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DE102013224223A1 - Getriebe - Google Patents

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Publication number
DE102013224223A1
DE102013224223A1 DE102013224223.9A DE102013224223A DE102013224223A1 DE 102013224223 A1 DE102013224223 A1 DE 102013224223A1 DE 102013224223 A DE102013224223 A DE 102013224223A DE 102013224223 A1 DE102013224223 A1 DE 102013224223A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transmission
clutch
brake
planetary gear
gear set
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102013224223.9A
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English (en)
Inventor
Martin Fellmann
Viktor Warth
Hans-Peter Freudenreich
Jochen Walliser
Stefan Beck
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102013224223.9A priority Critical patent/DE102013224223A1/de
Publication of DE102013224223A1 publication Critical patent/DE102013224223A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Getriebe (7), umfassend eine Antriebswelle (1) mit einem Getriebeeingang (AN), eine Abtriebswelle (2) mit einem Getriebeausgang (AB), einen ersten Planetenradsatz (PR1), einen zweiten Planetenradsatz (PR2), einen dritten Planetenradsatz (PR3), wobei jeder Planetenradsatz (PR1, PR2, PR3) zumindest ein Sonnenrad (S1, S2, S3), ein Planetenrad, einen Planetenträger (PT1, PT2, PT3) und ein Hohlrad (H1, H2, H3) aufweist, sowie fünf Schaltelemente, umfassend eine erste Bremse (B1), eine zweite Bremse (B2), eine dritte Bremse (B3), eine erste Kupplung (K1) und eine zweite Kupplung (K2), wobei die Schaltelemente selektiv betätigbar sind wodurch drei Vorwärtsgänge (V1, V2, V3) und drei Rückwärtsgänge (R1, R2, R3) durch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (2) realisierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (7) eine dritte Welle (3), eine vierte Welle (4), eine fünfte Welle (5) und eine sechste Welle (6) aufweist, wobei der Getriebeeingang (AN) und das Sonnenrad (S1) des ersten Planetenradsatzes (PR1) über die Antriebswelle (1) miteinander verbunden sind und der Planetenträger (PT1) des ersten Planetenradsatzes (PR1), die erste Bremse (B1) und das Hohlrad (H3) des dritten Planetenradsatzes (PR3) über die dritte Welle (3) miteinander verbunden sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere zur Verwendung in Schienenfahrzeugen, sowie Arbeitsmaschinen. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes der eingangs genannten Art.
  • Bei Fahrzeugen ohne eine bevorzugte Fahrtrichtung ist es erforderlich, im vor- und rückwärtigen Fahrbetrieb die gleichen Fahrleistungen bereit zu stellen. Insbesondere bei Schienenfahrzeugen und Arbeitsmaschinen ist dies gegeben. Um gerade Schienenfahrzeuge und Arbeitsmaschinen mit einem Verbrennungsmotor, beispielsweise mit Diesel-, Benzin- oder Gasantrieb, möglichst vielfältig einsetzen zu können, werden häufig Getriebe verwendet, welche entsprechend des jeweiligen Einsatzes unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zum Vortrieb des Schienenfahrzeugs beziehungsweise der Arbeitsmaschine aufweisen.
  • Unter Arbeitsmaschinen sind dabei insbesondere Maschinen zu verstehen, die nach ihrer Bauart und ihren besonderen, mit dem Fahrzeug fest verbundenen Einrichtungen zur Verrichtung von Arbeiten, jedoch nicht zur Beförderung von Personen oder Gütern bestimmt und geeignet sind. Beispielsweise sind hierunter land- oder forstwirtschaftliche Maschinen oder auch Baumaschinen zu verstehen. Exemplarisch sind hier Radlader, Ackerschlepper oder auch Traktoren zu nennen.
  • Die DE2608695A1 offenbart ein Planetenlastschaltgetriebe mit zwei Planetenradsätzen, drei stationären Kupplungen und zwei rotierenden Kupplungen. Durch die Anordnung eines zusätzlichen Planetenrads, welches mit nur einem der Planetenträger verbunden ist, wurde ein Getriebe geschaffen, welches drei Vorwärts- und drei Rückwärtsgänge aufweist. Durch ein spiegelbildlich dahinter geschaltetes Planetenlastschaltgetriebe lässt sich die Anzahl der Vorwärts- und Rückwärtsgänge weiter erhöhen. Das offenbarte Planetenlastschaltgetriebe zeigt somit eine Anordnung mit gleich vielen Vorwärtsgängen und Rückwärtsgängen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Getriebe, insbesondere für Schienenfahrzeuge oder Arbeitsmaschinen, vorzuschlagen, welches im vor- und rückwärtigen Fahrbetrieb die gleichen Fahrleistungen bereitstellt, wobei das Getriebe möglichst einen geringen Bauraum beanspruchen soll, gleichzeitig einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und einen effizienten Betrieb des Getriebes beziehungsweise des Schienenfahrzeugs oder der Arbeitsmaschine ermöglichen soll.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Getriebe gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Das Getriebe umfasst dabei wenigstens eine Antriebswelle mit einem Getriebeeingang, eine Abtriebswelle mit einem Getriebeausgang, einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz, einen dritten Planetenradsatz und fünf Schaltelemente.
  • Ein Getriebe zeichnet sich dabei bevorzugt dadurch aus, dass eine Übersetzung einer Drehzahl beziehungsweise eines Drehmoments von einem Getriebeeingang zu einem Getriebeausgang stattfindet. Dabei ist der Getriebeeingang bevorzugt an einer Seite des Getriebes angeordnet, welche bevorzugt einem Antriebselement, beispielsweise einem Motor, zugewandt ist. Der Getriebeausgang befindet sich bevorzugt auf einer dem Getriebeeingang gegenüberliegenden Seite des Getriebes, beispielsweise in koaxialer Anordnung zu dem Getriebeeingang oder aber auch in parallel verschobener Anordnung. Es sind jedoch auch Ausführungen denkbar, bei denen der Getriebeeingang und der Getriebeausgang an derselben Seite des Getriebes angeordnet sind. Ein Getriebe kann als Stufenautomatgetriebe, als stufenloses Getriebe (CVT), als Handschaltgetriebe oder auch als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt sein.
  • Ein Getriebeeingang beschreibt dabei einen Ort an einem Getriebe, an welchem eine Drehbewegung, beispielsweise von einem Antriebselement, in das Getriebe eingeleitet wird. Ein Getriebeausgang bezeichnet im Gegensatz dazu einen Ort des Getriebes, an welchem die am Getriebeeingang eingeleitete Drehbewegung unter Berücksichtigung des jeweiligen Übersetzungsverhältnisses aus dem Getriebe ausgeleitet wird.
  • Die fünf Schaltelemente umfassen bevorzugt eine erste Bremse, eine zweite Bremse, eine dritte Bremse, eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung. Weiter bevorzugt sind die Schaltelemente selektiv betätigbar, wodurch drei Vorwärtsgänge und drei Rückwärtsgänge durch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle realisierbar sind.
  • Unter einer Welle ist nachfolgend nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden. Eine Welle bezeichnet weiter ein mechanisches, mit einer definierten Steifigkeit versehenes Bauteil, durch welches bevorzugt Drehmomente oder Drehbewegungen zwischen zwei mit der Welle verbundenen Bauteilen übertragbar sind. Je nach Ausführung können jedoch auch translatorische Bewegungen, das heißt, durch Zug- oder Druckkräfte hervorgerufene Bewegungen, beispielsweise entlang einer Rotationsachse einer Welle, übertragen werden.
  • Zwei Elemente werden insbesondere als miteinander verbunden bezeichnet, wenn zwischen den Elementen eine feste, insbesondere drehfeste Verbindung besteht. Insbesondere drehen solche verbundenen Elemente mit derselben Drehzahl in dieselbe Drehrichtung.
  • Darüber hinaus können zwei Elemente anstatt mit einer Welle oder einem sonstigen Verbindungselement auch direkt, beispielsweise durch eine Schweiß-, Schraub-, Klebe-, Klemm- oder Steckverbindung, miteinander verbunden sein. Alternativ dazu ist auch eine einstückige Ausführung von zu verbindenden Elementen denkbar.
  • Zwei Elemente werden im Weiteren als verbindbar bezeichnet, wenn zwischen diesen Elementen eine lösbare, drehfeste Verbindung besteht. Insbesondere drehen solche Elemente, wenn die Verbindung besteht, mit derselben Drehzahl in dieselbe Richtung.
  • Unter einer Bremse ist ein Schaltelement zu verstehen, welches auf einer Seite mit einem feststehenden Element, beispielsweise einem Gehäuse, und auf einer anderen Seite mit einem rotierbaren Element, beispielsweise einer Welle, verbunden ist. Im Folgenden ist unter einer nicht betätigten Bremse eine geöffnete Bremse zu verstehen. Dies bedeutet, dass sich das rotierbare Element im Freilauf befindet, das heißt, dass die Bremse bevorzugt keinen Einfluss auf eine Drehzahl des rotierbaren Elements nimmt. Bei betätigter beziehungsweise geschlossener Bremse erfolgt eine Reduzierung der Rotationsbewegung des rotierbaren Elements bis hin zum Stillstand, das heißt, dass eine drehfeste Verbindung zwischen rotierbarem Element und feststehendem Element herstellbar ist.
  • Durch eine Bremse kann dabei bevorzugt formschlüssig oder reibschlüssig eine Verbindung herstellbar beziehungsweise trennbar sein. Bei einer reibschlüssigen Verbindung zweier Elemente wird in der Regel über einen Aktuator eine Kraft in die Verbindungsstelle eingeleitet, wodurch eine Reibkraft entsteht, durch welche eine Kraft beziehungsweise ein Drehmoment zwischen dem rotierbaren Element und dem feststehenden Element übertragbar, also eine feste Verbindung herstellbar ist. Der Aktuator kann dabei elektromotorisch, pneumatisch, elektrohydraulisch, elektromagnetisch oder in sonstiger Weise betätigbar sein. Bei formschlüssigen Verbindungen findet eine Verbindung aufgrund eines Eingriffs der Konturen der zwei Elemente statt. Formschlüssige Verbindungen haben insbesondere den Vorteil, dass sie bei vergleichsweise geringen Abmessungen und Gewicht hohe Kräfte und Momente übertragen können. Darüber hinaus ist die aufzubringende Energie für die Verbindungsherstellung wesentlich geringer, als bei reibschlüssigen Verbindungen, wodurch beispielsweise der Aktuator kleiner ausgelegt werden kann.
  • In diesem Zusammenhang ist unter bremsbar zu verstehen, dass durch Betätigen der Bremse eine Differenzdrehzahl zwischen den zwei Elementen reduzierbar ist und bis hin zum Stillstand des rotierbaren Elements geführt werden kann. Durch das Betätigen einer reibschlüssigen Bremse ist somit ein Übergang von einer Rotationsbewegung des rotierbaren Elements über eine Reduzierung dieser Rotationsbewegung bis hin zu Stillstand realisierbar. Umgekehrt ist ein schrittweises Erhöhen einer Rotationsbewegung beispielsweise aus einem Stillstand des rotierbaren Elements heraus realisierbar. Bei einer formschlüssigen Bremse sind lediglich die Zustände Stillstand oder ungehemmte Rotation des rotierbaren Elements realisierbar.
  • Kupplungen beschreiben dabei Schaltelemente, welche, je nach Betätigungszustand, eine Relativbewegung zwischen zwei Elementen zulassen oder eine Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments oder einer Kraft darstellen. Unter einer Relativbewegung ist beispielsweise eine Rotation zweier Elemente zu verstehen, wobei die Drehzahl des ersten Elements und die Drehzahl des zweiten Elements voneinander abweichen. Darüber hinaus ist auch die Rotation nur eines der beiden Elemente denkbar, während das andere Element stillsteht oder in entgegengesetzter Richtung rotiert.
  • Im Folgenden ist unter einer nicht betätigten Kupplung eine geöffnete Kupplung zu verstehen. Dies bedeutet, dass eine Relativbewegung zwischen den beiden Elementen möglich ist. Bei betätigter beziehungsweise geschlossener Kupplung rotieren die beiden Elemente dementsprechend mit derselben Drehzahl in dieselbe Drehrichtung. Kupplungen können dabei, analog zu der oben beschriebenen Ausführung von Bremsen, als reibschlüssige oder formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sein.
  • Ein Planetengetriebe beziehungsweise ein Planetenradsatz umfasst dabei in der Regel wenigstens ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad. An dem Planetenträger drehbar gelagert sind Planetenräder, welche mit der Verzahnung des Sonnenrads und/oder mit der Verzahnung des Hohlrads kämmen.
  • Der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz weisen bevorzugt zumindest ein Sonnenrad, ein oder mehrere Planetenräder, einen Planetenträger und ein Hohlrad auf.
  • Dabei beschreibt ein Minus-Planetenradsatz bevorzugt einen Einzelplanetenradsatz mit einem Planetenträger, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, mit einem Sonnenrad und mit einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrads, als auch mit der Verzahnung des Hohlrads kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Planetenträger rotiert.
  • Ein Plus-Planetenradsatz unterscheidet sich bevorzugt zu dem gerade beschriebenem Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Planetenradsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Planetenträger gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrads. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Planetenträger das Hohlrad und das Sonnenrad in dieselbe Drehrichtung rotieren.
  • Durch die Verwendung von Planetenradsätzen können besonders kompakte Getriebe realisiert werden, wodurch eine große Freiheit bei der Anordnung des Getriebes in dem Fahrzeug erreicht wird. Unter den Elementen eines Planetenradsatzes werden insbesondere das Sonnenrad, das Hohlrad, der Planetenträger und die Planetenräder des Planetenradsatzes verstanden.
  • Unter einer drehfesten Verbindung ist zu verstehen, dass beispielsweise eine Rotationsbewegung von einem ersten rotierbaren Element auf ein zweites rotierbares Element übertragbar ist und diese bei Vorliegen einer drehfesten Verbindung mit derselben Drehzahl in dieselbe Drehrichtung rotieren. Durch ein Schaltelement kann somit selektiv und wiederholbar eine Verbindung hergestellt oder getrennt werden. Die Begriffe Drehrichtung und Rotationsrichtung beziehungsweise Drehbewegung und Rotationsbewegung sind dabei jeweils synonym zu verwenden.
  • Unter dem Sperren beziehungsweise Festsetzen eines Elements, beispielsweise einer Welle, ist zu verstehen, dass dieses rotatorisch festgesetzt wird, das heißt, dass dieses keine Rotationsbewegung ausüben kann. In dem hier vorliegendem Fall ist unter dem Schließen einer Bremse beziehungsweise einer geschlossenen Bremse zu verstehen, dass durch die Bremse eine Verbindung zu dem zu sperrenden Element in der Art hergestellt wird, dass eine Rotation des zu sperrenden Elements verhindert wird.
  • Weiter bevorzugt weist das Getriebe eine dritte Welle, eine vierte Welle, eine fünfte Welle und eine sechste Welle auf, wobei der Getriebeeingang und das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes über die Antriebswelle miteinander verbunden sind und der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes, die erste Bremse und das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes über die dritte Welle miteinander verbunden sind.
  • Der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes ist weiter bevorzugt über die Abtriebswelle mit dem Getriebeausgang verbunden. Die zweite Kupplung, die zweite Bremse und das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes sind über die fünfte Welle bevorzugt miteinander verbunden. Das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes, die dritte Bremse und die zweite Kupplung sind bevorzugt über die sechste Welle miteinander verbunden. Die sechste Welle ist bevorzugt durch die zweite Kupplung mit der fünften Welle verbindbar. Weiter sind das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes, der Planetenträger des dritten Planetenradsatzes und das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes über die vierte Welle miteinander verbunden.
  • In einer weiteren Form der Ausgestaltung sind das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes, der Planetenträger des dritten Planetenradsatzes, das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und die erste Kupplung über die vierte Welle miteinander verbunden. Das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes, die dritte Bremse, die zweite Kupplung und die erste Kupplung sind bevorzugt über die sechste Welle miteinander verbunden. Durch die erste Kupplung sind die vierte Welle und die sechste Welle bevorzugt miteinander verbindbar.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes weiter über die Abtriebswelle bevorzugt mit der ersten Kupplung verbunden. Die dritte Bremse, die zweite Kupplung, das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und die erste Kupplung sind miteinander verbunden. Durch die erste Kupplung sind die sechste Welle und die Abtriebswelle miteinander verbindbar.
  • In einer weiteren Form der Ausgestaltung sind das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes, das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes, der Planetenträger des dritten Planetenradsatzes und die erste Kupplung über die vierte Welle miteinander verbunden. Der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes ist bevorzugt über die Abtriebswelle weiter mit der ersten Kupplung verbunden. Durch die erste Kupplung sind die Abtriebswelle und die vierte Welle miteinander verbindbar.
  • Weiter bevorzugt weisen die drei Vorwärtsgänge jeweils annähernd das gleiche Übersetzungsverhältnis wie die drei Rückwärtsgänge auf. Hierunter ist zu verstehen, dass der erste Vorwärtsgang annähernd das gleiche Übersetzungsverhältnis aufweist wie der erste Rückwärtsgang, der zweite Vorwärtsgang annähernd das gleiche Übersetzungsverhältnis aufweist wie der zweite Rückwärtsgang und der dritte Vorwärtsgang annähernd das gleiche Übersetzungsverhältnis aufweist wie der dritte Rückwärtsgang. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Rückwärtsgänge ein negatives Übersetzungsverhältnis aufweisen, das heißt, dass hier eine Richtungsumkehr im Vergleich zu den Vorwärtsgängen stattfindet. Unter einem annähernd gleichen Übersetzungsverhältnis ist zu verstehen, dass das Übersetzungsverhältnis der jeweiligen Vorwärtsgänge und Rückwärtsgänge zueinander möglichst gleich ist oder zumindest eine möglichst geringe Abweichung aufweist. Dadurch wird gewährleistet, dass sowohl im vorwärtigen Fahrbetrieb, als auch im rückwärtigen Fahrbetrieb ähnliche oder gleiche Fahrleistungen realisierbar sind.
  • Weiter sind der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz bevorzugt als Minus-Planetenradsätze ausgeführt. Soweit es die Bindbarkeit zulässt, kann als alternative Ausführungsform wenigstens ein Minus- Planetenradsatz in einen Plus-Planetenradsatz umgewandelt werden. Dies erfordert jedoch gleichzeitig, dass die Planetenträger- und die Hohlradanbindung getauscht und der Betrag der Standübersetzung um den Wert 1 erhöht wird. Die Standübersetzung gibt dabei das Übersetzungsverhältnis zwischen Sonnenrad und Hohlrad an, wenn der Planetenträger feststeht. Unter der Bindbarkeit ist zu verstehen, dass bei unterschiedlicher geometrischer Lage, also einer von einer zuerst beschriebenen Anordnung abweichenden Anordnung der Bauteile, die gleiche Anbindung beziehungsweise Verbindung der Schnittstellen gewährleistet ist, ohne dass sich einzelne Verbindungelemente oder Wellen kreuzen.
  • Weiter bevorzugt sind zum Bereitstellen eines Übersetzungsverhältnisses des Getriebes zwei Schaltelemente geschlossen und die übrigen Schaltelemente geöffnet. Dies hat vorteilhaft zur Folge, dass einerseits wenig Energie zum Bereitstellen eines Übersetzungsverhältnisses des Getriebes aufgebracht werden muss, da lediglich zwei Schaltelemente geschlossen werden beziehungsweise geschlossen sind. Darüber hinaus sind auch Schaltzeiten für einen Gangwechsel zwischen zwei Gängen beziehungsweise Übersetzungsverhältnissen besonders gering, da ebenfalls nur zwei Schaltelemente in einem geschlossenen Zustand gehalten werden müssen.
  • Weiter bevorzugt sind zum Bereitstellen eines Übersetzungsverhältnisses eines Rückwärtsgangs des Getriebes immer jeweils die erste Bremse und ein weiteres Schaltelement geschlossen.
  • Weiter sind die Antriebswelle und die Abtriebswelle bevorzugt koaxial zueinander angeordnet. Unter einer koaxialen Anordnung der Antriebswelle und der Abtriebswelle ist zu verstehen, dass diese entlang einer gemeinsamen Rotationsachse angeordnet sind. In einer alternativen Ausführungsform können die Antriebswelle und die Abtriebswelle jedoch auch parallel zueinander versetzt angeordnet sein.
  • Weiter bevorzugt sind die Antriebswelle und die Abtriebswelle in einem Winkel α zueinander angeordnet, wobei bevorzugt α ≠ 180 Grad ist. Dies bedeutet, dass sich die Antriebswelle und die Abtriebswelle weder in einer koaxialen noch in einer parallelen Anordnung befinden. Je nach Einbaulage beziehungsweise Applikation kann es vorteilhaft sein, einen Winkel α ≠ 180 Grad für die Anordnung von Antriebswelle zu Abtriebswelle vorzusehen.
  • Weiter bevorzugt ist der erste Vorwärtsgang durch die geschlossene zweite Bremse und die geschlossene dritte Bremse darstellbar. Durch die geschlossene zweite Bremse und die geschlossene erste Kupplung ist bevorzugt der zweite Vorwärtsgang darstellbar. Der dritte Vorwärtsgang ist bevorzugt durch die geschlossene erste Kupplung und die geschlossene zweite Kupplung darstellbar. Durch die geschlossene erste Bremse und die geschlossene dritte Bremse ist bevorzugt der erste Rückwärtsgang darstellbar. Der zweite Rückwärtsgang ist bevorzugt durch die geschlossene erste Bremse und die geschlossene erste Kupplung darstellbar. Durch die geschlossene erste Bremse und die geschlossene zweite Kupplung ist bevorzugt der dritte Rückwärtsgang darstellbar. Zur Realisierung eines Vorwärtsgangs beziehungsweise eines Rückwärtsgangs sind die jeweils gerade genannten Schaltelemente geschlossenen, während die übrigen Schaltelemente geöffnet sind.
  • Grundsätzlich sind alle Bremsen und Kupplungen sowohl als reibschlüssiges Schaltelement, als auch als formschlüssiges Schaltelement ausführbar. Für die Verwendung von formschlüssigen Schaltelementen, beispielsweise Klauenschaltelementen, eignen sich insbesondere diejenigen Schaltelemente, welche in einem vorwärtigen beziehungsweise rückwärtigen Fahrbetrieb während eines Hochschaltvorgangs lediglich geöffnet werden, oder Schaltelemente, bei denen eine Änderung des Schaltzustands ausschließlich für einen Fahrtrichtungswechsel, insbesondere im Stillstand des Fahrzeugs, erfolgt.
  • Die erste Bremse ist in dem erfindungsgemäßen Getriebe in allen Vorwärtsgängen geöffnet und in allen Rückwärtsgängen geschlossen. Somit erfolgt im Fahrbetrieb keine Änderung des Schaltzustands der ersten Bremse. Lediglich bei dem Wechsel zwischen einem vorwärtigen Fahrbetrieb und einem rückwärtigen Fahrbetrieb wird die erste Bremse von einem geöffneten Schaltzustand in einen geschlossenen Schaltzustand überführt. Gleiches gilt in umgekehrter Weise für einen Wechsel zwischen einem rückwärtigen Fahrbetrieb und einem vorwärtigen Fahrbetrieb. Üblicherweise erfolgt ein solcher Fahrtrichtungswechsel im Stillstand des Fahrzeugs, weshalb sich hierfür ein Klauenschaltelement in besonderer Weise für die Verwendung eignet. Eine Unterbrechung der Zugkraft während eines Schaltvorgangs wird somit ebenfalls vermieden. Vielmehr kommen besonders vorteilhaft die Vorzüge eines solchen Schaltelements in Form eines hohen Wirkungsgrads aufgrund geringer Schleppverluste und eines geringen beziehungsweise eines fehlenden Verschleißes zur Geltung. Darüber hinaus bedarf es bei formschlüssigen Schaltelementen weniger Energie zum Beibehalten eines Schaltzustands im Vergleich zu reibschlüssigen Schalt- elementen, beispielsweise für die Betätigung des Aktuators. Dies wirkt sich ebenfalls positiv auf den Wirkungsgrad aus.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes vorgeschlagen, wobei in jedem Vorwärtsgang beziehungsweise Rückwärtsgang jeweils zwei Schaltelemente geschlossen sind und ein Wechsel aus einem Vorwärtsgang in einen anderen Vorwärtsgang beziehungsweise ein Wechsel aus einem Rückwärtsgang in einen anderen Rückwärtsgang durch Öffnen eines zuvor geschlossenen Schaltelements und durch Schließen eines zuvor geöffneten Schaltelements realisierbar ist. Unabhängig davon, ob das Schaltelement hydraulisch, elektromechanisch oder in sonstiger Weise betätigbar ist, führt dies zu einem geringen Energiebedarf der Schaltelemente, was sich letztendlich vorteilhaft auf den Verbrauch, beispielsweise von Kraftstoff bei einem Verbrennungsmotor als Antriebselement, des Fahrzeugs auswirkt. Ein Gangwechsel in einen benachbarten höheren Gang oder in einen benachbarten niedrigeren Gang erfolgt dementsprechend durch Veränderung des Schaltzustands von lediglich einem Schaltelement. Dies trägt besonders vorteilhaft zu einer Reduzierung der Schaltzeiten bei. Dies erhöht einerseits den Fahrkomfort, andererseits kann das Fahrzeug schneller in einem optimalen Betriebszustand betrieben werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches bevorzugt wenigstens ein Getriebe der eingangs genannten Art umfasst. Dabei handelt es sich bei dem Fahrzeug bevorzugt um ein Schienenfahrzeug, beispielsweise um einen Triebwagen oder eine Arbeitsmaschine, insbesondere mit einem diesel-mechanischen Antrieb. Unter einem diesel-mechanischen Antrieb ist dabei zu verstehen, dass durch einen Dieselmotor eine Rotationsbewegung erzeugt wird, welche direkt oder auch über ein Getriebe geführt zum Antrieb eines Fahrzeugs verwendet wird. In Gegensatz dazu wird beispielsweise bei dieselelektrischen Antrieben die von dem Dieselmotor erzeugte Rotationsbewegung in einen Generator eingeleitet, welcher die Rotationsbewegung in elektrische Energie wandelt und über eine Leistungselektronik eine oder mehrere elektrische Maschinen zum Antrieb des Fahrzeugs angesteuert werden.
  • Zur Erhöhung beziehungsweise Vervielfachung der Vorwärtsgänge und Rückwärtsgänge, das heißt auch zur Erhöhung der Spreizung des Getriebes, können dem Getriebe ein oder mehrere Splitter-Getriebe und/oder Gruppen-Getriebe vor und/oder nachgeschaltet werden. Dabei können die Splitter- und/oder Gruppen-Getriebe direkt oder durch eine, beispielsweise elastische, Welle mit dem Getriebe verbunden sein. Weiter können die Splitter- und/oder Gruppen-Getriebe jeweils in einem separaten Gehäuse oder in einem gemeinsamen Gehäuse mit dem Getriebe angeordnet sein.
  • Bei einem Splitter-Getriebe beziehungsweise Vorschaltgetriebe handelt es sich um ein zweistufiges Getriebe, welches an dem Getriebeeingang beziehungsweise an der Antriebswelle des Getriebes angeordnet ist. Hierdurch wird jede der vorhandenen Gangstufen der Vorwärtsgänge und Rückwärtsgänge in jeweils zwei Stufen aufgeteilt. Dies führt dazu, dass die Gangsprünge zwischen den einzelnen Vorwärtsgängen und Rückwärtsgängen verringert werden und somit eine feinere Abstufung zwischen den Vorwärtsgängen und Rückwärtsgängen möglich ist. Dadurch ist das Fahrzeug besser in einem optimalen Drehzahlbereich betreibbar. Die Spreizung des Getriebes ändert sich hingegen nur geringfügig. Dies liegt daran, dass lediglich in dem ersten Vorwärtsgang beziehungsweise Rückwärtsgang durch das Splitter-Getriebe eine weitere Übersetzung hinzukommt, die durch das bisherige Übersetzungsverhältnis des Getriebes nicht abgedeckt wurde.
  • Bei einem Gruppen-Getriebe beziehungsweise Nachschaltgetriebe handelt es sich um ein zweistufiges Getriebe, häufig ein Planetengetriebe, welches an dem Getriebeausgang beziehungsweise an der Abtriebswelle des Getriebes angeordnet ist. Hierdurch erfährt das gesamte Getriebe, das heißt auch die gesamte Übersetzung, eine weitere Übersetzung. Dies bedeutet, dass sich die Spreizung des Getriebes deutlich verändert. Durch ein Gruppe-Getriebe wird die Spreizung des Getriebes, als Quotient aus der größten Übersetzung zu der kleinsten Übersetzung, erhöht. Häufig werden Gruppen-Getriebe verwendet, um eine Übersetzung ins Schnelle, das heißt i < 1, zu erhalten.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
  • 2: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
  • 3: eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
  • 4: ein beispielhaftes Schaltschema für ein erfindungsgemäßes Getriebe gemäß den 1 bis 3.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes 7. Das Getriebe 7 umfasst einen ersten Planetenradsatz PR1, einen zweiten Planetenradsatz PR2, einen dritten Planetenradsatz PR3 und fünf Schaltelemente. Die genannten Bauteile sind allesamt in einem Gehäuse G angeordnet. Bei den fünf Schaltelementen handelt es sich um eine erste Bremse B1, eine zweite Bremse B2, eine dritte Bremse B3, eine erste Kupplung K1 und eine zweite Kupplung K2. Die erste Bremse B1, die zweite Bremse B2 und die dritte Bremse B3 sind auf einer Seite jeweils mit dem Gehäuse G fest verbunden. Die drei Planetenradsätze PR1, PR2, PR3 sind in der vorliegenden Ausführungsform jeweils als Minus-Planetenradsatz ausgeführt. Dies bedeutet, dass sie jeweils ein Sonnenrad S1, S2, S3, einen Planetenträger PT1, PT2, PT3 mit Planetenrädern aufweisen, wobei die Verzahnung der Sonnenräder S1, S2, S3 jeweils mit der Verzahnung der Planetenräder der Planetenträger PT1, PT2, PT3 kämmt. Weiter verfügt jeder der Planetenradsätze PR1, PR2, PR3 über ein Hohlrad H1, H2, H3, wobei die Verzahnung der Hohlräder H1, H2, H3 jeweils mit der Verzahnung der Planetenräder der jeweiligen Planetenträger PT1, PT2, PT3 kämmt.
  • Über eine Antriebswelle 1 wird eine Rotationsbewegung beziehungsweise ein Drehmoment in das Getriebe 7 eingeleitet und unter Berücksichtigung des jeweils eingestellten Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 7 über eine Abtriebswelle 2 aus dem Getriebe 7 ausgeleitet. Auf einer Seite des Getriebes 7, auf der die Drehbewegung beziehungsweise das Drehmoment über die Antriebswelle 1 in das Getriebe 7 eingeleitet wird, befindet sich ein Getriebeeingang AN, und auf einer Seite des Getriebes 7, auf der die Drehbewegung beziehungsweise das Drehmoment aus dem Getriebe 7 über die Abtriebswelle 2 ausgeleitet wird, befindet sich ein Getriebeausgang AB. Der Getriebeeingang AN und der Getriebeausgang AB sind in Bezug auf das Getriebe 7 diametral zueinander angeordnet. Die Antriebswelle 1 und die Abtriebswelle 2 sind weiter koaxial zueinander angeordnet, das heißt, dass sie um eine gemeinsame Rotationsachse rotierbar angeordnet sind. Die in 1 gewählte Darstellungsform des Getriebes 7 zeigt lediglich eine obere Hälfte des Getriebes 7. Der gezeigte Aufbau ist zu einer durch den Getriebeeingang AN, die Antriebswelle 1, die Abtriebswelle 2 und den Getriebeausgang AB verlaufenden Ebene spiegelsymmetrisch aufgebaut. Aus Gründen der vereinfachten Darstellung wurde daher der spiegelsymmetrische untere Teil des Getriebes 7 nicht dargestellt.
  • Der Getriebeeingang AN ist über die Antriebswelle 1 mit dem Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 verbunden. Über eine dritte Welle 3 sind der Planetenträger PT1 des ersten Planetenradsatzes PR1, die erste Bremse B1 und das Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3 miteinander verbunden. Das Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes PR1, der Planetenträger PT3 des dritten Planetenradsatzes PR3, die erste Kupplung K1 und das Hohlrad H2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 sind über eine vierte Welle 4 miteinander verbunden. Über eine sechste Welle 6 sind die erste Kupplung K1, das Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes PR2, die dritte Bremse B3 und die zweite Kupplung K2 miteinander verbunden. Darüber hinaus sind die vierte Welle 4 und die sechste Welle 6 durch die erste Kupplung K1 miteinander verbindbar. Die zweite Bremse B2, das Sonnenrad S3 des dritten Planetenradsatzes PR3 und die zweite Kupplung K2 sind über die fünfte Welle 5 miteinander verbunden. Durch die zweite Kupplung K2 sind die sechste Welle 6 und die fünfte Welle 5 miteinander verbindbar. Der Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 ist über die Abtriebswelle 2 mit dem Getriebeausgang AB verbunden.
  • Die Planetenradsätze PR1, PR2, PR3 sind zwischen dem Getriebeeingang AN und dem Getriebeausgang AB in dem Getriebe 7 beginnend an dem Getriebeeingang AN in der Reihenfolge erster Planetenradsatz PR1, zweiter Planetenradsatz PR2, dritter Planetenradsatz PR3 angeordnet. Die erste Kupplung K1 ist zwischen dem zweiten Planetenradsatz PR2 und dem dritten Planetenradsatz PR3 angeordnet. Zwischen der ersten Kupplung K1 und dem Getriebeausgang AB sind die erste Bremse B1, die zweite Bremse B2, die zweite Kupplung K2 und die dritte Bremse B3 in der Reihenfolge erste Bremse B1, zweite Bremse B2, zweite Kupplung K2, dritte Bremse B3 angeordnet. Dabei sind die zweite Bremse B2, die zweite Kupplung K2 und die dritte Bremse B3 in der gerade genannten Reihenfolge zwischen dem dritten Planetenradsatz PR3 und dem Getriebeausgang AB beginnend an dem dritten Planetenradsatz PR3 angeordnet. Die erste Bremse B1 ist dagegen auf gleicher Höhe mit dem dritten Planetenradsatz PR3 radial außenliegend angeordnet. Dies bedeutet, dass die erste Bremse B1 zu einer durch den Getriebeeingang AN und dem Getriebeausgang AB verlaufenden Rotationsachse einen größeren Abstand aufweist, als die Elemente des dritten Planetenradsatzes PR3. Die zweite Kupplung K2 ist ebenfalls radial außenliegend angeordnet. Dies bedeutet, dass zwischen der zweiten Kupplungen K2 und dem Gehäuse G keine weiteren Bauteile und Elemente angeordnet sind, insbesondere keine Verbindungselemente oder Wellen. Hierdurch ist die zweite Kupplungen K2 besonders gut von außen zugänglich. Dagegen ist zwischen der ersten Kupplung K1 und dem Gehäuse G die dritte Welle 3 angeordnet.
  • 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes 7. Dabei weist das hier gezeigte Getriebe 7 die gleichen Bauteile und Elemente auf wie das in 1 beschriebene Getriebe 7. Darüber hinaus ist die geometrische Anordnung der Bauteile und Elemente mit der geometrischen Anordnung der Bauteile und Elemente der in 1 gezeigten Ausführungsform des Getriebes 7 identisch. Lediglich bezüglich der Schnittstellen, Anbindungen und Verbindungen unterscheiden sich die in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen des Getriebes 7.
  • Über die Antriebswelle 1 ist der Getriebeeingang AN mit dem Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 verbunden. Der Planetenträger PT1 des ersten Planetenradsatzes PR1, die erste Bremse B1 und das Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3 sind über die dritte Welle 3 miteinander verbunden. Über die vierte Welle 4 sind das Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes PR1, das Hohlrad H2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 und der Planetenträger PT3 des dritten Planetenradsatzes PR3 miteinander verbunden. Das Sonnenrad S3 des dritten Planetenradsatzes PR3, die zweite Bremse B2 und die zweite Kupplung K2 sind über die fünfte Welle 5 miteinander verbunden. Über die sechste Welle 6 sind die dritte Bremse B3, das Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes PR2, die erste Kupplung K1 und die zweite Kupplung K2 miteinander verbunden. Durch die zweite Kupplung K2 sind die fünfte Welle 5 und die sechste Welle 6 miteinander verbindbar. Über die Abtriebswelle 2 ist die erste Kupplung K1 mit dem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 verbunden, wobei der Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 weiter über die Abtriebswelle 2 mit dem Getriebeausgang AB verbunden ist. Durch die erste Kupplung K1 ist die sechste Welle 6 mit der Abtriebswelle 2 verbindbar.
  • Durch die erste Bremse B1 sind die dritte Welle 3 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente an dem Gehäuse G bremsbar beziehungsweise sperrbar. Bei nicht betätigter erster Bremse B1 sind die dritte Welle 3 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente in Bezug auf die erste Bremse B1 rotierbar in dem Gehäuse G angeordnet. Durch die zweite Bremse B2 sind die fünfte Welle 5 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente an dem Gehäuse G bremsbar beziehungsweise sperrbar. Bei nicht betätigter zweiter Bremse B2 sind die fünfte Welle 5 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente in Bezug auf die zweite Bremse B2 rotierbar in dem Gehäuse G angeordnet. Durch die dritte Bremse B3 sind die sechste Welle 6 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente an dem Gehäuse G bremsbar beziehungsweise sperrbar. Bei nicht betätigter dritter Bremse B3 sind die sechste Welle 6 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente in Bezug auf die dritte Bremse B3 rotierbar in dem Gehäuse G angeordnet.
  • Durch die erste Kupplung K1 sind die sechste Welle 6 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente selektiv und wiederholbar mit der Abtriebswelle 2 und den damit verbundenen Bauteilen und Elementen verbindbar beziehungsweise trennbar. Bei betätigter erster Kupplung K1 besteht zwischen der sechsten Welle 6 und der Abtriebswelle 2 eine drehfeste Verbindung, insbesondere zur Übertragung einer Drehbewegung beziehungsweise eines Drehmoments. Durch die zweite Kupplung K2 sind die fünfte Welle 5 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente selektiv und wiederholbar mit der sechsten Welle 6 und den damit verbundenen Bauteilen und Elementen verbindbar beziehungsweise trennbar. Bei betätigter zweiter Kupplung K2 besteht zwischen der fünften Welle 5 und der sechsten Welle 6 eine drehfeste Verbindung, insbesondere zur Übertragung einer Drehbewegung beziehungsweise eines Drehmoments.
  • 3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes 7. Dabei weist das Getriebe 7 die gleichen Bauteile und Elemente auf wie das in 1 beschriebene Getriebe 7. Darüber hinaus ist die geometrische Anordnung der Bauteile und Elemente des Getriebes 7 in der hier gezeigten Ausführungsform mit der Anordnung der Bauteile und Elemente in der in 1 beschriebenen Ausführungsform des Getriebes identisch. Lediglich bezüglich der Schnittstellen, Anbindungen und Verbindungen unterscheiden sich die in 1 und 3 gezeigten Ausführungsformen des Getriebes 7.
  • Dabei verbindet die Antriebswelle 1 den Getriebeeingang AN mit dem Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1. Der Planetenträger PT1 des ersten Planetenradsatzes PR1, die erste Bremse B1 und das Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3 sind über die dritte Welle 3 miteinander verbunden. Über die vierte Welle 4 sind das Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes PR1, das Hohlrad H2 des zweiten Planetenradsatzes PR2, der Planetenträger PT3 des dritten Planetenradsatzes PR3 und die erste Kupplung K1 miteinander verbunden. Über die Abtriebswelle 2 ist die erste Kupplung K1 mit dem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 verbunden, wobei der Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 weiter über die Abtriebswelle 2 mit dem Getriebeausgang AB verbunden ist. Das Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes PR2, die dritte Bremse B3 und die zweite Kupplung K2 sind über die sechste Welle 6 miteinander verbunden. Über die fünfte Welle 5 sind die zweite Bremse B2, das Sonnenrad S3 des dritten Planetenradsatzes PR3 und die zweite Kupplung K2 miteinander verbunden.
  • Durch die erste Bremse B1 sind die dritte Welle 3 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente an dem Gehäuse G bremsbar beziehungsweise sperrbar. Bei nicht betätigter erster Bremse B1 sind die dritte Welle 3 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente in Bezug auf die erste Bremse B1 rotierbar in dem Gehäuse G angeordnet. Durch die zweite Bremse B2 sind die fünfte Welle 5 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente an dem Gehäuse G bremsbar beziehungsweise sperrbar. Bei nicht betätigter zweiter Bremse B2 sind die fünfte Welle 5 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente in Bezug auf die zweite Bremse B2 rotierbar in dem Gehäuse G angeordnet. Durch die dritte Bremse B3 sind die sechste Welle 6 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente an dem Gehäuse G bremsbar beziehungsweise sperrbar. Bei nicht betätigter dritter Bremse B3 sind die sechste Welle 6 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente in Bezug auf die dritte Bremse B3 rotierbar in dem Gehäuse G angeordnet.
  • Durch die erste Kupplung K1 sind die vierte Welle 4 und die damit verbundenen Bauteile und Elemente selektiv und wiederholbar mit der Abtriebswelle 2 und den damit verbundenen Bauteilen und Elementen verbindbar beziehungsweise trennbar. Bei betätigter erster Kupplung K1 besteht zwischen der vierten Welle 4 und der Abtriebswelle 2 eine drehfeste Verbindung, insbesondere zur Übertragung einer Drehbewegung beziehungsweise eines Drehmoments. Durch die zweite Kupplung K2 sind die sechste Welle 6 und die damit verbundenen Bauteile und mit der fünften Welle 5 und den damit verbundenen Bauteilen und Elementen selektiv und wiederholbar verbindbar beziehungsweise trennbar. Bei betätigter zweiter Kupplung K2 besteht zwischen der sechsten Welle 6 und der fünften Welle 5 eine drehfeste Verbindung, insbesondere zur Übertragung einer Drehbewegung beziehungsweise eines Drehmoments.
  • 4 zeigt in einer Tabelle eine Schaltmatrix des in 1, 2 und 3 beschriebenen Getriebes 7. Über ein X in dem jeweiligen Feld wird kenntlich gemacht, welches der Schaltelemente für die Realisierung von einem der drei Vorwärtsgänge V1, V2, V3 beziehungsweise Rückwärtsgänge R1, R2, R3 geschlossen ist.
  • Weiter ist die Übersetzung des jeweiligen Gangs angegeben, wobei der erste Vorwärtsgang V1 ein Übersetzungsverhältnis i = 3,464 aufweist, der zweite Vorwärtsgang V2 ein Übersetzungsverhältnis von i = 2,126 aufweist, der dritte Vorwärtsgang V3 ein Übersetzungsverhältnis von i = 1,0 aufweist, der erste Rückwärtsgang R1 ein Übersetzungsverhältnis von i = –3,33 aufweist, der zweite Rückwärtsgang R2 ein Übersetzungsverhältnis von i = –2,045 aufweist und der dritte Rückwärtsgang R3 ein Übersetzungsverhältnis von i = –1,0 aufweist. Das negative Vorzeichen vor den Übersetzungsverhältnissen der Rückwärtsgänge R1, R2, R3 zeigt an, dass im Vergleich zu den Vorwärtsgängen V1, V2, V3 eine Richtungsumkehr der Drehrichtung an dem Getriebeausgang AB vorliegt. Übersetzung und Übersetzungsverhältnis sind hierbei gleichbedeutend.
  • Weiter sind der Tabelle die entsprechenden Gangsprünge zu entnehmen. Unter einem Gangsprung ist der Quotient der Übersetzung des niedrigeren Vorwärtsgangs V1, V2, V3 und des nächst höheren Vorwärtsgangs V1, V2, V3 zu verstehen. Gleiches gilt in analoger Anwendung für die Rückwärtsgänge R1, R2, R3. Dabei weist der Gangsprung von dem ersten Vorwärtsgang V1 zu dem zweiten Vorwärtsgang V2 einen Wert von φ = 1,63 auf, der Gangsprung von dem zweiten Vorwärtsgang V2 zu dem dritten Vorwärtsgang V3 einen Wert von φ = 2,13 auf, der Gangsprung von dem ersten Rückwärtsgang R1 zu dem zweiten Rückwärtsgang R2 einen Wert von φ = 1,63 auf und der Gangsprung von dem zweiten Rückwärtsgang R2 zu dem dritten Rückwärtsgang R3 einen Wert von φ = 2,05 auf.
  • Entsprechend der in 4 gezeigten Tabelle ist der erste Vorwärtsgang V1 durch die geschlossene zweite Bremse B2 und die geschlossene dritte Bremse B3 darstellbar, der zweite Vorwärtsgang V2 durch die geschlossene zweite Bremse B2 und die geschlossene erste Kupplung K1 darstellbar, der dritte Vorwärtsgang V3 durch die geschlossene erste Kupplung K1 und die geschlossene zweite Kupplung K2 darstellbar, der erste Rückwärtsgang R1 durch die geschlossene erste Bremse B1 und die geschlossene dritte Bremse B3 darstellbar, der zweite Rückwärtsgang R2 durch die geschlossene erste Bremse B1 und die geschlossene erste Kupplung K1 darstellbar und der dritte Rückwärtsgang R3 durch die geschlossene erste Bremse B1 und die geschlossene zweite Kupplung K2 darstellbar.
  • Der Tabelle in 4 ist weiter zu entnehmen, dass für einen Wechsel in einen nächsthöheren Vorwärtsgang V1, V2, V3 beziehungsweise für einen Wechsel in einen nächstniedrigeren Vorwärtsgang V1, V2, V3 jeweils ein geschlossenes Schaltelement geöffnet und ein zuvor geöffnetes Schaltelement geschlossen wird. Gleiches gilt in analoger Anwendung für einen Wechsel bezüglich der Rückwärtsgänge R1, R2, R3. Bei allen Rückwärtsgängen R1, R2, R3 ist immer jeweils die erste Bremse B1 in Kombination mit einem weiteren Schaltelement geschlossen.
  • Als Anfahrelement, welches in den 1 bis 3 nicht gezeigt ist, können ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine hydrodynamische Kupplung, eine zusätzliche Anfahrkupplung, eine integrierte Anfahrkupplung beziehungsweise Anfahrbremse oder eine zusätzliche elektrische Maschine dienen. Darüber hinaus kann auf jeder Welle eine elektrische Maschine oder eine sonstige Kraft-/Leistungsquelle angeordnet werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Antriebswelle
    2
    Abtriebswelle
    3
    Dritte Welle
    4
    Vierte Welle
    5
    Fünfte Welle
    6
    Sechste Welle
    7
    Getriebe
    AB
    Getriebeausgang
    AN
    Getriebeeingang
    B1
    Erste Bremse
    B2
    Zweite Bremse
    B3
    Dritte Bremse
    G
    Gehäuse
    H1
    Hohlrad PR1
    H2
    Hohlrad PR2
    H3
    Hohlrad PR3
    K1
    Erste Kupplung
    K2
    Zweite Kupplung
    PR1
    Erster Planetenradsatz
    PR2
    Zweiter Planetenradsatz
    PR3
    Dritter Planetenradsatz
    PT1
    Planetenträger PR1
    PT2
    Planetenträger PR2
    PT3
    Planetenträger PR3
    R1
    Erster Rückwärtsgang
    R2
    Zweiter Rückwärtsgang
    R3
    Dritter Rückwärtsgang
    S1
    Sonnenrad PR1
    S2
    Sonnenrad PR2
    S3
    Sonnenrad PR3
    V1
    Erster Vorwärtsgang
    V2
    Zweiter Vorwärtsgang
    V3
    Dritter Vorwärtsgang
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 2608695 A1 [0004]

Claims (14)

  1. Getriebe (7), umfassend eine Antriebswelle (1) mit einem Getriebeeingang (AN), eine Abtriebswelle (2) mit einem Getriebeausgang (AB), einen ersten Planetenradsatz (PR1), einen zweiten Planetenradsatz (PR2), einen dritten Planetenradsatz (PR3), wobei jeder Planetenradsatz (PR1, PR2, PR3) zumindest ein Sonnenrad (S1, S2, S3), ein Planetenrad, einen Planetenträger (PT1, PT2, PT3) und ein Hohlrad (H1, H2, H3) aufweist, sowie fünf Schaltelemente, umfassend eine erste Bremse (B1), eine zweite Bremse (B2), eine dritte Bremse (B3), eine erste Kupplung (K1) und eine zweite Kupplung (K2), wobei die Schaltelemente selektiv betätigbar sind wodurch drei Vorwärtsgänge (V1, V2, V3) und drei Rückwärtsgänge (R1, R2, R3) durch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (2) realisierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (7) eine dritte Welle (3), eine vierte Welle (4), eine fünfte Welle (5) und eine sechste Welle (6) aufweist, wobei der Getriebeeingang (AN) und das Sonnenrad (S1) des ersten Planetenradsatzes (PR1) über die Antriebswelle (1) miteinander verbunden sind und der Planetenträger (PT1) des ersten Planetenradsatzes (PR1), die erste Bremse (B1) und das Hohlrad (H3) des dritten Planetenradsatzes (PR3) über die dritte Welle (3) miteinander verbunden sind.
  2. Getriebe (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: – der Planetenträger (PT2) des zweiten Planetenradsatzes (PR2) über die Abtriebswelle (2) mit dem Getriebeausgang (AB) verbunden ist; – die zweite Kupplung (K2), die zweite Bremse (B2) und das Sonnenrad (S3) des dritten Planetenradsatzes (PR3) über die fünfte Welle (5) miteinander verbunden sind; – das Sonnenrad (S2) des zweiten Planetenradsatzes (PR2), die dritte Bremse (B3) und die zweite Kupplung (K2) über die sechste Welle (6) miteinander verbunden sind; – die sechste Welle (6) durch die zweite Kupplung (K2) mit der fünften Welle (5) verbindbar ist; – das Hohlrad (H1) des ersten Planetenradsatzes (PR1), der Planetenträger (PT3) des dritten Planetenradsatzes (PR3) und das Hohlrad (H2) des zweiten Planetenradsatzes (PR2) über die vierte Welle (4) miteinander verbunden sind.
  3. Getriebe (7) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass: – das Hohlrad (H1) des ersten Planetenradsatzes (PR1), der Planetenträger (PT3) des dritten Planetenradsatzes (PR3), das Hohlrad (H2) des zweiten Planetenradsatzes (PR2) und die erste Kupplung (K1) über die vierte Welle (4) miteinander verbunden sind; – das Sonnenrad (S2) des zweiten Planetenradsatzes (PR2), die dritte Bremse (B3), die zweite Kupplung (K2) und die erste Kupplung (K1) über die sechste Welle (6) miteinander verbunden sind; – durch die erste Kupplung (K1) die vierte Welle (4) und die sechste Welle (6) miteinander verbindbar sind.
  4. Getriebe (7) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass: – der Planetenträger (PT2) des zweiten Planetenradsatzes (PR2) weiter über die Abtriebswelle (2) mit der ersten Kupplung (K1) verbunden ist; – die dritte Bremse (B3), die zweite Kupplung (K2), das Sonnenrad (S2) des zweiten Planetenradsatzes (PR2) und die erste Kupplung (K1) miteinander verbunden sind; – durch die erste Kupplung (K1) die sechste Welle (6) und die Abtriebswelle (2) miteinander verbindbar sind.
  5. Getriebe (7) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass: – das Hohlrad (H1) des ersten Planetenradsatzes (PR1), das Hohlrad (H2) des zweiten Planetenradsatzes (PR2), der Planetenträger (PT3) des dritten Planetenradsatzes (PR3) und die erste Kupplung (K1) über die vierte Welle (4) miteinander verbunden sind; – der Planetenträger (PT2) des zweiten Planetenradsatzes (PR2) über die Abtriebswelle (2) weiter mit der ersten Kupplung (K1) verbunden ist; – durch die erste Kupplung (K1) die Abtriebswelle (2) mit der vierten Welle (4) verbindbar ist.
  6. Getriebe (7) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Vorwärtsgänge (V1, V2, V3) jeweils annähernd das gleiche Übersetzungsverhältnis aufweisen wie die drei Rückwärtsgänge (R1, R2, R3).
  7. Getriebe (7) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenradsatz (PR1), der zweite Planetenradsatz (PR2) und der dritte Planetenradsatz (PR3) als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind.
  8. Getriebe (7) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bereitstellen eines Übersetzungsverhältnisses des Getriebes (7) zwei Schaltelemente geschlossen und die übrigen Schaltelemente geöffnet sind.
  9. Getriebe (7) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bereitstellen eines Übersetzungsverhältnisses eines Rückwärtsgangs (R1, R2, R3) des Getriebes (7) jeweils die erste Bremse (B1) und ein weiteres Schaltelement geschlossen sind.
  10. Getriebe (7) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) und die Abtriebswelle (2) koaxial zueinander angeordnet sind.
  11. Getriebe (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) und die Abtriebswelle (2) in einem Winkel α zueinander angeordnet sind, wobei α ≠ 180° ist.
  12. Getriebe (7) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: – der erste Vorwärtsgang (V1) durch die geschlossene zweite Bremse (B2) und die geschlossene dritte Bremse (B3) darstellbar ist; – der zweite Vorwärtsgang (V2) durch die geschlossene zweite Bremse (B2) und die geschlossene erste Kupplung (K1) darstellbar ist; – der dritte Vorwärtsgang (V3) durch die geschlossene erste Kupplung (K1) und die geschlossene zweite Kupplung (K2) darstellbar ist; – der erste Rückwärtsgang (R1) durch die geschlossene erste Bremse (B1) und die geschlossene dritte Bremse (B3) darstellbar ist; – der zweite Rückwärtsgang (R2) durch die geschlossene erste Bremse (B1) und die geschlossene erste Kupplung (K1) darstellbar ist; – der dritte Rückwärtsgang (R3) durch die geschlossene erste Bremse (B1) und die geschlossene zweite Kupplung (K2) darstellbar ist.
  13. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (7) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Vorwärtsgang (V1, V2, V3) beziehungsweise in jedem Rückwärtsgang (R1, R2, R3) jeweils zwei Schaltelemente geschlossen sind und ein Wechsel aus einem Vorwärtsgang (V1, V2, V3) in einen anderen Vorwärtsgang (V1, V2, V3) beziehungsweise ein Wechsel aus einem Rückwärtsgang (R1, R2, R3) in einen anderen Rückwärtsgang (R1, R2, R3) durch Öffnen eines zuvor geschlossenen Schaltelements und durch Schließen eines zuvor geöffneten Schaltelements realisierbar ist.
  14. Fahrzeug wenigstens umfassend ein Getriebe (7) nach einem der vorherigen Ansprüche.
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