sind im Stand der Technik bereits
vielfach beschrieben und unterliegen einer permanenten Weiterentwicklung
und Verbesserung. So sollen diese Getriebe eine ausreichende Anzahl
von Vorwärtsgängen sowie einen Rückwärtsgang
und eine für Kraftfahrzeuge gut geeignete Übersetzung
mit hohen Gesamtspreizung und günstigen Stufensprüngen
aufweisen. Außerdem sollen diese Getriebe einen geringen
Bauaufwand, insbesondere eine geringe Anzahl an Schaltelementen
erfordern und bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen vermeiden,
so dass bei Schaltungen in definierten Ganggruppen jeweils nur ein
Schaltelement gewechselt wird.
-
So
ist aus der gattungsgemäßen
DE 10 2005 002 337 A1 der
Anmelderin ein Mehrstufengetriebe mit einer Antriebswelle, einer
Abtriebswelle, vier miteinander gekoppelten einzelnen Planetenradsätzen und
fünf Schaltelementen bekannt, bei dem acht Vorwärtsgänge
gruppenschaltungsfrei schaltbar sind, also derart, dass bei einem
Wechsel von einem Vorwärtsgang in den nächstfolgend
höheren oder niedrigeren Vorwärtsgang jeweils
nur eines der zuvor geschlossenen Schaltelemente geöffnet
und nur eines der zuvor geöffne ten Schaltelemente geschlossen wird.
Das Mehrstufengetriebe weist auch einen Rückwärtsgang
auf. In allen Vorwärtsgängen und im Rückwärtsgang
sind jeweils drei Schaltelemente geschlossen. Alle vier Planetenradsätze
sind als so genannte einfache Minus-Planetenradsätze ausgeführt. Ein
Minus-Planetenradsatz umfasst bekanntlich ein Sonnenrad, ein Hohlrad
und einen Planetenträger mit Planetenrädern, wobei
jedes dieser Planetenräder mit Sonnenrad und Hohlrad in
Zahneingriff steht. Ein derartiger Minus-Planetenradsatz wird auch
als Einfachplanetenradsatz bezeichnet. Hinsichtlich der kinematischen
Koppelung der vier Planetenradsätze untereinander und zur
Antriebs- und Abtriebswelle ist hier vorgesehen, dass ein Steg des
vierten Planetenradsatzes und die Antriebswelle miteinander verbunden
sind und eine erste Welle des Getriebes bilden, ein Steg des dritten
Planetenradsatzes und die Abtriebswelle miteinander verbunden sind
und eine zweite Welle des Getriebes bilden, ein Sonnenrad des ersten
Planetenradsatzes und ein Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes
miteinander verbunden sind und eine dritte Welle des Getriebes bilden, ein
Hohlrad des ersten Planetenradsatzes eine vierte Welle des Getriebes
bildet, ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und ein Sonnenrad
des dritten Planetenradsatzes miteinander verbunden sind und eine
fünfte Welle des Getriebes bilden, ein Steg des ersten
Planetenradsatzes und ein Hohlrad des dritten Planetenradsatzes
miteinander verbunden sind und eine sechste Welle des Getriebes
bilden, ein Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und ein Hohlrad
des vierten Planetenradsatzes miteinander verbunden sind und eine
siebte Welle des Getriebes bilden und ein Steg des zweiten Planetenradsatzes eine
achte Welle des Getriebes bildet. Hinsichtlich der kinematischen
Koppelung der fünf Schaltelemente an die vier Planetenradsätze
und an Antriebs- und Abtriebswelle ist vorgesehen, dass das erste
Schaltelement im Kraftfluss zwischen der dritten Welle und einem
Gehäuse des Getriebes, das zweite Schaltelement zwischen
der vierten Welle und dem Gehäuse des Getriebes, das dritte
Schaltelement zwischen der ersten und fünften Welle, das
vierte Schaltelement entweder zwischen der achten und zweiten Welle oder
zwischen der achten und sechsten Welle, sowie das fünfte
Schaltelement entweder zwischen der siebten und fünften
Welle oder zwischen der siebten und achten oder zwischen der fünften
und achten Welle angeordnet ist.
-
Bedingt
durch die zur Erzielung einer für Kraftfahrzeuge günstigen
großen Gesamtspreizung des Getriebes erforderlichen Standübersetzungen der
einzelnen Planetenradsätze weist diese 8-Gang-Automatgetriebe
in den Planetenradsätzen eins, zwei und vier je nach tatsächlicher
Standübersetzung und Betriebspunkt vergleichsweise hohe Planetenraddrehzahlen
auf. So kann beispielsweise im fünften Vorwärtsgang
die Planetenraddrehzahl im ersten Planetenradsatz bis etwa das 2,8-fache
der Getriebeeingangsdrehzahl und die Planetenraddrehzahl im vierten
Planetenradsatz bis etwa das 2,3-fache der Getriebeeingangsdrehzahl
betragen. Im Rückwärtsgang kann die Planetenraddrehzahl
im zweiten Planetenradsatz sogar bis etwa das 6-fache der Getriebeeingangsdrehzahl
betragen.
-
Weiterhin
sind aus dem Stand der Technik mehrere 8-Gang-Automatgetriebe bekannt,
die auf dem Radsatzschema des Mehrstufengetriebes gemäß
DE 10 2005 002 337
A1 basieren und bei denen jeweils einer der vier einfachen
Minus-Planetenradsätze ersetzt ist durch einen so genannten
Plus-Planetenradsatz. Ein Plus-Planetenradsatz umfasst bekanntlich
ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenträger mit
inneren und äußeren Planetenrädern, wobei
jedes dieser inneren Planetenräder mit dem Sonnenrad und
mit einem äußeren Planetenrad in Zahneingriff
steht, und wobei jedes dieser äußeren Planetenräder
mit dem Hohlrad und mit einem inneren Planetenrad in Zahneingriff
steht. Ein derartiger Plus-Planetenradsatz wird auch als Doppelplanetenradsatz
bezeichnet.
-
So
wurde bei dem aus der
DE
20 2006 009 123 U1 bekannten Mehrstufengetriebe gegenüber der
DE 10 2005 002 337
A1 der erste Minus-Planetenradsatz durch einen Plus-Planetenradsatz
ersetzt und die Getriebekinematik dahingehend geändert, dass
die vierte der acht Wellen des Getriebes nunmehr durch den Steg
des ersten Planetenradsatzes gebildet wird, und dass nunmehr die
Hohlräder des ersten und dritten Planetenradsatzes ständig
als sechste Welle des Getriebes miteinander verbunden sind.
-
Bei
dem aus der
DE
20 2006 011 432 U1 bekannten Mehrstufengetriebe wurde gegenüber
der
DE 10 2005
002 337 A1 der zweite Minus-Planetenradsatz durch einen
Plus-Planetenradsatz ersetzt und die Getriebekinematik dahingehend
geändert, dass als fünfte Welle des Getriebes
nunmehr der Steg des zweiten Planetenradsatzes und das Sonnenrad
des dritten Planetenradsatzes ständig miteinander verbunden
sind, und dass die achte Welle des Getriebes nunmehr durch das Hohlrad
des zweiten Planetenradsatzes gebildet wird.
-
Bei
dem aus der
DE
20 2006 008 815 U1 bekannten Mehrstufengetriebe schließlich
wurde gegenüber der
DE 10 2005 002 337 A1 der vierte Minus-Planetenradsatz
durch einen Plus-Planetenradsatz ersetzt und die Getriebekinematik
dahingehend geändert, dass als erste Welle des Getriebes
nunmehr das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes und die Antriebswelle
ständig miteinander verbunden sind, und dass nunmehr das
Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und der Steg des vierten
Planetenradsatzes ständig als siebte Welle des Getriebes miteinander
verbunden sind.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zum Stand
der Technik alternatives Mehrstufengetriebe der eingangs genannten
Art mit zumindest acht gruppenschaltungsfrei schaltbaren Vorwärtsgängen
und zumindest einem Rückwärtsgang vorzuschlagen,
bei dem unter Verwendung von insgesamt vier Planetenradsätzen
eine möglichst geringe Anzahl an Schaltelementen benötigt
wird. Dabei soll das Getriebe eine zum Stand der Technik vergleichbar
große Spreizung mit vergleichsweise harmonischer Gangabstufung
aufweisen, jedoch sollen die Planetenräder der drehzahlkritischen
Plane tenradsätze auf einen gegenüber dem Stand
der Technik niedrigeren Drehzahlniveau betrieben werden.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Mehrstufengetriebe
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs
2 bzw. des Patentanspruchs 3 bzw. des Patentanspruchs 4 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus
den Unteransprüchen hervor.
-
Das
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise
geht bei allen vier vorgeschlagenen Lösungen von dem Getriebeschema
der gattungsgemäßen
DE 10 2005 002 337 A1 aus
und weist eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, vier miteinander
gekoppelte Planetenradsätze, mindestens acht drehbare Wellen
sowie fünf Schaltelemente (zwei Bremsen und drei Kupplungen)
auf, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse
zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt, so dass
acht Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang
realisierbar sind. In jedem Gang sind jeweils drei der fünf
Schaltelemente geschlossen, wobei bei einem Wechsel von einem Vorwärtsgang
in den nächstfolgend höheren oder niedrigeren Vorwärtsgang
jeweils nur eines der zuvor geschlossenen Schaltelemente geöffnet
und nur eines der zuvor geöffneten Schaltelemente geschlossen
wird.
-
Wie
bei der gattungsgemäßen
DE 10 2005 002 337 A1 ist
bei allen vier erfindungsgemäßen Lösungen
vorgesehen, dass
- • ein erstes Element
des vierten Planetenradsatzes ständig mit der Antriebswelle
verbunden ist als die erste Welle des Getriebes,
- • ein erstes Element des dritten Planetenradsatzes
ständig mit der Abtriebswelle verbunden ist als die zweite
Welle des Getriebes,
- • ein zweites Element des vierten Planetenradsatzes
ständig mit einem ersten Element des ersten Planetenradsatzes
verbunden ist als die dritte Welle des Getriebes,
- • ein zweites Element des ersten Planetenradsatzes
die vierte Welle des Getriebes bildet,
- • ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes
ständig mit einem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes
verbunden ist als die fünfte Welle des Getriebes,
- • ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes
ständig mit einem dritten Element des dritten Planetenradsatzes
verbunden ist als die sechste Welle des Getriebes,
- • ein drittes Element des vierten Planetenradsatzes
ständig mit einem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes
verbunden ist als die siebte Welle des Getriebes,
- • ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes
die achte Welle des Getriebes bildet,
- • das erste Schaltelement im Kraftfluss zwischen der
dritten Welle und einem Gehäuse des Getriebes angeordnet
ist,
- • das zweite Schaltelement im Kraftfluss zwischen der
vierten Welle und dem Gehäuse des Getriebes angeordnet
ist,
- • das dritte Schaltelement im Kraftfluss zwischen der
ersten und der fünften Welle angeordnet ist,
- • das vierte Schaltelement im Kraftfluss entweder zwischen
der zweiten und achten Welle oder zwischen der sechsten und achten
Welle angeordnet ist, und
- • das fünfte Schaltelement im Kraftfluss entweder zwischen
der fünften und siebten Welle oder zwischen der fünften
und achten Welle oder zwischen der siebten und achten Welle angeordnet ist.
-
In
der ersten Lösung gemäß Patentanspruch 1
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
- • der erste Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem Sonnenrad als erstes Element und einem
gekoppelten Steg als zweites Element und einem Hohlrad als drittes Element,
- • der zweite Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem gekoppelten Steg als erstes Element und
einem Sonnenrad als zweites Element und einem Hohlrad als drittes Element,
- • der dritte Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem Steg als erstes Element und einem Sonnenrad
als zweites Element und einem Hohlrad als drittes Element, und
- • der vierte Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem Steg als erstes Element und einem Sonnenrad
als zweites Element und einem Hohlrad als drittes Element.
-
In
der zweiten Lösung gemäß Patentanspruch
2 ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
- • der erste Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem Sonnenrad als erstes Element und einem
gekoppelten Steg als zweites Element und einem Hohlrad als drittes Element,
- • der zweite Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem Hohlrad als erstes Element und einem Sonnenrad
als zweites Element und einem Steg als drittes Element,
- • der dritte Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem Steg als erstes Element und einem Sonnenrad
als zweites Element und einem Hohlrad als drittes Element, und
- • der vierte Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem Hohlrad als erstes Element und einem Sonnenrad
als zweites Element und einem gekoppelten Steg als drittes Element.
-
In
der dritten Lösung gemäß Patentanspruch 3
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
- • der erste Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem Sonnenrad als erstes Element und einem
Hohlrad als zweites Element und einem Steg als drittes Element,
- • der zweite Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem gekoppelten Steg als erstes Element und
einem Sonnenrad als zweites Element und einem Hohlrad als drittes Element,
- • der dritte Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem Steg als erstes Element und einem Sonnenrad
als zweites Element und einem Hohlrad als drittes Element, und
- • der vierte Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem Hohlrad als erstes Element und einem Sonnenrad
als zweites Element und einem gekoppelten Steg als drittes Element.
-
In
der vierten Lösung gemäß Patentanspruch
4 ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
- • der erste Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem Sonnenrad als erstes Element und einem
gekoppelten Steg als zweites Element und einem Hohlrad als drittes Element,
- • der zweite Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem gekoppelten Steg als erstes Element und
einem Sonnenrad als zweites Element und einem Hohlrad als drittes Element,
- • der dritte Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem Steg als erstes Element und einem Sonnenrad
als zweites Element und einem Hohlrad als drittes Element, und
- • der vierte Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz
ausgebildet ist mit einem Hohlrad als erstes Element und einem Sonnenrad
als zweites Element und einem gekoppelten Steg als drittes Element.
-
Allen
vier erfindungsgemäßen Lösungen ist also
gemeinsam, dass
- • entweder der Steg
oder das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes ständig
mit der Antriebswelle verbunden ist als die erste Welle des Getriebes,
- • stets der Steg des dritten Planetenradsatzes ständig
mit der Abtriebswelle verbunden ist als die zweite Welle des Getriebes,
- • stets die Sonnenräder des vierten und ersten Planetenradsatzes
ständig miteinander verbunden sind als die dritte Welle
des Getriebes,
- • entweder der Steg oder das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
die vierte Welle des Getriebes bildet,
- • entweder der Steg oder das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes
verbunden ist als die fünfte Welle des Getriebes,
- • entweder der Steg oder das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
ständig mit einem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes
verbunden ist als die sechste Welle des Getriebes,
- • entweder der Steg oder das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes
ständig mit einem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes
verbunden ist als die siebte Welle des Getriebes, und
- • entweder der Steg oder das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
die achte Welle des Getriebes bildet.
-
Alle
vier erfindungsgemäßen Lösungen verfolgen
das gleiche Ziel, nämlich die Darstellung eines zur gattungsgemäßen
DE 10 2005 002 337
A1 alternativen Radsatzkonzepts mit reduziertem Drehzahlniveau
für die Planetenräder der konzeptbedingt drehzahlkritischen
Planetenradsätze. Hierzu ist bei allen vier erfindungsgemäßen
Lösungen als gemeinsamer Lösungsansatz vorgesehen,
dass zumindest zwei der vier Planetenradsätze jeweils als
Plus-Planetenradsatz (in Doppelplanetenbauweise) ausgebildet sind
und mindestens einer der vier Planetenradsätze als Minus-Planetenradsatz
(in Einfachplanetenbauweise) ausgebildet ist. Dabei unterscheiden sich
die vier erfindungsgemäßen Lösungen voneinander
durch verschiedene Kombinationen von Plus-Planetenradsätzen.
-
Wie
bei dem gattungsgemäßen Mehrstufengetriebe gemäß der
DE 10 2005 002 337
A1 gilt auch für die erfindungsgemäßen
Mehrstufengetriebe, dass sich der erste Vorwärtsgang durch
Schließen des ersten, zweiten und dritten Schaltelementes,
der zweite Vorwärtsgang durch Schließen des ersten, zweiten
und fünften Schaltelementes, der dritte Vorwärtsgang
durch Schließen des zweiten, dritten und fünften
Schaltelementes, der vierte Vorwärtsgang durch Schließen
des zweiten, vierten und fünften Schaltelementes, der fünfte
Vorwärtsgang durch Schließen des zweiten, dritten
und vierten Schaltelementes, der sechste Vorwärtsgang durch
Schließen des dritten, vierten und fünften Schaltelementes,
der siebte Vorwärtsgang durch Schließen des ersten, dritten
und vierten Schaltelementes, der achte Vorwärtsgang durch
Schließen des ersten, vierten und fünften Schaltelementes
und der Rückwärtsgang durch Schließen
des ersten, zweiten und vierten Schaltelementes ergibt.
-
Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Mehrstufengetriebe
ergeben sich insbesondere für Personenkraftwagen geeignete Übersetzungen mit
großer Gesamtspreizung in vergleichsweise harmonischer
Gangabstufung. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen
Mehrstufengetriebe liegt darin, dass die Planetenraddrehzahlen in
den drehzahlkritischen Planetenradsätzen eins, zwei und
vier gegenüber dem gattungsgemäßen Mehrstufengetriebe gemäß der
DE 10 2005 002 337
A1 deutlich verringert sind: Je nach erfindungsgemäßer
Ausgestaltung des Radsatzschemas kann im fünften Vorwärtsgang eine
Absenkung des Planetenraddrehzahlniveaus im ersten Planetenradsatz
vom 2,8-fachen der Getriebeeingangsdrehzahl auf weniger als das
2,2-fache der Getriebeeingangsdrehzahl erzielt werden. Für den
vierten Planetenradsatz ist eine Absenkung dessen Planetenraddrehzahlniveaus
vom 2,3-fachen der Getriebeeingangsdrehzahl auf weniger als das 1,8-fache
der Getriebeeingangsdrehzahl erzielbar. Konzeptbedingt ist der zweite
Planetenradsatz im Rückwärtsgang besonders drehzahlkritisch.
Je nach erfindungsgemäßer Ausgestaltung des Radsatzschemas
kann im Rückwärtsgang eine signifikante Absenkung
der Planetenraddrehzahl vom 6-fachen der Getriebeeingangsdrehzahl
auf weniger als das 3,7-fache der Getriebeeingangsdrehzahl erzielt
werden. Entsprechend dieser doch beträchtlichen Reduzierung
der Planetenraddrehzahlen in den verschiedenen Planetenradsätzen
kann der konstruktive Aufwand für die Schmierung der Planetenräder
gegenüber der dem gattungsgemäßen Mehrstufengetriebe gemäß der
DE 10 2005 002 337
A1 deutlich verringert werden, was sich auf der Getriebekosten
und auch auf die Entwicklungszeit vorteilhaft auswirkt. Außerdem
können durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
antriebsmotorseitige Maßnahmen zur Begrenzung der Getriebeeingangsdrehzahl
vermieden oder zumindest auf ein Mindestmaß beschränkt werden.
-
Darüber
hinaus ist bei den erfindungsgemäßen Mehrstufengetrieben
der Bauaufwand durch die geringe Anzahl an Schaltelementen, nämlich
zwei Bremsen und drei Kupplungen, vergleichsweise gering. Zudem
ist Wirkungsgrad in allen Gängen infolge geringer Schleppverluste
gut, da in jedem Gang jeweils nur zwei Schaltelemente nicht im Eingriff
sind.
-
Hinsichtlich
der räumlichen Anordnung der vier Planetenradsätze
im Gehäuse des Getriebes wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung
vorgeschlagen, die vier Planetenradsätze koaxial zueinander nebeneinander
in einer Reihenfolge „erster, vierter, zweiter, dritter
Planetenradsatz" anzuordnen. Eine derartige Anordnung ermöglicht,
dass alle vier Planetenradsätze jeweils höchstens
von einer Welle des Getriebes in axialer Richtung zentrisch durchgriffen werden
und eignet sich in besonders gut für ein Kraftfahrzeug
mit so genanntem Standardantrieb und längs zur Fahrtrichtung
eingebautem Getriebe.
-
Die
räumliche Anordnung der Schaltelemente der erfindungsgemäßen
Mehrstufengetriebe innerhalb deren Getriebegehäuse ist
im Prinzip nur durch die Abmessungen und die äußere
Formgebung des Getriebegehäuses begrenzt. Zahlreiche Anregungen hinsichtlich
der räumliche Anordnung und konstruktiver Ausgestaltung
der Schaltelemente sind beispielsweise der gattungsgemäßen
DE 10 2005 002 337
A1 und deren internationalen Nachanmeldung entnehmbar.
-
So
kann beispielsweise in einer für einen Standardantrieb
günstigen Variante hinsichtlich der Schaltelement-Anordung
vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Schaltelement räumlich
gesehen zumindest teilweise in einem Bereich radial oberhalb des
ersten oder vierten Planetenradsatzes angeordnet sind, also benachbart
zum ersten Planetenradsatz. Das dritte und fünfte Schaltelement
können räumlich gesehen beispielsweise zumindest
teilweise in einem Bereich axial zwischen dem zweiten und dritten
Planetenradsatz angeordnet sein, wobei das zum Verblocken des zweiten
Planetenradsatzes vorgesehene fünfte Schaltelement vorzugsweise
unmittelbar axial an den zweiten Planetenradsatz angrenzt. Das fünfte
Schaltelement kann aber auch auf der dem dritten Planetenradsatz
abgewandten Seite des zweiten Planetenradsatzes angeordnet sein, also
in einem Bereich axial zwischen dem zweiten und vierten Planetenradsatz,
auch dann vorzugsweise unmittelbar axial an den zweiten Planetenradsatz angrenzend.
Das vierte Schaltelement kann räumlich gesehen zumindest
teilweise in einem Bereich axial zwischen dem zweiten und dritten
Planetenradsatz oder auch räumlich gesehen zumindest teilweise
in einem Bereich axial zwischen dem vierten und zweiten Planetenradsatz
angeordnet sein. So kann beispielsweise das Lamellenpaket dieses
vierten Schaltelementes benachbart zum dritten Planetenradsatz oder
benachbart zum zweiten Planetenradsatz angeordnet sein.
-
Vergleichbar
zum gattungsgemäßen Mehrstufengetriebe gemäß der
DE 10 2005 002 337
A1 ist auch es mit dem erfindungsgemäßen
Mehrstufengetriebe möglich, zum Anfahren des Kraftfahrzeugs wahlweise
einen hydrodynamischen Wandler, eine externen Anfahrkupplung oder
auch mit sonstigen geeigneten externen Anfahrelementen vorzusehen, oder
aber den Anfahrvorgang mit einem im Getriebe integrierten Anfahrelement
zu realisieren. Als ein derartiges getriebeinternes Anfahrelement
eignet sich hierfür eine der beiden Bremsen besonders gut,
da diese im ersten und zweiten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang
Drehmoment übertragen.
-
Außerdem
sind die erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe
derart konzipiert, dass eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen
sowohl in Kraftflussrichtung als auch in räumlicher Hinsicht
ermöglicht wird. So ist es beispielsweise ohne besondere
konstruktive Maßnahmen möglich, Antrieb und Abtrieb
des Getriebes wahlweise koaxial oder achsparallel zueinander anzuordnen.
-
Für
eine Anwendung mit koaxial zueinander verlaufender Antriebs- und
Abtriebswelle ist es beispielsweise zweckmäßig,
dass der erste Planetenradsatz der dem Antrieb des Getriebes zugewandte Planetenradsatz
der erfindungsgemäßen Planetenradsatzgruppe ist.
Für eine Anwendung mit achsparallel oder winklig zueinander
verlaufender Antriebs- und Abtriebswelle kann der erste oder der
dritte Planetenradsatz auf der Seite des Getriebegehäuses angeordnet
sein, die dem mit der Antriebswelle wirkverbundenen Antriebsmotor
des Getriebes zugewandt ist.
-
In
Verbindung mit der vorgeschlagenen räumlichen Anordnung
der vier Planetenradsätze koaxial nebeneinander in der
Reihenfolge „erster, vierter, zweiter, dritter Planetenradsatz"
und der vorgeschlagenen räumlichen Anordnung der fünf
Schaltelemente innerhalb des Getriebegehäuses ist es konstruktiv
in vorteilhafter Weise möglich, dass maximal drei der vier
Planetenradsätze jeweils höchstens von einer Welle
des Getriebes in axialer Richtung zentrisch durchgriffen werden.
Entsprechend einfach ist die konstruktive Ausbildung der Druck-
und Schmiermittelzufuhr zu den Servoeinrichtungen der einzelnen
Schaltelemente. In Verbindung mit koaxial zueinander verlaufender
Antriebs- und Abtriebswelle beispielsweise durchgreift nur die erste
Welle des Getriebes den ersten, vierten und zweiten Planetenradsatz
zentrisch. In Verbindung mit achsparallel oder winklig zueinander
verlaufender Antriebs- und Abtriebswelle und antriebsmotornahem
ersten Planetenradsatz beispielsweise durchgreift nur die erste Welle
des Getriebes den ersten, vierten und zweiten Planetenradsatz zentrisch.
In Verbindung mit achsparallel oder winklig zueinander verlaufender Antriebs-
und Abtriebswelle und antriebsmotornahem dritten Planetenradsatz
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass nur der dritte und zweite
Planetenradsatz von nur einer Welle des Getriebes, nämlich
nur von der Antriebswelle bzw. nur von der ersten Welle des Getriebes
zentrisch durchgriffen werden.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der in den 1 bis 32 dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Gleiche bzw. vergleichbare Bauteile sind dabei auch mit gleichen
Bezugszeichen versehen.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
ersten erfindungsgemäßen Lösung;
-
2 eine
beispielhafte erste Axiallageranordnung für das Mehrstufengetriebe
gemäß 1;
-
3 eine
beispielhafte zweite Axiallageranordnung für das Mehrstufengetriebe
gemäß 1;
-
4 eine
beispielhafte dritte Axiallageranordnung für das Mehrstufengetriebe
gemäß 1
-
5 eine
beispielhafte vierte Axiallageranordnung für das Mehrstufengetriebe
gemäß 1
-
6 eine
beispielhafte fünfte Axiallageranordnung für das
Mehrstufengetriebe gemäß 1
-
7 eine
beispielhafte sechste Axiallageranordnung für das Mehrstufengetriebe
gemäß 1
-
8 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
ersten erfindungsgemäßen Lösung;
-
9 eine
schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
ersten erfindungsgemäßen Lösung;
-
10 eine
schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
ersten erfindungsgemäßen Lösung;
-
11 eine
schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
ersten erfindungsgemäßen Lösung;
-
12 eine
schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
ersten erfindungsgemäßen Lösung;
-
13 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
zweiten erfindungsgemäßen Lösung;
-
14 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
zweiten erfindungsgemäßen Lösung;
-
15 eine
schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
zweiten erfindungsgemäßen Lösung;
-
16 eine
schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
zweiten erfindungsgemäßen Lösung;
-
17 eine
schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
zweiten erfindungsgemäßen Lösung;
-
18 eine
schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
zweiten erfindungsgemäßen Lösung;
-
19 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
dritten erfindungsgemäßen Lösung;
-
20 eine schematische Darstellung eines zweiten
Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der dritten erfindungsgemäßen
Lösung;
-
21 eine schematische Darstellung eines dritten
Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der dritten erfindungsgemäßen
Lösung;
-
22 eine schematische Darstellung eines vierten
Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der dritten erfindungsgemäßen
Lösung;
-
23 eine schematische Darstellung eines fünften
Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der dritten erfindungsgemäßen
Lösung;
-
24 eine schematische Darstellung eines sechsten
Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der dritten erfindungsgemäßen
Lösung;
-
25 eine schematische Darstellung eines ersten
Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der vierten erfindungsgemäßen
Lösung;
-
26 eine schematische Darstellung eines zweiten
Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der vierten erfindungsgemäßen
Lösung;
-
27 eine schematische Darstellung eines dritten
Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der vierten erfindungsgemäßen
Lösung;
-
28 eine schematische Darstellung eines vierten
Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der vierten erfindungsgemäßen
Lösung;
-
29 eine schematische Darstellung eines fünften
Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der vierten erfindungsgemäßen
Lösung;
-
30 eine schematische Darstellung eines sechsten
Ausführungsbeispiels für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der vierten erfindungsgemäßen
Lösung;
-
31 ein beispielhaftes Schaltschema und beispielhafte
Gangübersetzungen für die Mehrstufengetriebe gemäß 1–6, 13–15, 19–21 und 25–27;
und
-
32 ein beispielhaftes Schaltschema und beispielhafte
Gangübersetzungen für die Mehrstufengetriebe gemäß 7–12, 16–18, 22–24 und 28–30.
-
1 zeigt
nun eine schematische Darstellung eines Getriebeschemas als ein
erstes Ausführungsbeispiel für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der ersten erfindungsgemäßen
Lösung. Das Getriebe umfasst eine Antriebswelle AN und
eine Abtriebswelle AB, sowie vier Planetenradsätze RS1,
RS2, RS3, RS4 und fünf Schaltelemente A, B, C, D, E, die
alle in einem Gehäuse GG des Getriebes angeordnet sind. Die
vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 sind in diesem
Ausführungsbeispiel in axialer Richtung in der Reihenfolge „RS1,
RS4, RS2, RS3" koaxial hintereinander angeordnet. Der Planetenradsatz
RS1 und der Planetenradsatz RS2 sind beide jeweils als einfacher
Plus-Planetenradsatz in Doppelplanetenbauweise ausgebildet. Ein
Plus-Planetenradsatz weist bekanntlich miteinander kämmende
innere und äußere Planetenräder auf,
wobei diese inneren Planetenräder auch mit dem Sonnenrad
dieses Planetensatzes kämmen, und wobei diese äußeren
Planetenräder auch mit dem Hohlrad dieses Planetensatzes
kämmen. Das Hohlrad des Planetenradsatzes RS1 ist mit HO1
bezeichnet, das Sonnenrad mit SO1, die inneren Planetenräder
mit PL1i, die äußeren Planetenräder mit
PL1a, der Steg, an dem die inneren und äußeren
Planetenräder PL1i, PL1a rotierbar gelagert sind, mit ST1.
Korrespondierend zu dieser Nomenklatur ist das Hohlrad des Planetenradsatzes RS2
mit HO2 bezeichnet, das Sonnenrad mit SO2, die inneren Planetenräder
mit PL2i, die äußeren Planetenräder mit
PL2a, der Steg, an dem die inneren und äußeren
Planetenräder PL2i, PL2a rotierbar gelagert sind, mit ST2.
Die anderen beiden Planetenradsätze RS3 und RS4 sind jeweils
als einfache Minus-Planetenradsätze ausgebildet. Ein Minus-Planetenradsatz
weist bekanntlich Planetenräder auf, die mit Sonnen- und
Hohlrad dieses Planetensatzes kämmen. Das Hohlrad des Planetenradsatzes
RS3 ist mit HO3 bezeichnet, das Sonnenrad mit SO3, die Planetenräder
mit PL3 und der Steg, an denen die genannten Planetenräder
PL3 rotierbar gelagert sind, mit ST3. Korrespondierend zu dieser
Nomenklatur ist das Hohlrad des Planetenradsatzes RS4 mit HO4 bezeichnet,
das Sonnenrad mit SO4, die Planetenräder mit PL4 und der
Steg, an denen die genannten Planetenräder PL4 rotierbar
gelagert sind, mit ST4.
-
Wie
in dieser 1 weiterhin ersichtlich, sind die
Schaltelemente A und B als Bremsen ausgebildet, die im dargestellten
Ausführungsbeispiel beide als reibschlüssig schaltbare
Lamellenbremse ausgeführt sind, selbstverständlich
in einer anderen Ausgestaltung auch als reibschlüssig schaltbare
Bandbremse oder beispielsweise auch als formschlüssig schaltbare
Klauen- oder Konusbremse ausgeführt sein können.
Die Schaltelemente C, D und E sind als Kupplungen ausgebildet, die
im dargestellten Ausführungsbeispiel alle als reibschlüssig
schaltbare Lamellenkupplung ausgeführt sind, selbstverständlich in
einer anderen Ausgestaltung beispielsweise auch als formschlüssig
schaltbare Klauen- oder Konuskupplung ausgeführt sein können.
Mit diesen fünf Schaltelementen A bis E ist ein selektives
Schalten von acht Vorwärtsgängen und zumindest
einem Rückwärtsgang realisierbar, was später
noch näher erläutert wird. Das erfindungsgemäße
Mehrstufengetriebe weist insgesamt zumindest acht drehbare Wellen
auf, die mit 1 bis 8 bezeichnet sind.
-
Hinsichtlich
der kinematischen Kopplung der einzelnen Elemente der vier Planetenradsätze
RS1, RS2, RS3, RS4 untereinander und zur Antriebs- und Abtriebswelle
AN, AB ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß der
ersten erfindungsgemäßen Lösung folgendes
vorgesehen: Der Steg ST4 des vierten Planetenradsatzes RS4 und die
Antriebswelle AN sind als Welle 1 ständig mitein ander
verbunden. Der Steg ST3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und die
Abtriebswelle AB sind als Welle 2 ständig miteinander verbunden.
Die Sonnenräder SO1, SO4 des ersten und vierten Planetenradsatzes
RS1, RS4 sind als Welle 3 ständig miteinander
verbunden. Der gekoppelte Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes
RS1 bildet die Welle 4. Der gekoppelte Steg ST2 des zweiten
Planetenradsatzes RS2 und das Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes
RS3 sind als Welle 5 ständig miteinander verbunden.
Das Hohlrad HO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und das Hohlrad HO3
des dritten Planetenradsatzes RS3 sind als Welle 6 ständig
miteinander verbunden. Das Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 und das Hohlrad HO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 sind als
Welle 7 ständig miteinander verbunden. Das Hohlrad
HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 bildet die Welle 8.
-
Hinsichtlich
der kinematischen Kopplung der fünf Schaltelemente A bis
E an die so beschriebenen Wellen 1 bis 8 des Getriebes
ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß der ersten
erfindungsgemäßen Lösung folgendes vorgesehen:
Die Bremse A als erstes Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss
zwischen der Welle 3 und einem Gehäuse GG des
Getriebes angeordnet und setzt im geschalteten bzw. geschlossenen
Zustand die miteinander verbundenen Sonnenräder SO1 und
SO4 des ersten und vierten Planetenradsatzes RS1, RS4 fest. Die
Bremse B als zweites Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss
zwischen der Welle 4 und dem Gehäuse GG angeordnet
und setzt im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand den gekoppelten
Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes RS1 fest. Die Kupplung C als
drittes Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss zwischen der
Welle 1 und der Welle 5 angeordnet und verbindet
im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand die Antriebswelle AN
mit dem gekoppelten Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und mit
dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3. Die Kupplung
D als viertes Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss zwischen
der Welle 2 und der Welle 8 angeordnet und verbindet
im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand das Hohlrad HO2 des zweiten
Planetenradsatzes RS2 mit dem Steg ST3 des dritten Planetenradsatzes
RS3 und damit das Hohlrad HO2 auch mit der Abtriebswelle AB. Die
Kupplung E als fünftes Schaltelement des Getriebes ist
im Kraftfluss zwischen der Welle 5 und der Welle 7 angeordnet
und verbindet im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand das Sonnenrad
SO2 und den gekoppelten Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2
miteinander.
-
In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
der erste Planetenradsatz RS1 der antriebsnahe Radsatz des Getriebes
und der dritte Planetenradsatz RS3 der abtriebsnahe Radsatz des
Getriebes, wobei Antriebswelle AN und Abtriebswelle AB beispielhaft
koaxial zueinander angeordnet sind. Dem Fachmann ist leicht ersichtlich,
dass dieses Getriebe ohne besonderen Aufwand derart modifizierbar
ist, dass Antriebs- und Abtriebswelle nicht mehr koaxial zueinander
angeordnet sind, beispielsweise achsparallel oder winklig zueinander.
Bei einer derartigen Anordnung wird der Fachmann bei Bedarf auch den
Antrieb des Getriebes nahe dem dritten Planetenradsatz RS3, also
auf der dem ersten Planetenradsatz RS1 abgewandten Seite des dritten
Planetenradsatzes RS3 anordnen.
-
Im
Prinzip kann die räumliche Anordnung der Schaltelemente
des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes innerhalb
des Getriebes beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und
die äußere Formgebung des Getriebegehäuses
GG begrenzt.
-
In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die beiden Bremsen A, B räumlich gesehen im Bereich des
hier antriebsnahen ersten Planetenradsatzes RS1 angeordnet, dabei
axial nebeneinander, wobei die kinematische Anbindung der beiden Bremsen
A, B an den ersten Planetenradsatz RS1 bedingt, dass die Bremse
B näher an dem zum ersten Planetenradsatz RS1 benachbarten
vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet ist als die Bremse A, bzw.
dass die Bremse A näher am Antrieb des Getriebes angeord net
ist als die Bremse B. Räumlich gesehen ist die Bremse B
zumindest teilweise in einem Bereich radial über dem ersten
Planetenradsatz RS1 angeordnet und die Bremse A entsprechend auf
der dem vierten Planetenradsatz RS4 abgewandten (antriebsnahen)
Seite des ersten Planetenradsatzes RS1. Ein Innenlamellenträger
der Bremse A bildet einen Abschnitt der Welle 3 des Getriebes
und ist auf der dem vierten Planetenradsatz RS4 abgewandten Seite
des ersten Planetenradsatzes RS1 mit dessen Sonnenrad SO1 verdrehfest
verbunden. Abschnittsweise ist die Welle 3 als eine Art
Sonnenwelle ausgebildet, welche die Sonnenräder SO1, SO4
der Planetenradsätze RS1, RS4 miteinander verbindet. Dabei kann
die Welle 3 sowohl an der Antriebswelle AN als auch an
einer (in 1 nicht näher dargestellten)
getriebegehäusefesten Nabe einer Gehäusewand drehbar
gelagert sein. Ein Innenlamellenträger der Bremse B ist
als Welle 4 des Getriebes mit dem gekoppelten Steg ST1
des ersten Planetenradsatzes RS1 verdrehfest verbunden. Die zur
Betätigung der Reibelemente der beiden Bremsen A, B notwendigen Servoeinrichtungen
sind in 1 zur Vereinfachung nicht näher
dargestellt und können beispielsweise im Getriebegehäuse
GG oder in einer getriebegehäusefesten Gehäusewand
oder in einer mit dem Getriebegehäuse GG lösbar
verbundenen Gehäusedeckel integriert bzw. axial verschiebbar
gelagert sein.
-
Der
Fachmann wird diese beispielhafte räumliche Anordnung der
beiden Bremsen A, B bei Bedarf ohne besonderen erfinderischen Aufwand modifizieren.
So kann die Bremse A beispielsweise auch zumindest teilweise radial über
dem ersten Planetenradsatz RS1 und die Bremse B zumindest teilweise
radial über dem vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet
sein. In noch einer anderen Ausgestaltung können die beiden
Bremsen A, B beispielsweise auch in radial übereinander
axial angrenzend an den ersten Planetenradsatz RS1 auf dessen dem
vierten Planetenradsatz RS4 abgewandten Seite angeordnet sein, wobei
die Bremse B dann beispielsweise auf einem größeren
Durchmesser angeordnet ist als die Bremse A.
-
Wie
aus 1 weiterhin ersichtlich, sind alle drei Kupplungen
C, D, E räumlich gesehen zumindest teilweise in einem Bereich
axial zwischen dem zweiten und dritten Planetenradsatz RS2, RS3
angeordnet, wobei die zur Betätigung der jeweiligen Lamellenpakete
der Kupplungen C, D, E notwendigen Servoeinrichtung in 1 zur
Vereinfachung nicht näher dargestellt sind.
-
Die
Kupplung E grenzt unmittelbar axial an den zweiten Planetenradsatz
RS2 an. Dabei bildet ein Außenlamellenträger der
Kupplung E einen Abschnitt der Welle 5 des Getriebes und
ist einerseits auf seiner dem zweiten Planetenradsatz RS2 zugewandten
Seite mit dem gekoppelten Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 und andererseits auf seiner dem zweiten Planetenradsatz RS2
abgewandten Seite (über einen Außenlamellenträger
der benachbarten Kupplung C) mit dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes
RS3 verdrehfest verbunden. Ein Innenlamellenträger der
Kupplung E bildet einen Abschnitt der Welle 7 des Getriebes
und ist mit dem Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2
verdrehfest verbunden, welches wiederum ständig mit dem
Hohlrad HO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 verdrehfest verbunden
ist. Die zur Betätigung des Lamellenpaketes der Kupplung
E notwendige Servoeinrichtung kann beispielsweise an dem genannten
Innenlamellenträger der Kupplung E axial verschiebbar gelagert
sein und rotiert dann ständig mit Drehzahl der Welle 7.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Servoeinrichtung der Kupplung
E innerhalb des durch den Außenlamellenträger
der Kupplung E gebildeten Zylinderraums angeordnet ist, dass die
Servoeinrichtung der Kupplung E an diesem Außenlamellenträger
der Kupplung E axial verschiebbar gelagert ist und dann ständig
mit Drehzahl der Welle 5 rotiert. Zum Ausgleich der rotatorischen
Drucks ihres rotierenden Druckraums kann die Servoeinrichtung der
Kupplung E in bekannter Weise einen dynamischen Druckausgleich aufweisen.
-
Wie
aus 1 weiterhin ersichtlich, grenzt die Kupplung C
axial auf Seite der Kupplung E an, die dem zweiten Planetenradsatz
RS2 abgewandt und dem dritten Planetenradsatz RS3 zugewandt ist.
Dabei bildet der Außenlamellenträger der Kupplung
C einen Abschnitt der Welle 5 des Getriebes und ist einerseits
auf seiner dem zweiten Planetenradsatz RS2 zugewandten Seite (über
den Außenlamellenträger der Kupplung E) mit dem
gekoppelten Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und andererseits
auf seiner dem zweiten Planetenradsatz RS2 abgewandten Seite mit
dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verdrehfest
verbunden. Ein Innenlamellenträger der Kupplung C bildet
einen Abschnitt der Welle 1 des Getriebes und ist mit dem Steg
ST4 des vierten Planetenradsatzes RS4 und mit der Antriebswelle
AN verdrehfest verbunden. Die zur Betätigung des Lamellenpaketes
der Kupplung C notwendige Servoeinrichtung kann beispielsweise an dem
Innenlamellenträger der Kupplung C axial verschiebbar gelagert
sein und rotiert dann ständig mit Drehzahl der Welle 1 bzw.
der Antriebswelle AN. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die
Servoeinrichtung der Kupplung C innerhalb des durch den Außenlamellenträger
der Kupplung C gebildeten Zylinderraums angeordnet ist, dass die
Servoeinrichtung der Kupplung C an diesem Außenlamellenträger
der Kupplung C axial verschiebbar gelagert ist und dann ständig
mit Drehzahl der Welle 5 rotiert. Zum Ausgleich der rotatorischen
Drucks ihres rotierenden Druckraums kann die Servoeinrichtung der
Kupplung C in bekannter Weise einen dynamischen Druckausgleich aufweisen.
-
Als
eine zur Verwendung von Gleichteilen günstige Ausgestaltung
ist beispielhaft vorgesehen, dass die Lamellenpakete der beiden
benachbarten Kupplungen C, E auf gleichem Durchmesser angeordnet
sind. In fertigungstechnisch vorteilhafter Weise kann für
die beiden benachbarten Kupplungen C, E auch ein gemeinsamer einteiliger
Außenlamellenträger vorgesehen sein.
-
In
einer von 1 abweichenden konstruktiven
Ausgestaltung kann beispielsweise aber auch vorgesehen sein, dass
die Lamellenpakete der beiden Kupplungen C, E räumlich
gesehen auch radial übereinander angeordnet sind. Ist hierbei
das Lamellenpaket der Kupplung E räumlich gesehen zumin dest
teilweise radial über dem Lamellenpaket der Kupplung C
angeordnet, so ist ein für beide Kupplungen C, E gemeinsamer
Lamellenträger zweckmäßigerweise für
die (radial äußere) Kupplung E als Innenlamellenträger
und für die (radial innere) Kupplung C als Außenlamellenträger
auszubilden und auf der dem dritten Planetenradsatz RS3 zugewandten Seite
der Lamellenpakete C, E mit der Koppelwelle zu verbinden, welche
den gekoppelten Steg ST2 und das das Sonnenrad SO3 miteinander verbindet.
Ist hingegen das Lamellenpaket der Kupplung C räumlich
gesehen zumindest teilweise radial über dem Lamellenpaket
der Kupplung E angeordnet, so ist ein für beide Kupplungen
C, E gemeinsamer Lamellenträger zweckmäßigerweise
für die (radial äußere) Kupplung C als
Innenlamellenträger und für die (radial innere)
Kupplung E als Außenlamellenträger auszubilden
und auf der dem zweiten Planetenradsatz RS2 zugewandten Seite der
Lamellenpakete C, E mit der Koppelwelle zu verbinden, welche den
gekoppelten Steg ST2 und das das Sonnenrad SO3 miteinander verbindet.
-
Wie
aus 1 weiterhin ersichtlich, ist die Kupplung D räumlich
gesehen benachbart zum dritten Planetenradsatz RS3 angeordnet. Dabei
bildet ein Innenlamellenträger der Kupplung D einen Abschnitt
der Welle 8 des Getriebes und ist mit dem Hohlrad HO2 des
zweiten Planetenradsatzes RS2 verdrehfest verbunden. Dabei übergreift
die Welle 8 den zweiten Planetenradsatz RS2 und die beiden Kupplungen
C, E in axialer Richtung vollständig. Ein Außenlamellenträger
der Kupplung D bildet einen Abschnitt der Welle 2 des Getriebes
und ist auf der dem dritten Planetenradsatz RS3 zugewandeten Seite
des Lamellenpaketes der Kupplung D mit dem Steg ST3 des dritten
Planetenradsatzes RS3 verdrehfest verbunden, wobei dieser Steg ST3
wiederum mit der Abtriebswelle AB des Getriebes verbunden ist. Zum
Ausgleich des rotatorischen Drucks des rotierenden Druckraums kann
die zur Betätigung des Lamellenpaketes der Kupplung D notwendige
Servoeinrichtung der Kupplung D in bekannter Weise einen dynamischen
Druckausgleich aufweisen. Dabei kann die Servoeinrichtung der Kupplung
D beispielsweise innerhalb des Zylinderraums angeordnet sein, der durch
den Außenlamellenträger der Kupplung D bzw. durch
die Welle 2 gebildet wird, kann an dem Außenlamellenträger
der Kupplung D bzw. an der Welle 2 axial verschiebbar gelagert
sein und rotiert dann ständig mit Drehzahl dieser Welle 2,
wobei in diesem Fall der Servoeinrichtung der Kupplung D das benötigte
Druck- und Schmiermittel in günstiger Weise über
den Steg ST3 zuleitbar ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass
die Servoeinrichtung der Kupplung D an dem genannten Innenlamellenträger der
Kupplung D bzw. an der Welle 8 axial verschiebbar gelagert
ist und ständig mit Drehzahl der Welle 8 rotiert,
wobei in diesem Fall der Druckraum der Servoeinrichtung der Kupplung
D beispielsweise nahe dem Lamellenpaket der Kupplung D bzw. nahe
dem dritten Planetenradsatz RS3 angeordnet sein kann, wobei in diesem
Fall der Servoeinrichtung der Kupplung D das benötigte
Druck- und Schmiermittel über die rotierende Welle 5 zugeleitet
werden muss. In noch einer anderen Ausführung kann der
Druckraum einer am Innenlamellenträger der Kupplung D bzw. an
der Welle 8 axial verschiebbar gelagerten Servoeinrichtung
der Kupplung D in einem Bereich axial zwischen den Planetenradsätzen
RS2 und RS4 nahe dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet sein, beispielsweise
aberauch in einem Bereich axial zwischen den Planetenradsätzen
RS4 und RS1.
-
Für
den Fachmann ist leicht ersichtlich, dass die räumliche
Anordnung der Kupplung D innerhalb des Getriebegehäuses
GG vergleichsweise einfach gegenüber dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel modifizierbar ist. So kann in einer
von 1 abweichenden Ausgestaltung beispielsweise vorgesehen
sein, dass das Lamellenpaket der Kupplung D räumlich gesehen
in einem Bereich radial über den Lamellenpaketen der beiden
anderen Kupplungen C, E angeordnet ist. In noch einer anderen Ausgestaltung
kann die Kupplung D beispielsweise zumindest teilweise in einem
Bereich radial über dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet
sein, wobei dann ein Abschnitt der Welle 2 die beiden Kupplungen
C, E in axialer Richtung zumindest weitgehend übergreift.
In einer weiteren Ausgestaltung kann beispielsweise auch vorgese hen
sein, dass die Kupplung D räumlich gesehen in einem Bereich
axial zwischen dem zweiten und vierten Planetenradsatzes RS2, RS4
angeordnet ist, wobei dann ein Abschnitt der Welle 2 die
beiden Kupplungen C, E in axialer Richtung vollständig
und den zweiten Planetenradsatz RS2 in axialer Richtung zumindest
teilweise übergreift.
-
Wie
aus 1 weiterhin ersichtlich, übergreift die
Welle 6 als Koppelwelle zwischen den beiden Hohlrädern
HO1, HO3 des ersten und dritten Planetenradsatzes RS1, RS3 in ihrem
axialen Verlauf den vierten und zweiten Planetenradsatz RS4, RS2
sowie die Kupplungen E, C, D vollständig.
-
Es
sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die oben geschriebene
Anordnung der drei Kupplungen C, D, E nur als beispielhaft anzusehen ist.
Bei Bedarf wird der Fachmann diese beispielhafte räumliche
Anordnung der drei Kupplungen C, D, E auch modifizieren, zahlreiche
Anregungen hierzu sind beispielsweise der gattungsgemäßen
DE 10 2005 002 337
A1 und deren internationalen Nachanmeldung entnehmbar.
So kann beispielsweise – ohne die Bauteilstruktur des in
1 dargestellten
Getriebes im Wesentlichen zu verändern – vorgesehen sein,
dass das Lamellenpaket der Kupplung E räumlich gesehen
zumindest teilweise radial über dem Lamellenpaket der Kupplung
C angeordnet ist, dass also die Kupplung E räumlich gesehen
zumindest teilweise radial über der Kupplung C angeordnet
ist.
-
Im
Folgenden wird auf konstruktiv sinnvolle Axiallagerkonzepte für
das in 1 dargestellten Mehrstufengetriebes eingegangen.
Hierzu sei erwähnt, dass das Axiallagerkonzept auch eine
Auswirkung auf die konstruktive Ausgestaltung der Verzahnung der
der Planetenradsätze hat, die der Fachmann insbesondere
aus akustischen Gründen üblicherweise als Schrägverzahnungen
ausführen wird. Dabei wird der Fachmann die Schrägungswinkel, Verzahnungsflankenkorrekturen
und Schrägungsrichtung in üblicher Weise unter
Berücksichtigung der an der jeweiligen Verzahnung vorliegenden
Verzahnungskräfte und auch unter Berücksichtigung
des Axiallagerkonzeptes des Getriebes auslegen. Insofern kommt dem
Axiallagerkonzept für die Getriebekonstruktion eine wichtige
Bedeutung zu.
-
2 zeigt
nun ein beispielhaftes erstes Axiallagerkonzept für das
in 1 dargestellten Mehrstufengetriebe. In der Summe
sind insgesamt elf Axiallager vorgesehen, durch die die einzelnen
Radsatzelemente und Lamellenträger der Schaltelemente innerhalb
des Getriebegehäuses GG in axialer Richtung gesehen fixiert
und abgestützt werden. Das hier beispielhaft tonnenförmig
ausgebildete Getriebegehäuse GG ist hierbei auf der Antriebsseite
des Getriebes durch eine mit GW bezeichnete gehäusefeste Gehäusewand
nach außen hin geschlossen, wobei die Antriebswelle AN
diese Gehäusewand GW zentrisch durchdringt. Selbstverständlich
sind auch andere Gehäuseformen möglich. Die einzelnen
Axiallager sind mit L1 bis L11 bezeichnet, mit von der Antriebsseite
des Getriebes ausgehend durchgehend aufsteigenden Nummerierung.
-
Dabei
ist vorgesehen, dass im Bereich axial zwischen einer getriebegehäusefesten
Gehäusewand GW und dem Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes
RS1 ein Axiallager (L1) vorgesehen ist, im Bereich axial zwischen
den Sonnenrädern SO1, SO4 des ersten und vierten Planetenradsatzes RS1,
RS4 vier Axiallager (L2, L3, L4, L5) vorgesehen sind, im Bereich
axial zwischen den Sonnenrädern SO4, SO2 des vierten und
zweiten Planetenradsatzes RS4, RS2 zwei Axiallager (L6, L7) vorgesehen sind,
im Bereich axial zwischen den Sonnenrädern SO2, SO3 des
zweiten und dritten Planetenradsatzes RS2, RS3 zwei Axiallager (L8,
L9) vorgesehen sind und im Bereich axial zwischen dem Sonnenrad SO3
des dritten Planetenradsatzes RS3 und einer Getriebegehäusewand
zwei Axiallager (L10, L11) vorgesehen sind.
-
Wie
aus 2 ersichtlich, ist das erste Axiallager L1 axial
zwischen der getriebegehäusefesten Gehäusewand
GW und einem radialen Abschnitt des Innenlamellenträgers
der Bremse A angeordnet, welcher wiederum einen Abschnitt der Welle 3 bildet. Das
zweite Axiallager L2 ist axial zwischen dem Sonnenrad SO1 des ersten
Planetenradsatzes RS1, welches ebenfalls einen Abschnitt der Welle 3 bildet,
und demjenigen Stegblech des Stegs ST1 des ersten Planetenradsatzes
RS1 angeordnet, welches dem vierten Planetenradsatz RS4 zugewandt
ist und einen Abschnitt der Welle 4 bildet. Das dritte
Axiallager L3 ist axial zwischen dem genannten dem vierten Planetenradsatz
RS4 zugewandten Stegblech des Stegs ST1 und einem sich Abschnitt
der Welle 6 angeordnet, welcher sich axial neben dem Steg
ST1 in etwa parallel zum Steg ST1 in radialer Richtung erstreckt und
auf seiner dem ersten Planetenradsatz RS1 zugewandten Seite mit
dessen Hohlrad HO1 zur Drehmomentübertragung verbunden
ist. Das vierte Axiallager L4 ist axial zwischen dem genannten radialen Abschnitt
der Welle 6 und einem Abschnitt der Welle 8 angeordnet,
welcher sich axial neben dem vierten Planetenradsatz RS4 in etwa
parallel zu dessen Steg ST4 in radialer Richtung erstreckt und auf
seiner dem zweiten Planetenradsatz RS2 zugewandten Seite mit dessen
Hohlrad HO2 zur Drehmomentübertragung verbunden ist. Das
fünfte Axiallager L5 ist axial zwischen dem genannten radialen
Abschnitt der Welle 8 und dem Sonnenrad SO4 des vierten
Planetenradsatzes RS4 verbunden, welches ebenfalls einen Abschnitt
des Welle 3 bildet und in Art einer Sonnenwelle mit dem
Sonnenrad SO1 und dem Innenlamellenträger der Bremse A
zur Drehmomentübertragung verbunden ist. Dabei verläuft
diese Sonnenwelle räumlich gesehen konzentrisch innerhalb
der aus den ersten fünf Axiallagern L1 bis L5 gebildeten
Axiallageranordnung.
-
Wie
aus 2 weiter ersichtlich, ist das sechste Axiallager
L6 axial zwischen dem Sonnenrad SO4 des vierten Planetenradsatzes
RS4 und demjenigen Stegblech des Stegs ST4 des vierten Planetenradsatzes
RS4 angeordnet, welches dem zweiten Planetenradsatz RS2 zugewandt
ist und im Bereich axial zwischen den Planetenradsätzens
RS4 und RS2 als ein Abschnitt der Welle 1 des Getriebes
mit der Antriebswelle AN zur Drehmomentübertragung verbunden
ist. Das siebte Axiallager L7 ist axial zwischen dem genannten Stegblech
des Stegs ST4 und einem Abschnitt der Welle 7 angeordnet,
welcher sich axial zwischen dem Steg ST4 und dem zweiten Planetenradsatz
RS2 in etwa parallel zum Steg ST4 in radialer Richtung erstreckt
und auf seiner dem vierten Planetenradsatz RS4 zugewandten Seite
mit dessen Hohlrad HO4 und auf seiner dem zweiten Planetenradsatz
RS2 zugewandten Seite mit dessen Sonnenrad SO2 zur Drehmomentübertragung
verbunden ist.
-
Wie
aus 2 weiter ersichtlich, ist das achte Axiallager
L8 axial zwischen einem sich radial erstreckenden Abschnitt des
Innenlamellenträgers der Kupplung E, welcher axial an den
zweiten Planetenradsatz RS auf dessen dem dritten Planetenradsatz RS3
zugewandten Seite angrenzt, und einem sich radial erstreckenden
Abschnitt des Innenlamellenträgers der Kupplung C angeordnet,
welcher wiederum axial neben dem Innenlamellenträger der
Kupplung E auf dessen dem dritten Planetenradsatz RS3 zugewandten
Seite angeordnet ist. Der Innenlamellenträger der Kupplung
E bildet einen Abschnitt der Welle 7 des Getriebes und
ist auf seiner dem zweiten Planetenradsatz RS2 zugewandten Seite
mit dessen Sonnenrad SO2 zur Drehmomentübertragung verbunden.
Der Innenlamellenträger der Kupplung C bildet einen Abschnitt
der Welle 1 des Getriebes und ist auf seiner dem zweiten
Planetenradsatz RS2 zugewandten Seite mit der Antriebswelle AN des
Getriebes zur Drehmomentübertragung verbunden. Das neunte
Axiallager L9 ist axial zwischen dem genannten radialen Abschnitt
des Innenlamellenträgers der Kupplung C und einem radialen
Abschnitt der Welle 5 des Getriebes angeordnet, welcher
einerseits auf seiner dem dritten Planetenradsatz RS3 zugewandten
Seite mit dessen Sonnenrad SO3 und andererseits auf seiner dem zweiten
Planetenradsatz RS2 zugewandeten Seite in Art eines Kupplungszylinders mit
dem Außenlamellenträger der Kupplung C zur Drehmomentübertragung
verbunden ist. Dabei ist der Außenlamellenträger
der Kupplung C mit dem Außenlamellenträger der
Kupplung E und über diesen Außenlamellenträger
der Kupplung E mit dem Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2
zur Drehmomentübertragung verbunden.
-
Das
zehnte Axiallager L10 ist axial zwischen dem Sonnenrad SO3 des dritten
Planetenradsatzes RS3, welches einen Abschnitt der Welle 5 des
Getriebes bildet, und demjenigen Stegblech des Stegs ST3 des dritten
Planetenradsatzes RS3 angeordnet, welches dem zweiten Planetenradsatz
RS2 gegenüber liegt und der abtriebsseitigen Gehäusewand
des Getriebegehäuses GG zugewandt ist. Dieses genannte Stegblech
des Stegs ST3 ist auch als Abschnitt der Welle 2 des Getriebes
mit der Abtriebswelle AB zur Drehmomentübertragung verbunden.
Das elfte Axiallager L11 schließlich ist axial zwischen
dem genennten Stegblech des Stegs ST4 und der abtriebsseitigen Gehäusewand
des Getriebegehäuses GG angeordnet.
-
Zusammengefasst
kann das in 2 dargestellte erste Axiallagerkonzept
durch folgenden Axiallagerverbund beschrieben werden, wobei die
Zahlen die jeweiligen Wellen des Getriebes bezeichnen:
„GW-L1-3-L2-4-L3-6-L4-8-L5-3-L6-1-L7-7-L8-1-L9-5-L10-2-L11-GG".
-
3 zeigt
ein beispielhaftes zweites Axiallagerkonzept für das in 1 dargestellten
Mehrstufengetriebe, abgeleitet aus dem in 2 dargestellten
ersten Axiallagerkonzept. In der Summe sind nunmehr insgesamt zwölf
Axiallager vorgesehen, durch die die einzelnen Radsatzelemente und
Lamellenträger der Schaltelemente innerhalb des Getriebegehäuses
GG in axialer Richtung gesehen fixiert und abgestützt werden.
Die einzelnen Axiallager sind mit L1 bis L12 bezeichnet, mit von
der Antriebsseite des Getriebes ausgehend durchgehend aufsteigenden Nummerierung.
-
Dabei
ist nunmehr vorgesehen, dass im Bereich axial zwischen einer getriebegehäusefesten Gehäusewand
GW und dem Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 ein Axiallager
(L1) vorgesehen ist, im Bereich axial zwischen den Sonnenrädern
SO1, SO4 des ersten und vierten Planetenradsatzes RS1, RS4 drei
Axiallager (L2, L3, L4) vorgesehen sind, im Bereich axial zwischen
den Sonnenrädern SO4, SO2 des vierten und zweiten Planetenradsatzes
RS4, RS2 vier Axiallager (L5, L6, L7, L8) vorgesehen sind und im
Bereich axial zwischen den Sonnenrädern SO2, SO3 des zweiten,
dritten Planetenradsatzes RS2, RS3 zwei Axiallager (L9, L10) vorgesehen
sind und im Bereich axial zwischen dem Sonnenrad SO3 des dritten
Planetenradsatzes RS3 und einer Getriebegehäusewand zwei
Axiallager (L11, L12) vorgesehen sind.
-
Wie
aus 3 ersichtlich, ist die Anordnung der Axiallager
L1, L2 und L3 aus 2 unverändert übernommen.
Gegenüber 2 sind im Bereich axial zwischen
den beiden Sonnenrädern SO1 und SO4 in 3 nur
noch drei Axiallager – also ein Axiallager weniger – vorgesehen.
Entsprechend ist das vierte Axiallager L4 gemäß 3 axial
zwischen dem radialen Abschnitt der Welle 6, welcher sich
axial neben dem Steg ST1 in radialer Richtung erstreckt und auf seiner
dem ersten Planetenradsatz RS1 zugewandten Seite mit dessen Hohlrad
zur Drehmomentübertragung verbunden ist, und dem Sonnenrad
SO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 angeordnet. Die in 3 mit
L5 und L6 bezeichneten Axiallager entsprechen den in 2 mit
L6 und L7 bezeichneten Axiallagern.
-
Wie
aus 3 weiter ersichtlich, ist das siebte Axiallager
L7 axial zwischen dem radialen Abschnitt der Welle 7, welcher
sich benachbart zum antriebsfernen und mit der Antriebswelle AN
verbundenen Stegblech des Stegs ST4 erstreckt, und einem radialen
Abschnitt der Welle 8 angeordnet, welcher sich in Art eines
Hohlradträgers axial neben dem zweiten Planetenradsatz
RS2 auf dessen dem vierten Planetenradsatz RS4 zugewandten Seite
erstreckt und auf seiner dem Planetenradsatz RS2 zugewandten Seite
mit dessen Hohlrad HO2 verbunden ist. Das achte Axiallager L8 ist
axial zwischen dem genannten radialen Abschnitt der Welle 8 und dem
Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 angeordnet.
-
Wie
aus 3 weiter ersichtlich, entsprechen die in 3 mit
L9 bis L12 bezeichneten Axiallager den in 2 mit L8
bis L11 bezeichneten Axiallagern.
-
Zusammengefasst
kann das in 3 dargestellte zweite Axiallagerkonzept
durch folgenden Axiallagerverbund beschrieben werden, wobei die
Zahlen die jeweiligen Wellen des Getriebes bezeichnen:
„GW-L1-3-L2-4-L3-6-L4-3-L5-1-L6-7-L7-8-L8-7-L9-1-L10-5-L11-2-L12-GG".
-
4 zeigt
ein beispielhaftes drittes Axiallagerkonzept für das in 1 dargestellten
Mehrstufengetriebe, abgeleitet aus dem in 3 dargestellten
zweiten Axiallagerkonzept. In der Summe sind insgesamt zwölf
Axiallager vorgesehen, durch die die einzelnen Radsatzelemente und
Lamellenträger der Schaltelemente innerhalb des Getriebegehäuses
GG in axialer Richtung gesehen fixiert und abgestützt werden.
Die einzelnen Axiallager sind mit L1 bis L12 bezeichnet, mit von
der Antriebsseite des Getriebes ausgehend durchgehend aufsteigenden
Nummerierung.
-
Dabei
ist nunmehr vorgesehen, dass im Bereich axial zwischen einer getriebegehäusefesten Gehäusewand
GW und dem Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 drei Axiallager
(L1, L2, L3) vorgesehen sind, im Bereich axial zwischen den Sonnenrädern
SO1, SO4 des ersten und vierten Planetenradsatzes RS1, RS4 kein
Axiallager vorgesehen ist, im Bereich axial zwischen den Sonnenrädern
SO4, SO2 des vierten und zweiten Planetenradsatzes RS4, RS2 fünf
Axiallager (L4, L5, L6, L7, L8) vorgesehen sind, im Bereich axial
zwischen den Sonnenrädern SO2, SO3 des zweiten und dritten
Planetenradsatzes RS2, RS3 zwei Axiallager (L9, L10) vorgesehen
sind und im Bereich axial zwischen dem Sonnenrad SO3 des dritten
Planetenradsatzes RS3 und einer Getriebegehäusewand zwei
Axiallager (L11, L12) vorgesehen sind.
-
Das
erste Axiallager L1 ist – wie in 3 – axial
zwischen der getriebegehäusefesten Gehäusewand
GW und einem radialen Abschnitt des Innenlamellenträgers
der Bremse A angeordnet, welcher wiederum einen Abschnitt der Welle 3 bildet.
Das zweite Axiallager L2 ist axial zwischen dem der Gehäusewand
GW zugewandten Stegblech des Stegs ST1 des ersten Planetenradsatzes
RS1 angeordnet, wobei dieses Stegblech einen Abschnitt der Welle 4 bildet.
Das dritte Axiallager L3 ist axial zwischen dem genannten gehäusewandseitigen
Stegblech des Stegs ST1 und dem Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes
RS1 angeordnet, wobei dieses Sonnenrad SO1 wiederum einen Abschnitt
der Welle 3 bildet.
-
Das
in 4 mit L4 bezeichnete vierte Axiallager entspricht
dem in 3 mit L5 bezeichneten fünften Axiallager
und ist axial zwischen dem Sonnenrad SO4 des vierten Planetenradsatzes
RS4 und demjenigen Stegblech des Stegs ST4 des vierten Planetenradsatzes
RS4 angeordnet, welches dem ersten Planetenradsatz ST1 gegenüber
liegt und im Bereich axial zwischen den Planetenradsätzens
RS4 und RS2 als ein Abschnitt der Welle 1 mit der Antriebswelle
AN zur Drehmomentübertragung verbunden ist. Das in 4 mit
L5 bezeichnete fünfte Axiallager entspricht dem in 3 mit
L6 bezeichneten sechsten Axiallager und ist axial zwischen dem genannten
RS1-fernen Stegblech des Stegs ST4 und einem Abschnitt der Welle 7 angeordnet,
welcher sich axial zwischen dem Steg ST4 und dem zweiten Planetenradsatz
RS2 in radialer Richtung erstreckt und auf seiner dem vierten Planetenradsatz
RS4 zugewandten Seite mit dessen Hohlrad HO4 und auf seiner dem
zweiten Planetenradsatz RS2 zugewandten Seite mit dessen Sonnenrad
SO2 zur Drehmomentübertragung verbunden ist. Das in 4 mit
L6 bezeichnete sechste Axiallager ist axial zwischen dem genannten
RS4-nahen radialen Abschnitt der Welle 7 und einem Abschnitt
der Welle 6, welcher sich ausgehend von der Koppelwelle,
die die Hohlräder HO1 und HO3 des ersten und dritten Planetenradsatzes
zur Drehmomentübertragung miteinander verbindet und dabei
den vierten und zweiten Planetenradsatz RS2, RS4 und die drei Kupplungen
E, C und D in axialer Richtung radial übergreift, in Art
eines Hohlradträgers im Bereich axial zwischen den Planetenradsätzen
RS4 und RS2 radial nach innen erstreckt. Das siebte Axiallager L7
ist axial zwischen dem genannten radialen Abschnitt der Welle 6 und einem
Abschnitt der Welle 8 angeordnet, welcher sich – wie
in 3 – ausgehend vom Hohlrad HO2 des zweiten
Planetenradsatzes RS2 axial benachbart zum Planetenradsatz RS2 auf
dessen dem vierten Planetenradsatz RS4 zugewandten Seite radial nach
innen hin erstreckt. Das achte Axiallager L8 ist – wie
in 3 – axial zwischen dem genannten radialen
Abschnitt der Welle 8 und dem Sonnenrad SO2 des zweiten
Planetenradsatzes RS2 angeordnet.
-
Wie
aus 4 weiter ersichtlich, ist die Anordnung der anderen
vier Axiallager L9 bis L12 aus 3 unverändert übernommen.
-
Zusammengefasst
kann das in 4 dargestellte dritte Axiallagerkonzept
durch folgenden Axiallagerverbund beschrieben werden, wobei die
Zahlen die jeweiligen Wellen des Getriebes bezeichnen:
„GW-L1-3-L2-4-L3-3-L4-1-L5-7-L6-6-L7-8-L8-7-L9-1-L10-5-L11-2-L12-GG".
-
5 zeigt
ein beispielhaftes viertes Axiallagerkonzept für das in 1 dargestellten
Mehrstufengetriebe. In der Summe sind insgesamt zehn Axiallager
und zwei axial wirkende Anlaufscheiben vorgesehen, durch die die
einzelnen Radsatzelemente und Lamellenträger der Schaltelemente
innerhalb des Getriebegehäuses GG in axialer Richtung gesehen
fixiert und abgestützt werden. Die einzelnen Axiallager
sind mit L1 bis L10 bezeichnet, mit von der Antriebsseite des Getriebes
ausgehend durchgehend aufsteigenden Nummerierung. Die beiden Anlaufscheiben
sind mit A1 und A2 bezeichnet. Selbstverständlich können
diese üblicherweise aus Lagermetall hergestellten Anlaufscheiben
auch durch Axiallager in Wälzkörperausführung
ersetzt werden.
-
Ausgehend
von dem in 4 dargestellten dritten Axiallagerkonzept
ist in dem Axiallagerkonzept gemäß 5 die
axiale Abstützung der Getriebekomponenten im Bereich der
benachbart angeordneten Planetenradsätze RS1 und RS4 modifiziert. Gemäß 5 ist
vorgesehen, dass im Bereich axial zwischen einer getriebegehäusefesten
Gehäusewand GW und dem ersten Planetenradsatz RS1 ein Axiallager
(L1) und eine Anlaufscheibe (A1) vorgesehen sind, im Bereich axial
zwischen den Stegen ST1, ST4 des ersten und vierten Planetenradsatzes
RS1, RS4 eine Anlaufscheibe (A2) vorgesehen ist, im Bereich axial
zwischen den Sonnenrädern SO4, SO2 des vierten und zweiten
Planetenradsatzes RS4, RS2 fünf Axiallager (L2, L3, L4,
L5, L6) vorgesehen sind, im Bereich axial zwischen den Sonnenrädern SO2,
SO3 des zweiten und dritten Planetenradsatzes RS2, RS3 zwei Axiallager
(L7, L8) vorgesehen sind und im Bereich axial zwischen dem Sonnenrad SO3
des dritten Planetenradsatzes RS3 und einer Getriebegehäusewand
zwei Axiallager (L9, L10) vorgesehen sind.
-
Wie
in 5 ersichtlich, bildet das erste Axiallager L1
das von der Antriebsseite des Getriebes her gesehen erste axiale
Abstützelement innerhalb des Getriebegehäuses
GG und ist – wie in 4 – axial
zwischen der getriebegehäusefesten Gehäusewand
GW und einem radialen Abschnitt des Innenlamellenträgers
der Bremse A angeordnet, welcher wiederum einen Abschnitt der Welle 3 bildet.
Als zweites axiales Abstützelement ist die erste Anlaufscheibe
A1 vorgesehen, die axial zwischen dem genannten radialen Abschnitt
des Innenlamellenträgers der Bremse A und dem der Gehäusewand
GW zugewandten Stegblech des Stegs ST1 des ersten Planetenradsatzes
RS1 angeordnet ist. Als drittes axiales Abstützelement
ist die zweite Anlaufscheibe A2 vorgesehen, die axial zwischen dem
der Gehäusewand GW abgewandten Stegblech des Stegs ST1
des ersten Planetenradsatzes RS1 und dem der Gehäusewand
GW zugewandten Stegblech des Stegs ST4 des vierten Planetenradsatzes
RS4 angeordnet.
-
Wie
in 5 weiter ersichtlich, sind alle weiteren axialen
Abstützelemente innerhalb des Getriebegehäuses
GG von dem Axiallagerkonzept gemäß 4 übernommen.
So bildet das zweite Axiallager L2 das vierte axiale Abstützelement
und das zehnte Axiallager L10 das zwölfte axiale Abstützelement.
Es ist leicht ersichtlich, dass die Anordnung der in 5 mit
L2 bis L10 bezeichneten neun Axiallager der Anordnung der in 4 mit
L4 bis L12 bezeichneten Axiallagern entspricht.
-
Zusammengefasst
kann das in 5 dargestellte vierte Axiallagerkonzept
durch folgenden Axiallagerverbund beschrieben werden, wobei die
Zahlen die jeweiligen Wellen des Getriebes bezeichnen:
„GW-L1-3-(A1-4-A2
parallel zu L2)-1-L3-7-L4-6-L5-8-L6-7-L7-1-L8-5-L9-2-L10-GG".
-
6 zeigt
ein beispielhaftes fünftes Axiallagerkonzept für
das in 1 dargestellten Mehrstufengetriebe, basierend
auf dem in 5 dargestellten vierten Axiallagerkonzept.
In der Summe sind hier wiederum insgesamt zehn Axiallager und zwei
axial wirkende Anlaufscheiben vorgesehen, durch die die einzelnen
Radsatzelemente und Lamellenträger der Schaltelemente innerhalb
des Getriebegehäuses GG in axialer Richtung gesehen fixiert
und abgestützt werden. Die einzelnen Axiallager sind mit
L1 bis L10 bezeichnet, mit von der Antriebsseite des Getriebes ausgehend
durchgehend aufsteigenden Nummerierung. Die beiden Anlaufscheiben
sind mit A1 und A2 bezeichnet. Selbstverständlich können
auch hier diese üblicherweise aus Lagermetall hergestellten
Anlaufscheiben durch Axiallager in Wälzkörperausführung
ersetzt werden.
-
Bei
dem fünften Axiallagerkonzept ist vorgesehen, dass im Bereich
axial zwischen einer getriebegehäusefesten Gehäusewand
GW und dem ersten Planetenradsatz RS1 ein Axiallager (L1) und eine Anlaufscheibe
(A1) vorgesehen sind, im Bereich axial zwischen den Stegen ST1,
ST4 des ersten und vierten Planetenradsatzes RS1, RS4 eine Anlaufscheibe
(A2) vorgesehen ist, im Bereich axial zwischen den Sonnenrädern
SO4, SO2 des vierten und zweiten Planetenradsatzes RS4, RS2 vier
Axiallager (L2, L3, L4, L5) vorgesehen sind, im Bereich axial zwischen
den Sonnenrädern SO2, SO3 des zweiten und dritten Planetenradsatzes
RS2, RS3 vier Axiallager (L6, L7, L8, L9) vorgesehen sind und im
Bereich axial zwischen dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes
RS3 und einer Getriebegehäusewand zwei Axiallager (L10,
L11) vorgesehen sind.
-
Der
Unterschied zwischen dem vierten Axiallagerkonzept gemäß 5 und
dem fünften Axiallagerkonzept gemäß 6 besteht
darin, an welcher Stelle im Axiallagerverbund die Welle 8 bzw.
das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenträgers eingeordnet
ist.
-
Aus 6 ist
leicht ersichtlich, dass die axiale Abstützung der Welle 8 nicht
mehr axialer Richtung gesehen nahe dem Hohlrad HO2 auf der dem Planetenradsatz
RS4 zugewandten Seite neben dem Planetenradsatz RS2 erfolgt, sondern
nunmehr in axialer Richtung gesehen nahe dem Lamellenpaket der Kupplung
D axial neben dem Planetenradsatz RS3. So ist die Anordnung der
ersten vier Axiallager L1 bis L4 und der beiden Anlaufscheiben A1
und A2, so wie in 6 vorgesehen, identisch zu 5. Durch
die Verlegung des radialen Abschnitts der Welle 8 konnte
in 6 der in 5 vorgesehene
axiale Verbund mit den dort mit L5 und L6 bezeichneten beiden Axiallagern
ersetzt werden durch ein einziges Axiallager, welches in 6 mit
L5 bezeichnet ist. Das in 6 mit L6
bezeichnete sechste Axiallager entspricht dem in 5 mit
L7 bezeichneten siebten Axiallager. Das in 6 mit L7
bezeichnete siebte Axiallager entspricht dem in 5 mit
L8 bezeichneten achten Axiallager. Das in 6 mit L10
bezeichnete zehnte Axiallager entspricht dem in 5 mit
L9 bezeichneten neunten Axiallager. Das in 6 mit L11
bezeichnete elfte Axiallager entspricht dem in 5 mit
L10 bezeichneten zehnten Axiallager. Gemäß 6 ist
vorgesehen, dass die axiale Abstützung der Welle 8 räumlich
gesehen im Bereich axial zwischen dem radialen Abschnitt der Welle 5,
gegen den sich das Axiallager 17 axial abstützt
und der mit dem Außenlamellenträger der Kupplung
C verbunden ist, und dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes
RS3 in den Axiallagerverbund des Getriebes eingegliedert ist. Hierzu
sind die beiden Axiallager L8, L9 vorgesehen, die beidseits eines
radialen Abschnitts des Innenlamellenträgers der Kupplung
D angeordnet sind, welcher auch einen Abschnitt der Welle 8 bildet.
Dabei ist das achte Axiallager L8 axial zwischen dem genannten radialen
Abschnitt der Welle 5 und dem genannten radialen Abschnitt
des Innenlamellenträgers der Kupplung D angeordnet, auf den
Innenlamellenträger der Kupplung D bezogen also RS2-seitig.
Das neunte Axiallager L9 ist axial zwischen dem genannten radialen
Abschnitt des Innenlamellenträgers der Kupplung D und dem
Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 angeordnet, auf
den Innenlamellenträger der Kupplung D bezogen also RS3-seitig.
-
Zusammengefasst
kann das in 6 dargestellte fünfte
Axiallagerkonzept durch folgenden Axiallagerverbund beschrieben
werden, wobei die Zahlen die jeweiligen Wellen des Getriebes bezeichnen:
„GW-L1-3-(A1-4-A2
parallel zu L2)-1-L3-7-L4-6-L5-7-L6-1-L7-5-L8-8-L9-5-L10-2-L11-GG".
-
7 schließlich
zeigt ein beispielhaftes sechstes Axiallagerkonzept für
das in 1 dargestellten Mehrstufengetriebe, basierend
auf dem in 4 dargestellten dritten Axiallagerkonzept.
In der Summe sind insgesamt zwölf Axiallager vorgesehen, durch
die die einzelnen Radsatzelemente und Lamellenträger der
Schaltelemente innerhalb des Getriebegehäuses GG in axialer
Richtung gesehen fixiert und abgestützt werden. Die einzelnen
Axiallager sind mit L1 bis L12 bezeichnet, mit von der Antriebsseite
des Getriebes ausgehend durchgehend aufsteigenden Nummerierung.
-
Dabei
ist nunmehr vorgesehen, dass im Bereich axial zwischen einer getriebegehäusefesten Gehäusewand
GW und dem Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 drei Axiallager
(L1, L2, L3) vorgesehen sind, im Bereich axial zwischen den Sonnenrädern
(SO1, SO4) des ersten und vierten Planetenradsatzes RS1, RS4 kein
Axiallager vorgesehen ist, im Bereich axial zwischen den Sonnenrädern
SO4, SO2 des vierten und zweiten Planetenradsatzes RS4, RS2 zwei
Axiallager (L4, L5) vorgesehen sind, im Bereich axial zwischen den
Sonnenrädern SO2, SO3 des zweiten und dritten Planetenradsatzes
RS2, RS3 vier Axiallager (L6, L7, L8, L9) vorgesehen sind und im
Bereich axial zwischen dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes
RS3 und einer Getriebegehäusewand drei Axiallager (L10,
L11, L12) vorgesehen sind.
-
Der
Unterschied zwischen dem dritten Axiallagerkonzept gemäß 4 und
dem sechsten Axiallagerkonzept gemäß 7 besteht
darin, an welcher Stelle im Axiallagerverbund die Koppelwellen 6 und 8 eingeordnet
sind. Aus 6 ist leicht ersichtlich, dass
die axiale Abstützung der Welle 6 nicht mehr axialer
Richtung gesehen in etwa mittig zwischen den beiden benachbarten
Planetenradsätzen RS4 und RS2 erfolgt, sondern nunmehr
in axialer Richtung gesehen auf der dem Getriebeabtrieb zugewandten Seite
des Planetenradsatzes RS3. Aus 6 ist weiterhin
leicht ersichtlich, dass die axiale Abstützung der Welle 8 nicht
mehr axialer Richtung gesehen nahe dem Hohlrad HO2 auf der dem Planetenradsatz RS4
zugewandten Seite neben dem Planetenradsatz RS2 erfolgt, sondern
nunmehr in axialer Richtung gesehen nahe dem Lamellenpaket der Kupplung
D axial neben dem Planetenradsatz RS3.
-
So
ist die Anordnung der ersten fünf Axiallager L1 bis L5,
so wie in 7 vorgesehen, identisch zu 4.
Durch die Verlegung der zur axialen Abstützung der Wellen 6 und 8 vorgesehenen
radialen Abschnitte entfällt in 7 der in 4 vorgesehene axiale
Verbund mit den dort mit L6, L7 und L8 bezeichneten drei Axiallagern.
Das in 7 mit L6 bezeichnete sechste Axiallager entspricht
dem in 4 mit L9 bezeichneten Axiallager. Das in 7 mit
L7 bezeichnete siebte Axiallager entspricht dem in 4 mit
L10 bezeich neten Axiallager. Das in 7 mit L10
bezeichnete zehnte Axiallager entspricht dem in 4 mit
L11 bezeichneten Axiallager.
-
Zur
axialen Abstützung der Welle 8, die entsprechend
dem Getriebeschema das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 mit einem Lamellenträger der Kupplung D verbindet,
ist gemäß 7 – wie
auch in 6 – vorgesehen, dass
der Innenlamellenträger der Kupplung D als ein Abschnitt der
Welle 8 ausgebildet ist, welcher sich ausgehend vom Lamellenpaket
der Kupplung D radial nach innen hin erstreckt, und dass beidseits
dieses radialen Abschnitts des Innenlamellenträgers der
Kupplung D jeweils ein Axiallager L8, L9 angeordnet ist. Dabei ist das
achte Axiallager L8 axial zwischen dem genannten radialen Abschnitt
der Welle 5 und dem genannten radialen Abschnitt des Innenlamellenträgers
der Kupplung D angeordnet, auf den Innenlamellenträger der
Kupplung D bezogen also RS2-seitig. Das neunte Axiallager L9 ist
axial zwischen dem genannten radialen Abschnitt des Innenlamellenträgers
der Kupplung D und dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes
RS3 angeordnet, auf den Innenlamellenträger der Kupplung
D bezogen also RS3-seitig. Somit ist die axiale Abstützung
der Welle 8 räumlich gesehen im Bereich axial
zwischen dem radialen Abschnitt der Welle 5, gegen den
sich das Axiallager L7 axial abstützt und der mit dem Außenlamellenträger der
Kupplung C verbunden ist, und dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes
RS3 in den Axiallagerverbund des Getriebes eingegliedert.
-
Zur
axialen Abstützung der Koppelwelle 6, die entsprechend
dem Radsatzschema die Hohlräder HO1 und HO3 der beiden
Planetenradsätze RS1 und RS4 verbindet, ist gemäß 7 vorgesehen, dass
sich ausgehend vom Hohlrad HO3 auf der der Kupplung D abgewandten
Seite des dritten Planetenradsatzes RS3 ein Abschnitt der Welle 6 in
etwa parallel zum Steg ST3 radial nach innen erstreckt, und dass
beidseits dieses radialen Abschnitts der Welle 6 jeweils
ein Axiallager L11, L12 angeordnet ist. Dabei ist das elfte Axiallager
L11 axial zwischen dem abtriebsseitigen Stegblech des Stegs ST3
des dritten Planetenradsatzes RS3, welches auch einen Abschnitt
der Welle 2 des Getriebes bildet, und dem genannten radialen
Abschnitt der Welle 6 angeordnet, wohingegen das zwölfte
Axiallager L12 axial zwischen dem genannten radialen Abschnitt der
Welle 6 und der Getriebegehäusewand angeordnet
ist. Somit ist die axiale Abstützung der Welle 6 räumlich
gesehen auf der den anderen Planetenradsätzen abgewandten
Seite des dritten Planetenradsatzes RS3, axial zwischen dessen Steg
ST3 und der Getriebegehäusewand in den Axiallagerverbund
des Getriebes eingegliedert.
-
Zusammengefasst
kann das in 7 dargestellte sechste Axiallagerkonzept
durch folgenden Axiallagerverbund beschrieben werden, wobei die Zahlen
die jeweiligen Wellen des Getriebes bezeichnen:
„GW-L1-3-L2-4-L3-3-L4-1-L5-7-L6-1-L7-5-L8-8-L9-5-L10-2-L11-6-L12-GG".
-
An
dieser Stelle sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass
sämtliche zuvor im Detail erläuterten Axiallagerkonzepte
sinngemäß auch auf die folgenden anderen Ausführungsbeispiele
für ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe übertragbar sind.
-
Ausgehend
von der Überlegung, dass die Kupplung E als fünftes
Schaltelement des Getriebes im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand
den zweiten Planetenradsatz RS2 verblockt, sind in den folgenden
zwei Ausführungsbeispielen für ein erfindungsgemäßes
Mehrstufengetriebe zwei andere Möglichkeiten aufgezeigt,
den genannten zweiten Planetenradsatz RS2 mittels der genannten
Kupplung E zu verblocken. 8 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel und 9 ein drittes
Ausführungsbeispiel für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der ersten erfindungsgemäßen
Lösung, wiederum in vereinfachter schematisierter Darstellung,
beide basierend auf dem zuvor anhand 1 im Detail
erläuterten ersten Ausführungsbeispiel.
-
Das
in 8 schematisch dargestellte Getriebeschema – als
zweites Ausführungsbeispiel für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der ersten erfindungsgemäßen
Lösung – unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten
Mehrstufengetriebe hauptsächlich dadurch, dass die Kupplung
E nunmehr im Kraftfluss zwischen der Welle 7 und der Welle 8 angeordnet
ist. Im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand verbindet die Kupplung
E nunmehr also Sonnenrad SO2 und Hohlrad HO2 des Planetenradsatzes
RS2 miteinander.
-
Ein
weiterer Unterschied zu dem Getriebe gemäß 1 besteht
in der räumlichen Anordnung der Kupplung E. Bei dem Mehrstufengetriebe
gemäß 8 ist die Kupplung E räumlich
gesehen (beispielhaft) in einem Bereich axial zwischen dem vierten Planetenradsatz
RS4 und dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet, dabei axial
unmittelbar angrenzend an den zweiten Planetenradsatz RS2. Dabei
ist das Lamellenpaket der Kupplung E auf einem vergleichsweise großen
Durchmesser im Bereich des Hohlrads HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2
angeordnet, wobei ein Außenlamellenträger der Kupplung
E mit diesem Hohlrad HO2 verdrehfest verbunden ist. Eine zur Vereinfachung
in 3 nicht dargestellte Servoeinrichtung zum Betätigen
des Lamellenpaketes der Kupplung E kann an dem Innenlamellenträger
der Kupplung E axial verschiebbar gelagert sein und rotiert dann
stets mit Drehzahl der Welle 7 des Getriebes, wobei der
Servoeinrichtung in diesem Fall das benötigte Druck- und
Schmiermittel über die rotierende Welle 1 bzw. über
die rotierende Antriebswelle AN zugeleitet werden muss.
-
Abweichend
von 8 kann in einer anderen konstruktiven Ausgestaltung
des Getriebes beispielsweise vorgesehen sein, dass die Kupplung
E räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem
zweiten Planetenradsatz RS2 und dem dritten Planetenradsatz RS3
angeordnet ist, dabei axial unmittelbar angrenzend an den zweiten
Planetenradsatz RS2, ähnlich der räumlichen Anordnung
der Kupplung E in 1.
-
Das
in 9 schematisch dargestellte Getriebeschema – als
drittes Ausführungsbeispiel für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der ersten erfindungsgemäßen
Lösung – unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten
Mehrstufengetriebe hauptsächlich dadurch, dass die Kupplung
E nunmehr im Kraftfluss zwischen der Welle 5 und der Welle 8 angeordnet
ist. Im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand verbindet die Kupplung
E nunmehr also den gekoppelten Steg ST2 und das Hohlrad HO2 des Planetenradsatzes
RS2 miteinander.
-
Ein
weiterer Unterschied zu dem Getriebe gemäß 1 besteht
in der räumlichen Anordnung der Kupplung E. Bei dem Mehrstufengetriebe
gemäß 9 ist – ähnlich
wie bei dem Getriebe gemäß 8 – die
Kupplung E räumlich gesehen (beispielhaft) in einem Bereich
axial zwischen dem vierten Planetenradsatz RS4 und dem zweiten Planetenradsatz
RS2 angeordnet, dabei axial unmittelbar angrenzend an den zweiten
Planetenradsatz RS2. Insofern sind die im Rahmen der Beschreibung
von 8 zur Kupplungskonstruktion getroffenen Feststellungen
sinngemäß auch auf das Getriebe gemäß 9 übertragbar.
-
10 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der ersten erfindungsgemäßen
Lösung, wobei das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt
ist. Ausgehend von dem Getriebeschema gemäß 1,
unterscheidet sich das in 10 dargestellte
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe von dem in 1 dargestellten
Getriebe im Wesentlichen durch eine modifizierte kinematische Ankopplung
der Kupplung D, welche das fünfte Schaltelement des Getriebes
bildet. Gemäß 10 ist
nunmehr vorgesehen, dass die Kupplung D im Kraftschluss zwischen
der sechsten und achten Welle 6, 8 des Getriebes
angeordnet ist. Im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand verbindet die
Kupplung D nunmehr also das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 mit den miteinander verbun denen Hohlrädern HO1 und
HO3 des ersten und dritten Planetenradsatzes RS1, RS3.
-
Entsprechend
der gegenüber 1 modifizierten kinematischen
Anbindung der Kupplung D unterscheidet sich auch die in 10 beispielhaft vorgesehene
räumliche Anordnung der Kupplung D von dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel. In 10 ist
beispielhaft vorgesehen, dass das Lamellenpaket der Kupplung D räumlich
gesehen zumindest teilweise in einem Bereich radial über
dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet ist, wobei der Innenlamellenträger
der Kupplung D als Abschnitt der Welle 8 des Getriebes
und das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 als gemeinsames
Bauteil zusammengefasst sein können. Eine zur Betätigung
des Lamellenpaketes der Kupplung D vorgesehene Servoeinrichtung
ist zur Vereinfachung der Darstellung in 10 nicht
eingezeichnet und kann auf beiden Seiten dieses Lamellenpaketes
angeordnet sein, So kann ein Druckraum dieser Servoeinrichtung räumlich
gesehen beispielsweise lamellenpaketnah in einem Bereich axial zwischen den
Planetenradsätzen RS4 und RS2 angeordnet sein, in einer
anderen Ausgestaltung aber auch lamellenpaketfern in einem Bereich
axial zwischen den Planetenradsätzen RS1 und RS4, in noch
einer anderen Ausgestaltung auch nahen dem Planetenradsatz RS3 in
einem Bereich axial zwischen den Planetenradsätzen RS2
und RS3.
-
Die
im Rahmen der Beschreibung von 1 gegebenen
Anregungen zu alternativen räumlichen Anordnungen der Schaltelemente
und Planetenradsätze sind selbstverständlich auch
auf das in 10 dargestellte Mehrstufengetriebe
sinngemäß übertragbar.
-
Ausgehend
von der Überlegung, dass die Kupplung E als fünftes
Schaltelement des Getriebes im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand
den zweiten Planetenradsatz RS2 verblockt, sind in den folgenden
zwei Ausführungsbeispielen für ein erfindungsgemäßes
Mehrstufengetriebe zwei andere Möglichkeiten aufgezeigt,
den genannten zweiten Planetenradsatz RS2 mittels der genannten
Kupplung E zu verblocken. 11 zeigt
ein fünftes Ausführungsbeispiel und 12 ein
sechstes Ausführungsbeispiel für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der ersten erfindungsgemäßen
Lösung, wiederum in vereinfachter schematisierter Darstellung,
beide basierend auf dem zuvor anhand 10 erläuterten
ersten Ausführungsbeispiel.
-
Das
in 11 schematisch dargestellte Getriebeschema – als
fünftes Ausführungsbeispiel für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der ersten erfindungsgemäßen
Lösung – unterscheidet sich von dem in 10 dargestellten
Mehrstufengetriebe hauptsächlich dadurch, dass die Kupplung
E nunmehr im Kraftfluss zwischen der Welle 7 und der Welle 8 angeordnet
ist. Im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand verbindet die Kupplung
E nunmehr also Sonnenrad SO2 und Hohlrad HO2 des Planetenradsatzes
RS2 miteinander.
-
Ein
weiterer Unterschied zu dem Getriebe gemäß 10 besteht
in der räumlichen Anordnung der Kupplungen D und E. Bei
dem Mehrstufengetriebe gemäß 11 ist
die Kupplung E räumlich gesehen (beispielhaft) in einem
Bereich axial zwischen dem vierten Planetenradsatz RS4 und dem zweiten Planetenradsatz
RS2 angeordnet, dabei axial unmittelbar angrenzend an den zweiten
Planetenradsatz RS2. Dabei ist das Lamellenpaket der Kupplung E
radial unterhalb des Lamellenpaketes der Kupplung D angeordnet.
Somit kann für die Kupplungen D und E ein gemeinsamer Lamellenträger
vorgesehen sein, der mit dem Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 verdrehfest verbunden ist.
-
Die
zuvor beispielsweise im Rahmen der Beschreibung von 8 gegebenen
Anregungen zur Ausbildung und räumlichen Anordnung einer
zum Betätigen des Lamellenpaketes der Kupplung E vorgesehenen
Servoeinrichtung sind ebenso auf das in 11 dargestellte
Mehrstufengetriebe sinngemäß übertragbar
wie die beispielsweise im Rahmen der Beschreibung von
-
10 gegebenen
Anregungen zur Ausbildung und räumlichen Anordnung einer
zum Betätigen des Lamellenpaketes der Kupplung D vorgesehenen
Servoeinrichtung.
-
Das
in 12 schematisch dargestellte Getriebeschema – als
sechstes Ausführungsbeispiel für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der ersten erfindungsgemäßen
Lösung – unterscheidet sich von dem in 10 dargestellten
Mehrstufengetriebe hauptsächlich dadurch, dass die Kupplung
E nunmehr im Kraftfluss zwischen der Welle 5 und der Welle 8 angeordnet
ist. Im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand verbindet die Kupplung
E nunmehr also den gekoppelten Steg ST2 und das Hohlrad HO2 des Planetenradsatzes
RS2 miteinander.
-
Ein
weiterer Unterschied zu dem Getriebe gemäß 10 besteht
in der räumlichen Anordnung der Kupplung E. Bei dem Mehrstufengetriebe
gemäß 12 ist – ähnlich
wie bei dem Getriebe gemäß 11 – die
Kupplung E räumlich gesehen (beispielhaft) in einem Bereich
axial zwischen dem vierten Planetenradsatz RS4 und dem zweiten Planetenradsatz
RS2 angeordnet, dabei axial unmittelbar angrenzend an den zweiten
Planetenradsatz RS2. Insofern sind die im Rahmen der Beschreibung
von 11 zur Kupplungskonstruktion getroffenen Feststellungen
sinngemäß auch auf das Getriebe gemäß 12 übertragbar.
-
13 zeigt
nun eine schematische Darstellung eines Getriebeschemas als ein
erstes Ausführungsbeispiel für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der zweiten erfindungsgemäßen
Lösung. Das Getriebe umfasst wiederum eine Antriebswelle
AN, eine Abtriebswelle AB, vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3,
RS4 und fünf Schaltelemente A, B, C, D, E. Die vier Planetenradsätze
RS1, RS2, RS3, RS4 sind in diesem Ausführungsbeispiel in
axialer Richtung wiederum in der Reihenfolge „RS1, RS4,
RS2, RS3" koaxial hintereinander angeordnet, als Beispiel für
eine günstige Konstruktion für ein in Längsachse
der Kraft fahrzeug eingebautes Automatgetriebe. Im Unterschied zu
den Mehrstufengetrieben gemäß der ersten erfindungsgemäßen
Lösung ist gemäß der zweiten erfindungsgemäßen
Lösung vorgesehen, dass die beiden räumlich benachbarten
Planetenradsätze RS1 und RS4 jeweils als einfacher Plus-Planetenradsatz
in Doppelplanetenbauweise ausgebildet sind, wohingegen die anderen
beiden Planetenradsätze RS2 und RS3 jeweils als einfache
Minus-Planetenradsätze ausgebildet sind. Die Nomenklatur
der einzelnen Elemente der Planetenradsätze sind gleich oder
abgeleitet aus der zuvor verwendeten Nomenklatur. So sind die Hohlräder
der vier Planetenradsätze RS1 bis RS4 mit HO1 bis HO4 bezeichnet,
die Sonnenräder mit SO1 bis SO4 und die Stege mit ST1 bis
ST4. Die inneren Planetenräder der beiden Plus-Planetenradsätze
RS1 und RS4 sind mit PL1i und PL4i bezeichnet, die äußeren
Planetenräder mit PL1a und PL4a. Die Planetenräder
der beiden Minus-Planetenradsätze RS2 und RS3 sind mit
PL2 und PL3 bezeichnet.
-
Wie
in 1 sind auch in 13 die
Schaltelemente A und B als Lamellenbremsen ausgebildet und die Schaltelemente
C, D und E als Lamellenkupplungen. Mit diesen fünf Schaltelementen
A bis E ist ein selektives Schalten von acht Vorwärtsgängen und
zumindest einem Rückwärtsgang realisierbar, was
später noch näher erläutert wird. Das
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt zumindest
acht drehbare Wellen auf, die mit 1 bis 8 bezeichnet
sind.
-
Hinsichtlich
der kinematischen Kopplung der einzelnen Elemente der vier Planetenradsätze
RS1, RS2, RS3, RS4 untereinander und zur Antriebs- und Abtriebswelle
AN, AB ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß der
zweiten erfindungsgemäßen Lösung folgendes
vorgesehen: Das Hohlrad HO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 und
die Antriebswelle AN sind als Welle 1 ständig
miteinander verbunden. Der Steg ST3 des dritten Planetenradsatzes
RS3 und die Abtriebswelle AB sind als Welle 2 ständig
miteinander verbunden. Die Sonnenräder SO1, SO4 des ersten
und vierten Planetenradsatzes RS1, RS4 sind als Welle 3 ständig
miteinander verbunden. Der gekoppelte Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes
RS1 bildet die Welle 4. Das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 und das Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 sind
als Welle 5 ständig miteinander verbunden. Das
Hohlrad HO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und das Hohlrad HO3 des
dritten Planetenradsatzes RS3 sind als Welle 6 ständig
miteinander verbunden. Das Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 und der gekoppelte Steg ST4 des vierten Planetenradsatzes RS4 sind
als Welle 7 ständig miteinander verbunden. Der Steg
ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 bildet die Welle 8 des
Getriebes.
-
Vom
Drehzahlplan her gesehen ist der Plus-Planetenradsatz RS4 gemäß 13 kinematisch äquivalent
zu dem Minus-Planetenradsatz RS4 gemäß 1.
Analog dazu ist der Minus-Planetenradsatz RS2 gemäß 13 vom
Drehzahlplan her gesehen kinematisch äquivalent zu dem
Plus-Planetenradsatz RS2 gemäß 1.
-
Hinsichtlich
der kinematischen Kopplung der fünf Schaltelemente A bis
E an die so beschriebenen Wellen 1 bis 8 des Getriebes
ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 13 folgendes
vorgesehen: Die Bremse A als erstes Schaltelement des Getriebes
ist im Kraftfluss zwischen der Welle 3 und dem Gehäuse GG
des Getriebes angeordnet und setzt im geschalteten bzw. geschlossenen
Zustand die miteinander verbundenen Sonnenräder SO1 und
SO4 des ersten und vierten Planetenradsatzes RS1, RS4 fest. Die Bremse
B als zweites Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss zwischen
der Welle 4 und dem Gehäuse GG angeordnet und
setzt im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand den gekoppelten
Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes RS1 fest. Die Kupplung C als
drittes Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss zwischen der
Welle 1 und der Welle 5 angeordnet und verbindet
im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand die Antriebswelle AN
mit dem Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und mit dem
Sonnenrad SO3 des dritten Pla netenradsatzes RS3. Die Kupplung D
als viertes Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss zwischen
der Welle 2 und der Welle 8 angeordnet und verbindet
im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand den Steg ST2 des zweiten
Planetenradsatzes RS2 mit dem Steg ST3 des dritten Planetenradsatzes
RS3 und damit den Steg ST2 auch mit der Abtriebswelle AB. Die Kupplung
E als fünftes Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss
zwischen der Welle 7 und der Welle 8 angeordnet
und verbindet im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand Sonnenrad
SO2 und Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 miteinander.
-
In
dem in 13 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der erste Planetenradsatz RS1 – wie in 1 – der
antriebsnahe Radsatz des Getriebes und der dritte Planetenradsatz
RS3 der abtriebsnahe Radsatz des Getriebes, wobei Antriebswelle
AN und Abtriebswelle AB beispielhaft koaxial zueinander angeordnet
sind. Dem Fachmann ist leicht ersichtlich, dass dieses Getriebe
ohne besonderen Aufwand derart modifizierbar ist, dass Antriebs-
und Abtriebswelle nicht mehr koaxial zueinander angeordnet sind, beispielsweise
achsparallel oder winklig zueinander. Bei einer derartigen Anordnung
wird der Fachmann bei Bedarf auch den Antrieb des Getriebes nahe
dem dritten Planetenradsatz RS3, also auf der dem ersten Planetenradsatz
RS1 abgewandten Seite des dritten Planetenradsatzes RS3 anordnen.
-
Im
Prinzip kann die räumliche Anordnung der Schaltelemente
des in 13 dargestellten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes innerhalb
des Getriebes beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und
die äußere Formgebung des Getriebegehäuses
GG begrenzt. Insofern sind auch die in 13 dargestellte
räumliche Anordnung der Schaltelemente A bis E relativ
zueinander und relativ zu den vier Planetenradsätzen RS1
bis RS4 ausdrücklich nur als beispielhaft zu verstehen.
-
Wie
in 13 leicht ersichtlich, ist die räumliche
Anordnung der beiden Lamellenbremsen A und B aus dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 übernommen und braucht
daher nicht nochmals erläutert werden. Die räumliche
Anordnung der Lamellenkupplung D ist ebenfalls aus dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 übernommen, und braucht
daher nicht nochmals erläutert werden. Die räumliche
Anordnung der beiden anderen Lamellenkupplungen E und C ist ähnlich
wie in 1, jedoch mit entsprechend dem Getriebeschema
modifizierter kinematischer Anbindung an den Planetenradsatz RS2.
Die zum situativen Blockieren des Planetenradsatzes RS2 vorgesehene
Kupplung E grenzt unmittelbar axial an diesen an, hier beispielhaft
auf der dem dritten Planetenradsatz RS3 zugewandten Seite des zweiten
Planetenradsatzes RS2. Die Kupplung C ist ebenfalls im Bereich axial
zwischen den Planetenradsätzen RS2 und RS3 angeordnet,
wobei das Lamellenpaket der Kupplung C hier beispielhaft axial zwischen
den Lamellenpaketen der Kupplungen E und D angeordnet ist. Als Modifikation
hierzu bietet es sich an, entweder das Lamellenpaket der Kupplung
C räumlich gesehen radial über dem Lamellenpaket
der Kupplung E anzuordnen oder aber die Kupplung E komplett auf
der anderen Seite – also auf der dem vierten Planetenradsatz
RS4 zugewandten Seite – des zweiten Planetenradsatzes RS2
anzuordnen.
-
14 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der zweiten erfindungsgemäßen
Lösung, wobei das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt
ist und auf dem Ausführungsbeispiels gemäß 13 basiert.
Ausgehend von der Überlegung, dass die Kupplung E vorgesehen
ist, um den zweiten Planetenradsatz RS2 bei Bedarf zu blockieren,
ist gemäß 14 vorgesehen,
dass die Kupplung E im Kraftfluss nunmehr zwischen der Welle 5 und
der Welle 7 des Getriebes angeordnet ist und im geschalteten bzw.
geschlossenen Zustand nunmehr Hohlrad HO2 und Sonnenrad SO2 des
Planetenradsatzes RS2 miteinander verbindet.
-
15 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der zweiten erfindungsgemäßen
Lösung, wobei das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt
ist und ebenfalls auf dem Ausführungsbeispiels gemäß 13 basiert.
Wiederum ausgehend von der Überlegung, dass die Kupplung
E vorgesehen ist, um den zweiten Planetenradsatz RS2 bei Bedarf
zu blockieren, ist gemäß 15 vorgesehen,
dass die Kupplung E im Kraftfluss nunmehr zwischen der Welle 5 und
der Welle 8 des Getriebes angeordnet ist und im geschalteten
bzw. geschlossenen Zustand nunmehr Hohlrad HO2 und Steg ST2 des
Planetenradsatzes RS2 miteinander verbindet.
-
16 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der zweiten erfindungsgemäßen
Lösung, wobei das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt
ist. Ausgehend von dem Getriebeschema gemäß 13,
unterscheidet sich das in 16 dargestellte
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe von dem in 13 dargestellten
Getriebe im Wesentlichen durch eine modifizierte kinematische Ankopplung
der Kupplung D, welche das fünfte Schaltelement des Getriebes
bildet. Gemäß 16 ist
nunmehr vorgesehen, dass die Kupplung D im Kraftschluss zwischen
der sechsten und achten Welle 6, 8 des Getriebes
angeordnet ist. Im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand verbindet
die Kupplung D nunmehr also den Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 mit den miteinander verbundenen Hohlrädern HO1 und
HO3 des ersten und dritten Planetenradsatzes RS1, RS3. Die in 16 beispielhaft
gewählte räumliche Anordnung der fünf
Schaltelemente A bis E ist ähnlich der Schaltelementanordnung
von 11, natürlich unter Berücksichtung
der unterschiedlichen kinematischen Anbindung der Kupplungen D und
E an den Planetenradsatz RS2.
-
17 zeigt
ein fünftes Ausführungsbeispiel für ein
Mehrstufengetriebe gemäß der zweiten erfindungsgemäßen
Lösung, wobei das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt
ist und auf dem Ausführungsbeispiels gemäß 16 basiert.
Ausgehend von der Überlegung, dass die Kupplung E vorgesehen
ist, um den zweiten Planetenradsatz RS2 bei Bedarf zu blockieren,
ist gemäß 17 vorgesehen,
dass die Kupplung E im Kraftfluss nunmehr zwischen der Welle 5 und
der Welle 7 des Getriebes angeordnet ist und im geschalteten
bzw. geschlossenen Zustand nunmehr Hohlrad HO2 und Sonnenrad SO2
des Planetenradsatzes RS2 miteinander verbindet. Die räumliche
Anordnung der fünf Schaltelemente A bis E gemäß 17 ist
abgeleitet aus der Schaltelementanordnung gemäß 16,
wobei die Kupplung E nunmehr axial an den zweiten Planetenradsatz
RS2 auf dessen der Kupplung C bzw. dem dritten Planetenradsatz RS3
zugewandten Seite angeordnet ist, ähnlich wie in 14.
-
18 schließlich
zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel für ein
Mehrstufengetriebe gemäß der zweiten erfindungsgemäßen
Lösung, wobei das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt ist
und ebenfalls auf dem Ausführungsbeispiels gemäß 16 basiert.
Wiederum ausgehend von der Überlegung, dass die Kupplung
E vorgesehen ist, um den zweiten Planetenradsatz RS2 bei Bedarf
zu blockieren, ist gemäß 18 vorgesehen,
dass die Kupplung E im Kraftfluss nunmehr zwischen der Welle 5 und
der Welle 8 des Getriebes angeordnet ist und im geschalteten
bzw. geschlossenen Zustand nunmehr Hohlrad HO2 und Steg ST2 des
Planetenradsatzes RS2 miteinander verbindet. Die in 18 beispielhaft
gewählte räumliche Anordnung der fünf Schaltelemente
A bis E ist ähnlich zu der in 19 dargestellten
Schaltelementanordnung, wobei die kinematische Ankopplung des Innenlamellenträgers der
Kupplung E an die gegenüber 17 modifizierte
Getriebekinematik angepasst wurde.
-
19 zeigt
nun eine schematische Darstellung eines Getriebeschemas als ein
erstes Ausführungsbeispiel für ein Mehrstufengetriebe
gemäß der dritten erfindungsgemäßen
Lösung. Das Getriebe umfasst wiederum eine Antriebswelle
AN, eine Abtriebswelle AB, vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3,
RS4 und fünf Schaltelemente A, B, C, D, E. Die vier Planetenradsät ze
RS1, RS2, RS3, RS4 sind in diesem Ausführungsbeispiel in
axialer Richtung wiederum in der Reihenfolge „RS1, RS4,
RS2, RS3" koaxial hintereinander angeordnet, als Beispiel für
eine günstige Konstruktion für ein in Längsachse
der Kraftfahrzeug eingebautes Automatgetriebe. Im Unterschied zu
den Mehrstufengetrieben gemäß der ersten und zweiten
erfindungsgemäßen Lösung ist gemäß der
dritten erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen,
dass die beiden räumlich benachbarten Planetenradsätze
RS4 und RS2 jeweils als einfacher Plus-Planetenradsatz in Doppelplanetenbauweise ausgebildet
sind, wohingegen die anderen beiden Planetenradsätze RS1
und RS3 jeweils als einfache Minus-Planetenradsätze ausgebildet
sind. Die Nomenklatur der einzelnen Elemente der Planetenradsätze
sind gleich oder abgeleitet aus der zuvor verwendeten Nomenklatur.
So sind die Hohlräder der vier Planetenradsätze
RS1 bis RS4 mit HO1 bis HO4 bezeichnet, die Sonnenräder
mit SO1 bis SO4 und die Stege mit ST1 bis ST4. Die inneren Planetenräder
der beiden Plus-Planetenradsätze RS2 und RS4 sind mit PL2i
und PL4i bezeichnet, die äußeren Planetenräder
mit PL2a und PL4a. Die Planetenräder der beiden Minus-Planetenradsätze
RS1 und RS3 sind mit PL1 und PL3 bezeichnet.
-
Wie
in 1 sind auch in 19 die
Schaltelemente A und B als Lamellenbremsen ausgebildet und die Schaltelemente
C, D und E als Lamellenkupplungen. Mit diesen fünf Schaltelementen
A bis E ist ein selektives Schalten von acht Vorwärtsgängen und
zumindest einem Rückwärtsgang realisierbar, was
später noch näher erläutert wird. Das
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt zumindest
acht drehbare Wellen auf, die mit 1 bis 8 bezeichnet
sind.
-
Hinsichtlich
der kinematischen Kopplung der einzelnen Elemente der vier Planetenradsätze
RS1, RS2, RS3, RS4 untereinander und zur Antriebs- und Abtriebswelle
AN, AB ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß der
dritten erfindungsgemäßen Lösung folgendes
vorgesehen: Das Hohlrad HO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 und
die Antriebswelle AN sind als Welle 1 ständig miteinander
verbunden. Der Steg ST3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und die Abtriebswelle
AB sind als Welle 2 ständig miteinander verbunden.
Die Sonnenräder SO1, SO4 des ersten und vierten Planetenradsatzes
RS1, RS4 sind als Welle 3 ständig miteinander
verbunden. Das Hohlrad HO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 bildet
die Welle 4. Der gekoppelte Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 und das Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 sind
als Welle 5 ständig miteinander verbunden. Der
Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und das Hohlrad HO3 des dritten
Planetenradsatzes RS3 sind als Welle 6 ständig
miteinander verbunden. Das Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 und den gekoppelten Steg ST4 des vierten Planetenradsatzes RS4 sind
als Welle 7 ständig miteinander verbunden. Das Hohlrad
HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 bildet die Welle 8.
-
Vom
Drehzahlplan her gesehen ist der Minus-Planetenradsatz RS1 gemäß 19 kinematisch äquivalent
zu dem Plus-Planetenradsatz RS1 gemäß 1.
Analog dazu ist der Plus-Planetenradsatz RS4 gemäß 19 vom
Drehzahlplan her gesehen kinematisch äquivalent zu dem
Minus-Planetenradsatz RS4 gemäß 1.
-
Hinsichtlich
der kinematischen Kopplung der fünf Schaltelemente A bis
E an die so beschriebenen Wellen 1 bis 8 des Getriebes
ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 19 folgendes
vorgesehen: Die Bremse A als erstes Schaltelement des Getriebes
ist im Kraftfluss zwischen der Welle 3 und dem Gehäuse GG
des Getriebes angeordnet und setzt im geschalteten bzw. geschlossenen
Zustand die miteinander verbundenen Sonnenräder SO1 und
SO4 des ersten und vierten Planetenradsatzes RS1, RS4 fest. Die Bremse
B als zweites Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss zwischen
der Welle 4 und dem Gehäuse GG angeordnet und
setzt im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand das Hohlrad HO1
des ersten Planetenradsatzes RS1 fest. Die Kupplung C als drittes
Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss zwischen der Welle 1 und
der Welle 5 angeordnet und verbindet im geschalteten bzw.
ge schlossenen Zustand die Antriebswelle AN mit dem gekoppelten Steg
ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und mit dem Sonnenrad SO3
des dritten Planetenradsatzes RS3. Die Kupplung D als viertes Schaltelement
des Getriebes ist im Kraftfluss zwischen der Welle 2 und
der Welle 8 angeordnet und verbindet im geschalteten bzw.
geschlossenen Zustand das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 mit dem Steg ST3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und damit
das Hohlrad HO2 auch mit der Abtriebswelle AB. Die Kupplung E als
fünftes Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss zwischen
den Wellen 5 und 7 angeordnet und verbindet im
geschalteten bzw. geschlossenen Zustand das Sonnenrad SO2 und den
gekoppelten Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 miteinander.
-
In
dem in 19 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der erste Planetenradsatz RS1 – wie in 1 – der
antriebsnahe Radsatz des Getriebes und der dritte Planetenradsatz
RS3 der abtriebsnahe Radsatz des Getriebes, wobei Antriebswelle
AN und Abtriebswelle AB beispielhaft koaxial zueinander angeordnet
sind. Dem Fachmann ist leicht ersichtlich, dass dieses Getriebe
ohne besonderen Aufwand derart modifizierbar ist, dass Antriebs-
und Abtriebswelle nicht mehr koaxial zueinander angeordnet sind, beispielsweise
achsparallel oder winklig zueinander. Bei einer derartigen Anordnung
wird der Fachmann bei Bedarf auch den Antrieb des Getriebes nahe
dem dritten Planetenradsatz RS3, also auf der dem ersten Planetenradsatz
RS1 abgewandten Seite des dritten Planetenradsatzes RS3 anordnen.
-
Im
Prinzip kann die räumliche Anordnung der Schaltelemente
des in 19 dargestellten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes innerhalb
des Getriebes beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und
die äußere Formgebung des Getriebegehäuses
GG begrenzt. Insofern sind auch die in 19 dargestellte
räumliche Anordnung der Schaltelemente A bis E relativ
zueinander und relativ zu den vier Planetenradsätzen RS1
bis RS4 ausdrücklich nur als beispielhaft zu verstehen.
Wie in
-
19 leicht
ersichtlich, ist die räumliche Anordnung der fünf
Schaltelemente A bis E aus dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 übernommen
und braucht daher nicht nochmals erläutert werden.
-
20 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
dritten erfindungsgemäßen Lösung, wobei
das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt ist und auf dem
Ausführungsbeispiels gemäß 19 basiert. Ausgehend
von der Überlegung, dass die Kupplung E vorgesehen ist,
um den zweiten Planetenradsatz RS2 bei Bedarf zu blockieren, ist
gemäß 20 vorgesehen,
dass die Kupplung E im Kraftfluss nunmehr zwischen der Welle 5 und
der Welle 7 des Getriebes angeordnet ist und im geschalteten
bzw. geschlossenen Zustand nunmehr Hohlrad HO2 und Sonnenrad SO2
des Planetenradsatzes RS2 miteinander verbindet. Die räumliche
Anordnung der fünf Schaltelemente A bis E gemäß 20 ist beispielhaft aus 8 übernommen.
-
21 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für
ein Mehrstufengetriebe gemäß der dritten erfindungsgemäßen
Lösung, wobei das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt
ist und ebenfalls auf dem Ausführungsbeispiels gemäß 19 basiert.
Wiederum ausgehend von der Überlegung, dass die Kupplung
E vorgesehen ist, um den zweiten Planetenradsatz RS2 bei Bedarf
zu blockieren, ist gemäß 21 vorgesehen,
dass die Kupplung E im Kraftfluss nunmehr zwischen der Welle 5 und
der Welle 8 des Getriebes angeordnet ist und im geschalteten
bzw. geschlossenen Zustand nunmehr Hohlrad HO2 und Steg ST2 des
Planetenradsatzes RS2 miteinander verbindet. Die räumliche
Anordnung der fünf Schaltelemente A bis E gemäß 21 ist beispielhaft aus 9 übernommen.
-
22 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für
ein Mehrstufengetriebe gemäß der dritten erfindungsgemäßen
Lösung, wobei das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt
ist. Ausgehend von dem Getriebeschema gemäß 19,
unterscheidet sich das in 22 dargestellte
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe von dem in 19 dargestellten
Getriebe im Wesentlichen durch eine modifizierte kinematische Ankopplung
der Kupplung D, welche das fünfte Schaltelement des Getriebes
bildet. Gemäß 22 ist
nunmehr vorgesehen, dass die Kupplung D im Kraftschluss zwischen
der sechsten und achten Welle 6, 8 des Getriebes
angeordnet ist. Im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand verbindet
die Kupplung D nunmehr also das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 mit den miteinander verbundenen Hohlrädern HO1 und
HO3 des ersten und dritten Planetenradsatzes RS1, RS3. Die in 22 beispielhaft gewählte räumliche
Anordnung der fünf Schaltelemente A bis E ist im Wesentlichen
von 10 übernommen. Bedingt durch die kinematische
Anbindung des Innenlamellenträgers der Bremse B nunmehr
an das Hohlrad HO1 des hier antriebsnah angeordneten ersten Planetenradsatzes RS1,
ist das Lamellenpaket der Bremse B – wie auch in 19 vorgesehen – in
konstruktiv besonders einfacher Weise räumlich gesehen
im Bereich radial über dem ersten Planetenradsatz RS1 angeordnet.
-
23 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel für
ein Mehrstufengetriebe gemäß der dritten erfindungsgemäßen
Lösung, wobei das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt
ist und auf dem Ausführungsbeispiels gemäß 22 basiert. Ausgehend von der Überlegung,
dass die Kupplung E vorgesehen ist, um den zweiten Planetenradsatz
RS2 bei Bedarf zu blockieren, ist gemäß 23 vorgesehen, dass die Kupplung E im Kraftfluss
nunmehr zwischen der Welle 5 und der Welle 7 des
Getriebes angeordnet ist und im geschalteten bzw. geschlossenen
Zustand nunmehr Hohlrad HO2 und Sonnenrad SO2 des Planetenradsatzes
RS2 miteinander verbindet. Die räumliche Anordnung der
fünf Schaltelemente A bis E gemäß 23 ist beispielhaft aus 11 übernommen.
-
24 schließlich zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
dritten erfindungsgemäßen Lösung, wobei
das Ge triebeschema wiederum schematisch dargestellt ist und ebenfalls
auf dem Ausführungsbeispiels gemäß 22 basiert. Wiederum ausgehend von der Überlegung,
dass die Kupplung E vorgesehen ist, um den zweiten Planetenradsatz
RS2 bei Bedarf zu blockieren, ist gemäß 24 vorgesehen, dass die Kupplung E im Kraftfluss
nunmehr zwischen der Welle 5 und der Welle 8 des
Getriebes angeordnet ist und im geschalteten bzw. geschlossenen
Zustand nunmehr Hohlrad HO2 und Steg ST2 des Planetenradsatzes RS2
miteinander verbindet. Die räumliche Anordnung der fünf
Schaltelemente A bis E gemäß 24 ist beispielhaft aus 12 übernommen.
-
25 zeigt nun eine schematische Darstellung eines
Getriebeschemas als ein erstes Ausführungsbeispiel für
ein Mehrstufengetriebe gemäß der vierten erfindungsgemäßen
Lösung. Das Getriebe umfasst wiederum eine Antriebswelle
AN, eine Abtriebswelle AB, vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3,
RS4 und fünf Schaltelemente A, B, C, D, E. Die vier Planetenradsätze
RS1, RS2, RS3, RS4 sind in diesem Ausführungsbeispiel in
axialer Richtung wiederum in der Reihenfolge „RS1, RS4,
RS2, RS3" koaxial hintereinander angeordnet, als Beispiel für
eine günstige Konstruktion für ein in Längsachse
der Kraftfahrzeug eingebautes Automatgetriebe. Im Unterschied zu
den zuvor anhand der 1 bis 24 beschriebenen
Ausführungsbeispielen sind nunmehr drei der vier Planetenradsätze – konkret
die Planetenradsätze RS1, RS2 und RS4 – als einfache Plus-Planetenradsätze
in Doppelplanetenbauweise ausgeführt. Der dritte Planetenradsatz
RS3 hingegen ist als einfacher Minus-Planetenradsatz ausgeführt. Die
Nomenklatur der einzelnen Elemente der Planetenradsätze
sind gleich oder abgeleitet aus der zuvor verwendeten Nomenklatur.
So sind die Hohlräder der vier Planetenradsätze
RS1 bis RS4 mit HO1 bis HO4 bezeichnet, die Sonnenräder
mit SO1 bis SO4 und die Stege mit ST1 bis ST4. Die inneren Planetenräder
der drei Plus-Planetenradsätze RS1, RS2 und RS4 sind mit
PL1i, PL2i und PL4i bezeichnet, die äußeren Planetenräder
mit PL1a, PL2a und PL4a. Die Planetenräder des einzigen
Minus-Planetenradsatzes RS3 ist mit PL3 bezeichnet.
-
Wie
in 1 sind auch in 25 die
Schaltelemente A und B als Lamellenbremsen ausgebildet und die Schaltelemente
C, D und E als Lamellenkupplungen. Mit diesen fünf Schaltelementen
A bis E ist ein selektives Schalten von acht Vorwärtsgängen und
zumindest einem Rückwärtsgang realisierbar, was
später noch näher erläutert wird. Das
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt zumindest
acht drehbare Wellen auf, die mit 1 bis 8 bezeichnet
sind.
-
Kinematisch
gesehen ist das Mehrstufengetriebe gemäß der vierten
erfindungsgemäßen Lösung eine Synthese
aus den Radsatzschemata gemäß der ersten und zweiten
erfindungsgemäßen Lösung oder eine Synthese
aus den Radsatzschemata gemäß der zweiten und
dritten erfindungsgemäßen Lösung oder
eine Synthese aus den Radsatzschemata gemäß der
ersten und dritten erfindungsgemäßen Lösung.
-
So
ist hinsichtlich der kinematischen Kopplung der einzelnen Elemente
der vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 untereinander
und zur Antriebs- und Abtriebswelle AN, AB bei dem Mehrstufengetriebe
gemäß der vierten erfindungsgemäßen Lösung
folgendes vorgesehen: Das Hohlrad HO4 des vierten Planetenradsatzes
RS4 und die Antriebswelle AN sind als Welle 1 ständig
miteinander verbunden. Der Steg ST3 des dritten Planetenradsatzes RS3
und die Abtriebswelle AB sind als Welle 2 ständig
miteinander verbunden. Die Sonnenräder SO1, SO4 des ersten
und vierten Planetenradsatzes RS1, RS4 sind als Welle 3 ständig
miteinander verbunden. Der gekoppelte Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes
RS1 bildet die Welle 4. Der gekoppelte Steg ST2 des zweiten
Planetenradsatzes RS2 und das Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes
RS3 sind als Welle 5 ständig miteinander verbunden.
Das Hohlrad HO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und das Hohlrad
HO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 sind als Welle 6 ständig
miteinander verbunden. Das Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes
RS2 und der gekoppelte Steg ST4 des vierten Planetenradsatzes RS4
sind als Welle 7 ständig miteinander verbunden.
Das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 bildet die Welle 8 des
Getriebes.
-
Hinsichtlich
der kinematischen Kopplung der fünf Schaltelemente A bis
E an die so beschriebenen Wellen 1 bis 8 des Getriebes
ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 25 folgendes vorgesehen: Die Bremse A als erstes
Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss zwischen der Welle 3 und
dem Gehäuse GG des Getriebes angeordnet und setzt im geschalteten
bzw. geschlossenen Zustand die miteinander verbundenen Sonnenräder
SO1 und SO4 des ersten und vierten Planetenradsatzes RS1, RS4 fest.
Die Bremse B als zweites Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss
zwischen der Welle 4 und dem Gehäuse GG angeordnet
und setzt im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand den gekoppelten
Steg ST1 des ersten Planetenradsatzes RS1 fest. Die Kupplung C als
drittes Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss zwischen der
Welle 1 und der Welle 5 angeordnet und verbindet
im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand die Antriebswelle AN
mit dem gekoppelten Steg ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und
mit dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3. Die Kupplung
D als viertes Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss zwischen
der Welle 2 und der Welle 8 angeordnet und verbindet
im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand das Hohlrad HO2 des zweiten
Planetenradsatzes RS2 mit dem Steg ST3 des dritten Planetenradsatzes
RS3 und mit der Abtriebswelle AB. Die Kupplung E als fünftes
Schaltelement des Getriebes ist im Kraftfluss zwischen der Welle 7 und
der Welle 8 angeordnet und verbindet im geschalteten bzw.
geschlossenen Zustand das Sonnenrad SO2 und den gekoppelten Steg
ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 miteinander.
-
In
dem in 25 dargestellten Getriebe ist der
erste Planetenradsatz RS1 – wie in 1 – beispielhaft
der antriebsnahe Radsatz des Getriebes und der dritte Planetenradsatz
RS3 der abtriebsnahe Radsatz des Getriebes, wobei Antriebswelle
AN und Abtriebswelle AB beispielhaft koaxial zueinander angeordnet
sind. Dem Fachmann ist leicht ersichtlich, dass dieses Getriebe
ohne besonderen Aufwand derart modifizierbar ist, dass Antriebs-
und Abtriebswelle nicht mehr koaxial zueinander angeordnet sind, beispielsweise
achsparallel oder winklig zueinander. Bei einer derartigen Anordnung
wird der Fachmann bei Bedarf auch den Antrieb des Getriebes nahe
dem dritten Planetenradsatz RS3, also auf der dem ersten Planetenradsatz
RS1 abgewandten Seite des dritten Planetenradsatzes RS3 anordnen.
-
Im
Prinzip kann die räumliche Anordnung der Schaltelemente
des in 25 dargestellten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes innerhalb
des Getriebes beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und
die äußere Formgebung des Getriebegehäuses
GG begrenzt. Insofern sind auch die in 25 dargestellte
räumliche Anordnung der Schaltelemente A bis E relativ
zueinander und relativ zu den vier Planetenradsätzen RS1
bis RS4 ausdrücklich nur als beispielhaft zu verstehen.
Wie in 25 leicht ersichtlich, ist
die räumliche Anordnung der fünf Schaltelemente
A bis E aus dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 übernommen
und braucht daher nicht nochmals erläutert werden.
-
26 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
vierten erfindungsgemäßen Lösung, wobei
das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt ist und auf
dem Getriebeschema des Mehrstufengetriebes gemäß 25 basiert. Vergleichbar zu den Unterschieden
zwischen den Ausführungsbeispielen gemäß der 8 und 1 unterscheidet
sich das Mehrstufengetriebe gemäß 26 von dem Mehrstufengetriebe gemäß 25 im Wesentlichen durch die kinematische Anbindung
und Anordnung der Kupplung E, die zum situativen Verblocken des
zweiten Planetenradsatzes RS2 vorgesehen ist. Wie in 26 ersichtlich, ist die Kupplung E nunmehr im Kraftfluss
zwischen der Welle 7 und der Welle 8 angeordnet.
Im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand verbindet die Kupplung
E nunmehr also Sonnenrad SO2 und Hohlrad HO2 des Planetenradsatzes
RS2 miteinander. Dabei ist die Kupplung E – wie in 8 – räumlich
gesehen (beispielhaft) in einem Bereich axial zwischen dem vierten
Planetenradsatz RS4 und dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet,
dabei axial unmittelbar angrenzend an den zweiten Planetenradsatz
RS2. Insofern sind die im Rahmen der Beschreibung von 8 zur
Kupplungskonstruktion getroffenen Erklärungen und Hinweise
auch auf das Mehrstufengetriebe gemäß 26 sinngemäß übertragbar.
-
27 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für
ein Mehrstufengetriebe gemäß der vierten erfindungsgemäßen
Lösung, wobei das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt
ist und ebenfalls auf dem Getriebeschema des Mehrstufengetriebes gemäß 25 basiert. Vergleichbar zu den Unterschieden
zwischen den Ausführungsbeispielen gemäß der 9 und 1 unterscheidet
sich das Mehrstufengetriebe gemäß 27 von dem Mehrstufengetriebe gemäß 25 im Wesentlichen durch die kinematische Anbindung
und Anordnung der Kupplung E, die zum situativen Verblocken des
zweiten Planetenradsatzes RS2 vorgesehen ist. Wie in 27 ersichtlich, ist die Kupplung E nunmehr im Kraftfluss
zwischen der Welle 5 und der Welle 8 angeordnet
ist. Im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand verbindet die Kupplung
E nunmehr also den gekoppelten Steg ST2 und das Hohlrad HO2 des
Planetenradsatzes RS2 miteinander. Dabei ist die Kupplung E – wie
in 8 und in 9 – räumlich
gesehen (beispielhaft) in einem Bereich axial zwischen dem vierten
Planetenradsatz RS4 und dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet,
dabei axial unmittelbar angrenzend an den zweiten Planetenradsatz RS2.
Insofern sind die im Rahmen der Beschreibung von 9 zur
Kupplungskonstruktion getroffenen Feststellungen sinngemäß auch
auf das Getriebe gemäß 27 übertragbar.
-
28 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für
ein Mehrstufengetriebe gemäß der vierten erfindungsgemäßen
Lösung, wobei das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt
ist und ebenfalls auf dem Getriebeschema des Mehrstufengetriebes gemäß 25 basiert. Vergleichbar zu den Unterschieden
zwischen den Ausführungsbeispielen gemäß der 10 und 1 unterscheidet
sich das Mehrstufengetriebe gemäß 28 von dem Mehrstufengetriebe gemäß 25 im Wesentlichen durch die kinematische Anbindung
und Anordnung der Kupplung D. Wie in 10 ist
gemäß 28 nunmehr
vorgesehen, dass die Kupplung D im Kraftschluss zwischen der sechsten
und achten Welle 6, 8 des Getriebes angeordnet
ist. Im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand verbindet die Kupplung
D nunmehr also das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2
mit den miteinander verbundenen Hohlrädern HO1 und HO3
des ersten und dritten Planetenradsatzes RS1, RS3.
-
Entsprechend
der gegenüber 25 modifizierten
kinematischen Anbindung der Kupplung D unterscheidet sich auch die
in 28 beispielhaft vorgesehene räumliche
Anordnung der Kupplung D von dem in 25 dargestellten
Ausführungsbeispiel. Vergleichbar zu 10,
ist in 28 beispielhaft vorgesehen,
dass das Lamellenpaket der Kupplung D räumlich gesehen
zumindest teilweise in einem Bereich radial über dem zweiten
Planetenradsatz RS2 angeordnet ist, wobei der Innenlamellenträger
der Kupplung D als Abschnitt der Welle 8 des Getriebes
und das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 als gemeinsames
Bauteil zusammengefasst sein können. Die im Rahmen der
Beschreibung von 10 gegebenen Anregungen zur
konstruktiven Ausbildung und räumlichen Anordnung einer
zum Betätigen des Lamellenpaketes der Kupplung D vorgesehenen
Servoeinrichtung sind selbstverständlich auch auf das in 28 dargestellte Mehrstufengetriebe sinngemäß übertragbar,
ebenso die zuvor gegebenen Anregungen zu möglichen alternativen
Anordnungsmöglichkeiten der Schaltelemente innerhalb des
Getriebegehäuses.
-
29 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel für
ein Mehrstufengetriebe gemäß der vierten erfindungsgemäßen
Lösung, wobei das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt
ist und auf dem auf dem Getriebeschema des Mehrstufengetriebes gemäß 28 basiert. Vergleichbar zu den Unterschieden
zwischen den Ausführungsbeispielen gemäß der 8 und 1 unterscheidet
sich das Mehrstufengetriebe gemäß 29 von dem Mehrstufengetriebe gemäß 28 im Wesentlichen durch die kinematische Anbindung
und Anordnung der Kupplung E, die zum situativen Verblocken des
zweiten Planetenradsatzes RS2 vorgesehen ist. Wie in 29 ersichtlich, ist die Kupplung E nunmehr im Kraftfluss
zwischen der Welle 7 und der Welle 8 angeordnet.
Im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand verbindet die Kupplung
E nunmehr also Sonnenrad SO2 und Hohlrad HO2 des Planetenradsatzes
RS2 miteinander. Dabei ist die Kupplung E – wie in 8 – räumlich
gesehen (beispielhaft) in einem Bereich axial zwischen dem vierten
Planetenradsatz RS4 und dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet,
dabei axial unmittelbar angrenzend an den zweiten Planetenradsatz
RS2. Insofern sind die im Rahmen der Beschreibung von 8 zur
Kupplungskonstruktion getroffenen Erklärungen und Hinweise
auch auf das Mehrstufengetriebe gemäß 29 sinngemäß übertragbar.
-
30 schließlich zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel
für ein Mehrstufengetriebe gemäß der
vierten erfindungsgemäßen Lösung, wobei
das Getriebeschema wiederum schematisch dargestellt ist und ebenfalls
auf dem Getriebeschema des Mehrstufengetriebes gemäß 28 basiert. Vergleichbar zu den Unterschieden
zwischen den Ausführungsbeispielen gemäß der 9 und 1 unterscheidet sich
das Mehrstufengetriebe gemäß 30 von dem Mehrstufengetriebe gemäß 28 im Wesentlichen durch die kinematische Anbindung
und Anordnung der Kupplung E, die zum situativen Verblocken des zweiten
Planetenradsatzes RS2 vorgesehen ist. Wie in 30 ersichtlich,
ist die Kupplung E nunmehr im Kraftfluss zwischen der Welle 5 und
der Welle 8 angeordnet ist. Im geschalteten bzw. geschlossenen Zustand
verbindet die Kupplung E nunmehr also den gekoppelten Steg ST2 und
das Hohlrad HO2 des Planetenradsatzes RS2 miteinander. Dabei ist
die Kupplung E – wie in 8 und in 9 – räumlich
gesehen (beispielhaft) in einem Bereich axial zwischen dem vierten
Planetenradsatz RS4 und dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet,
dabei axial unmittelbar angrenzend an den zweiten Planetenradsatz RS2.
Insofern sind die im Rahmen der Beschreibung von 9 zur
Kupplungskonstruktion getroffenen Feststellungen sinngemäß auch
auf das Getriebe gemäß 30 übertragbar.
-
31 zeigt nun ein beispielhaftes Schaltschema,
wie es für die erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe
gemäß 1 bis 9, 13 bis 15, 19 bis 21 und 25 bis 27 vorgesehen
sein kann. In jedem Gang sind drei Schaltelemente geschlossen und
zwei Schaltelemente offen. Neben der Schaltlogik können
dem Schaltschema auch beispielhafte Werte für die jeweiligen Übersetzungen
i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Stufensprünge φ entnommen
werden. Die angegebenen Übersetzungen i ergeben sich aus
folgenden (typischen) Standgetriebeübersetzungen der vier
Planetensätze:
- • RS1: plus
3,00 wenn als Plus-Planetenradsatz ausgeführt (1–7, 8, 9, 13, 14, 15, 25, 26, 27),
minus 2,00 wenn als Minus-Planetenradsatz ausgeführt (19, 20, 21);
- • RS2: plus 2,70 wenn als Plus-Planetenradsatz ausgeführt
(1–7, 8, 9, 19, 20, 21, 25, 26, 27),
minus 1,70 wenn als Minus-Planetenradsatz ausgeführt (13, 14, 15),
- • RS3: minus 3,70;
- • RS4: plus 3,00 wenn als Plus-Planetenradsatz ausgeführt
(13, 14, 15, 19, 20, 21, 25, 26, 27),
minus 2,00 wenn als Minus-Planetenradsatz ausgeführt (1–7, 8, 9).
-
Des
Weiteren kann dem Schaltschema entnommen werden, dass bei sequentieller
Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden
werden, da zwei in der Schaltlogik benachbarte Gangstufen zwei Schaltelemen te
gemeinsam benutzen. Der sechste Gang ist wirkungsgradgünstig als
direkter Gang ausgebildet.
-
32 schließlich zeigt ein beispielhaftes Schaltschema,
wie es für die erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe
gemäß 10 bis 12, 16 bis 18, 22 bis 24 und 28 bis 30 vorgesehen
sein kann. In jedem Gang sind drei Schaltelemente geschlossen und
zwei Schaltelemente offen. Neben der Schaltlogik können dem
Schaltschema auch beispielhafte Werte für die jeweiligen Übersetzungen
i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Stufensprünge φ entnommen
werden. Die angegebenen Übersetzungen i ergeben sich aus
folgenden (typischen) Standgetriebeübersetzungen der vier
Planetensätze:
- • RS1: plus
3,00 wenn als Plus-Planetenradsatz ausgeführt (10, 11, 12, 16, 17, 18, 28, 29, 30)
und minus 2,00 wenn als Minus-Planetenradsatz ausgeführt
(22, 23, 24);
- • RS2: plus 2,55 wenn als Plus-Planetenradsatz ausgeführt
(10, 11, 12, 22, 23, 24, 28, 29, 30)
und minus 1,55 wenn als Minus-Planetenradsatz ausgeführt
(16, 17,18),
- • RS3: minus 3,70;
- • RS4: plus 3,00 wenn als Plus-Planetenradsatz ausgeführt
(16, 17, 18, 22, 23, 24, 28, 29, 30)
und minus 2,00 wenn als Minus-Planetenradsatz ausgeführt
(10, 11, 12).
-
Des
Weiteren kann dem Schaltschema entnommen werden, dass bei sequentieller
Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden
werden, da zwei in der Schaltlogik benachbarte Gangstufen zwei Schaltelemente
gemeinsam benutzen. Der sechste Gang ist wirkungsgradgünstig als
direkter Gang ausgebildet.
-
Bei
beiden Schaltschemata gemäß 31 und 32 ergibt
sich der erste Vorwärtsgang durch Schließen der
Bremsen A und B und der Kupplung C, der zweite Vorwärtsgang
durch Schließen der Bremsen A und B und der Kupplung E,
der dritte Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse
B und der Kupplungen C und E, der vierte Vorwärtsgang durch Schließen
der Bremse B und der Kupplungen D und E, der fünfte Vorwärtsgang
durch Schließen der Bremse B und der Kupplungen C und D,
der sechste Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplungen
C, D und E, der siebte Vorwärtsgang durch Schließen
der Bremse A und der Kupplungen C und D, sowie der achte Vorwärtsgang
durch Schließen der Bremse A und der Kupplungen D und E.
Wie aus dem Schaltschema weiter ersichtlich, ergibt sich der Rückwärtsgang
durch Schließen der Bremsen A und B und der Kupplung D.
-
Bei
allen zuvor erläuterten erfindungsgemäßen
Mehrstufengetrieben ist ein Anfahren des Kraftfahrzeugs mit einem
im Getriebe integrierten Schaltelement möglich. Hierbei
ist ein Schaltelement besonders geeignet, das sowohl im ersten Vorwärtsgang
als auch im Rückwärtsgang benötigt wird,
hier also vorzugsweise die Bremse A oder die Bremse B, da diese
beiden Bremsen A, B sowohl im ersten als auch im zweiten Vorwärtsgang
benötigt werden. Wird die Bremse B als im Getriebe integriertes
Anfahrelement genutzt, so ist damit sogar ein Anfahren in den ersten
fünf Vorwärtsgängen und dem Rückwärtsgang möglich.
Wie aus dem Schaltschema ersichtlich, kann zum Anfahren in Vorwärtsfahrtrichtung
auch die Kupplung C und zum Anfahren in Rückwärtsfahrtrichtung
die Kupplung D als getriebeinternes Anfahrelement verwendet werden.
Ist ein Anfahren des Kraftfahrzeugs mittels eines getriebeinternen
Schaltelementes vorgesehen, so ist die Antriebswelle des Getriebes
ständig verdrehfest oder drehelastisch mit der Kurbelwelle
des Antriebs-Motors verbunden.
-
Für
alle zuvor dargestellten bzw. beschriebenen Ausführungsbeispiele
für ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe
gilt zudem folgendes:
Gemäß der Erfindung
können sich auch bei gleichem Getriebeschema, je nach Standgetriebeübersetzung der
einzelnen Planetensätze, unterschiedli che Gangsprünge
ergeben, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation
ermöglicht wird.
-
Es
ist zudem möglich, an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes
zusätzliche Freiläufe vorzusehen, beispielsweise
zwischen einer Welle und dem Gehäuse oder um zwei Wellen
gegebenenfalls zu verbinden.
-
Auf
der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite können ein
Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden.
-
Im
Rahmen einer Weiterbildung kann die Antriebswelle AN durch ein Anfahrelement
von einem Antriebsmotor nach Bedarf getrennt werden, wobei als ein
solches Anfahrelement ein hydrodynamischer Wandler, eine hydraulische
Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung,
eine Magnetpulverkupplung oder eine Fliehkraftkupplung einsetzbar
sind. Es ist auch möglich, ein derartiges Anfahrelement
in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe anzuordnen, wobei in diesem
Fall die Antriebswelle AN ständig mit der Kurbelwelle des
Antriebsmotors verbunden ist.
-
Das
erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht
außerdem die Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers
zwischen Antriebsmotor und Getriebe.
-
Im
Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann
auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle AN oder der Abtriebswelle
AB, eine verschleißfreie Bremse, wie z. B. ein hydraulischer oder
elektrischer Retarder oder dergleichen, angeordnet sein, welche
insbesondere für den Einsatz in Nutzkraftfahrzeugen von
besonderer Bedeutung ist. Des Weiteren kann zum Antrieb von zusätzlichen
Aggregaten auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle AN oder
der Abtriebswelle AB, ein Nebenabtrieb vorgesehen sein.
-
Die
eingesetzten Schaltelemente können als lastschaltende Kupplungen
oder Bremsen ausgebildet sein. Insbesondere können kraftschlüssige
Kupplungen oder Bremsen, wie z. B. Lamellenkupplungen, Bandbremsen
und/oder Konuskupplungen, verwendet werden. Des Weiteren können
als Schaltelemente auch formschlüssige Bremsen und/oder Kupplungen,
wie z. B. Synchronisierungen oder Klauenkupplungen eingesetzt werden.
-
Ein
weiterer Vorteil des hier vorgestellten Mehrstufengetriebes besteht
darin, dass an jeder Welle zusätzlich eine elektrische
Maschine als Generator und/oder als zusätzliche Antriebsmaschine
anbringbar ist.
-
- 1
- erste
Welle
- 2
- zweite
Welle
- 3
- dritte
Welle
- 4
- vierte
Welle
- 5
- fünfte
Welle
- 6
- sechste
Welle
- 7
- siebte
Welle
- 8
- achte
Welle
- A
- erstes
Schaltelement, erste Bremse
- B
- zweites
Schaltelement, zweite Bremse
- C
- drittes
Schaltelement, erste Kupplung
- D
- viertes
Schaltelement, zweite Kupplung
- E
- fünftes
Schaltelement, dritte Kupplung
- AB
- Abtriebswelle
- AN
- Antriebswelle
- GG
- Gehäuse
- GW
- Gehäusewand
- A1
- erste
Anlaufscheibe
- A2
- zweite
Anlaufscheibe
- L1
- erstes
Axiallager
- L2
- zweites
Axiallager
- L3
- drittes
Axiallager
- L4
- viertes
Axiallager
- L5
- fünftes
Axiallager
- L6
- sechstes
Axiallager
- L7
- siebtes
Axiallager
- L8
- achtes
Axiallager
- L9
- neuntes
Axiallager
- L10
- zehntes
Axiallager
- L11
- elftes
Axiallager
- L12
- zwölftes
Axiallager
- RS1
- erster
Planetenradsatz
- HO1
- Hohlrad
des ersten Planetenradsatzes
- SO1
- Sonnenrad
des ersten Planetenradsatzes
- ST1
- Steg
des ersten Planetenradsatzes
- PL1
- Planetenräder
des ersten Planetenradsatzes
- PL1i
- innere
Planetenräder des ersten Planetenradsatzes
- PL1a
- äußere
Planetenräder des ersten Planetenradsatzes
- RS2
- zweiter
Planetenradsatz
- HO2
- Hohlrad
des zweiten Planetenradsatzes
- SO2
- Sonnenrad
des zweiten Planetenradsatzes
- ST2
- Steg
des zweiten Planetenradsatzes
- PL2
- Planetenräder
des zweiten Planetenradsatzes
- PL2i
- innere
Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes
- PL2a
- äußere
Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes
- RS3
- dritter
Planetenradsatz
- HO3
- Hohlrad
des dritten Planetenradsatzes
- SO3
- Sonnenrad
des dritten Planetenradsatzes
- ST3
- Steg
des dritten Planetenradsatzes
- PL3
- Planetenräder
des dritten Planetenradsatzes
- RS4
- vierter
Planetenradsatz
- HO4
- Hohlrad
des vierten Planetenradsatzes
- SO4
- Sonnenrad
des vierten Planetenradsatzes
- ST4
- Steg
des vierten Planetenradsatzes
- PL4
- Planetenräder
des vierten Planetenradsatzes
- PL4i
- innere
Planetenräder des vierten Planetenradsatzes
- PL4a
- äußere
Planetenräder des vierten Planetenradsatzes
- i
- Übersetzung
- φ
- Stufensprung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005002337
A1 [0003, 0005, 0006, 0007, 0008, 0011, 0012, 0018, 0019, 0020, 0020, 0023, 0025, 0079]
- - DE 202006009123 U1 [0006]
- - DE 202006011432 U1 [0007]
- - DE 202006008815 U1 [0008]