DE102005005617A1

DE102005005617A1 - Mehrstufengetriebe

Info

Publication number: DE102005005617A1
Application number: DE102005005617A
Authority: DE
Inventors: Gabor Dipl.-Ing. Diosi; Georg Gierer; Josef Dipl.-Ing. Haupt; Peter Dipl.-Ing. Ziemer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-08-21
Filing date: 2005-02-08
Publication date: 2006-03-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle (1), einer Abtriebswelle (2) und Schaltelementen (03, 04, 05, 06, 14, 37 und 78), umfassend Bremsen (03, 04, 05, 06) und Kupplungen (14, 37, 78), deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (2) bewirkt, so dass mehrere Vorwärtsgänge und mindestens ein Rückwärtsgang realisierbar sind. Es wird vorgeschlagen, dass eines der Schaltelemente (04) ausschließlich für die Rückwärtsgänge benötigt wird und als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 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.

Ein derartiges Getriebe geht beispielsweise 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. 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.

Mehrere andere Mehrstufengetriebe sind beispielsweise auch aus der DE 199 49 507 A1 der Anmelderin bekannt, bei denen 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. Dabei sind alle Kupplungen und Bremsen der Getriebe stets als reibschlüssige Schaltelemente ausgebildet, wobei die Anzahl der im Getriebe jeweils vorgesehenen Schaltelemente um den Betrag zwei niedriger ist als die Anzahl der schaltbaren Vorwärtsgänge.

Automatisch schaltbare Fahrzeuggetriebe in Planetenbauweise im Allgemeinen sind im Stand der Technik also bereits vielfach beschrieben und unterliegen einer permanenten Weiterentwicklung und Verbesserung. So sollen diese Getriebe eine ausreichende Anzahl von Vorwärtsgängen sowie zumindest einen Rückwärtsgang und eine für Kraftfahrzeuge gut geeignete Übersetzung mit ausreichend hoher Gesamtspreizung und günstigen Stufensprüngen aufweisen. Außerdem sollen diese Getriebe einen geringen Bauaufwand erfordern und bei sequentieller Schaltweise sogenannte Gruppenschaltungen möglichst vermeiden, so dass bei Schaltungen von einem Gang in den nächstmöglich höheren oder nächstmöglich niedrigeren jeweils nur ein zuvor geschlossenes Schaltelement geöffnet und ein zuvor nicht geöffnetes Schaltelement geschlossen wird. Des weiteren sind die bei Lastschaltungen eingesetzten Schaltelemente als reibschlüssige Schaltelemente ausgebildet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem der Bauaufwand optimiert wird und zudem der Wirkungsgrad, insbesondere in den Hauptfahrgängen hinsichtlich der Schleppverluste, verbessert wird. Außerdem soll das erfindungsgemäße Getriebe für jegliche Bauweise in ein Fahrzeug geeignet sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise vorgeschlagen, welches eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle aufweist, welche in einem Gehäuse angeordnet sind. Des weiteren sind reibschlüssige Schaltelemente, umfassend Bremsen und Kupplungen, vorgesehen, deren selektives Eingreifen verschiedene Vorwärtsgänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirken, so dass eine für den jeweiligen Einsatzzweck des Getriebes bzw. des Fahrzeugs eine ausreichend große Anzahl an Vorwärtsgängen zur Verfügung steht. Weiterhin ist mindestens ein Rückwärtsgang realisierbar, bei dem mindestens ein formschlüssiges Schaltelement beteiligt ist. Gegenüber dem Stand der Technik ist also zumindest eines der im Rückwärtsgang geschlossenen reibschlüssigen Schaltelemente durch ein formschlüssiges Schaltelement ersetzt, wobei die Lastschaltbarkeit in vorteilhafter Weise in allen Vorwärtsgängen erhalten bleibt, wenn es sich bei dem formschlüssigen Schaltelement um ein Schaltelement handelt, das ausschließlich für einen Rückwärtsgang benötigt wird.

Je nach Getriebesystem kann aber auch vorgesehen sein, dass das genannte formschlüssige Schaltelement nicht nur im Rückwärtsgang geschaltet wird, sondern auch in einem – nicht lastschaltbaren – Vorwärtsgang. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das formschlüssige Schaltelement in einem Overdrive-Vorwärtsgang geschaltet ist, weil die Schaltmomente in einem Overdrive-Gang bekanntlich vergleichsweise niedrig sind und Zugkraftunterbrechungen bei Schaltung mit niedrigen Schaltmomenten für den Fahrer eher als nicht störend empfunden werden.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption, d.h. durch die Verwendung eines formschlüssigen Schaltelementes für zumindest einen Rückwärtsgang, ohne die Anzahl der benötigten Schaltelemente im Vergleich zum Stand der Technik zu erhöhen, wird der Getriebewirkungsgrad erhöht bei gleichzeitiger Reduzierung von Kosten und Herstellungsaufwand, da ein formschlüssiges Schaltelement im nicht geschalteten Zustand ein erheblich geringeres Schleppmoment als ein reibschlüssiges Schaltelement aufweist. Vorzugsweise wird als formschlüssiges Schaltelement eine Klauenkupplung bzw. Klauenbremse eingesetzt, die sowohl synchronisiert als auch unsynchronisiert ausgeführt sein kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist im Rückwärtsgang neben dem formschlüssiges Schaltelement mindestens ein weiteres reibschlüssiges Schaltelement geschaltet. Hinsichtlich des Schaltablaufs wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass dabei bei einem Wechsel von einer Neutral-Stellung des Getriebes und/oder einem Vorwärtsgang in den Rückwärtsgang zumindest eines der im Rückwärtsgang geschlossenen reibschlüssigen Schaltelemente erst nach dem Schließen des im Rückwärtsgang geschlossenen formschlüssigen Schaltelementes vollständig geschlossen wird. Bei einem Wechsel vom Rückwärtsgang in die Neutral-Stellung und/oder in einen Vorwärtsgang wird zumindest eines der im Rückwärtsgang geschlossenen reibschlüssigen Schaltelemente vor dem Öffnen des im Rückwärtsgang geschlossenen formschlüssigen Schaltelementes geöffnet oder zumindest in Schlupf gebracht. Hierdurch wird der Schaltkomfort der entsprechenden Fahrbereichswechselschaltungen stets durch den Druckverlauf eines reibschlüssigen Schaltelementes bestimmt.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen stellen dar:
1 eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes, bei dem neun Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge realisierbar sind;
2 ein Schaltschema für das Mehrstufengetriebe gemäß 1;
3 eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes, bei dem acht Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge realisierbar sind; und
4 ein Schaltschema für das Mehrstufengetriebe gemäß 3.
In 1 ist ein erstes beispielhaftes Mehrstufengetriebe gemäß der Erfindung dargestellt. Das Getriebe umfasst eine Antriebswelle 1 und eine Abtriebswelle 2 und drei Planetensätze P1, P2, P3, welche in einem Gehäuse G angeordnet sind. Alle drei zur Übertragung der Drehzahl der Antriebswelle 1 auf die Abtriebswelle 2 vorgesehenen Planetensätze P1, P2, P3 sind hier als sogenannte Minus-Planetenradsätze ausgebildet. Bekanntlich weist ein Minus-Planetenradsatz Planetenräder auf, die mit Sonnen- und Hohlrad dieses Planetensatzes kämmen. Bei der Ausführungsform gemäß 1 sind die Planetensätze in der Reihenfolge P2, P1, P3 hintereinander in axialer Richtung angeordnet (d.h. in der Reihenfolge P3, P1, P2 in Kraftflussrichtung). Als konstruktive Besonderheit ist das Hohlrad des dritten Planetensatzes P3 als geteiltes Hohlrad ausgebildet.
Wie aus 1 ersichtlich, sind sieben Schaltelemente, nämlich vier Bremsen 03, 04, 05 und 06 und drei Kupplungen 14, 37, 78 vorgesehen. Alle drei Kupplung 14, 37, 78 sind als beispielhaft als Lamellenkupplungen ausgebildet. Gemäß der Erfindung ist die Bremse 04 als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet, vorzugsweise als synchronisierte Klauenkupplung bzw. Klauenbremse. Selbstverständlich kann die Bremse 04 auch als unsynchronisierte Klauenkupplung bzw. Klauenbremse ausgeführt sein. Die Bremsen 05 und 06 sind hingegen stets als reibschlüssige Schaltelemente ausgeführt, hier beispielhaft als Lamellenbremsen. Auch die Bremse 03 kann als reibschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein. Selbstverständlich können die reibschlüssigen Bremsen auch als Bandbremsen ausgebildet sein. Selbstverständlich können alle reibschlüssigen Schaltelement beispielsweise auch als Konuskupplungen bzw. Konusbremsen ausgebildet sein.
Mit diesen sieben Schaltelementen 03, 04, 05, 06, 14, 37, 78 ist ein selektives Schalten von neun Vorwärtsgängen und zwei Rückwärtsgängen realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt acht drehbare Wellen auf, nämlich die Wellen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.
Der Antrieb des Mehrstufengetriebe erfolgt durch die Welle 1, welche ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden und über eine Kupplung 14 mit der Welle 4 lösbar verbindbar ist, welche ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes P2 und dem Steg des ersten Planetensatzes P1 verbunden und über die formschlüssige Bremse 04 an das Gehäuse G ankoppelbar ist. Des weiteren ist eine Welle 5 vorgesehen, welche ständig mit dem ersten Teil des Hohlrades des dritten Planetensatzes P3 verbunden und über die reibschlüssige Bremse 05 an das Gehäuse G ankoppelbar ist. Des weiteren ist die Welle 8 ständig mit dem zweiten Teil des Hohlrades des dritten Planetensatzes P3 verbunden und über die Kupplung 78 mit der Welle 7 lösbar verbindbar, welche ständig mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes P1 verbunden und über die Kupplung 37 mit der Welle 3 lösbar verbindbar ist, welche ständig mit dem Steg des dritten Planetensatzes P3 und dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 verbunden und über eine Bremse 03 an das Gehäuse ankoppelbar ist. Gemäß der Erfindung ist eine Welle 6 vorgesehen, welche ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes P2 verbunden und über eine Bremse 06 an das Gehäuse ankoppelbar ist. Der Abtrieb erfolgt über die Welle 2, die ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes P1 verbunden ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Hohlrades des dritten Planetensatzes P3 als geteiltes Hohlrad kann die Welle 3 durch die zwei Hohlradteile geführt werden, um eine Verbindung der Welle 3 mit dem Steg des dritten Planetensatzes P3 auf einfache Weise zu ermöglichen. Die mit den zwei Hohlradteilen verbundenen Wellen 5 und 8 sind über die Planetenräder des Planetensatzes miteinander kinematisch gekoppelt. Somit weist das erfindungsgemäße Getriebe einen Minus-Planetenradsatz in Einfachplanetenbauweise als dritten Planetensatz auf anstelle eines wirkungsgradungünstigeren Plus-Planetenradsatzes in Doppelplanetenbauweise.
Bei der Ausführungsform gemäß 1 ist die Kupplung 14, axial betrachtet, zwischen dem zweiten und dem ersten Planetensatz angeordnet. Der Außenlamellenträger der Kupplung 14 kann vorzugsweise abtriebsseitig angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass der Außenlamellenträger der Kupplung 14 direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes P1 verbunden ist. Des weiteren sind die Kupplungen 37 und 78, axial betrachtet, vorzugsweise im Wesentlichen zwischen dem ersten und dem dritten Planetensatz angeordnet, wobei die Kupplung 37, radial betrachtet, vorzugsweise näher am Gehäuse G als die Kupplung 78 angeordnet ist.
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.
In 2 ist ein Schaltschema des Mehrstufengetriebes gemäß 1 dargestellt. Für jeden Gang werden drei Schaltelemente geschlossen. Dem Schaltschema können beispielhafte Werte für die jeweiligen Übersetzungen i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Stufensprünge ϕ entnommen werden. Die dargestellten Übersetzungen ergeben sich aus den (typischen) Standgetriebeübersetzungen der Planetensätze P1, P2, und P3 von minus 2,60, minus 2,00 und minus 1,67. Aus 2 wird ersichtlich, dass bei sequentieller Schaltweise Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen zwei Schaltelemente gemeinsam benutzen. Des weiteren ist der sechste Vorwärtsgang als Direktgang und der neunte Vorwärtsgang als Overdrive-Gang ausgelegt. 2 ist zudem zu entnehmen, dass die Bremse 04 ausschließlich für die beiden Rückwärtsgänge benötigt wird; aus diesem Grunde ist diese Bremse erfindungsgemäß als formschlüssiges Schaltelement, beispielsweise als synchronisierte oder unsynchronisierte Klauenkupplung bzw. Klauenbremse ausgebildet, da die Lastschaltbarkeit im Rückwärtsgang nicht benötigt wird.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass auch die Bremse 03, die ausschließlich für den neunten Vorwärtsgang benötigt wird, als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist. In diesem Fall wird auf die Lastschaltbarkeit zugunsten einer Optimierung des Getriebewirkungsgrades verzichtet; zudem sind die im als Overdrive-Gang ausgelegten neunten Vorwärtsgang zu schaltenden Drehmomente vergleichsweise niedrig, so dass eine Zugkraftunterbrechung bei der Schaltung für den Fahrer eher nicht spürbar ist. Des weiteren wird vorgeschlagen, für den Fall, dass ein Schaltelement ausschließlich in mindestens einem Kriechgang benötigt wird, dieses ebenfalls als formschlüssiges Schaltelement auszubilden, da der Kriechgang im normalen Fahrbetrieb nicht eingelegt wird. Durch diese Maßnahmen können die Schleppverluste des Getriebes in vorteilhafter Weise nochmals vermindert werden.
Der erste Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen der Kupplung 37 und der Bremsen 05 und 06, der zweite Vorwärtsgang durch Schließen der Bremsen 05 und 06 und der Kupplung 78, der dritte Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplungen 37 und 78 und der Bremse 06 und der vierte Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplungen 14 und 78 und der Bremse 06. Ferner ergibt sich der fünfte Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplungen 14, 37 und der Bremse 06, der sechste Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplungen 14, 37 und 78, der siebte Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplungen 14 und 37 und der Bremse 05, der achte Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse 05 und der Kupplungen 14 und 78 und der neunte Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse 03 und der Kupplungen 14 und 78. Wie aus dem Schaltschema weiterhin ersichtlich, ergibt sich der erste Rückwärtsgang R1 durch Schließen der Bremsen 04 und 05 und der Kupplung 37 und der zweite Rückwärtsgang R2 durch Schließen der Bremse 04 und der Kupplungen 37 und 78.
Ein zweites beispielhaftes Mehrstufen-Getriebe gemäß der Erfindung ist Gegenstand der 3, wobei der einzige Unterschied zur in 1 gezeigten Ausführungsform darin besteht, dass die Welle 3 und somit der Steg des dritten Planetensatzes P3 und das Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 nicht an das Gehäuse G ankoppelbar sind.
Dem in 4 dargestellten Schaltschema, das dem Getriebeschema gemäß 3 zugeordnet ist, ist zu entnehmen, dass nunmehr acht Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge gruppenschaltungsfrei schaltbar sind. Der erste Vorwärtsgang ergibt sich hierbei durch Schließen der Kupplung 37 und der Bremsen 05 und 06, der zweite Vorwärtsgang durch Schließen der Bremsen 05 und 06 und der Kupplung 78, der dritte Vorwärtsgang g durch Schließen der Kupplungen 37 und 78 und der Bremse 06 und der vierte Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplungen 14 und 78 und der Bremse 06. Ferner ergibt sich der fünfte Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplungen 14, 37 und der Bremse 06, der sechste Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplungen 14 und 37 und 78, der siebte Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplungen 14 und 37 und der Bremse 05 und der achte Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse 05 und der Kupplungen 14 und 78. Der erste Rückwärtsgang R1 ergibt sich durch Schließen der Bremsen 04 und 05 und der Kupplung 37 und der zweite Rückwärtsgang R2 durch Schließen der Bremse 04 und der Kupplungen 37 und 78.
Bei beiden zuvor dargestellten beispielhaften Ausführungsformen des Mehrstufengetriebes kann der Schaltablauf von einer Neutral-Position N in den ersten Rückwärtsgang R1 erfindungsgemäß wie folgt erfolgen: Die vorzugsweise als Lamellenkupplung ausgebildete Kupplung 37 ist bereits in der Neutral-Position N eingelegt, da sie sowohl für den ersten Vorwärtsgang als auch für den ersten Rückwärtsgang R1 benötigt wird. Zum Einlegen des ersten Rückwärtsganges R1 wird dann zuerst die vorzugsweise als Klauenbremse ausgebildete formschlüssige Bremse 04 und anschließend die vorzugsweise als Lamellenbremse ausgebildete Bremse 05 geschlossen, wodurch die Schaltqualität durch den Schließvorgang der Bremse 05 bestimmt wird. Beim Schalten von einer Vorwärtsfahrt-Position D bei eingelegtem ersten Vorwärtsgang in den ersten Rückwärtsgang R1 bleibt die Kupplung 37 geschlossen, wohingegen die reibschlüssigen Bremsen 05 und 06 geöffnet werden. Da die Bremse 05 entsprechend der gegebenen Schaltlogik später wieder zugeschaltet werden muß, kann auch vorgesehen sein, dass die Bremse 05 nicht vollständig geöffnet wird, sondern in einen Schlupfbetrieb gebracht wird.
Anschließend wird zuerst die formschlüssige Bremse 04 eingerückt und danach die reibschlüssige Bremse 05 wieder geschlossen.
Analog dazu bleibt beim Wechsel von R1 nach D die Kupplung 37 eingelegt. Zunächst wird die reibschlüssige Bremse 05 geöffnet bzw. zumindest in Schlupf gebracht. Anschließend wird die formschlüssige Bremse 04 ausgerückt. Danach werden – entsprechend der Schaltlogik des ersten Vorwärtsganges – die reibschlüssigen Bremsen 06 und 05 geschlossen, wobei die Schaltqualität wieder durch den Schließvorgang der Bremse 05 bestimmt wird.
Zweckmäßigerweise erfolgt das Schließen der Schaltelemente beim Wechsel von N nach D oder von R1 nach D überlappend (zeitlich verschachtelt), derart, dass kein Druckeinbruch in der Ölversorgung auftreten kann. Vorzugsweise kann dies dadurch erreicht werden, dass beim Schließen unterschiedlich hohe Fülldrücke vorgesehen sind, war technisch beispielsweise über die Federraten der Kolben-Rückholfedern der betroffenen Schaltelemente abgestimmt werden kann.
Analog stellen sich die den zweiten Rückwärtsgang R2 betreffenden Schaltabläufe N nach R2 bzw. D nach R2 und R2 nach D dar. Hier ist statt der reibschlüssigen Bremse 05 die Kupplung 78 betroffen.
In einem alternativen Schaltablauf für das Einlegen des ersten Rückwärtsganges R1 aus der Neutral-Position N heraus kann auch vorgesehen sein, dass die Schaltqualität der Schaltung nicht über die reibschlüssige Bremse 05, sondern über die Kupplung 37 erzielt wird. In diesem Fall ist die vorzugsweise als Lamellenbremse ausgebildete Bremse 05 bereits in der Neutral-Position N eingelegt, da sie sowohl für den ersten und zweiten Vorwärtsgang als auch für beide Rückwärtsgänge R1, R2 benötigt wird. Zum Einlegen des ersten Rückwärtsganges R1 wird dann zuerst die vorzugsweise als Klauen bremse ausgebildete formschlüssige Bremse 04 und anschließend die Kupplung 37 geschlossen. Beim Schalten von einer Vorwärtsfahrt-Position D bei eingelegtem ersten Vorwärtsgang in den ersten Rückwärtsgang R1 bleibt in diesem Fall die reibschlüssige Bremse 05 geschlossen, wohingegen die Kupplung 37 und die reibschlüssige Bremse 06 geöffnet werden. Da die Kupplung 37 entsprechend der gegebenen Schaltlogik später wieder zugeschaltet werden muß, kann auch vorgesehen sein, dass die Kupplung 37 nicht vollständig geöffnet wird, sondern in einen Schlupfbetrieb gebracht wird. Anschließend wird zuerst die formschlüssige Bremse 04 eingerückt und danach die Kupplung 37 wieder geschlossen.
Analog dazu bleibt bei dem genannten alternativen Schaltablauf beim Wechsel von R1 nach D die reibschlüssige Bremse 05 eingelegt, wobei zum Einlegen des ersten Vorwärtsgangs zunächst die Kupplung 37 geöffnet bzw. zumindest in Schlupf gebracht wird, anschließend die formschlüssige Bremse 04 ausgerückt wird und danach die reibschlüssige Bremse 06 und die Kupplung 37 geschlossen werden. Soll anstelle des ersten Vorwärtsgangs direkt vom ersten Rückwärtsgang R1 in den zweiten Vorwärtsgang geschaltet werden, so wird – bei unverändert eingelegter Bremse 05 – nach dem Öffnen der Kupplung 37 und dem Ausrücken der formschlüssigen Bremse 04 die Kupplung 78 geschlossen, wobei dann die Schaltqualität dieser Schaltung von R1 in den zweiten Vorwärtsgang natürlich durch den Schließvorgang der Kupplung 78 bestimmt wird.
Bei beiden dargestellten beispielhaften Ausführungsformen des Mehrstufengetriebes ist ein Anfahren des Fahrzeugs mit einem in dem Getriebe integrierten Schaltelement möglich. Hierbei ist ein Schaltelement besonders geeignet, das im ersten Vorwärtsgang und im ersten Rückwärtsgang benötigt wird, beispielsweise also die Bremse 05 oder die Kupplung 37.
Auch können sich bei gleichem Getriebeschema, je nach Standgetriebeübersetzung der Planetensätze, unterschiedliche Gangsprünge ergeben, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation bzw. Anpassung ermöglicht wird.
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.
Abschließend soll noch ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass die zur Verdeutlichung der Erfindung zuvor beschriebenen Getriebeschemata nur als Ausführungsbeispiele zu verstehen sind. Der Fachmann wird die Erfindungsgedanken, in einem mehrstufigen Fahrzeug-Automatgetriebe speziell ein Schaltelement vorzusehen, das ausschließlich für einen Rückwärtsgang benötigt wird und dieses als formschlüssiges Schaltelement auszubilden, bei Bedarf auch auf andere Getriebeschemata übertragen. Ebenso wird der Fachmann auch die im Rahmen der Erfindung vorgeschlagenen Schaltabläufe, an denen das genannte formschlüssige Schaltelement beteiligt ist, bei Bedarf sinnvoll auf die Schaltlogik anderer Mehrstufengetriebe übertragen. In diesem Zusammenhang wird auf die Deutschen Patentanmeldungen 102004040613.8 und 102004040642.1 der Anmelderin verwiesen, deren Radsatzschemata ausdrücklich auch zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gehören sollen.

1: Welle, Antriebswelle
2: Welle, Abtriebswelle
3: Welle
4: Welle
5: Welle
6: Welle
7: Welle
8: Welle
03: vierte Bremse
04: erste Bremse
05: zweite Bremse
06: dritte Bremse
14: erste Kupplung
37: dritte Kupplung
78: zweite Kupplung
P1: erster Planetensatz
P2: zweiter Planetensatz
P3: dritter Planetensatz
i: Übersetzung
ϕ: Stufensprung
G: Gehäuse

Claims

Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle (1), einer Abtriebswelle (2) und Schaltelementen (03, 04, 05, 06, 14, 37, 78), umfassend Bremsen (03, 04, 05, 06) und Kupplungen (14, 37, 78), deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (2) bewirkt, so dass mehrere Vorwärtsgänge und mindestens ein Rückwärtsgang realisierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Schaltelemente (04) ausschließlich für die Rückwärtsgänge benötigt wird und als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rückwärtsgang neben dem formschlüssiges Schaltelement (04) mindestens ein weiteres reibschlüssiges Schaltelement (37, 05, 78) geschaltet ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel von einer Neutral-Stellung und/oder einem Vorwärtsgang in den Rückwärtsgang zumindest eines der im Rückwärtsgang geschlossenen reibschlüssigen Schaltelemente (37, 05, 78) erst nach dem Schließen des im Rückwärtsgang geschlossenen formschlüssigen Schaltelementes (04) vollständig geschlossen wird.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel vom Rückwärtsgang in eine Neutral-Stellung und/oder in einen Vorwärtsgang zumindest eines der im Rückwärtsgang geschlossenen reibschlüssigen Schaltelemente (37, 05, 78) vor dem Öffnen des im Rückwärtsgang geschlossenen formschlüssigen Schaltelementes (04) geöffnet oder zumindest in Schlupf gebracht wird.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe drei Planetensätze (P1, P2, P3) und acht drehbare Wellen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) aufweist, wobei • das Hohlrad des dritten Planetensatzes (P3) als axial geteiltes Hohlrad mit zwei Teilen ausgebildet ist, • die Antriebswelle (1) ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden und über eine erste Kupplung (14) mit der vierten Welle (4) lösbar verbindbar ist, • die dritte Welle (3) ständig mit dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) und dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden ist, • die vierte Welle (4) ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Steg des ersten Planetensatzes (P1) verbunden und über eine erste Bremse (04) an ein Gehäuse (G) des Getriebes ankoppelbar ist, • die fünfte Welle (5) ständig mit dem ersten Teil des Hohlrades des dritten Planetensatzes (P3) verbunden und über eine zweite Bremse (05) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist, • die sechste Welle (6) ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden und über eine dritte Bremse (06) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist, • die siebte Welle (7) ständig mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) verbunden und über eine dritte Kupplung (37) mit der Welle (3) lösbar verbindbar ist, • die achte Welle (8) ständig mit dem zweiten Teil des Hohlrades des dritten Planetensatzes (P3) verbunden und über eine zweite Kupplung (78) mit der siebten Welle (7) lösbar verbindbar ist, und • die Abtriebswelle (2) ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes (P1) verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass acht Vorwärtsgänge realisierbar sind, wobei sich der erste Vorwärtsgang durch Schließen der dritten Kupplung (37) und der zweiten und dritten Bremse (05, 06), der zweite Vorwärtsgang durch Schließen der zweiten und dritten Bremse (05, 06) und der zweiten Kupplung (78), der dritte Vorwärtsgang durch Schließen der zweiten und dritten Kupplung (78, 37) und der dritten Bremse (06), der vierte Vorwärtsgang durch Schließen der ersten und zweiten Kupplung (14, 78) und der dritten Bremse (06), der fünfte Vorwärtsgang durch Schließen der ersten und dritten Kupplung (14, 37) und der dritten Bremse (06), der sechste Vorwärtsgang durch Schließen der ersten, zweiten und dritten Kupplung (14, 78, 37), der siebte Vorwärtsgang durch Schließen der ersten und dritten Kupplung (14, 37) und der zweiten Bremse (05) und der achte Vorwärtsgang durch Schließen der zweiten Bremse (05) und der ersten und zweiten Kupplung (14, 78) ergibt.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Welle (3) über eine vierte Bremse (03) an das Gehäuse (G) des Getriebes ankoppelbar ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass neun Vorwärtsgänge realisierbar sind, wobei sich der erste Vorwärtsgang durch Schließen der dritten Kupplung (37) und der zweiten und dritten Bremse (05, 06), der zweite Vorwärtsgang durch Schließen der zweiten und dritten Bremse (05, 06) und der zweiten Kupplung (78), der dritte Vorwärtsgang durch Schließen der zweiten und dritten Kupplung (78, 37) und der dritten Bremse (06), der vierte Vorwärtsgang durch Schließen der ersten und zweiten Kupplung (14, 78) und der dritten Bremse (06), der fünfte Vorwärts gang durch Schließen der ersten und dritten Kupplung (14, 37) und der dritten Bremse (06), der sechste Vorwärtsgang durch Schließen der ersten, zweiten und dritten Kupplung (14, 78, 37), der siebte Vorwärtsgang durch Schließen der ersten und dritten Kupplung (14, 37) und der zweiten Bremse (05), der achte Vorwärtsgang durch Schließen der zweiten Bremse (05) und der ersten und zweiten Kupplung (14, 78) und der neunte Vorwärtsgang durch Schließen der vierten Bremse (03) und der ersten und zweiten Kupplung (14, 78) ergibt.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Rückwärtsgang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse (04, 05) und der zweiten Kupplung (37) ergibt, und/oder dass sich ein zweiter Rückwärtsgang durch Schließen der ersten Bremse (04) und der zweiten und dritten Kupplung (78, 37) ergibt.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Bremse (03) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Bremse (03) als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssigen Schaltelemente (03, 04) als synchronisierte oder unsynchronisierte Klauenkupplungen bzw. Klauenbremsen ausgebildet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die reibschlüssigen Schaltelemente Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen einsetzbar sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahren des Kraftfahrzeugs mittels eines getriebeinternen Schaltelementes, insbesondere durch die zweite Bremse (05) oder die dritte Kupplung (37) des Getriebes, erfolgt, wobei die Antriebswelle (1) ständig mit einer Kurbelwelle eines Antriebs-Motors des Kraftfahrzeugs verbunden ist.