DE102006001760A1

DE102006001760A1 - Multistep gear for use in motor vehicle automatic transmission, has planetary sets arranged in axial direction, brake coupled at housing, and output shaft connected with internal gear of one planatery set

Info

Publication number: DE102006001760A1
Application number: DE200610001760
Authority: DE
Inventors: Gabor Diosi; Josef Haupt; Gerhard Gumpoltsberger; Peter Ziemer; Martin Dr. Brehmer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2007-08-09

Abstract

The gear has three planetary sets that are arranged in an axial direction, and a drive shaft (1) and an output shaft (2) that are arranged in a housing (G). The drive shaft is connected with a sun wheel of one of the planetary sets, and a coupler (17) is detachably connected with a rotatable shaft. A brake (5) is coupled at the housing, and the output shaft is connected with an internal gear of one of the 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 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.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, a planetary gearset arranged concentrically to the output shaft in the form of a two-track unit and five shift elements in the form of three clutches and two brakes whose optional blocking in pairs the different gear ratios between the drive shaft and the output shaft determined. Here, the transmission has a Vorschaltradsatz and two power paths, so that six forward gears are achieved by the selective pairwise intervention of the five shift elements.

Hierbei werden bei dem ersten Leistungsweg zwei Kupplungen zur Übertragung des Drehmomentes vom Vorschaltradsatz zu zwei Elementen des Planetenradsatzes 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 Kupp lung vorgesehen, die diesen mit einem weiteren Element des Planetenradsatzes in Form einer Zweisteg-Einheit lösbar verbindet.in this connection At the first power path, two clutches are transmitted the torque from the transfer gearset to two elements of the planetary gear set needed. These are in the direction of power flow substantially behind the transfer gear arranged in the direction of planetary gear in the form of a two-track unit. In the second power path another coupling is provided, this with another element of the planetary gear set in the form a two-piece unit solvable combines.

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.Furthermore, from the document US 6,139,463 a compact planetary multi-stage transmission, in particular for a motor vehicle, which has two 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 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 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.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, in addition to the speed of the drive shaft selectively acting on the output shaft, a switchable planetary gear in the form of a two-leg unit by selectively closing the used switching elements are switchable such that to switch from a gear in the respective 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 Antriebswelle 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.From the DE 199 12 480 A1 is an automatically switchable motor vehicle transmission with three input planetary gear sets and three brakes and two clutches for switching six forward gears and one reverse gear and with a drive and a drive 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 with the housing and / or the sun gear of the third planetary gear set via the third brake with 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 which transmits a 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 a Output element which is 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, gekoppelten Vorschalt-Planetenradsätzen gebildet, und der Nachschaltsatz ist als schaltbares Zweisteg-Vierwellen-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 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 gear set or a maximum of two non-switchable, coupled planetary gear sets, and the rear-set is designed as a switchable two-bar four-shaft transmission and has 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 additionally with a sixth switching element and the first free shaft with a seventh switching element.

Ferner ist im Rahmen der DE 101 15 987 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 bekannt; es umfasst acht Schaltelemente und vier Radsätze.Furthermore, under the DE 101 15 987 the applicant described a multi-speed transmission with at least seven gears. In addition to the drive shaft and the output shaft, this transmission consists of a non-shiftable transfer gearset and a shiftable rear-mounted gearset in the form of a two-track four-shaft transmission. 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 rear-mounted gear set consists of two switchable planetary gear sets, which can switch at least seven gears with the six shift elements. In this case, each switching operation in an advantageous manner always group circuits are avoided. A 9-speed multi-speed transmission is also from the DE 29 36 969 known; It includes eight shift elements and four wheelsets.

Des weiteren sind aus der US 6,716,131 B1 Mehrstufengetriebe bekannt, welche drei gekoppelte Minus-Planetensätze, drei Kupplungen und zwei Bremsen umfassen. Diese Getriebe können als 5-Gang, 6-Gang- und 7-Gang-Getriebe ausgebildet werden, wobei ein Element eines der Planetensätze ständig drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, so dass die Getriebe sechs drehbare Wellen aufweisen.Furthermore, from the US 6,716,131 B1 Multi-speed transmissions are known which include three coupled minus planetary gear sets, three clutches and two brakes. These transmissions may be formed as 5-speed, 6-speed and 7-speed transmissions, wherein an element of one of the planetary gear sets is constantly rotatably connected to the housing, so that the transmission have six rotatable shafts.

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.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 a 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, Schalt elemente 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.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 as well as 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 at least eight 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 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 mindestens acht 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, the selective engagement causes different ratios between the drive shaft and the output shaft, so preferably at least eight 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 siebten Welle lösbar verbindbar, welche ständig mit dem Steg des ersten Planetensatzes verbunden und über eine weitere Kupplung mit der sechsten Welle lösbar verbindbar ist, wobei die sechste Welle ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes verbunden und über eine weitere Kupplung mit der vierten Welle lösbar verbindbar ist. Gemäß der Erfindung ist die vierte Welle ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes verbunden und über eine Bremse an das Gehäuse ankoppelbar ist, wobei die dritte Welle ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes und dem Steg des dritten Planetensatzes verbunden und über eine weitere Bremse an das Gehäuse ankoppelbar ist. Die fünfte Welle ist ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes und dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes verbunden und über eine weitere Bremse an das Gehäuse ankoppelbar; die Abtriebswelle ist ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes verbunden.in this connection is the drive shaft constantly connected to the sun gear of the second planetary gear set and via a Coupling with the seventh shaft releasably connectable, which constantly connected to the bridge of the first planetary gear set and over a Another coupling with the sixth shaft is detachably connectable, wherein the sixth wave constantly connected to the bridge of the second planetary gear set and another Clutch with the fourth shaft detachable is connectable. According to the invention is the fourth wave constantly with the ring gear of the third planetary gear set and connected via a Brake can be coupled to the housing is, being the third wave constantly with the ring gear of the second planetary gear set and the bridge of the third Connected and over a planetary gear set additional brake to the housing can be coupled. The fifth Wave is constantly with the sun gear of the third planetary gear set and the sun gear of the first one Planet set connected and over another brake to the housing coupled; the output shaft is constantly connected to the ring gear of the first planetary gearset connected.

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 drei Bremsen und drei 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 three Brakes and three 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 bezüglich der Schlepp- und Verzahnungsverluste.Furthermore results in the inventive multi-step transmission good efficiency in the main gears with respect to 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.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.The Invention will be exemplified below with reference to the drawings explained in more detail.

In diesen stellen dar: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 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 als Minus-Planetensätze ausgebildet und bevorzugterweise in der Reihenfolge P2, P3, P1 hintereinander in axialer Richtung angeordnet sind.In 1 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 designed as minus planetary gear sets and are preferably arranged in the order P2, P3, P1 behind each other in the axial direction.

Wie aus 1 ersichtlich, sind sechs Schaltelemente, nämlich drei Bremsen 03, 04, 05 und drei Kupplungen 17, 46 und 67, vorgesehen. Vorzugsweise sind die Kupplungen als Lamellenkupplungen bzw. die Bremsen als Lamellenbremsen ausgebildet.How out 1 can be seen, six switching elements, namely three brakes 03 . 04 . 05 and three couplings 17 . 46 and 67 , intended. Preferably, the clutches are designed as multi-plate clutches and the brakes as multi-disc brakes.

Mit diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von acht Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt sieben drehbare Wellen auf, nämlich die Wellen 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7.With these switching elements a selective switching of eight forward gears and one reverse gear can be realized. The multi-speed transmission according to the invention has a total of seven rotatable shafts, namely the waves 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 and 7 ,

Erfindungsgemäß ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 1 vorgesehen, dass der Antrieb durch die Welle 1 erfolgt, welche ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes P2 verbunden und über eine Kupplung 17 mit der Welle 7 lösbar verbindbar ist, welche ständig mit dem Steg des ersten Planetensatzes P1 verbunden und über die Kupplung 67 mit der Welle 6 lösbar verbindbar ist, wobei die Welle 6 ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes P2 verbunden und über eine Kupplung 46 mit der Welle 4 lösbar verbindbar ist. Hierbei ist die Welle 4 ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden und über die Bremse 04 an das Gehäuse G ankoppelbar. Gemäß der Erfindung ist die Welle 3 ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 und dem Steg des dritten Planetensatzes P3 verbunden und über die Bremse 03 an das Gehäuse ankoppelbar. Ferner ist die Welle 5 ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 und dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes P1 verbunden und über die Bremse 05 an das Gehäuse G ankoppelbar; die Abtriebswelle 2 ist erfindungsgemäß ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes P1 verbunden.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 second planetary gear set P2 and a clutch 17 with the wave 7 is releasably connectable, which is constantly connected to the web of the first planetary gear set P1 and the clutch 67 with the wave 6 is detachably connectable, the shaft 6 constantly connected to the web of the second planetary gearset P2 and a clutch 46 with the wave 4 is detachably connectable. Here is the wave 4 constantly connected to the ring gear of the third planetary gear set P3 and the brake 04 can be coupled to the housing G. According to the invention, the shaft 3 constantly connected to the ring gear of the second planetary gear set P2 and the bridge of the third planetary gear set P3 and the brake 03 can be coupled to the housing. Further, the wave 5 constantly connected to the sun gear of the third planetary gear set P3 and the sun gear of the first planetary gearset P1 and the brake 05 can be coupled to the housing G; the output shaft 2 According to the invention is constantly connected to the ring gear of the first planetary gear set P1.

Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Kupplungen 67 und 17 axial betrachtet zwischen dem zweiten Planetensatz P2 und dem dritten Planeten satz P3 angeordnet. Des weiteren ist die Kupplung 67 radial betrachtet im Wesentlichen oberhalb der Kupplung 17 angeordnet.In the embodiment shown, the couplings are 67 and 17 axially considered between the second planetary gear set P2 and the third planetary set P3 arranged. Furthermore, the clutch 67 viewed radially substantially above the coupling 17 arranged.

Vorzugsweise kann der Außenlamellenträger der Kupplung 67 radial betrachtet oberhalb der Kupplung 17 geführt sein; die Bremsen 03, 04 und 05 sind axial betrachtet vorzugsweise nebeneinander angeordnet.Preferably, the outer disk carrier of the clutch 67 viewed radially above the coupling 17 be guided; the brake 03 . 04 and 05 are axially considered preferably arranged side by side.

Die räumliche Anordnung der Schaltelemente kann beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung begrenzt.The spatial Arrangement of the switching elements can be arbitrary and is only by the dimensions and the external shape limited.

In 2 ist ein beispielhaftes Schaltschema des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes gemäß 1 dargestellt.In 2 is an exemplary circuit diagram of the multi-speed transmission according to the invention according to 1 shown.

Für jeden Gang werden drei Schaltelemente geschlossen. Dem Schaltschema können die jeweiligen Übersetzungen i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Stufensprünge ϕ beispielhaft entnommen werden. Aus dem Schaltschema wird ersichtlich, dass bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen zwei Schaltelemente gemeinsam benutzen. In vorteilhafter Weise sind die Stufensprünge in den oberen Gängen klein. Des weiteren ist der fünfte Gang als Direktgang ausgelegt.For each Gang three switching elements are closed. The circuit diagram can the respective translations i of the individual gear steps and the step increments φ to be determined therefrom by way of example be removed. From the circuit diagram it is apparent that at sequential switching avoided double circuits or group circuits because two adjacent gear stages share two switching elements in common to use. Advantageously, the increments in the upper passages small. Furthermore, the fifth is Gear designed as a direct gear.

Typische Werte für die Standübersetzungen der Planetensätze P1, P2, P3 sind jeweils –2,95, –3,7 bzw. –3,7.typical Values for the stand translations of planetary gear sets P1, P2, P3 are -2.95, -3.7 and -3.7, respectively.

Der erste Gang ergibt sich durch Schließen der Kupplung 67 und der Bremsen 04 und 05, der zweite Gang durch Schließen der Bremse 04 und der Kupplungen 46 und 67, der dritte Gang durch Schließen der Kupplungen 46 und 67 und der Bremse 03 und der vierte Gang durch Schließen der Kupplungen 46 und 67 und der Bremse 05. Ferner ergibt sich der fünfte Gang durch Schließen der Kupplungen 17, 46 und 67, dersechste Gang durch Schließen der Kupplungen 17 und 46 und der Bremse 05, der siebte Gang durch Schließen der Kupplungen 17 und 46 und der Bremse 03 und der achte Gang durch Schließen der Kupplungen 17 und 46 und der Bremse 04.The first gear is obtained by closing the clutch 67 and the brakes 04 and 05 , the second gear by closing the brake 04 and the couplings 46 and 67 , the third gear by closing the clutches 46 and 67 and the brake 03 and the fourth gear by closing the clutches 46 and 67 and the brake 05 , Furthermore, there is the fifth gear by closing the clutches 17 . 46 and 67 , the sixth gear by closing the clutches 17 and 46 and the brake 05 , the seventh gear by closing the clutches 17 and 46 and the brake 03 and the eighth gear by closing the clutches 17 and 46 and the brake 04 ,

Wie aus dem Schaltschema ersichtlich, ergibt sich der Rückwärtsgang durch Schließen der Bremse 04 und der Kupplungen 17 und 67.As can be seen from the wiring diagram, the reverse gear is obtained by closing the brake 04 and the couplings 17 and 67 ,

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 (Kupplung 67 oder Bremse 04).According to the invention, starting with an integrated switching element is possible (IAK). Here, a switching element is particularly suitable, which is needed in first gear and in reverse (clutch 67 or brake 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.According to the invention can even with the same transmission scheme depending on the switching logic 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 Antriebsseite können erfindungsgemäß ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden.On the drive side or on the drive 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 as Lastschaltende clutches or brakes be formed. In particular, non-positive clutches or brakes, such as multi-plate clutches, band brakes and / or cone clutches can be used. Furthermore, as a switching elements and positive brakes and / or clutches, such as 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.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.

11: Wellewave
22: Wellewave
33: Wellewave
44: Wellewave
55: Wellewave
66: Wellewave
77: Wellewave
0303: Bremsebrake
0404: Bremsebrake
0505: Bremsebrake
1717: Kupplungclutch
4646: Kupplungclutch
6767: Kupplungclutch
P1P1: Planetensatzplanetary set
P2P2: Planetensatzplanetary set
P3P3: Planetensatzplanetary 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), seven rotatable shafts ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) as well as six switching elements ( 03 . 04 . 05 . 17 . 46 . 67 ), comprising three brakes ( 03 . 04 . 05 ) and three couplings ( 17 . 46 . 67 ), whose selective engagement different transmission ratios between the drive shaft ( 1 ) and the output shaft ( 2 ), so that at least eight forward gears and one reverse gear can be realized, wherein the drive shaft ( 1 ) is continuously connected to a sun gear of the second planetary gearset (P2) and via the first clutch ( 17 ) with the seventh wave ( 7 ), which is permanently connected to a web of the first planetary gear set (P1) and via the third clutch ( 67 ) with the sixth wave ( 6 ) is releasably connectable, wherein the sixth wave ( 6 ) is constantly connected to a web of the second planetary gear set (P2) and via the second clutch ( 46 ) with the fourth wave ( 4 ) is detachably connectable, which is constantly connected to a ring gear of the third planetary gear set (P3) and via the second brake ( 04 ) is connectable to a housing (G) of the transmission, wherein the third shaft ( 3 ) continuously connected to a ring gear of the second planetary gear set (P2) and a web of the third planetary gear set (P3) and via the first brake ( 03 ) is connectable to the housing (G), wherein the fifth wave ( 5 ) is continuously connected to a sun gear of the third planetary gear set (P3) and a sun gear of the first planetary gear train (P1) and via the third brake ( 05 ) is connectable to the housing (G) and wherein the output shaft ( 2 ) is constantly connected to a ring gear of the first planetary gear set (P1).

Multi-step transmission according to Claim 1, characterized that the planetary gear sets (P1, P2, P3) in the order P2, P3, P1 in succession in axial Direction are arranged.

Multi-step transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the planetary gear sets (P1, P2, P3) are designed as minus planetary gear sets.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the first and third clutches ( 17 . 67 ), viewed axially, between the second planetary gear set (P2) and the third planetary gear set (P3) are arranged.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the third clutch ( 67 ), viewed radially, substantially above the first coupling (FIG. 17 ) is arranged.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that an outer disk carrier of the third clutch ( 67 ), viewed radially, above the first coupling ( 17 ) is guided.

Multi-speed transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the three brakes ( 03 . 04 and 05 ), viewed axially, are arranged side by side.

Multi-step transmission after one of the preceding Henden claims, characterized in that the first gear by closing the third clutch ( 67 ) and the second and third brake ( 04 . 05 ), the second gear by closing the second brake ( 04 ) and the second and third clutches ( 46 . 67 ), the third gear by closing the second and third clutch ( 46 . 67 ) and the first brake ( 03 ), the fourth gear by closing the second and third clutch ( 46 . 67 ) and the third brake ( 05 ), the fifth gear by closing the three clutches ( 17 . 46 . 67 ), the sixth gear by closing the first and second clutch ( 17 . 46 ) and the third brake ( 05 ), the seventh gear by closing the first and second clutch ( 17 . 46 ) and the first brake ( 03 ) and the eighth gear by closing the first and second clutch ( 17 . 46 ) and the second brake ( 04 ).

Multi-speed transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the reverse gear by closing the second brake ( 04 ) and the first and third clutch ( 17 . 67 ).

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

Multi-speed transmission according to claim 10, characterized in that the freewheels between the shafts ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) and the housing (G) are provided.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized 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.

Multi-step transmission according to Claim 14, characterized 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-step 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 14 or 15, can be arranged, wherein the drive shaft ( 1 ) is firmly connected to the crankshaft of the engine.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the starting by means of a switching element ( 04 . 67 ) of the transmission, wherein the drive shaft ( 1 ) is constantly connected to the crankshaft of the engine.

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

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

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

Multi-speed transmission according to claim 20, 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-shifting clutches or Brakes are formed.

Multi-step transmission according to Claim 22, characterized that multi-plate clutches, band brakes and / or cone clutches used are.

Multi-step transmission according to one of claims 1 to 21, 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.