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Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle und eine Antriebswelle, sowie einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Planetenradsatz, wobei die Planetenradsätze jeweils mehrere Elemente umfassen, wobei das erste Element des jeweiligen Planetenradsatzes durch ein Sonnenrad gebildet ist, wobei das zweite Element des jeweiligen Planetenradsatzes im Falle eines Minus-Planetensatzes durch einen Steg und im Falle eines Plus-Planetensatzes durch ein Hohlrad gebildet ist, wobei das dritte Element des jeweiligen Planetenradsatzes im Falle eines Minus-Planetensatzes durch das Hohlrad und im Falle eines Plus-Planetensatzes durch den Steg gebildet ist, wobei ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes, ein fünftes und ein sechstes Schaltelement vorgesehen sind, wobei durch selektive Betätigung von je drei der Schaltelemente unterschiedliche Kraftflussführungen über die Planetenradsätze unter Schaltung unterschiedlicher Gänge zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle darstellbar sind, wobei die Antriebswelle drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, dessen erstes Element über das erste Schaltelement an einem drehfesten Bauelement festsetzbar und dessen drittes Element drehfest mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist, wobei die Antriebswelle zudem mittels des zweiten Schaltelements drehfest mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes in Verbindung bringbar ist, welches ferner über das dritte Schaltelement drehfest mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbindbar ist, wobei das zweite Element des vierten Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist, und wobei bei dem ersten Planetenradsatz eine erste Koppelung des ersten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes, eine zweite Koppelung des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes, sowie eine dritte Koppelung des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes mit einem drehfesten Bauelement besteht, wobei von diesen Koppelungen zwei Koppelungen als permanent drehfeste Verbindungen vorliegen, während bei der noch verbleibenden Koppelung eine drehfeste Verbindung mittels des vierten Schaltelements herstellbar ist.
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Vorliegend bezeichnet ein Getriebe also ein mehrgängiges Getriebe, d. h. es sind mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Getriebes durch Betätigung entsprechender Schaltelemente schaltbar, wobei dies vorzugsweise automatisch vollzogen wird. Je nach Anordnung der Schaltelemente handelt es sich bei diesen um Kupplungen oder auch um Bremsen. Derartige Getriebe kommen überwiegend in Kraftfahrzeugen zur Anwendung, um ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des jeweiligen Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen.
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Aus der
US 8,545,362 B1 geht ein Getriebe hervor, welches vier Planetenradsätze umfasst, die sich jeweils aus mehreren Elementen in Form je eines Sonnenrades, je eines Planetensteges und je eines Hohlrades zusammensetzen. Zudem sind sechs Schaltelemente vorgesehen, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Gänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Getriebes dargestellt werden können. Insgesamt können dabei zehn Vorwärtsgänge, sowie ein Rückwärtsgang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle geschaltet werden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe mit zehn Vorwärtsgängen und zumindest einem Rückwärtsgang bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang, bei welchem ein erfindungsgemäßes Getriebe zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand von Anspruch 12.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, sowie einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Planetenradsatz. Dabei umfassen die Planetenradsätze jeweils mehrere Elemente und dienen dem Führen eines Kraftflusses von der Antriebswelle zu der Abtriebswelle. Ferner sind sechs Schaltelemente vorgesehen, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen über die Planetenradsätze unter Schaltung unterschiedlicher Gänge zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle darstellbar sind.
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Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten des Getriebes axial und/oder radial drehfest miteinander verbunden sind oder über das eine derartige Verbindung bei Betätigung eines entsprechenden Schaltelements herstellbar ist. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches eine jeweilige Komponente zum Beispiel radial angebunden wird.
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Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Achse gemeint, entlang welcher die Planetenradsätze koaxial zueinander liegend angeordnet sind. Unter „radial“ ist dann eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer auf der Achse liegenden Welle zu verstehen.
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Die Planetenradsätze können jeweils, sofern es die Anbindung der Elemente zulässt, entweder als Minus-Planetensatz oder als Plus-Planetensatz ausgebildet sein. Im Falle eines Minus-Planetensatzes handelt es sich bei dem jeweiligen ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen jeweiligen Planetensteg und bei dem jeweiligen dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein jeweiliges Hohlrad. Ein Minus-Planetensatz setzt sich also auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise aus den Elementen Sonnenrad, Planetensteg und Hohlrad zusammen, wobei der Planetensteg mindestens ein, bevorzugt aber mehrere Planetenräder führt, die im Einzelnen jeweils sowohl mit dem Sonnenrad als auch dem umliegenden Hohlrad kämmen.
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Dagegen handelt es sich bei dem jeweiligen ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes im Falle eines Plus-Planetensatzes um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein jeweiliges Hohlrad und bei dem jeweiligen dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen jeweiligen Planetensteg. Bei einem Plus-Planetensatz sind ebenfalls die Elemente Sonnenrad, Hohlrad und Planetensteg vorhanden, wobei Letzterer mindestens ein Planetenradpaar führt, bei welchem das eine Planetenrad mit dem innenliegenden Sonnenrad und das andere Planetenrad mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen.
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Die Planetenradsätze sind in axialer Richtung bevorzugt in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz und vierter Planetenradsatz angeordnet. Prinzipiell könnte im Rahmen der Erfindung aber auch eine anderweitige Anordnung getroffen sein.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe ist die Antriebswelle drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden, dessen erstes Element über das erste Schaltelement an einem drehfesten Bauelement festgesetzt werden kann und dessen drittes Element drehfest mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist. Die Antriebswelle kann zudem mittels des zweiten Schaltelements drehfest mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht werden, welches ferner über das dritte Schaltelement drehfest mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbindbar ist. Des Weiteren ist das zweite Element des vierten Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, wohingegen bei dem ersten Planetenradsatz eine erste Koppelung des ersten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes, eine zweite Koppelung des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes, sowie eine dritte Koppelung des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes mit einem drehfesten Bauelement besteht. Von diesen Koppelungen liegen dann zwei Koppelungen als permanent drehfeste Verbindungen vor, während bei der noch verbleibenden Koppelung eine drehfeste Verbindung mittels des vierten Schaltelements hergestellt werden kann.
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Bei dem drehfesten Bauelement des Getriebes handelt es sich erfindungsgemäß um eine permanent stillstehende Komponente des Getriebes, bevorzugt um ein Getriebegehäuse oder einen Teil eines derartigen Getriebegehäuses. Dabei kann das erste Element des zweiten Planetenradsatzes durch Schließen des ersten Schaltelements an dem drehfesten Bauelement festgesetzt und damit in der Folge an einer Drehbewegung gehindert werden. Bei den drehfesten Bauelementen kann es sich um ein und dasselbe Bauelement handeln, sowie um verschiedene Bauelemente, zum Beispiel unterschiedliche Gehäuseteile.
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Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass das dritte Element des vierten Planetenradsatzes drehfest mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist, dessen drittes Element über das fünfte Schaltelement drehfest mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht werden kann. Ferner können das erste Element des dritten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes gemeinsam drehfest mittels des sechsten Schaltelements mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes verbunden werden.
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Mit anderen Worten ist also bei dem erfindungsgemäßen Getriebe die Antriebswelle permanent drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden, dessen drittes Element ständig drehfest mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes in Verbindung steht. Ebenso sind auch das zweite Element des dritten Planetenradsatzes und das dritte Element des vierten Planetenradsatzes permanent drehfest miteinander verbunden, wohingegen das zweite Element des vierten Planetenradsatzes ständig drehfest mit der Abtriebswelle in Verbindung steht.
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Durch Schließen des ersten Schaltelements wird das erste Element des zweiten Planetenradsatzes an einem drehfesten Bauelement festgesetzt, während die Betätigung des zweiten Schaltelements eine drehfeste Verbindung der Antriebswelle mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes nach sich zieht. Das erste Element des vierten Planetenradsatzes kann zudem durch Schließen des dritten Schaltelements drehfest mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden werden, welches außerdem im geschlossenen Zustand des fünften Schaltelements drehfest mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes und damit der Abtriebswelle in Verbindung steht. Schließlich hat noch eine Betätigung des sechsten Schaltelements eine drehfeste Verbindung des ersten Elements des vierten Planetenradsatzes mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes und dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes zur Folge.
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Im Falle des ersten Planetenradsatzes gibt es bei dem erfindungsgemäßen Getriebe drei Koppelungen der Elemente des ersten Planetenradsatzes. So ist eine erste Koppelung in Form des ersten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes vorhanden, während im Falle des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes eine zweite Koppelung zum dritten Element des vierten Planetenradsatzes besteht. Eine dritte Koppelung ist dann in Form des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes mit einem drehfesten Bauelement vorhanden. Zwei der drei vorgenannten Koppelungen sind dabei als permanent drehfeste Verbindungen realisiert, während die jeweils noch verbleibende Koppelung als Verbindung vorliegt, die erst durch Schließen des sechsten Schaltelements drehfest hergestellt wird.
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Unter einer „Koppelung“ ist im Sinne der Erfindung eine Verbindung zu verstehen, die entweder als permanent drehfeste Verbindung besteht oder aber erst durch Betätigen eines jeweiligen Schaltelements drehfest hergestellt wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe ist das erste Schaltelement als Bremse gestaltet, die bei Ansteuerung die jeweilige rotierbare Komponente bzw. die drehfest miteinander verbundenen, rotierbaren Komponenten des Getriebes auf Stillstand abbremst und an einem drehfesten Bauelement festsetzt. Dagegen liegen das zweite, das dritte, das fünfte und das sechste Schaltelement als Kupplungen vor, welche bei Betätigung jeweils die je zugehörigen rotierbaren Komponenten des Getriebes in ihren Drehbewegungen einander angleichen und im Folgenden drehfest miteinander verbinden. Das vierte Schaltelement ist je nach herzustellender Verbindung entweder als Bremse oder als Kupplung gestaltet.
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Bevorzugt ist das erste Schaltelement axial auf einer einer Anschlussstelle der Antriebswelle zugewandten Seite des ersten Planetenradsatzes vorgesehen und liegt radial umliegend zum ersten Planetenradsatz. Hingegen sind das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement, das fünfte Schaltelement und das sechste Schaltelement axial insbesondere zwischen dem dritten Planetenradsatz und dem vierten Planetenradsatz platziert, wobei hierbei weiter bevorzugt in axialer Richtung eine Anordnung sechstes Schaltelement, zweites Schaltelement, drittes Schaltelement und fünftes Schaltelement zwischen dem dritten Planetenradsatz und dem vierten Planetenradsatz gewählt ist. Ferner liegen dabei das zweite Schaltelement und das sechste Schaltelement axial unmittelbar nebeneinander und im Wesentlichen auf derselben radialen Höhe, während auch das dritte Schaltelement und das fünfte Schaltelement axial unmittelbar nebeneinanderliegend und radial auf derselben Höhe platziert sind. Aufgrund dieser Platzierung könnte dabei jeweils eine gemeinsame Versorgung des zweiten Schaltelements und des sechsten Schaltelements und/oder des dritten Schaltelements und des fünften Schaltelements über je eine gemeinsame Versorgungsleitung realisiert sein.
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Eine jeweilige drehfeste Verbindung der rotierbaren Elemente der Planetenradsätze ist erfindungsgemäß bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen realisiert, die dabei bei räumlich dichter Lage der Element auch als kurze axiale und/oder radiale Zwischenstücke vorliegen können. Konkret können die permanent drehfest miteinander verbundenen Elemente der Planetenradsätze dabei jeweils entweder als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Im zweitgenannten Fall werden dann die jeweiligen Elemente und die ggf. vorhandene Welle durch ein gemeinsames Bauteil gebildet, wobei dies insbesondere eben dann realisiert wird, wenn die jeweiligen Elemente im Getriebe räumlich dicht beieinander liegen.
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Bei Elementen der Planetenradsätze, die erst durch Betätigung eines jeweiligen Schaltelements drehfest miteinander verbunden werden, wird ebenfalls eine Verbindung über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen verwirklicht.
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Insgesamt zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Getriebe durch eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen, einen guten Verzahnungswirkungsgrad und geringe Getriebeverluste aus.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden, dessen zweites Element drehfest mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes und dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes in Verbindung steht, wobei das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mittels des vierten Schaltelements an einem drehfesten Bauelement festgesetzt werden kann.
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In diesem Fall steht also das erste Element des ersten Planetenradsatzes permanent drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung und kann gemeinsam mit diesem über das erste Schaltelement an einem drehfesten Bauelement festgesetzt werden. Das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ist dagegen ständig drehfest mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes und dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes verbunden, wohingegen das dritte Element des ersten Planetenradsatzes über das vierte Schaltelement an einem drehfesten Bauelement festgesetzt werden kann und damit mit Betätigung des vierten Schaltelements an einer Drehbewegung gehindert wird. Das vierte Schaltelement ist hierbei bevorzugt in der Radebene des ersten Planetenradsatzes angeordnet und liegt damit axial im Wesentlichen auf Höhe von und radial umliegend zum ersten Planetenradsatz.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung stehen das zweite Element des dritten Planetenradsatzes und das dritte Element des vierten Planetenradsatzes drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung, dessen drittes Element an einem drehfesten Bauelement festgesetzt ist. Zudem kann das erste Element des ersten Planetenradsatzes mittels des vierten Schaltelements drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden werden.
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Bei dieser Variante ist also das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig an einem drehfesten Bauelement festgesetzt und wird damit auch permanent an einer Drehbewegung gehindert. Zudem ist das zweite Element des ersten Planetenradsatzes permanent drehfest mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes und dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes verbunden, wohingegen im Falle des ersten Elements des ersten Planetenradsatzes eine drehfeste Verbindung zum ersten Element des zweiten Planetenradsatzes erst mit Betätigung des vierten Schaltelements hergestellt wird. Dabei ist das vierte Schaltelement insbesondere axial auf einer einer Anschlussstelle der Antriebswelle zugewandten Seite des ersten Planetenradsatzes platziert und liegt dabei axial zwischen dem ersten Schaltelement und dem ersten Planetenradsatz. Radial ist das vierte Schaltelement bevorzugt zwischen dem zweiten Element und dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes vorgesehen.
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Entsprechend einer weiteren alternativen Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist das erste Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden, dessen drittes Element an einem drehfesten Bauelement festgesetzt ist, wobei das zweite Element des ersten Planetenradsatzes mittels des vierten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes und dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes in Verbindung bringbar ist.
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In diesem Fall ist also das dritte Element des ersten Planetenradsatzes permanent an einem drehfesten Bauelement festgesetzt und wird damit auch ständig an einer Drehbewegung gehindert, wohingegen das erste Element des ersten Planetenradsatzes permanent drehfest mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung steht und gemeinsam mit diesem durch Schließen des ersten Schaltelements ebenfalls an einem drehfesten Bauelement festgesetzt werden kann. Das zweite Element des ersten Planetenradsatzes wird erst durch Schließen des vierten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes und dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes verbunden, wobei das vierte Schaltelement dabei bevorzugt axial zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet ist und radial umliegend zu den beiden Planetenradsätzen liegt.
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Bei den vorgenannten Varianten eines erfindungsgemäßen Getriebes können zehn Vorwärtsgänge, sowie zwei Rückwärtsgänge durch selektives Schließen von je drei Schaltelementen realisiert werden. Dabei wird ein erster Vorwärtsgang durch Betätigen des ersten, des zweiten und des vierten Schaltelements geschaltet, während ein zweiter Vorwärtsgang durch Schließen des ersten, des vierten und des sechsten Schaltelements gebildet wird. Des Weiteren ergibt sich ein dritter Vorwärtsgang durch Betätigen des zweiten, des vierten und des sechsten Schaltelements, wohingegen ein vierter Vorwärtsgang in einer ersten Variante durch Betätigen des vierten, des fünften und des sechsten Schaltelements schaltbar ist. Alternativ dazu kann ein vierter Vorwärtsgang in einer zweiten Variante auch durch Schließen des dritten, des vierten und des fünften Schaltelements oder weiter alternativ in einer dritten Variante durch Betätigen des dritten, des vierten und des sechsten Schaltelements geschaltet werden.
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Ferner kann ein fünfter Vorwärtsgang durch Schließen des zweiten, des vierten und des fünften Schaltelements dargestellt werden, wobei für die Schaltung eines sechsten Vorwärtsganges das zweite, das dritte und das vierte Schaltelement zu betätigen sind. Des Weiteren ergibt sich ein siebter Vorwärtsgang in einer ersten Variante durch Betätigen des zweiten, des dritten und des fünften Schaltelements, wobei der siebte Vorwärtsgang alternativ dazu in einer zweiten Variante auch durch Schließen des zweiten, des fünften und des sechsten Schaltelements oder weiter alternativ in einer dritten Variante durch Betätigen des zweiten, den dritten und des sechsten Schaltelements geschaltet werden kann.
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Ein achter Vorwärtsgang ist durch Betätigen des ersten, des zweiten und des dritten Schaltelements schaltbar, während ein neunter Vorwärtsgang durch Betätigen des ersten, des zweiten und des fünften Schaltelements geschaltet werden kann. Für die Schaltung eines zehnten Vorwärtsganges sind in einer ersten Variante das erste, das dritte und das fünfte Schaltelement zu schließen. Alternativ dazu kann ein zehnter Vorwärtsgang in einer zweiten Variante auch durch Schließen des ersten, des fünften und des sechsten Schaltelements oder weiter alternativ in einer dritten Variante durch Betätigen des ersten, des dritten und des sechsten Schaltelements geschaltet werden.
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Ferner ergibt sich ein erster Rückwärtsgang durch Betätigen des ersten, des dritten und des vierten Schaltelements, während ein zweiter Rückwärtsgang bei Schließen des ersten, des vierten und des fünften Schaltelements geschaltet wird.
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Bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze wird hierdurch eine für die Anwendung im Bereich eines Kraftfahrzeuges geeignete Übersetzungsreihe realisiert. Für eine aufeinanderfolgende Schaltung der Vorwärtsgänge entsprechend ihrer Reihenfolge ist dabei, mit Ausnahme der zweiten und dritten Variante des vierten Vorwärtsganges, der zweiten Variante des siebten Vorwärtsganges und der dritten Variante des zehnten Vorwärtsganges, stets der Zustand von je zwei Schaltelementen zu variieren, indem eines der am vorhergehenden Vorwärtsgang beteiligten Schaltelemente zu öffnen und ein anderes Schaltelement zur Darstellung des nachfolgenden Vorwärtsganges zu schließen ist. Dies hat dann auch zur Folge, dass ein Schalten zwischen den Gängen sehr zügig ablaufen kann.
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In vorteilhafter Weise können bei dem erfindungsgemäßen Getriebe zwei Rückwärtsgänge für einen Antrieb über die dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine realisiert werden. Dies kann dabei alternativ oder auch ergänzend zu einer Anordnung einer Elektromaschine im Getriebe verwirklicht sein, um im Falle eines Ausfalls der Elektromaschine dennoch eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges verwirklichen zu können.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung sind die Planetenradsätze alle als Minus-Planetensätze gestaltet. Wo es eine Anbindung der einzelnen Elemente zulässt, können aber auch ein oder mehrere der Minus-Planetensätze jeweils in je einen Plus-Planetensatz überführt werden, wobei dann gegenüber der Ausführung als Minus-Planetensatz die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine jeweilige Getriebestandübersetzung um eins zu erhöhen ist. Wie bereits erwähnt, sind aber bevorzugt alle Planetenradsätze als Minus-Planetensätze realisiert.
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In Weiterbildung der Erfindung sind ein oder mehrere Schaltelemente jeweils als kraftschlüssige Schaltelemente realisiert. Kraftschlüssige Schaltelemente haben den Vorteil, dass sie auch unter Last geschaltet werden können, so dass ein Wechsel zwischen den Gängen ohne Zugkraftunterbrechung vollziehbar ist. Besonders bevorzugt ist aber das vierte Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt, wie beispielsweise als Klauenkupplung oder Sperrsynchronisation. Denn das vierte Schaltelement ist an der Darstellung des ersten bis sechsten Vorwärtsganges beteiligt, so dass hier letztendlich nur ein Öffnen im Zuge einer aufeinanderfolgenden Hochschaltung stattfindet. Ein formschlüssiges Schaltelement hat gegenüber einem kraftschlüssigen Schaltelement den Vorteil, dass im geöffneten Zustand nur geringe Schleppmomente auftreten, so dass sich ein höherer Wirkungsgrad realisieren lässt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegen die Antriebswelle und die Abtriebswelle koaxial zueinander und bilden jeweils je eine Anschlussstelle aus, wobei die Anschlussstelle der Antriebswelle und die Anschlussstelle der Abtriebswelle an entgegengesetzten axialen Enden liegen. Diese Art der Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang. Alternativ dazu kann die Anschlussstelle der Abtriebswelle aber auch quer zur Anschlussstelle der Antriebswelle ausgerichtet sein, um einen Aufbau zu verwirklichen, der für einen quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang geeignet ist. Dabei kann die Anschlussstelle der Abtriebswelle durch eine Verzahnung gebildet sein, welche mit einer Verzahnung einer zur Antriebswelle achsparallel angeordneten Welle kämmt. Auf dieser Welle kann dann das Achsdifferential einer Antriebsachse angeordnet sein.
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In Weiterbildung der Erfindung ist eine Elektromaschine vorgesehen, deren Rotor mit einem der rotierbaren Bauelemente des Getriebes drehfest gekoppelt ist. Bevorzugt ist dann ein Stator der Elektromaschine drehfest mit einem drehfesten Bauelement des Getriebes verbunden. Zudem kann die Elektromaschine insbesondere elektromotorisch und/oder generatorisch betrieben werden kann, um unterschiedliche Funktionen zu realisieren. Insbesondere kann dabei ein rein elektrisches Fahren, ein Boosten über die Elektromaschine, ein Abbremsen und Rekuperieren und/oder ein Synchronisieren im Getriebe über die Elektromaschine vollzogen werden. Der Rotor der Elektromaschine kann dabei koaxial zu dem jeweiligen Bauelement liegen oder achsversetzt zu diesem angeordnet sein, wobei im letztgenannten Fall dann eine Koppelung über eine oder mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen, beispielsweise in Form von Stirnradstufen, oder auch einen Zugmitteltrieb, wie einen Kettentrieb, realisiert sein kann.
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Bevorzugt ist der Rotor der Elektromaschine aber mit der Antriebswelle drehfest gekoppelt, wobei hierdurch ein rein elektrisches Fahren des Kraftfahrzeuges auf geeignete Art und Weise dargestellt wird. Weiter bevorzugt werden eines oder mehrere der Schaltelemente als interne Anfahrelemente für das elektrische Fahren verwendet. Hierfür eignen sich insbesondere das erste Schaltelement oder das vierte Schaltelement, da diese jeweils sowohl in den Rückwärtsgängen, als auch in den beiden ersten Vorwärtsgängen geschlossen sind. Als weitere Alternative kann aber auch eine separate Anfahrkupplung zur Anwendung kommen, welche zwischen der Elektromaschine und dem Getrieberadsatz positioniert ist.
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Für das rein elektrische Fahren wird einer der Gänge im Getriebe geschaltet, wobei in den Vorwärtsgängen dabei auch eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges realisierbar ist, indem über die Elektromaschine eine entgegengesetzte Drehbewegung eingeleitet wird, wodurch die Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges im Übersetzungsverhältnis des jeweiligen Vorwärtsganges stattfindet. In der Folge können die Übersetzungsverhältnisse der Vorwärtsgänge sowohl für die elektrische Vorwärts- als auch für die elektrische Rückwärtsfahrt genutzt werden. Der Rotor der Elektromaschine könnte aber abgesehen von der Antriebswelle auch an eines der übrigen, rotierbaren Bauelemente des Getriebes angebunden sein.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, welche insbesondere in Kombination mit der vorgenannten Anordnung einer Elektromaschine realisiert wird, ist zudem eine Trennkupplung vorgesehen, über welche die Antriebswelle mit einer Anschlusswelle drehfest verbindbar ist. Die Anschlusswelle dient dann innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebsstranges der Anbindung an die Antriebsmaschine. Das Vorsehen der Trennkupplung hat dabei den Vorteil, dass im Zuge des rein elektrischen Fahrens eine Verbindung zur Antriebsmaschine unterbrochen werden kann, wodurch diese nicht mitgeschleppt wird. Die Trennkupplung ist dabei bevorzugt als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt, wie beispielsweise als Lamellenkupplung, kann aber ebenso gut auch als formschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise als Klauenkupplung oder Sperrsynchronisation, vorliegen.
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Generell kann dem Getriebe prinzipiell ein Anfahrelement vorgeschaltet werden, beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung. Dieses Anfahrelement kann dann auch Bestandteil des Getriebes sein und dient der Gestaltung eines Anfahrvorgangs, indem es eine Schlupfdrehzahl zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle des Getriebes ermöglicht. Hierbei kann auch eines der Schaltelemente des Getriebes oder die evtl. vorhandene Trennkupplung als ein solches Anfahrelement ausgebildet sein, indem es bzw. sie als Reibschaltelement vorliegt. Zudem kann auf jeder Welle des Getriebes prinzipiell ein Freilauf zum Getriebegehäuse oder zu einer anderen Welle angeordnet werden.
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Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges und ist dann zwischen einer insbesondere als Brennkraftmaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist die Antriebswelle des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein kann. Abtriebsseitig ist das Getriebe innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann bevorzugt mit einem Achsgetriebe einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges gekoppelt, wobei hier allerdings auch eine Anbindung an ein Längsdifferential vorliegen kann, über welches eine Verteilung auf mehrere angetriebene Achsen des Kraftfahrzeuges stattfindet. Das Achsgetriebe bzw. das Längsdifferential kann dabei mit dem Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Ebenso kann auch ein Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein.
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Dass zwei Bauelemente des Getriebes drehfest „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Verbindung dieser Bauelemente, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Elemente der Planetenradsätze oder auch Wellen oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind starr miteinander gekoppelt.
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Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen des Getriebes vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent drehfest miteinander gekoppelt, sondern eine drehfeste Koppelung wird erst durch Betätigen des zwischenliegenden Schaltelements vorgenommen. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran unmittelbar angekoppelten Bauelemente in ihren Drehbewegungen aneinander angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, in welchem ein erfindungsgemäßes Getriebe zur Anwendung kommt;
- 2 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
- 4 eine schematische Ansicht eines Getriebes entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
- 5 eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; und
- 6 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 2 bis 5.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, in welchem eine Verbrennungskraftmaschine VKM über einen zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer TS mit einem Getriebe G verbunden ist. Dem Getriebe G ist abtriebsseitig ein Achsgetriebe AG nachgeschaltet, über welches eine Antriebsleistung auf Antriebsräder DW einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges verteilt wird. Das Getriebe G und der Torsionsschwingungsdämpfer TS sind dabei in einem gemeinsamen Getriebegehäuse zusammengefasst, in welches dann auch das Achsgetriebe AG integriert sein kann. Wie zudem in 1 zu erkennen ist, sind die Verbrennungskraftmaschine VKM, der Torsionsschwingungsdämpfer TS, das Getriebe G und auch das Achsgetriebe AG in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet.
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Aus 2 geht eine schematische Darstellung des Getriebes G gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung hervor. Wie zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G einen ersten Planetenradsatz P1, einen zweiten Planetenradsatz P2, einen dritten Planetenradsatz P3 und einen vierten Planetenradsatz P4. Jeder der Planetenradsätze P1, P2, P3 und P4 weist je ein erstes Element E11 bzw. E12 bzw. E13 bzw. E14, je ein zweites Element E21 bzw. E22 bzw. E23 bzw. E24 und je ein drittes Element E31 bzw. E32 bzw. E33 bzw. E34 auf. Das jeweilige erste Element E11 bzw. E12 bzw. E13 bzw. E14 ist dabei stets durch ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 bzw. P4 gebildet, während das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 bzw. E23 bzw. E24 bei den Planetenradsätzen P1, P2, P3 und P4 jeweils als je ein Planetensteg vorliegt. Das jeweils noch verbleibende, dritte Element E31 bzw. E32 bzw. E33 bzw. E34 wird dann durch ein jeweiliges Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 bzw. P4 gebildet.
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Die Planetenradsätze P1, P2, P3 und P4 sind vorliegend also jeweils als Minus-Planetensätze gestaltet, bei welchen der jeweilige Planetensteg ein, bevorzugt aber mehrere Planetenräder drehbar gelagert führt, die im Einzelnen mit dem radial innenliegenden Sonnenrad und auch mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff stehen.
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Dort wo es die Anbindung zulässt, könnten aber einer oder auch mehrere der Planetenradsätze P1, P2, P3 und P4 als Plus-Planetensätze ausgeführt werden. Bei einem Plus-Planetensatz trägt der Planetensteg dann mindestens ein Planetenradpaar, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit dem radial innenliegenden Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder des Radpaares untereinander kämmen. Im Vergleich zu einer jeweiligen Ausführung als Minus-Planetensatz müsste dann für die Überführung in einen Plus-Planetensatz das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 bzw. E23 bzw. E24 durch das jeweilige Hohlrad und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 bzw. E33 bzw. E34 durch den jeweiligen Planetensteg gebildet und zudem eine jeweilige Getriebestandübersetzung um eins erhöht werden.
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Vorliegend sind der erste Planetenradsatz P1, der zweite Planetenradsatz P2, der dritte Planetenradsatz P3 und der vierte Planetenradsatz P4 axial in der Reihenfolge erster Planetenradsatz P1, zweiter Planetenradsatz P2, dritter Planetenradsatz P3 und vierter Planetenradsatz P4 zwischen einer Anschlussstelle GW1-A einer Antriebswelle GW1 und einer Anschlussstelle GW2-A einer Abtriebswelle GW2 angeordnet.
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Die Anschlussstelle GW1-A und die Anschlussstelle GW2-A sind koaxial zueinander liegend an entgegengesetzten axialen Enden des Getriebes G vorgesehen. Dabei dient die Anschlussstelle GW1-A im Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 einer Anbindung an die Verbrennungskraftmaschine VKM, während das Getriebe G an der Anschlussstelle GW2-A mit dem nachfolgenden Achsgetriebe AG verbunden ist.
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Wie in 2 zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G insgesamt sechs Schaltelemente in Form eines ersten Schaltelements B1, eines zweiten Schaltelements K1, eines dritten Schaltelements K2, eines vierten Schaltelements B2, eines fünften Schaltelements K3 und eines sechsten Schaltelements K4. Dabei sind die Schaltelemente B1, K1, K2, B2, K3 und K4 jeweils als kraftschlüssige Schaltelemente ausgeführt und liegen bevorzugt als Lamellenschaltelemente vor. Zudem sind das zweite Schaltelement K1, das dritte Schaltelement K2, das fünfte Schaltelement K3 und das sechste Schaltelement K4 vorliegend als Kupplungen gestaltet, während das erste Schaltelement B1 und das vierte Schaltelement B2 als Bremsen vorliegen.
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Vorliegend sind das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 und das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest miteinander verbunden und können gemeinsam über das erste Schaltelement B1 an einem drehfesten Bauelement GG festgesetzt werden, bei welchem es sich insbesondere um ein Getriebegehäuse des Getriebes G oder einen Teil eines derartigen Getriebegehäuses handelt. Das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 steht permanent drehfest mit dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 und dem dritten Element E34 des vierten Planetenradsatzes P4 in Verbindung.
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Wie zudem in 2 zu erkennen ist, ist das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest mit der Antriebswelle GW1 verbunden, welche zudem über das zweite Schaltelement K1 drehfest mit dem ersten Element E14 des vierten Planetenradsatzes P4 verbunden werden. Neben der drehfesten Verbindbarkeit mit der Antriebswelle GW1 kann das erste Element E14 des vierten Planetenradsatzes P4 zudem noch einerseits über das dritte Schaltelement K2 drehfest mit dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3, sowie andererseits mittels des sechsten Schaltelements K4 drehfest mit dem ersten Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 und dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 in Verbindung gebracht werden. Das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 und das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 stehen dabei permanent drehfest miteinander in Verbindung.
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In 2 ist zudem zu erkennen, dass das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 mittels des vierten Schaltelements B2 an einem drehfesten Bauelement GG festgesetzt werden kann. Ferner kann noch das dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 durch Betätigen des fünften Schaltelements K3 drehfest mit dem zweiten Element E24 des vierten Planetenradsatzes P4 in Verbindung gebracht werden, welches permanent drehfest mit der Abtriebswelle GW2 verbunden ist. Dementsprechend wird bei Betätigung des fünften Schaltelements K3 durch die drehfeste Verbindung des dritten Elements E33 des dritten Planetenradsatzes P3 mit dem zweiten Element E24 des vierten Planetenradsatzes P4 auch eine drehfeste Verbindung des dritten Elements E33 des dritten Planetenradsatzes P3 zur Abtriebswelle GW2 hergestellt.
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Das erste Schaltelement B1 liegt axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A zugewandten Seite des ersten Planetenradsatzes P1 und ist radial umliegend zum ersten Planetenradsatz P1 vorgesehen. Dagegen liegt das vierte Schaltelement B2 in der Radebene des ersten Planetenradsatzes P1 und ist damit im Wesentlichen auf derselben axialen Höhe, sowie radial umliegend zum ersten Planetenradsatz P1 platziert.
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In 2 ist ferner zu sehen, dass das zweite Schaltelement K1, das dritte Schaltelement K2, das fünfte Schaltelement K3 und das sechste Schaltelement K4 axial zwischen dem dritten Planetenradsatz P3 und dem vierten Planetenradsatz P4 angeordnet sind. Konkret liegt das sechste Schaltelement K4 dabei axial benachbart zum dritten Planetenradsatz P3, wobei hierauf axial das zweite Schaltelement K1, dann das dritte Schaltelement K2 und schließlich das fünfte Schaltelement K3 folgen. Dabei sind das sechste Schaltelement K4 und das zweite Schaltelement K1 axial unmittelbar nebeneinanderliegend und radial im Wesentlichen auf derselben Höhe angeordnet. Ebenso sind auch das dritte Schaltelement K2 und das fünfte Schaltelement K3 axial unmittelbar benachbart zueinander und radial auf im Wesentlichen derselben Höhe vorgesehen. Aufgrund dieser räumlichen Anordnung könnte vorliegend eine gemeinsame Versorgung des sechsten Schaltelements K4 und des zweiten Schaltelements K1 einerseits, sowie des dritten Schaltelements K2 und des fünften Schaltelements K3 andererseits über je eine gemeinsame Versorgungsleitung verwirklicht sein.
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Zudem geht aus 3 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung hervor, welche dabei im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 2 entspricht. Im Unterschied zu der Variante nach 2 ist in diesem Fall aber das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 permanent an einem drehfesten Bauelement GG festgesetzt und wird dem entsprechend ständig an einer Rotation gehindert. Des Weiteren ist das erste Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 nun nicht permanent drehfest mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden, sondern eine drehfeste Verbindung wird erst durch Betätigen eines vierten Schaltelements K5 hergestellt. Das vierte Schaltelement K5 ist dabei als Kupplung gestaltet und liegt axial zwischen dem ersten Schaltelement B1 und dem ersten Planetenradsatz P1, sowie radial zwischen dem dritten Element E31 und dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform aus 3 der vorhergehenden Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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4 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer dritten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Auch diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht dabei wiederum weitestgehend der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 ständig an einem drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist und dementsprechend permanent an einer Drehbewegung gehindert ist. Unterschiedlich ist zudem, dass das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 nun nicht mehr permanent drehfest mit dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 und dem dritten Element E34 des vierten Planetenradsatzes P4 verbunden ist, sondern eine drehfeste Verbindung erst durch Schließen eines vierten Schaltelements K5 hergestellt wird. Dieses vierte Schaltelement K5 ist dabei axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 vorgesehen und liegt radial umliegend zu den beiden Planetenradsätzen P1 und P2. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 4 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Schließlich zeigt 5 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu zusätzlich eine Elektromaschine EM vorgesehen ist, deren Stator S an einem drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, während ein Rotor R der Elektromaschine EM drehfest mit der Antriebswelle GW1 verbunden ist. Des Weiteren kann die Antriebswelle GW1 an ihrer Anschlussstelle GW1-A über eine zwischenliegende Trennkupplung K0, welche vorliegend als Lamellenschaltelement gestaltet ist, mit einer Anschlusswelle AN drehfest verbunden werden, welche wiederum mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine VKM mittels des zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfers TS verbunden ist. Aufgrund der drehfesten Verbindung des Rotors R mit der Antriebswelle GW1 ist die Elektromaschine EM koaxial zu der Antriebswelle GW1 platziert.
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Über die Elektromaschine EM kann dabei ein rein elektrisches Fahren realisiert werden, wobei in diesem Fall die Trennkupplung K0 geöffnet wird, um die Antriebswelle GW1 von der Anschlusswelle AN zu entkoppeln und die Verbrennungskraftmaschine VKM nicht mitzuschleppen. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 5 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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In 6 ist ein beispielhaftes Schaltschema für die Getriebe G aus den 2 bis 5 tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei jeweils insgesamt zehn Vorwärtsgänge 1 bis 10.3, sowie zwei Rückwärtsgänge R1 und R2 realisiert werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welches der Schaltelemente B1, K1, K2, B2 bzw. K5, K3 und K4 in welchem der Vorwärtsgänge 1 bis 10.3 und den Rückwärtsgängen R1 und R2 jeweils geschlossen ist. In jedem der Vorwärtsgänge 1 bis 10.3 und den Rückwärtsgängen R1 und R2 sind dabei jeweils drei der Schaltelemente B1, K1, K2, B2 bzw. K5, K3 und K4 geschlossen, wobei bei einer aufeinanderfolgenden Schaltung der Vorwärtsgänge 1 bis 10.3, mit Ausnahme der Vorwärtsgänge 4.2 und 4.3, 7.2, sowie 10.3, je eines der beteiligten Schaltelemente zu öffnen und ein anderes Schaltelement im Folgenden zu schließen ist.
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Wie in 6 zu erkennen ist, wird ein erster Vorwärtsgang 1 durch Betätigen des ersten Schaltelements B1, des zweiten Schaltelements K1 und des vierten Schaltelements B2 bzw. K5 geschaltet, wobei hiervon ausgehend ein zweiter Vorwärtsgang 2 gebildet wird, indem das zweite Schaltelement K1 geöffnet und im Folgenden das sechste Schaltelement K4 geschlossen wird. Des Weiteren wird ein dritter Vorwärtsgang 3 geschaltet, indem ausgehend vom zweiten Vorwärtsgang 2 das erste Schaltelement B1 geöffnet und das zweite Schaltelement K1 geschlossen wird. Ausgehend davon ergibt sich dann in einer ersten Variante ein vierter Vorwärtsgang 4.1 durch Öffnen des zweiten Schaltelements K1 und Schließen des fünften Schaltelements K3. Alternativ dazu kann aber auch ein vierter Vorwärtsgang 4.2 durch Schließen des dritten Schaltelements K2, des vierten Schaltelements B2 bzw. K5 und des fünften Schaltelements K3 geschaltet, sowie ein vierter Vorwärtsgang 4.3 durch Betätigen des dritten Schaltelements K2, des vierten Schaltelements B2 bzw. K5 und des sechsten Schaltelements K4 dargestellt werden.
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Darauffolgend ergibt sich ein fünfter Vorwärtsgang 5 durch Betätigen des zweiten Schaltelements K1, des vierten Schaltelements B2 bzw. K5 und des fünften Schaltelements K3, wobei hiervon ausgehend in einen sechsten Vorwärtsgang 6 geschaltet wird, indem das fünfte Schaltelement K3 geöffnet und das dritte Schaltelement K2 geschlossen wird. Zum Schalten in einen siebten Vorwärtsgang 7.1 ist dann das vierte Schaltelement B2 bzw. K5 zu öffnen und das fünfte Schaltelement K3 zu schließen. Alternativ dazu kann aber auch ein siebter Vorwärtsgang 7.2 durch Betätigen des zweiten Schaltelements K1, des fünften Schaltelements K3 und des sechsten Schaltelements K4 dargestellt, sowie weiter alternativ ein siebter Vorwärtsgang 7.3 durch Schließen des zweiten Schaltelements K1, des dritten Schaltelements K2 und des sechsten Schaltelements K4 dargestellt werden.
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Des Weiteren ergibt sich ein achter Vorwärtsgang 8, indem das erste Schaltelement B1, das zweite Schaltelement K1 und das dritte Schaltelement K2 betätigt werden.
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Zum weiteren Hochschalten in einen neunten Vorwärtsgang 9 ist im Folgenden das dritte Schaltelement K2 zu öffnen und das fünfte Schaltelement K3 zu schließen. Im Weiteren wird vom neunten Vorwärtsgang 9 in einen zehnten Vorwärtsgang 10.1 geschaltet, indem das zweite Schaltelement K1 in einen unbetätigten Zustand und anschließend das dritte Schaltelement K2 in einen betätigten Zustand überführt wird. Alternativ dazu kann aber auch ein zehnter Vorwärtsgang 10.2 durch Schließen des ersten Schaltelements B1, des fünften Schaltelements K3 und des sechsten Schaltelements K4 geschaltet, sowie weiter alternativ ein zehnter Vorwärtsgang 10.3 durch Betätigen des ersten Schaltelements B1, des dritten Schaltelements K2 und des sechsten Schaltelements K4 dargestellt werden.
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Der erste Rückwärtsgang R1, in welchem eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges auch bei Antrieb über die Verbrennungskraftmaschine VKM realisiert werden kann, wird hingegen durch Schließen des ersten Schaltelements B1, des dritten Schaltelements K2 und des vierten Schaltelements B2 bzw. K5 geschaltet. Dagegen ergibt sich der zweite Rückwärtsgang R2 durch Betätigen des ersten Schaltelements B1, des vierten Schaltelements B2 bzw. K5 und des fünften Schaltelements K3.
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Wie in den 2 bis 5 dargestellt ist, ist das vierte Schaltelement B2 bzw. K5 als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt. Jedoch könnte das vierte Schaltelement B2 bzw. K5 auch als formschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise als Sperrsynchronisation oder als Klauenschaltelement, realisiert sein.
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Des Weiteren können auch die Getriebe G entsprechend der Ausführungsformen der 3 und 4 analog zu der Variante gemäß 5 hybridisiert werden.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und einem guten Wirkungsgrad realisiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- G
- Getriebe
- GG
- Drehfestes Bauelement
- P1
- Erster Planetenradsatz
- E11
- Erstes Element des ersten Planetenradsatzes
- E21
- Zweites Element des ersten Planetenradsatzes
- E31
- Drittes Element des ersten Planetenradsatzes
- P2
- Zweiter Planetenradsatz
- E12
- Erstes Element des zweiten Planetenradsatzes
- E22
- Zweites Element des zweiten Planetenradsatzes
- E32
- Drittes Element des zweiten Planetenradsatzes
- P3
- Dritter Planetenradsatz
- E13
- Erstes Element des dritten Planetenradsatzes
- E23
- Zweites Element des dritten Planetenradsatzes
- E33
- Drittes Element des dritten Planetenradsatzes
- P4
- Vierter Planetenradsatz
- E14
- Erstes Element des vierten Planetenradsatzes
- E24
- Zweites Element des vierten Planetenradsatzes
- E34
- Drittes Element des vierten Planetenradsatzes
- B1
- Erstes Schaltelement
- K1
- Zweites Schaltelement
- K2
- Drittes Schaltelement
- B2
- Viertes Schaltelement
- K5
- Viertes Schaltelement
- K3
- Fünftes Schaltelement
- K4
- Sechstes Schaltelement
- 1
- Erster Vorwärtsgang
- 2
- Zweiter Vorwärtsgang
- 3
- Dritter Vorwärtsgang
- 4.1
- Vierter Vorwärtsgang
- 4.2
- Vierter Vorwärtsgang
- 4.3
- Vierter Vorwärtsgang
- 5
- Fünfter Vorwärtsgang
- 6
- Sechster Vorwärtsgang
- 7.1
- Siebter Vorwärtsgang
- 7.2
- Siebter Vorwärtsgang
- 7.3
- Siebter Vorwärtsgang
- 8
- Achter Vorwärtsgang
- 9
- Neunter Vorwärtsgang
- 10.1
- Zehnter Vorwärtsgang
- 10.2
- Zehnter Vorwärtsgang
- 10.3
- Zehnter Vorwärtsgang
- R1
- Erster Rückwärtsgang
- R2
- Zweiter Rückwärtsgang
- GW1
- Antriebswelle
- GW1-A
- Anschlussstelle
- GW2
- Abtriebswelle
- GW2-A
- Anschlussstelle
- EM
- Elektromaschine
- S
- Stator
- R
- Rotor
- AN
- Anschlusswelle
- K0
- Trennkupplung
- VKM
- Verbrennungskraftmaschine
- TS
- Torsionsschwingungsdämpfer
- AG
- Achsgetriebe
- DW
- Antriebsräder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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