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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeuggetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Steigende Anforderungen an die Performance von Fahrzeugen bei möglichst hoher Effizienz und niedrigem Kraftstoffverbrauch sowie geringem Schadstoffausstoß führen bei den Getrieben sowohl im Personenkraftwagenbereich als auch bei Nutzkraftwagen zu einer relativ hohen Anzahl von Gängen. Gleichzeitig ist der verfügbare Bauraum im Fahrzeug begrenzt und das Gewicht des Getriebes soll möglichst gering sein. Zudem werden Getriebe gesucht, die zugkraftunterbrechungsfreie Gangwechsel ermöglichen, dabei kostengünstig in der Herstellung sind und mit relativ geringem Aufwand in verschiedene Antriebskonzepte implementierbar sind.
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Bekannt sind Fahrzeuggetriebe mit zwei Teilgetrieben, beispielsweise Doppelkupplungsgetriebe. Bei diesen Getrieben bilden zwei in der Regel reibschlüssige eingangsseitige Kupplungen jeweils mit einer oder mehreren Radebenen beziehungsweise Radsätzen ein Teilgetriebe mit einem Leistungspfad, die im Wechsel vorgewählt und aktiv sind, so dass durch ein überschneidendes Öffnen und Schließen der Kupplungen im sequenziellen Wechsel eine lastschaltbare Schaltfolge entsteht.
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Bereits bekannt sind auch Doppelkupplungsgetriebe in Planetenbauweise. Die
DE 10 2004 014 081 A1 zeigt ein solches Getriebe mit einer Getriebeeingangswelle, bei dem drei Planetenradsätze sowie zwei reibschlüssige und mehrere formschlüssige Schaltelemente angeordnet sind, wobei die reibschlüssigen Schaltelemente zum Zuschalten verschiedener Leistungspfade und die formschlüssigen Schaltelemente zum Einstellen verschiedener Übersetzungsstufen in den Leistungspfaden wirksam sind, und bei dem insgesamt sieben Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisiert sind. In einem Teilbereich der Gänge sind zugkraftunterbrechungsfreie Gangwechsel mittels der reibschlüssigen Schaltelemente durchführbar.
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Die nicht vorveröffentlichte
DE 10 2012 201 369 A1 der Anmelderin zeigt einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor und mindestens einer Elektromaschine, bei dem ein Getriebe eine Getriebeeingangswelle, eine Getriebeausgangswelle und vier Planetenradsätze aufweist, wobei zwischen einem Antrieb und einem zweiten Planetenradsatz zwei Leistungspfade beziehungsweise Teilgetriebe mit jeweils einem festen Eingangsübersetzungsverhältnis ausgebildet sind. Die Elektromaschine und der erste Planetenradsatz sind dem ersten Teilgetriebe zugeordnet und über ein als Klauenkupplung oder Klauenbremse ausgebildetes erstes Schaltelement mit der Getriebeeingangswelle in Wirkverbindung bringbar.
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In dem bevorzugten Fall, dass die Planetenradsätze als einfache Minusgetriebe ausgebildet sind, ist die Elektromaschine entweder an das Hohlrad oder an den Planetenträger des ersten Planetenradsatzes angebunden und das Sonnenrad ist festgestellt oder feststellbar. Das Sonnenrad oder Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes ist über ein zweites Schaltelement mit dem ersten Teilgetriebe sowie über ein drittes Schaltelement mit dem zweiten Teilgetriebe verbindbar, und der Planetenträger ist über ein viertes Schaltelement mit dem ersten Teilgetriebe verbindbar. Das Sonnenrad oder das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes ist über ein fünftes Schaltelement mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes und über ein sechstes Schaltelement mit dem zweiten Teilgetriebe verbindbar, der Planetenträger ist über ein siebtes Schaltelement mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbindbar. Das Sonnenrad oder das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes ist über ein achtes Schaltelement mit dem zweiten Teilgetriebe und über ein neuntes Schaltelement mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbindbar, und der Planetenträger ist über ein zehntes Schaltelement mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes sowie ständig mit der Getriebeausgangswelle verbunden. Das jeweils andere der beiden Elemente Sonnenrad und Hohlrad ist festgestellt oder feststellbar. Jeweils zwei der Schaltelemente sind zu einem gemeinsamen Schaltelement mit zwei Schaltstellungen zusammengefasst.
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Mittels der zehn Schaltelemente beziehungsweise Schaltstellungen sind dreizehn Vorwärtsgänge schaltbar, von denen mindestens zehn Gänge in der Gangfolge lastschaltbar sind. Mittels eines elften Schaltelements, welches zur Verbindung der Getriebeausgangswelle mit dem zweiten Teilgetriebe schaltbar ist, können bis zu sechzehn Vorwärtsgänge realisiert sein, von denen mindestens zwölf lastschaltbar sind. Bei einem geometrisch gestuften Schaltschema dieses Getriebes wird sequenziell die Klauenkupplung oder Klauenbremse, welche die Elektromaschine mit der Getriebeeingangswelle schaltbar verbindet, geöffnet und geschlossen. In einem geschlossenen Kupplungszustand ergibt sich ein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb in den ungeraden Gängen. In einem geöffneten Kupplungszustand ergeben sich ein elektromotorischer Fahrbetrieb in den ungeraden Gängen und ein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb in den geraden Gängen. Bei den Gangwechseln der lastschaltbaren Gänge erfolgt die Lastschaltung über die elektromotorisch angetriebenen Gänge als Stützgänge.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeuggetriebe vorzustellen, welches eine vergleichsweise hohe Anzahl von zugkraftunterbrechungsfrei schaltbaren Gängen aufweist, das kompakt im Aufbau ist, und das in verschiedene Antriebstrangkonzepte einbaubar ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Fahrzeuggetriebe, das aus mehreren koppelbaren Planetenradsätzen besteht, durch eine geeignete Anbindung an zwei Getriebeeingangswellen in verbrennungsmotorischen oder hybriden Antriebssträngen betreibbar ist, wobei diese Getriebeeingangswellen über Trennkupplungen oder Trennbremsen an eine oder mehrere Antriebsmaschinen selektiv ankoppelbar sind. Die Planetenradsätze ermöglichen in einer kompakten und mit relativ wenigen Radebenen auskommenden Bauweise eine hohe Gangzahl. Zwei Getriebeeingangswellen können insbesondere dazu genutzt werden, ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei unabhängigen Leistungspfaden zu bilden, so dass eine sequenziell lastschaltbare Gangfolge realisierbar ist. Eine schaltbare Kopplung der beiden Leistungspfade miteinander kann darüber hinaus die Übersetzungs- und Antriebsmöglichkeiten erweitern.
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Demnach geht die Erfindung aus von einem Fahrzeuggetriebe, mit einer Antriebswelle, mit einer ersten und zweiten Getriebeeingangswelle, mit einem ersten und zweiten Trennelement, welche jeweils einer der beiden Getriebeeingangswellen unmittelbar oder mittelbar zugeordnet sind, mit einer Hauptwelle, mit einer Abtriebswelle und mit mindestens einem ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz, die als Elemente zumindest jeweils ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen Planetenträger mit Planetenrädern umfassen, sowie mit mehreren Schaltelementen zur Schaltung von Gangübersetzungen oder Triebverbindungen, wobei den Getriebeeingangswellen jeweils ein Teilgetriebe zugeordnet ist, und bei dem eines der beiden Teilgetriebe mindestens den ersten Planetenradsatz und das andere der beiden Teilgetriebe mindestens den zweiten Planetenradsatz aufweist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Fahrzeuggetriebe vorgesehen, dass der erste Planetenradsatz den beiden Getriebeeingangswellen antriebstechnisch vorgeordnet ist, wobei ein erstes der Elemente des ersten Planetenradsatzes, welches als dessen Antriebselement wirksam ist, antriebsseitig unmittelbar oder mittelbar mit der Antriebswelle verbunden oder verbindbar ist und getriebeseitig über das zweite Trennelement mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, wobei ein zweites der Elemente des ersten Planetenradsatzes, welches als dessen Abtriebselement wirksam ist, getriebeseitig entweder über das erste Trennelement mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist oder ständig mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist, und bei dem ein drittes der Elemente des ersten Planetenradsatzes, welches nicht als dessen Antriebs- oder Abtriebselement wirksam ist, an einem drehfesten Bauteil festgestellt oder feststellbar ist, wobei die erste Getriebeeingangswelle mit der zweiten Getriebeeingangswelle oder zumindest mit der Hauptwelle verbindbar ist, wobei die beiden Getriebeeingangswellen jeweils mit einem oder mehreren der zweiten, dritten und vierten Planetenradsätze wirkverbindbar sind, bei dem die Hauptwelle ausgangsseitig mit einem ersten der Elemente des vierten Planetenradsatzes, welches als dessen Antriebselement wirksam ist, verbunden ist, und wobei die Abtriebswelle mit einem zweiten der Elemente des vierten Planetenradsatzes, welches als dessen Abtriebselement wirksam ist, verbunden ist, derart, dass mittels der beiden Teilgetriebe zumindest dreizehn sequenziell lastschaltbare Vorwärtsgänge schaltbar sind, von denen ein Gang als Direktgang oder als Overdrivegang schaltbar ist.
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Durch diese Anordnung ist ein Fahrzeuggetriebe geschaffen, welches eine sehr große Anzahl von Gängen aufweist und dabei dennoch einen kompakten Aufbau aufweist. Das Fahrzeuggetriebe kann relativ einfach an verschiedene Anforderungen für konventionelle oder hybride Antriebsstränge sowohl im Personenwagenbereich als auch im Nutzkraftwagenbereich angepasst werden.
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Das Fahrzeuggetriebe weist zwei Eingangswellen auf, die jeweils mit einem der ersten beiden Planetenradsätze zwei voneinander unabhängige Leistungspfade beziehungsweise Teilgetriebe bilden, wobei in dem jeweils lastfreien Leistungspfad ein Gang vorgewählt werden kann, während der jeweils andere Leistungspfad die aktuell anliegende Last überträgt. Somit sind zwischen dem Antrieb und dem zweiten Planetenradsatz zwei voneinander unabhängige Leistungspfade schaltbar. Die den beiden Leistungspfaden antriebstechnisch nachgeordneten dritten und vierten Planetenradsätze sind flexibel mit den beiden Teilgetrieben einzeln oder zusammen in Wirkverbindung bringbar.
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Die vorgeschlagene Getriebestruktur ist als ein Zweieingangswellengetriebe insbesondere mit zwei Eingangsreibkupplungen oder einer Eingangskupplung und einer Eingangsbremse zum selektiven Zuschalten der Leistungspfade betreibbar, wobei das Antriebsmoment eines Verbrennungsmotors an das jeweilige Teilgetriebe übertragen wird. Möglich ist es auch, dass zumindest eines der beiden Teilgetriebe zusätzlich oder alleine von einer Elektromaschine antreibbar ist, welche an die entsprechende Eingangswelle anschließbar ist.
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Die realisierbaren Vorwärtsgänge der verschiedenen möglichen Ausführungsformen der Erfindung sind sequenziell lastschaltbar, so dass sich ein komfortabler Fahrbetrieb ergibt. Ein zusätzlicher Planetenradsatz, der als Wenderadsatz für eine Drehrichtungsumkehr zur Realisierung von Rückwärtsgangübersetzungen ausgebildet ist, kann an verschiedenen Stellen in der vorgeschlagenen Getriebestruktur eingebaut sein.
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Verschiedene mögliche Schaltschemata erlauben bei der Erfindung unterschiedliche Gangzahlen, beispielsweise mit einem Direktgang, der in einem der beiden Teilgetriebe realisierbar ist.
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Außerdem ist die vorgestellte Getriebestruktur mit einem zusätzlichen Schaltelement erweiterbar, um einen Overdrivegang zu realisieren, der durch eine Kopplung der beiden Teilgetriebe mittels des zusätzlichen Schaltelements mit einem geringen Aufwand erreichbar ist.
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Die verbauten Planetenradsätze ermöglichen bei einer entsprechenden Auslegung ihrer Standübersetzungen insbesondere eine Gangfolge, bei der die Gänge geometrisch gestuft sind, also mit in der Schaltfolge zunehmender Differenz der Höchstgeschwindigkeit in den Gängen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeuggetriebe als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist, mit einem ersten Trennelement und einem zweiten Trennelement, die als Reibkupplungen ausgebildet sind, wobei die erste Reibkupplung eingangsseitig mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden ist, welches als dessen Abtriebselement wirksam ist, und bei dem die erste Reibkupplung ausgangsseitig mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist, bei dem die zweite Reibkupplung eingangsseitig mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes verbunden ist, welcher als dessen Antriebselement wirksam ist, und bei dem die zweite Reibkupplung ausgangsseitig mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist.
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Demnach kann das Fahrzeuggetriebe als ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben in Planetenbauweise und zwei Reibkupplungen ausgebildet sein. Über die beiden Reibkupplungen sind die Getriebeeingangswellen jeweils mit dem ersten Planetenradsatz in eine Triebverbindung schaltbar, wobei bei der einen der beiden Getriebeeingangswellen beziehungsweise bei einem der beiden Teilgetriebe die Übersetzung des ersten Planetenradsatzes genutzt wird, und bei der anderen der beiden Getriebeeingangswellen beziehungsweise bei dem anderen der beiden Teilgetriebe diese nicht genutzt wird. Über das Antriebselement des ersten Planetenradsatzes ist wiederum eine Triebverbindung des ersten Planetenradsatzes mit der Antriebswelle vorhanden oder schaltbar.
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Bei einem Gangwechsel erfolgt der Lastübergang von einem aktiven Gang in einen benachbarten Folgegang jeweils durch überschneidendes Öffnen und Schließen der beiden Reibkupplungen, wobei der Reibschluss an der einen Kupplung abgebaut und an der anderen Kupplung aufgebaut wird. Dadurch wird die Zugkraft im Antriebsstrang aufrechterhalten.
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Die Antriebswelle, die beiden Reibkupplungen mit den beiden Getriebeeingangswellen, die Hauptwelle, die Abtriebswelle und die Planetenradsätze können sich in einer koaxialen Anordnung befinden, in der mehrere Wellenebenen radiale übereinander liegen, auf denen Schaltelemente angeordnet sind, die zur variablen Kopplung von Elementen beziehungsweise Wellen der Radsätze mittels Aktuatoren betätigbar sind. Durch die Bauform der miteinander koppelbaren Planetenradsätze und die koaxiale Anordnung ist eine besonders kompakte Getriebestruktur realisiert.
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Eine als vorteilhafter Basisradsatz beurteilte Anordnung für ein solches Doppelkupplungsgetriebe kann dadurch realisiert sein, dass die vier Planetenradsätze über ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein fünftes Schaltelement mit jeweils zwei, wechselweise schaltbaren Schaltstellungen sowie ein viertes Schaltelement mit einer Schaltstellung schaltbar sind, wobei bei dem ersten Planetenradsatz das Hohlrad über das erste Trennelement mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, das Sonnenrad an einem drehfesten Bauteil festgestellt oder feststellbar ist, und der Planetenträger über das zweite Trennelement mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, wobei bei dem zweiten Planetenradsatz das Hohlrad über das erste Schaltelement in dessen ersten Schaltstellung mit der ersten Getriebeeingangswelle und über das zweite Schaltelement in dessen ersten Schaltstellung mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes an einem drehfesten Bauteil festgestellt oder feststellbar ist, der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes über das zweite Schaltelement in dessen zweiten Schaltstellung mit der zweiten Getriebeeingangswelle und über das dritte Schaltelement in dessen zweiten Schaltstellung mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbindbar ist, wobei bei dem dritten Planetenradsatz das Hohlrad an einem drehfesten Bauteil festgestellt oder feststellbar ist, das Sonnenrad über das dritte Schaltelement in dessen ersten Schaltstellung mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbindbar ist und über das erste Schaltelement in dessen zweiten Schaltstellung mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, wobei bei dem dritten Planetenradsatz der Planetenträger über das fünfte Schaltelement in dessen ersten Schaltstellung mit der Hauptwelle und in dessen zweiten Schaltstellung mit dem Planetenträger des vierten Planetenradsatzes verbindbar ist, wobei bei dem vierten Planetenradsatz das Hohlrad an einem drehfesten Bauteil festgestellt oder feststellbar ist, das Sonnenrad mit der Hauptwelle verbunden ist, und der Planetenträger ausgangsseitig mit der Abtriebswelle verbunden ist, und bei dem die erste Getriebeeingangswelle über das vierte Schaltelement in dessen Schaltstellung mit der Hauptwelle verbindbar ist, so, dass dreizehn oder fünfzehn Vorwärtsgänge realisierbar sind, die mittels des ersten und zweiten Trennelements sequenziell lastschaltbar sind, wobei der dreizehnte Gang oder der fünfzehnte Gang als ein Direktgang realisierbar ist, welcher mittels des zweiten Trennelements und den zweiten, dritten und fünften Schaltelementen schaltbar ist.
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An dieser Stelle sei festgehalten, dass ein Schaltelement sowohl eine einzelne als auch mehrere, zu Paketen zusammengefasste Schaltvorrichtungen umfassen kann. Unter einer Schaltstellung wird eine Position eines Schaltelements verstanden, in der eine kraftschlüssige Verbindung zweier Bauteile besteht beziehungsweise durch das Schaltelement hergestellt ist. Ein Schaltelement mit beispielsweise zwei Schaltstellungen kann demnach wechselweise eine erste oder eine zweite kraftschlüssige Verbindung herstellen oder lösen. Ein Schaltelement weist zudem eine Neutralstellung auf, in der es verbindungslos positioniert ist. Die Schaltelemente können als kostengünstige, formschlüssige Klauenschaltelemente ausgebildet sein.
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Bei dem gerade aufzeigten Basisradsatz gehört der erste Planetenradsatz zu dem durch die erste Reibkupplung und die erste Getriebeeingangswelle definierten ersten Teilgetriebe, der zweite Planetenradsatz gehört zu dem durch die zweite Reibkupplung und die zweite Getriebeeingangswelle definierten zweiten Teilgetriebe. Da bei dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz jeweils eines der Elemente, nämlich das Sonnenrad, an einem drehfesten Bauteil festgestellt oder zumindest feststellbar ist, und jeweils ein zweites Element, nämlich das Hohlrad, mit der ersten beziehungsweise zweiten Getriebeeingangswelle verbunden oder verbindbar ist, wirken die beiden ersten Planetenradsätze als Eingangskonstanten ihrer Teilgetriebe mit einem jeweiligen festen Übersetzungsverhältnis.
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Eine lastschaltbare sequenzielle Gangfolge ergibt sich durch Kombinieren der Planetenradsatzübersetzungen, nämlich derart, dass der jeweilige Folgegang lastfrei vorgewählt werden kann und der Lastübergang durch Deaktivieren des jeweils einen Leistungspfades sowie Aktivieren des jeweils anderen Leistungspfades über die Trennelemente beziehungsweise Reibkupplungen erfolgt.
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Durch die Anordnung dieses Basisradsatzes ist mit vier Planetenradsätzen sowie mit fünf Schaltelementen, die insgesamt neun Schaltstellungen besitzen, ein kompaktes Doppelkupplungsgetriebe mit wahlweise dreizehn oder fünfzehn Vorwärtsgängen realisiert, wobei der größte Gang als ein Direktgang ausgelegt ist.
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Der Direktgang kann dadurch realisiert sein, dass die zweite Getriebeeingangswelle eingangsseitig über das zweite Trennelement mit dem Planetenträger des ersten Planetengetriebes und durch diesen mit der Antriebswelle verbunden wird. Dadurch wird die Übersetzung des ersten Planetenradsatzes überbrückt. Weiterhin werden die ein Drehmoment abgebenden Elemente der zweiten, dritten und vierten Planetenradsätze hintereinander geschaltet, wobei die zweite Getriebeeingangswelle getriebeseitig über das zweite Schaltelement mit dem Abtriebselement des zweiten Planetenradsatzes verbunden wird, das Abtriebselement des zweiten Planetenradsatzes seinerseits über das dritte Schaltelement mit dem Abtriebselement des dritten Planetenradsatzes verbunden wird, und das Abtriebselement des dritten Planetenradsatzes seinerseits über das fünfte Schaltelement mit dem Abtriebselement des vierten Planetenradsatzes verbunden wird, welches seinerseits mit der Abtriebswelle drehfest gekoppelt ist, so dass die Planetenradsätze zwar miteinander verbunden sind, deren Übersetzungen zum Abtrieb hin aber nicht wirksam sind.
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Die Getriebestruktur eines dreizehngängigen Getriebes gemäß der Erfindung kann im Wesentlichen baugleich mit der Getriebestruktur eines fünfzehngängigen Getriebes sein, indem in einem möglichen Schaltschema zwei benachbarte Gänge, beispielsweise die Gänge neun und zehn, ausgelassen sind, um die Gangzahl auf dreizehn zu verringern. Die Übersetzungen der Gänge verschieben sich im Schaltschema dadurch derart, dass die ursprünglichen Übersetzungen der ersten und zweiten Gänge entfallen. In der Folge kann der ausgangsseitige vierte Planetenradsatz mit einer längeren Standübersetzung ausgelegt sein. Die neuen ersten und zweiten Gänge weisen dann annähernd die Übersetzungen der ursprünglichen dritten und vierten Gänge auf. Dies kann beispielsweise für die Leistung beim Anfahren vergleichsweise leichterer oder kleinerer Nutzfahrzeuge von Vorteil sein.
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Die Planetenradsätze können als einfache Minusgetriebe, also als Umlaufgetriebe mit einer negativen Standübersetzung ausgebildet sein, wobei die Standübersetzung durch das Übersetzungsverhältnis zweier Planetensatzelemente bei festgehaltenem Planetenträger gegeben ist und die Zähnezahlen von Hohlrädern beziehungsweise Rädern mit Innenverzahnung nach der gängigen Norm negative Vorzeichen erhalten. Die beiden im Falle der Standübersetzung drehenden Elemente, also Hohlrad und Sonnenrad, weisen dabei entgegengesetzte Drehrichtungen auf. Wird dagegen der Planetenträger als Antriebselement oder Abtriebselement eingesetzt und eines der beiden anderen Elemente, beispielsweise das Sonnenrad, festgehalten, ergibt sich die gleich Drehrichtung zwischen Antrieb und Abtrieb. Grundsätzlich sind auch Plusplanetenradsätze für das Fahrzeuggetriebe möglich, wobei dann die Planetenträger- und Hohlradanbindungen zu tauschen sind, da Hohlrad und Sonnenrad hierbei aufgrund doppelter Planetenräderreihen gleiche Drehrichtungen aufweisen. Die Standübersetzung erhöht sich dann um den Betrag 1 gegenüber einem entsprechenden Minusgetriebe.
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Bei einer weiteren Ausführungsform eines Basisradsatzes mit den Merkmalen der Erfindung ist vorgesehen, dass die vier Planetenradsätze über ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein fünftes Schaltelement mit jeweils zwei wechselweise schaltbaren Schaltstellungen sowie ein viertes und ein sechstes Schaltelement mit jeweils einer Schaltstellung schaltbar sind, wobei bei dem ersten Planetenradsatz das Hohlrad über das erste Trennelement mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, das Sonnenrad an einem drehfesten Bauteil festgestellt oder feststellbar ist, und der Planetenträger über das zweite Trennelement mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, wobei bei dem zweiten Planetenradsatz das Hohlrad über das erste Schaltelement in dessen ersten Schaltstellung mit der ersten Getriebeeingangswelle und über das zweite Schaltelement in dessen ersten Schaltstellung mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes an einem drehfesten Bauteil festgestellt oder feststellbar ist, und der Planetenträger des zweiten Planetenradsatz über das zweite Schaltelement in dessen zweiten Schaltstellung mit der zweiten Getriebeeingangswelle sowie über das dritte Schaltelement in dessen zweiten Schaltstellung mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbindbar ist, wobei bei dem dritten Planetenradsatz das Hohlrad an einem drehfesten Bauteil festgestellt oder feststellbar ist, das Sonnenrad über das dritte Schaltelement in dessen ersten Schaltstellung mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbindbar ist und über das erste Schaltelement in dessen zweiten Schaltstellung mit der ersten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, und der Planetenträger des dritten Planetenradsatzes über das fünfte Schaltelement in dessen ersten Schaltstellung mit der Hauptwelle sowie in dessen zweiten Schaltstellung mit dem Planetenträger des vierten Planetenradsatzes verbindbar ist, wobei bei dem vierten Planetenradsatz das Hohlrad an einem drehfesten Bauteil festgestellt oder feststellbar ist, das Sonnenrad mit der Hauptwelle verbunden ist sowie der Planetenträger ausgangsseitig mit der Abtriebswelle verbunden ist, und bei dem die erste Getriebeeingangswelle über das vierte Schaltelement in dessen Schaltstellung mit der Hauptwelle sowie über das sechste Schaltelement in dessen Schaltstellung mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, derart, dass vierzehn oder sechzehn Vorwärtsgänge realisierbar sind, die über das erste und zweite Trennelement sequenziell lastschaltbar sind, wobei der dreizehnte Gang oder der fünfzehnte Gang als ein Direktgang realisierbar ist, welcher über das zweite Trennelement und die zweiten, dritten und fünften Schaltelemente schaltbar ist, und bei dem der vierzehnte Gang oder der sechzehnte Gang als ein Overdrivegang realisierbar sind, welcher über das erste Trennelement und die zweiten, dritten, fünften und sechsten Schaltelemente schaltbar ist, wobei durch das sechste Schaltelement eine Kopplung der beiden Teilgetriebe herstellbar ist.
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Durch diesen Basisradsatz ist ein kompaktes Doppelkupplungsgetriebe mit einem Direktgang und einem Overdrivegang realisiert, bei dem der Direktgang über die zweite Kupplung und der Overdrivegang über die erste Kupplung schaltbar sind. Dieser Basisradsatz ermöglicht demnach mit vier Planetenradsätzen sowie mit sechs Schaltelementen, die insgesamt zehn Schaltstellungen besitzen, wahlweise vierzehn oder sechzehn lastschaltbare Vorwärtsgänge, wobei die Gangübersetzungen vorzugsweise geometrisch gestuft sind.
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Der Overdrivegang kann dadurch realisiert sein, dass die zweite Getriebeeingangswelle über das sechste Schaltelement mit der ersten Getriebeeingangswelle und die erste Getriebeeingangswelle ihrerseits über das erste Trennelement mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes verbunden wird. Durch diese Teilgetriebekopplung wirkt die Übersetzung des ersten Planetenradsatzes auf die zweite Getriebeeingangswelle. Weiterhin werden, wie beim Direktgang, die ein Drehmoment abgebenden Elemente der zweiten, dritten und vierten Planetenradsätze hintereinander geschaltet, wobei die zweite Getriebeeingangswelle getriebeseitig über das zweite Schaltelement mit dem Abtriebselement des zweiten Planetenradsatzes verbunden wird, das Abtriebselement des zweiten Planetenradsatzes seinerseits über das dritte Schaltelement mit dem Abtriebselement des dritten Planetenradsatzes verbunden wird, und das Abtriebselement des dritten Planetenradsatzes seinerseits über das fünfte Schaltelement mit dem Abtriebselement des vierten Planetenradsatzes verbunden wird, welches seinerseits mit der Abtriebswelle verbunden ist, so dass die Planetenradsätze miteinander verbunden sind und nur die Übersetzung des ersten Planetenradsatzes zum Abtrieb hin wirksam ist.
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Da der Overdrivegang bei dieser Anordnung durch eine Kopplung der beiden Teilgetriebe, also durch eine Verbindung der Getriebeeingangswellen schaltbar ist, erfordert dessen Realisierung keine eigene Wellenebene, auf der die erste Getriebeeingangswelle über die Hauptwelle direkt mit der Abtriebswelle verbunden werden müsste. Dadurch vereinfacht sich die Getriebestruktur im Bau- und Kostenaufwand gegenüber einer konventionellen Anordnung mit einem Overdrivegang oder Direktgang.
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Die Getriebestruktur eines vierzehngängigen Getriebes mit den Merkmalen der Erfindung kann im Wesentlichen baugleich mit der Getriebestruktur eines sechzehngängigen Getriebes sein, indem in einem möglichen Schaltschema zwei benachbarte Gänge ausgelassen sind, um die Gangzahl auf vierzehn zu verringern. Aufgrund des Gangwegfalls, beispielsweise eines neunten und zehnten Gangs, und der sich daraus ergebenden Gangverschiebung, kann der ausgangsseitige vierte Planetenradsatz mit einer längeren Standübersetzung ausgelegt werden, wodurch sich eine längere Übersetzung der neuen ersten und zweiten Anfahrgänge ergibt.
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Außerdem kann vorgesehen sein, dass ein Schaltelement mit zwei wechselweise schaltbaren Schaltstellungen in dem Basisgetriebe angeordnet ist, mittels dem bei dem vierten Planetenradsatz das Hohlrad in der ersten Schaltstellung an einem drehfesten Bauteil feststellbar ist und in der zweiten Schaltstellung das Hohlrad mit dem Planetenträger verbindbar ist.
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Demnach kann bei dem Basisradsatz die Anbindung des Hohlrads des vierten Planetenradsatzes durch ein zusätzliches Schaltelement als eine lösbare Verbindung ausgeführt sein. In denjenigen Gängen, in denen die Übersetzung des vierten Planetenradsatzes benötigt wird, wird das Hohlrad festgestellt. In denjenigen anderen Gängen, in denen die Übersetzung des vierten Planetenradsatzes nicht benötigt wird, kann bei gelöstem Hohlrad anstelle eines nun freien Mitlaufens der Planetenräder und/oder des Sonnenrads die Schaltung eines Blockumlaufs des vierten Planetenradsatzes ermöglicht werden. Dadurch können in den betreffenden Gängen unnötige Lagerverluste von frei mitlaufenden Rädern vermieden werden. Der Blockumlauf kann dadurch erreicht werden, dass das zusätzliche Schaltelement neben der Schaltstellung zum Feststellen des Hohlrads eine zweite Schaltstellung zum Verbinden zweier Elemente des Planetenradsatzes, beispielsweise des Hohlrads mit dem Planetenträger, aufweist. Das zusätzliche Schaltelement stellt in dieser Schaltstellung durch den Blockumlauf definierte Drehzahlverhältnisse am vierten Planetenradsatz sicher ohne dabei selbst lastführend zu sein.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, bei gelöstem Hohlrad den Blockumlauf durch geeignete Kombinationen von Schaltstellungen von anderen, ohnehin vorhandenen Schaltelementen herbeizuführen und auf die zweite Schaltstellung zu verzichten, sofern dies ein mögliches Schaltschema des Getriebes erlaubt und dies zweckmäßig ist.
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Weiterhin ist es möglich, auch bei den anderen Planetenradsätzen das festgesetzte Element, also das Sonnenrad oder das Hohlrad, jeweils durch ein zusätzliches Schaltelement mit dem drehfesten Bauteil beziehungsweise Gehäuse lösbar verbindbar auszuführen und einen Blockumlauf zu ermöglichen, um Lagerverluste zu verringern.
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Um noch mehr Bauraum, Kosten und Gewicht einzusparen, können benachbarte Schaltelemente, die in den möglichen oder zumindest in den bevorzugt vorgesehenen Schaltschemata nie gleichzeitig geschlossen sind, zu Schaltelementen mit mehreren Schaltstellungen, die über einen einzigen Aktuator wechselweise betätigt werden, als Schaltpakete zusammengefasst werden. Bekanntermaßen werden bereits häufig doppelseitige beziehungsweise doppeltwirkende Schaltelemente mit jeweils zwei Schaltstellungen und einer dazwischen liegenden Neutralstellung in verschiedenen Getrieben verwendet. Dies ist auch bei dem Getriebe gemäß der Erfindung vorzugsweise vorgesehen.
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Das Getriebe mit den Merkmalen der Erfindung ermöglicht darüber hinaus auch die Nutzung von Dreifachschaltelementen. Demnach kann vorgesehen sein, dass das erste und vierte Schaltelement zu einem Dreifachschaltelement mit drei wechselweise schaltbaren Schaltstellungen zusammengefasst sind. Dies ist möglich, weil die entsprechenden Schaltstellungen das gleiche Teilgetriebe betreffen und in einem möglichen Schaltschema nie gleichzeitig geschlossen oder vorgewählt werden müssen. Dadurch ergibt sich ein zusätzlicher Bauraum- und Gewichtsvorteil.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein erstes und ein zweites Trennelement angeordnet sind, wobei das erste Trennelement als eine Bremse ausgebildet ist, mittels der das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes, welches nicht als dessen Antriebs- oder Abtriebselement wirksam ist, an einem drehfesten Bauteil lösbar festbremsbar ist, wobei das zweite Trennelement als eine Reibkupplung ausgebildet ist, mittels welcher der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes, der als dessen Antriebselement wirksam ist, mit der zweiten Getriebeeingangswelle reibschlüssig verbindbar ist, und bei dem das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes, welches als dessen Abtriebselement wirksam ist, mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist.
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Demnach können in dem Getriebe gemäß der Erfindung anstelle von zwei Reibkupplungen alternativ dazu eine Reibkupplung und eine Bremse zum Einsatz kommen. Dies ist möglich, weil der erste Planetenradsatz als eine Eingangskonstante des ersten Teilgetriebes wirksam ist. Dementsprechend wird zum Aktivieren der Gänge des ersten Teilgetriebes anstelle einer ersten Reibkupplung jeweils die Bremse geschlossen und damit das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes festgebremst und das zweite Trennelement, also die Reibkupplung geöffnet. Zum Aktivieren der Gänge des zweiten Teilgetriebes wird entsprechend jeweils die Reibkupplung geschlossen und die Bremse zum lastfreien Vorwählen des jeweiligen Folgegangs gelöst. Die Bremse übernimmt somit die Funktion des bisher beschriebenen ersten Trennelements. Ein Schaltschema des Getriebes kann bei den beiden genannten Ausführungsformen mit zwei Reibkupplungen oder mit einer Reibkupplung und einer Bremse identisch sein.
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Um bei dem vorgestellten Fahrzeuggetriebe zumindest einen Rückwärtsgang zu realisieren, ist vorzugsweise ein weiterer einfacher Planetenradsatz angeordnet, der als ein Wenderadsatz zur Drehrichtungsumkehr zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb wirksam ist. Der Wenderadsatz kann an verschiedenen Stellen in die Getriebestruktur mit den Merkmalen der Erfindung integriert sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann diesbezüglich vorgesehen sein, dass zur Realisierung von bis zu fünfzehn Rückwärtsgängen, die mittels des ersten und zweiten Trennelements sequenziell lastschaltbar sind, ein fünfter Planetenradsatz, welcher als ein Wenderadsatz wirksam ist, sowie ein siebtes Schaltelement mit zwei wechselweise schaltbaren Schaltstellungen, axial vor dem ersten Planetenradsatz angeordnet und diesem antriebstechnisch vorgeschaltet sind, wobei bei dem fünften Planetenradsatz das Hohlrad mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes verbunden ist, das Sonnenrad mit der Antriebswelle verbunden ist, und der Planetenträger über das siebte Schaltelement in dessen ersten Schaltstellung mit der Antriebswelle verbindbar ist und in dessen zweiten Schaltstellung an einem drehfesten Bauteil feststellbar ist.
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Der fünfte Planetenradsatz beziehungsweise Wenderadsatz ist demnach am Getriebeeingang, im Kraftfluss vor dem ersten Planetenradsatz und den Trennelementen an das Getriebe angekoppelt. Daher ist der fünfte Planetenradsatz als eine Vorschaltgruppe wirksam. Im beispielhaften Falle des oben beschriebenen fünfzehngängigen Basisgetriebes ergeben sich daraus ebenfalls fünfzehn Rückwärtsgänge, wobei im Rückwärtsfahrbetrieb die negative Standübersetzung des vorgeschalteten Planetenradsatzes wirksam ist. In den Vorwärtsgängen kann der Planetenradsatz verblockt umlaufen, wodurch vorteilhaft Lagerverluste in dem fünften Planetenradsatz vermieden werden. Die hohe Zahl von fünfzehn möglichen Rückwärtsgängen ist über die beiden Trennkupplungen sequenziell lastschaltbar. Das siebte Schaltelement dient zum Umschalten zwischen den Rückwärtsgangübersetzungen und den Vorwärtsgangübersetzungen.
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Diese Anordnung ermöglicht Rückwärtsgänge, die vergleichsweise kurz übersetzt sein können. Beispielsweise können die Rückwärtsgänge eine etwa 1,6-fach so hohe Übersetzung wie die entsprechenden Vorwärtsgänge aufweisen. Die Rückwärtsgänge können dabei den gleichen konstanten Gangsprung wie die Vorwärtsgänge aufweisen. Demnach sind insbesondere Rückwärtsgänge realisierbar, die im Leerlauf einer als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmaschine eine sehr geringe Fahrgeschwindigkeit erzeugen, so dass bei vollständig geschlossener Reibkupplung und ohne oder mit nur geringer Fahrpedalbetätigung ein komfortables, feinfühliges rückwärtiges Rangieren allein durch die Betätigung der Betriebsbremse des Fahrzeugs möglich ist. Wegen der kurzen Übersetzung des Antriebsmomentes ist in den Rückwärtsgängen eine Begrenzung des Drehmoments des Verbrennungsmotors sinnvoll, um die Belastung des Getriebes zu begrenzen.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Realisierung von bis zu acht Rückwärtsgängen ein fünfter Planetenradsatz, welcher als ein Wenderadsatz wirksam ist, sowie ein siebtes Schaltelement mit zwei wechselweise schaltbaren Schaltstellungen, axial zwischen dem ersten und zweiten Planetenradsatz angeordnet und dem zweiten Planetenradsatz antriebstechnisch vorgeschaltet sind, wobei bei dem fünften Planetenradsatz das Hohlrad über das zweite Schaltelement in dessen ersten Schaltstellung mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und in dessen zweiten Schaltstellung mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbindbar ist, das Sonnenrad des fünften Planetenradsatzes mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist, und der Planetenträger fünften Planetenradsatzes mittels des siebten Schaltelements in dessen ersten Schaltstellung mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist und in dessen zweiten Schaltstellung an einem drehfesten Bauteil feststellbar ist.
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Diese Anordnung ermöglicht Rückwärtsgänge, die einen größeren konstanten Gangsprung im Vergleich zu den Vorwärtsgängen aufweisen können. Der Wenderadsatz ist hierbei dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet. Die Rückwärtsgänge sind bei dieser Anordnung sämtlich über die gleiche Reibkupplung beziehungsweise das gleiche Teilgetriebe, also die zweite Reibkupplung beziehungsweise das zweite Teilgetriebe, realisiert und damit nicht lastschaltbar. Allerdings ist durch einen Wechsel der jeweils lastführenden Reibkupplung ein Umschalten unter Last zwischen einem Rückwärtsgang und einem Vorwärtsgang möglich. Diese Funktion ist beispielsweise beim sogenannten Freischaukeln des Fahrzeugs in schwierigem Gelände vorteilhaft nutzbar.
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Bei einer letzten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Realisierung von bis zu vier Rückwärtsgängen ein fünfter Planetenradsatz, welcher als ein Wenderadsatz wirksam ist, sowie ein siebtes Schaltelement mit einer Schaltstellung axial zwischen dem zweiten und dem dritten Planetenradsatz angeordnet sind, wobei das siebte Schaltelement und das zweite Schaltelement zu einem Dreifachschaltelement mit drei Schaltstellungen zusammengefasst sind, wobei bei dem fünften Planetenradsatz das Hohlrad mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist und über das Dreifachschaltelement in dessen zweiten Schaltstellung mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, das Sonnenrad des fünften Planetenradsatzes über das Dreifachschaltelement in dessen dritten Schaltstellung mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbindbar ist, und der Planetenträger des fünften Planetenradsatzes gemeinsam mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes an einem drehfesten Bauteil festgestellt ist.
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Diese Anordnung ermöglicht zwar weniger Rückwärtsgänge, dafür kann jedoch ein separates siebtes Schaltelement eingespart werden. Dies insbesondere deshalb, weil die Funktion zum Umschalten von den Vorwärtsgängen in die Rückwärtsgänge in das vorhandene zweite Schaltelement als eine dritte Schaltstellung integriert ist, wodurch sich der Kosten- und Bauaufwand verringert. Grundsätzlich kann jedoch anstatt des Dreifachschaltelements das siebte Schaltelement auch als Einzelelement und das zweite Schaltelement als Doppelschaltelement ausgebildet sein.
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Zum Schalten der Rückwärtsgänge wird bei dieser Ausführungsform zunächst das antreibende Sonnenrad des fünften Planetenradsatzes direkt mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden und damit der zweite Planetenradsatz im Kraftfluss umgangen. Der Abtrieb erfolgt über das Hohlrad des fünften Planetenradsatzes, welches mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, der wiederum mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbindbar ist. Der Gangsprung der Rückwärtsgänge kann bei dieser Getriebevariante relativ groß ausgelegt sein.
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An dieser Stelle sei bemerkt, dass die Getriebestruktur mit den Merkmalen der Erfindung mit zwei Teilgetrieben beziehungsweise zwei Leistungspfaden über zwei Getriebeeingangswellen auch eine einfache Implementierung in einen Hybridantriebsstrang ermöglicht, indem zumindest eine der beiden Getriebeeingangswellen an den Rotor einer Elektromaschine anschließbar ist, um einen elektromotorischen oder einen elektromotorisch-verbrennungsmotorisch kombiniert angetriebenen Fahrbetrieb zu ermöglichen.
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Schließlich sei bemerkt, dass selbstverständlich weitere Ausführungsvarianten sowie sinnvolle Kombinationen der dargestellten Ausführungsformen möglich sind und die Erfindung diesbezüglich keineswegs auf die beschriebenen Ausführungsformen begrenzt ist.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit mehreren Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
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1 ein Getriebeschema einer ersten Ausführungsform eines Fahrzeuggetriebes mit den Merkmalen der Erfindung, mit zwei Getriebeeingangswellen, zwei Kupplungen und vier Planetenradsätzen,
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2 ein Übersetzungsschema von Planetenradsätzen für ein 15-gängiges Fahrzeuggetriebe gemäß 1,
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3 ein Schaltschema für ein 15-gängiges Fahrzeuggetriebe mit einem Direktgang gemäß 1 und 2,
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4 ein Übersetzungsschema von Planetenradsätzen für ein 13-gängiges Fahrzeuggetriebe gemäß 1,
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5 ein Schaltschema für ein 13-gängiges Fahrzeuggetriebe mit einem Direktgang gemäß 1 und 4,
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6 ein Getriebeschema einer zweiten Ausführungsform eines Fahrzeuggetriebes mit den Merkmalen der Erfindung, mit einer schaltbaren Teilgetriebekopplung mittels einer Verbindung der beiden Getriebeeingangswellen,
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7 ein Schaltschema für ein 16-gängiges Fahrzeuggetriebe mit einem Direktgang und einem Overdrivegang gemäß 6 und 2,
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8 ein Getriebeschema einer dritten Ausführungsform eines Fahrzeuggetriebes mit den Merkmalen der Erfindung mit einem Dreifachschaltelement,
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9 ein Getriebeschema einer vierten Ausführungsform eines Fahrzeuggetriebes mit den Merkmalen der Erfindung, mit einer Kupplung und einer Bremse,
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10 ein Schaltschema für ein 15-gängiges Fahrzeuggetriebe mit einem Direktgang gemäß 9 und 2,
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11 ein Getriebeschema einer fünften Ausführungsform eines Fahrzeuggetriebes mit den Merkmalen der Erfindung, mit einer ersten Anordnung eines Rückwärtsgangplanetenradsatzes,
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12 ein Übersetzungsschema von Planetenradsätzen für ein Fahrzeuggetriebe gemäß 11,
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13 ein Schaltschema für ein 15-gängiges Fahrzeuggetriebe mit einem Direktgang sowie mit fünfzehn Rückwärtsgängen gemäß 11 und 12,
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14 ein Getriebeschema einer sechsten Ausführungsform eines Fahrzeuggetriebes mit den Merkmalen der Erfindung, mit einer zweiten Anordnung eines Rückwärtsgangplanetenradsatzes,
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15 ein Schaltschema für ein 15-gängiges Fahrzeuggetriebe mit einem Direktgang sowie mit acht Rückwärtsgängen gemäß 14 und 12,
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16 ein Getriebeschema einer siebten Ausführungsform eines Fahrzeuggetriebes mit den Merkmalen der Erfindung, mit einer dritten Anordnung eines Rückwärtsgangplanetenradsatzes,
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17 ein Übersetzungsschema von Planetenradsätzen für ein Fahrzeuggetriebe gemäß 16,
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18 ein Schaltschema für ein 15-gängiges Fahrzeuggetriebe mit einem Direktgang sowie mit vier Rückwärtsgängen gemäß 16 und 17,
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19 ein Getriebeschema einer achten Ausführungsform eines Fahrzeuggetriebes mit den Merkmalen der Erfindung, mit einem zusätzlichen Schaltelement an einem vierten Planetenradsatz, und
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20 ein Schaltschema für ein 15-gängiges Fahrzeuggetriebe mit einem Direktgang gemäß 19 und 2.
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Einführend sei erwähnt, dass in den Figuren zur Vereinfachung baugleiche oder funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Demnach umfasst ein in 1 schematisch dargestelltes Fahrzeuggetriebe im Wesentlichen vier Planetenradsätze PG1, PG2, PG3, PG4, eine Antriebswelle AW, zwei Getriebeeingangswellen GE1, GE2, zwei als reibschlüssige Kupplungen K1, K2 ausgebildete Trennelemente, eine Hauptwelle HW und eine Abtriebswelle AB, die sich in einer zueinander koaxialen Anordnung befinden.
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Die vier Planetenradsätze PG1, PG2, PG3, PG4 sind als einfache Minusgetriebe ausgebildet, die jeweils ein radial äußeres Hohlrad HR1, HR2, HR3, HR4, ein radial inneres Sonnenrad SR1, SR2, SR3, SR4 und einen mehrere Planetenräder PR1, PR2, PR3, PR4 führenden Planetenträger PT1, PT2, PT3, PT4 aufweisen, wobei die Planetenräder PR1, PR2, PR3, PR4 mit dem Sonnenrad SR1, SR2, SR3, SR4 und dem Hohlrad HR1, HR2, HR3, HR4 kämmen.
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Der erste Planetenradsatz PG1 ist am Getriebeeingang angeordnet, und zwar axial sowie antriebstechnisch noch vor den beiden Reibkupplungen K1, K2. Sein Planetenträger PT1 ist eingangsseitig mit der Antriebswelle AW drehfest verbunden, welche mit einer nicht dargestellten, beispielsweise als Verbrennungsmotor ausgebildeten, Antriebsmaschine antriebsverbunden ist. Der Planetenträger PT1 ist somit als Antriebselement des ersten Planetenradsatzes PG1 wirksam. Dieser Planetenträger PT1 ist getriebeseitig mit der Eingangsseite der zweiten Reibkupplung K2 verbunden. Die Ausgangsseite der zweiten Reibkupplung K2 ist mit der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 verbunden, welche als eine Hohlwelle ausgebildet ist. Das Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes PG1 ist an einem drehfesten Bauteil GH, beispielsweise einem Gehäuse ständig festgelegt. Das Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes PG1 ist mit der Eingangsseite der ersten Reibkupplung K1 verbunden und als Abtriebselement des Planetenradsatzes PG1 wirksam. Die Ausgangsseite der ersten Reibkupplung K1 ist mit der ersten Getriebeeingangswelle GE1 verbunden, welche zu der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 als eine radial innere Welle ausgebildet ist, die getriebeseitig aus der radial äußeren zweiten Getriebeeingangswelle GE2 heraustritt.
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Der erste Planetenradsatz PG1 bildet zusammen mit der ersten Reibkupplung K1 und der ersten Getriebeeingangswelle GE1 ein erstes Teilgetriebe TG1 mit einer ersten festen Eingangsübersetzung. Zur Herstellung einer Triebverbindung zwischen der Antriebswelle AW und der zweiten Reibkupplung K2 beziehungsweise der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 ist der erste Planetenradsatz PG1 über den Planetenträger PT1 lediglich überbrückt.
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Der in der Getriebeanordnung gemäß 1 axial sowie antriebstechnisch nachfolgende zweite Planetenradsatz PG2 bildet mit der zweiten Reibkupplung K2 und der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 ein zweites Teilgetriebe TG2 mit einer zweiten festen Eingangsübersetzung. Das Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes PG2 ist als Antriebselement und dessen Planetenträger PT2 als Abtriebselement wirksam. Das Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes PG2 ist wiederum am Gehäuse GH ständig festgestellt.
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Koaxial zu den beiden Getriebeeingangswellen GE1, GE2 und axial zu der ersten Getriebeeingangswelle GE1 benachbart ist die Hauptwelle HW angeordnet. Das ausgangsseitige Ende der Hauptwelle HW ist fest mit dem Sonnenrad SR4 des vierten Planetenradsatzes PG4 verbunden.
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Die vier Planetenradsätze PG1, PG2, PG3, PG4 sind über ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein fünftes Schaltelement S1, S2, S3, S5 mit jeweils zwei Schaltstellungen A/B, C/D, E/F, H/I, die wechselseitig beziehungsweise wechselweise schaltbar sind, sowie mittels eines vierten Schaltelements S4 mit einer Schaltstellung G schaltbar.
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Die erste Getriebeeingangswelle GE1 beziehungsweise erste Reibkupplung K1 ist mittels des ersten Schaltelements S1 in seiner ersten Schaltstellung A mit dem Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes PG2 verbindbar. Durch die zweite Schaltstellung B des ersten Schaltelements S1 ist die erste Getriebeeingangswelle GE1 mit dem Sonnenrad SR3 des dritten Planetenradsatzes PG3 verbindbar. Weiterhin ist bei dem zweiten Planetenradsatz PG2 der Planetenträger PT2 über das dritte Schaltelement S3 in dessen zweiten Schaltstellung F mit dem Planetenträger PT3 des dritten Planetenradsatzes PG3 verbindbar.
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Außerdem ist die erste Getriebeeingangswelle GE1 über das vierte Schaltelement S4 in seiner Schaltstellung G direkt mit der Hauptwelle HW und damit mit dem Sonnenrad SR4 des vierten Planetenradsatzes PG4 verbindbar, welches als dessen Antriebselement wirksam ist.
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Die zweite Getriebeeingangswelle GE2 beziehungsweise die zweite Reibkupplung K2 ist mittels des zweiten Schaltelements S2 wechselweise in seiner ersten Schaltstellung C mit dem Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes PG2 oder in seiner zweiten Schaltstellung D mit dem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PG2 verbindbar.
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Bei dem dritten Planetenradsatz PG3 ist das Hohlrad HR3 am Gehäuse GH ständig festgestellt. Das Sonnenrad SR3 des dritten Planetenradsatzes PG3 ist mittels des dritten Schaltelements S3 in seiner ersten Schaltstellung E mit dem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PG2 verbindbar. Der Planetenträger PT3 des dritten Planetenradsatzes PG3 ist abtriebsseitig über das fünfte Schaltelement S5 wechselweise in dessen ersten Schaltstellung H mit der Hauptwelle HW und damit mit dem Antriebselement SR4 des vierten Planetenradsatzes PG4 oder in dessen zweiten Schaltstellung I mit dem Planetenträger PT4 und damit mit dem Abtriebselement des vierten Planetenradsatzes PG4 verbindbar. Außerdem ist bei dem vierten Planetenradsatz PG4 der Planetenträger PT4 ausgangsseitig mit der Abtriebswelle AB verbunden sowie dessen Hohlrad HR4 am Gehäuse GH ständig festgestellt.
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Die 2 zeigt als ein Zahlenbeispiel eine mögliche Übersetzung der vier als Minusgetriebe ausgebildeten Planetenradsätze PG1, PG2, PG3, PG4, wobei neben der jeweiligen negativen Standübersetzung i_0 bei festgehaltenem Planetenträger PT1, PT2, PT3, PT4 auch die in der Getriebestruktur gemäß 1 wirksame positive Übersetzung i_PG angegeben ist. Daraus ist ersichtlich, dass die jeweiligen Antriebs- und Abtriebselemente die gleiche Drehrichtung aufweisen. Die Übersetzungen i_PG der vier Planetenradsätze PG1, PG2, PG3, PG4 weisen in aufsteigender Reihenfolge die Werte 0,78, 1,62, 2,62 und 6,85 auf.
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Ein mögliches Schaltschema der Getriebeanordnung gemäß 1 zeigt die 3. Diejenigen Schaltstellungen des Getriebes, welche zur Einstellung eines jeweiligen Ganges aktiviert sind, sind in dem Schaltschema mit dem Kleinbuchstaben „x“ gekennzeichnet. Demnach sind bei diesem Getriebe fünfzehn Vorwärtsgänge „1“ bis „15“ schaltbar. In dem Schaltschema ist zu jedem Gang „1“ bis „15“ dessen Übersetzung i angegeben. Die Gänge „1“ bis „15“ weisen einen konstanten Gangsprung phi = 1,27 auf, so dass eine geometrische Stufung zur Anwendung kommt.
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Die fünfzehn Vorwärtsgänge werden in der Gangfolge im sequenziellen Wechsel über die beiden Kupplungen K1, K2 aktiviert, wobei durch ein Überschneidendes Öffnen und Schließen der Kupplungen K1, K2 der Lastübergang zwischen den beiden Teilgetrieben TG1, TG2 zugkrafterhaltend ist. Die Funktionsweise des Getriebes ist somit die eines Doppelkupplungsgetriebes. Bei den Doppelschaltelementen S1, S2, S3, S5 gemäß 1 liegt im Schaltschema zwischen dem Wechsel ihrer Schaltstellung A/B, C/D, E/F, H/I jeweils mindestens ein Gang, in dem sich diese in Neutral befinden, damit durch ihr Öffnen und Schließen die Zugkraft im Getriebe nicht unterbrochen werden muss.
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Beispielsweise erfolgt der Gangwechsel zwischen dem ersten Gang „1“ und dem zweiten Gang „2“ wie folgt:
Im ersten Gang „1“ ist die erste Kupplung K1 geöffnet und die zweite Kupplung K2 geschlossen. Das zweite Teilgetriebe TG2 ist also lastführend. Dabei befindet sich das zweite Schaltelement S2 in der Schaltstellung C, bei der antriebsseitig das Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes PG2 mit der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 und über die zweite Reibkupplung K2 sowie den Planetenträger PT1 des ersten Planetenradsatzes PG1 mit der Antriebswelle AW verbunden ist. Das dritte Schaltelement S3 befindet sich in seiner ersten Schaltstellung E, bei welcher der Planetenträger PT2 als Abtriebselement des zweiten Planetenradsatzes PG2 mit dem Sonnenrad SR3 des dritten Planetenradsatzes PG3, welches als dessen Antriebselement wirksam ist, verbunden ist. Außerdem ist der Planetenträger PT3 des dritten Planetenradsatzes PG3, welcher als dessen Abtriebselement wirksam ist, über das fünfte Schaltelement S5 in seiner ersten Schaltstellung H mit der Hauptwelle HW verbunden, so dass die Hauptwelle HW das Sonnenrad SR4 des vierten Planetenradsatzes PG4 antreibt und dessen Übersetzung über den Planetenträger PT4 des vierten Planetenradsatzes PG4 auf die Abtriebswelle AB wirkt.
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Im zweiten Gang „2“ bleiben die Schaltstellung E des dritten Schaltelements S3 sowie die Schaltstellung H des fünften Schaltelements S5 bestehen. Zusätzlich wird das erste Schaltelement S1 in die Schaltstellung A gerückt, bei der das Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes PG2 mit der ersten Getriebeeingangswelle GE 1 verbunden ist. Dies ist möglich, weil die erste Kupplung K1 noch geöffnet und damit das erste Teilgetriebe TG1 noch inaktiv ist.
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Zum Durchführen des Gangwechsels vom ersten Gang „1“ in den zweiten Gang „2“ wird nun die zweite Kupplung K2 geöffnet und die erste Kupplung K1 geschlossen, wobei der Reibschluss bei der einen Kupplung K2 abgebaut und bei der anderen Kupplung K1 zeitlich überschnitten aufgebaut wird, so dass schließlich der Lastübergang vom zweiten Teilgetriebe TG2 zum ersten Teilgetriebe TG1 ohne Zugkraftverlust im Antriebsstrang erfolgt. Anschließend kann das zweite Schaltelement S2 lastfrei geöffnet werden, um dessen zuvor im ersten Gang „1“ geschaltete Schaltstellung C in Richtung Neutral auszurücken.
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Der fünfzehnte Gang „15“ ist als ein Direktgang ausgelegt. In diesem fünfzehnten Gang ist bei geschlossener zweiter Kupplung K2 die Antriebswelle AW über die Planetenträger PT1, PT2, PT3, PT4 der vier Planetenradsätze PG1, PG2, PG3, PG4 mit der Abtriebswelle AB antriebsverbunden.
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4 zeigt ein zweites Zahlenbeispiel einer möglichen Übersetzung der vier Planetenradsätze PG1, PG2, PG3, PG4 für ein Getriebe gemäß 1 mit einer reduzierten Gangzahl, wobei der vierte Planetenradsatz PG4 eine kleinere Standübersetzung i_0 = –3,24 beziehungsweise eine kleinere Planetenradsatzübersetzung i_PG = 4,24 aufweist als im Ausführungsbeispiel der 2 aufweist, also länger übersetzt ist. Daraus ergibt sich ein Schaltschema gemäß 5 mit dreizehn Vorwärtsgängen „1“ bis „13“. Gegenüber dem Schaltschema der 3 sind die ursprünglichen neunten und zehnten Gänge „9“, „10“ ausgelassen. Der Direktgang ist als der dreizehnte Gang „13“ realisiert.
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In Verbindung mit der längeren Übersetzung i_PG = 4,24 des ausgangsseitigen vierten Planetenradsatzes PG4 verschieben sich die Gangübersetzungen derart, dass die Übersetzungen der ursprünglichen ersten und zweiten Gänge „1“, „2“ entfallen. Dementsprechend beginnt die Übersetzungsreihe im neuen ersten Gang „1“ mit einer Übersetzung i = 17,97, welche der Übersetzung i = 17,95 des ursprünglichen dritten Gangs „3“ nahe kommt.
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In der Getriebestruktur gemäß 1 ist zur Verdeutlichung des grundlegenden Aufbaus des Getriebes der Einfachheit halber kein Rückwärtsgang enthalten. Die Getriebestruktur bildet daher lediglich einen Basisradsatz, der durch einen Wenderadsatz zur Realisierung zumindest eines Rückwärtsganges erweiterbar ist. Verschiedene Rückwärtsgangvarianten werden weiter unten erläutert.
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6 zeigt einen modifizierten Basisradsatz mit den Merkmalen der Erfindung, bei dem ein zusätzliches sechstes Schaltelement S6 mit einer Schaltstellung J angeordnet ist, mittels dem die erste Getriebeeingangswelle GE1 direkt mit der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 verbindbar ist. Dadurch ist eine Kopplung der beiden Teilgetriebe TG1, TG2 herstellbar, die einen zusätzlichen Overdrivegang, also eine Übersetzung ins Schnelle, ohne eine zusätzliche Wellenebene ermöglicht. Im Übrigen entspricht die Getriebestruktur dem Basisradsatz gemäß 1. Der Basisradsatz gemäß 6 ist ebenfalls durch einen Wenderadsatz erweiterbar, um Rückwärtsgänge zu realisieren.
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Ein zugehöriges mögliches Schaltschema ist in 7 dargestellt. Demnach sind bei dem Getriebe gemäß 6 sechzehn Vorwärtsgänge „1“ bis „16“ schaltbar. Der Overdrivegang, nämlich der sechzehnte Gang „16“ wird durch eine Kopplung der beiden Teilgetriebe TG1, TG2 mittels des sechsten Schaltelements S6, sowie durch Schalten der Planetenträger PT2, PT3, PT4 des zweiten, dritten und vierten Planetenradsatzes PG2, PG3, PG4 auf die Abtriebswelle AB realisiert. Beim Schalten vom fünfzehnten Gang „15“, welcher als ein Direktgang ausgelegt ist, in den Overdrivegang, nämlich Gang „16“, bleiben die Schaltstellungen D, F, I der zweiten, dritten und vierten Planetenradsätze PG2, PG3, PG4 bestehen und lediglich die Teilgetriebekopplung wird zugeschaltet, sowie der Wechsel der zweiten Eingangskupplung K2 auf die erste Eingangskupplung K1 mit der Lastübertragung vollzogen. Im Übrigen entspricht das Schaltschema dem Schaltschema gemäß 3 des 15-gängigen Basisradsatzes der 1.
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Grundsätzlich ist das Getriebe gemäß 6 in gleicher Weise wie das Getriebe gemäß 1 mit einer reduzierten Gangzahl, also in diesem Fall mit vierzehn statt sechzehn Gängen realisierbar, wobei der dreizehnte Gang den Direktgang und der vierzehnte Gang den Overdrivegang bildet.
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8 zeigt einen mit der Getriebestruktur gemäß 1 weitgehend baugleichen Basisradsatz, bei dem allerdings die ersten und vierten Schaltelemente S1, S4 zu einem Dreifachschaltelement S4/S1 mit insgesamt drei Schaltstellungen A, B, G zusammengefasst sind. Die drei Schaltstellungen A, B, G sind sequentiell mit einem gemeinsamen Aktuator betätigbar. Wie aus dem Schaltschema der 3 oder 5 entnehmbar ist, werden diese drei Schaltstellungen A, B, G nie gleichzeitig geschlossen, da sie dem gleichen Teilgetriebe TG1 zugeordnet sind. Insbesondere wird das vierte Schaltelement S4 nur im achten Gang „8“ benötigt. Daher ist dieses Dreifachschaltelement S1/S4 mit den drei Schaltstellungen A/B/G realisierbar. Erkennbar weist auch dieses Schaltelement, wie auch alle anderen Schaltelemente, eine Neutralstellung auf.
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9 zeigt eine Getriebestruktur, bei der anstelle der ersten Reibkupplung K1 eine Bremse B1 angeordnet ist. Dies ist möglich, da der erste Planetenradsatz PG1 als eine Eingangskonstante des ersten Teilgetriebes TG1 wirksam ist. Durch die Bremse B1 ist das Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes PG1 an dem Gehäuse GH festbremsbar und von diesem lösbar. Die erste Getriebeeingangswelle GE1 ist hingegen mit dem Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes PG1 fest verbunden.
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Ein in 10 gezeigtes mögliches Schaltschema für den Basisradsatz gemäß 9 entspricht dem Schaltschema gemäß 3, wobei anstelle der ersten Kupplung K1 nun die Bremse B1 betätigt wird. Die Übersetzungen der fünfzehn Vorwärtsgänge „1“ bis „15“ und die Standübersetzungen i_0 sowie die wirksamen Übersetzungen i_PG der Planetenradsätze PG1, PG2, PG3, PG4 sind mit dem Schema gemäß 2 und 3 für das Getriebe gemäß 1 identisch.
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Die 11 bis 18 zeigen drei verschiedene Ausführungsformen und zugehörige mögliche Schaltschemata zum Einbau eines Wenderadsatzes in die Getriebestruktur gemäß 1 zur Realisierung von Rückwärtsgängen.
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Demnach ist gemäß 11 ein als Wenderadsatz wirksamer fünfter Planetenradsatz PG5 angeordnet. Dieser fünfte Planetenradsatz PG5 ist dem ersten Planetenradsatz PG1 axial sowie antriebstechnisch vorgeschaltet und somit dem ersten Teilgetriebe TG1 zugeordnet. Zudem ist ein weiteres, siebtes Schaltelement S7 mit zwei Schaltstellungen V, R zum Umschalten zwischen einem Vorwärtsfahrbetrieb und einem Rückwärtsfahrbetrieb angeordnet. Das Hohlrad HR5 des fünften Planetenradsatzes PG5 ist mit dem Planetenträger PT1, also mit dem Antriebselement des ersten Planetenradsatzes PG1 verbunden. Das Sonnenrad SR5 ist mit der Antriebswelle AW verbunden. Der Planetenträger PT5 ist durch das siebte Schaltelement S7 wechselseitig in seiner ersten Schaltstellung V mit der Antriebswelle AW verbindbar oder in seiner zweiten Schaltstellung R am Gehäuse GH feststellbar.
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Durch Verbinden des Planetenträgers PT5 des fünften Planetenradsatzes PG5 mit der Antriebswelle AW ist dieser gleichzeitig mit dem Sonnenrad SR5 verbunden, so dass im Vorwärtsfahrbetrieb der fünfte Planetenradsatz PG5 im Block umläuft. Durch Feststellen des Planetenträgers PT5 des fünften Planetenradsatzes PG5 mittels des siebten Schaltelement S7 in seiner zweiten Schaltstellung R ist die negative Standübersetzung des wie die anderen Planetenradsätze PG1, PG2, PG3, PG4 als Minusgetriebe ausgebildeten fünften Planetenradsatzes PG5 wirksam, so dass sich für einen Rückwärtsfahrbetrieb die Drehrichtung zwischen dem ein Drehmoment aufnehmenden Sonnenrad SR5 und dem ein Drehmoment abgebenden Hohlrad HR5 umkehrt.
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12 zeigt ein Zahlenbeispiel für eine Übersetzungstabelle mit dem zusätzlichen fünften Planetenradsatz PG5, woraus ersichtlich ist, dass dessen wirksame Übersetzung i_PG = –1,6 der Standübersetzung i0 = –1,6 entspricht.
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13 zeigt ein mögliches Schaltschema des Getriebes gemäß 11. Für die fünfzehn Vorwärtsgänge „1“ bis „15“ entspricht das Schaltschema dem fünfzehngängigen Schaltschema gemäß 3 der Getriebestruktur gemäß 1, wobei zusätzlich sich das siebte Schaltelement S7 in der Vorwärtsgangschaltstellung V befindet. Außerdem sind fünfzehn Rückwärtsgänge R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15 realisiert und sequenziell lastschaltbar, wobei sich das siebte Schaltelement S7 in der Rückwärtsgangschaltstellung R befindet. Die Übersetzung der fünf Rückwärtsgänge R1 bis R15 entspricht etwa dem 1,6-fachen der fünfzehn Vorwärtsgänge „1“ bis „15“.
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14 zeigt eine Getriebestruktur mit einer Anbindung eines fünften Planetenradsatzes PG5 beziehungsweise Wenderadsatzes axial zwischen dem ersten und zweiten Planetenradsatz PG1, PG2. Dabei ist das Hohlrad HR5 des fünften Planetenradsatzes PG5 mittels des zweiten Schaltelements S2 wechselweise mit dem Hohlrad HR2 oder dem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PG2 verbindbar. Das Sonnenrad SR5 des fünften Planetenradsatzes PG5 ist mit der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 verbunden. Der Planetenträger PT5 ist durch das siebte Schaltelement S7 wechselweise in seiner ersten Schaltstellung V mit der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 verbindbar oder in seiner zweiten Schaltstellung R am Gehäuse GH feststellbar. Durch Verbinden des Planetenträgers PT5 mit der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 ist dieser gleichzeitig mit dem Sonnenrad SR5 verbunden, so dass der fünfte Planetenradsatz PG5 im Vorwärtsfahrbetrieb im Block umläuft.
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15 zeigt ein mögliches Schaltschema des Getriebes gemäß 14. Demnach sind bei dieser Anordnung acht Rückwärtsgänge R1 bis R8 realisiert. Die Rückwärtsgänge R1 bis R8 werden sämtlich über die gleiche Kupplung K2 beziehungsweise das gleiche Teilgetriebe TG2 geschaltet und sind damit nicht lastschaltbar. Allerdings ist ein Reversieren zwischen einem Rückwärtsfahrbetrieb und einem Vorwärtsfahrbetrieb durch Wechseln der Kupplungen K1, K2 unter Last möglich. Die acht Rückwärtsgangübersetzungen entsprechen wiederum näherungsweise dem 1,6-fachen der entsprechenden Vorwärtsgänge, wobei nun allerdings der Gangsprung phi = 1,62 größer ist als bei dem Schaltschema der 13.
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16 zeigt ein weiteres Beispiel für die Anordnung eines fünften Planetenradsatzes PG5, der als Wenderadsatz wirksam ist. Bei dieser Getriebestruktur ist der fünfte Planetenradsatz PG5 axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz PG2 und dem dritten Planetenradsatz PG3 angeordnet. Das siebte Schaltelement S7 benötigt hierbei nur die Schaltstellung R zur Aktivierung der Rückwärtsfahrfunktion und ist daher mit dem zweiten Schaltelement S2 zu einem Dreifachschaltelement S2/S7 zusammengefasst. Der Planetenträger PT5 fünften Planetenradsatzes PG5 ist, zusammen mit dem Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes PG2, am Gehäuse GH ständig festgestellt. Das Sonnenrad SR5 des fünften Planetenradsatzes PG5 ist zum Schalten des Rückwärtsfahrbetriebs über das Dreifachschaltelement S2/S7 direkt mit der zweiten Getriebeeingangswelle GE2 verbindbar. Dadurch wird der zweite Planetenradsatz PG2 im Rückwärtsfahrbetrieb umgangen. Das Hohlrad HR5 des fünften Planetenradsatzes PG5 ist mit dem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PG2 verbunden, welcher seinerseits über das dritte Schaltelement S3 mit dem nachfolgenden dritten Planetenradsatz PG3 wirkverbindbar ist. Der dritte Planetenradsatz PG3 ist wie bereits weiter oben beschrieben über das fünfte Schaltelement S5 mit dem nachfolgenden vierten Planetenradsatz PG4 antriebsverbindbar.
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Ein mögliches Übersetzungsschema und ein Schaltschema des Getriebes gemäß 6 zeigen die 17 und 18. Demnach ist der fünfte Planetenradsatz PG5 kürzer übersetzt im Vergleich zu dem Übersetzungsschema gemäß 12 der Getriebe gemäß 11 und 14. Aus dem Schaltschema gehen vier Rückwärtsgänge R1, R2, R3, R4 hervor. Diese vier Rückwärtsgänge R1, R2, R3, R4 sind untereinander nicht lastschaltbar, weil sie auf dem gleichen Teilgetriebe TG2 schaltbar sind. Ein lasterhaltender Wechsel zwischen den Rückwärtsgängen und den Vorwärtsgängen ist über den Wechsel der Kupplungen K1, K2 möglich. Die Übersetzungen sind näherungsweise mit den Übersetzungen der entsprechenden Vorwärtsgänge „1“, „5“, „9“, „13“ vergleichbar.
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19 zeigt schließlich ein Getriebe ähnlich dem der 1, wobei jedoch ein zusätzliches achtes Schaltelement S8 mit zwei Schaltstellungen K, L angeordnet ist, um bei dem vierten Planetenradsatz PG4 wechselweise dessen Hohlrad HR4 mit dem Gehäuse GH oder mit dessen Planetenradträger PT4 zu verbinden. Dadurch kann wahlweise dieser Planetenradsatz PG4 verblockt werden und weitgehend ohne Lagerverluste umläuft.
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In einem in 20 gezeigten, zum Getriebe gemäß 19 zugehörigen möglichen Schaltschema, welches dem 15-gängigen Schaltschema gemäß 3 und den Planetenradsatzübersetzungen gemäß 2 der Getriebestruktur gemäß 1 entspricht, ist demnach in den unteren sieben Gängen „1“ bis „7“ die wirksame Übersetzung des vierten Planetenradsatzes PG4 geschaltet, indem dessen Hohlrad HR4 in der entsprechenden Schaltstellung K des achten Schaltelements S8 festgestellt ist. In den oberen Gängen „10“ bis „15“, ausgenommen der achte Gang „8“ und der neunte Gang „9“, befindet sich der vierte Planetenradsatz PG4 im Blockumlauf, bei welchem in der anderen Schaltstellung L des achten Schaltelements S8 das Hohlrad HR4 und der Planetenträger PT4 des vierten Planetenradsatzes PG4 miteinander gekoppelt sind.
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Bezugszeichenliste
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- A, B, C, D, E
- Schaltstellungen
- F, G, H, I, J
- Schaltstellungen
- K, L, R, V
- Schaltstellungen
- AB
- Abtriebswelle
- B1
- Trennelement, Bremse
- AW
- Antriebswelle
- GE1
- Erste Getriebeeingangswelle
- GE2
- Zweite Getriebeeingangswelle
- GH
- Drehfestes Bauteil, Gehäuse
- HR1–HR5
- Hohlräder
- HW
- Hauptwelle
- K1
- Erstes Trennelement, Reibkupplung
- K2
- Zweites Trennelement, Reibkupplung
- PG1–PG5
- Planetenradsätze
- PR1–PR5
- Planetenräder
- PT1–PT5
- Planetenträger
- R1–R15
- Rückwärtsgänge
- S1–S8
- Schaltelemente
- SR1–SR5
- Sonnenräder
- TG1
- Erstes Teilgetriebe
- TG2
- Zweites Teilgetriebe
- i
- Gangübersetzung
- i0
- Standübersetzung eines Planetenradsatzes
- i_PG
- Planetenradsatzübersetzung
- phi
- Gangsprung
- „1”–„16”
- Vorwärtsgänge
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004014081 A1 [0004]
- DE 102012201369 A1 [0005]
