EP2959189A1

EP2959189A1 - Mehrstufengetriebe in planetenbauweise

Info

Publication number: EP2959189A1
Application number: EP14701345.2A
Authority: EP
Inventors: Stefan Beck; Christian Sibla; Wolfgang Rieger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2015-12-30
Also published as: US9618088B2; DE102013202884A1; US20160010727A1; CN104968971B; CN104968971A; WO2014127947A1

Abstract

Es wird ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrzeug mit einem Gehäuse (11) vorgeschlagen, wobei eine erste Welle (1) als Antrieb (An) und eine dazu achsparallei angeordnete zweite Welle (2) als Abtrieb (Ab) vorgesehen sind, wobei drei Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3) und weitere Wellen (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) sowie sechs Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, B1, B2) vorgesehen sind, durch deren Betätigung mehrere Gangstufen realisierbar sind, wobei Maschinenelemente (ST1, ST2) zur Drehmomentübertragung zwischen Antrieb (An) und Abtrieb (Ab) vorgesehen sind, wobei die erste Welle (1) als Antrieb mit dem Sonnenrad (SR3) des dritten Planetenradsatzes (RS 3), mit dem Planetenradträger (PT2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2), mit dem Planetenradträger (PT3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbindbar und mit dem Sonnenrad (SR1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar oder verbunden ist, und wobei die zweite Welle (2) als Abtrieb (Ab) mit dem ersten Maschinenelement (ST1) und mit dem zweiten Maschinenelement (ST2) verbunden oder verbindbar ist.

Description

Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2007 014 150 A1 ist ein lastschalt- bares Mehrstufengetriebe bekannt. Bei dem Mehrstufengetriebe ist die Antriebswelle über einen Drehschwingungsdämpfer fest mit einer ersten Welle eines ersten Wellenstranges verbunden. Ein parallel dazu angeordneter zweiter Wellenstrang beinhaltet unter anderen die als Welle zwei bezeichnete Abtriebswelle. Die beiden Wellenstränge sind über drei Stirnradstufen miteinander verbunden. Auf dem ersten Wellenstrang befindet sich eine erste dreiwellige Planetenradstufe. Auf dem zweiten Wellenstrang befinden sich eine zweite Planetenradstufe und eine dritte Planetenradstufe. Das Mehrstufengetriebe umfasst somit zehn Wellen, die über drei Stirnradstufen und drei Planetenradstufe miteinander in Verbindung stehen. Zum Schalten der acht Vorwärtsgänge und des einen Rückwärtsganges sind fünf Schaltelemente notwendig. Die vorgesehenen Schaltelemente werden hydraulisch betätigt.

Um hydraulische Verluste zu reduzieren, sind die Schaltelemente von außen gut zugänglich anzuordnen. Jedoch steht bei einem Front-Quereinbau des Getriebes in einem Fahrzeug nur ein eingeschränkter axialer Bauraum zur Verfügung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Mehrstufengetriebe mit möglichst hoher Gangstufenanzahl und guter Erreichbarkeit der Schaltelemente bei gleichzeitig gutem Verzahnungswirkungsgrad sowie möglichst geringem axialem Bauraumbedarf zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben. Demnach wird ein lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise bzw. ein mehrgängiges Planetengetriebe für ein Fahrzeug mit einem Gehäuse vorgeschlagen, wobei der Antrieb bzw. die Antriebswelle und der Abtrieb bzw. die Abtriebswelle achsparallel zueinander für einen bevorzugten Front-Quereinbau angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe umfasst nur neun Wellen, drei Planetenradsätze und nur sechs Schaltelemente, um mindestens neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang realisieren zu können. Ferner sind zum Koppeln von Antrieb und Abtrieb vorzugsweise nur zwei Maschinenelemente vorgesehen.

Dadurch, dass die erste Welle als Antrieb mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes, mit dem Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes, mit dem Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes jeweils lösbar verbunden bzw. jeweils verbindbar und mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbindbar oder verbunden ist und dass die zweite Welle als Abtrieb mit dem ersten Maschinenelement und mit dem zweiten Maschinenelement verbunden oder lösbar verbunden bzw. verbindbar ist, ergibt sich ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe, welches eine Wirkungsgrad verbessernde und damit bedarfsgerechte Betätigung der Schaltelemente ermöglicht, wobei die vorteilhaft geringe Anzahl von Getriebeelementen des Mehrstufengetriebes zur Front-Querbauweise derart miteinander verschachtelt sind, dass eine besonders axialen Bauraum sparende Anordnung ermöglicht wird. Neben dem verbesserten Wirkungsgrad ergeben sich auch geringe Bauteilbelastungen und ein geringer Bauaufwand.

Die gute Zugänglichkeit der Schaltelemente kann unter anderem einerseits durch die Verwendung von Bremsen als Schaltelemente und andererseits auch durch den Einsatz von Kupplungen als Schaltelemente realisiert werden, die bevorzugt an außenliegenden Wellen vorzugsweise am Antrieb und am Abtrieb bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe positioniert werden. Aufgrund des geringen Bauaufwandes ergeben sich in vorteilhafter Weise niedrige Herstellungskosten und ein geringes Gewicht des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes. Im Rahmen einer möglichen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als aschinenelement zum Koppeln bzw. zur Drehmomentübertragung zwischen Antrieb und Abtrieb zumindest eine Stirnradstufe oder dergleichen eingesetzt wird, die die notwendige Übersetzung zum Abtriebsdifferenzial realisiert. Vorzugsweise werden nur zwei Maschinenelemente bzw. Stirnradstufen vorgesehen. Es können jedoch auch andere Maschinenelemente zur Drehmoment- bzw. Kraftübertragung, wie zum Beispiel Ketten, Riemen oder der gleichen verwendet werden.

Die Planetenradsätze sind in axialer Richtung betrachtet in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz und dritter Planetenradsatz angeordnet, wobei vorzugsweise zumindest ein Plus-Planetenradsatz und zumindest ein Minus-Planetenradsatz vorgesehen sind. Es ist jedoch möglich an Stellen, wo es die Bindbarkeit zulässt, einzelne oder mehrere der Minus-Planetenradsätze in Plus- Planetenradsätze oder umgekehrt umzuwandeln, wenn gleichzeitig die Steg- bzw. Planetenradträger- und die Hohlradanbindung getauscht und der Betrag der Standardübersetzung um den Wert 1 erhöht wird. Ein Minus-Planetenradsatz weist bekanntlich an dem Planetenradträger verdrehbar gelagerte Planetenräder auf, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad dieses Planetenradsatzes kämmen, so dass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung entgegengesetzter Richtung dreht. Ein Plus-Planetenradsatz weist bekanntlich an seinem Planetenradträger verdrehbar gelagerte und miteinander in Zahneingriff stehende innere und äußere Planetenräder auf, wobei das Sonnenrad dieses Planetenradsatzes mit den inneren Planetenrädern und das Hohlrad dieses Planetenradsatzes mit den äußeren Planetenrädern kämmen, so dass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung gleicher Richtung dreht.

Als Anfahrelement können bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine hydrodynamische Kupplung eingesetzt werden. Es ist auch denkbar, dass eine zusätzliche Anfahrkupplung oder auch eine integrierte Anfahrkupplung oder Anfahrbremse verwendet werden. Ferner ist möglich, dass an zumindest einer der Wellen eine elektrische Maschine oder eine sonstige Kraft-/Leistungsquelle angeordnet wird. Darüber hinaus kann an zumindest einer der Wellen ein Freilauf zum Gehäuse oder zu einer anderen Welle angeordnet werden.

Vorzugsweise können bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe neun Vorwärtsgänge und zumindest ein Rückwärtsgang über die vorgesehenen Schaltelemente geschaltet werden. Jedoch ist es denkbar, dass weitere Schaltkombinationen durch das Kombinieren anderer Schaltelemente ermöglicht werden.

Unter dem Begriff Schaltelement ist eine schaltbare Verbindung zwischen zwei Elementen des Getriebes zu verstehen, wobei das zwischen diesen beiden Elementen zu übertragene Drehmoment mittels Kraftschluss bzw. Reibschluss oder mittels Formschluss übertragen wird. Sind beide Elemente der schaltbaren Verbindung rotierbar ausgeführt, so wird das Schaltelement als Kupplung bezeichnet und wenn nur eines der beiden Elemente der schaltbaren Verbindung rotiert, wird das Schaltelement als Bremse bezeichnet. Darüber hinaus ist auch die geometrische Lage bzw. Reihenfolge der einzelnen Schaltelemente frei wählbar, so lange es die Bindbarkeit der Elemente zulässt. Auf diese Weise können einzelne Elemente beliebig in ihrer Lage verschoben werden. Außerdem können, insofern es die äußere Formgebung zulässt, mehrere Radsätze auch radial übereinander, also geschachtelt, angeordnet werden.

Ausführungsbeispiele eines kraftschlüssigen Schaltelements sind Lamellenkupplungen oder -bremsen, Bandbremsen, Konuskupplungen oder -bremsen, elektromagnetische Kupplungen, Magnetpulverkupplungen und elektro-rheologische Kupplung. Ausführungsbeispiele für ein formschlüssiges Schaltelement sind Klauenkupplungen oder -bremsen und Zahnkupplungen.

Als Schaltelemente können somit generell sowohl reib- als auch formschlüssige Schaltelemente eingesetzt werden. Vorzugsweise können aufgrund der Charakteristik vor allem das als Bremse ausgeführte fünfte und das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement als Klauenschaltelement ausgeführt sein, wodurch deutliche Verbrauchsvorteile erreicht werden. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;

Figur 2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes mit einer alternativen Anordnungsposition des dritten Schaltelements;

Figur 3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes mit einer alternativen Anordnungsposition des dritten Schaltelements;

Figur 4 eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes mit einer alternativen Anordnungsposition des dritten Schaltelements;

Figur 5 eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes mit einer alternativen Anordnungsposition des dritten Schaltelements;

Figur 6 eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes mit einer alternativen Anordnungsposition des dritten Schaltelements; und

Figur 7 ein Schaltschema für die verschiedenen Ausführungsvarianten des Mehrstufengetriebes.

In den Figuren 1 bis 6 ist jeweils eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes in Planetenbauweise, zum Beispiel als automatisches Getriebe bzw. Automatgetriebe, für ein Fahrzeug beispielhaft gezeigt, bei denen un- terschiedliche Anordnungsposition des als Kupplung ausgeführten dritten Schaltelements dargestellt sind.

Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten umfasst das Mehrstufengetriebe ein lediglich schematisch angedeutetes Gehäuse 1 1 mit einer ersten Welle 1 als Antrieb An und einer dazu achsparallel angeordneten zweiten Welle 2 als Abtrieb Ab sowie weiteren sieben Wellen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Ferner sind ein erster Planetenradsatz RS1 , ein zweiter Planetenradsatz RS2 und ein dritter Planetenradsatz RS3 vorgesehen, wobei vorzugsweise der erste Planetenradsatz RS1 und der dritte Planetenradsatz RS3 jeweils als Minus-Planetenradsätze und der zweite Planetenradsatz RS2 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sind. Zum Schalten mehrerer Gangstufen sind ein als Kupplung ausgeführtes erstes Schaltelement K1 , ein als Kupplung ausgeführtes zweites Schaltelement K2, ein als Kupplung ausgeführtes drittes Schaltelement K3, ein als Kupplung ausgeführtes viertes Schaltelement K4, ein als Bremse ausgeführtes fünftes Schaltelement B1 und einen als Bremse ausgeführtes sechstes Schaltelement B2 vorgesehen.

Bezogen auf die Ausführungsvariante gemäß Figur 1 sind in den Figuren 2 bis 6 wirkungsgleiche Getriebevarianten dargestellt, bei denen die Anordnungsposition des als Kupplung ausgeführten dritten Schaltelements K3 variiert wird. Die verschiedenen Ausführungsvarianten unterscheiden sich funktional nicht von der Ausführungsvariante gemäß Figur 1 hinsichtlich Wirkungsgrad, Stufung usw. Die in Figur 7 dargestellte Schaltmatrix bleibt für sämtliche Ausführungsvarianten identisch.

Bei einem Stirnradpaar (bzw. Stirnradstufe ST1 , ST2), das über ein Schaltelement mit einer Welle verbunden ist (Losrad), ist es sowohl möglich, dass das Schaltelement der antriebsseitigen Hauptwelle (Welle 1 ) oder auch der abtriebsseiti- gen Zwischenwelle (Welle 2) zugeordnet wird. Ein Beispiel hierfür sind die Anordnungspositionen des als Kupplung ausgeführten dritten Schaltelements K3 bei den Ausführungsvarianten gemäß Figur 5 und 6. Es ist also auch ohne weiteres möglich, das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement K4 auf der antriebsseitigen Hauptwelle zu positionieren. Zum Koppeln bzw. zur Drehmomentübertragung zwischen Antrieb An und Abtrieb Ab sind vorzugsweise zwei beliebige Maschinenelemente vorgesehen, die bei den Ausführungsvarianten als erste Stirnradstufe ST1 und als zweite Stirnradstufe ST2 beispielhaft ausgeführt sind. Bei den Ausführungsvarianten gemäß Figuren 1 bis 4 umfasst die erste Stirnradstufe ST1 ein Festrad 12, welches mit der sechsten Welle 6 verbunden ist, und ein mit diesem in Eingriff stehendes Festrad 13, welches mit der zweiten Welle 2 verbunden ist. Die zweite Stirnradstufe ST2 umfasst ein Festrad 14, welches mit der siebenten Welle 7 verbunden ist, und ein mit diesem in Eingriff stehendes Losrad 1 5, welches über die neunte Welle 9 und über das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement K4 mit der zweiten Welle 2 verbunden ist. Bei der Ausführungsvariante gemäß Figur 5 ist bei der ersten Stirnradstufe ST1 anstelle des Festrades 12 ein Losrad 12A vorgesehen, welches über die sechste Welle 6 mit dem als Kupplung ausgeführten dritten Schaltelements K3 verbunden ist.

Bei der Ausführungsvariante gemäß Figur 6 umfasst die erste Stirnradstufe ST1 das Festrad 12, welches mit einem Losrad 13A in Eingriff steht. Das Losrad 13A ist über die fünfte Welle 5 und über das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3 mit der zweiten Welle 2 verbunden. Die zweite Stirnradstufe ST2 umfasst das Festrad 14, welches mit der siebenten Welle 7 verbunden ist. Das Festrad 14 steht mit dem Losrad 15 in Eingriff. Das Losrad 15 ist über die neunte Welle 9 und über das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement K4 mit der zweiten Welle 2 verbunden.

Bezüglich der Verbindungsmöglichkeiten zwischen den vorgesehenen Wellen 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, den vorgesehenen drei Planetenradsätzen RS1 , RS2, RS3, dem vorgesehenen Gehäuse 1 1 und den vorgesehenen Schaltelementen K1 , K2, K3, K4, B1 , B2 sowie den vorgesehenen Stirnradstufen ST1 , ST2 ist unter dem Begriff -verbindbar- zu verstehen, dass die beschriebenen Elemente lösbar z.B. über ein Schaltelement verbunden sind, so dass die Verbindung bei aktiviertem Schaltelement geschlossen und bei nicht aktiviertem Schaltelement offen ist. Die lösbare Verbindung kann neben dem Schaltelement auch über zumindest ein weiteres Element, wie z.B. eine Welle oder dergleichen realisiert werden. Unter dem Begriff - verbunden- ist zu verstehen, dass die beschriebenen Elemente quasi fest also nicht lösbar miteinander verbunden sind. Es kann eine direkte oder indirekte feste Verbindung z.B. über weitere Elemente realisiert werden.

Erfindungsgemäß ist bei dem Mehrstufengetriebe vorgesehen, dass die erste Welle 1 als Antrieb An mit dem Sonnenrad SR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 lösbar verbunden bzw. verbindbar ist. Ferner ist die erste Welle 1 mit dem Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und mit dem Planetenradträger PT3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbindbar. Darüber hinaus ist die erste Welle 1 mit dem Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar oder verbunden. Die zweite Welle 2 als Abtrieb Ab ist je nach Ausführungsvariante mit dem ersten Maschinenelement bzw. der ersten Stirnradstufe ST1 und mit dem zweiten Maschinenelement bzw. der zweiten Stirnradstufe ST2 verbunden oder verbindbar.

Unabhängig von den Ausführungsvarianten ist die erste Welle 1 über das als Kupplung ausgeführte erste Schaltelement K1 und über die dritte Welle 3 mit dem Sonnenrad SR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbindbar, wobei das Sonnenrad SR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 über die dritte Welle 3 und über das als Bremse ausgeführte sechste Schaltelement B2 mit dem Gehäuse 1 1 verbindbar ist.

Bei den Ausführungsvarianten gemäß Figuren 1 und 2 sowie 4 bis 6 ist die erste Welle 1 über das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement K2 und über die vierte Welle 4 mit dem Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und mit dem Planetenradträger PT3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbindbar. Bei der Ausführungsvariante gemäß Figur 3 ist die erste Welle über das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement K2 und über die vierte Welle sowie über das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3 und über die fünfte Welle 5 mit dem Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbindbar. Der Planetenradträger PT3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und der Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 sind entweder über die vierte Welle 4 verbunden oder entsprechend der Ausführungsvariante gemäß Figur 3 über das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3 und die fünfte Welle 5 miteinander verbindbar. Unabhängig von den Ausführungsvarianten ist der Planetenradträger PT3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und der Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die vierte Welle 4 und über das als Bremse ausgeführte fünfte Schaltelement B1 mit dem Gehäuse 1 1 verbindbar ist.

Bei der Ausführungsvariante gemäß Figur 1 ist die erste Welle 1 über das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3 und über die fünfte Welle 5 mit dem Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar. Bei den weiteren Ausführungsvarianten gemäß Figuren 2 bis 6 ist die erste Welle 1 mit dem Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 quasi direkt ohne Schaltelement verbunden.

Bei den Ausführungsvarianten gemäß Figur 1 bis 5 ist die zweite Welle 2 mit dem Festrad 13 der ersten Stirnradstufe ST1 verbunden. Ferner ist die zweite Welle 2 über das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement K4 und über die neunte Welle mit dem Losrad 15 der zweiten Stirnradstufe ST2 verbindbar. Bei der Ausführungsvariante gemäß Figur 6 ist die zweite Welle 2 über das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3 und über die fünfte Welle 5 mit dem Losrad 13A der ersten Stirnradstufe ST1 verbindbar. Ferner ist die zweite Welle 2 über das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement K4 und über die neunte Welle 9 mit dem Losrad 15 der zweiten Stirnradstufe ST2 verbindbar.

Bei den Ausführungsvarianten gemäß Figuren 1 bis 4 sowie 6 ist das Festrad 12 der ersten Stirnradstufe ST1 über die sechste Welle 6 mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden. Im Unterschied dazu ist bei der Ausführungsvariante gemäß Figur 5 das Losrad 12A der ersten Stirnradstufe ST1 über die sechste Welle 6 und über das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3 und über die fünfte Welle 5 mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar.

Bei den Ausführungsvarianten gemäß Figur 1 bis 3 sowie 5 und 6 ist das Festrad 14 der zweiten Stirnradstufe ST2 über die siebente Welle 7 mit dem Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und mit dem Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden. Im Unterschied dazu ist bei der Ausführungsvariante gemäß Figur 4 das Festrad 14 der zweiten Stirnradstufe ST2 über die siebente Welle 7 mit dem Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden. Ferner ist das Festrad 14 der zweiten Stirnradstufe ST2 und das Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 über das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3 und über die fünfte Welle 5 mit dem Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbindbar.

Entsprechend der Ausführungsvarianten gemäß Figuren 1 und 3 bis 6 ist das Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die achte Welle 8 mit dem Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden. Im Unterschied dazu ist bei der Ausführungsvariante gemäß Figur 2 das Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die fünfte Welle 5 und über das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3 sowie über die achte Welle 8 mit dem Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbindbar.

In Figur 7 ist ein Schaltschema bzw. eine Schaltmatrix für die wirkungsgleichen Getriebevarianten gemäß Figuren 1 bis 6 dargestellt. In dem Schaltschema sind zum Realisieren der verschiedenen Gangstufen zu schließende bzw. zu aktivierende Schaltelemente K1 , K2, K3, K4, B1 , B2 tabellarisch dargestellt, wobei jeder Gangstufe eine Übersetzung i und zwischen verschiedenen Gangstufen der jeweilige Gangsprung φ angegeben sind. Neben den neuen Vorwärtsgängen G1 , G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9 und dem angegebenen Rückwärtsgang R ist zumindest eine zusätzliche Schaltkombination als alternative Gangstufe Z angegeben. Insgesamt ergibt sich aus dem Schaltschema, dass das vorgeschlagene Mehrstufengetriebe optimierte Übersetzungsreihen mit niedrigen Absolut- und Relativdrehzahlen sowie niedrige Planetenradsatz-und Schaltelementmomente aufweist. Ferner ergeben sich aus den gewählten Radsatzanordnungen gute Verzahnungswirkungsgrade und geringe Schleppmomente.

Als bevorzugte Standübersetzungen können bei dem ersten Planetenradsatz RS1 ein Wert von etwa i₀ = -2,388, bei dem zweiten Planetenradsatz RS2 ein Wert von etwa i₀ = 1 ,670 und bei dem dritten Planetenradsatz RS3 ein Wert von etwa i₀ = -3,850 verwendet werden. Bei der ersten Stirnradstufe ST1 wird als Standübersetzung ein Wert von etwa isn = -1 ,000 und bei der zweiten Stirnradstufe ST2 ein Wert von etwa i_ST2 = -0,778 gewählt. Darüber hinaus ergibt sich aus dem Schaltschema, dass zum Schalten sämtlicher Gangstufen G1 , G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9, R, und Z jeweils drei Schaltelemente geschlossen sind.

Im Einzelnen ergibt sich aus dem Schaltschema gemäß Figur 7, dass zum Realisieren des ersten Vorwärtsganges G1 das als Kupplung ausgeführte erste Schaltelement K1 , das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3 und das als Bremse ausgeführte fünfte Schaltelement B1 geschlossen bzw. aktiviert sind. Zum Schalten des zweiten Vorwärtsganges G2 sind das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3, das als Bremse ausgeführte fünfte Schaltelement B1 und das als Bremse ausgeführte sechste Schaltelement B2 geschlossen bzw. aktiviert. Zum Schalten des dritten Vorwärtsganges G3 sind das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3, das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement K4 und das als Bremse ausgeführte fünfte Schaltelement B1 geschlossen bzw. aktiviert. Zum Schalten des vierten Vorwärtsganges G4 sind das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3, das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement K4 und das als Bremse ausgeführte sechste Schaltelement B2 geschlossen bzw. aktiviert. Zum Schalten des fünften Vorwärtsganges G5 sind das als Kupplung ausgeführte erste Schaltelement K1 , das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3 und das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement K4 geschlossen bzw. aktiviert. Zum Schalten des sechsten Vorwärtsganges G6 sind das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement K2, das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3 und das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement K4 geschlossen bzw. aktiviert. Zum Schalten des siebenten Vorwärtsganges G7 sind das als Kupplung ausgeführte erste Schaltelement K1 , das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement K2 und das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3 geschlossen bzw. aktiviert. Zum Schalten des achten Vorwärtsganges G8 sind das als Kupplung ausgeführte erste Schaltelement K1 , das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement K2 und das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement K4 geschlossen bzw. aktiviert. Zum Schalten des neunten Vorwärtsganges G9 sind das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement K2, das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement K4 und das als Bremse ausgeführte sechste Schaltelement B2 geschlossen bzw. aktiviert.

Schließlich sind zum Schalten des Rückwärtsganges R das als Kupplung ausgeführte erste Schaltelement K1 , das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement K4 und das als Bremse ausgeführte fünfte Schaltelement B1 geschlossen bzw. aktiviert.

Bezüglich der Schaltkombination der alternativen Gangstufe Z ist vorgesehen, dass zum Schalten der Gangstufe Z das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement K2, das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement K3 und das als Bremse ausgeführte sechste Schaltelement B2 geschlossen bzw. aktiviert sind.

Bezuqszeichen

1 erste Welle als Antrieb

2 zweite Welle als Abtrieb

3 dritte Welle

4 vierte Welle

5 fünfte Welle

6 sechste Welle

7 siebente Welle

8 achte Welle

9 neunte Welle

1 1 Gehäuse

K1 erstes Schaltelement als Kupplung

K2 zweites Schaltelement als Kupplung

Κ3 drittes Schaltelement als Kupplung

Κ4 viertes Schaltelement als Kupplung

Β1 fünftes Schaltelement als Bremse

Β2 sechstes Schaltelement als Bremse

RS1 erster Planetenradsatz

RS2 zweiter Planetenradsatz

RS3 dritter Planetenradsatz

SR1 Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes

ΡΤ1 Pianetenradtrager des ersten Planetenradsatzes

HR1 Hohlrad des ersten Planetenradsatzes

SR2 Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes

ΡΤ2 Pianetenradtrager des zweiten Planetenradsatzes

HR2 Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes

SR3 Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes

ΡΤ3 Pianetenradtrager des dritten Planetenradsatzes

HR3 Hohlrad des dritten Planetenradsatzes

ST1 Maschinenelement (erste Stirnradstufe)

ST2 Maschinenelement (zweite Stirnradstufe)

12 Festrad der ersten Stirnradstufe 12A Losrad der ersten Stirnradstufe

13 Festrad der ersten Stirnradstufe

13A Losrad der ersten Stirnradstufe

14 Festrad der zweiten Stirnradstufe

15 Losrad der zweiten Stirnradstufe

G1 erste Vorwärtsgangstufe

G2 zweite Vorwärtsgangstufe

G3 dritte Vorwärtsgangstufe

G4 vierte Vorwärtsgangstufe

G5 fünfte Vorwärtsgangstufe

G6 sechste Vorwärtsgangstufe

G7 siebente Vorwärtsgangstufe

G8 achte Vorwärtsgangstufe

G9 neunte Vorwärtsgangstufe

R Rückwärtsgangstufe

Z alternative Gangstufe

i Übersetzung

i₀ Standübersetzungen der Planetenradsätze i_STi Standübersetzung der ersten Stirnradstufe i_ST2 Standübersetzung der zweiten Stirnradstufe φ Gangsprung

Claims

Patentansprüche

1 . Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrzeug mit einem Gehäuse (1 1 ), wobei eine erste Welle (1 ) als Antrieb (An) und eine dazu achsparallel angeordnete zweite Welle (2) als Abtrieb (Ab) vorgesehen sind, wobei drei Planetenradsätze (RS1 , RS2, RS3) und weitere Wellen (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) sowie sechs Schaltelemente (K1 , K2, K3, K4, B1 , B2) vorgesehen sind, durch deren Betätigung mehrere Gangstufen realisierbar sind, und wobei Maschinenelemente (ST1 , ST2) zur Drehmomentübertragung zwischen Antrieb (An) und Abtrieb (Ab) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1 ) als Antrieb mit dem Sonnenrad (SR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3), mit dem Planetenradträger (PT2) des zweiten Planetenradsatzes (RS 2), mit dem Planetenradträger (PT3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbindbar und mit dem Sonnenrad (SR1 ) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) verbindbar oder verbunden ist, und dass die zweite Welle (2) als Abtrieb (Ab) mit dem ersten Maschinenelement (ST1 ) und mit dem zweiten Maschinenelement (ST2) verbunden oder verbindbar ist.

2. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Maschinenelemente Stirnradstufen (ST1 , ST2) oder Ketten vorgesehen sind.

3. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1 ) über das als Kupplung ausgeführte erste Schaltelement (K1 ) und über die dritte Welle (3) mit dem Sonnenrad (SR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbindbar ist, wobei das Sonnenrad (SR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) über die dritte Welle (3) und über das als Bremse ausgeführte sechste Schaltelement (B2) mit dem Gehäuse (1 1 ) verbindbar ist.

4. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1 ) über das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement (K2) und über die vierte Welle (4) mit dem Planetenradträger (PT2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) und mit dem Planetenradträger (PT3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbindbar ist.

5. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1 ) über das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement (K2) und über die vierte Welle (4) sowie über das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement (K3) und über die fünfte Welle (5) mit dem Planetenradträ- ger (PT2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbindbar ist.

6. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (PT3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) und mit dem Pla- netenradträger (PT2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) über die vierte Welle (4) und über das als Bremse ausgeführte fünfte Schaltelement (B1 ) mit dem Gehäuse (1 1 ) verbindbar ist.

7. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1 ) über das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement (K3) und über die fünfte Welle (5) mit dem Sonnenrad (SR1 ) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) verbindbar ist.

8. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (1 ) mit dem Sonnenrad (SR1 ) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) verbunden ist.

9. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Welle (2) mit dem Festrad (13) der ersten Stirnradstufe (ST1 ) verbunden ist und dass die zweite Welle (2) über das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement (K4) und über die neunte Welle (9) mit dem Losrad (1 5) der zweiten Stirnradstufe (ST2) verbindbar ist.

10. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Welle (2) über das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement (K3) und über die fünfte Welle (5) mit dem Losrad (13A) der ersten Stirnradstufe (ST1 ) verbindbar ist und dass die zweite Welle (2) über das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement (K4) und über die neunte Welle (9) mit dem Losrad (15) der zweiten Stirnradstufe (ST2) verbindbar ist.

1 1 . Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Festrad (12) der ersten Stirnradstufe (ST1 ) über die sechste Welle (6) mit dem Planetenradträger (PT1 ) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) verbunden ist.

12. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Losrad (12A) der ersten Stirnradstufe (ST1 ) über die sechste Welle (6) und über das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement (K3) und über die fünfte Welle (5) mit dem Planetenradträger (PT1 ) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) verbindbar ist.

13. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Festrad (14) der zweiten Stirnradstufe (ST2) über die siebente Welle (7) mit dem Sonnenrad (SR2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) und mit dem Hohlrad (HR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbunden ist.

14. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Festrad (14) der zweiten Stirnradstufe (ST2) über die siebente Welle (7) mit dem Hohlrad (HR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbunden ist und dass das Festrad (14) der zweiten Stirnradstufe (ST2) und das Hohlrad (HR3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) über das als Kupplung ausgeführte dritte

Schaltelement (K3) und über die fünfte Welle (5) mit dem Sonnenrad (SR2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbindbar ist.

15. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (HR1 ) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) über die achte Welle (8) mit dem Hohlrad (HR2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist.

1 6. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (HR1 ) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) über die fünfte Welle (5) und über das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement (K3) sowie über die achte Welle (8) mit dem Hohlrad (HR2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbindbar ist.

17. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest neun Vorwärtsgänge (G1 bis G9) und zumindest ein Rückwärtsgang (R) schaltbar sind.

18. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgesehenen Schaltelemente (K1 , K2, K3, K4, B1 , B2) als reib- oder formschlüssige Schaltelemente ausführbar sind.

19. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des ersten Vorwärtsganges (G1 ) das als Kupplung ausgeführte erste Schaltelement (K1 ), das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement (K3) und das als Bremse ausgeführte fünfte Schaltelement (B1 ) geschlossen sind, dass zum Schalten des zweiten Vorwärtsganges (G2) das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement (K3), das als Bremse ausgeführte fünfte Schaltelement (B1 ) und das als Bremse ausgeführte sechste Schaltelement (B2) geschlossen sind, dass zum Schalten des dritten Vorwärtsganges (G3) das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement (K3), das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement (K4) und das als Bremse ausgeführte fünfte Schaltelement (B1 ) geschlossen sind, dass zum Schalten des vierten Vorwärtsganges (G4) das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement (K3), das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement (K4) und das als Bremse ausgeführte sechste Schaltelement (B2) geschlossen sind, dass zum Schalten des fünften Vorwärtsganges (G5) das als Kupplung ausgeführte erste Schaltelement (K1 ), das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement (K3) und das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement (K4) geschlossen sind, dass zum Schalten der sechsten Vorwärtsganges (G6) das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement (K2), das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement (K3) und das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement (K4) geschlossen sind, dass zum Schalten des siebenten Vorwärtsganges (G7) das als Kupplung ausgeführte erste Schaltelement (K1 ), das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement (K2) und das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement (K3) geschlossen sind, dass zum Schalten des achten Vorwärtsganges (G8) das als Kupplung ausgeführte erste Schaltelement (K1 ), das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement (K2) und das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement (K4) geschlossen sind, dass zum Schalten des neunten Vorwärtsganges (G9) das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement (K2), das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement (K4) und das als Bremse ausgeführte sechste Schaltelement (B2) geschlossen sind, dass zum Schalten des Rückwärtsganges (R) das als Kupplung ausgeführte erste Schaltelement (K1 ), das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement (K4) und das als Bremse ausgeführte fünfte Schaltelement (B1 ) geschlossen sind.

20. ehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten einer alternativen Gangstufe (Z) das als Kupplung ausgeführte zweite Schaltelement (K2), das als Kupplung ausgeführte dritte Schaltelement (K3) und das als Bremse ausgeführte sechste Schaltelement (B2) geschlossen sind.