DE102004040615B4 - Multi-speed transmission - Google Patents
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Abstract
Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle (1) und eine Abtriebswelle (2), welche in einem Gehäuse (G) angeordnet sind, drei Planetensätze (P1, P2, P3), sieben drehbare Wellen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) sowie sechs Schaltelemente (03, 04, 16, 46, 47, 57), umfassend Bremsen (03, 04) und Kupplungen (16, 46, 47, 57), deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der als Antriebswelle ausgebildeten ersten Welle (1) und der als Abtriebswelle ausgebildeten zweiten Welle (2) bewirkt, so dass mindestens acht Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind, wobei die Antriebswelle (1) ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden und über eine erste Kupplung (16) mit der sechsten Welle (6) lösbar verbindbar ist, welche ständig mit dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) und dem Steg des ersten Planetensatzes (P1) verbunden und über die zweite Kupplung (46) mit der vierten Welle (4) lösbar verbindbar ist, welche über eine erste Bremse (04) an das Gehäuse (G) ankoppelbar, ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden und über eine dritte Kupplung (47) mit der siebten Welle (7) lösbar verbindbar ist, wobei die siebte Welle (7) ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden und über eine vierte Kupplung (57) mit der fünften Welle (5) lösbar verbindbar ist, welche ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Hohlrad des ersten Planetensatzes (P1) verbunden ist, und wobei die dritte Welle (3) ständig mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) verbunden und über eine zweite Bremse (03) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist und die Abtriebswelle (2) ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist.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), seven rotatable shafts (1, 2 , 3, 4, 5, 6, 7) and six shifting elements (03, 04, 16, 46, 47, 57) comprising brakes (03, 04) and clutches (16, 46, 47, 57), the selective engagement thereof different ratios between the formed as a drive shaft first shaft (1) and formed as the output shaft second shaft (2) causes, so that at least eight forward gears and one reverse gear can be realized, the drive shaft (1) constantly with the sun gear of the second planetary gear set (P2 ) and releasably connectable via a first clutch (16) with the sixth shaft (6), which is constantly connected to the web of the third planetary gear set (P3) and the web of the first planetary gear set (P1) and via the second clutch (46) with the fourth shaft (4) is releasably connectable, which via a first brake (04) to the housing (G) coupled, constantly connected to the web of the second planetary gear set (P2) and via a third clutch (47) the seventh shaft (7) is detachably connectable, wherein the seventh shaft (7) is permanently connected to the sun gear of the third planetary gear set (P3) and via a fourth clutch (57) with the fifth shaft (5) detachably connectable, which constantly with the ring gear of the second planetary gear set (P2) and the ring gear of the first planetary gear set (P1), and wherein the third shaft (3) is continuously connected to the sun gear of the first planetary gearset (P1) and to the housing via a second brake (03) (G) can be coupled and the output shaft (2) is constantly connected to the ring gear of the third planetary gear set (P3).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise mit drei Planetenradsätzen und sechs Schaltelementen, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug,.The present invention relates to a planetary multi-speed transmission with three planetary gear sets and six switching elements, in particular an automatic transmission for a motor vehicle.
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 transmissions, in particular for motor vehicles, comprise in the prior art planetary gear sets which are switched by means of friction elements such as clutches and brakes and usually with a slipping action and optionally with a lock-up starting element, such as a hydrodynamic torque converter , or a fluid coupling are connected.
Ein derartiges Getriebe geht aus der
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 case, two clutches are required for transmitting the torque from the transfer gearset to two elements of the main gearset in the first power path. These are arranged in the power flow direction substantially behind the transfer gearset in the direction of the main gearset. In the second power path, a further clutch is provided, which removably connects this with another element of the main gearset. Here, the clutches are arranged such that the inner disc carrier forms the output.
Des Weiteren ist aus der Druckschrift
Des Weiteren ist aus der
Aus der
Des Weiteren ist aus der
Im Rahmen der
Ferner ist im Rahmen der
Weitere Automatgetriebe mit drei Planetenradsätzen und sechs Schaltelementen, durch deren selektives Schließen in Gruppen von drei zumindest acht Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang schaltbar sind, sind beispielsweise aus der
Automatisch schaltbare Fahrzeuggetriebe in Planetenbauweise im Allgemeinen sind im Stand der Technikbereits vielfach beschrieben und unterliegen einer permanenten Weiterentwicklung und Verbesserung. So sollen diese Getriebe eine ausreichende Anzahl von Vorwärtsgängen sowie 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 planetary gear vehicle transmissions in general are already widely described in the prior art and are subject to permanent development and improvement. So these transmissions should have a sufficient number of forward gears and a reverse gear and a very suitable for motor vehicles translation with a high overall spread and favorable increments. Furthermore, they should allow a high start-up ratio in the forward direction and contain a direct gear and be suitable for use in both cars and commercial vehicles. In addition, these gearboxes require a low construction cost, in particular a small number of switching elements and avoid double switching in sequential switching manner, so that in circuits, in defined gear groups only one switching element is changed.
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 acht oder neun Vorwärtsgänge und mindestens ein Rückwärtsgang realisierbar sind. Außerdem soll das erfindungsgemäße Getriebe für jegliche Bauweise in ein Fahrzeug geeignet sein, insbesondere für eine Front-Quer-Anordnung.The present invention has for its object to propose a multi-speed transmission of the type mentioned, in which the construction cost is optimized and also the efficiency in the main gears is improved in terms of drag and gearing losses. In addition, in the multistage transmission according to the invention, small moments acting on the switching elements and planetary gear sets and the speeds of the shafts, switching elements and planetary gear sets are kept as low as possible. Furthermore, the number of gears and the transmission spread should be increased, so that in an advantageous manner eight or nine forward gears and at least one reverse gear can be realized. In addition, the transmission according to the invention should be suitable for any construction in 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.This object is achieved by the features of
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 sieben drehbare Wellen – im Folgenden als Antriebswelle, Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte Welle bezeichnet – sowie zumindest sechs Schaltelemente, umfassend Bremsen und Kupplungen, vorgesehen, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt, so dass vorzugsweise acht oder neun Vorwärtsgänge und mindestens ein Rückwärtsgang realisierbar sind.Accordingly, a multi-speed transmission according to the invention in planetary design is proposed, which has a drive shaft and an output shaft, which are arranged in a housing. Furthermore, at least three planetary gear sets, hereinafter referred to as first, second and third planetary gear set, at least seven rotatable shafts - hereinafter referred to as drive shaft, output shaft, third, fourth, fifth, sixth and seventh shaft - and at least six switching elements, comprising brakes and Couplings, provided, whose selective intervention different Translation ratios between the drive shaft and the output shaft causes, so that preferably eight or nine forward gears and at least one reverse gear can be realized.
Hierbei ist die Antriebswelle ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes verbunden und über eine Kupplung mit der sechsten Welle lösbar verbindbar, welche ständig mit dem Steg des dritten Planetensatzes und dem Steg des ersten Planetensatzes verbunden und über eine Kupplung mit der vierten Welle lösbar verbindbar ist. Gemäß der Erfindung ist die vierte Welle über eine Bremse an das Gehäuse ankoppelbar, ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes verbunden und über eine Kupplung mit der siebten Welle lösbar verbindbar, wobei die siebte Welle ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes verbunden und über eine weitere Kupplung mit der fünften Welle lösbar verbindbar ist, welche ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes und dem Hohlrad des ersten Planetensatzes verbunden ist. Ferner ist die dritte Welle ständig mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes verbunden und über eine Bremse an das Gehäuse ankoppelbar, wobei die Abtriebswelle ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes verbunden ist.Here, the drive shaft is constantly connected to the sun gear of the second planetary gear set and releasably connected via a coupling with the sixth shaft, which is constantly connected to the web of the third planetary gear set and the web of the first planetary gear set and releasably connected via a coupling with the fourth shaft. According to the invention, the fourth shaft via a brake to the housing can be coupled, constantly connected to the web of the second planetary gear set and releasably connectable via a clutch with the seventh shaft, the seventh shaft is constantly connected to the sun gear of the third planetary gear set and another Clutch is detachably connectable to the fifth shaft, which is constantly connected to the ring gear of the second planetary gear set and the ring gear of the first planetary gear set. Furthermore, the third shaft is constantly connected to the sun gear of the first planetary gear set and can be coupled via a brake to the housing, wherein the output shaft is constantly connected to the ring gear of the third planetary gearset.
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.The inventive design of the multi-speed transmission results in particular for passenger cars suitable translations and a significant increase in the overall spread of the multi-speed transmission, whereby an improvement in ride comfort and a significant consumption reduction can be effected.
Darüber hinaus wird mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe durch eine geringe Anzahl an Schaltelementen, vorzugsweise zwei Bremsen 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.In addition, with the multistage transmission according to the invention by a small number of switching elements, preferably two brakes and four clutches, the construction cost significantly reduced. Advantageously, it is possible with the multi-speed transmission according to the invention to carry out a start with a hydrodynamic converter, an external starting clutch or other suitable external starting elements. It is also conceivable to allow a starting operation with a start-up element integrated in the transmission. Preferably, a switching element which is actuated in the first forward gear and in reverse is suitable.
Darüber hinaus ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein guter Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen infolge geringer Schlepp- und Verzahnungsverluste.In addition, results in the multi-speed transmission according to the invention, a good efficiency in the main gears due to low drag and gear 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.Furthermore, there are small moments in the switching elements and in the planetary gear sets of the multi-speed transmission, whereby the wear in the multi-speed transmission is reduced in an advantageous manner. Furthermore, a correspondingly small dimensioning is made possible by the low moments, whereby the required space and the corresponding costs are reduced. In addition, there are also low speeds in the waves, the switching elements and the planetary gear sets.
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.In addition, the transmission according to the invention is designed such that an adaptability to different drive train configurations is made possible both in the power flow direction as well as in space; so it is z. B. possible that drive and output are provided on the same side of the housing.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings by way of example. In these represent.
In
Wie aus
Mit diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von acht oder neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt sieben drehbare Wellen auf, nämlich die Wellen
Erfindungsgemäß ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß
Hierbei sind die Kupplungen
Im Rahmen der gezeigten Ausführungsform ist die Kupplung
Gemäß der Erfindung ist es möglich, dass der Außenlamellenträger der Kupplungen
Die räumliche Anordnung der Schaltelemente innerhalb des Getriebes kann beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung des Getriebegehäuses G begrenzt.The spatial arrangement of the switching elements within the transmission can be arbitrary and is limited only by the dimensions and the external shape of the gear housing G.
In den
Bei der Neun-Gang-Ausführung ergibt sich gemäß
Bei der Acht-Gang-Ausführung ergibt sich gemäß
Gemäß der Erfindung ist ein Anfahren mit einem im Getriebe integrierten Schaltelement möglich. Hierbei ist ein Schaltelement besonders geeignet, das im ersten Gang und im Rückwärtsgang ohne Drehrichtungsumkehr benötigt wird, vorzugsweise also die Kupplung
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, even with the same transmission scheme, depending on the stationary gear ratio of the individual planetary gear sets, different gear jumps may result, so that an application- or vehicle-specific variation is made possible.
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 to provide at any suitable point of the multi-speed transmission additional freewheels, for example, between a shaft and the housing, or to connect two waves optionally.
Auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite kennen erfindungsgemäß ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden.On the drive side or on the output side, an axle differential and / or a distributor differential are arranged according to the invention.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Antriebswelle
Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Motor und Getriebe.The multistage transmission according to the invention also allows the arrangement of a torsional vibration damper between the engine and transmission.
Im Rahmen einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle
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 clutches or brakes such. B. multi-plate clutches, band brakes and / or cone clutches are used. Furthermore, as a shift elements and positive brakes and / or clutches such. B. synchronizers or dog clutches are used.
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.Another advantage of the multistage transmission presented here is that an electric machine can be mounted on each shaft as a generator and / or as an additional drive machine.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wellewave
- 22
- Wellewave
- 33
- Wellewave
- 44
- Wellewave
- 55
- Wellewave
- 66
- Wellewave
- 77
- Wellewave
- 0303
- zweite Bremsesecond brake
- 0404
- erste Bremsefirst brake
- 1616
- erste Kupplungfirst clutch
- 4646
- zweite Kupplungsecond clutch
- 4747
- dritte Kupplungthird clutch
- 5757
- vierte Kupplungfourth clutch
- P1P1
- erster Planetensatzfirst planetary gear set
- P2P2
- zweiter Planetensatzsecond planetary set
- P3P3
- dritter Planetensatzthird planetary set
- ii
- Übersetzungtranslation
- ϕφ
- Stufensprungincrement
- GG
- Gehäusecasing
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