EP3365581A1 - Planetary power-shift multi-stage transmission, in particular for an internal combustion engine and/or electric motor drive of a motor vehicle - Google Patents

Planetary power-shift multi-stage transmission, in particular for an internal combustion engine and/or electric motor drive of a motor vehicle

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Publication number
EP3365581A1
EP3365581A1 EP16774957.1A EP16774957A EP3365581A1 EP 3365581 A1 EP3365581 A1 EP 3365581A1 EP 16774957 A EP16774957 A EP 16774957A EP 3365581 A1 EP3365581 A1 EP 3365581A1
Authority
EP
European Patent Office
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switching element
gear
shaft
gear member
planetary gear
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16774957.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Beck
Marc Seeberger
Michael Wechs
Wolfgang Rieger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP3365581A1 publication Critical patent/EP3365581A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a power-shiftable multi-speed transmission in planetary design, in particular for an internal combustion engine and / or electric motor drive of a motor vehicle.
  • Such a multi-speed transmission is usually referred to as an automatic transmission or automatic transmission. It is used for example in the drive train of motor vehicles and allows an automated circuit of its gears.
  • multistage transmissions In the case of motor vehicles, such multistage transmissions have hitherto been used primarily in the premium segment.
  • the multi-speed transmissions meanwhile have a relatively large number of gear stages in order to meet the requirement of a reduced CO 2 emission of the motor vehicle.
  • the multi-stage transmissions are thus spatially relatively constructive.
  • the underlying transmission concepts are relatively complex and therefore complicated and expensive.
  • An embodiment of the invention has for its object to provide a multi-step transmission of the type mentioned, which is compact, easy to drive and easy and inexpensive to implement, for example, to use it in small and / or compact cars.
  • the multistage transmission is suitable for an internal combustion engine and / or electric motor drive, for example, of a motor vehicle.
  • the multistage transmission is designed for connection to an internal combustion engine and / or an electric machine.
  • the multi-speed transmission may be part of a pure internal combustion engine drive or a pure electric motor drive or be the transmission of a hybrid drive.
  • the multistage transmission has a drive shaft as a first shaft and an output shaft as a second shaft. Furthermore, the multi-speed transmission has two planetary gear sets which are coupled or can be coupled to one another and which each have at least one first gear element, one second gear element and one third gear element. In addition, the multi-speed transmission has a plurality of the planetary gear sets associated switching elements, the selective switching causes the respective gear ratios zuêtdes transmission ratio between the drive shaft and the output shaft.
  • the multi-speed transmission is a simple structure.
  • the planetary gear sets themselves allow for a compact design of the transmission.
  • At least three of the switching elements are designed as a brake, by means of which the 1st gear member or the 2nd gear member or the 3rd gear member of the planetary gear sets against a housing-fixed component directly or indirectly, for example via at least one intermediate member, can be braked.
  • the brake elements designed as a switching elements of the gear members of the planetary gear sets directly or indirectly braked are designed as a brake, by means of which the 1st gear member or the 2nd gear member or the 3rd gear member of the planetary gear sets against a housing-fixed component directly or indirectly, for example via at least one intermediate member.
  • the switching elements can be controlled in a structurally and technically simple manner, because operating-medium-conducting lines for actuating these switching elements can be arranged coming from the housing.
  • the resource lines can thereby at least partially on short ways be led out of the housing of the multi-speed transmission.
  • this is the resource supply for the switching element easily accessible from the outside.
  • the multi-speed transmission due to the relatively high number of switching elements, which are designed as a brake, the multi-speed transmission, at least in the axial direction with respect to the space to realize relatively compact.
  • the housing-fixed component may be a part of the housing of the multi-speed transmission, for example by being integrally formed on the housing. Also, the housing-fixed component may be a separate component, which is fixed to the housing with the housing of the multi-speed transmission, for example, is releasably connected.
  • the switching elements as a form-locking switching element, in particular jaw switching element, are formed.
  • the switching element is relatively inexpensive to implement.
  • positive-locking switching elements can be made relatively compact, for example, when the switching elements are present as a claw switching element and, for example, relatively small diameter can be realized. It is thereby possible, at least in the axial direction, a compact construction of the multistage transmission, in particular if the multistage transmission is to be constructed on a relatively small diameter.
  • the at least one of the positive switching elements designed as a brake switching element, by means of which the 1st gear member or the 2nd gear member or the 3rd gear member of the planetary gear sets against the housing-fixed component is directly or indirectly braked.
  • the at least two switching elements can be designed as a frictional, but not friction-capable switching element, in particular to thereby withstand dynamic low stresses stand.
  • Such a switching element may be a band brake or a dry clutch or the like switching element, for example by a steel to steel friction pair is brought into operative contact against each other. This also favors a compact design of the multi-speed transmission.
  • a possible mechanical structure of the multi-speed transmission is that with respect to the first planetary gearset the 1st gear member with a third shaft, the 2nd gear member with the drive shaft and the 3rd gear member are rotatably connected to a fourth shaft, and with respect to the second planetary gear 1.
  • gear member with a fifth shaft, the 2nd gear member with the fourth shaft and the 3rd gear member are rotatably connected to a sixth shaft. It is thereby realized a mechanically relatively simple system structure with only two planetary gear sets.
  • a possible interconnection of the components of the multi-speed transmission can be realized according to an embodiment of the invention such that the third shaft via a first switching element, the fourth shaft via a second switching element and the sixth shaft via a third switching element each with the housing-fixed component or a housing-fixed component are operatively connected, in particular rotatably connected.
  • the first switching element, the second switching element and the third switching element form the switching elements described above, which are designed as a brake. It makes sense in this possible interconnection, that the drive shaft via a fourth switching element with the fifth shaft, the output shaft via a fifth
  • Switching element with the fourth wave and / or via a sixth switching element with the sixth shaft and the third shaft are operatively connected via a seventh switching element with the fifth shaft, in particular rotatably connected.
  • the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element and the seventh switching element thus act with respect to rotatable components and serve insofar as a coupling.
  • the selectively switchable forward gears are realized according to an embodiment of the invention in that in a 1st forward gear, the third switching element, the fourth switching element and the fifth switching element are closed, the third switching element, the fifth switching element and the seventh switching element closed in a 2nd forward gear are in a 3rd forward the fourth switching element, the fifth switching element and the seventh switching element are closed, in a fourth forward, the first switching element, the fourth switching element and the fifth switching element are closed, in a fifth forward the first switching element, the Fourth switching element and the sixth switching element are closed and in a sixth forward gear, the first switching element, the sixth switching element and the seventh switching element are closed.
  • the gear ratios for forward travel can be realized with a harmonic series of translations.
  • a high ride comfort can be achieved with low fuel consumption and high drive power.
  • the 3rd forward gear is a direct gear.
  • the selectively switchable reverse gear is realized according to a further embodiment of the invention in that in the reverse gear, the second switching element, the fourth switching element and the sixth switching element are closed. Thereby is to realize the reverse gear with a translation, which is suitable for use of the multi-speed transmission in small and / or compact car.
  • the second switching element and / or the third switching element and / or the fifth switching element are designed as a form-locking switching element, in particular jaw switching element.
  • the switching elements described above, which are designed as a brake, at least by the second switching element and / or the third switching element and / or the fifth switching element are formed.
  • the switching element is relatively inexpensive to implement.
  • positive-locking switching elements can be made relatively compact, for example, when the switching elements are present as a claw switching element and, for example, relatively small diameter can be realized.
  • the second switching element and / or the third switching element and / or the fifth switching element may be formed as a frictional, but not friction-able switching element, in particular to thereby keep dynamic low stresses stand.
  • a switching element may be a band brake or a dry clutch or the like switching element, for example by a steel to steel friction pair is brought into operative contact against each other. This also favors a compact design of the multi-speed transmission.
  • the double switching element has a neutral position in which both individual switching elements are opened.
  • the double switching element then has, for example, three switching positions, a first switching position for closing the one switching element, a second switching position for closing the other switching element, the preceding switching element in turn being opened and a third switching position, which is represented by the neutral position. ment is formed.
  • this measure also aims to achieve a compact design of the multi-speed transmission. By reducing to a double switching element at least a separate switching element is saved.
  • the planetary gear sets are designed as a minus gear, in particular in each case as a negative gear or minus planetary gear set. It can be provided that the
  • gear member a sun gear
  • the 2nd gear member is a planet carrier, in particular web
  • the 3rd gear member is a ring gear
  • the second planetary gear set may be designed as a plus transmission.
  • the positive planetary gear set is realized by the 1st gear member is a sun gear, the 2nd gear member a ring gear and the 3rd gear member is a planet carrier, in particular web.
  • the remaining planetary gear is then designed as a negative gear, in which the 1st gear member is a sun gear, the 2nd gear member is a planet carrier and the 3rd gear member is a ring gear.
  • the drive shaft or the first shaft and the output shaft or the second shaft are coaxial with each other.
  • the multistage transmission is suitable for installation in a vehicle in which the drive train extends in the vehicle longitudinal direction.
  • Such a coaxial arrangement of the drive shaft and the output shaft can be realized in a simple manner if, according to one embodiment of the invention, the transmission input side provided drive shaft or transmission input shaft for non-rotatable connection to an output shaft of an engine and the transmission output side provided output shaft or transmission output shaft for non-rotatable tethering a drive train of a motor vehicle are formed and in the axial direction With respect to the transmission input shaft and starting from the transmission input shaft, the order of the second planetary gear set, the first planetary gear set is provided.
  • the drive shaft and the output shaft may be offset from each other.
  • the drive input side provided drive shaft or transmission input shaft for rotationally fixed connection to an output shaft of an engine and the transmission output side provided output shaft or transmission output shaft are designed for rotationally fixed connection to a drive train of a motor vehicle and in the axial direction with respect to the transmission input shaft and Starting from the transmission input shaft, the order of the first planetary gear set, second planetary gear set is provided.
  • a starting element is provided. This makes it easier to start a motor vehicle. It can be provided that the starting element is separate and, for example, upstream of the planetary gear sets.
  • the starting element may be formed by a torque converter, a dry clutch or wet clutch or have.
  • one of the switching elements of the multi-speed transmission is usable as a starting element.
  • an additional starting element can be saved, so that there are advantages in terms of cost and space requirements.
  • the switching element which can be used as a starting element is designed as a frictionally engaged switching element, in particular a friction clutch.
  • the fourth shift element as Anfahrele- ment is usable. This is advisable because the fourth shift element for the 1st forward gear is closed or can be closed. The same applies to the reverse gear.
  • the third shaft or the fourth shaft or the fifth shaft or the sixth shaft is usable as a further drive shaft which is operatively connected, for example via a separating clutch with another drive.
  • the further drive can be an electric machine.
  • the further drive shaft can also be formed by the drive shaft itself. If, for example, the drive shaft is operatively connected via a separating clutch with an internal combustion engine and an electric motor is provided as a further drive, the further drive or the electric machine is entrained when the internal combustion engine is coupled via a separating clutch with the drive shaft.
  • a further embodiment of the invention is that a torsional vibration decoupling unit is provided, which is connected upstream of the planetary gear sets.
  • the invention proposes a multistage transmission with a simple structure and relatively few mechanical components, which only requires two planetary gear sets for a total of seven gear stages. For this purpose, seven switching elements may be provided, of which three switching elements are connected per gear stage.
  • the multi-speed transmission has a good gear ratio, good gear efficiency with low transmission losses and low component load.
  • Fig. 3 shows another embodiment of a power-shiftable multi-speed transmission, for example, for an internal combustion engine drive of a motor vehicle, with two minus planetary gear sets and an off-axis to a drive shaft arranged output shaft in a schematic representation and
  • Fig. 1 shows - in a schematic representation - a possible embodiment of a power-shiftable multi-speed transmission 100, which can be used for example in a drive train of a motor vehicle.
  • the multi-speed transmission 100 has a drive shaft 1 as a first shaft and an output shaft 2 as a second shaft.
  • the drive shaft 1 is arranged on the transmission input side and forms a transmission input shaft.
  • the output shaft 2 is arranged gear output side and forms a transmission output shaft.
  • the drive shaft 1 can be drive-connected or drive-connected to a drive machine (not shown in FIG. 1), such as an internal combustion engine or an electric machine, for example, to be rotatably connected to an output shaft of the drive machine or to be non-rotatably connected.
  • the prime mover may comprise a hybrid drive with an internal combustion engine and an electric machine, wherein the internal combustion engine and the electric machine with the drive shaft 1 is drive-connected.
  • the direction of action resulting from the coupling of the drive machine to the drive shaft 1 for the force flow entering the multistage transmission 100 and the force flow issuing from the multistage transmission 100 are indicated by the arrows A and B.
  • the multi-speed transmission 100 is constructed in Planetenradbauweise with only two planetary gear sets and has a first planetary gearset RS1 and a second planetary gearset RS2, which may be arranged for example within a common housing.
  • Each planetary gear set RS1 or RS2 has a 1st gear member 1.1 or 2.1, a 2nd gear member 1.2 or 2.2 and a 3rd gear member 1.3 or 2.3.
  • the multi-speed transmission 100 has seven, preferably a total of seven switching elements, namely a first switching element 10, a second switching element 20, a third switching element 30, a fourth switching element 40, a fifth switching element 50, a sixth switching element 60 and a seventh switching element 70, their selective switching a gear ratio between the drive shaft 1 and the output shaft 2, which is appropriate for the respective gear steps, is effected.
  • the switching elements 10, 20, 30, 40, 50, 60 and 70 and the planetary gear sets RS1 and RS2 are arranged as follows:
  • the 1st gear member 1.1 with a third shaft 3 With respect to the first planetary gear set RS1, the 1st gear member 1.1 with a third shaft 3, the 2nd gear member 1.2 with the drive shaft 1 and the third gear member 1.3 with a fourth shaft four rotatably connected.
  • the 1st gear element 2.1 with a fifth shaft 5 With regard to the second planetary gear set RS2, the 1st gear element 2.1 with a fifth shaft 5, the 2nd gear member 2.2 with the fourth shaft 4 and the 3rd gear member 2.3 rotatably connected to a sixth shaft 6.
  • the fourth switching element 40, the fifth switching element 50, the sixth switching element 60 and the seventh switching element 70 thus each act against rotatable components and serve insofar as a coupling.
  • the second switching element 20 and / or the third switching element 30 and / or the fifth switching element 50 as a form-locking switching element, for example in claw design, or as a dynamically low-stressed switching element, such as a band brake trained.
  • a dynamically low-stressed switching element basically any frictional switching element is possible, which is not frictionable.
  • the switching element may also be a dry clutch, which has, for example, a steel-on-steel friction pairing.
  • the second switching element 20 and the third switching element 30 may be formed by a common double switching element. By actuating the double switching element, either the second switching element 20 can be closed or the third switching element 30 can be closed.
  • the double switching element also has a neutral position, in which then neither the second switching element 20 or the third switching element 30 is closed.
  • the second switching element 20 and the fifth switching element 50 may be embodied in a common double switching element.
  • This double switching element can be provided with a neutral position, so that in a first position, the second switching element 20 is closed and the fifth switching element 50 is still open, in a second switch position, the second switching element 20 is open and the fifth switching element 50 is closed and in a third switch position, namely the neutral position, the second switching element 20 and the fifth switching element 50 are opened.
  • the first planetary gearset RS1 and the second planetary gearset RS2 are each designed as a minus gear.
  • the multistage transmission 100 is suitable for a drive train running continuously in the vehicle longitudinal direction.
  • the drive shaft 1 and the output shaft 2 are arranged coaxially with each other.
  • FIG. 2 shows a tabular overview of possible gears which can be selectively switched with the multi-speed transmission 100 and the switching combinations with respect to the first shifting element 10, the second shifting element 20, the third shifting element 30, the fourth shifting element 40, the fifth shifting element 50 Then, of the seven available gear stages, six gear stages may be selectively shifted as forward gears and one reverse gear selected.
  • each switching element 10 or 20 or 30 or 40 or 50th 60 or 70 is assigned a separate column It is indicated by crosses that the respectively associated switching element 10 or 20 or 30 or 40 or 50 or 60 or 70 is present in a closed switch position.
  • the 1st forward speed is by closing the third shift element 30, the fourth shift element 40 and the fifth shift element 50
  • the second forward speed is by closing the third shift element 30, the fifth shift element 50 and the seventh shift element 70
  • the third forward gear is through Closing the fourth switching element 40
  • the fifth switching element is achieved by closing the first shift element 10, the fourth shift element 40 and the fifth shift element 50
  • the fifth forward speed is achieved by closing the first shift element 10
  • the sixth forward speed is switched by closing the first switching element 10, the sixth switching element 60 and the seventh switching element 70.
  • the reverse gear is switched by closing the second switching element 20, the fourth switching element 40 and the sixth switching element 60.
  • FIG. 3 shows a further possible embodiment of a power-shiftable multistage transmission 200.
  • Components of the multistage transmission 200 which are identical or functionally identical to components of the multistage transmission 100 according to FIG. 1 are provided with the same reference numerals; In this respect, reference is made to the description of the multi-stage transmission 100 according to FIG. 1.
  • the multi-speed transmission 200 according to FIG. 2 differs from the multi-ratio transmission 100 according to FIG. 1 in that the multi-speed transmission 200 is suitable for front-transverse installation or rear-transverse installation in a motor vehicle.
  • the drive shaft 1 and the output shaft 2 are offset from each other.
  • the arrangement of the planetary gear sets RS1 and RS2 to each other in such a way that in the axial direction with respect to the drive shaft 1 and starting from the drive shaft 1, the order of the first planetary gearset RS1, second planetary gear set RS2 is provided.
  • FIG. 4 shows a multi-stage transmission 200 'modified from the multi-stage transmission 200 according to FIG. 3.
  • the modification consists in that the multi-stage transmission 200 'according to FIG. 4 has a planetary gear set which is designed as a plus or a plus planetary gearset.
  • the second planetary gear set RS2 is designed as a plus transmission.
  • the 1st gear member 2.1 is a sun gear
  • the 3rd gear member 2.3 a planet carrier, in particular web.
  • the first planetary gearset RS1 is - as in the multi-stage transmission 200 according to FIG. 3 - trained as a minus tune.
  • the 2nd gear member 1.2 a planet carrier, in particular web
  • the multi-stage transmissions 100, 200 and 200 'described in the preceding figures can be operated according to the switching matrix according to FIG. 2 and as described above for FIG. 1.
  • the multi-speed transmissions 100, 200 and 200 'each have two planetary gear sets, seven shift elements, of which three shift elements are used as brakes and the remaining four shift elements as clutches and of which three shift elements are to be switched simultaneously to shift a gear. Furthermore, the multi-stage transmissions 100, 200 and 200 'each have six forward gears and one reverse gear.
  • Designation drive shaft (first shaft)

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a planetary power-shift multi-stage transmission, in particular for an internal combustion engine and/or electric motor drive of a motor vehicle, comprising multiple forward gears and a reverse gear and having a drive shaft (1) as a first shaft; an output shaft (2) as a second shaft; two planetary gear sets (RS1, RS2) which are coupled together or can be coupled together and each of which has at least one first transmission element (1.1, 2.1), a second transmission element (1.2, 2.2), and a third transmission element (1.3, 2.3); and multiple shifting elements (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) which are paired with the planetary gear sets (RS1, RS2) and the selective shifting of which produces a transmission ratio between the drive shaft (1) and the output shaft (2) for the respective gear stage. At least three of the shifting elements (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) are designed as brakes, by means of which the first transmission element (1.1, 2.1), the second transmission element (1.2, 2.2), or the third transmission element (1.3, 2.3) of the planetary gear sets (RS1, RS2) can be braked directly or indirectly against a component (G) fixed to the housing. Additionally or alternatively thereto, at least two of the shifting elements (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) are designed as formfitting shifting elements, in particular claw shifting elements.

Description

Lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenradbauweise, insbesondere für einen verbrennungsmotorischen und/oder elektromotorischen  Power-shiftable multi-speed transmission in Planetenradbauweise, in particular for an internal combustion engine and / or electric motor
Antrieb eines Kraftfahrzeuges  Drive a motor vehicle
Die Erfindung betrifft ein lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere für einen verbrennungsmotorischen und/oder elektromotorischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges. The invention relates to a power-shiftable multi-speed transmission in planetary design, in particular for an internal combustion engine and / or electric motor drive of a motor vehicle.
Ein derartiges Mehrstufengetriebe wird üblicherweise auch als Automatikgetriebe oder Automatgetriebe bezeichnet. Es wird beispielsweise im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen eingesetzt und ermöglicht eine automatisierte Schaltung seiner Gänge. Such a multi-speed transmission is usually referred to as an automatic transmission or automatic transmission. It is used for example in the drive train of motor vehicles and allows an automated circuit of its gears.
Bei Kraftfahrzeugen kommen solche Mehrstufengetriebe bisher vorrangig im Premi- umsegment zum Einsatz. Die Mehrstufengetriebe weisen mittlerweile eine relativ große Anzahl an Gangstufen auf, um der Anforderung eines verminderten C02- Ausstoßes des Kraftfahrzeuges gerecht zu werden. Die Mehrstufengetriebe sind dadurch räumlich relativ aufbauend. Auch sind die zugrunde liegenden Getriebekonzepte dadurch relativ komplex und somit aufwändig und teuer. In the case of motor vehicles, such multistage transmissions have hitherto been used primarily in the premium segment. The multi-speed transmissions meanwhile have a relatively large number of gear stages in order to meet the requirement of a reduced CO 2 emission of the motor vehicle. The multi-stage transmissions are thus spatially relatively constructive. Also, the underlying transmission concepts are relatively complex and therefore complicated and expensive.
Einer Ausführungsform der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art bereit zu stellen, welches kompakt baut, sich leicht ansteuern lässt und einfach und kostengünstig zu realisieren ist, beispielsweise um es in Klein- und/oder Kompaktwagen einsetzen zu können. An embodiment of the invention has for its object to provide a multi-step transmission of the type mentioned, which is compact, easy to drive and easy and inexpensive to implement, for example, to use it in small and / or compact cars.
Diese Aufgabe wird mit einem Mehrstufengetriebe gelöst, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Ferner wird diese Aufgabe mit einem Mehrstufengetriebe gelöst, welches die Merkmale des Anspruches 2 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. This object is achieved with a multi-step transmission, which has the features of claim 1. Furthermore, this object is achieved with a multi-step transmission, which has the features of claim 2. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the figures.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist ein lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenradbauweise mit Gangstufen für mehrere Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang, insbesondere mechanischen Gangstufen, vorgesehen. Insbesondere ist das Mehrstufengetriebe für einen verbrennungsmotorischen und/oder elektromotorischen Antrieb beispielsweise eines Kraftfahrzeuges geeignet. Beispielsweise ist das Mehrstufengetriebe für eine Anbindung an eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine Elektromaschine ausgebildet. Insofern kann das Mehrstufengetriebe Bestandteil eines reinen verbrennungsmotorischen Antriebes oder eines reinen elektromotorischen Antriebes sein oder das Getriebe eines Hybridantriebes sein. According to one embodiment of the invention is a power-shiftable multi-speed transmission in planetary gear design with gears for several forward gears and a Reverse gear, in particular mechanical gear ratios provided. In particular, the multistage transmission is suitable for an internal combustion engine and / or electric motor drive, for example, of a motor vehicle. For example, the multistage transmission is designed for connection to an internal combustion engine and / or an electric machine. In this respect, the multi-speed transmission may be part of a pure internal combustion engine drive or a pure electric motor drive or be the transmission of a hybrid drive.
Das Mehrstufengetriebe weist eine Antriebswelle als erste Welle und eine Abtriebswelle als zweite Welle auf. Ferner weist das Mehrstufengetriebe zwei miteinander gekoppelte oder koppelbare Planetenradsätze auf, welche jeweils wenigstens ein 1. Getriebeglied, ein 2. Getriebeglied und ein 3. Getriebeglied haben. Darüber hinaus weist das Mehrstufengetriebe mehrere den Planetenradsätzen zugeordnete Schaltelemente auf, deren selektives Schalten ein den jeweiligen Gangstufen zukommendes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt. The multistage transmission has a drive shaft as a first shaft and an output shaft as a second shaft. Furthermore, the multi-speed transmission has two planetary gear sets which are coupled or can be coupled to one another and which each have at least one first gear element, one second gear element and one third gear element. In addition, the multi-speed transmission has a plurality of the planetary gear sets associated switching elements, the selective switching causes the respective gear ratios zukommendes transmission ratio between the drive shaft and the output shaft.
Indem für die Gangstufen lediglich die beiden Planeten radsätze vorgesehen sind, kommt dem Mehrstufengetriebe ein einfacher Aufbau zu. Die Planetenradsätze selbst ermöglichen zu dem eine kompakte Bauweise des Getriebes. By only the two planetary gear sets are provided for the gear ratios, the multi-speed transmission is a simple structure. The planetary gear sets themselves allow for a compact design of the transmission.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass wenigstens drei der Schaltelemente als Bremse ausgebildet sind, mittels welchen das 1. Getriebeglied oder das 2. Getriebeglied oder das 3. Getriebeglied der Planetenradsätze gegen ein gehäusefestes Bauteil direkt oder indirekt, beispielsweise über wenigstens ein Zwischenglied, abbremsbar ist. Insbesondere ist jeweils mittels wenigstens einem der als Bremse ausgebildeten Schaltelemente eines der Getriebeglieder der Planeten radsätze direkt oder indirekt abbremsbar. Furthermore, it is provided that at least three of the switching elements are designed as a brake, by means of which the 1st gear member or the 2nd gear member or the 3rd gear member of the planetary gear sets against a housing-fixed component directly or indirectly, for example via at least one intermediate member, can be braked. In particular, in each case by means of at least one of the brake elements designed as a switching elements of the gear members of the planetary gear sets directly or indirectly braked.
Dadurch lassen sich zumindest diese Schaltelemente in konstruktiv und technisch einfacher Art und Weise ansteuern, denn Betriebsmittel führende Leitungen zum Betätigen dieser Schaltelemente können vom Gehäuse kommend angeordnet werden. Die Betriebsmittelleitungen können dadurch zumindest teilweise auf kurzem Wege aus dem Gehäuse des Mehrstufengetriebes herausgeführt werden. Auch ist dadurch die Betriebsmittelversorgung für das Schaltelement von außen leicht zugänglich. Darüber hinaus ist durch die relativ hohe Anzahl an Schaltelementen, welche als Bremse ausgebildet sind, das Mehrstufengetriebe zumindest in axialer Richtung hinsichtlich des Bauraumes relativ kompakt zu realisieren. As a result, at least these switching elements can be controlled in a structurally and technically simple manner, because operating-medium-conducting lines for actuating these switching elements can be arranged coming from the housing. The resource lines can thereby at least partially on short ways be led out of the housing of the multi-speed transmission. Also, this is the resource supply for the switching element easily accessible from the outside. In addition, due to the relatively high number of switching elements, which are designed as a brake, the multi-speed transmission, at least in the axial direction with respect to the space to realize relatively compact.
Das gehäusefeste Bauteil kann ein Teil des Gehäuses des Mehrstufengetriebes sein, beispielsweise indem es an dem Gehäuse angeformt ist. Auch kann das gehäusefeste Bauteil ein separates Bauteil sein, welches mit dem Gehäuse des Mehrstufengetriebes gehäusefest verbunden ist, beispielsweise lösbar verbunden ist. The housing-fixed component may be a part of the housing of the multi-speed transmission, for example by being integrally formed on the housing. Also, the housing-fixed component may be a separate component, which is fixed to the housing with the housing of the multi-speed transmission, for example, is releasably connected.
Nach einer Alternative oder einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass wenigstens zwei der Schaltelemente als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere Klauenschaltelement, ausgebildet sind. Dadurch ist das Schaltelement relativ kostengünstig zu realisieren. Darüber hinaus können formschlüssige Schaltelemente relativ kompakt ausgeführt werden, beispielsweise wenn die Schaltelemente als Klauenschaltelement vorliegen und beispielsweise relativ kleine Durchmesser zu realisieren sind. Es ist dadurch zumindest in axialer Richtung ein kompakter Aufbau des Mehrstufengetriebes möglich, insbesondere wenn das Mehrstufengetriebe auf einem relativ kleinen Durchmesser aufgebaut werden soll. According to an alternative or an embodiment of the invention, it is provided that at least two of the switching elements as a form-locking switching element, in particular jaw switching element, are formed. As a result, the switching element is relatively inexpensive to implement. In addition, positive-locking switching elements can be made relatively compact, for example, when the switching elements are present as a claw switching element and, for example, relatively small diameter can be realized. It is thereby possible, at least in the axial direction, a compact construction of the multistage transmission, in particular if the multistage transmission is to be constructed on a relatively small diameter.
Durch die Ausgestaltung zumindest eines Teiles der Schaltelemente als formschlüssiges Schaltelement und/oder Bremse ist bei den lediglich zwei vorgesehenen Plane- tenradstufen für die Gangstufen eine hohe Lastschaltfähigkeit erreicht. Darüber hinaus kann für die jeweilige Gangstufe eine optimale Übersetzung realisiert werden, so dass sich insgesamt eine relativ harmonische Übersetzungsreihe ergibt. By configuring at least a part of the shift elements as a form-locking shift element and / or brake, a high load shift capability is achieved in the case of the only two planetary gear stages provided for the gear stages. In addition, for each gear ratio optimal translation can be realized, so that overall results in a relatively harmonious translation series.
Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eines der formschlüssigen Schaltelemente das als Bremse ausgebildete Schaltelement bilden, mittels welchem das 1. Getriebeglied oder das 2. Getriebeglied oder das 3. Getriebeglied der Planeten radsätze gegen das gehäusefeste Bauteil direkt oder indirekt abbremsbar ist. Auch diese Maßnahme zielt darauf ab, das Mehrstufengetriebe möglichst kompakt und in technisch einfacher weise zu realisieren. Alternativ zur Ausführung als formschlüssiges Schaltelement können die wenigstens zwei Schaltelemente als reibschlüssiges, aber nicht reibleistungsfähiges Schaltelement ausgebildet sein, insbesondere um dadurch dynamisch geringen Beanspruchungen Stand zu halten. Ein solches Schaltelement kann eine Bandbremse oder eine Trockenkupplung oder dergleichen Schaltelement sein, beispielsweise indem eine Stahl auf Stahl Reibpaarung in Wirkkontakt gegeneinander gebracht wird. Auch hierdurch ist eine kompakte Bauweise des Mehrstufengetriebes begünstigt. It can be provided that form at least one of the positive switching elements designed as a brake switching element, by means of which the 1st gear member or the 2nd gear member or the 3rd gear member of the planetary gear sets against the housing-fixed component is directly or indirectly braked. This measure also aims to realize the multi-stage transmission as compact as possible and in a technically simple manner. As an alternative to the embodiment as a form-locking switching element, the at least two switching elements can be designed as a frictional, but not friction-capable switching element, in particular to thereby withstand dynamic low stresses stand. Such a switching element may be a band brake or a dry clutch or the like switching element, for example by a steel to steel friction pair is brought into operative contact against each other. This also favors a compact design of the multi-speed transmission.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in den Gangstufen jeweils drei der Schaltelemente geschlossen sind. Durch die relativ hohe Anzahl gleichzeitig geschlossener Schaltelemente ist es erreicht, dass das Mehrstufengetriebe einen hohen Getriebewirkungsgrad hat. According to a further embodiment of the invention, it is provided that in the gear stages in each case three of the switching elements are closed. Due to the relatively high number of simultaneously closed switching elements, it is achieved that the multi-speed transmission has a high transmission efficiency.
Ein möglicher mechanischer Aufbau des Mehrstufengetriebes besteht darin, dass bezüglich des ersten Planeten radsatzes das 1. Getriebeglied mit einer dritten Welle, das 2. Getriebeglied mit der Antriebswelle und das 3. Getriebeglied mit einer vierten Welle drehfest verbunden sind, und bezüglich des zweiten Planetenradsatzes das 1. Getriebeglied mit einer fünften Welle, das 2. Getriebeglied mit der vierten Welle und das 3. Getriebeglied mit einer sechsten Welle drehfest verbunden sind. Es ist dadurch ein mechanisch relativ einfacher Systemaufbau mit den lediglich zwei Planetenradsätzen realisiert. A possible mechanical structure of the multi-speed transmission is that with respect to the first planetary gearset the 1st gear member with a third shaft, the 2nd gear member with the drive shaft and the 3rd gear member are rotatably connected to a fourth shaft, and with respect to the second planetary gear 1. gear member with a fifth shaft, the 2nd gear member with the fourth shaft and the 3rd gear member are rotatably connected to a sixth shaft. It is thereby realized a mechanically relatively simple system structure with only two planetary gear sets.
Eine mögliche Verschaltung der Komponenten des Mehrstufengetriebes kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung derart realisiert sein, dass die dritte Welle über ein erstes Schaltelement, die vierte Welle über ein zweites Schaltelement und die sechste Welle über ein drittes Schaltelement jeweils mit dem gehäusefesten Bauteil oder einem gehäusefesten Bauteil wirkverbindbar sind, insbesondere drehfest verbindbar sind. Beispielsweise bilden das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement die vorstehend beschriebenen Schaltelemente, welche als Bremse ausgebildet sind. Es bietet sich bei dieser möglichen Verschaltung an, dass die Antriebswelle über ein viertes Schaltelement mit der fünften Welle, die Abtriebswelle über ein fünftes A possible interconnection of the components of the multi-speed transmission can be realized according to an embodiment of the invention such that the third shaft via a first switching element, the fourth shaft via a second switching element and the sixth shaft via a third switching element each with the housing-fixed component or a housing-fixed component are operatively connected, in particular rotatably connected. For example, the first switching element, the second switching element and the third switching element form the switching elements described above, which are designed as a brake. It makes sense in this possible interconnection, that the drive shaft via a fourth switching element with the fifth shaft, the output shaft via a fifth
Schaltelement mit der vierten Welle und/oder über ein sechstes Schaltelement mit der sechsten Welle und die dritte Welle über ein siebtes Schaltelement mit der fünften Welle wirkverbindbar sind, insbesondere drehfest verbindbar sind. Das vierte Schaltelement, das fünfte Schaltelement, das sechste Schaltelement und das siebte Schaltelement wirken somit gegenüber drehbaren Bauteilen und dienen insofern als Kupplung. Switching element with the fourth wave and / or via a sixth switching element with the sixth shaft and the third shaft are operatively connected via a seventh switching element with the fifth shaft, in particular rotatably connected. The fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element and the seventh switching element thus act with respect to rotatable components and serve insofar as a coupling.
Durch eine solche Verschaltung und Anordnung der Schaltelemente ist es möglich, dass sechs Vorwärtsgänge, insbesondere mechanische Vorwärtsgänge, wahlweise schaltbar sind. Auch ist es dadurch möglich, dass ein Rückwärtsgang, insbesondere mechanischer Rückwärtsgang, wahlweise schaltbar ist. By such an interconnection and arrangement of the switching elements, it is possible that six forward gears, in particular mechanical forward gears, are selectively switchable. It is also possible that a reverse gear, in particular mechanical reverse gear, is selectively switchable.
Die wahlweise schaltbaren Vorwärtsgänge sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch realisiert, dass in einem 1. Vorwärtsgang das dritte Schaltelement, das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement geschlossen sind, in einem 2. Vorwärtsgang das dritte Schaltelement, das fünfte Schaltelement und das siebte Schaltelement geschlossen sind, in einem 3. Vorwärtsgang das vierte Schaltelement, das fünfte Schaltelement und das siebte Schaltelement geschlossen sind, in einem 4. Vorwärtsgang das erste Schaltelement, das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement geschlossen sind, in einem 5. Vorwärtsgang das erste Schaltelement, das vierte Schaltelement und das sechste Schaltelement geschlossen sind und in einem 6. Vorwärtsgang das erste Schaltelement, das sechste Schaltelement und das siebte Schaltelement geschlossen sind. Dadurch lassen sich die Gangstufen für die Vorwärtsfahrt mit einer harmonischen Übersetzungsreihe verwirklichen. Ferner kann ein hoher Fahrkomfort mit geringem Kraftstoffverbrauch und hoher Antriebsleistung erreicht werden. Beispielsweise ist der 3. Vorwärtsgang ein Direktgang. The selectively switchable forward gears are realized according to an embodiment of the invention in that in a 1st forward gear, the third switching element, the fourth switching element and the fifth switching element are closed, the third switching element, the fifth switching element and the seventh switching element closed in a 2nd forward gear are in a 3rd forward the fourth switching element, the fifth switching element and the seventh switching element are closed, in a fourth forward, the first switching element, the fourth switching element and the fifth switching element are closed, in a fifth forward the first switching element, the Fourth switching element and the sixth switching element are closed and in a sixth forward gear, the first switching element, the sixth switching element and the seventh switching element are closed. As a result, the gear ratios for forward travel can be realized with a harmonic series of translations. Furthermore, a high ride comfort can be achieved with low fuel consumption and high drive power. For example, the 3rd forward gear is a direct gear.
Der wahlweise schaltbare Rückwärtsgang ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch realisiert, dass in dem Rückwärtsgang das zweite Schaltelement, das vierte Schaltelement und das sechste Schaltelement geschlossen sind. Dadurch ist der Rückwärtsgang mit einer Übersetzung zu realisieren, welche für einen Einsatz des Mehrstufengetriebes bei Klein- und/oder Kompaktwagen geeignet ist. The selectively switchable reverse gear is realized according to a further embodiment of the invention in that in the reverse gear, the second switching element, the fourth switching element and the sixth switching element are closed. Thereby is to realize the reverse gear with a translation, which is suitable for use of the multi-speed transmission in small and / or compact car.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das zweite Schaltelement und/oder das dritte Schaltelement und/oder das fünfte Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere Klauenschaltelement ausgebildet sind. Beispielsweise sind die vorstehend beschriebenen Schaltelemente, welche als Bremse ausgebildet sind, wenigstens durch das zweite Schaltelement und/oder das dritte Schaltelement und/oder das fünfte Schaltelement gebildet. Dadurch ist das Schaltelement relativ kostengünstig zu realisieren. Darüber hinaus können formschlüssige Schaltelemente relativ kompakt ausgeführt werden, beispielsweise wenn die Schaltelemente als Klauenschaltelement vorliegen und beispielsweise relativ kleine Durchmesser zu realisieren sind. According to a further embodiment of the invention, it is provided that the second switching element and / or the third switching element and / or the fifth switching element are designed as a form-locking switching element, in particular jaw switching element. For example, the switching elements described above, which are designed as a brake, at least by the second switching element and / or the third switching element and / or the fifth switching element are formed. As a result, the switching element is relatively inexpensive to implement. In addition, positive-locking switching elements can be made relatively compact, for example, when the switching elements are present as a claw switching element and, for example, relatively small diameter can be realized.
Alternativ kann das zweite Schaltelement und/oder das dritte Schaltelement und/oder das fünfte Schaltelement als reibschlüssiges, aber nicht reibleistungsfähiges Schaltelement ausgebildet sein, insbesondere um dadurch dynamisch geringen Beanspruchungen Stand zu halten. Ein solches Schaltelement kann eine Bandbremse oder eine Trockenkupplung oder dergleichen Schaltelement sein, beispielsweise indem eine Stahl auf Stahl Reibpaarung in Wirkkontakt gegeneinander gebracht wird. Auch hierdurch ist eine kompakte Bauweise des Mehrstufengetriebes begünstigt. Alternatively, the second switching element and / or the third switching element and / or the fifth switching element may be formed as a frictional, but not friction-able switching element, in particular to thereby keep dynamic low stresses stand. Such a switching element may be a band brake or a dry clutch or the like switching element, for example by a steel to steel friction pair is brought into operative contact against each other. This also favors a compact design of the multi-speed transmission.
Es kann vorgesehen sein, dass das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement Bestandteil eines gemeinsamen formschlüssigen Doppelschaltelementes sind. Alternativ können das zweite Schaltelement und das fünfte Schaltelement Bestandteil eines gemeinsamen formschlüssigen Doppelschaltelementes sein. It can be provided that the second switching element and the third switching element are part of a common form-fitting double switching element. Alternatively, the second switching element and the fifth switching element may be part of a common form-fitting double switching element.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Doppelschaltelement eine Neutralstellung aufweist, in welcher beide einzelnen Schaltelemente geöffnet sind. Das Doppelschaltelement weist dann beispielsweise drei Schaltpositionen auf, eine erste Schaltposition zum Schließen des einen Schaltelementes, eine zweite Schaltposition zum Schließen des anderen Schaltelementes, wobei das vorhergehende Schaltelement wiederum geöffnet wird und eine dritte Schaltposition, welche durch die Neutralstel- lung gebildet ist. Dadurch zielt auch diese Maßnahme darauf hin, eine möglichst kompakte Ausführung des Mehrstufengetriebes zu erreichen. Durch die Reduzierung auf ein Doppelschaltelement wird wenigstens ein separates Schaltelement eingespart. It can also be provided that the double switching element has a neutral position in which both individual switching elements are opened. The double switching element then has, for example, three switching positions, a first switching position for closing the one switching element, a second switching position for closing the other switching element, the preceding switching element in turn being opened and a third switching position, which is represented by the neutral position. ment is formed. As a result, this measure also aims to achieve a compact design of the multi-speed transmission. By reducing to a double switching element at least a separate switching element is saved.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Planetenradsätze als Minusgetriebe, insbesondere jeweils als Minusgetriebe bzw. Minus- Planetenradsatz, ausgebildet sind. Es kann vorgesehen sein, dass das According to a further embodiment of the invention, it is provided that the planetary gear sets are designed as a minus gear, in particular in each case as a negative gear or minus planetary gear set. It can be provided that the
1. Getriebeglied ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied ein Planetenradträger, insbesondere Steg, und das 3. Getriebeglied ein Hohlrad ist. 1. gear member a sun gear, the 2nd gear member is a planet carrier, in particular web, and the 3rd gear member is a ring gear.
Eine wiederum weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass zumindest einer der Planetenradsätze als Plusgetriebe bzw. Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist. Dadurch ist gegenüber der Ausbildung als Minusgetriebe der Betrag als Standübersetzung um eins erhöht. Technisch gesehen kann bei dem Mehrstufengetriebe der zweite Planetenradsatz als Plusgetriebe ausgebildet sein. Beispielsweise ist der Plus-Planetenradsatz realisiert, indem das 1. Getriebeglied ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied ein Hohlrad und das 3. Getriebeglied ein Planetenradträger, insbesondere Steg, ist. Der verbleibende Planetenradsatz ist dann als Minusgetriebe ausgebildet, bei dem das 1. Getriebeglied ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied ein Planetenradträger und das 3. Getriebeglied ein Hohlrad ist. Yet another embodiment of the invention is that at least one of the planetary gear sets is designed as a plus or plus planetary gear set. As a result, compared to the training as a minus gear, the amount increased as a stand translation by one. Technically speaking, in the multi-speed transmission, the second planetary gear set may be designed as a plus transmission. For example, the positive planetary gear set is realized by the 1st gear member is a sun gear, the 2nd gear member a ring gear and the 3rd gear member is a planet carrier, in particular web. The remaining planetary gear is then designed as a negative gear, in which the 1st gear member is a sun gear, the 2nd gear member is a planet carrier and the 3rd gear member is a ring gear.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Antriebswelle bzw. die erste Welle und die Abtriebswelle bzw. die zweite Welle koaxial zueinander liegen. Dadurch ist das Mehrstufengetriebe für einen Einbau in ein Fahrzeug geeignet, bei dem der Antriebsstrang in Fahrzeuglängsrichtung verläuft. According to one embodiment of the invention, it is provided that the drive shaft or the first shaft and the output shaft or the second shaft are coaxial with each other. As a result, the multistage transmission is suitable for installation in a vehicle in which the drive train extends in the vehicle longitudinal direction.
Eine solche koaxiale Anordnung von Antriebswelle und Abtriebswelle ist in einfacher Weise zu realisieren, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung die getriebeein- gangsseitig vorgesehene Antriebswelle bzw. Getriebeeingangswelle zum drehfesten Anbinden an eine Abtriebswelle eines Motors und die getriebeausgangsseitig vorgesehene Abtriebswelle bzw. Getriebeausgangswelle zum drehfesten Anbinden an einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges ausgebildet sind und in axialer Richtung bezüglich der Getriebeeingangswelle und von der Getriebeeingangswelle ausgehend, die Reihenfolge zweiter Planetenradsatz, erster Planetenradsatz vorgesehen ist. Such a coaxial arrangement of the drive shaft and the output shaft can be realized in a simple manner if, according to one embodiment of the invention, the transmission input side provided drive shaft or transmission input shaft for non-rotatable connection to an output shaft of an engine and the transmission output side provided output shaft or transmission output shaft for non-rotatable tethering a drive train of a motor vehicle are formed and in the axial direction With respect to the transmission input shaft and starting from the transmission input shaft, the order of the second planetary gear set, the first planetary gear set is provided.
Um eine für einen Front-Quer-Einbau oder einen Heck-Quer-Einbau in ein Fahrzeug geeignete Anordnung zu erreichen, können die Antriebswelle und die Abtriebswelle achsversetzt zueinander liegen. Dazu bietet es sich an, dass die getriebeeingangs- seitig vorgesehene Antriebswelle bzw. Getriebeeingangswelle zum drehfesten Anbinden an eine Abtriebswelle eines Motors und die getriebeausgangsseitig vorgesehene Abtriebswelle bzw. Getriebeausgangswelle zum drehfesten Anbinden an einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges ausgebildet sind und in axialer Richtung bezüglich der Getriebeeingangswelle und von der Getriebeeingangswelle ausgehend, die Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz vorgesehen ist. In order to achieve a suitable arrangement for a front-transverse installation or a rear-transverse installation in a vehicle arrangement, the drive shaft and the output shaft may be offset from each other. For this purpose, it is advisable that the drive input side provided drive shaft or transmission input shaft for rotationally fixed connection to an output shaft of an engine and the transmission output side provided output shaft or transmission output shaft are designed for rotationally fixed connection to a drive train of a motor vehicle and in the axial direction with respect to the transmission input shaft and Starting from the transmission input shaft, the order of the first planetary gear set, second planetary gear set is provided.
Sowohl bei einer koaxialen Anordnung von Antriebswelle und Abtriebswelle als auch bei einer achsversetzten Anordnung von Antriebswelle und Abtriebswelle bietet es sich an, dass von der dritten Welle, der vierten Welle, der fünften Welle und der sechsten Welle wenigstens eine Welle koaxial bezüglich der Antriebswelle angeordnet ist. Dadurch ist ein kompakter Aufbau für einen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Antriebsstrang realisiert. Both in a coaxial arrangement of the drive shaft and output shaft and in an off-axis arrangement of drive shaft and output shaft, it is advisable that of the third shaft, the fourth shaft, the fifth shaft and the sixth shaft at least one shaft is arranged coaxially with respect to the drive shaft , As a result, a compact design for a vehicle running in the longitudinal direction of the drive train is realized.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Anfahrelement vorgesehen. Dadurch ist ein Anfahren eines Kraftfahrzeuges erleichtert. Es kann vorgesehen sein, dass das Anfahrelement separat ist und beispielsweise den Planetenradsätzen vorgeschaltet ist. Das Anfahrelement kann dazu durch einen Drehmomentwandler, eine trockene Kupplung oder nasse Kupplung gebildet sein oder aufweisen. According to a further embodiment of the invention, a starting element is provided. This makes it easier to start a motor vehicle. It can be provided that the starting element is separate and, for example, upstream of the planetary gear sets. The starting element may be formed by a torque converter, a dry clutch or wet clutch or have.
Alternativ kann es vorgesehen sein, dass eines der Schaltelemente des Mehrstufengetriebes als Anfahrelement nutzbar ist. Dadurch kann ein zusätzliches Anfahrelement eingespart werden, so dass sich Vorteile hinsichtlich Kosten und Bauraumbedarf ergeben. Es bietet sich an, dass das als Anfahrelement nutzbare Schaltelement als reibschlüssiges Schaltelement, insbesondere Reibkupplung, ausgebildet ist. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass das vierte Schaltelement als Anfahrele- ment nutzbar ist. Dies bietet sich an, da das vierte Schaltelement für den 1. Vorwärtsgang geschlossen wird bzw. geschlossen werden kann. Gleiches gilt für den Rückwärtsgang. Alternatively, it may be provided that one of the switching elements of the multi-speed transmission is usable as a starting element. As a result, an additional starting element can be saved, so that there are advantages in terms of cost and space requirements. It makes sense that the switching element which can be used as a starting element is designed as a frictionally engaged switching element, in particular a friction clutch. For example, it can be provided that the fourth shift element as Anfahrele- ment is usable. This is advisable because the fourth shift element for the 1st forward gear is closed or can be closed. The same applies to the reverse gear.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die dritte Welle oder die vierte Welle oder die fünfte Welle oder die sechste Welle als weitere Antriebswelle nutzbar ist, welche beispielsweise über eine Trennkupplung mit einem weiteren Antrieb wirkverbindbar ist. Der weitere Antrieb kann eine Elektromaschine sein. Dadurch ist mittels des Mehrstufengetriebes in technisch einfacher Weise ein Hybridantrieb realisierbar. According to a further embodiment of the invention, it is provided that the third shaft or the fourth shaft or the fifth shaft or the sixth shaft is usable as a further drive shaft which is operatively connected, for example via a separating clutch with another drive. The further drive can be an electric machine. As a result, by means of the multi-speed transmission in a technically simple manner, a hybrid drive can be realized.
Die weitere Antriebswelle kann auch durch die Antriebswelle selbst gebildet sein. Sofern beispielsweise die Antriebswelle über eine Trennkupplung mit einer Verbrennungsmaschine wirkverbindbar ist und als weiterer Antrieb eine Elektromaschine vorgesehen ist, wird der weitere Antrieb bzw. die Elektromaschine mitgeschleppt, wenn die Verbrennungsmaschine über eine Trennkupplung mit der Antriebswelle eingekoppelt ist. The further drive shaft can also be formed by the drive shaft itself. If, for example, the drive shaft is operatively connected via a separating clutch with an internal combustion engine and an electric motor is provided as a further drive, the further drive or the electric machine is entrained when the internal combustion engine is coupled via a separating clutch with the drive shaft.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass eine Drehschwin- gungs-Entkopplungseinheit vorgesehen ist, welche den Planetenradsätzen vorgeschaltet ist. Dadurch ist ein Drehschwingungsentkopplung des Antriebs von dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges in einfacher Weise zu realisieren. A further embodiment of the invention is that a torsional vibration decoupling unit is provided, which is connected upstream of the planetary gear sets. As a result, a torsional vibration decoupling of the drive from the drive train of a motor vehicle can be realized in a simple manner.
Durch die Erfindung wird ein Mehrstufengetriebe mit einem einfachen Aufbau und relativ wenigen mechanischen Komponenten vorgeschlagen, welches nur zwei Planetenradsätze für insgesamt sieben Gangstufen benötigt. Dazu können sieben Schaltelemente vorgesehen sein, von denen drei Schaltelemente pro Gangstufe geschaltet sind. Das Mehrstufengetriebe weist eine gute Übersetzungsreihe, einen guten Verzahnungswirkungsgrad bei geringen Getriebeverlusten und geringer Bauteilbelastung auf. The invention proposes a multistage transmission with a simple structure and relatively few mechanical components, which only requires two planetary gear sets for a total of seven gear stages. For this purpose, seven switching elements may be provided, of which three switching elements are connected per gear stage. The multi-speed transmission has a good gear ratio, good gear efficiency with low transmission losses and low component load.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausfüh- rungsbeispiele anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Other objects, advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description of several embodiments. Examples with reference to the drawing. All described and / or illustrated features alone or in any meaningful combination form the subject matter of the present invention, also independent of their summary in the claims or their dependency.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines lastschaltbaren Mehrstufengetriebes, beispielsweise für einen verbrennungsmotorischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges, mit zwei Minus-Planetenradsätzen und einer koaxial bezüglich der Antriebswelle liegenden Abtriebswelle in schematischer Darstellung, 1 shows an embodiment of a power-shiftable multistage transmission, for example for an internal combustion engine drive of a motor vehicle, with two minus planetary gear sets and a coaxial with respect to the drive shaft output shaft in a schematic representation,
Fig. 2 eine tabellarische Übersicht über mögliche Gänge, welche mittels des Fig. 2 is a tabular overview of possible aisles, which by means of
Mehrstufengetriebes gemäß der Fig. 1 schaltbar sind, und der dazu zu betätigenden Schaltelemente,  Multi-speed transmission according to FIG. 1 are switchable, and the switching elements to be actuated,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines lastschaltbaren Mehrstufengetriebes, beispielsweise für einen verbrennungsmotorischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges, mit zwei Minus-Planetenradsätzen und einer achsversetzt zu einer Antriebswelle angeordneten Abtriebswelle in schematischer Darstellung und Fig. 3 shows another embodiment of a power-shiftable multi-speed transmission, for example, for an internal combustion engine drive of a motor vehicle, with two minus planetary gear sets and an off-axis to a drive shaft arranged output shaft in a schematic representation and
Fig. 4 eine Abwandlung des Mehrstufengetriebes gemäß der Fig. 3, bei der der zweite Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist, in einer schematischen Darstellung. 4 shows a modification of the multistage transmission according to FIG. 3, in which the second planetary gear set is designed as a plus planetary gear set, in a schematic representation.
Fig. 1 zeigt - in schematischer Darstellung - eine mögliche Ausführungsform eines lastschaltbaren Mehrstufengetriebes 100, welches beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zum Einsatz kommen kann. Das Mehrstufengetriebe 100 hat eine Antriebswelle 1 als erste Welle und eine Abtriebswelle 2 als zweite Welle. Die Antriebswelle 1 ist getriebeeingangsseitig angeordnet und bildet eine Getriebeeingangswelle. Die Abtriebswelle 2 ist getriebeausgangsseitig angeordnet und bildet eine Getriebeausgangswelle. Die Antriebswelle 1 kann mit einer (in der Fig. 1 nicht dargestellten) Antriebsmaschine, wie einer Verbrennungskraftmaschine oder einer Elektromaschine, triebverbunden oder triebverbindbar sein, beispielsweise mit einer Abtriebswelle der Antriebsmaschine drehfest verbunden werden oder drehfest verbunden sein. Auch kann die Antriebsmaschine einen Hybridantrieb mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer Elektromaschine aufweisen, wobei die Verbrennungskraftmaschine und die Elektromaschine mit der Antriebswelle 1 triebverbindbar ist. Die sich durch die An- kopplung der Antriebsmaschine an die Antriebswelle 1 ergebende Wirkrichtung für den in das Mehrstufengetriebe 100 eingehenden Kraftfluss und den aus dem Mehrstufengetriebe 100 herausgehenden Kraftfluss ist durch die Pfeile A und B angedeutet. Fig. 1 shows - in a schematic representation - a possible embodiment of a power-shiftable multi-speed transmission 100, which can be used for example in a drive train of a motor vehicle. The multi-speed transmission 100 has a drive shaft 1 as a first shaft and an output shaft 2 as a second shaft. The drive shaft 1 is arranged on the transmission input side and forms a transmission input shaft. The output shaft 2 is arranged gear output side and forms a transmission output shaft. The drive shaft 1 can be drive-connected or drive-connected to a drive machine (not shown in FIG. 1), such as an internal combustion engine or an electric machine, for example, to be rotatably connected to an output shaft of the drive machine or to be non-rotatably connected. Also, the prime mover may comprise a hybrid drive with an internal combustion engine and an electric machine, wherein the internal combustion engine and the electric machine with the drive shaft 1 is drive-connected. The direction of action resulting from the coupling of the drive machine to the drive shaft 1 for the force flow entering the multistage transmission 100 and the force flow issuing from the multistage transmission 100 are indicated by the arrows A and B.
Das Mehrstufengetriebe 100 ist in Planetenradbauweise mit nur zwei Planetenradsätzen aufgebaut und weist einen ersten Planetenradsatz RS1 und einen zweiten Planetenradsatz RS2 auf, welche beispielsweise innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet sein können. Jeder Planetenradsatz RS1 bzw. RS2 hat ein 1. Getriebeglied 1.1 bzw. 2.1 , ein 2. Getriebeglied 1.2 bzw. 2.2 und ein 3. Getriebeglied 1.3 bzw. 2.3. The multi-speed transmission 100 is constructed in Planetenradbauweise with only two planetary gear sets and has a first planetary gearset RS1 and a second planetary gearset RS2, which may be arranged for example within a common housing. Each planetary gear set RS1 or RS2 has a 1st gear member 1.1 or 2.1, a 2nd gear member 1.2 or 2.2 and a 3rd gear member 1.3 or 2.3.
Das Mehrstufengetriebe 100 hat sieben, vorzugsweise insgesamt sieben Schaltelemente, nämlich ein erstes Schaltelement 10, ein zweites Schaltelement 20, ein drittes Schaltelement 30, ein viertes Schaltelement 40, ein fünftes Schaltelement 50, ein sechstes Schaltelement 60 und ein siebtes Schaltelement 70, deren selektives Schalten ein den jeweiligen Gangstufen zukommendes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 2 bewirkt. Die Schaltelemente 10, 20, 30, 40, 50, 60 und 70 sowie die Planetenradsätze RS1 und RS2 sind zueinander wie folgt angeordnet: The multi-speed transmission 100 has seven, preferably a total of seven switching elements, namely a first switching element 10, a second switching element 20, a third switching element 30, a fourth switching element 40, a fifth switching element 50, a sixth switching element 60 and a seventh switching element 70, their selective switching a gear ratio between the drive shaft 1 and the output shaft 2, which is appropriate for the respective gear steps, is effected. The switching elements 10, 20, 30, 40, 50, 60 and 70 and the planetary gear sets RS1 and RS2 are arranged as follows:
Bezüglich des ersten Planetenradsatzes RS1 sind das 1. Getriebeglied 1.1 mit einer dritten Welle 3, das 2. Getriebeglied 1.2 mit der Antriebswelle 1 und das 3. Getriebeglied 1.3 mit einer vierten Welle vier drehfest verbunden. Bezüglich des zweiten Planetenradsatzes RS2 sind das 1. Getriebeglied 2.1 mit einer fünften Welle 5, das 2. Getriebeglied 2.2 mit der vierten Welle 4 und das 3. Getriebeglied 2.3 mit einer sechsten Welle 6 drehfest verbunden. With respect to the first planetary gear set RS1, the 1st gear member 1.1 with a third shaft 3, the 2nd gear member 1.2 with the drive shaft 1 and the third gear member 1.3 with a fourth shaft four rotatably connected. With regard to the second planetary gear set RS2, the 1st gear element 2.1 with a fifth shaft 5, the 2nd gear member 2.2 with the fourth shaft 4 and the 3rd gear member 2.3 rotatably connected to a sixth shaft 6.
Um die sieben Gangstufen zu realisieren, sind drei der Schaltelemente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, nämlich das erste Schaltelement 10, das zweite Schaltelement 20 und das dritte Schaltelement 30 jeweils als Bremse ausgebildet, mittels welchem das 1. Getriebeglied 1.1 bzw. 2.1 oder das 2. Getriebeglied 1.2 bzw. 2.2 oder das 3. Getriebeglied 1.3 bzw. 2.3 der Planeten radsätze RS1 und RS2 gegen ein gehäusefestes Bauteil G direkt oder indirekt abbremsbar ist. Hierzu sind die dritte Welle 3 über das erste Schaltelement 10, die vierte Welle 4 über das zweite Schaltelement 20 und die sechste Welle 6 über das dritte Schaltelement 30 jeweils mit dem gehäusefesten Bauteil G oder einem gehäusefesten Bauteil wirkverbindbar, insbesondere drehfest verbindbar. Das gehäusefeste Bauteil G ist ein fest mit dem Gehäuse des Mehrstufengetriebes verbundenes Bauteil oder ein integraler Bestandteil des Gehäuses selbst. In order to realize the seven speed stages, three of the switching elements 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, namely the first switching element 10, the second switching element 20 and the third switching element 30 are each formed as a brake, by means of which the 1. Gear member 1.1 or 2.1 or the 2nd gear member 1.2 or 2.2 or the 3rd gear member 1.3 or 2.3 of the planetary gear sets RS1 and RS2 against a housing-fixed component G is directly or indirectly braked. For this purpose, the third shaft 3 via the first switching element 10, the fourth shaft 4 via the second switching element 20 and the sixth shaft 6 via the third switching element 30 respectively operatively connected to the housing-fixed component G or a housing-fixed component, in particular rotatably connected. The housing-fixed component G is a permanently connected to the housing of the multi-speed transmission component or an integral part of the housing itself.
Darüber hinaus sind die Antriebswelle 1 über das vierte Schaltelement 40 mit der fünften Welle 5 und die Abtriebswelle 2 über das fünfte Schaltelement 50 mit der vierten Welle oder über das sechste Schaltelement 60 mit der sechsten Welle wirkverbindbar, insbesondere drehfest verbindbar. Ferner ist die dritte Welle 3 über das siebte Schaltelement 70 mit der fünften Welle 5 wirkverbindbar, insbesondere drehfest verbindbar. Das vierte Schaltelement 40, das fünfte Schaltelement 50, das sechste Schaltelement 60 und das siebte Schaltelement 70 wirken somit jeweils gegenüber drehbaren Bauteilen und dienen insofern als Kupplung. In addition, the drive shaft 1 via the fourth switching element 40 with the fifth shaft 5 and the output shaft 2 via the fifth switching element 50 with the fourth shaft or via the sixth switching element 60 with the sixth shaft operatively connected, in particular rotatably connected. Further, the third shaft 3 via the seventh switching element 70 with the fifth shaft 5 operatively connected, in particular rotatably connected. The fourth switching element 40, the fifth switching element 50, the sixth switching element 60 and the seventh switching element 70 thus each act against rotatable components and serve insofar as a coupling.
Bevorzugt sind das zweite Schaltelement 20 und/oder das dritte Schaltelement 30 und/oder das fünfte Schaltelement 50 als formschlüssiges Schaltelement, beispielsweise in Klauenausführung, oder als dynamisch gering beanspruchtes Schaltelement, wie beispielsweise als Bandbremse, ausgebildet. Als dynamisch gering beanspruchtes Schaltelement ist grundsätzlich jedes reibschlüssige Schaltelement möglich, welches nicht reibleistungsfähig ist. Insofern kann das Schaltelement auch eine Trockenkupplung sein, welche beispielsweise eine Stahl-auf-Stahl Reibpaarung aufweist. Das zweite Schaltelement 20 und das dritte Schaltelement 30 können durch ein gemeinsames Doppelschaltelement ausgebildet sein. Durch Betätigung des Doppelschaltelementes kann entweder das zweite Schaltelement 20 geschlossen werden oder das dritte Schaltelement 30 geschlossen werden. Bevorzugt weist das Doppelschaltelement auch eine Neutralstellung auf, in welcher dann weder das zweite Schaltelement 20 oder das dritte Schaltelement 30 geschlossen ist. Preferably, the second switching element 20 and / or the third switching element 30 and / or the fifth switching element 50 as a form-locking switching element, for example in claw design, or as a dynamically low-stressed switching element, such as a band brake trained. As a dynamically low-stressed switching element basically any frictional switching element is possible, which is not frictionable. In this respect, the switching element may also be a dry clutch, which has, for example, a steel-on-steel friction pairing. The second switching element 20 and the third switching element 30 may be formed by a common double switching element. By actuating the double switching element, either the second switching element 20 can be closed or the third switching element 30 can be closed. Preferably, the double switching element also has a neutral position, in which then neither the second switching element 20 or the third switching element 30 is closed.
Ferner können das zweite Schaltelement 20 und das fünfte Schaltelement 50 in einem gemeinsamen Doppelschaltelement ausgeführt sein. Auch dieses Doppelschaltelement kann mit einer Neutralstellung versehen sein, so dass in einer ersten Stellung das zweite Schaltelement 20 geschlossen ist und das fünfte Schaltelement 50 noch geöffnet ist, in einer zweiten Schalterstellung das zweite Schaltelement 20 geöffnet ist und das fünfte Schaltelement 50 geschlossen ist und in einer dritten Schalterstellung, nämlich der Neutralstellung, das zweite Schaltelement 20 und das fünfte Schaltelement 50 geöffnet sind. Furthermore, the second switching element 20 and the fifth switching element 50 may be embodied in a common double switching element. This double switching element can be provided with a neutral position, so that in a first position, the second switching element 20 is closed and the fifth switching element 50 is still open, in a second switch position, the second switching element 20 is open and the fifth switching element 50 is closed and in a third switch position, namely the neutral position, the second switching element 20 and the fifth switching element 50 are opened.
Das vierte Schaltelement 40 kann als Anfahrelement genutzt werden. Alternativ kann ein zusätzliches Anfahrelement separat vorgesehen sein, beispielsweise in Art eines Drehmomentwandlers, einer Trockenkupplung oder einer Nasskupplung, welche den Planetenradsätzen RS1 , RS2 vorgeschaltet ist. Es kann ferner vorgesehen sein, dass den Planetenradsätzen RS1 und RS2 ein Hybridkopf vorgeschaltet ist, welcher beispielsweise durch eine Trennkupplung mit einer der Planetenradsätzen RS1 bzw. RS2 wirkverbindbar ist. Der Hybridkopf kann durch eine Elektromaschine oder einen sonstigen anderen Antrieb als eine Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sein. The fourth switching element 40 can be used as a starting element. Alternatively, an additional starting element may be provided separately, for example in the manner of a torque converter, a dry clutch or a wet clutch, which is connected upstream of the planetary gear sets RS1, RS2. It may also be provided that the planetary gear sets RS1 and RS2 is preceded by a hybrid head, which is operatively connected, for example, by a separating clutch with one of the planetary gear sets RS1 and RS2. The hybrid head may be provided by an electric machine or other drive than an internal combustion engine.
In der Ausführungsform des Mehrstufengetriebes 100 gemäß der Fig. 1 sind der erste Planetenradsatz RS1 und der zweite Planetenradsatz RS2 jeweils als Minusgetriebe ausgebildet. Dazu ist jeweils das 1. Getriebeglied 1.1 bzw. 2.1 durch ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied 1.2 bzw. 2.2 durch einen Planetenradträger, insbesondere Steg, und das 3. Getriebeglied 1.3 bzw. 2.3 durch ein Hohlrad gebildet. Ferner ist das Mehrstufengetriebe 100 für einen durchgängig in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Antriebsstrang geeignet. Hierfür sind die Antriebswelle 1 und die Abtriebswelle 2 koaxial zueinander angeordnet. Bevorzugt ist die Anordnung der Planetenradsätze RS1 und RS2 zueinander in der Weise, dass in axialer Richtung bezüglich der Antriebswelle 1 und von der Antriebswelle 1 ausgehend, die Reihenfolge zweiter Planetenradsatz RS2, erster Planeten radsatz RS1 vorgesehen ist. In the embodiment of the multi-speed transmission 100 according to FIG. 1, the first planetary gearset RS1 and the second planetary gearset RS2 are each designed as a minus gear. For this purpose, each of the 1st gear member 1.1 or 2.1 by a sun gear, the 2nd gear member 1.2 or 2.2 by a planet, in particular web, and the 3rd gear member 1.3 or 2.3 formed by a ring gear. Furthermore, the multistage transmission 100 is suitable for a drive train running continuously in the vehicle longitudinal direction. For this purpose, the drive shaft 1 and the output shaft 2 are arranged coaxially with each other. Preferably, the arrangement of the planetary gear sets RS1 and RS2 to each other in such a way that in the axial direction with respect to the drive shaft 1 and starting from the drive shaft 1, the order of the second planetary gearset RS2, the first planetary gear set RS1 is provided.
Fig. 2 zeigt eine tabellarische Übersicht über mögliche Gänge, welche mit dem Mehrstufengetriebe 100 wahlweise schaltbar sind, und der dazu ausführenden Schaltkombinationen bezüglich des ersten Schaltelementes 10, des zweiten Schaltelementes 20, des dritten Schaltelementes 30, des vierten Schaltelementes 40, des fünften Schaltelementes 50, des sechsten Schaltelementes 60 und des siebten Schaltelementes 70. Danach können von den sieben zur Verfügung stehenden Gangstufen sechs Gangstufen als Vorwärtsgänge und eine Gangstufe als Rückwärtsgang wahlweise geschaltet werden. FIG. 2 shows a tabular overview of possible gears which can be selectively switched with the multi-speed transmission 100 and the switching combinations with respect to the first shifting element 10, the second shifting element 20, the third shifting element 30, the fourth shifting element 40, the fifth shifting element 50 Then, of the seven available gear stages, six gear stages may be selectively shifted as forward gears and one reverse gear selected.
Die Gänge bzw. Gangstufen sind in der ersten Spalte der Übersicht angegeben. Die Vorwärtsgänge sind mit„1",„2",„3",„4",„5",„6" und der Rückwärtsgang mit„R" gekennzeichnet. In sich daran anschließenden Spalten ist die zu jedem Gang gehörige Stellung des ersten Schaltelementes 10, des zweiten Schaltelementes 20, des dritten Schaltelementes 30, des vierten Schaltelementes 40, des fünften Schaltelementes 50, des sechsten Schaltelementes 60 und des siebten Schaltelementes 70 angegeben, wobei jedem Schaltelement 10 bzw. 20 bzw. 30 bzw. 40 bzw. 50 bzw. 60 bzw. 70 eine separate Spalte zugeordnet ist. Durch Kreuze ist angegeben, dass das jeweils zugehörige Schaltelement 10 bzw. 20 bzw. 30 bzw. 40 bzw. 50 bzw. 60 bzw. 70 in einer geschlossenen Schalterstellung vorliegt. The gears or gear steps are indicated in the first column of the overview. The forward gears are marked "1", "2", "3", "4", "5", "6" and the reverse gear is marked "R." In adjoining columns is the position corresponding to each gear of the first Switching element 10, the second switching element 20, the third switching element 30, the fourth switching element 40, the fifth switching element 50, the sixth switching element 60 and the seventh switching element 70 indicated, each switching element 10 or 20 or 30 or 40 or 50th 60 or 70 is assigned a separate column It is indicated by crosses that the respectively associated switching element 10 or 20 or 30 or 40 or 50 or 60 or 70 is present in a closed switch position.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, sind in einer jeweiligen Gangstufe jeweils drei Schaltelemente geschlossen. Der 1. Vorwärtsgang wird durch Schließen des dritten Schaltelementes 30, des vierten Schaltelementes 40 und des fünften Schaltelementes 50, der 2. Vorwärtsgang wird durch Schließen des dritten Schaltelementes 30, des fünften Schaltelementes 50 und des siebten Schaltelementes 70, der 3. Vorwärtsgang wird durch Schließen des vierten Schaltelementes 40, des fünften Schalt- elementes 50 und des siebten Schaltelementes 70, der 4. Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelementes 10, des vierten Schaltelementes 40 und des fünften Schaltelementes 50, der 5. Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelementes 10, des vierten Schaltelementes 40 und des sechsten Schaltelementes 60 sowie der 6. Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelementes 10, des sechsten Schaltelementes 60 und des siebten Schaltelementes 70 geschaltet. Der Rückwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelementes 20, des vierten Schaltelementes 40 und des sechsten Schaltelementes 60 geschaltet. As can be seen from FIG. 2, three switching elements are closed in a respective gear stage. The 1st forward speed is by closing the third shift element 30, the fourth shift element 40 and the fifth shift element 50, the second forward speed is by closing the third shift element 30, the fifth shift element 50 and the seventh shift element 70, the third forward gear is through Closing the fourth switching element 40, the fifth switching element The fifth forward speed is achieved by closing the first shift element 10, the fourth shift element 40 and the fifth shift element 50, the fifth forward speed is achieved by closing the first shift element 10, the fourth shift element 40 and the sixth shift element 60 and the sixth forward speed is switched by closing the first switching element 10, the sixth switching element 60 and the seventh switching element 70. The reverse gear is switched by closing the second switching element 20, the fourth switching element 40 and the sixth switching element 60.
Fig. 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform eines lastschaltbaren Mehrstufengetriebes 200. Bauteile des Mehrstufengetriebes 200, welche identisch oder funktionsgleich mit Bauteilen des Mehrstufengetriebes 100 gemäß der Fig. 1 sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die Beschreibung zu dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der Fig. 1 verwiesen. 3 shows a further possible embodiment of a power-shiftable multistage transmission 200. Components of the multistage transmission 200 which are identical or functionally identical to components of the multistage transmission 100 according to FIG. 1 are provided with the same reference numerals; In this respect, reference is made to the description of the multi-stage transmission 100 according to FIG. 1.
Das Mehrstufengetriebe 200 gemäß der Fig. 2 unterscheidet sich von dem Mehrstufengetriebe 100 gemäß der Fig. 1 darin, dass das Mehrstufengetriebe 200 für einen Front-Quer-Einbau oder Heck-Quer-Einbau in einem Kraftfahrzeug geeignet ist. Hierzu liegen die Antriebswelle 1 und die Abtriebswelle 2 achsversetzt zueinander. Bevorzugt ist die Anordnung der Planetenradsätze RS1 und RS2 zueinander in der Weise, dass in axialer Richtung bezüglich der Antriebswelle 1 und von der Antriebswelle 1 ausgehend, die Reihenfolge erster Planetenradsatz RS1 , zweiter Planetenradsatz RS2 vorgesehen ist. The multi-speed transmission 200 according to FIG. 2 differs from the multi-ratio transmission 100 according to FIG. 1 in that the multi-speed transmission 200 is suitable for front-transverse installation or rear-transverse installation in a motor vehicle. For this purpose, the drive shaft 1 and the output shaft 2 are offset from each other. Preferably, the arrangement of the planetary gear sets RS1 and RS2 to each other in such a way that in the axial direction with respect to the drive shaft 1 and starting from the drive shaft 1, the order of the first planetary gearset RS1, second planetary gear set RS2 is provided.
Fig. 4 zeigt ein von dem Mehrstufengetriebe 200 gemäß der Fig. 3 abgewandeltes Mehrstufengetriebe 200'. Die Abwandlung besteht darin, dass das Mehrstufengetriebe 200' gemäß der Fig. 4 einen Planetenradsatz aufweist, welcher als Plusgetriebe bzw. Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist. Bei dem Mehrstufengetriebe 200' gemäß der Fig. 4 ist der zweite Planetenradsatz RS2 als Plusgetriebe ausgebildet. In diesem Fall ist das 1. Getriebeglied 2.1 ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied 2.2 ein Hohlrad und das 3. Getriebeglied 2.3 ein Planetenradträger, insbesondere Steg. Der erste Planetenradsatz RS1 ist - wie bei dem Mehrstufengetriebe 200 gemäß der Fig. 3 - als Minusgetnebe ausgebildet. Dort ist jeweils das 1. Getriebeglied 1.1 ein Sonnenrad, das 2. Getriebeglied 1.2 ein Planetenradträger, insbesondere Steg, und das 3. Getriebeglied 1.3 ein Hohlrad. FIG. 4 shows a multi-stage transmission 200 'modified from the multi-stage transmission 200 according to FIG. 3. The modification consists in that the multi-stage transmission 200 'according to FIG. 4 has a planetary gear set which is designed as a plus or a plus planetary gearset. In the multi-stage transmission 200 'according to FIG. 4, the second planetary gear set RS2 is designed as a plus transmission. In this case, the 1st gear member 2.1 is a sun gear, the 2nd gear member 2.2 a ring gear and the 3rd gear member 2.3 a planet carrier, in particular web. The first planetary gearset RS1 is - as in the multi-stage transmission 200 according to FIG. 3 - trained as a minus tune. There is in each case the 1st gear member 1.1 a sun gear, the 2nd gear member 1.2 a planet carrier, in particular web, and the 3rd gear member 1.3 a ring gear.
Die in den vorstehenden Figuren beschriebenen Mehrstufengetriebe 100, 200 und 200' können nach der Schaltmatrix gemäß der Fig. 2 und wie vorstehend zu der Fig. 1 beschrieben, betrieben werden. The multi-stage transmissions 100, 200 and 200 'described in the preceding figures can be operated according to the switching matrix according to FIG. 2 and as described above for FIG. 1.
Die Mehrstufengetriebe 100, 200 und 200' haben jeweils zwei Planetenradsätze, sieben Schaltelemente, von denen drei Schaltelemente als Bremsen und die verbleibenden vier Schaltelemente als Kupplungen genutzt werden und von denen zum Schalten eines Ganges jeweils drei Schaltelemente gleichzeitig zu schalten sind. Ferner weisen die Mehrstufengetriebe 100, 200 und 200' jeweils sechs Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang auf. The multi-speed transmissions 100, 200 and 200 'each have two planetary gear sets, seven shift elements, of which three shift elements are used as brakes and the remaining four shift elements as clutches and of which three shift elements are to be switched simultaneously to shift a gear. Furthermore, the multi-stage transmissions 100, 200 and 200 'each have six forward gears and one reverse gear.
Bezuqszeichen Antriebswelle (erste Welle) Designation drive shaft (first shaft)
Abtriebswelle (zweite Welle) Output shaft (second shaft)
dritte Welle third wave
vierte Welle fourth wave
fünfte Welle fifth wave
sechste Welle erster Planetenradsatz sixth shaft first planetary gear set
zweiter Planetenradsatz 1. Getriebeglied des ersten Planetenradsatzes 2. Getriebeglied des ersten Planetenradsatzes 3. Getriebeglied des ersten Planetenradsatzes 1. Getriebeglied des zweiten Planetenradsatzes 2. Getriebeglied des zweiten Planeten radsatzes 3. Getriebeglied des zweiten Planeten radsatzes erstes Schaltelement second planetary gear set 1st gear member of the first planetary gear set 2nd gear member of the first planetary gear set 1st gear member of the second planetary gear set 2nd gear member of the second planetary gear set 3rd gear member of the second planetary gear set first switching element
zweites Schaltelement second switching element
drittes Schaltelement third switching element
viertes Schaltelement fourth switching element
fünftes Schaltelement fifth switching element
sechstes Schaltelement sixth switching element
siebtes Schaltelement seventh switching element
Mehrstufengetriebe Multi-speed transmission
Mehrstufengetriebe Multi-speed transmission
Mehrstufengetriebe Multi-speed transmission
Gehäuse, gehäusefestes Bauteil Pfeil Pfeil Housing, housing-fixed component Arrow arrow

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenradbauweise, insbesondere für einen verbrennungsmotorischen und/oder elektromotorischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges, mit Gangstufen für mehrere Vorwärtsgänge und einem Rückwärtsgang und aufweisend 1. Powershiftable multi-speed transmission in planetary gear design, in particular for an internal combustion engine and / or electric motor drive of a motor vehicle, with gear stages for several forward gears and one reverse gear and having
• eine Antriebswelle (1 ) als erste Welle und eine Abtriebswelle (2) als zweite Welle, • a drive shaft (1) as the first shaft and an output shaft (2) as the second shaft,
• zwei miteinander gekoppelte oder koppelbare Planetenradsätze (RS1 , RS2), welche jeweils wenigstens ein 1. Getriebeglied (1.1 , 2.1 ), ein 2. Getriebeglied (1.2, 2.2) und ein 3. Getriebeglied (1.3, 2.3) aufweisen, und • two planetary gear sets (RS1, RS2) that are coupled or can be coupled to one another, each of which has at least a 1st gear member (1.1, 2.1), a 2nd gear member (1.2, 2.2) and a 3rd gear member (1.3, 2.3), and
• mehrere den Planetenradsätzen (RS1 , RS2) zugeordnete Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70), deren selektives Schalten ein den jeweiligen Gangstufen zukommendes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle (1 ) und der Abtriebswelle (2) bewirkt, • several switching elements (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) assigned to the planetary gear sets (RS1, RS2), the selective switching of which causes a transmission ratio between the drive shaft (1) and the output shaft (2) corresponding to the respective gear stages,
wobei wenigstens drei der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) als Bremse ausgebildet sind, mittels welchen das 1. Getriebeglied (1.1 , 2.1 ) oder das wherein at least three of the switching elements (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) are designed as brakes, by means of which the first gear member (1.1, 2.1) or the
2. Getriebeglied (1.2, 2.2) oder das 3. Getriebeglied (1.3, 2.3) der Planetenradsätze (RS1 , RS2) gegen ein gehäusefestes Bauteil (G) direkt oder indirekt abbremsbar ist. 2nd gear member (1.2, 2.2) or the 3rd gear member (1.3, 2.3) of the planetary gear sets (RS1, RS2) can be braked directly or indirectly against a component (G) fixed to the housing.
2. Lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenradbauweise, insbesondere für einen verbrennungsmotorischen und/oder elektromotorischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges, mit Gangstufen für mehrere Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang und aufweisend 2. Powershiftable multi-speed transmission in planetary gear design, in particular for an internal combustion engine and / or electric motor drive of a motor vehicle, with gear stages for several forward gears and a reverse gear and having
• eine Antriebswelle (1 ) als erste Welle und eine Abtriebswelle (2) als zweite Welle, • a drive shaft (1) as the first shaft and an output shaft (2) as the second shaft,
• zwei miteinander gekoppelte oder koppelbare Planetenradsätze (RS1 , RS2), welche jeweils wenigstens ein 1. Getriebeglied (1.1 , 2.1 ), ein 2. Getriebeglied (1.2, 2.2) und ein 3. Getriebeglied (1.3, 2.3) aufweisen, und • two planetary gear sets (RS1, RS2) that are coupled or can be coupled to one another, each of which has at least a 1st gear member (1.1, 2.1), a 2nd gear member (1.2, 2.2) and a 3rd gear member (1.3, 2.3), and
• mehrere den Planetenradsätzen (RS1 , RS2) zugeordnete Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70), deren selektives Schalten ein den jeweiligen Gangstu- fen zukommendes Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle (1 ) und der Abtriebswelle (2) bewirkt, • several switching elements (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) assigned to the planetary gear sets (RS1, RS2), the selective switching of which is carried out in the respective gear position. fen coming transmission ratio between the drive shaft (1) and the output shaft (2),
wobei wenigstens zwei der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere Klauenschaltelement, ausgebildet sind. wherein at least two of the switching elements (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) are designed as a positive switching element, in particular a claw switching element.
3. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) als Bremse ausgebildet sind, mittels welchen das 1. Getriebeglied (1.1 , 2.1 ) oder das 2. Getriebeglied (1.2, 2.2) oder das 3. Getriebeglied (1.3, 2.3) der Planetenradsätze (RS1 , RS2) gegen ein gehäusefestes Bauteil (G) direkt oder indirekt abbremsbar ist. 3. Multi-speed transmission according to claim 2, characterized in that at least three of the switching elements (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) are designed as brakes, by means of which the 1st transmission member (1.1, 2.1) or the 2nd. Gear member (1.2, 2.2) or the 3rd gear member (1.3, 2.3) of the planetary gear sets (RS1, RS2) can be braked directly or indirectly against a component (G) fixed to the housing.
4. Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gangstufen jeweils drei der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) geschlossen sind. 4. Multi-speed transmission according to one of the preceding claims, characterized in that three of the switching elements (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) are closed in each gear stage.
5. Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich des ersten Planetenradsatzes (RS1) das 1. Getriebeglied (1.1 ) mit einer dritten Welle (3), das 2. Getriebeglied (1.2) mit der Antriebswelle (1 ) und das 3. Getriebeglied (1.3) mit einer vierten Welle (4) drehfest verbunden sind, und bezüglich des zweiten Planetenradsatzes (RS2) das 1. Getriebeglied (2.1 ) mit einer fünften Welle (5), das 2. Getriebeglied (2.2) mit der vierten Welle (4) und das 3. Getriebeglied (2.3) mit einer sechsten Welle (6) drehfest verbunden sind. 5. Multi-stage transmission according to one of the preceding claims, characterized in that with respect to the first planetary gear set (RS1), the 1st gear member (1.1) with a third shaft (3), the 2nd gear member (1.2) with the drive shaft (1) and that 3. Gear member (1.3) is non-rotatably connected to a fourth shaft (4), and with respect to the second planetary gear set (RS2), the 1st gear member (2.1) with a fifth shaft (5), the 2nd gear member (2.2) with the fourth Shaft (4) and the 3rd gear member (2.3) are connected in a rotationally fixed manner to a sixth shaft (6).
6. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Welle (3) über ein erstes Schaltelement (10), die vierte Welle (4) über ein zweites Schaltelement (20) und die sechste Welle (6) über ein drittes Schaltelement (30) jeweils mit dem gehäusefesten Bauteil (G) wirkverbindbar sind, und die Antriebswelle (1 ) über ein viertes Schaltelement (40) mit der fünften Welle (5), die Abtriebswelle (2) über ein fünftes Schaltelement (50) mit der vierten Welle (4) und/oder über ein sechstes Schaltelement (60) mit der sechsten Welle (6) und die dritte Welle (3) über ein siebtes Schaltelement (70) mit der fünften Welle (5) wirkverbindbar sind. 6. Multi-speed transmission according to claim 5, characterized in that the third shaft (3) via a first switching element (10), the fourth shaft (4) via a second switching element (20) and the sixth shaft (6) via a third switching element ( 30) can each be operatively connected to the component (G) fixed to the housing, and the drive shaft (1) via a fourth switching element (40) to the fifth shaft (5), the output shaft (2) via a fifth switching element (50) to the fourth shaft (4) and/or can be operatively connected to the sixth shaft (6) via a sixth switching element (60) and the third shaft (3) can be operatively connected to the fifth shaft (5) via a seventh switching element (70).
7. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Vorwärtsgänge wahlweise schaltbar sind, wobei in einem 1. Vorwärtsgang das dritte Schaltelement (30), das vierte Schaltelement (40) und das fünfte Schaltelement (50) geschlossen sind, in einem 2. Vorwärtsgang das dritte Schaltelement (30), das fünfte Schaltelement (50) und das siebte Schaltelement (70) geschlossen sind, in einem7. Multi-speed transmission according to claim 6, characterized in that six forward gears can be switched selectively, the third switching element (30), the fourth switching element (40) and the fifth switching element (50) being closed in a 1st forward gear, and in a 2nd. Forward gear, the third switching element (30), the fifth switching element (50) and the seventh switching element (70) are closed, in one
3. Vorwärtsgang das vierte Schaltelement (40), das fünfte Schaltelement (50) und das siebte Schaltelement (70) geschlossen sind, in einem 4. Vorwärtsgang das erste Schaltelement (10), das vierte Schaltelement (40) und das fünfte Schaltelement (50) geschlossen sind, in einem 5. Vorwärtsgang das erste Schaltelement (10), das vierte Schaltelement (40) und das sechste Schaltelement (60) geschlossen sind und in einem 6. Vorwärtsgang das erste Schaltelement (10), das sechste Schaltelement (60) und das siebte Schaltelement (70) geschlossen sind. In the 3rd forward gear, the fourth switching element (40), the fifth switching element (50) and the seventh switching element (70) are closed, in a 4th forward gear the first switching element (10), the fourth switching element (40) and the fifth switching element (50 ) are closed, in a 5th forward gear the first switching element (10), the fourth switching element (40) and the sixth switching element (60) are closed and in a 6th forward gear the first switching element (10), the sixth switching element (60) and the seventh switching element (70) are closed.
8. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückwärtsgang wahlweise schaltbar ist, wobei in dem Rückwärtsgang das zweite Schaltelement (20), das vierte Schaltelement (40) und das sechste Schaltelement (60) geschlossen sind. 8. Multi-speed transmission according to claim 6 or 7, characterized in that a reverse gear can be switched selectively, the second switching element (20), the fourth switching element (40) and the sixth switching element (60) being closed in the reverse gear.
9. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (20) und/oder das dritte Schaltelement (30) und/oder das fünfte Schaltelement (50) als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere Klauenschaltelement, ausgebildet ist. 9. Multi-speed transmission according to one of claims 6 to 8, characterized in that the second switching element (20) and / or the third switching element (30) and / or the fifth switching element (50) is designed as a positive switching element, in particular claw switching element.
10. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (20) und das dritte Schaltelement (30) Bestandteil eines gemeinsamen formschlüssigen Doppelschaltelements sind. 10. Multi-speed transmission according to one of claims 6 to 9, characterized in that the second switching element (20) and the third switching element (30) are part of a common positive double switching element.
11. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (20) und das fünfte Schaltelement (50) Bestandteil eines gemeinsamen formschlüssigen Doppelschaltelements sind. 11. Multi-speed transmission according to one of claims 6 to 9, characterized in that the second switching element (20) and the fifth switching element (50) are part of a common positive double switching element.
12. Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 1. Getriebeglied (1.1 , 2.1) ein Sonnenrad, das 12. Multi-stage transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the first transmission member (1.1, 2.1) is a sun gear
2. Getriebeglied (1.2, 2.2) ein Planetenradträger und das 3. Getriebeglied (1.3, 2.3) ein Hohlrad ist. 2nd gear member (1.2, 2.2) is a planetary gear carrier and the 3rd gear member (1.3, 2.3) is a ring gear.
13. Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Planetenradsätze (RS1 , RS2) als Plusgetriebe ausgebildet ist. 13. Multi-stage transmission according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the planetary gear sets (RS1, RS2) is designed as a plus gear.
14. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenradsatz (RS2) als Plusgetriebe ausgebildet ist, dessen 1. Getriebeglied (2.1 ) ein Sonnenrad, dessen 2. Getriebeglied (2.2) ein Hohlrad und dessen 3. Getriebeglied (2.3) ein Planetenradträger ist. 14. Multi-stage transmission according to claim 13, characterized in that the second planetary gear set (RS2) is designed as a plus gear, the 1st gear member (2.1) is a sun gear, the 2nd gear member (2.2) is a ring gear and the 3rd gear member (2.3). Planet gear carrier is.
15. Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70), insbesondere das vierte Schaltelement (40), als Anfahrelement nutzbar ist. 15. Multi-speed transmission according to one of the preceding claims, characterized in that one of the switching elements (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70), in particular the fourth switching element (40), can be used as a starting element.
16. Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Welle (3) oder die vierte Welle (4) oder die fünfte Welle (5) oder die sechste Welle (6) als weitere Antriebswelle nutzbar ist, welche beispielsweise über eine Trennkupplung mit einem weiteren Antrieb wirkverbindbar ist. 16. Multi-stage transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the third shaft (3) or the fourth shaft (4) or the fifth shaft (5) or the sixth shaft (6) can be used as a further drive shaft, which, for example, via a Separating clutch can be operatively connected to another drive.
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