DE102006001763A1

DE102006001763A1 - Multi-step gear for use in planetary transmission e.g. automatic gear, for motor vehicle, in which selective intervention of brakes and clutches cause different transmission ratios between input shaft and output shaft

Info

Publication number: DE102006001763A1
Application number: DE200610001763
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: 2007-08-23

Abstract

The multi-step gear has an input shaft and an output shaft, which are arranged in housing (G). The gear has three planetary kit (P1,P2,P3), six rotating shafts (1,2,3,4,5,6), six switching elements, which comprises two brakes (03,04) and four clutches (15,23,25,46). The selective intervention of brakes and clutches causes different transmission ratios between input shaft and output shaft, so that seven forward gears and one reverse gear are implemented.

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 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.From the DE 199 12 480 A1 is an automatically switchable motor vehicle transmission with three single-planetary gear sets and three brakes and two clutches for switching six forward gears and one reverse gear and with a drive and an output shaft known. The automatically switchable motor vehicle transmission is designed such that the drive shaft is connected directly to the sun gear of the second planetary gear set and that the drive shaft via the first clutch to the sun gear of the first planetary gear set and / or via the second clutch to the web of the first planetary gear set is connectable. Additionally or alternatively, the sun gear of the first planetary gear set via the first brake with the housing of the transmission and / or the web of the first planetary gear set via the second brake 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, mit dem ersten Vorschalt-Planetenradsatz gekoppelten Vorschalt-Planetenradsätzen gebildet, und der Nachschaltsatz ist als schaltbares Zweisteg-Vierwellen-Getriebe mit zwei schaltbaren Nachschalt-Planetenradsätzen 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 Vorschaltsatz is formed from a planetary gearset or a maximum of two non-switchable, coupled to the first planetary gearset planetary gear sets, and the Nachschaltsatz is designed as a switchable two-track four-shaft transmission with two switchable rear-mounted Planetenradsätzen 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 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.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 A1 known; it comprises eight shift elements and four sets of wheels, one wheel set serves as a Vorschaltgetriebe and the main gear has a Simpson set and another serving as a reverse gear wheelset.

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 Avoid double switching, so that when switching in defined gear groups only one switching element is changed.

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

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

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

Hierbei ist die Antriebswelle ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes verbunden und über eine Kupplung mit der fünften Welle lösbar verbindbar, welche über eine weitere Kupplung mit der Abtriebswelle lösbar verbindbar ist und ständig mit dem Steg des dritten Planetensatzes verbunden ist. Die dritte Welle ist ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes und dem Steg des zweiten Planetensatzes verbunden und über eine Bremse an das Gehäuse ankoppelbar, wobei die vierte Welle ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes verbunden und über eine weitere Bremse an das Gehäuse ankoppelbar ist und wobei die sechste Welle ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes und dem Steg des ersten Planetensatzes verbunden und über eine weitere Kupplung mit der vierten Welle lösbar ver bindbar ist. Des weiteren ist das Sonnenrad des ersten Planetensatzes über eine Welle ständig mit dem Gehäuse verbunden und die Abtriebswelle ist ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes verbunden. Gemäß der Erfindung sind über eine weitere Kupplung die zweite und die dritte Welle, die dritte und die vierte Welle oder die vierte und die fünfte Welle lösbar miteinander verbindbar.Here, the drive shaft is constantly connected to the ring gear of the first planetary gearset and detachably connectable via a clutch with the fifth shaft, which is releasably connectable via a further clutch to the output shaft and is constantly connected to the web of the third planetary gear set. The third wave is constantly connected to the ring gear of the third planetary gearset and the bridge of the second planetary gearset and can be coupled to the housing via a brake, wherein the fourth shaft is continuously connected to the sun gear of the second planetary gear set and can be coupled to the housing via a further brake and wherein the sixth shaft is constantly connected to the sun gear of the third planetary gear set and the web of the first planetary gear set and via a further coupling with the fourth wave releasably ver bindable. Furthermore, the sun gear of the first planetary gear set is constantly connected to the housing via a shaft and the output shaft is constantly connected to the ring gear of the second planetary gearset. According to the invention, the second and the third shaft, the third and the fourth shaft or the fourth and the fifth shaft are detachably connectable to each other via a further coupling.

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 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.Furthermore is the multi-stage transmission according to the invention by a small number of switching elements, preferably two Brakes and four clutches, the construction cost significantly reduced. Advantageously, it is 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.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.

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

1 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes; 1 a schematic view of a preferred embodiment of a multi-speed transmission according to the invention;

2 eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes; 2 a schematic view of a second preferred embodiment of a multi-speed transmission according to the invention;

3 eine schematische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes; und 3 a schematic view of another preferred embodiment of a multi-speed transmission according to the invention; and

4 ein beispielhaftes Schaltschema für das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe gemäß den 1, 2 und 3. 4 an exemplary circuit diagram for the multi-speed transmission according to the invention according to the 1 . 2 and 3 ,

In den 1, 2 und 3 ist ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe mit einer Antriebswelle 1 und einer Abtriebswelle 2 dargestellt, welche in einem Gehäuse G angeordnet sind. Es sind drei Planetensätze P1, P2, P3 vorgesehen, welche als Minus-Planetensätze ausgebildet sind und vorzugsweise in der Reihenfolge P1, P2, P3 hintereinander in axialer Richtung bzw. in Kraftflussrichtung angeordnet sind. Der erste Planetensatz P1 ist als nicht schaltbare Reduzierstufe ausgeführt.In the 1 . 2 and 3 is an inventive multi-stage transmission with a drive shaft 1 and an output shaft 2 shown, which are arranged in a housing G. There are three planetary gear sets P1, P2, P3 provided, which are designed as negative planetary gear sets and are preferably arranged in the order P1, P2, P3 behind each other in the axial direction or in the direction of force flow. The first planetary set P1 is designed as a non-switchable Reduzierstufe.

Das erfindungsgemäße Getriebe weist sechs Schaltelemente auf, nämlich zwei Bremsen und vier Kupplungen. Vorzugsweise sind die Kupplungen als Lamellenkupplungen ausgebildet. Mit diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von sieben Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang realisierbar. Ferner sind insgesamt sechs drehbare Wellen vorgesehen, nämlich die Wellen 1, 2, 3, 4, 5 und 6.The transmission according to the invention has six switching elements, namely two brakes and four clutches. Preferably, the clutches are designed as multi-plate clutches. With these switching elements a selective switching of seven forward gears and one reverse gear can be realized. Furthermore, a total of six rotatable shafts are provided, namely the shafts 1 . 2 . 3 . 4 . 5 and 6 ,

Bezugnehmend auf die 1, 2 und 3 ist bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe vorgesehen, dass der Antrieb durch die Welle 1 erfolgt, welche ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes P1 verbunden ist und über die Kupplung 15 mit der Welle 5 lösbar verbindbar ist, welche über die Kupplung 25 mit der Abtriebswelle 2 lösbar verbindbar und ständig mit dem Steg des dritten Planetensatzes P3 verbunden ist. Des weiteren ist die Welle 3 ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes P3 und dem Steg des zweiten Planetensatzes P2 verbunden und über die Bremse 03 an das Gehäuse G ankoppelbar. Wie aus den 1, 2 und 3 ersichtlich, ist die Welle 4 ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes P2 verbunden und über die Bremse 04 an das Gehäuse G ankoppelbar. Die Welle 6 ist ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 und dem Steg des ersten Planetensatzes P1 verbunden und über die Kupplung 46 mit der Welle 4 lösbar verbindbar; das Sonnenrad des ersten Planetensatzes P1 ist mit dem Gehäuse G verbunden.Referring to the 1 . 2 and 3 is provided in the multi-stage transmission according to the invention that the drive through the shaft 1 takes place, which is constantly connected to the ring gear of the first planetary gear set P1 and the clutch 15 with the wave 5 is detachably connectable, which via the coupling 25 with the output shaft 2 detachably connectable and constantly connected to the web of the third planetary gear set P3. Furthermore, the wave 3 constantly with the ring gear of the third Planet set P3 and the bridge of the second planetary gear set P2 connected and the brake 03 can be coupled to the housing G. Like from the 1 . 2 and 3 Obviously, the wave is 4 constantly connected to the sun gear of the second planetary gear set P2 and the brake 04 can be coupled to the housing G. The wave 6 is constantly connected to the sun gear of the third planetary gear set P3 and the land of the first planetary gearset P1 and via the clutch 46 with the wave 4 releasably connectable; the sun gear of the first planetary gearset P1 is connected to the housing G.

Der Abtrieb erfolgt über die Welle 2, welche ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 verbunden ist.The output is via the shaft 2 , which is constantly connected to the ring gear of the second planetary gear set P2.

Des weiteren weist das erfindungsgemäße Getriebe eine weitere Kupplung 23 bzw. 34 bzw. 45 auf.Furthermore, the transmission according to the invention has a further clutch 23 respectively. 34 respectively. 45 on.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Welle 3 über die Kupplung 23 lösbar mit der Abtriebswelle 2 verbindbar, während beim Ausführungsbeispiel nach 2 die Welle 3 über die Kupplung 34 mit der Welle 4 lösbar verbindbar ist. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese weitere Kupplung mit 45 bezeichnet, welche hier die Wellen 4 und 5 lösbar miteinander verbindet.At the in 1 the embodiment shown is the shaft 3 over the clutch 23 detachable with the output shaft 2 connectable, while in the embodiment according to 2 the wave 3 over the clutch 34 with the wave 4 is detachably connectable. In the in 3 illustrated embodiment, this further coupling with 45 called, which here the waves 4 and 5 detachably interconnects.

Gemäß der Erfindung sind die Kupplungen 15 und 25 axial betrachtet im Wesentlichen nebeneinander angeordnet, wobei der Außenlamellenträger der Kupplung 25 radial betrachtet oberhalb der Kupplung 15 angeordnet ist.According to the invention, the couplings 15 and 25 considered axially juxtaposed substantially, wherein the outer disk carrier of the clutch 25 viewed radially above the coupling 15 is arranged.

Die räumliche Anordnung der Schaltelemente kann beliebig sein und ist 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 4 ist ein beispielhaftes Schaltschema des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes gemäß den 1, 2 und 3 dargestellt. Für jeden Gang werden zwei 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 und P3 sind jeweils –2,23, –2,13 und –1,55. Des weiteren kann dem Schaltschema entnommen werden, dass bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen ein Schaltelement gemeinsam benutzen. Der vierte Gang ist hierbei vorzugsweise als direkter Gang ausgebildet, wobei die Stufensprünge in den oberen Gängen klein sind.In 4 is an exemplary circuit diagram of the multi-speed transmission according to the invention according to the 1 . 2 and 3 shown. For each gear two switching elements are closed. The shift scheme can be taken by way of example from the respective ratios i of the individual gear steps and the incremental steps φ to be determined therefrom. Typical values for the stationary ratios of the planetary gear sets P1, P2 and P3 are respectively -2.23, -2.13 and -1.55. Furthermore, it can be seen from the circuit diagram that in the case of sequential switching mode, double circuits or group circuits are avoided, since two adjacent gear stages share a switching element. The fourth gear is preferably designed as a direct gear, wherein the increments in the upper gears are small.

Der erste Gang ergibt sich durch Schließen der Bremse 03 und der Kupplung 25, der zweite Gang durch Schließen der Bremse 04 und der Kupplung 25 und der dritte Gang durch Schließen der Kupplung 25 und der Kupplung 46. Ferner ergibt sich der vierte Gang durch Schließen der Kupplung 15 und der Kupplung 25, der fünfte Gang durch Schließen der Kupplung 15 und der vierten Kupplung 23, 34, 45, der sechste Gang durch Schließen der Kupplungen 15 und 46 und der siebte Gang durch Schließen der Bremse 04 und der Kupplung 15. Wie aus dem Schaltschema ersichtlich, ergibt sich der Rückwärtsgang durch Schließen der Bremse 03 und der Kupplung 46.The first gear is obtained by closing the brake 03 and the clutch 25 , the second gear by closing the brake 04 and the clutch 25 and the third gear by closing the clutch 25 and the clutch 46 , Furthermore, the fourth gear results by closing the clutch 15 and the clutch 25 , the fifth gear by closing the clutch 15 and the fourth clutch 23 . 34 . 45 , the sixth gear by closing the clutches 15 and 46 and the seventh gear by closing the brake 04 and the clutch 15 , As can be seen from the wiring diagram, the reverse gear is obtained by closing the brake 03 and the clutch 46 ,

Gemäß der Erfindung ist ein Anfahren mit einem integrierten Schaltelement möglich, wobei dazu insbesondere die Bremse 03 geeignet ist, welche im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang benötigt wird. Des weiteren können sich bei gleichem Getriebeschema je nach Schaltlogik unterschiedliche Gangsprünge ergeben, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation ermöglicht wird.According to the invention, starting up with an integrated switching element is possible, in which case in particular the brake 03 is suitable, which is needed in the first forward and reverse gear. Furthermore, depending on the switching logic, different gear steps may result with the same transmission scheme, so that an application-specific or vehicle-specific variation is made possible.

Es ist zudem möglich, an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes zusätzliche Freiläufe vorzusehen, beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse oder um zwei Wellen gegebenenfalls zu verbinden.It is also possible additional at each suitable point of the multi-speed transmission To provide freewheels, for example, between a shaft and the housing, or possibly two shafts connect to.

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

Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Antriebswelle 1 durch ein Kupplungselement von einem Antriebs-Motor nach Bedarf getrennt werden, wobei als Kupplungselement ein hydrodynamischer Wandler, eine hydraulische Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung, eine Magnetpulverkupplung oder eine Fliehkraftkupplung einsetzbar sind. Es ist auch möglich, ein derartiges Anfahrelement in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe anzuordnen, wobei in diesem Fall die Antriebswelle 1 ständig mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist.In the context of an advantageous development, the drive shaft 1 be separated by a coupling element of a drive motor as needed, with a hydrodynamic converter, a hydraulic clutch, a dry starting clutch, a wet starting clutch, a magnetic powder clutch or a centrifugal clutch can be used as a coupling element. It is also possible to arrange such a starting element in the power flow direction behind the transmission, in which case the drive shaft 1 constantly connected to the crankshaft of the engine.

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

Im Rahmen einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 1 oder der Abtriebswelle 2, eine verschleißfreie Bremse, wie z.B. ein hydraulischer oder elektrischer Retarder oder dergleichen, angeordnet sein, was insbesondere für den Einsatz in Nutzkraftfahrzeugen von besonderer Bedeutung ist. Des weiteren kann zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 1 oder der Abtriebswelle 2, ein Nebenabtrieb vorgesehen sein.In the context of a further, not shown embodiment of the invention can on each shaft, preferably on the drive shaft 1 or the output shaft 2 , a wear-free brake, such as a hydraulic or electric retarder or the like, be arranged, which is particularly important for use in commercial vehicles of particular importance. Furthermore, to drive additional units on each shaft, preferably on the drive shaft 1 or the output shaft 2 be provided a power take-off.

Die eingesetzten Schaltelemente können als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein. Insbesondere können kraftschlüssige Kupplungen oder Bremsen, wie z.B. Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen, verwendet werden. Des weiteren können als Schaltelemente auch formschlüssige Bremsen und/oder Kupplungen, wie z.B. Synchronisierungen oder Klauenkupplungen eingesetzt werden.The used switching elements can be designed as a load-shifting clutches or brakes. Especially can frictional Clutches or brakes, such as Multi-disc clutches, band brakes and / or cone clutches. Furthermore, as Switching elements also form-fitting Brakes and / or clutches, e.g. Synchronizations or jaw couplings used become.

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
0303: Bremsebrake
0404: Bremsebrake
1515: Kupplungclutch
2323: Kupplungclutch
2525: Kupplungclutch
3434: Kupplungclutch
4545: Kupplungclutch
4646: 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), at least six rotatable shafts ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ) as well as six switching elements ( 03 . 04 . 15 . 23 . 25 . 34 . 45 . 46 ), comprising two brakes ( 03 . 04 ) and four couplings ( 15 . 23 . 25 . 34 . 45 . 46 ), whose selective engagement different transmission ratios between the drive shaft ( 1 ) and the output shaft ( 2 ), so that seven forward gears and one reverse gear can be realized, wherein the drive shaft ( 1 ) is constantly connected to a ring gear of the first planetary gear set (P1) and via the first clutch ( 15 ) with the fifth wave ( 5 ) is releasably connectable, which via the first coupling ( 25 ) with the output shaft ( 2 ) is releasably connectable and constantly connected to a web of the third planetary gear set (P3), wherein the third wave ( 3 ) is continuously connected to a ring gear of the third planetary gear set (P3) and a web of the second planetary gear set (P2) and via the first brake ( 03 ) is connectable to the housing (G), wherein the fourth wave ( 4 ) is continuously connected to a sun gear of the second planetary gear set (P2) and via the second brake ( 04 ) can be coupled to the housing (G), the sixth shaft ( 6 ) is continuously connected to a sun gear of the third planetary gear set (P3) and a web of the first planetary gear set (P1) and via the fourth clutch ( 46 ) with the fourth wave ( 4 ) is detachably connectable, wherein a sun gear of the first planetary gear set (P1) is permanently connected to the housing (G) and the output shaft ( 2 ) is continuously connected to a ring gear of the second planetary gear set (P2) and wherein the output shaft ( 2 ) and the third wave ( 3 ), the third and fourth wave ( 3 . 4 ) or the fourth and fifth wave ( 4 . 5 ) via the second clutch ( 23 . 34 . 45 ) are releasably connectable to each other.

Multi-step transmission according to Claim 1, characterized that the planetary gear sets (P1, P2, P3) as minus planetary gear sets are formed.

Multi-step transmission according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the planetary gear sets (P1, P2, P3) in the order "P1, P2, P3" in the axial direction arranged behind one another or in the direction of flow of force one behind the other are.

Multi-speed transmission according to claim 1, 2 or 3, characterized in that for the first gear, the brake ( 03 ) and the coupling ( 25 ), for the second gear the brake ( 04 ) and the coupling ( 25 ), for third gear the clutch ( 25 ) and the coupling ( 46 ), for the fourth gear the clutch ( 15 ) and the coupling ( 25 ), for the fifth gear the clutch ( 15 ) and the fourth clutch ( 23 . 34 . 45 ), for the sixth gear the clutches ( 15 ) and ( 46 ) and that for the seventh gear the brake ( 04 ) and the coupling ( 15 ) are needed.

Multi-speed transmission according to one of the preceding claims, characterized in that, for the reverse gear, the brake ( 03 ) and the coupling ( 46 ) are needed.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the couplings ( 15 ) and ( 25 ) viewed axially are arranged substantially side by side.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the outer disk carrier of the clutch ( 25 ) viewed radially above the coupling ( 15 ) is arranged.

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

Multi-speed transmission according to claim 8, characterized in that the freewheels between the shafts ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ) and the housing (G) are provided.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized 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 12, characterized in that in that a hydrodynamic converter, a hydraulic coupling, a dry starting clutch, a wet starting clutch, a magnetic powder clutch or a centrifugal clutch is provided.

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that an external starting element, in particular according to claim 13, can be arranged in the direction of power flow behind the transmission, 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 takes place by means of a switching element of the transmission, wherein the drive shaft ( 1 ) is constantly connected to the crankshaft of the engine.

Multi-speed transmission according to claim 15, characterized in that the starting element is the brake ( 03 ) is used.

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 19, 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 21, characterized that multi-plate clutches, band brakes and / or cone clutches used are.

Multi-step transmission according to one of claims 1 to 20, 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 characterized in that on each shaft as a generator and / or as additional Drive machine is an electric machine attachable.