Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe, mit dem neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang schaltbar sind und das vier Planetensätze hat. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Mehrstufengetriebe mit den oberbegrifflichen Merkmalen von Anspruch 1 .

Ein solches Getriebe ist aus der DE 10 2008 000 429 A1 bekannt.

Das vorbekannte Getriebe erfüllt zwar eine Vielzahl von Anforderungen, die an moderne Mehrstufengetriebe gestellt werden. Insbesondere lässt sich das Getriebe mit geringem Bauaufwand herstellen, da eine relativ geringe Anzahl von Schaltelementen für die Ausformung des Getriebes erforderlich ist, dieses indes eine sequenzielle Schaltweise ermöglicht, bei der Doppelschaltungen vermieden werden, so dass bei Schaltungen in definierten Ganggruppen jeweils nur ein Schaltelement gewechselt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art anzugeben, welches mindestens neun Vorwärtsgänge und mindestens einen Rückwärtsgang mit ausreichender Übersetzung aufweist, welches indes gegenüber dem gattungsgemäßen Getriebe mit einer in Antriebsachsrichtung geringeren Getriebelänge herstellbar ist. Auch kann es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung sein, ein Mehrstufengetriebe bereitzustellen, welches sich insbesondere als Hybridgetriebe eignet und/oder bei welchem die Integration einer E-Maschine bzw. eines Hybridmoduls mit E-Maschine, Torsionsdämpfersystem und Motortrennkupplung die Getriebelänge nicht übergebührlich vergrößert.

Zur Lösung dieses Problems wird mit der vorliegenden Erfindung ein Mehrstufengetriebe mit den Merkmalen von Anspruch 1 angegeben. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die Merkmale, welche in den Unteransprüchen angegeben sind, gekennzeichnet.

Demnach wird mit der vorliegenden Erfindung ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise vorgeschlagen, welches eine Antriebsachse und eine Abtriebsachse auf- weist, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Des Weiteren sind zumindest vier Planetensätze sowie sechs Lastschaltelemente umfassend Bremsen und Kupplungen vorgesehen, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen den Antrieb und dem Abtrieb bewirkt, so dass zumindest neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind.

Bevorzugt sind die vier Planetensätze als Minusplanetensätze ausgebildet, umfassen also jeweils zumindest ein Sonnenrad, ein Hohlrad, ein Planetenrad und einen Planetenträger. Wobei das Sonnenrad, das Hohlrad und der Planetenträger jeweils entweder starr oder um ein gemeinsame Achse drehbar gelagert sind. Das zumindest eine Planetenrad ist rotierbar am Planetenträger angeordnet, wobei die Rotationsachse des Planetenrads fest relativ zu dem Planetenträger und parallel zur gemeinsamen Achse des Planetenträgers, des Sonnenrads und des Hohlrads ausgebildet ist. Bevorzugt sind eine Mehrzahl an Planeten am Planetenträger angeordnet. Das Planetenrad oder die Planetenräder kämmen sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad.

Auch kann einer oder mehrere der Planetensätze als Plusplanetensatz ausgebildet sein, wobei ein Plusplanetensatz zumindest ein erstes Planetenrad und ein zweites Planetenrad aufweist, wobei das erste Planetenrad mit dem Sonnenrad und das zweite Planetenrad mit dem Hohlrad kämmt. Dabei kämmt das erste Planetenrad in dem zweiten Planetenrad.

Bevorzugt sind dabei die Planetenträger des zweiten und des vierten Planetensatzes radial zur Richtung der Antriebsachse versetzt gegenüber den Planetenträgern des ersten und des dritten Planetenradsatzes angeordnet. Besonders bevorzugt sind die Drehachsen der Planetenträger des zweiten und vierten Planetensatzes radial gegenüber den Drehachsen des ersten und vierten Planetensatzes versetzt. Durch den Versatz werden die Ausmaße des Getriebes in axialer Richtung der Antriebsachse verkleinert, wodurch das Getriebe auch in kompaktere Bauräume eingepasst werden kann.

Bevorzugt ist in axialer Richtung der Antriebswelle der erste, dritte und vierte Planetensatz in der Reihenfolge erster, dritter und vierter Planetensatz oder vierter, dritter und erster Planetensatz angeordnet. Der zweite Planetensatz ist bevorzugt entweder zwi- sehen dem ersten und dem dritten Planetensatz oder oberhalb des ersten Planetensatz, also auf der von der Antriebsachse abgewandten Seite des ersten Planetensatz, oder an der vom dritten Planetensatz abgewandten Seite des ersten Planetensatz angeordnet.

Diese versetzte Anordnung ermöglicht zusätzlichen Bauraum an dem Eingang der Antriebsachse bereitzustellen und so dort weitere Komponenten, wie eine Kupplung und/oder einen Elektromotor zu integrieren.

Bevorzugt ist die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatz verbindbar, das Sonnenrad des ersten Planetensatz über die erste Bremse mit dem Gehäuse verbindbar, das Hohlrad des ersten Planetensatz mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatz verbunden, der Planetenträger des ersten Planetensatz mit dem Planetenträger des zweiten Planetensatz und dem Hohlrad des dritten Planetensatz verbunden, das Hohlrad des ersten Planetensatz und das Sonnenrad des zweiten Planetensatz über eine dritte Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar, das Hohlrad des zweiten Planetensatz mit dem Gehäuse verbunden und das Sonnenrad des dritten Planetensatz über eine dritte Bremse mit dem Gehäuse verbindbar.

Unter der Eigenschaft, dass zwei oder mehrere Elemente miteinander verbunden sind, wird insbesondere verstanden, dass die beiden oder mehreren Elemente dieselbe Drehzahl aufweisen und besonders bevorzugt, dass die beiden oder mehreren Elemente drehfest mit der selben Welle verbunden sind.

Unter der Eigenschaft, dass zwei oder mehrere Elemente miteinander verbindbar sind, soll insbesondere verstanden werden, dass diese Elemente miteinander lösbar, besonders bevorzugt durch ein Schaltelement, miteinander verbunden sind.

Die besondere Ausgestaltung des Getriebes ermöglicht ein besonders wirtschaftliches Getriebe, womit neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang ermöglicht werden.

Bevorzugt ist der Planetenträger des dritten Planetensatz mit einem ersten Zwischenrad verbunden und über eine zweite Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar, wobei das erste Zwischenrad im Sonnenrad des vierten Planetensatz kämmt. Das Zwischenrad kann dabei fest auf der Welle angeordnet sein oder einstückig mit der Welle ausgebildet sein, welche den Planetenträger des dritten Planetensatz mit der zweiten Kupplung verbindet. Insbesondere kann das Zwischenrad dieselbe Drehzahl aufweisen, wie der Planetenträger des dritten Planetenradsatzes. Das Zwischenrad kann als Stirnrad ausgebildet sein, aber auch als Kegelrad, Schneckenrad oder eine andere Zahnradform.

Auch kann ein Drehmoment vom Planetenträger des dritten Planetensatzes auf das Sonnenrad des vierten Planetensatzes über eine Kette, einen Riemen oder ähnliches übertragen werden.

Bevorzugt ist der Planetenträger des vierten Planetensatz mit der Abtriebswelle verbunden. Dabei kann die Abtriebswelle zur Antriebswelle radial versetzt angeordnet sein, so dass sich das Getriebe vor allem zum Einbau quer zur Fahrzeughauptachse eignet.

Weiter kann das Hohlrad des vierten Planetensatz über ein Zwischenrad mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatz verbunden sein und über das Zwischenrad und die dritte Bremse mit dem Gehäuse verbindbar sein.

Die Abtriebswelle kann mit einem Abtriebsrad versehen sein. Eins solches Abtriebsrad kann dabei ein Zahnrad, wie ein Strinrad sein, aber auch ein Rad, welches eine Drehmomentübertragung mittels Riemen, Reibrad etc. erlaubt.

Bevorzugt ist die zweite Kupplung in axialer Richtung zwischen dem dritten und dem ersten Planetensatz angeordnet ist. Wobei die axiale Richtung senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung der Antriebsachse ist.

Obwohl alle Schaltelemente als Reibschaltelemente oder als Klauenschaltelemente ausgebildet sein können, eignen sich insbesondere die dritte Kupplung und/oder die dritte Bremse zur Ausbildung als Klauenschaltelement. Da Klauenschaltelemente in der Regel einen höheren Wirkungsgrad bei der Übertragung des Drehmoments aufwei- sen, wird durch die Verwendung eines Klauenschaltelements der Wirkungsgrad des Getriebes erhöht.

In einer besonderen Ausführungsform kann die zweite Bremse oder die dritte Bremse als Anfahrelemente ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausführungsform kann die dritte Kupplung und die zweite Bremse als Anfahrelemente ausgeführt sein.

Unter einem Anfahrelement kann insbesondere ein Elektromotor verstanden werden.

Insbesondere können in dem Mehrstufengetriebe neun Vorwärtsgänge realisierbar sein, wobei sich der erste Gang durch Schließen der dritten Kupplung und der zweiten und dritten Bremse, der zweite Gang durch Schließen der ersten und dritten Bremse und der dritten Kupplung, der dritte Gang durch Schließen der dritten Bremse und der ersten und dritten Kupplung, der vierte Gang durch Schließen der dritten Bremse und der zweiten Kupplung und eines der Schaltelemente erste Bremse, zweite Bremse, erste Kupplung und dritte Kupplung, der fünfte Gang durch Schließen der ersten bis dritten Kupplungen, der sechste Gang durch Schließen der ersten Bremse und der zweiten und dritten Kupplung, der siebte Gang durch Schließen der zweiten Bremse und der zweiten und dritten Kupplung, der achte Gang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse und der zweiten Kupplung und der neunte Gang durch Schließen der zweiten Bremse und der ersten und zweiten Kupplung ergibt.

Bevorzugt muss zum Wechsel eines Gangs in den nächsthöheren Gang nur ein Schaltelement geöffnet werden und ein Schaltelement geschlossen werden.

Der Rückwärtsgang kann sich durch Schließen der zweiten und dritten Bremse und der ersten Kupplung ergeben.

Außerdem ist das erfindungsgemäße Getriebe derart konzipiert, dass eine An- passbarkeit an unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen sowohl in Kraftflussrich- tung als auch in räumlicher Hinsicht ermöglicht wird. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe eignet sich insbesondere für den Einbau in PKW mit Front- Quermotorisierung und angetriebener Vorderachse.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:

Figur 1 : eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes und

Figur 2: ein Schaltschema für das in Figur 1 gezeigte Beispiel eines Mehrstufengetriebes.

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe mit einer Antriebswelle 1 und einer Abtriebswelle 2 dargestellt, welche in einem Gehäuse G angeordnet sind, wobei die Abtriebswelle 4 achsversetzt zu der Antriebswelle 1 angeordnet ist. Es sind vier Planetensätze P1 , P2, P3 und P4 vorgesehen, wobei der erste und der zweite Planetensatz P1 , P2 als Minus-Planetensätze ausgebildet sind und einen schaltbaren Vor- schaltradsatz bilden und wobei der dritte und der vierte Planetensatz P3, P4 den Hauptradsatz bilden.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, sind sechs Schaltelemente, nämlich eine erste Bremse 03, eine zweite Bremse 05 und eine dritte Bremse 07 sowie eine erste Kupplung 13, eine zweite Kupplung 1 6 und eine dritte Kupplung 18 vorgesehen. Die räumliche Anordnung der Schaltelemente kann beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung begrenzt. Insbesondere kann neben der gezeigten Anordnung der zweiten Kupplung 1 6 in axialer Richtung vor sämtlichen Planetensätzen P1 , P2, P3 und P4 die zweite Kupplung 1 6 auch axial zwischen dem Vorschaltradsatz P1 , P2 und dem Hauptradsatz P3, P4 angeordnet sein. Weiterhin kann neben der gezeigten Anordnung der dritten Bremse 07 diese dritte Bremse 07 die Welle 9 mit dem Gehäuse G verbinden Mit den zuvor beschriebenen Schaltelementen 03, 05, 07, 13, 1 6, 18 ist ein selektives Schalten von neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang realisierbar. Das gezeigte Ausführungsbeispiel weist insgesamt neun drehbare Wellen auf, nämlich eine erste Welle 1 , eine zweite Welle 2, eine dritte Welle 3, eine vierte Welle 4, eine fünfte Welle 5, eine sechste Welle 6, eine siebte Welle 7, eine achte Welle 8 und eine neunte Welle 9.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel des Mehrstufengetriebes gemäß Figur 1 sind die Stege des ersten und des zweiten Planetensatzes P1 , P2 über die vierte Welle 4 miteinander gekoppelt, welche mit dem Hohlrad des Planetensatzes P3 des Hauptradsatzes verbunden ist, wobei das Hohlrad des ersten Planetensatzes P1 mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes P2 über die achte Welle 8 gekoppelt ist, welche über die dritte Kupplung 18 mit der Antriebswelle 1 lösbar verbindbar ist.

Des Weiteren ist das Sonnenrad des ersten Planetensatzes P1 mittels der dritten Welle 3 über die erste Bremse 03 an das Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar und über die erste Kupplung 13 mit der Antriebswelle 1 lösbar verbindbar. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die erste Kupplung 13 und die erste Bremse 03 einen gemeinsamen Lamellenträger auf. Das Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 ist mittels der fünften Welle 5 über die zweite Bremse 05 an das Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist die sechste Welle 6 über ein Zwischenrad 10 ständig mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes P4 und mit dem Steg des dritten Planetensatzes P3 verbunden und über die zweite Kupplung 1 6 lösbar mit der Antriebswelle 1 verbindbar. Die siebte Welle 7 ist ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 und über die neunte Welle 9 ständig mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes P4 verbunden und über die dritte Bremse 07 an das Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar. Der Abtrieb erfolgt über die ständig mit dem Steg des vierten Planetensatzes P4 verbundene Abtriebswelle 2. Dementsprechend sind das Zwischenrad 10 sowie der vierte Planetensatz P4 koaxial zu der als Zwischenwelle ausgeformten Abtriebswelle 2 vorgesehen, die ein Festrad 1 1 als Abtriebsrad trägt.

In Fig. 2 ist ein beispielhaftes Schaltschema des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels eines Mehrstufengetriebes dargestellt, wobei angenommen wird, dass die dritte Kupplung 18 und die dritte Bremse 07 als Klauenschaltelemente (d.h. als Klauenkupplung bzw. Klauenbremse) ausgeführt sind. Für jeden Gang werden drei Schaltelemente geschlossen. Dem Schaltschema können die jeweiligen Übersetzungen i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Gangsprünge bzw. Stufensprünge φ beispielhaft entnommen werden.

Der erste Gang ergibt sich durch Schließen der dritten Kupplung 18 sowie der zweiten und dritten Bremse 05, 07, der zweite Gang durch Schließen der ersten und dritten Bremse 03, 07 sowie der dritten Kupplung 18, der dritte Gang durch Schließen der dritten Bremse 07 und der ersten und dritten Kupplung 13, 18 und der vierte Gang durch Schließen der dritten Bremse 07 und der zweiten Kupplung 16, wobei wahlweise ein weiteres der Schaltelemente, beispielweise vorliegend die erste Kupplung 13 geschlossen wird. Statt der ersten Kupplung 13 kann aber ebenso gut die dritte Kupplung 18 oder die erste Bremse 03 oder die zweite Bremse OSgeschlossen werden. In allen Fällen ist lediglich ein Schaltelement beim Schalten von dem dritten in den vierten bzw. von dem vierten in den fünften Gang zu betätigen.

Der fünfte Gang, der als Direktgang ausgebildet ist, wird durch Schließen der ersten, zweiten und dritten Kupplung 13, 1 6, 18 erhalten, der sechste Gang durch Schließen der ersten Bremse 03 sowie der zweiten und dritten Kupplung 1 6, 18. Bei geschlossener zweiter und dritter Kupplung 1 6, 18 und Schließen der zweiten Bremse 05 wird der siebte Gang erhalten. Der achte Gang ergibt sich durch Schließen der ersten und zweiten Bremse 03, 05 und der zweiten Kupplung 16 und der neunte Gang durch Schließen der zweiten Bremse 05 und der ersten und zweiten Kupplung 13, 1 6. Wie ferner aus dem Schaltschema gemäß Fig. 2 ersichtlich ist, ergibt sich der Rückwärtsgang durch Schließen der zweiten und dritten Bremse 05, 07 und der ersten Kupplung 13. Der in Figur 2 vorgestellten Schaltmatrix, insbesondere den dort gezeigten Übersetzungen und Gangsprüngen ergeben sich durch Stahlübersetzung der vier Planetensätze P1 , P2, P3 und P4 von jeweils -2, -1 ,5, -2,64 und -2,64

Dadurch, dass im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang die zweite Bremse 05 und die dritte Bremse 07 geschlossen sind, können diese als Reibschaltelemente ausgeführte Schaltelemente als Anfahrelemente eingesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Antriebswelle durch ein Kopplungselement von einem Antriebs- Motor trennbar sein. Ebenso ist es möglich, in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe ein externen Anfahrelement anzuordnen. Bei dieser alternativen Ausgestaltung ist üblicherweise die Antriebswelle fest mit der Kurbelwelle des Motors verbunden.

Es ist zudem möglich, an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes zusätzliche Freiläufe vorzusehen, beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse oder um zwei Wellen gegebenenfalls zu verbinden.

Auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite können erfindungsgemäß ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden.

Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Antriebswelle 1 durch ein Kupplungselement von einem Antriebs-Motor nach Bedarf getrennt werden, wobei als Kupplungselement ein hydrodynamischer Wandler, eine hydraulische Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung, eine trockene oder nasse Motortrennkupplung, eine Magnetpulverkupplung oder eine Fliehkraftkupplung einsetzbar sind. Es ist auch möglich, ein derartiges Anfahrelement in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe anzuordnen, wobei in diesem Fall die Antriebswelle 1 ständig mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist.

Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Motor und Getriebe. Im Rahmen einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 1 oder der Abtriebswelle 2 , eine verschleißfreie Bremse, wie z.B. ein hydraulischer oder elektrischer Retarder oder dergleichen, angeordnet sein, was insbesondere für den Einsatz in Nutzkraftfahrzeugen von besonderer Bedeutung ist. Des weiteren kann zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 1 oder der Abtriebswelle 2 , ein Nebenabtrieb vorgesehen sein.

Die eingesetzten Reibschaltelemente können als lastschaltende Kupplungen o- der Bremsen ausgebildet sein. Insbesondere können kraftschlüssige Kupplungen oder Bremsen, wie z.B. Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen, verwendet werden.

Ein weiterer Vorteil des hier vorgestellten Mehrstufengetriebes besteht darin, dass auf jeder Welle als Generator und/oder als zusätzliche Antriebsmaschine eine elektrische Maschine anbringbar ist.

Bezuaszeichen

Antriebswelle

Abtriebswelle

dritte Welle

vierte Welle

fünfte Welle

sechste Welle

siebte Welle

achte Welle

neunte Welle

0 Zwischenrad

1 1 Festrad

3 erste Bremse

5 zweite Bremse

7 dritte Bremse

13 erste Kupplung

1 6 zweite Kupplung

18 dritte Kupplung

P1 erster Planetensatz

P2 zweiter Planetensatz

P3 dritter Planetensatz

P4 vierter Planetensatz

i Übersetzung

φ Stufensprung

G Gehäuse