DE102009047267A1 - Multistage planetary transmission i.e. automatic transmission, for e.g. passenger car, has shaft connected with sun wheel of first planetary set, and output shaft connected with bars of first and second planetary sets - Google Patents

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Abstract

The transmission has a drive shaft (1), an output shaft (2) and first, second, third and fourth planetary sets (P1-P4) arranged in a housing (G). A first shaft (7) is detachably connected with a second shaft (8) over a clutch (78). The second shaft is connected with sun wheels of the second and third planetary sets. A third shaft (4) is coupled to the housing over a brake (04). A fourth shaft (5) is connected with a hollow wheel of the third planetary set and a sun wheel of the fourth planetary sets. The output shaft is connected with bars of the second and fourth planetary sets.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a planetary gear multi-speed transmission, in particular an automatic transmission for a motor vehicle, according to the preamble of patent 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 transmissions, in particular for motor vehicles, comprise in the prior art planetary gear sets which are switched by means of friction elements such as clutches and brakes and usually with a slipping action and optionally with a lock-up starting element, such as a hydrodynamic torque converter or a fluid coupling connected.

Derartige Automatgetriebe sind beispielsweise aus der DE 199 49 507 A1 der Anmelderin ein Mehrstufengetriebe bekannt, bei denen an der Antriebswelle zwei nicht schaltbare Vorschaltradsätze vorgesehen sind, die ausgangsseitig zwei Drehzahlen erzeugen, die neben der Drehzahl der Antriebswelle wahlweise auf einen auf die Abtriebswelle wirkenden, schaltbaren Doppelplanetenradsatz 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.Such automatic transmissions are for example from the DE 199 49 507 A1 the applicant a multistage transmission known in which two non-shiftable Vorschaltradsätze are provided on the drive shaft, the output side generate two speeds that are selectively switchable in addition to the speed of the drive shaft to a force acting on the output shaft, switchable Doppelplanetenradsatz by selectively closing the switching elements used, that only one switching element must be switched on or off for switching from one gear to the next higher or lower gear of the two currently operated switching elements.

Unter Verwendung von fünf Schaltelementen werden hierbei sieben Vorwärtsgänge erzielt, unter Verwendung von sechs Schaltelementen neun oder zehn Vorwärtsgänge.Using five shift elements, seven forward gears are achieved, nine or ten forward gears using six shift elements.

Des Weiteren ist aus der DE 102 13 820 A1 ein Mehrgangautomatikgetriebe mit acht Vorwärtsgängen und einen Rückwärtsgang bekannt, umfassend einen ersten Eingangspfad T1 eines ersten Übersetzungsverhältnisses; einen Eingangspfad T2, der ein größeres Übersetzungsverhältnis als dieser Eingangspfad T1 hat; einen Planetenradsatz vom Typ Ravigneaux 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 S3 gekoppelt ist.Furthermore, from the DE 102 13 820 A1 a multi-speed automatic transmission with eight forward gears and a reverse gear is known, comprising a first input path T1 of a first gear ratio; an input path T2 having a larger gear ratio than this input path T1; a Ravigneaux type 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 an output element coupled to the third element S3.

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.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.

Weitere Mehrstufengetriebe sind beispielsweise aus der DE 10 2005 010 210 A1 und der DE 10 2006 006 637 A1 der Anmelderin bekannt.Further multi-speed transmissions are for example from the DE 10 2005 010 210 A1 and the DE 10 2006 006 637 A1 the applicant known.

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 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 in general are already widely described in the prior art and are subject to permanent development and improvement. So these transmissions require a low construction cost, in particular a small number of switching elements and avoid sequential switching double circuits, so that in circuits in defined gear groups only one switching element is changed.

Aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2008 000 428.3 der Anmelderin ist ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise bekannt, welches einen Antrieb und einen Abtrieb aufweist, welche in einem Gehäuse angeordnet sind. Bei dem bekannten Getriebe sind zumindest vier Planetensätze, im Folgenden als erster, zweiter, dritter und vierter Planetensatz bezeichnet, mindestens acht drehbare Wellen – im Folgenden als Antriebswelle, Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte und achte Welle bezeichnet – sowie zumindest sechs Schaltelemente, umfassend Bremsen und Kupplungen, vorgesehen, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb bewirkt, so dass vorzugsweise neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar ist.From the not yet published DE 10 2008 000 428.3 The applicant is a planetary gear multi-speed transmission known which has a drive and an output, which are arranged in a housing. In the known transmission at least four planetary gear sets, hereinafter referred to as the first, second, third and fourth planetary gear set, at least eight rotatable shafts - hereinafter referred to as drive shaft, output shaft, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth shaft - and at least six switching elements, comprising brakes and clutches, provided, the selective engagement causes different ratios between the drive and the output, so that preferably nine forward gears and one reverse gear can be realized.

Hierbei bilden der erste und der zweite Planetensatz, die vorzugsweise als Minus-Planetensätze ausgebildet sind, einen schaltbaren Vorschaltradsatz, wobei der dritte und der vierte Planetensatz einen Hauptradsatz bilden.Here, the first and the second planetary gear set, which are preferably designed as minus planetary gear sets, form a switchable transfer gearset, wherein the third and the fourth planetary gear set form a main gearset.

Bei dem bekannten Mehrstufengetriebe ist vorgesehen, dass die Stege des ersten und des zweiten Planetensatzes über die vierte Welle miteinander gekoppelt sind, welche mit einem Element des Hauptradsatzes verbunden ist, dass das Hohlrad des ersten Planetensatzes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes über die achte Welle gekoppelt ist, welche über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar ist und dass das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mittels der dritten Welle über eine erste Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar und über eine zweite Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar ist, wobei das Hohlrad des zweiten Planetensatzes mittels der fünften Welle über eine zweite Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist. Zudem ist die siebte Welle mit zumindest einem Element des Hauptradsatzes ständig verbunden und über eine dritte Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar, wobei die sechste Welle mit zumindest einem weiteren Element des Hauptradsatzes ständig verbunden und über eine dritte Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar ist; die Abtriebswelle ist mit zumindest einem weiteren Element des Hauptradsatzes ständig verbunden.In the known multi-speed transmission is provided that the webs of the first and second planetary gear sets are coupled to each other via the fourth shaft, which is connected to an element of the main gearset that the ring gear of the first planetary gear set coupled to the sun gear of the second planetary gear set on the eighth wave is, which is detachably connectable via a first clutch to the drive shaft and that the sun gear of the first planetary gear set by means of the third shaft via a first brake to a housing of the transmission can be coupled and via a second clutch can be detachably connected to the drive shaft, wherein the ring gear of the second planetary gear set is coupled by means of the fifth shaft via a second brake to a housing of the transmission. In addition, the seventh shaft with at least one element of the main gearset is constantly connected and coupled via a third brake to a housing of the transmission, the sixth shaft with at least one further element of the main gearset is constantly connected and releasably connectable via a third clutch to the drive shaft; the output shaft is permanently connected to at least one further element of the main gearset.

Vorzugsweise ist bei dem bekannten Getriebe die vierte Welle ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes verbunden, wobei die sechste Welle ständig mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes und dem Steg des dritten Planetensatzes verbunden und über die dritte Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar ist. Ferner ist die siebte Welle ständig mit den Sonnenrädern des dritten und vierten Planetensatzes verbunden und über die dritte Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar. Der Abtrieb erfolgt hierbei über die ständig mit dem Steg des vierten Planetensatzes verbundene Abtriebswelle. Des Weiteren können der dritte und der vierte Planetensatz zu einem Ravigneaux-Satz mit gemeinsamen Steg und gemeinsamen Hohlrad zusammengesetzt bzw. reduziert sein.Preferably, in the known transmission, the fourth shaft is constantly connected to the ring gear of the third planetary gear set, wherein the sixth shaft is constantly connected to the ring gear of the fourth planetary gear set and the web of the third planetary gear set and releasably connectable via the third clutch to the drive shaft. Further, the seventh shaft is constantly connected to the sun gears of the third and fourth planetary gear set and can be coupled via the third brake to a housing of the transmission. The output takes place here via the output shaft permanently connected to the web of the fourth planetary gearset. Furthermore, the third and the fourth planetary gear set can be combined or reduced to a Ravigneaux set with common web and common ring gear.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches acht Vorwärtsgänge und mindestens einen Rückwärtsgang mit ausreichender Übersetzung aufweist, bei dem der Bauaufwand und die Baugröße, insbesondere die Baulänge, bzw. das Gewicht optimiert werden und zudem der Wirkungsgrad hinsichtlich der Schlepp- und Verzahnungsverluste verbessert wird. Zudem sollen bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe geringe Stützmomente auf die Schaltelemente wirken. Insbesondere soll das erfindungsgemäße Getriebe für eine Front-Quer-Bauweise geeignet sein.The present invention has for its object to propose a multi-speed transmission of the type mentioned, which has eight forward gears and at least one reverse gear with sufficient translation, in which the construction cost and size, especially the overall length, or the weight can be optimized and also the efficiency is improved in terms of drag and gearing losses. In addition, in the multistage transmission according to the invention, small supporting moments act on the shifting elements. In particular, the transmission according to the invention should be suitable for a front-transverse construction.

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

Demnach wird ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise vorgeschlagen, welches einen Antrieb und einen Abtrieb aufweist, welche in einem Gehäuse angeordnet sind. Des Weiteren sind zumindest vier Planetensätze, im Folgenden als erster, zweiter, dritter und vierter Planetensatz bezeichnet, mindestens acht drehbare Wellen – im Folgenden als Antriebswelle, Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte und achte Welle bezeichnet – sowie zumindest fünf Schaltelemente, umfassend Bremsen und Kupplungen, vorgesehen, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb bewirkt, so dass vorzugsweise zehn Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge realisierbar sind.Accordingly, a multi-speed transmission according to the invention is proposed planetary design, which has a drive and an output, which are arranged in a housing. Furthermore, at least four planetary gear sets, hereinafter referred to as first, second, third and fourth planetary gear set, at least eight rotatable shafts - hereinafter referred to as drive shaft, output shaft, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth shaft - and at least five switching elements , comprising brakes and clutches, provided whose selective engagement causes different ratios between the drive and the output, so that preferably ten forward gears and two reverse gears can be realized.

Die Planetensätze sind axial betrachtet in der Reihenfolge erster Planetensatz, zweiter Planetensatz, dritter Planetensatz, vierter Planetensatz angeordnet und als Minus-Planetensätze ausgebildet.The planetary gear sets are axially arranged in the order of the first planetary gearset, second planetary gearset, third planetary gearset, fourth planetary gearset and designed as minus planetary gear sets.

Ein einfacher Minus-Planetensatz umfasst bekanntlich ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, an dem Planetenräder verdrehbar gelagert sind, die jeweils mit Sonnenrad und Hohlrad kämmen. Hierdurch weist das Hohlrad bei festgehaltenem Steg eine zum Sonnenrad entgegengesetzte Drehrichtung auf.A simple minus planetary set includes known a sun gear, a ring gear and a bridge on which planet gears are rotatably mounted, each meshing with the sun gear and ring gear. In this way, the ring gear at a fixed web on a sun gear opposite direction of rotation.

Gemäß der Erfindung ist das Sonnenrad des ersten Planetensatzes mit der dritten Welle verbunden, die über eine erste Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist und mit dem Steg des dritten Planetensatzes verbunden ist, wobei der Steg des ersten Planetensatzes mit der Antriebswelle verbunden ist, die über eine erste Kupplung mit der sechsten Welle lösbar verbindbar ist, welche mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes verbunden ist und über eine zweite Kupplung mit der siebten Welle lösbar verbindbar ist, wobei die siebte Welle mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes verbunden und über eine dritte Kupplung mit der achten Welle lösbar verbindbar ist.According to the invention, the sun gear of the first planetary gear set is connected to the third shaft, which is coupled via a first brake to a housing of the transmission and is connected to the web of the third planetary gear set, wherein the web of the first planetary gear set is connected to the drive shaft is detachably connectable via a first clutch to the sixth shaft, which is connected to the ring gear of the second planetary gear set and releasably connectable via a second clutch with the seventh shaft, wherein the seventh shaft connected to the ring gear of the first planetary gear set and via a third clutch detachably connectable with the eighth wave.

Erfindungsgemäß ist die achte Welle mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes und dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes verbunden, wobei das Hohlrad des vierten Planetensatzes mit der vierten Welle verbunden ist, die über eine zweite Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist.According to the eighth wave is connected to the sun gear of the second planetary gear set and the sun gear of the third planetary gear set, wherein the ring gear of the fourth planetary gear set is connected to the fourth shaft, which can be coupled via a second brake to a housing of the transmission.

Des Weiteren ist die fünfte Welle mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes verbunden, wobei die Abtriebswelle mit dem Steg des zweiten Planetensatzes und dem Steg des vierten Planetensatzes verbunden ist.Furthermore, the fifth shaft is connected to the ring gear of the third planetary gear set and the sun gear of the fourth planetary gear set, wherein the output shaft is connected to the web of the second planetary gear set and the web of the fourth planetary gear set.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Mehrstufengetriebes ergeben sich insbesondere für Personenkraftwagen geeignete Übersetzungen sowie eine erhöhte Gesamtspreizung des Mehrstufengetriebes, wodurch eine Verbesserung des Fahrkomforts und eine signifikante Verbrauchsabsenkung bewirkt werden.The inventive design of the multi-speed transmission results in particular for passenger cars suitable translations and increased total spread of the multi-speed transmission, whereby an improvement in ride comfort and a significant consumption reduction can be effected.

Darüber hinaus wird mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe durch eine geringe Anzahl an Schaltelementen, der Bauaufwand erheblich reduziert. In vorteilhafter Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe möglich, ein Anfahren mit einem hydrodynamischen Wandler, einer externen Anfahrkupplung oder auch mit sonstigen geeigneten externen Anfahrelementen durchzuführen. Es ist auch denkbar, einen Anfahrvorgang mit einem im Getriebe integrierten Anfahrelement zu ermöglichen. Vorzugsweise eignet sich ein Schaltelement, welches im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang betätigt wird. In addition, the construction cost is considerably reduced with the multi-stage transmission according to the invention by a small number of switching elements. Advantageously, it is possible with the multistage transmission according to the invention to carry out a start with a hydrodynamic converter, an external starting clutch or other suitable external starting elements. It is also conceivable to allow a starting operation with a start-up element integrated in the transmission. Preferably, a switching element which is actuated in the first forward gear and in reverse is suitable.

Des Weiteren ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein guter Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen bezüglich der Schlepp- und Verzahnungsverluste.Furthermore, in the multistage transmission according to the invention, a good efficiency in the main drives with respect to the drag and gear losses.

Ferner liegen geringe Momente in den Schaltelementen und in den Planetensätzen des Mehrstufengetriebes vor, wodurch der Verschleiß bei dem Mehrstufengetriebe in vorteilhafter Weise reduziert wird. Zudem wird durch die geringen Momente eine entsprechend geringe Dimensionierung ermöglicht, wodurch der benötigte Bauraum und die entsprechenden Kosten reduziert werden. Darüber hinaus liegen auch geringe Drehzahlen bei den Wellen, den Schaltelementen und den Planetensätzen vor.Furthermore, there are small moments in the switching elements and in the planetary gear sets of the multi-speed transmission, whereby the wear in the multi-speed transmission is advantageously reduced. In addition, a correspondingly small dimensions are made possible by the low moments, whereby the required space and the corresponding costs are reduced. In addition, there are also low speeds in the waves, the switching elements and the planetary gear sets.

Außerdem ist das erfindungsgemäße Getriebe derart konzipiert, dass eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen sowohl in Kraftflussrichtung als auch in räumlicher Hinsicht ermöglicht wird.In addition, the transmission according to the invention is designed such that an adaptability to different drive train configurations is made possible both in the power flow direction as well as in space.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. In diesen steilen dar:The invention will be explained in more detail below by way of example with reference to the attached figures. In these steep ones:

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

2: Ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 1. 2 : An exemplary circuit diagram for a multi-step transmission according to 1 ,

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe mit einer Antriebswelle 1, einer Abtriebswelle 2 und vier Planetensätzen P1, P2, P3 und P4 dargestellt, welche in einem Gehäuse G angeordnet sind. Die Planetensätze P1, P2, P3 und P4 sind als Minus-Planetensätze ausgebildet und vorzugsweise axial betrachtet in der Reihenfolge P1, P2, P3, P4 angeordnet.In 1 is an inventive multi-stage transmission with a drive shaft 1 , an output shaft 2 and four planetary sets P1, P2, P3 and P4, which are arranged in a housing G. The planetary gear sets P1, P2, P3 and P4 are formed as minus planetary gear sets and preferably arranged axially in the order P1, P2, P3, P4.

Wie aus 1 ersichtlich, sind fünf Schaltelemente, nämlich zwei Bremsen 03, 04 und drei Kupplungen 16, 67, 78 vorgesehen. Die räumliche Anordnung der Schaltelemente kann beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung begrenzt. Die Kupplungen und die Bremsen des Getriebes sind vorzugsweise als Reibschaltelemente bzw. Lamellenschaltelemente ausgeführt.How out 1 can be seen, are five switching elements, namely two brakes 03 . 04 and three couplings 16 . 67 . 78 intended. The spatial arrangement of the switching elements can be arbitrary and is limited only by the dimensions and the external shape. The clutches and the brakes of the transmission are preferably designed as Reibschaltelemente or lamellar switching elements.

Mit diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von acht Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgängen realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt acht drehbare Wellen auf, nämlich die Wellen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, wobei die Antriebswelle die erste Welle und die Abtriebswelle die zweite Welle des Getriebes bildet.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 eight rotatable shafts, namely the waves 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 and 8th wherein the drive shaft forms the first shaft and the output shaft forms the second shaft of the transmission.

Erfindungsgemäß ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 1 vorgesehen, dass das Sonnenrad des ersten Planetensatzes P1 mit der dritten Welle 3 verbunden ist, welche über eine erste Bremse 03 an ein Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist und mit dem Steg des dritten Planetensatzes P3 verbunden ist, wobei der Steg des ersten Planetensatzes P1 mit der Antriebswelle 1 verbunden ist, die über eine erste Kupplung 16 mit der sechsten Welle 6 lösbar verbindbar ist, welche mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 verbunden ist und über eine zweite Kupplung 67 mit der siebten Welle 7 lösbar verbindbar ist, wobei die siebte Welle 7 mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes P1 verbunden und über eine dritte Kupplung 78 mit der achten Welle 8 lösbar verbindbar ist.According to the invention in the multi-stage transmission according to 1 provided that the sun gear of the first planetary gear set P1 with the third wave 3 which is connected via a first brake 03 can be coupled to a housing G of the transmission and is connected to the web of the third planetary gear set P3, wherein the web of the first planetary gear set P1 with the drive shaft 1 Connected via a first clutch 16 with the sixth wave 6 is releasably connectable, which is connected to the ring gear of the second planetary gear set P2 and a second clutch 67 with the seventh wave 7 is detachably connectable, wherein the seventh wave 7 connected to the ring gear of the first planetary gear set P1 and via a third clutch 78 with the eighth wave 8th is detachably connectable.

Wie aus 1 ersichtlich, ist die achte Welle 8 mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes P2 und dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden, wobei das Hohlrad des vierten Planetensatzes P4 mit der vierten Welle 4 verbunden ist, die über eine zweite Bremse 04 an ein Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist.How out 1 Obviously, the eighth wave is 8th connected to the sun gear of the second planetary gear set P2 and the sun gear of the third planetary gear set P3, wherein the ring gear of the fourth planetary gear set P4 with the fourth wave 4 connected, which has a second brake 04 can be coupled to a housing G of the transmission.

Ferner ist die fünfte Welle 5 mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes P3 und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes P4 verbunden, wobei die Abtriebswelle 2 mit dem Steg des zweiten Planetensatzes P2 und dem Steg des vierten Planetensatzes P4 verbunden ist.Further, the fifth wave 5 connected to the ring gear of the third planetary gear set P3 and the sun gear of the fourth planetary gear set P4, wherein the output shaft 2 is connected to the web of the second planetary gear set P2 and the web of the fourth planetary gear set P4.

Erfindungsgemäß können die Kupplungen 16, 67 und 78 axial betrachtet zwischen dem ersten und dem zweiten Planetensatz P1, P2 angeordnet sein, wobei die Kupplung 78 radial betrachtet im wesentlichen oberhalb des ersten Planetensatzes P1 angeordnet sein kann.According to the invention, the couplings 16 . 67 and 78 axially arranged between the first and the second planetary gear set P1, P2, wherein the clutch 78 viewed radially may be arranged substantially above the first planetary gear set P1.

In 2 ist ein beispielhaftes Schaltschema eines Mehrstufengetriebes gemäß 1 dargestellt. Für jeden Gang werden drei Schaltelemente geschlossen. Dem Schaltschema können die jeweiligen Übersetzungen i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Gangsprünge bzw. Stufensprünge phi zum nächst höheren Gang beispielhaft entnommen werden, wobei der Wert 7,994 die Spreizung des Getriebes darstellt.In 2 is an exemplary circuit diagram of a multi-speed transmission according to 1 shown. For each gear three switching elements are closed. The shift pattern can be the respective ratios i of the individual gears and the gear ratios or step increments phi to be determined therefrom to the next higher gear The value 7,994 represents the spread of the gearbox.

Typische Werte für die Standübersetzungen der Planetensätze P1, P2, P3 und P4 sind jeweils –1,842, –2,249, –2,256 und –2,724. Aus 2 wird ersichtlich, dass bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen zwei Schaltelemente gemeinsam benutzen. Ferner wird ersichtlich, dass eine große Spreizung bei kleinen Gangsprüngen erzielt wird.Typical values for the stationary ratios of the planetary gear sets P1, P2, P3 and P4 are -1.842, -2.249, -2.256 and -2.724, respectively. Out 2 It can be seen that in the case of sequential switching, double circuits or group circuits are avoided, since two adjacent gear stages share two switching elements. Further, it will be seen that a large spread is achieved with small gear jumps.

Der erste Vorwärts-Gang ergibt sich durch Schließen der ersten und zweiten Bremse 03, 04 und der ersten Kupplung 16, der zweite Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse 03, 04 und der zweiten Kupplung 67, der dritte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der ersten und zweiten Kupplung 16, 67, der vierte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der zweiten und dritten Kupplung 67, 78, der fünfte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der ersten und dritten Kupplung 16, 78, der vorzugsweise als Direktgang ausgeführte sechste Vorwärts-Gang durch Schließen sämtlicher Kupplungen 16, 67, 78, der siebte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten Bremse 03 und der ersten und dritten Kupplung 16, 78 und der achte Vorwärts-Gang ergibt sich durch Schließen der ersten Bremse 03 und der zweiten und dritten Kupplung 67, 78, wobei sich der Rückwärtsgang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse 03, 04 und der driften Kupplung 78 ergibt.The first forward gear is obtained by closing the first and second brakes 03 . 04 and the first clutch 16 , the second forward gear by closing the first and second brakes 03 . 04 and the second clutch 67 , the third forward gear by closing the second brake 04 and the first and second clutches 16 . 67 , the fourth forward gear by closing the second brake 04 and the second and third clutches 67 . 78 , the fifth forward gear by closing the second brake 04 and the first and third clutches 16 . 78 , the preferably executed as a direct gear sixth forward gear by closing all couplings 16 . 67 . 78 , the seventh forward gear by closing the first brake 03 and the first and third clutches 16 . 78 and the eighth forward gear is obtained by closing the first brake 03 and the second and third clutches 67 . 78 , wherein the reverse gear by closing the first and second brake 03 . 04 and the drift clutch 78 results.

Dadurch, dass im ersten Vorwärtsgang und im ersten Rückwärtsgang die Bremsen 03 und 04 geschlossen sind, können diese Scheltelemente als Anfahrelement eingesetzt werden.Due to the fact that in the first forward and in the first reverse the brakes 03 and 04 are closed, these Scheltelemente can be used as a starting element.

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, different gear jumps may result even with the same transmission scheme depending on the switching logic, so that an application- or vehicle-specific variation is made possible.

Erfindungsgemäß ist es möglich, an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes zusätzliche Freiläufe vorzusehen, beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse oder um zwei Wellen gegebenenfalls zu verbinden.According to the invention, it is possible to provide additional freewheels at any suitable location of the multi-speed transmission, for example between a shaft and the housing or, if necessary, to connect two shafts.

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, an axle differential and / or a distributor differential can be arranged according to the invention.

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 multistage transmission according to the invention also allows the arrangement of a torsional vibration damper between the engine and transmission.

Im Rahmen einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 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 electrical retarder or the like, be arranged, which is particularly important for use in commercial vehicles of particular importance. Furthermore, for driving additional units on each shaft, preferably on the drive shaft 1 or the output shaft 2 be provided a power take-off.

Die eingesetzten Reibschaltelemente können als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein. Insbesondere können kraftschlüssige Kupplungen oder Bremsen, wie z. B. Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen, verwendet werden.The friction shift elements used can be designed as a load-shifting clutches or brakes. In particular, non-positive clutches or brakes such. B. multi-plate clutches, band brakes and / or cone clutches are used.

Es ist jedoch auch möglich, gewisse Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente (Klauen) auszuführen.However, it is also possible to perform certain switching elements as a form-locking switching elements (claws).

Ein weiterer Vorteil des hier vorgestellten Mehrstufengetriebes besteht darin, dass auf jeder Welle als Generator und/oder als zusätzliche Antriebsmaschine eine elektrische Maschine anbringbar ist.Another advantage of the multistage transmission presented here is that an electric machine can be mounted on each shaft as a generator and / or as an additional drive machine.

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, also falls any constructive training, especially any spatial arrangement of the planetary gear sets and the switching elements in itself and to one another and as far as technically feasible, within the scope of the present claims without affecting the function of the transmission, as indicated in the claims, also if these training are not explicitly shown in the figures or in the description.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
erste Welle, Antriebswellefirst shaft, drive shaft
22
zweite Welle, Abtriebswellesecond shaft, output shaft
33
dritte Wellethird wave
44
vierte Wellefourth wave
55
fünfte Wellefifth wave
66
sechste Wellesixth wave
7 7
siebte Welleseventh wave
88th
achte Welleeighth wave
0303
erste Bremsefirst brake
0404
zweite Bremsesecond brake
1616
erste Kupplungfirst clutch
6767
zweite Kupplungsecond clutch
7878
dritte Kupplungthird clutch
P1P1
erster Planetensatzfirst planetary gear set
P2P2
zweiter Planetensatzsecond planetary set
P3P3
dritter Planetensatzthird planetary set
P4P4
vierter Planetensatzfourth planetary set
ii
Übersetzungtranslation
phiphi
Stufensprungincrement
GG
Gehäusecasing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (3)

Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle (1), eine Abtriebswelle (2) und vier Planetensätze (P1, P2, P3, P4), welche in einem Gehäuse (G) angeordnet sind, insgesamt mindestens acht drehbare Wellen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) sowie mindestens fünf Schaltelemente (03, 04, 16, 67, 78), umfassend Bremsen (03, 04) und Kupplungen (16, 67, 78), deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (2) bewirkt, so dass acht Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind, wobei das Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) mit der dritten Welle (3) verbunden ist, welche über eine erste Bremse (03) an ein Gehäuse (G) des Getriebes ankoppelbar ist und mit dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist, wobei der Steg des ersten Planetensatzes (P1) mit der Antriebswelle (1) verbunden ist, die über eine erste Kupplung (16) mit der sechsten Welle (6) lösbar verbindbar ist, welche mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden ist und über eine zweite Kupplung (67) mit der siebten Welle (7) lösbar verbindbar ist, wobei die siebte Welle (7) mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes (P1) verbunden und über eine dritte Kupplung (78) mit der achten Welle (8) lösbar verbindbar ist, welche mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist, wobei das Hohlrad des vierten Planetensatzes (P4) mit der vierten Welle (4) verbunden ist, die über eine zweite Bremse (04) an ein Gehäuse (G) des Getriebes ankoppelbar ist und wobei die fünfte Welle (5) mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes (P3) und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (P4) verbunden ist und die Abtriebswelle (2) mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Steg des vierten Planetensatzes (P4) verbunden ist.Multi-stage transmission in planetary construction, in particular automatic transmission for a motor vehicle, comprising a drive shaft ( 1 ), an output shaft ( 2 ) and four planetary gear sets (P1, P2, P3, P4), which are arranged in a housing (G), a total of at least eight rotatable shafts ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th ) and at least five switching elements ( 03 . 04 . 16 . 67 . 78 ), comprising brakes ( 03 . 04 ) and couplings ( 16 . 67 . 78 ), whose selective engagement different transmission ratios between the drive shaft ( 1 ) and the output shaft ( 2 ), so that eight forward gears and one reverse gear can be realized, wherein the sun gear of the first planetary gear set (P1) with the third shaft ( 3 ) connected via a first brake ( 03 ) is coupled to a housing (G) of the transmission and is connected to the web of the third planetary gear set (P3), wherein the web of the first planetary gear set (P1) with the drive shaft ( 1 ) connected via a first clutch ( 16 ) with the sixth wave ( 6 ) is detachably connectable, which is connected to the ring gear of the second planetary gear set (P2) and via a second clutch ( 67 ) with the seventh wave ( 7 ) is detachably connectable, wherein the seventh wave ( 7 ) connected to the ring gear of the first planetary gear set (P1) and via a third clutch ( 78 ) with the eighth wave ( 8th ) is releasably connectable, which is connected to the sun gear of the second planetary gear set (P2) and the sun gear of the third planetary gear set (P3), wherein the ring gear of the fourth planetary gear set (P4) with the fourth wave ( 4 ) connected via a second brake ( 04 ) can be coupled to a housing (G) of the transmission and wherein the fifth shaft ( 5 ) is connected to the ring gear of the third planetary gear set (P3) and the sun gear of the fourth planetary gear set (P4) and the output shaft ( 2 ) is connected to the web of the second planetary gear set (P2) and the web of the fourth planetary gear set (P4). Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetensätze (P1, P2, P3, P4) als Minus-Planetensätze ausgebildet sind.Multi-speed transmission according to claim 1, characterized in that the planetary gear sets (P1, P2, P3, P4) are designed as minus planetary gear sets. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse (03, 04) und der ersten Kupplung (16), der zweite Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse (03, 04) und der zweiten Kupplung (67), der dritte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse (04) und der ersten und zweiten Kupplung (18, 67), der vierte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse (04) und der zweiten und dritten Kupplung (67, 78), der fünfte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse (04) und der ersten und dritten Kupplung (16, 78), der sechste Vorwärts-Gang durch Schließen sämtlicher Kupplungen (16, 67, 78), der siebte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten Bremse (03) und der ersten und dritten Kupplung (16, 78) und dass sich der achte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten Bremse (03) und der zweiten und dritten Kupplung (67, 78) ergibt, wobei sich der Rückwärtsgang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse (03, 04) und der dritten Kupplung (78) ergibt.Multi-speed transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the first forward gear by closing the first and second brake ( 03 . 04 ) and the first clutch ( 16 ), the second forward gear by closing the first and second brake ( 03 . 04 ) and the second clutch ( 67 ), the third forward gear by closing the second brake ( 04 ) and the first and second clutches ( 18 . 67 ), the fourth forward gear by closing the second brake ( 04 ) and the second and third clutches ( 67 . 78 ), the fifth forward gear by closing the second brake ( 04 ) and the first and third clutch ( 16 . 78 ), the sixth forward gear by closing all clutches ( 16 . 67 . 78 ), the seventh forward gear by closing the first brake ( 03 ) and the first and third clutch ( 16 . 78 ) and that the eighth forward gear by closing the first brake ( 03 ) and the second and third clutches ( 67 . 78 ), wherein the reverse gear by closing the first and second brake ( 03 . 04 ) and the third clutch ( 78 ).
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