DE102005032881A1

DE102005032881A1 - Mehrstufengetriebe

Info

Publication number: DE102005032881A1
Application number: DE200510032881
Authority: DE
Inventors: Gabor Dipl.-Ing. Diosi; Josef Dipl.-Ing. Haupt; Gerhard Dipl.-Ing. Gumpoltsberger; Peter Dipl.-Ing. Ziemer; Michael Dipl.-Ing. Kamm; Martin Dr. Brehmer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: DE102005032881B4

Abstract

Das Mehrstufengetriebe mit mindestens acht Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang umfasst vier Planetensätze (P1, P2, P3, P4), neue drehbare Wellen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) sowie mindestens sechs Schaltelemente (03, 04, 17, 56, 59, 79), wobei die Antriebswelle (1) mit dem Hohlrad des Planetensatzes (P1) verbunden und mit der Welle (7) verbindbar ist, welche ständig mit dem Sonnenrad des Planetensatzes (P4) verbunden und mit der Welle (9) verbindbar ist, die mit dem Sonnenrad des Planetensatzes (P1) verbunden und mit der Welle (5) verbindbar ist, wobei die Welle (5) mit dem Hohlrad des Planetensatzes (P3) verbunden und mit der Welle (6) verbindbar ist, welche mit dem Hohlrad des Planetensatzes (P4) und dem Steg des Planetensatzes (P2) verbunden ist, wobei die Welle (8) mit dem Steg des Planetensatzes (P1) und dem Steg des Planetensatzes (P3) verbunden ist und die Welle (3) mit dem Sonnenrad des Planetensatzes (P2) und dem Sonnenrad des Planetensatzes (P3) verbunden und an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist, wobei die Welle (4) mit dem Hohlrad des Planetensatzes (P2) verbunden und an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist und wobei die Abtriebswelle (2) mit dem Steg des Planetensatzes (P4) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, gemäß 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 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 Planetenradsatz in Form einer Zweisteg-Einheit und 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 einen Vorschaltradsatz und 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 Doppelplanetenradsatzes benötigt. Diese sind in Kraftflussrichtung im Wesentlichen hinter dem Vorschaltradsatz in Richtung Planetenradsatz in Form einer Zweisteg-Einheit angeordnet. Bei dem zweiten Leistungsweg ist eine weitere Kupplung vorgesehen, die diesen mit einem weiteren Element des Planetenradsatzes in Form einer Zweisteg-Einheit lösbar verbindet.

Des weiteren ist aus der Druckschrift US 6,139,463 ein kompaktes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches zwei 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 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.

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 Antriebswelle wirkenden, schaltbaren Planetenradsatz in Form einer Zweisteg-Einheit 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.

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 dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes über die dritte Bremse mit dem Gehäuse verbindbar.

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.

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 Schatten mindestens sieben Vorwärtsgänge ohne Gruppenschaltung schaltbar sind. Der Vorschaltsatz wird aus einem Planetenradsatz oder maximal zwei nicht schaltbaren, gekoppelten Vorschalt-Planetenradsätzen gebildet, und der Nachschaltsatz ist als schaltbares Zweisteg-Getriebe ausgebildet und weist vier freie Wellen auf. 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.

Ferner ist im Rahmen der DE 101 15 987 A1 der Anmelderin ein Mehrstufengetriebe mit mindestens sieben Gängen beschrieben. Dieses Getriebe besteht neben der Antriebswelle und der Abtriebswelle aus einem nicht schaltbaren Vorschaltradsatz und einem schaltbaren Nachschaltradsatz in Form eines Zweisteg-Vierwellen-Getriebes. 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 schaltbaren Planetenradsätzen, welche mit den sechs Schaltelementen mindestens sieben Gänge schalten kann. Dabei werden bei jedem Schaltvorgang in vorteilhafter Weise stets Gruppenschaltungen vermieden. Ein 9-Gang-Mehrstufengetriebe ist ferner aus der DE 29 36 969 A1 bekannt; es umfasst acht Schaltelemente und vier Radsätze, wobei ein Radsatz als Vorschaltgetriebe dient und das Hauptgetriebe einen Simpson-Satz und einen weiteren als Umkehrgetriebe dienenden Radsatz aufweist.

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 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.

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 mindestens acht 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. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Mehr stufengetriebe anzugeben, welches eine besonders kompakte Bauweise aufweist.

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 zumindest vier Planetensätze, im Folgenden als erster, zweiter, dritter und vierter Planetensatz bezeichnet, mindestens neun drehbare Wellen – im Folgenden als Antriebswelle, Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte und neunte 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 mindestens acht Vorwärtsgänge und mindestens ein Rückwärtsgang realisierbar sind.

Erfindungsgemäß ist die Antriebswelle ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes verbunden und über eine Kupplung mit der siebten Welle lösbar verbindbar, welche ständig mit dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes verbunden und über eine weitere Kupplung mit der neunten Welle lösbar verbindbar ist, die wiederum ständig mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes verbunden und über eine weitere Kupplung mit der fünften Welle lösbar verbindbar ist. Hierbei ist die fünfte Welle ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes verbunden und über eine weitere Kupplung mit der sechsten Welle lösbar verbindbar, welche ständig mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes und dem Steg des zweiten Planetensatzes verbunden ist.

Gemäß der Erfindung ist die achte Welle ständig mit dem Steg des ersten Planetensatzes und dem Steg des dritten Planetensatzes verbunden. Des weiteren ist die dritte Welle ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes und dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes verbunden und über eine Bremse an das Gehäuse ankoppelbar. Ferner ist die vierte Welle ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes verbunden und über eine weitere Bremse an das Gehäuse ankoppelbar, wobei die Abtriebswelle ständig mit dem Steg des vierten Planetensatzes verbunden ist.

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.

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.

Darüber hinaus ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein guter Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen bezüglich der Schlepp- und Verzahnungsverluste.

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.

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.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert.
In diesen stellen dar:
1 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
2 ein beispielhaftes Schaltschema für ein als Acht-Gang-Getriebe ausgeführtes Mehrstufengetriebe gemäß 1 und
3 ein beispielhaftes Schaltschema für ein als Zehn-Gang-Getriebe ausgeführtes Mehrstufengetriebe gemäß 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 vier Planetensätze P1, P2, P3 und P4 vorgesehen, welche als Minus-Planetensätze ausgebildet und vorzugsweise in der Reihenfolge P2, P3, P1, P4 hintereinander in axialer Richtung bzw. in Kraftflussrichtung angeordnet sind.
Wie aus 1 ersichtlich, sind sechs Schaltelemente, nämlich zwei Bremsen 03, 04 und vier Kupplungen 17, 56, 59 und 79 vorgesehen. Vorzugsweise sind die Kupplungen als Lamellenkupplungen ausgebildet.
Mit diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von mindestens acht Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt neun drehbare Wellen auf, nämlich die Wellen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9.
Erfindungsgemäß ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 1 vorgesehen, dass der Antrieb durch die Welle 1 erfolgt, welche ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes P1 verbunden und über eine Kupplung 17 mit der Welle 7 lösbar verbindbar ist, welche ständig mit dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes P4 verbunden und über eine Kupplung 79 mit der Welle 9 lösbar verbindbar ist, die ständig mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes P1 verbunden und über eine Kupplung 59 mit der Welle 5 lösbar verbindbar ist, wobei die Welle 5 ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden und über die Kupplung 56 mit der Welle 6 lösbar verbindbar ist, welche ständig mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes P4 und dem Steg des zweiten Planetensatzes P2 verbunden ist.
Gemäß der Erfindung ist die Welle 8 ständig mit dem Steg des ersten Planetensatzes P1 und dem Steg des dritten Planetensatzes P3 verbunden. Des weiteren ist die Welle 3 ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes P2 und dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden und über eine Bremse 03 an das Gehäuse G ankoppelbar. Wie aus der Figur ersichtlich ist die Welle 4 ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 verbunden und über eine Bremse 04 an das Gehäuse G ankoppelbar, wobei der Abtrieb über die Welle 2 erfolgt, die ständig mit dem Steg des vierten Planetensatzes P4 verbunden ist.
Gemäß 1 sind die Kupplungen 79 und 17 axial betrachtet zwischen dem vierten Planetensatz P4 und dem ersten Planetensatz P1 angeordnet; sie sind vorzugsweise axial betrachtet nebeneinander angeordnet und können als Lamellenkupplungen einen gemeinsamen Außenlamellenträger aufweisen. Radial betrachtet sind die Kupplungen 79 und 17 im Wesentlichen in Höhe des Sonnenrades des ersten Planetensatzes P1 angeordnet.
Die Kupplungen 59 und 56 sind gemäß 1 axial betrachtet zwischen dem vierten Planetensatz P4 und dem ersten Planetensatz P1 angeordnet; wie der Figur zu entnehmen ist, können sie axial betrachtet nebeneinander angeordnet sein und als Lamellenkupplungen einen gemeinsamen Außenlamellenträger aufweisen. Radial betrachtet sind die Kupplungen 59 und 56 oberhalb der Kupplungen 79 und 17 angeordnet.
Des weiteren können die Bremsen 03 und 04 axial betrachtet nebeneinander angeordnet sein, wobei sie radial betrachtet im Wesentlichen oberhalb des zweiten Planetensatzes P2 angeordnet sein können.
Die räumliche Anordnung der Schaltelemente kann beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung begrenzt.
In 2 ist ein beispielhaftes Schaltschema eines als Acht-Gang-Getriebe ausgeführten Mehrstufengetriebes gemäß 1 dargestellt. Für jeden Gang werden vier Schaltelemente geschlossen. Dem Schaltschema können die jeweiligen Übersetzungen i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Stufensprünge ϕ beispielhaft entnommen werden. Typische Werte für die Standübersetzungen der Planetensätze P1, P2, P3 und P4 sind jeweils –1,50, –2,30, –3,285 und –3,40. Aus 2 wird ersichtlich, dass bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen drei Schaltelemente gemeinsam benutzen.
Der erste Gang ergibt sich durch Schließen der Kupplungen 17 und 59 und der Bremsen 03 und 04, der zweite Gang durch Schließen der Bremsen 03 und 04 und der Kupplungen 59 und 79, der dritte Gang durch Schließen der Bremse 04 und der Kupplungen 56, 59 und 79 und der vierte Gang durch Schließen der Bremse 04 und der Kupplungen 17, 56 und 79. Ferner ergibt sich der fünfte Gang durch Schließen der Kupplungen 17, 56, 59 und 79, der sechste Gang durch Schließen der Bremse 03 und der Kupplungen 17, 56 und 79, der siebte Gang durch Schließen der Bremse 03 und der Kupplungen 17, 56 und 59 und der achte Gang durch Schließen der Bremse 03 und der Kupplungen 56, 59 und 79. Wie aus dem Schaltschema ersichtlich, ergibt sich der Rückwärtsgang durch Schließen der Bremsen 03 und 04 und der Kupplungen 56 und 79. Des weiteren ist der fünfte Gang als Direktgang ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Getriebe kann beispielsweise auch als Zehn-Gang-Getriebe ausgeführt sein; das entsprechende Schaltschema ist Gegenstand der 3. Der erste Gang ergibt sich demnach durch Schließen der Kupplungen 17 und 59 und der Bremsen 03 und 04, der zweite Gang durch Schließen der Bremsen 03 und 04 und der Kupplungen 59 und 79, der dritte Gang durch Schließen der Bremse 04 und der Kupplungen 17, 59 und 79, der vierte Gang durch Schließen der Bremse 04 und der Kupplungen 56, 59 und 79 und der fünfte Gang durch Schließen der Bremse 04 und der Kupplungen 17, 56 und 59. Ferner ergibt sich der sechste Gang durch Schließen der Bremse 04 und der Kupplungen 17, 56 und 79, der siebte Gang, der als Direktgang ausgelegt ist, durch Schließen der Kupplungen 17, 56, 59 und 79, der achte Gang durch Schließen der Bremse 03 und der Kupplungen 17, 56 und 79, der neunte Gang durch Schließen der Bremse 03 und der Kupplungen 17, 56 und 59 und der zehnte Gang durch Schließen der Bremse 03 und der Kupplungen 56, 59 und 79. Für den Rückwärtsgang werden die Bremsen 03 und 04 und die Kupplungen 56 und 79 benötigt.
Gemäß der Erfindung ist ein Anfahren mit einem integrierten Schaltelement möglich (IAK). Hierbei ist ein Schaltelement besonders geeignet, das im ersten Gang und im Rückwärtsgang benötigt wird, beispielsweise die Bremse 03 oder die Bremse 04.
Gemäß der Erfindung können sich auch bei gleichem Getriebeschema je nach Schaltlogik unterschiedliche Gangsprünge ergeben, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation ermöglicht wird.
Es ist zudem möglich, an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes zusätzliche Freiläufe vorzusehen, beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse oder um zwei Wellen gegebenenfalls zu verbinden.
Auf der Antriebsseite oder auf der Antriebsseite können erfindungsgemäß ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Antriebswelle 1 durch ein Kupplungselement von einem Antriebs-Motor nach Bedarf getrennt werden, wobei als Kupplungselement ein hydrodynamischer Wandler, eine hydraulische Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung, eine Magnetpulverkupplung oder eine Fliehkraftkupplung einsetzbar sind. Es ist auch möglich, ein derartiges Anfahrelement in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe anzuordnen, wobei in diesem Fall die Antriebswelle 1 ständig mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Motor und Getriebe.
Im Rahmen einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 1 oder der Abtriebswelle 2, eine verschleißfreie Bremse, wie z.B. ein hydraulischer oder elektrischer Retarder oder dergleichen, angeordnet sein, was insbesondere für den Einsatz in Nutzkraftfahrzeugen von besonderer Bedeutung ist. Des weiteren kann zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 1 oder der Abtriebswelle 2, ein Nebenabtrieb vorgesehen sein.
Die eingesetzten 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.
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.
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.

1: Welle
2: Welle
3: Welle
4: Welle
5: Welle
6: Welle
7: Welle
8: Welle
9: Welle
03: Bremse
04: Bremse
17: Kupplung
56: Kupplung
59: Kupplung
79: Kupplung
P1: Planetensatz
P2: Planetensatz
P3: Planetensatz
P4: Planetensatz
i: Übersetzung
ϕ: Stufensprung
G: Gehäuse

Claims

Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle (1) und eine Abtriebswelle (2), welche in einem Gehäuse (G) angeordnet sind, vier Planetensätze (P1, P2, P3, P4), mindestens neun drehbare Wellen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) sowie mindestens sechs Schaltelemente (03, 04, 17, 56, 59, 79), umfassend Bremsen (03, 04) und Kupplungen (17, 56, 59, 79), deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (2) bewirkt, so dass mindestens acht Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind, wobei die Antriebswelle (1) ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes (P1) verbunden und über eine Kupplung (17) mit der Welle (7) lösbar verbindbar ist, welche ständig mit dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (P4) verbunden und über eine Kupplung (79) mit der Welle (9) lösbar verbindbar ist, die ständig mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) verbunden und über eine Kupplung (59) mit der Welle (5) lösbar verbindbar ist, wobei die Welle (5) ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden und über die Kupplung (56) mit der Welle (6) lösbar verbindbar ist, welche ständig mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes (P4) und dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden ist, wobei die Welle (8) ständig mit dem Steg des ersten Planetensatzes (P1) und dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist und die Welle (3) ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden und über eine Bremse (03) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist, wobei die Welle (4) ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden und über eine Bremse (04) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist und wobei die Abtriebswelle (2) ständig mit dem Steg des vierten Planetensatzes (P4) verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetensätze (P1, P2, P3, P4) in der Reihenfolge (P2, P3, P1, P4) hintereinander in axialer Richtung bzw. in Kraftflussrichtung angeordnet sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (79) und (17) axial betrachtet zwischen dem vierten Planetensatz (P4) und dem ersten Planetensatz (P1) angeordnet sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (79) und (17) axial betrachtet nebeneinander angeordnet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (79) und (17) als Lamellenkupplungen einen gemeinsamen Außenlamellenträger aufweisen.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (79) und (17) radial betrachtet im Wesentlichen in Höhe des Sonnenrades des ersten Planetensatzes (P1) angeordnet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (59) und (56) axial betrachtet zwischen dem vierten Planetensatz (P4) und dem ersten Planetensatz (P1) angeordnet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (56) und (59) axial betrachtet nebeneinander angeordnet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (56) und (59) als Lamellenkupplungen einen gemeinsamen Außenlamellenträger aufweisen.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (56) und (59) radial betrachtet oberhalb der Kupplungen (79) und (17) angeordnet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (03) und (04) axial betrachtet nebeneinander angeordnet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (03) und (04) radial betrachtet im Wesentlichen oberhalb des zweiten Planetensatzes (P2) angeordnet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetensätze (P1, P2, P3, P4) als Minus-Planetensätze ausgebildet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass acht Vorwärtsgänge realisierbar sind, wobei sich der erste Gang durch Schließen der Kupplungen (17) und (59) und der Bremsen (03) und (04), der zweite Gang durch Schließen der Bremsen (03) und (04) und der Kupplungen (59) und (79), der dritte Gang durch Schließen der Bremse (04) und der Kupplungen (56), (59) und (79), der vierte Gang durch Schließen der Bremse (04) und der Kupplungen (17), (56) und (79), der fünfte Gang durch Schließen der Kupplungen (17), (56), (59) und (79), der sechste Gang durch Schließen der Bremse (03) und der Kupplungen (17), (56) und (79), der siebte Gang durch Schließen der Bremse (03) und der Kupplungen (17), (56) und (59) und der achte Gang durch Schließen der Bremse (03) und der Kupplungen (56), (59) und (79) ergibt.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zehn Vorwärtsgänge realisierbar sind, wobei sich der erste Gang durch Schließen der Kupplungen (17) und (59) und der Bremsen (03) und (04), der zweite Gang durch Schließen der Bremsen (03) und (04) und der Kupplungen (59) und (79), der dritte Gang durch Schließen der Bremse (04) und der Kupplungen (17), (59) und (79), der vierte Gang durch Schließen der Bremse (04) und der Kupplungen (56), (59) und (79), der fünfte Gang durch Schließen der Bremse (04) und der Kupplungen (17), (56) und (59), der sechste Gang durch Schließen der Bremse (04) und der Kupplungen (17), (56) und (79), der siebte Gang durch Schließen der Kupplungen (17), (56), (59) und (79), der achte Gang durch Schließen der Bremse (03) und der Kupplungen (17), (56) und (79), der neunte Gang durch Schließen der Bremse (03) und der Kupplungen (17), (56) und (59) und der zehnte Gang durch Schließen der Bremse (03) und der Kupplungen (56), (59) und (79) ergibt.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rückwärtsgang durch Schließen der Bremsen (03) und (04) und der Kupplungen (56) und (79) ergibt.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder geeigneten Stelle zusätzliche Freiläufe einsetzbar sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiläufe zwischen den Wellen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) und dem Gehäuse (G) vorgesehen sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Antrieb und Abtrieb auf der gleichen Seite des Gehäuses vorgesehen sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Achs- und/oder ein Verteilerdifferential auf der Antriebsseite oder der Abtriebsseite angeordnet ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) durch ein Kupplungselement von einem Antriebs-Motor trennbar ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplungselement ein hydrodynamischer Wandler, eine hydraulische Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung, eine Magnetpulverkupplung oder eine Fliehkraftkupplung vorgesehen ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe ein externes Anfahrelement, insbesondere nach Anspruch 21 oder 22, an ordbar ist, wobei die Antriebswelle (1) fest mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahren mittels eines Schaltelements (03, 04) des Getriebes erfolgt, wobei die Antriebswelle (1) ständig mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Motor und Getriebe ein Torsionsschwingungsdämpfer anordbar ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Welle eine verschleißfreie Bremse anordbar ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder Welle ein Nebenabtrieb anordbar ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenabtrieb auf der Antriebswelle (1) oder der Abtriebswelle (2) anordbar ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen einsetzbar sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass als Schaltelemente formschlüssige Bremsen und/oder Kupplungen vorgesehen sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Welle als Generator und/oder als zusätzliche Antriebsmaschine eine elektrische Maschine anbringbar ist.