DE102004040597A1

DE102004040597A1 - Multi-stage gearing arrangement for a vehicle automatic gearbox comprises a drive shaft and a driven shaft arranged in a housing, planetary sets and switching elements consisting of a brake and clutches

Info

Publication number: DE102004040597A1
Application number: DE200410040597
Authority: DE
Inventors: Gabor Dipl.-Ing. Diosi; Josef Dipl.-Ing. Haupt; Gerhard Dipl.-Ing. Gumpoltsberger; Peter Dipl.-Ing. Ziemer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-08-21
Filing date: 2004-08-21
Publication date: 2006-02-23

Abstract

Multi-stage gearing arrangement comprises a drive shaft (1) and a driven shaft (2) arranged in a housing (G), three planetary sets (P1, P2, P3) and switching elements consisting of a brake (03) and clutches (16, 26). Preferred Features: The clutches are arranged radially over each other. The outer lamella supports of the first and second clutches are arranged on the drive side. The planetary sets are formed as minus planetary sets.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The present invention relates to a planetary multi-speed transmission, in particular an automatic transmission for a motor vehicle, according to the preamble of claim 1

Automatgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassen nach dem Stand der Technik Planetensätze, die mittels Reibungs- bzw. Schaltelementen, wie etwa Kupplungen und Bremsen, geschaltet werden und üblicherweise mit einem einer Schlupfwirkung unterliegenden und wahlweise mit einer Überbrückungskupplung versehenen Anfahrelement, wie etwa einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, oder einer Strömungskupplung verbunden sind.Automatic transmission, especially for Motor vehicles, according to the prior art comprise planetary gear sets by means of friction or switching elements, such as clutches and Brakes, are switched and usually with a slip action and optionally with a lockup clutch provided starting element, such as a hydrodynamic torque converter, or a fluid coupling are connected.

Ein derartiges Getriebe geht aus der EP 0 434 525 A1 hervor. Es umfasst im Wesentlichen eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, die parallel zueinander angeordnet sind, einen konzentrisch zur Abtriebswelle angeordneten, als Zweisteg-Vierwellen-Planetengetriebe ausgebildeten und mit der Antriebswelle verbindbaren Hauptradsatz, einen mit der Antriebswelle verbundenen und mit dem Hauptradsatz verbindbaren Vorschaltradsatz, sowie fünf Schaltelemente in der Form von drei Kupplungen und zwei Bremsen, deren wahlweise Sperrung jeweils paarweise die verschiedenen Gangübersetzungen zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bestimmt. Hierbei weist das Getriebe zwei Leistungswege auf, so dass durch das selektive paarweise Eingreifen der fünf Schaltelemente sechs Vorwärtsgänge erzielt werden.Such a transmission goes out of the EP 0 434 525 A1 out. It essentially comprises a drive shaft and an output shaft, which are arranged parallel to one another, arranged concentrically to the output shaft, formed as a two-track four-shaft planetary gear and connectable to the drive shaft main gear, connected to the drive shaft and connectable to the main gearset and five Switching elements in the form of three clutches and two brakes whose optional blocking determines in pairs the different gear ratios between the drive shaft and the output shaft. Here, the transmission has two power paths, so that six forward gears are achieved by the selective pairwise intervention of the five switching elements.

Hierbei werden bei dem ersten Leistungsweg zwei Kupplungen zur Übertragung des Drehmomentes vom Vorschaltradsatz zu zwei Elementen des Hauptradsatzes benötigt. Diese sind in Kraftflussrichtung im Wesentlichen hinter dem Vorschaltradsatz in Richtung Hauptradsatz angeordnet. Bei dem zweiten Leistungsweg ist eine weitere Kupplung vorgesehen, die diesen mit einem weiteren Element des Hauptradsatzes lösbar verbindet. Hierbei sind die Kupplungen derart angeordnet, dass der Innenlamellenträger den Abtrieb bildet.in this connection At the first power path, two clutches are transmitted of the torque from the transfer gearset to two elements of the main gearset needed. These are in the direction of power flow substantially behind the transfer gear arranged in the direction of the main gear. In the second performance path is another coupling provided, this with another Element of the main gearset detachable combines. Here, the couplings are arranged such that the Inner disk carrier forms the output.

Des weiteren ist aus der Druckschrift US 6,139,463 ein kompaktes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches zwei miteinander gekoppelte Planetenradsätze und einen Vorschaltradsatz sowie drei Kupplungen und zwei Bremsen aufweist. Bei diesem bekannten Mehrstufengetriebe sind bei einem ersten Leistungsweg zwei Kupplungen C-1 und C-3 zum Übertragen des Drehmoments vom Vorschaltradsatz zu den beiden gekoppelten Planetenradsätzen vorgesehen. Hierbei ist der Außenlamellenträger bzw. die Zylinder- bzw. Kolben- und Druckausgleichsseite der Kupplung C-3 mit einer ersten Bremse B-1 verbunden. Zudem ist der Innenlamellenträger der dritten Kupplung C-3 mit der Zylinder- bzw. Kolben- und Druckausgleichsseite der ersten Kupplung C-1 verbunden, wobei der Innenlamellenträger der ersten Kupplung C-1 abtriebsseitig angeordnet ist und mit einem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist.Furthermore, from the document US 6,139,463 a compact planetary multi-speed transmission, in particular for a motor vehicle, which has two coupled planetary gear sets and a Vorschaltradsatz and three clutches and two brakes. In this known multistage transmission, two clutches C-1 and C-3 are provided for transmitting the torque from the transfer gearset to the two coupled planetary gear sets in a first power path. Here, the outer disk carrier or the cylinder or piston and pressure equalization side of the clutch C-3 is connected to a first brake B-1. In addition, the inner disk carrier of the third clutch C-3 is connected to the cylinder or piston and pressure equalization side of the first clutch C-1, wherein the inner disk carrier of the first clutch C-1 is arranged on the output side and is connected to a sun gear of the third planetary gear set.

Des weiteren ist aus der DE 199 49 507 A1 der Anmelderin ein Mehrstufengetriebe bekannt, bei dem an der Antriebswelle zwei nicht schaltbare Vorschaltradsätze vorgesehen sind, die ausgangsseitig zwei Drehzahlen erzeugen, die neben der Drehzahl der Antriebswelle wahlweise auf einen auf die Abtriebswelle wirkenden, schaltbaren, mehrgliedrigen Hauptplanetenradsatz durch selektives Schließen der verwendeten Schaltelemente derart schaltbar sind, dass zum Umschalten von einem Gang in den jeweils nächstfolgenden höheren oder niedrigeren Gang von den beiden gerade betätigten Schaltelementen jeweils nur ein Schaltelement zu- oder abgeschaltet werden muss.Furthermore, from the DE 199 49 507 A1 the Applicant a multi-speed transmission, in which two non-shiftable Vorschaltradsätze are provided on the drive shaft, the output side generate two speeds, which in addition to the speed of the drive shaft selectively acting on the output shaft, switchable, multi-member main planetary gear set by selectively closing the switching elements used switchable are that for switching from one gear to the next higher or lower gear from the two currently operated switching elements only one switching element must be switched on or off.

Aus der DE 199 12 480 A1 ist ein automatisch schaltbares Kraftfahrzeuggetriebe mit drei Einsteg-Planetensätzen sowie drei Bremsen und zwei Kupplungen zum Schalten von sechs Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang und mit einer Antriebs- sowie einer Abtriebswelle bekannt. Das automatisch schaltbare Kraftfahrzeuggetriebe ist derart ausgebildet, dass die Antriebswelle direkt mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes verbunden ist und dass die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes und/oder über die zweite Kupplung mit dem Steg des ersten Planetensatzes verbindbar ist. Zusätzlich oder alternativ ist das Sonnenrad des ersten Planetensatzes über die erste Bremse mit dem Gehäuse des Getriebes und/oder der Steg des ersten Planetensatzes über die zweite Bremse mit dem Gehäuse und/oder das Sonnenrad des dritten Planetensatzes über die dritte Bremse mit dem Gehäuse verbindbar.From the DE 199 12 480 A1 is an automatically switchable motor vehicle transmission with three single-planetary gear sets and three brakes and two clutches for switching six forward gears and one reverse gear and with a drive and an output shaft known. The automatically switchable motor vehicle transmission is designed such that the drive shaft is connected directly to the sun gear of the second planetary gear set and that the drive shaft via the first clutch to the sun gear of the first planetary gear set and / or via the second clutch to the web of the first planetary gear set is connectable. Additionally or alternatively, the sun gear of the first planetary gear set via the first brake with the housing of the transmission and / or the web of the first planetary gear set via the second brake to the housing and / or the sun gear of the third planetary gear set via the third brake to the housing connectable.

Des weiteren ist aus der DE 102 13 820 A1 ein Mehrgangautomatikgetriebe bekannt, umfassend einen ersten Eingangspfad T1 eines ersten Übersetzungsverhältnisses; einen Eingangspfad T2, der ein größeres Übersetzungsverhältnis als dieser Eingangspfad T1 hat; einen Planetenradsatz mit vier Elementen, wobei die vier Elemente ein erstes Element, ein zweites Element, ein drittes Element und ein viertes Element in der Reihenfolge der Elemente in einem Drehzahldiagramm sind; eine Kupplung C-2, die eine Drehung des Eingangspfads T2 auf das erste Element S3 überträgt; eine Kupplung C-1, die die Drehung von dem Eingangspfad T2 auf das vierte Element S2 überträgt; eine Kupplung C-4, die eine Drehung von dem Eingangspfad T1 auf das erste Element überträgt; eine Kupplung C-3, die die Drehung von dem Eingangspfad T1 auf das zweite Element C3 überträgt; eine Bremse B-1, die den Eingriff des vierten Elements herstellt; eine Bremse B-2, die den Eingriff des zweiten Elements herstellt; und ein Abtriebselement, das mit dem dritten Element R3 gekoppelt ist.Furthermore, from the DE 102 13 820 A1 a multi-speed automatic transmission is known, comprising a first input path T1 of a first transmission ratio; an input path T2 having a larger gear ratio than this input path T1; a four-element planetary gear set, the four elements being a first element, a second element, a third element and a fourth element in the order of the elements in a speed diagram; a clutch C-2 which transmits rotation of the input path T2 to the first element S3; a clutch C-1 which transmits the rotation from the input path T2 to the fourth element S2; a clutch C-4, the one Transmits rotation from the input path T1 to the first element; a clutch C-3 which transmits the rotation from the input path T1 to the second element C3; a brake B-1 which establishes the engagement of the fourth element; a brake B-2 which makes the engagement of the second member; and an output member coupled to the third element R3.

Im Rahmen der DE 101 15 983 A1 der Anmelderin wird ein Mehrstufengetriebe beschrieben, mit einer Antriebswelle, die mit einem Vorschaltsatz verbunden ist, mit einer Abtriebswelle, die mit einem Nachschaltsatz verbunden ist, und mit maximal sieben Schaltelementen, durch deren wahlweises Schalten mindestens sieben Vorwärtsgänge ohne Gruppenschaltung schaltbar sind. Der Vorschaltsatz wird aus einem Vorschalt-Planetenradsatz oder maximal zwei nicht schaltbaren, mit dem ersten Vorschalt-Planetenradsatz gekoppelten Vorschalt-Planetenradsätzen gebildet, wobei der Nachschaltsatz als Zweisteg-Vierwellen-Getriebe mit zwei schaltbaren Nachschalt-Planetenradsätzen ausgebildet ist und vier freie Wellen aufweist. Die erste freie Welle dieses Zweisteg-Vierwellen-Getriebes ist mit dem ersten Schaltelement verbunden, die zweite freie Welle mit dem zweiten und dritten Schaltelement, die dritte freie Welle mit dem vierten und fünften Schaltelement und die vierte freie Welle ist mit der Abtriebswelle verbunden. Für ein Mehrstufengetriebe mit insgesamt sechs Schaltelementen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die dritte freie Welle oder die erste freie Welle des Nachschaltsatzes zusätzlich mit einem sechsten Schaltelement zu verbinden. Für ein Mehrstufengetriebe mit insgesamt sieben Schaltelementen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die dritte freie Welle zusätzlich mit einem sechsten Schaltelement (D') und die erste freie Welle zusätzlich mit einem siebten Schaltelement zu verbinden.As part of the DE 101 15 983 A1 the applicant is a multi-stage transmission is described, with a drive shaft which is connected to a Vorzuschsetatz, with an output shaft which is connected to a rear-set, and with a maximum of seven switching elements, by the selective switching at least seven forward gears without group circuit can be switched. The ballast is formed from a planetary gearset or a maximum of two non-switchable, coupled with the first planetary gearset planetary gear sets, the rear-set is designed as a two-track four-shaft transmission with two switchable rear-mounted Planetenradsätzen and four free waves. The first free shaft of this two-gear four-shaft transmission is connected to the first switching element, the second free shaft with the second and third switching element, the third free shaft with the fourth and fifth switching element and the fourth free shaft is connected to the output shaft. For a multi-speed transmission with a total of six switching elements, the invention proposes to additionally connect the third free shaft or the first free shaft of the secondary set with a sixth switching element. For a multi-speed transmission with a total of seven switching elements, the invention proposes to additionally connect the third free shaft with a sixth switching element (D ') and the first free shaft additionally with a seventh switching element.

Ferner ist im Rahmen der DE 101 15 987 der Anmelderin ein Mehrstufengetriebe mit acht Gängen beschrieben. Dieses Getriebe besteht neben der Antriebswelle und der Abtriebswelle aus einem schaltbaren Vorschaltradsatz und einem schaltbaren Nachschaltradsatz. Der Vorschaltradsatz besteht aus einem ersten Planetenradsatz, welcher neben der Eingangsdrehzahl der Antriebswelle eine zweite Drehzahl anbietet, die wahlweise auf einen Nachschaltradsatz geschaltet werden kann. Der Nachschaltradsatz besteht aus zwei gekoppelten Planetenradsätzen. Unter Verwendung von zwei Leistungswegen und sechs Schaltelementen sind acht Vorwärtsgänge gruppenschaltungsfrei schaltbar. Ein 8-Gang-Mehrstufengetriebe ist ferner aus der DE 29 36 969 bekannt; es umfasst acht Schaltelemente und vier Radsätze.Furthermore, under the DE 101 15 987 the applicant described a multi-speed transmission with eight gears. In addition to the drive shaft and the output shaft, this transmission consists of a shiftable transfer gearset and a shiftable rear-mounted gearset. The Vorschaltradsatz consists of a first planetary gear, which in addition to the input speed of the drive shaft offers a second speed, which can be selectively switched to a Nachschaltradsatz. The secondary gearset consists of two coupled planetary gear sets. Using two power paths and six switching elements, eight forward gears can be switched without a group circuit. An 8-speed multi-speed transmission is also from the DE 29 36 969 known; It includes eight shift elements and four wheelsets.

Automatisch schaltbare Fahrzeuggetriebe in Planetenbauweise im Allgemeinen sind im Stand der Technik bereits vielfach beschrieben und unterliegen einer permanenten Weiterentwicklung und Verbesserung. So sollen diese Getriebe eine ausreichende Anzahl von Vorwärtsgängen sowie mindestens einen Rückwärtsgang und eine für Kraftfahrzeuge sehr gut geeignete Übersetzung mit einer hohen Gesamtspreizung sowie günstigen Stufensprüngen aufweisen. Ferner sollen diese eine hohe Anfahrübersetzung in Vorwärtsrichtung ermöglichen und einen direkten Gang enthalten sowie für den Einsatz sowohl in Pkw als auch Nkw geeignet sein. Außerdem sollen diese Getriebe einen geringen Bauaufwand, insbesondere eine geringe Anzahl an Schaltelementen erfordern und bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen vermeiden, so dass bei Schaltungen in definierten Ganggruppen jeweils nur ein Schaltelement gewechselt wird.Automatically switchable vehicle transmissions in planetary construction are in general already described many times in the prior art and subject to a permanent development and improvement. So should this Transmission a sufficient number of forward gears and at least one reverse gear and one for Motor vehicles very well suitable translation with a high Overall spread as well as favorable increments exhibit. Furthermore, these should have a high starting ratio in the forward direction enable and a direct gear included and for use in both passenger cars be suitable as well as commercial vehicles. Furthermore should this gear a low construction cost, especially one require low number of switching elements and at sequential Switching mode avoid double switching, so that in circuits changed in defined gear groups only one switching element in each case becomes.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem der Bauaufwand optimiert wird und zudem der Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen hinsichtlich der Schlepp- und Verzahnungsverluste verbessert wird. Zudem sollen bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe geringe Momente auf die Schaltelemente und Planetensätze wirken sowie die Drehzahlen der Wellen, Schaltelemente und Planetensätze möglichst gering gehalten werden. Des weiteren soll die Anzahl der Gänge sowie die Getriebespreizung erhöht werden, so dass in vorteilhafter Weise sieben Vorwärtsgänge und mindestens ein Rückwärtsgang realisierbar sind. Außerdem soll sich das erfindungsgemäße Getriebe für jegliche Bauweise in ein Fahrzeug geeignet sein, insbesondere für eine Front-Quer-Anordnung.Of the present invention is based on the object, a multi-step transmission to propose the type mentioned, in which optimizes the construction cost and also the efficiency in the main gears in terms the drag and gearing losses is improved. In addition, should in the multi-stage transmission according to the invention small moments act on the switching elements and planetary gear sets and the speeds of the shafts, switching elements and planetary gear sets as possible be kept low. Furthermore, the number of gears as well increases the gear spread be, so that advantageously seven forward gears and at least one reverse are feasible. Furthermore should the transmission of the invention for any Design suitable for a vehicle, especially for a front-transverse arrangement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.These The object is achieved by the Characteristics of claim 1 solved. Further advantages and advantageous Embodiments will become apparent from the dependent claims.

Demnach wird ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise vorgeschlagen, welches eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle aufweist, welche in einem Gehäuse angeordnet sind. Des weiteren sind zumindest drei Planetensätze, im Folgenden als erster, zweiter und dritter Planetensatz bezeichnet, mindestens sechs drehbare Wellen sowie zumindest fünf Schaltelemente, umfassend Bremsen und Kupplungen, vorgesehen, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt, so dass vorzugsweise sieben Vorwärtsgänge und mindestens ein Rückwärtsgang realisierbar sind.Therefore is a multi-stage transmission according to the invention proposed in planetary design, which has a drive shaft and an output shaft which are arranged in a housing. Furthermore are at least three planetary gear sets, hereinafter referred to as first, second and third planetary gear set, at least six rotatable shafts and at least five switching elements, comprising brakes and clutches, whose selective engagement different gear ratios between the drive shaft and the output shaft causes, so that preferably seven forward gears and at least one reverse are feasible.

Hierbei ist die Antriebswelle ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes verbunden und über eine Kupplung mit einer Welle lösbar verbindbar, die ständig mit dem Steg des ersten Planetensatzes verbunden, über eine weitere Kupplung mit der Abtriebswelle und über eine weitere Kupplung mit einer dritten Welle lösbar verbindbar ist, welche über eine Bremse an das Gehäuse ankoppelbar ist und ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes verbunden ist. Des weiteren ist die Abtriebswelle ständig mit dem Steg des dritten Planetensatzes verbunden und über eine weitere Kupplung mit einer ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes und dem Hohlrad des ersten Planetensatzes verbundenen Welle lösbar verbindbar. Gemäß der Erfindung ist eine weitere Welle vorgesehen, die ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes und dem Hohlrad des dritten Planetensatzes verbunden ist; das Sonnenrad des ersten Planetensatzes ist ständig mit dem Gehäuse verbunden.Here, the drive shaft is constantly connected to the sun gear of the third planetary gear set and releasably connectable via a coupling with a shaft, which is permanently connected to the web of the first planetary gear set, via a further clutch to the output shaft and a further coupling to a third shaft is releasably connectable, which is coupled via a brake to the housing and constantly connected to the web of the second planetary gear set. Furthermore, the output shaft is constantly connected to the web of the third planetary gear set and releasably connectable via a further clutch with a permanently connected to the sun gear of the second planetary gear set and the ring gear of the first planetary gear set. According to the invention, a further shaft is provided, which is constantly connected to the ring gear of the second planetary gear set and the ring gear of the third planetary gearset; the sun gear of the first planetary gear set is constantly connected to the housing.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Mehrstufengetriebes ergeben sich insbesondere für Personenkraftwagen geeignete Übersetzungen sowie eine erhebliche Erhöhung der Gesamtspreizung des Mehrstufengetriebes, wodurch eine Verbesserung des Fahrkomforts und eine signifikante Verbrauchsabsenkung bewirkt werden.By the embodiment of the invention Multi-speed transmissions are particularly suitable for passenger cars suitable translations and a significant increase the overall spread of the multi-speed transmission, creating an improvement driving comfort and a significant reduction in consumption causes become.

Darüber hinaus wird mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe durch eine geringe Anzahl an Schaltelementen, vorzugsweise eine Bremse und vier Kupplungen, der Bauaufwand erheblich reduziert. In vorteilhafter Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe möglich, ein Anfahren mit einem hydrodynamischen Wandler, einer externen Anfahrkupplung oder auch mit sonstigen geeigneten externen Anfahrelementen durchzuführen. Es ist auch denkbar, einen Anfahrvorgang mit einem im Getriebe integrierten Anfahrelement zu ermöglichen. Vorzugsweise eignet sich ein Schaltelement, welches im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang betätigt wird.Furthermore is the multi-stage transmission according to the invention by a small number of switching elements, preferably one Brake and four clutches, the construction cost significantly reduced. Advantageously, it is with the multi-speed transmission according to the invention possible, a start with a hydrodynamic converter, an external Starting clutch or with other suitable external starting elements perform. It is also conceivable to start a process with an integrated in the transmission To allow starting element. Preferably, a switching element, which is in the first forward gear and in reverse actuated becomes.

Darüber hinaus ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein guter Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen infolge geringer Schlepp- und Verzahnungsverluste.Furthermore results in the inventive multi-step transmission good efficiency in the main drives due to low drag and gearing losses.

Des weiteren liegen geringe Momente in den Schaltelementen und in den Planetensätzen des Mehrstufengetriebes vor, wodurch der Verschleiß bei dem Mehrstufengetriebe in vorteilhafter Weise reduziert wird. Ferner wird durch die geringen Momente eine entsprechend geringe Dimensionierung ermöglicht, wodurch der benötigte Bauraum und die entsprechenden Kosten reduziert werden. Darüber hinaus liegen auch geringe Drehzahlen bei den Wellen, den Schaltelementen und den Planetensätzen vor.Of further are low moments in the switching elements and in the planetary gear sets of the multi-speed transmission, whereby the wear in the Multi-step transmission is advantageously reduced. Further is due to the low moments a correspondingly small dimensions allows whereby the needed Space and the corresponding costs are reduced. Furthermore are also low speeds in the waves, the switching elements and the planetary gear sets in front.

Außerdem ist das erfindungsgemäße Getriebe derart konzipiert, dass eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen sowohl in Kraftflussrichtung als auch in räumlicher Hinsicht ermöglicht wird; so ist es z.B. möglich, dass Antrieb und Abtrieb auf der gleichen Seite des Gehäuses vorgesehen sind.Besides that is the transmission according to the invention designed such that adaptability to different powertrain configurations both in power flow direction as well as in space is possible; it is e.g. possible, that drive and output are provided on the same side of the housing are.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar:The Invention will be exemplified below with reference to the drawings explained in more detail. In these represent:

1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes; und 1 a schematic representation of a preferred embodiment of a multi-speed transmission according to the invention; and

2 ein beispielhaftes Schaltschema für das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe gemäß 1. 2 an exemplary circuit diagram for the multi-speed transmission according to the invention according to 1 ,

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe mit einer Antriebswelle 1 und einer Abtriebswelle 2 dargestellt, welche in einem Gehäuse G angeordnet sind. Es sind drei Planetensätze P1, P2, P3 vorgesehen, welche vorzugsweise als Minus-Planetenradsätze ausgebildet und in der Reihenfolge P1, P2, P3 hintereinander in axialer Richtung angeordnet sind. Bekanntlich weist ein Minus-Planetenradsatz Planetenräder auf, die mit Sonnen- und Hohlrad dieses Planetensatzes kämmen.In 1 is an inventive multi-stage transmission with a drive shaft 1 and an output shaft 2 shown, which are arranged in a housing G. There are three planetary gear sets P1, P2, P3 provided, which are preferably designed as negative planetary gear sets and arranged in the order P1, P2, P3 behind each other in the axial direction. As is well known, a minus planetary gearset has planetary gears that mesh with sun gear and ring gear of this planetary gearset.

Wie aus 1 ersichtlich, sind lediglich fünf Schaltelemente, nämlich eine Bremse 03 und vier Kupplungen 16, 24, 26 und 36 vorgesehen. Vorzugsweise sind die Kupplungen als Lamellenkupplungen ausgebildet.How out 1 can be seen, only five switching elements, namely a brake 03 and four clutches 16 . 24 . 26 and 36 intended. Preferably, the clutches are designed as multi-plate clutches.

Mit diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von sieben Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt sechs drehbare Wellen auf, nämlich die Wellen 1, 2, 3, 4, 5 und 6.With these switching elements a selective switching of seven forward gears and one reverse gear can be realized. The multistage transmission according to the invention has a total of six rotatable shafts, namely the waves 1 . 2 . 3 . 4 . 5 and 6 ,

Erfindungsgemäß ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 1 vorgesehen, dass der Antrieb durch die Welle 1 erfolgt, welche ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden und über eine Kupplung 16 mit der Welle 6 lösbar verbindbar ist. Hierbei ist die Welle 6 ständig mit dem Steg des ersten Planetensatzes P1 verbunden, über eine Kupplung 26 mit der Abtriebswelle 2 und über eine Kupplung 36 mit der Welle 3 lösbar verbindbar, welche über eine Bremse 03 an das Gehäuse ankoppelbar ist und ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes P2 verbunden ist. Die Abtriebswelle 2 ist zudem ständig mit dem Steg des dritten Planetensatzes P3 verbunden und über eine Kupplung 24 mit der Welle 4 lösbar verbindbar, welche ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes P2 und dem Hohlrad des ersten Planetensatzes P1 verbunden ist. Des weiteren ist gemäß der Erfindung die Welle 5 ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 und dem Hohlrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden. Wie 1 zu entnehmen ist, ist das Sonnenrad des ersten Planetensatzes P1 verdrehfest mit dem Gehäuse G verbunden (Welle 0).According to the invention in the multi-stage transmission according to 1 provided that the drive through the shaft 1 takes place, which is constantly connected to the sun gear of the third planetary gear set P3 and a clutch 16 with the wave 6 is detachably connectable. Here is the wave 6 constantly connected to the web of the first planetary gearset P1, via a clutch 26 with the output shaft 2 and a clutch 36 with the wave 3 releasably connectable, which via a brake 03 can be coupled to the housing and is constantly connected to the web of the second planetary gear set P2. The output shaft 2 is also constantly connected to the web of the third planetary gear set P3 and a clutch 24 with the wave 4 releasably connectable, which is constantly connected to the sun gear of the second planetary gear set P2 and the ring gear of the first planetary gear set P1. Furthermore, according to the invention, the shaft 5 constantly connected to the ring gear of the second planetary gear set P2 and the ring gear of the third planetary gear set P3. As 1 can be seen, the sun gear of the first planetary gear set P1 is rotationally connected to the housing G (shaft 0 ).

Hierbei sind die Kupplungen 16 und 26 vorzugsweise radial betrachtet im Wesentlichen übereinander und axial betrachtet im Wesentlichen zwischen dem ersten und dem zweiten Planetensatz angeordnet; die Außenlamellenträger sind vorzugsweise antriebsseitig angeordnet, wobei der Außenlamellenträger der Kupplung 26 radial betrachtet oberhalb der Kupplung 16 geführt werden kann. Im Rahmen der gezeigten Ausführungsform ist die Kupplung 24 axial betrachtet zwischen dem zweiten und dem dritten Planetensatz angeordnet, wobei der Außenlamellenträger der Kupplung 24 abtriebsseitig angeordnet sein kann; der Außenlamellenträger der Kupplung 36 ist vorzugsweise antriebsseitig angeordnet.Here are the couplings 16 and 26 preferably radially viewed substantially one above the other and viewed axially disposed substantially between the first and second planetary gear set; the outer disk carrier are preferably arranged on the drive side, wherein the outer disk carrier of the clutch 26 viewed radially above the coupling 16 can be performed. In the embodiment shown, the coupling 24 axially arranged between the second and the third planetary gear set, wherein the outer disk carrier of the clutch 24 can be arranged on the output side; the outer disc carrier of the clutch 36 is preferably arranged on the drive side.

Die Bremse 03 ist gemäß 1 in Kraftflussrichtung zwischen der Kupplung 36 und dem zweiten Planetensatz P2 angeordnet.The brake 03 is according to 1 in force flow direction between the clutch 36 and the second planetary gear set P2.

Die räumliche Anordnung der Schaltelemente innerhalb des Getriebes kann beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung des Getriebegehäuses 6 begrenzt.The spatial arrangement of the switching elements within the transmission can be arbitrary and is only by the dimensions and the external shape of the gear housing 6 limited.

In 2 ist ein beispielhaftes Schaltschema des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes gemäß 1 dargestellt. Für jeden Gang werden zwei Schaltelemente geschlossen. Dem Schaltschema können auch beispielhafte Werte für die jeweiligen Übersetzungen i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Stufensprünge ϕ entnommen werden. Die angegebenen Übersetzungen i ergeben sich aus den (typischen) Standgetriebeübersetzungen der Planetensätze P1, P2, und P3 von minus 2,75, minus 1,50 und minus 2,013. Des weiteren kann dem Schaltschema entnommen werden, dass bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen ein Schaltelement gemeinsam benutzen. Der sechste Gang ist vorzugsweise als direkter Gang ausgebildet, wobei die Stufensprünge in den oberen Gängen klein sind.In 2 is an exemplary circuit diagram of the multi-speed transmission according to the invention according to 1 shown. For each gear two switching elements are closed. Exemplary values for the respective gear ratios i of the individual gear ratios and the incremental steps φ to be determined from them can also be taken from the shift pattern. The specified ratios i result from the (typical) stationary gear ratios of the planetary gear sets P1, P2, and P3 of minus 2.75, minus 1.50 and minus 2.013. Furthermore, it can be seen from the circuit diagram that in the case of sequential switching mode, double circuits or group circuits are avoided, since two adjacent gear stages share a switching element. The sixth gear is preferably designed as a direct gear, wherein the increments in the upper gears are small.

Der erste Gang ergibt sich durch Schließen der Kupplung 26 und der Bremse 03, der zweite Gang durch Schließen der Bremse 03 und der Kupplung 36 und der dritte Gang durch Schließen der Kupplungen 24 und 36. Ferner ergibt sich der vierte Gang durch Schließen der Kupplungen 26 und 36, der fünfte Gang durch Schließen der Kupplungen 16 und 36, der sechste Gang durch Schließen der Kupplungen 16 und 26 und der siebte Gang durch Schließen der Kupplungen 16 und 24. Wie aus dem Schaltschema ersichtlich, ergibt sich der Rückwärtsgang durch Schließen der Bremse 03 und der Kupplung 16.The first gear is obtained by closing the clutch 26 and the brake 03 , the second gear by closing the brake 03 and the clutch 36 and third gear by closing the clutches 24 and 36 , Furthermore, the fourth gear results by closing the clutches 26 and 36 , the fifth gear by closing the clutches 16 and 36 , the sixth gear by closing the clutches 16 and 26 and the seventh gear by closing the clutches 16 and 24 , As can be seen from the wiring diagram, the reverse gear is obtained by closing the brake 03 and the clutch 16 ,

Gemäß der Erfindung ist ein Anfahren des Kraftfahrzeugs mit einem im Getriebe integrierten Schaltelement möglich. Hierbei ist ein Schaltelement besonders geeignet, das im ersten Gang und im Rückwärtsgang benötigt wird, hier also vorzugsweise die Bremse 03.According to the invention, a starting of the motor vehicle with a switching element integrated in the transmission is possible. Here, a switching element is particularly suitable, which is needed in first gear and in reverse, so here preferably the brake 03 ,

Gemäß der Erfindung können sich auch bei gleichem Getriebeschema, je nach Standgetriebeübersetzung der einzelnen Planetensätze, unterschiedliche Gangsprünge ergeben, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation ermöglicht wird.According to the invention can even with the same transmission scheme, depending on the stationary gear ratio the individual planetary gear sets, different gear steps result, so that an application or vehicle-specific variation allows becomes.

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.It is also possible additional at each suitable point of the multi-speed transmission To provide freewheels, for example, between a shaft and the housing, or possibly two shafts connect to.

Auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite können erfindungsgemäß ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden.On the drive side or on the output side can according to the invention an axle differential and / or a distribution differential can be arranged.

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 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.In the context of an advantageous development, the drive shaft 1 be separated by a coupling element of a drive motor as needed, with a hydrodynamic converter, a hydraulic clutch, a dry starting clutch, a wet starting clutch, a magnetic powder clutch or a centrifugal clutch can be used as a coupling element. It is also possible to arrange such a starting element in the power flow direction behind the transmission, in which case the drive shaft 1 constantly connected to the crankshaft of the engine.

Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Motor und Getriebe.The The inventive multi-step transmission also allows the Arrangement of a torsional vibration damper between engine and transmission.

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.In the context of a further, not shown embodiment of the invention can on each shaft, preferably on the drive shaft 1 or the output shaft 2 , a wear-free brake, such as a hydraulic or electric retarder or the like, be arranged, which is particularly important for use in commercial vehicles of particular importance. Furthermore, to drive additional units on each shaft, preferably on the drive shaft 1 or the output shaft 2 be provided a power take-off.

Die eingesetzten Schaltelemente können als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein. Insbesondere können kraftschlüssige Kupplungen oder Bremsen, wie z.B. Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen, verwendet werden. Des weiteren können als Schaltelemente auch formschlüssige Bremsen und/oder Kupplungen, wie z.B. Synchronisierungen oder Klauenkupplungen eingesetzt werden.The switching elements used can be designed as a load-shifting clutches or brakes. In particular, non-positive Kupp lungs or brakes, such as multi-plate clutches, band brakes and / or cone clutches used. Furthermore, can be used as switching elements and positive brakes and / or clutches, such as synchronizers or dog clutches.

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.One Another advantage of the presented here multistage transmission consists in that on each wave as a generator and / or as an additional Drive machine is an electric machine attachable.

Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der Planetensätze und der Schaltelemente an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche, ohne die Funktion des Getriebes, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt sind.Of course, too any constructive training, especially any spatial Arrangement of planetary gear sets and the switching elements themselves and each other and as far as technically useful, within the scope of the present claims, without to influence the function of the transmission, as stated in the claims, even if these trainings are not explicitly in the figures or are shown in the description.

00: Wellewave
11: Wellewave
22: Wellewave
33: Wellewave
44: Wellewave
55: Wellewave
66: Wellewave
0303: Bremsebrake
1616: erste Kupplungfirst clutch
2424: vierte Kupplungfourth clutch
2626: zweite Kupplungsecond clutch
3636: dritte Kupplungthird clutch
P1P1: erster Planetensatzfirst planetary set
P2P2: zweiter Planetensatzsecond planetary set
P3P3: dritter Planetensatzthird planetary set
ii: Übersetzungtranslation
ϕφ: Stufensprungincrement
GG: Gehäusecasing

Claims

Multi-stage transmission in planetary construction, in particular automatic transmission for a motor vehicle, comprising a drive shaft ( 1 ) and an output shaft ( 2 ), which are arranged in a housing (G), three planetary gear sets (P1, P2, P3), at least six rotatable shafts ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ) and at least five switching elements ( 03 . 16 . 24 . 26 . 36 ), comprising a brake ( 03 ) and couplings ( 16 . 24 . 26 . 36 ), whose selective engagement different transmission ratios between the drive shaft ( 1 ) and the output shaft ( 2 ), so that seven forward gears and one reverse gear can be realized, wherein the drive shaft ( 1 ) is continuously connected to the sun gear of the third planetary gear set (P3) and via a first clutch ( 16 ) with the wave ( 6 ) is releasably connectable, wherein the shaft ( 6 ) permanently connected to the web of the first planetary gear set (P1), via a second clutch ( 26 ) with the output shaft ( 2 ) and via a third clutch ( 36 ) with the wave ( 3 ) is releasably connectable, which via a brake ( 03 ) is coupled to the housing (G) and is constantly connected to the web of the second planetary gear set (P2), wherein the output shaft ( 2 ) constantly connected to the web of the third planetary gear set (P3) and via a fourth clutch ( 24 ) with the shaft continuously connected to the sun gear of the second planetary gear set (P2) and the ring gear of the first planetary gear set (P1) ( 4 ) is releasably connectable, and wherein the shaft ( 5 ) is continuously connected to the ring gear of the second planetary gear set (P2) and the ring gear of the third planetary gear set (P3) and the sun gear of the first planetary gear set (P1) is continuously connected to the casing (G).

Multi-stage transmission according to Claim 1, characterized in that the first and second clutches ( 16 . 26 ) viewed radially are arranged substantially one above the other.

Multi-step transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the first and second clutches ( 16 . 26 ) are axially arranged substantially between the first and the second planetary gear set (P1, P2) are arranged.

Multi-step transmission according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the outer disk carriers of the first and second clutches ( 16 . 26 ) are arranged on the drive side.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the fourth clutch ( 24 ) axially disposed between the second and the third planetary gear set (P2, P3) is arranged.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the outer disk carrier of the fourth clutch ( 24 ) is arranged on the output side.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the outer disk carrier of the third clutch ( 36 ) is arranged on the drive side.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the planetary gear sets (P1, P2, P3) are designed as minus planetary gear sets are.

Multi-speed transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the first gear by closing the second Clutch ( 26 ) and the brake ( 03 ), the second gear by closing the brake ( 03 ) and the third clutch ( 36 ), the third gear by closing the fourth and third clutch ( 24 . 36 ), the fourth gear by closing the second and third clutch ( 26 . 36 ), the fifth gear by closing the first and third clutch ( 16 . 36 ), the sixth gear by closing the first and second clutch ( 16 . 26 ) and that the seventh gear by closing the first and fourth clutch ( 16 . 24 ).

Multi-speed transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the reverse gear by closing the brake ( 03 ) and the first clutch ( 16 ).

Multi-step transmission according to one of the preceding Claims, characterized in that additional at each suitable location freewheels can be used.

Multi-step transmission according to claim 11, characterized in that the freewheels between the shafts ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ) and the housing (G) are provided.

Multi-step transmission according to one of the preceding Claims, characterized in that drive and output on the same Side of the housing are provided.

Multi-step transmission according to one of the preceding Claims, characterized in that an axle and / or a distributor differential is arranged on the drive side or the output side.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft ( 1 ) Is separable by a coupling element of a drive motor of the motor vehicle.

Multi-step transmission according to Claim 15, characterized in that in that a hydrodynamic converter, a hydraulic coupling, a dry starting clutch, a wet starting clutch, a magnetic powder clutch or a centrifugal clutch is provided.

Multi-stage transmission according to one of the preceding claims, characterized in that in the direction of power flow behind the transmission, an external starting element, in particular according to claim 15, can be arranged, wherein the drive shaft ( 1 ) is fixedly connected to a crankshaft of the drive motor.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the starting of the motor vehicle by means of an internal gear shift element, in particular by means of the brake ( 03 ) of the transmission, wherein the drive shaft ( 1 ) is constantly connected to the crankshaft of the drive motor.

Multi-step transmission according to one of the preceding Claims, characterized in that between the drive motor and the transmission a torsional vibration damper can be arranged.

Multi-step transmission according to one of the preceding Claims, characterized in that on each shaft a wear-free brake can be arranged.

Multi-step transmission according to one of the preceding Claims, characterized in that for driving additional units on each shaft a power take-off can be arranged.

Multi-step transmission according to Claim 21, characterized in that the power take-off on the drive shaft ( 1 ) or the output shaft ( 2 ) can be arranged.

Multi-step transmission according to one of the preceding Claims, characterized in that the switching elements as load-switching Clutches or brakes are formed.

Multi-step transmission according to Claim 23, characterized in that that multi-plate clutches, band brakes and / or cone clutches used are.

Multi-step transmission according to one of claims 1 to 22, characterized in that form-locking brakes as switching elements and / or couplings are provided.

Multi-step transmission according to one of the preceding Claims, characterized in that on each shaft as a generator and / or as additional Drive machine is an electric machine attachable.