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Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, sowie einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem solchen Getriebe. Vorliegend bezeichnet ein Getriebe ein mehrgängiges Getriebe, d. h. es sind mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen einer An- und einer Abtriebsseite des Getriebes durch Betätigung entsprechender Schaltelemente schaltbar, wobei dies vorzugsweise automatisch vollzogen wird. Je nach Anordnung der Schaltelemente handelt es sich bei diesen um Kupplungen oder auch um Bremsen. Derartige Getriebe kommen überwiegend in Kraftfahrzeugen zur Anwendung, um ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des jeweiligen Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen.
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Aus der
US 4,070,927 A geht ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug hervor, bei welchem zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle mehrere Planetenradsätze vorgesehen sind, welche sich jeweils aus je einem Sonnenrad, je einem Hohlrad und je einem Planetensteg zusammensetzen. Ferner sind mehrere Schaltelemente vorgesehen, durch deren selektive Betätigung die Planetenradsätze untereinander koppelbar sind, um unterschiedliche Gänge zwischen der An- und der Abtriebswelle zu definieren. Bei den Planetenradsätzen sind die Sonnenräder des zweiten und des dritten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden und können über ein erstes Schaltelements gemeinsam mit der Antriebswelle gekoppelt werden. Die Antriebswelle ist zudem mittels eines zweiten Schaltelements drehfest mit dem Planetensteg des zweiten Planetenradsatzes verbindbar, wobei der Planetensteg des zweiten Planetenradsatzes ferner drehfest mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes in Verbindung steht und gemeinsam mit diesem an einem drehfesten Bauelement des Getriebes über ein drittes Schaltelement festgesetzt werden kann. Schließlich ist die Abtriebswelle drehfest mit dem Planetensteg des dritten Planetenradsatzes verbunden. Das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement sind nebeneinanderliegend an einer Antriebsseite des Getriebes vorgesehen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung zu dem im Stand der Technik bekannten Getriebe bereitzustellen, wobei Schaltelemente dabei auf möglichst kompakte Art und Weise angeordnet sein sollen.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang, bei welchem ein erfindungsgemäßes Getriebe zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand von Anspruch 14.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, sowie einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz. Die Planetenradsätze umfassen jeweils mehrere Elemente in Form je eines Sonnenrades, je eines Hohlrades und je eines Planetensteges, wobei die Planetenradsätze dem Führen eines Kraftflusses von der Antriebswelle zu der Abtriebswelle dienen. Dazu sind ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen, durch deren selektive Betätigung die Planetenradsätze unter Schaltung unterschiedlicher Gänge zwischen An- und Abtriebswelle untereinander koppelbar sind.
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Dabei sind das erste Element des zweiten Planetenradsatzes und das erste Element des dritten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden und können über das erste Schaltelement drehfest mit der Antriebswelle gekoppelt werden, welche zudem mittels des zweiten Schaltelements mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest in Verbindung bringbar ist. Des Weiteren ist das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden und kann gemeinsam mit diesem über das dritte Schaltelement an einem drehfesten Bauelement des Getriebes festgesetzt werden, bei welchem es sich bevorzugt um ein Gehäuse bzw. einen Gehäuseteil des Getriebes handelt. Schließlich ist das zweite Element des dritten Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle gekoppelt.
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Mit anderen Worten stehen also das erste Element des zweiten Planetenradsatzes und das erste Element des dritten Planetenradsatzes permanent drehfest miteinander in Verbindung, während das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist. Zudem sind das zweite Element des dritten Planetenradsatzes und die Abtriebswelle des Getriebes drehfest miteinander verbunden.
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Durch Schließen des ersten Schalelements werden das erste Element des zweiten Planetenradsatzes und das erste Element des dritten Planetenradsatzes gemeinsam mit der Antriebswelle gekoppelt, wohingegen eine Betätigung des zweiten Schaltelements ein drehfeste Verbindung der Antriebswelle mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes nach sich zieht. Des Weiteren führt ein Schließen des dritten Schaltelements zu einem gemeinsamen Festsetzen des zweiten Elements des zweiten Planetenradsatzes und des dritten Elements des dritten Planetenradsatzes am drehfesten Bauelement.
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Im Rahmen der Erfindung bilden der zweite Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz bevorzugt einen Simpson-Radsatz, wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatz und das erste Element des dritten Planetenradsatz hierbei insbesondere einstückig ausgeführt sind. Besonders bevorzugt weisen der zweite und der dritte Planetenradsatz hierbei ein gemeinsames, erstes Element auf, bei welchem es sich insbesondere um ein gemeinsames Sonnenrad handelt. An diesem gemeinsamen Element kann eine gemeinsame, durchgehende Verzahnung ausgebildet sein oder es können voneinander getrennte und ggf. auch voneinander abweichende Verzahnungen vorliegen.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement unmittelbar nebeneinanderliegend zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet sind. Mit anderen Worten sind das erste und das zweite Schaltelement also nebeneinander angeordnet und liegen axial zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz.
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Eine derartige Anordnung des ersten und des zweiten Schaltelements hat dabei den Vorteil, dass durch die Verlagerung der beiden Schaltelemente weiter in das Getriebe hinein insgesamt eine kompaktere Anordnung der fünf Schaltelemente möglich wird.
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Insofern können auch zu den Schaltelementen führende Versorgungsleitungen insgesamt kürzer ausgeführt werden. Generell ermöglich die Anordnung des ersten und des zweiten Schaltelements nebeneinander eine Versorgung der beiden Schaltelemente aus einer gemeinsamen, in diesen Bereich führenden Versorgungsleitung. Des Weiteren zeichnet sich ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Getriebe durch eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen und einen guten Verzahnungswirkungsgrad aus.
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Bei der
US 4,070,927 A sind das erste und das zweite Schaltelement antriebseitig zum ersten Planetenradsatze liegend angeordnet, während das dritte, das vierte und das fünfte Schaltelement jeweils axial auf Höhe je eines der Planetenradsätze platziert sind. Insofern sind die Schaltelemente nahezu über die gesamte axiale Länge des Getriebes verteilt.
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Vorliegend sind das erste und das zweite Schaltelement als Kupplungen gestaltet, welche bei Betätigung rotierbare Bauelemente des Getriebes in ihren Drehbewegungen einander angleichen, während das dritte Schaltelement als Bremse vorliegt, die bei Ansteuerung das jeweilige rotierbare Bauelement des Getriebes auf Stillstand abbremst und an einem drehfesten Bauelement festsetzt.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes am drehfesten Bauelement festgesetzt und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mittels des vierten Schaltelements drehfest mit der Antriebswelle koppelbar, wohingegen das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist. Zudem kann der erste Planetenradsatz über das fünfte Schaltelement verblockt werden. Letzteres kann dabei durch Festsetzen des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes über das fünfte Schaltelement am drehfesten Bauelement oder durch drehfeste Verbindung des ersten Elements und des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes oder des zweiten Elements und des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes mittels des fünften Schaltelements realisiert werden. Das vierte Schaltelement liegt dabei dann also als Kupplung vor, während das fünfte Schaltelement je nach Art des Verblockens als Bremse oder als Kupplung ausgeführt ist.
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Besonders bevorzugt ist das vierte Schaltelement bei der vorgenannten Ausführungsform ebenfalls axial zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz vorgesehen, was eine gemeinsame Versorgung desselbigen mit dem ersten und dem zweiten Schaltelement ermöglicht. Ist dann auch das fünfte Schaltelement als Kupplung realisiert, kann auch das fünfte Schaltelement benachbart zum ersten und zweiten Schaltelement, sowie dem vierten Schaltelement axial zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz liegen. Insbesondere ist das fünfte Schaltelement dabei unmittelbar benachbart zum vierten Schaltelement vorgesehen.
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Alternativ zu der vorgenannten Ausführungsform ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes mittels des vierten Schaltelements am drehfesten Bauelement festsetzbar und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der Antriebswelle verbunden, wohingegen das zweite Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden und gemeinsam mit diesem über das fünfte Schaltelement am drehfesten Bauelement festsetzbar ist. Dabei sind also das vierte und auch das fünfte Schaltelement als Bremsen gestaltet.
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Weiter alternativ zu den beiden vorgenannten Varianten ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes am drehfesten Bauelement festgesetzt und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes drehfest mit der Antriebswelle verbunden, wohingegen das zweite Element des ersten Planetenradsatzes mittels des vierten Schaltelements drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindbar ist, welches zudem über das fünfte Schaltelement am drehfesten Bauelement festsetzbar ist. In diesem Fall ist das vierte Schaltelement also als Kupplung ausgeführt, während das fünfte Schaltelement als Bremse vorliegt. Bevorzugt ist das vierte Schaltelement dabei auf einer dem zweiten Planetenradsatz abgewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes platziert, es kann aber sofern es die Anbindung zulässt auch zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz vorgesehen sein.
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Bei jeder der vorstehend beschriebenen Varianten können jeweils sechs Vorwärtsgänge, sowie ein Rückwärtsgang realisiert werden. Dabei wird ein erster Vorwärtsgang durch Betätigen des ersten und des dritten Schaltelements geschaltet, während ein zweiter Vorwärtsgang durch Schließen des ersten und des fünften Schaltelements gebildet wird. Des Weiteren ergibt sich ein dritter Vorwärtsgang durch Betätigen des ersten und des vierten Schaltelements, während ein vierter Vorwärtsgang durch Betätigen des ersten und des zweiten Schaltelements schaltbar ist. Zudem werden ein fünfter Vorwärtsgang durch Betätigen des zweiten und des vierten Schaltelements und ein sechster Vorwärtsgang durch Schließen des zweiten und des fünften Schaltelements gebildet. Hingegen ergibt sich der Rückwärtsgang durch Betätigen des dritten und des vierten Schaltelements.
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Bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze wird hierdurch eine für die Anwendung im Bereich eines Kraftfahrzeuges geeignete Übersetzungsreihe realisiert. Für eine aufeinanderfolgende Schaltung der Vorwärtsgänge entsprechend ihrer Reihenfolge ist dabei stets der Zustand von je zwei Schaltelementen zu variieren, indem eines der am vorhergehenden Vorwärtsgang beteiligten Schaltelemente zu öffnen und ein anderes Schaltelement zur Darstellung des nachfolgenden Vorwärtsganges zu schließen ist. Dies hat dann auch zur Folge, dass ein Schalten zwischen den Gängen sehr zügig ablaufen kann.
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Vorteilhafterweise kann bei dem erfindungsgemäßen Getriebe ein Rückwärtsgang für einen Antrieb über die dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine realisiert werden. Dies kann dabei alternativ oder auch ergänzend zu einer Anordnung einer Elektromaschine im Getriebe verwirklicht sein, um im Falle eines Ausfalls der Elektromaschine dennoch eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges verwirklichen zu können.
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In Weiterbildung der Erfindung ist eine Elektromaschine vorgesehen, deren Rotor mit einem der rotierbaren Bauelemente des Getriebes drehfest gekoppelt ist. Bevorzugt ist dann ein Stator der Elektromaschine drehfest mit dem drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden, wobei die Elektromaschine hierbei elektromotorisch und/oder auch generatorisch betrieben werden kann, um unterschiedliche Funktionen zu realisieren. Insbesondere kann dabei ein rein elektrisches Fahren, ein Boosten über die Elektromaschine, ein Abbremsen und Rekuperieren und/oder ein Synchronisieren im Getriebe über die Elektromaschine vollzogen werden. Der Rotor der Elektromaschine kann dabei koaxial zu dem jeweiligen Bauelement liegen oder achsversetzt zu diesem angeordnet sein, wobei im letztgenannten Fall dann eine Koppelung über eine zwischenliegende Stirnradstufe oder auch einen Zugmitteltrieb realisiert sein kann.
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Bevorzugt ist der Rotor der Elektromaschine dabei mit der Antriebswelle drehfest gekoppelt, wobei hierdurch ein rein elektrisches Fahren des Kraftfahrzeuges auf geeignete Art und Weise dargestellt wird. Dazu wird einer der Gänge im Getriebe geschaltet, wobei in den Vorwärtsgängen dabei auch eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges realisierbar ist, indem über die Elektromaschine eine entgegengesetzte Drehbewegung eingeleitet wird, wodurch die Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges im Übersetzungsverhältnis des jeweiligen Vorwärtsganges stattfindet. In der Folge können die Übersetzungsverhältnisse der Vorwärtsgänge sowohl für die elektrische Vorwärts- als auch für die elektrische Rückwärtsfahrt genutzt werden.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, welche insbesondere in Kombination mit der vorgenannten Anordnung einer Elektromaschine realisiert wird, ist zudem eine Trennkupplung vorgesehen, über welche die Antriebswelle mit einer Anschlusswelle drehfest verbindbar ist. Die Anschlusswelle dient dann innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebsstranges der Anbindung an die Antriebsmaschine. Das Vorsehen der Trennkupplung hat dabei den Vorteil, dass im Zuge des rein elektrischen Fahrens eine Verbindung zur Antriebsmaschine unterbrochen werden kann, wodurch diese nicht mitgeschleppt wird. Die Trennkupplung ist dabei bevorzugt als formschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise als Klauenkupplung oder Sperrsynchronisation ausgeführt, kann aber ebenso gut auch als kraftschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise als Lamellenkupplung, vorliegen.
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Generell kann dem Getriebe prinzipiell ein Anfahrelement vorgeschaltet werden, beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung. Dieses Anfahrelement kann dann auch Bestandteil des Getriebes sein und dient der Gestaltung eines Anfahrvorgangs, indem es eine Schlupfdrehzahl zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle des Getriebes ermöglicht. Hierbei kann auch eines der Schaltelemente des Getriebes oder die evtl. vorhandene Trennkupplung als ein solches Anfahrelement ausgebildet sein, indem es bzw. sie als Reibschaltelement vorliegt.
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Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass der jeweilige Planetenradsatz als Minusplanetenradsatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen jeweiligen Planetensteg und bei dem jeweiligen dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein jeweiliges Hohlrad handelt. Ein Minusplanetensatz setzt sich auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise aus den Elementen Sonnenrad, Planetensteg und Hohlrad zusammen, wobei der Planetensteg mindestens ein bevorzugt aber mehrere Planetenräder führt, die im Einzelnen jeweils sowohl mit dem Sonnenrad, als auch dem umliegenden Hohlrad kämmen. Von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Planetenradsatz sind dann ein oder auch mehrere Planetenradsätze als derartige Minusplanetensätze gestaltet. Besonders bevorzugt liegen alle drei Planetenradsätze als Minusplanetensätze vor, wodurch sich ein besonders kompakter Aufbau realisieren lässt.
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Alternativ oder auch ergänzend dazu liegt der jeweilige Planetenradsatz als Plusplanetensatz vor, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes dann um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein jeweiliges Hohlrad und bei dem jeweiligen dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen jeweiligen Planetensteg handelt. Bei einem Plusplanetensatz sind ebenfalls die Elemente Sonnenrad, Hohlrad und Planetensteg vorhanden, wobei Letzterer mindestens ein Planetenradpaar führt, bei welchem das eine Planetenrad mit dem innenliegenden Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen. Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe können ein oder auch mehrere Planetenradsätze als derartige Plusplanetensätze ausgeführt sein.
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Wo möglich, kann ein Minusplanetensatz durch einen Plusplanetensatz ersetzt werden, wobei dann gegenüber der Ausführung als Minusplanetensatz die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine jeweilige Getriebestandübersetzung um eins zu erhöhen ist. Wie bereits erwähnt, sind aber bevorzugt alle Planetenradsätze als Minusplanetensätze ausgeführt.
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In Weiterbildung der Erfindung sind ein oder mehrere Schaltelemente jeweils als kraftschlüssige Schaltelemente realisiert. Kraftschlüssige Schaltelemente haben den Vorteil, dass sie auch unter Last geschaltet werden können, so dass ein Wechsel zwischen den Gängen ohne Zugkraftunterbrechung vollziehbar ist. Besonders bevorzugt ist aber das erste Schaltelement und/oder das dritte Schaltelement jeweils als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt, wie beispielsweise als Klauenkupplung oder Sperrsynchronisation. Denn das erste Schaltelement ist an den ersten vier Vorwärtsgängen beteiligt, so dass bei einer aufeinanderfolgenden Hochschaltung der Gänge hier nur ein Öffnen des ersten Schaltelements zu vollziehen ist. Ebenso ist auch das dritte Schaltelement bei einer aufeinanderfolgenden Hochschaltung nur zu öffnen, da dieses nur an dem ersten Vorwärtsgang und an dem Rückwärtsgang beteiligt ist. Ein formschlüssiges Schaltelement hat gegenüber einem kraftschlüssigen Schaltelement den Vorteil, dass im geöffneten Zustand nur geringe Schleppmomente auftreten, so dass sich ein höherer Wirkungsgrad realisieren lässt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegen Anschlussstellen der An- und der Abtriebswelle koaxial zueinander. Hierbei können die Anschlussstellen der An- und der Abtriebswelle an gegenüberliegenden, axialen Enden des Getriebes oder aber auch an ein und demselben axialen Ende realisiert sein. Bei einer Anordnung der Anschlussstellen an gegenüberliegenden axialen Enden weist dabei der dritte Planetenradsatz den größten axialen Abstand zur äußeren Schnittstelle der Antriebswelle auf, wobei sich eine solche Anordnung besonders zur Anwendung des Getriebes in einem Kraftfahrzeug mit parallel zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtetem Antriebsstrang eignet. Bei der Anordnung der Schnittstellen von An- und Abtriebswelle an einem axialen Ende weist der dritte Planetenradsatz dann bevorzugt den kürzesten axialen Abstand zur äußeren Schnittstelle der Antriebswelle auf, wobei die äußere Schnittstelle der Abtriebswelle dann bevorzugt eine Verzahnung aufweist, welche mit einer Verzahnung einer zur Antriebswellenachse des Getriebes achsparallel angeordneten Welle kämmt. Besonders bevorzugt ist auf dieser Welle dann das Achsdifferential einer Antriebsachse angeordnet. Diese Art der Anordnung eignet sich dann besonders zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.
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Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges und ist dann zwischen einer insbesondere als Brennkraftmaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist die Antriebswelle des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein kann. Abtriebsseitig ist das Getriebe innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann bevorzugt mit einem Achsgetriebe einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges gekoppelt, wobei hier allerdings auch eine Anbindung an ein Längsdifferential vorliegen kann, über welches eine Verteilung auf mehrere angetriebene Achsen des Kraftfahrzeuges stattfindet.
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Dass zwei Bauelemente des Getriebes drehfest miteinander „verbunden“ sind bzw. „gekoppelt“ sind meint im Sinne der Erfindung eine permanente Verbindung dieser Bauelemente, so dass diese mit ein und derselben Drehzahl laufen. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Elemente der Planetenradsätze oder auch Wellen oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind starr miteinander verbunden.
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Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen des Getriebes vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent drehfest miteinander gekoppelt, sondern eine drehfeste Koppelung wird erste über das zwischenliegende Schaltelement vorgenommen. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran anknüpfenden Bauelemente in ihren Drehbewegungen aneinander angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, in welchem ein erfindungsgemäßes Getriebe zur Anwendung kommt;
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2 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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3 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
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4 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
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5 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
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6 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
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7 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer sechsten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
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8 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
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9 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer achten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
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10 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer neunten Ausführungsform der Erfindung;
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11 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer zehnten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
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12 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer elften Ausführungsform der Erfindung;
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13 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer zwölften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; und
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14 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 2 bis 13.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, in welchem eine Verbrennungskraftmaschine VKM über einen zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer TS mit einem Getriebe G verbunden ist. Dem Getriebe G ist abtriebsseitig ein Achsgetriebe AG nachgeschaltet, über welches eine Antriebsleistung auf Antriebsräder DW einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges verteilt wird.
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Aus 2 geht eine schematische Darstellung des Getriebes G gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung hervor. Wie zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G einen ersten Planetenradsatz P1, einen zweiten Planetenradsatz P2 und einen dritten Planetenradsatz P3. Jeder der Planetenradsätze P1, P2 und P3 weist je ein erstes Element E11 bzw. E12 bzw. E13, je ein zweites Element E21 bzw. E22 bzw. E23 und je ein drittes Element E31 bzw. E32 bzw. E33 auf. Das jeweilige erste Element E11 bzw. E12 bzw. E13 ist dabei stets durch ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 gebildet, während das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 bzw. E23 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 als je ein Planetensteg vorliegt. Das jeweils noch verbleibende, dritte Element E31 bzw. E32 bzw. E33 wird dann durch ein jeweiliges Hohlrad gebildet.
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Die Planetenradsätze P1, P2 und P3 sind vorliegend also jeweils als Minusplanetensätze gestaltet, bei welchen der jeweilige Planetensteg ein, bevorzugt aber mehrere Planetenräder drehbar gelagert führt, die jeweils im Einzelnen mit dem radial innenliegenden Sonnenrad und auch mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff stehen. Dort wo es die Anbindung zulässt, könnten aber auch einzelne oder auch alle Planetenradsätze P1, P2, P3 als sogenannte Plusplanetensätze ausgeführt werden, bei welchen ein jeweiliger Planetensteg mindestens ein Planetenradpaar trägt, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit einem radial innenliegenden Sonnenrad und ein Planetenrad mit einem radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff stehen, sowie die Planetenräder des Radpaares untereinander kämmen. Im Vergleich zu einer jeweiligen Ausführung als Minusplanetensatz müsste dann das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 bzw. E23 durch das jeweilige Hohlrad und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 bzw. E33 durch den jeweiligen Planetensteg gebildet und zudem eine jeweilige Getriebestandübersetzung um eins erhöht werden.
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Wie in 2 zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G insgesamt fünf Schaltelemente in Form eines ersten Schaltelements K1, eines zweiten Schaltelements K2, eines dritten Schaltelements B1, eines vierten Schaltelements K3 und eines fünften Schaltelements B2, welche jeweils als kraftschlüssige Schaltelemente vorliegen und bevorzugt als Lamellenschaltelemente ausgeführt sind.
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Das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 und das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 sind vorliegend drehfest miteinander verbunden und werden bei Betätigung des ersten Schaltelements K1 über dieses drehfest mit einer Antriebswelle GW1 des Getriebes G gekoppelt, welche zudem mittels des zweiten Schaltelements K2 drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 in Verbindung gebracht werden kann. Letzteres ist permanent drehfest mit dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden, wobei das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 und das dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 über das dritte Schaltelement B1 an einem drehfesten Bauelement GG des Getriebes G festgesetzt werden können, bei welchem es sich um ein Gehäuse bzw. einen Gehäuseteil des Getriebes G handelt. Des Weiteren ist eine Abtriebswelle GW2 des Getriebes G drehfest mit dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 gekoppelt.
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Wie zudem in 2 zu erkennen ist, kann die Antriebswelle GW1 ferner über das vierte Schaltelement K3 mit dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden werden, dessen erstes Element E11 permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist. Das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 steht drehfest mit dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 in Verbindung und kann gemeinsam mit diesem über das fünfte Schaltelement B2 am drehfesten Bauelement GG festgesetzt werden. Dies hat ein Verblocken des ersten Planetenradsatzes P1 zur Folge, da dann sowohl das erste Element E11, als auch das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes mit dem drehfesten Bauelement GG gekoppelt sind.
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Die drei Planetenradsätze P1, P2 und P3 sind axial in der Reihenfolge erster Planetenradsatz P1, zweiter Planetenradsatz P2 und dritter Planetenradsatz P3 angeordnet. Zudem bilden der zweite Planetenradsatz P2 und der dritte Planetenradsatz P3 einen Simpson-Radsatz, wobei bei diesem das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 und das das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 durch ein gemeinsames Element der Planetenradsätze P2 und P3, vorliegend also ein gemeinsames Sonnenrad, gebildet sein können.
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Das erste Schaltelement K1, das zweite Schaltelement K2 und auch das vierte Schaltelement K3 sind axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 platziert, wobei dabei das erste Schaltelement K1 und das zweite Schaltelement K2 unmittelbar nebeneinander liegen. Das dritte Schaltelement B1 ist hingegen axial auf Höhe des dritten Planetenradsatzes P3 radial umliegend zu diesem platziert, während das fünfte Schaltelement B2 axial auf Höhe und radial umliegend zum zweiten Planetenradsatz P2 vorgesehen ist. Insgesamt liegen die Schaltelemente K1, K2, B1, K3 und B2 dabei axial dicht beieinander, so dass Versorgungsleitungen der Schaltelemente K1, K2, B1, K3 und B2 kurz gehalten werden können. Hierbei ist eine Versorgung des ersten Schaltelements K1, des zweiten Schaltelements K2 und ggf. auch des vierten Schaltelements K3 über eine gemeinsame Leitung möglich.
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Die Antriebswelle GW1 und die Abtriebswelle GW2 weisen jeweils Anschlussstellen GW1-A bzw. GW2-A auf, die koaxial zueinander liegend an gegenüberliegenden axialen Enden des Getriebes G vorgesehen sind. Die Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 dient dabei im Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 einer Anbindung an die Verbrennungskraftmaschine VKM, während das Getriebe G an der Anschlussstelle GW2-A der Abtriebswelle GW2 mit dem nachfolgenden Achsgetriebe AG verbunden ist. Hierbei liegt der erste Planetenradsatz P1 unmittelbar benachbart zur Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1, während der dritte Planetenradsatz P3 hiervon am weitesten entfernt und unmittelbar benachbart zu der Anschlussstelle GW2-A der Abtriebswelle GW2 platziert ist.
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3 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes G entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, welche im Wesentlichen der in 2 dargestellten Variante entspricht. Im Unterschied zu der Variante nach 2 wurde die Anordnung der drei Planetenradsätze P1, P2 und P3 verändert und zudem die Anschlussstellen GW1-A und GW2-A der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 an ein und demselben axialen Ende des Getriebes G vorgesehen. Dabei ist der dritte Planetenradsatz P3 unmittelbar benachbart zu den beiden Anschlussstellen GW1-A und GW2-A vorgesehen, wobei dann auf diesen der zweite Planetenradsatz P2 und der erste Planetenradsatz P1 folgen. Zudem weist die Anschlussstelle GW2-A eine Verzahnung auf, welche im verbauten Zustand des Getriebes G mit einer zugehörigen Verzahnung einer nicht dargestellten Welle kämmt. Diese Welle ist dann achsparallel zu der An- und der Abtriebswelle GW1 und GW2 angeordnet, wobei auf dieser Welle dann ein Achsgetriebe angeordnet sein kann. Insofern ist das in 3 dargestellte Getriebe G für die Anwendung in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang geeignet, welcher quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet ist. Im Übrigen entspricht das Getriebe G in 3 hinsichtlich der Anbindung der einzelnen Bauelemente der vorhergehenden Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Des Weiteren geht aus 4 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung hervor. Dieses entspricht dabei weitestgehend der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu ein fünftes Schaltelement K4 bei Betätigung das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest mit dem dritten Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 verbindet und dadurch das Verblocken des ersten Planetenradsatzes P1 hervorruft. Ferner können das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 nicht am drehfesten Bauelement GG festgesetzt werden. Das fünfte Schaltelement K4 ist dabei gemeinsam mit den Schaltelementen K1, K2 und K3 axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 angeordnet, so dass die Schaltelemente K1, K2, B1, K3 und K4 axial dicht beieinander liegend platziert sind. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 4 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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5 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, die dabei weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 4 entspricht. Wie schon bei der Ausführungsform nach 3, wurde dabei die Anordnung der drei Planetenradsätze P1, P2 und P3 verändert und zudem die Anschlussstellen GW1-A und GW2-A der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 an ein und demselben axialen Ende des Getriebes G vorgesehen. Wiederum ist der dritte Planetenradsatz P3 unmittelbar benachbart zu den beiden Anschlussstellen GW1-A und GW2-A vorgesehen, wobei dann auf diesen der zweite Planetenradsatz P2 und der erste Planetenradsatz P1 folgen. Auch die Anschlussstelle GW2-A weist erneut eine Verzahnung auf, welche im verbauten Zustand des Getriebes G mit einer zugehörigen Verzahnung einer nicht dargestellten Welle kämmt. Diese Welle ist dann achsparallel zu der An- und der Abtriebswelle GW1 und GW2 angeordnet, wobei auf dieser Welle dann ein Achsgetriebe angeordnet sein kann. Dementsprechend ist das in 5 dargestellte Getriebe G für die Anwendung in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang geeignet, welcher erneut quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet ist. Im Übrigen entspricht das Getriebe G in 5 hinsichtlich der Anbindung der einzelnen Bauelemente der vorhergehenden Variante nach 4, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Ferner geht aus 6 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung hervor. Diese entspricht dabei wieder im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu ein fünftes Schaltelement K4 bei Betätigung das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 drehfest miteinander koppelt und hierdurch das Verblocken des ersten Planetenradsatzes P1 bewirkt. Somit ruft das fünfte Schaltelement K4 hier kein gemeinsames Festsetzen des zweiten Elements E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und des dritten Elements E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 am drehfesten Bauelement GG hervor. Wie schon bei den Varianten nach den 4 und 5 sind die Schaltelemente K1, K2, K3 und K4 dabei axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 liegend angeordnet. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 6 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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7 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer sechsten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, die dabei weitestgehend der unmittelbar vorhergehenden Variante nach 6 entspricht. Analog zu der Ausführungsform nach 3, wurde dabei die Anordnung der drei Planetenradsätze P1, P2 und P3 verändert und zudem die Anschlussstellen GW1-A und GW2-A der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 an ein und demselben axialen Ende des Getriebes G vorgesehen. Wiederum ist der dritte Planetenradsatz P3 unmittelbar benachbart zu den beiden Anschlussstellen GW1-A und GW2-A vorgesehen, wobei dann auf diesen der zweite Planetenradsatz P2 und der erste Planetenradsatz P1 folgen. Auch die Anschlussstelle GW2-A weist erneut eine Verzahnung auf, welche im verbauten Zustand des Getriebes G mit einer zugehörigen Verzahnung einer nicht dargestellten Welle kämmt. Diese Welle ist dann achsparallel zu der An- und der Abtriebswelle GW1 und GW2 angeordnet, wobei auf dieser Welle dann ein Achsgetriebe angeordnet sein kann. Dementsprechend ist das in 7 dargestellte Getriebe G wiederum für die Anwendung in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang geeignet, welcher erneut quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet ist. Im Übrigen entspricht das Getriebe G in 7 hinsichtlich der Anbindung der einzelnen Bauelemente der vorhergehenden Variante nach 6, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Ferner geht aus 8 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer siebten Ausführungsform der Erfindung hervor, welche wieder weitestgehend der Variante nach 2 entspricht. Unterschiedlich ist dabei, dass ein viertes Schaltelement B3 bei Betätigung das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 am drehfesten Bauelement GG festsetzt, während das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 permanent drehfest mit der Antriebswelle GW1 verbunden ist. Das vierte Schaltelement B3 ist in diesem Fall also als Bremse realisiert, welche auf einer dem zweiten Planetenradsatz P2 abgewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1 angeordnet ist. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 8 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Zudem zeigt 9 eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer achten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, die dabei im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 8 entspricht. Wie bei der Ausführungsform nach 3, wurde dabei die Anordnung der drei Planetenradsätze P1, P2 und P3 verändert und zudem die Anschlussstellen GW1-A und GW2-A der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 an ein und demselben axialen Ende des Getriebes G vorgesehen. Wiederum ist der dritte Planetenradsatz P3 unmittelbar benachbart zu den beiden Anschlussstellen GW1-A und GW2-A vorgesehen, wobei dann auf diesen der zweite Planetenradsatz P2 und der erste Planetenradsatz P1 folgen. Auch die Anschlussstelle GW2-A weist erneut eine Verzahnung auf, welche im verbauten Zustand des Getriebes G mit einer zugehörigen Verzahnung einer nicht dargestellten Welle kämmt. Diese Welle ist dann achsparallel zu der An- und der Abtriebswelle GW1 und GW2 angeordnet, wobei auf dieser Welle dann ein Achsgetriebe angeordnet sein kann. Dementsprechend ist das in 9 dargestellte Getriebe G erneut für die Anwendung in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang geeignet, welcher quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet ist. Im Übrigen entspricht das Getriebe G in 9 hinsichtlich der Anbindung der einzelnen Bauelemente der vorhergehenden Variante nach 8, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Ferner geht aus 10 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer neunten Ausführungsform der Erfindung hervor. Diese entspricht dabei wiederum im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu das vierte Schaltelement K3 bei Betätigung das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest miteinander koppelt, während das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 permanent drehfest mit der Antriebswelle GW1 verbunden ist. Das vierte Schaltelement K3 ist dabei dann axial auf einer dem zweiten Planetenradsatz P2 abgewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1 platziert. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 10 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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11 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer zehnten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, die dabei weitestgehend der unmittelbar vorhergehenden Variante nach 10 entspricht. Analog zu der Ausführungsform nach 3, wurde dabei die Anordnung der drei Planetenradsätze P1, P2 und P3 verändert und zudem die Anschlussstellen GW1-A und GW2-A der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 an ein und demselben axialen Ende des Getriebes G vorgesehen. Wiederum ist der dritte Planetenradsatz P3 unmittelbar benachbart zu den beiden Anschlussstellen GW1-A und GW2-A vorgesehen, wobei dann auf diesen der zweite Planetenradsatz P2 und der erste Planetenradsatz P1 folgen. Auch die Anschlussstelle GW2-A weist erneut eine Verzahnung auf, welche im verbauten Zustand des Getriebes G mit einer zugehörigen Verzahnung einer nicht dargestellten Welle kämmt. Diese Welle ist dann achsparallel zu der An- und der Abtriebswelle GW1 und GW2 angeordnet, wobei auf dieser Welle dann ein Achsgetriebe angeordnet sein kann. Dementsprechend ist das in 11 dargestellte Getriebe G wiederum für die Anwendung in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang geeignet, welcher quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet ist. Im Übrigen entspricht das Getriebe G in 11 hinsichtlich der Anbindung der einzelnen Bauelemente der vorhergehenden Variante nach 10, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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In 12 ist ein Getriebe G entsprechend einer elften Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche im Wesentlichen der Variante aus 2 entspricht. Unterschiedlich ist dabei aber, dass zusätzlich eine Elektromaschine EM vorgesehen ist, deren Stator S am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, während ein Rotor R der Elektromaschine EM drehfest mit der Antriebswelle GW1 verbunden ist. Des Weiteren kann die Antriebswelle GW1 an ihrer Anschlussstelle GW1-A über eine zwischenliegende Trennkupplung K0, welche vorliegend als Lamellenschaltelement gestaltet ist, mit einer Anschlusswelle AN drehfest verbunden werden, welche wiederum mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine VKM mittels des zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfers TS verbunden ist.
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Über die Elektromaschine EM kann dabei ein rein elektrisches Fahren realisiert werden, wobei in diesem Fall die Trennkupplung K0 geöffnet wird, um die Antriebswelle GW1 von der Anschlusswelle AN zu entkoppeln und die Verbrennungskraftmaschine VKM nicht mitzuschleppen. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 12 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Des Weiteren zeigt 13 eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer zwölften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Diese entspricht dabei weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 12, wobei dabei, wie schon bei der Ausführungsform nach 3, die Anordnung der drei Planetenradsätze P1, P2 und P3 verändert und zudem die Anschlussstellen GW1-A und GW2-A der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 an ein und demselben axialen Ende des Getriebes G vorgesehen wurden. Erneut ist der dritte Planetenradsatz P3 unmittelbar benachbart zu den beiden Anschlussstellen GW1-A und GW2-A vorgesehen, wobei dann auf diesen der zweite Planetenradsatz P2 und der erste Planetenradsatz P1 folgen. Auch die Anschlussstelle GW2-A weist erneut eine Verzahnung auf, welche im verbauten Zustand des Getriebes G mit einer zugehörigen Verzahnung einer nicht dargestellten Welle kämmt. Diese Welle ist dann achsparallel zu der An- und der Abtriebswelle GW1 und GW2 angeordnet, wobei auf dieser Welle dann ein Achsgetriebe angeordnet sein kann. Dementsprechend ist das in 13 dargestellte Getriebe G für die Anwendung in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang geeignet, welcher erneut quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet ist. Die Elektromaschine EM ist im Getriebe G dann aufgrund der Anordnung der Planetenradsätze P1 bis P3 benachbart zum dritten Planetenradsatz P3 platziert. Im Übrigen entspricht das Getriebe G in 13 hinsichtlich der Anbindung der einzelnen Bauelemente der vorhergehenden Variante nach 12, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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In 14 ist ein beispielhaftes Schaltschema für die jeweiligen Getriebe G aus den 2 bis 13 tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei jeweils insgesamt sechs Vorwärtsgänge 1 bis 6, sowie ein Rückwärtsgang R1 realisiert werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welches der Schaltelemente K1, K2, B1, K3 bzw. B3 und B2 bzw. K4 in welchem der der Vorwärtsgänge 1 bis 6 und dem Rückwärtsgang R1 jeweils geschlossen ist. In jedem der Vorwärtsgänge 1 bis 6 und dem Rückwärtsgang R1 sind dabei jeweils zwei der Schaltelemente K1, K2, B1, K3 bzw. B3 und B2 bzw. K4 geschlossen, wobei bei einer aufeinanderfolgenden Schaltung der Vorwärtsgänge 1 bis 6 je eines der beteiligten Schaltelemente zu öffnen und ein anderes Schaltelement im Folgenden zu schließen ist.
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Wie in 14 zu erkennen ist, wird ein erster Vorwärtsgang 1 durch Betätigen des ersten Schaltelements K1 und des dritten Schaltelements B1 geschaltet, wobei hiervon ausgehend ein zweiter Vorwärtsgang 2 gebildet wird, indem das dritte Schaltelement B1 geöffnet und im Folgenden das fünfte Schaltelement B2 bzw. K4 geschlossen wird. Im Weiteren kann dann in einen dritten Vorwärtsgang 3 geschaltet werden, indem das fünfte Schaltelement B2 bzw. K4 wiederum geöffnet und das vierte Schaltelement K3 bzw. B3 geschlossen wird. Ausgehend davon ergibt sich dann ein vierter Vorwärtsgang 4 durch Öffnen des vierten Schaltelements K3 bzw. B3 und Schließen des zweiten Schaltelements K2. Ein fünfter Vorwärtsgang 5 wird dann durch Öffnen des ersten Schaltelements K1 und Betätigen des vierten Schaltelements K3 bzw. B3 geschaltet, wobei hiervon ausgehend in einen sechsten Vorwärtsgang 6 gewechselt wird, indem das vierte Schaltelement K3 bzw. B3 geöffnet und das fünfte Schaltelement B2 bzw. K4 betätigt wird.
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Der Rückwärtsgang R1, in welchem eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges auch bei Antrieb über die Verbrennungskraftmaschine VKM realisiert werden kann, wird hingegen durch Schließen des dritten Schaltelements B1 und des vierten Schaltelements K3 bzw. B3 geschaltet.
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Wie in den 2 bis 13 dargestellt ist, sind die Schaltelemente K1, K2, B1, K3 bzw. B3 und B2 bzw. K4 jeweils als kraftschlüssige Schaltelemente und dabei insbesondere als Lamellenschaltelemente ausgeführt. Jedoch könnten das erste Schaltelement K1 und auch das dritte Schaltelement B1 dabei auch jeweils als formschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise als Klauenkupplung oder Sperrsynchronisation, realisiert sein.
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Die in den 12 und 13 jeweils gezeigte Anordnung einer Elektromaschine EM kann auch entsprechend bei den Varianten der 2 bis 11 zur Anwendung kommen, indem ein Rotor R der Elektromaschine entsprechend drehfest mit der Antriebswelle GW1 verbunden wird.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und einem guten Wirkungsgrad realisiert werden.
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Bezugszeichen
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- G
- Getriebe
- GG
- Drehfestes Bauelement
- P1
- Erster Planetenradsatz
- E11
- Erstes Element des ersten Planetenradsatzes
- E21
- Zweites Element des ersten Planetenradsatzes
- E31
- Drittes Element des ersten Planetenradsatzes
- P2
- Zweiter Planetenradsatz
- E12
- Erstes Element des zweiten Planetenradsatzes
- E22
- Zweites Element des zweiten Planetenradsatzes
- E32
- Drittes Element des zweiten Planetenradsatzes
- P3
- Dritter Planetenradsatz
- E13
- Erstes Element des dritten Planetenradsatzes
- E23
- Zweites Element des dritten Planetenradsatzes
- E33
- Drittes Element des dritten Planetenradsatzes
- K1
- Erstes Schaltelement
- K2
- Zweites Schaltelement
- B1
- Drittes Schaltelement
- K3
- Viertes Schaltelement
- B3
- Viertes Schaltelement
- B2
- Fünftes Schaltelement
- K4
- Fünftes Schaltelement
- 1
- Erster Vorwärtsgang
- 2
- Zweiter Vorwärtsgang
- 3
- Dritter Vorwärtsgang
- 4
- Vierter Vorwärtsgang
- 5
- Fünfter Vorwärtsgang
- 6
- Sechster Vorwärtsgang
- R1
- Rückwärtsgang
- GW1
- Antriebswelle
- GW1-A
- Äußere Schnittstelle der Antriebswelle
- GW2
- Abtriebswelle
- GW2-A
- Äußere Schnittstelle der Abtriebswelle
- EM
- Elektromaschine
- S
- Stator
- R
- Rotor
- AN
- Anschlusswelle
- K0
- Trennkupplung
- VKM
- Verbrennungskraftmaschine
- TS
- Torsionsschwingungsdämpfer
- AG
- Achsgetriebe
- DW
- Antriebsräder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4070927 A [0002, 0013]
