DE10210348A1

DE10210348A1 - Mehrstufengetriebe

Info

Publication number: DE10210348A1
Application number: DE10210348A
Authority: DE
Inventors: Peter Ziemer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-10-02
Also published as: US20050085332A1; EP1483517B1; EP1483517A1; JP2005527744A; DE50304139D1; US7125360B2; JP4558329B2; WO2003076828A1

Abstract

Mehrstufengetriebe, umfassend zwei Planetenradsätze (RS2, RS3) und einen Vorschaltradsatz (VS) sowie eine erste Kupplung (A) und eine zweite Kupplung (B) sowie eine dritte Kupplung (E) und eine erste Bremse (C) sowie eine zweite Bremse (D), wobei der Außenlamellenträger der Kupplung (B) mit einem Ausgangselement des Vorschaltradsatzes (VS) verbunden ist, der Innenlamellenträger der Kupplung (B) zu dem Innenlamellenträger der Bremse (C) führt, welcher mit einem Element des Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist, wobei der Innenlamellenträger der Kupplung (A) mit einem Ausgangselement des Vorschaltradsatzes (VS) und der Außenlamellenträger der Kupplung (A) mit einem Element des Planetenradsatzes (RS3) verbunden ist, wobei der Außenlamellenträger der Kupplung (E) mit einem Eingangselement des Vorschaltradsatzes (VS) und mit der Antriebswelle (AN) verbunden ist, wobei der Innenlamellenträger der Kupplung (E) jeweils mit einem Element des Planetenradsatzes (RS2) und des Planetenradsatzes (RS3) verbunden ist, wobei die Bremse (D) mit dem Planetenradsatz (RS2) verbunden ist und wobei das Gehäuse mit einem Abstützelement des Vorschaltradsatzes (VS) und die Abtriebswelle (AB) mit dem Planetenradsatz (RS2) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Automatgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassen nach dem Stand der Technik Planetenradsätze, die mittels Reibungs- bzw. Schaltelementen wie etwa Kupplungen und Bremsen geschaltet werden und üblicherweise mit einem einer Schlupfwirkung unterliegenden und wahlweise mit einer Überbrückungskupplung versehenen Anfahrelement wie etwa einem hydrodynamischen Drehmomentwandler oder einer Strömungskupplung verbunden sind.

Ein derartiges Getriebe geht aus der EP 0 434 525 A1 hervor. Es umfasst im wesentlichen eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, die parallel zueinander angeordnet sind, einen konzentrisch zur Abtriebswelle angeordneten Doppelplanetenradsatz 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 bestimmen. Hierbei weist das Getriebe einen Vorschaltradsatz und zwei Leistungswege auf, so dass durch das selektive paarweise Eingreifen der fünf Schaltelemente sechs Vorwärtsgänge erzielt werden.

Hierbei werden bei dem ersten Leistungsweg zwei Kupplungen zur Übertragung des Drehmomentes vom Vorschaltradsatz zu zwei Elementen des Doppelplanetenradsatzes benötigt. Diese sind axial betrachtet im wesentlichen hinter dem Vorschaltradsatz in Richtung Doppelplanetenradsatz angeordnet. Bei dem zweiten Leistungsweg ist eine weitere Kupplung vorgesehen, die diesen mit einem weiteren Element des Doppelplanetenradsatzes lösbar verbindet. Hierbei sind die Kupplungen derart angeordnet, dass der Innenlammelenträger den Abtrieb bildet.

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 Son- nenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist.

Bei dem bekannten Mehrstufengetriebe besteht der Nachteil, dass insbesondere im sechsten Gang die erste Bremse B-1 geschlossen ist. Dadurch steht der Zylinder der dritten Kupplung C-3, sodass kein hydrodynamischer Druck aufgebaut werden kann. Auf diese Weise kann der Druckausgleichsraum der dritten Kupplung leer laufen, wodurch die Schaltqualität des bekannten Mehrstufengetriebes verschlechtert wird.

Ferner ist aus der Druckschrift US 6,135,912 ein ähnliches Mehrstufengetriebe bekannt. Bei diesem Mehrstufengetriebe, das ebenfalls zwei Kupplungen C-1 und C-3 zum Übertragen des Drehmoments vom Vorschaltradsatz zu den Planetenradsätzen aufweist, sind die Innenlamellenträger dieser Kupplungen vorzugsweise mit den Planetenradsätzen verbunden. Eine weitere im Rahmen dieser Druckschrift offenbarte Ausführungsform sieht vor, dass der Außenlamellenträger der Kupplung C-3 abtriebsseitig angeordnet ist. Diese Konstruktion, insbesondere die Anordnung der Kupplungen relativ zum Abtrieb bzw. Antrieb wird auch im Rahmen der US 6,120,410 offenbart, welche ebenfalls ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art beschreibt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem die Schaltqualität verbessert wird. Insbesondere soll eine Kupplungsanordnung angegeben werden, welche es bei kompakter Bauweise ermöglicht, ein schnelles und komfortables Schaltverhalten zu realisieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteile und weitere Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise mit zwei Leistungswegen vorgeschlagen, bei dem eine erste und eine zweite Kupplung zum Übertragen des Drehmoments des Vorschaltradsatzes zu den beiden Planetenradsätzen eines Hauptradsatzes über einen ersten Leistungsweg vorgesehen sind. Hierbei ist die zweite Kupplung abtriebsseitig mit einer Bremse verbindbar, wohingegen die Abtriebseite der ersten Kupplung mit einem Element des Hauptradsatzes verbunden ist.

Hierbei ist im Gegensatz zum Stand der Technik der Außenlamellenträger der zweiten, abtriebsseitig mit einer ersten Bremse verbindbaren Kupplung, an ein rotierendes Ausgangselement des Vorschaltradsatzes angebunden, wodurch ein Leerlaufen eines vorzugsweise vorhandenen Druckausgleichsraumes verhindert wird. Der Innenlamellenträger dieser zweiten Kupplung, führt vorzugsweise radial betrachtet oberhalb der ersten Kupplung zu dem Innenlamellenträger der ersten Bremse, welcher über eine Welle mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist. Der Innenlamellenträger der ersten Kupplung ist erfindungsgemäß an den Abtrieb bzw. an dem Ausgangselement des Vorschaltradsatzes direkt angebunden, wobei der Außenlamellenträger bzw. die Zylinder-/Kolbenseite der ersten Kupplung über eine Welle mit einem Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist.

Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe vorgesehen, dass der Außenlamellenträger einer dritten, für den zweiten Leistungsweg vorgesehenen Kupplung mit einem Eingangselement des Vorschaltradsatzes und mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei der Innenlamellenträger der dritten Kupplung jeweils mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes und des dritten Planetenradsatzes verbunden ist. Darüber hinaus ist eine zweite Bremse mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Ferner ist das Gehäuse mit einem Abstützelement des Vorschaltradsatzes verbunden und die Abtriebswelle ist mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden.

Auf diese Weise werden insbesondere die erste Kupplung und die zweite Kupplung in ihrer Lage hinsichtlich des Standes der Technik vertauscht. Dadurch werden die aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der US 6,139,463, bekannten Nachteile vermieden, sodass bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe die Schaltqualität in vorteilhafter Weise verbessert wird.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Eingangselement des Vorschaltradsatzes das Hohlrad vorgesehen ist. Es ist auch denkbar, dass bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe der Steg oder ein anderes Zentralrad als Eingangselement des Vorschaltradsatzes verwendet werden kann.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Ausgangselement des Vorschaltradsatzes der Steg vorgesehen ist. Auch hier ist es denkbar, dass bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe je nach Bedarf ein Zentralrad vorgesehen ist.

Ferner ist es möglich, dass bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe als Abstützelement des Vorschaltradsatzes das Sonnenrad vorgesehen ist. Jedoch ist auch möglich, dass als Abstützelement der Steg oder ein anderes Zentralrad verwendet wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der zweite Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz als sogenannter Ravigneaux-Radsatz ausgebildet sind.

Im Rahmen einer Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, den Vorschaltradsatz radial betrachtet im wesentlichen unterhalb der zweiten Kupplung anzuordnen, wodurch eine besonders kompakte Bauweise realisiert wird. In diesem Zusammenhang kann die dritte Kupplung radial betrachtet im wesentlichen unterhalb der ersten Kupplung angeordnet sein.

Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisiert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
In diesen stellen dar:
Fig. 1 eine geschnittene Teilansicht eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes und
Fig. 3 ein Schaltschema des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes gemäß den Fig. 1 und 2.
In den Fig. 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, dargestellt. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe umfasst mindestens eine Antriebswelle AN und eine Abtriebswelle AB, welche in einem Gehäuse angeordnet sind. Des weiteren ist ein erster Radsatz ein Vorschaltradsatz VS sowie ein Hauptradsatz mit einem zweiten und einem dritten Planetenradsatz RS2, RS3 vorgesehen. Der zweite Planetenradsatz RS2 und der dritte Planetenradsatz RS3 sind bei der gezeigten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes als Ravigneaux- Radsatz ausgebildet.
Ferner sind bei dem Mehrstufengetriebe fünf Schaltelemente vorgesehen, nämlich eine erste Kupplung A, eine zweite Kupplung B sowie eine dritte Kupplung E und eine erste Bremse C und eine zweite Bremse D, wobei die Kupplungen A und B das Drehmoment des Vorschaltradsatzes zu den beiden Planetenradsätzen RS2, RS3 des Hauptradsatzes übertragen. Die Schaltelemente bewirken durch ein selektives paarweises Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle AN und der Abtriebswelle AB, sodass bevorzugt sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind.
Erfindungsgemäß ist bei dem Mehrstufengetriebe vorgesehen, dass der Außenlamellenträger bzw. die Zylinder-, Kolben- und Druckausgleichsseite der Kupplung B mit dem Steg St1 des Vorschaltradsatzes VS verbunden ist. Vorzugsweise weist zumindest die Kupplung (B) eine Servo- Einrichtung mit einem dynamischen Druckausgleich auf. Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird ein Leerlaufen der vorhandenen Druckausgleichsräume vermieden, wodurch der Komfort und die Schaltqualität verbessert wird. Der Innenlamellenträger der Kupplung B führt hierbei vorzugsweise radial betrachtet oberhalb der Kupplung A zu dem Innenlamellenträger der Bremse C, welche an dem Gehäuse befestigt ist. Der Innenlamellenträger der Bremse C ist über eine Welle mit dem Sonnenrad S2 des als Ravigneaux- Radsatz ausgebildeten zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden. Der Innenlamellenträger der Kupplung A ist antriebsseitig angeordnet und an dem Steg St1 des Vorschaltradsatzes VS direkt angebunden, wobei der Außenlamellenträger bzw. die Zylinder- bzw. Kolben- und Druckausgleichsseite der Kupplung A über eine Welle mit dem Sonnenrad S3 des als Ravigneaux-Radsatzes ausgebildeten dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden ist.
Ferner ist der Außenlamellenträger bzw. die Zylinder- bzw. Kolben- und Druckausgleichsseite der Kupplung E mit dem Hohlrad H1 des Vorschaltradsatzes VS und mit der Antriebswelle AN verbunden. Der Innenlamellenträger der Kupplung E ist jeweils mit dem Steg St2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und mit dem Steg St3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden. Des weiteren ist die Bremse D, welche mit dem Gehäuse verbunden ist, mit ihrem Innenlamellenträger an den Steg St2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 angebunden. Als Abstützelement des Vorschaltradsatzes VS ist das Sonnenrad S1 mit dem Gehäuse verbunden. Darüber hinaus ist das Hohlrad H₂ mit der Abtriebswelle AB verbunden.
Bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe kann durch die Anordnung des Antriebs der Kupplung A als Innenlamellenträger und des Antriebs der Kupplung B als Außenlamellenträger die Schaltqualität in vorteilhafter Weise verbessert werden. Darüber hinaus kann bei dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Getriebeeingangsdrehzahlerfassung an der bisherigen Stelle belassen werden.
In den Fig. 1 und 2 ist der Vorschaltradsatz VS radial betrachtet im wesentlichen unterhalb der zweiten Kupplung B angeordnet und die dritte Kupplung E im wesentlichen unterhalb der ersten Kupplung A, wodurch eine besonders kompakte Bauweise realisiert wird.
Das entsprechende Schaltschema des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes ist in Fig. 3 dargestellt, wobei beispielhaft Übersetzungen i und die sich ergebenden Gangsprünge φ angegeben sind.
Demnach weist das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe eine progressive Gangabstufung auf. Zudem werden bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen vermieden, da zwei benachbarte Gangstufen jeweils ein Schaltelement gemeinsam nutzen. Des weiteren wird bei jeder beliebigen Schaltung zwischen dem ersten und dem vierten Gang und zwischen dem fünften und dem sechsten Gang jeweils nur ein Schaltelement betätigt.
Für die Gänge 1 bis 4 ist die Kupplung A ständig aktiviert. Im ersten Gang wird zusätzlich die Bremse D, im zweiten Gang zusätzlich die Bremse C, im dritten Gang zusätzlich die Kupplung B und im vierten Gang zusätzlich die Kupplung E geschlossen bzw. betätigt. Bei den Gängen 5 und 6 wird neben der ständig betätigten Kupplung E im fünften Gang zusätzlich die Kupplung B und im sechsten Gang zusätzlich die Bremse C aktiviert. Im Rückwärtsgang werden die Kupplung B und die Bremse D aktiviert. Bezugszeichen A erste Kupplung
B zweite Kupplung
E dritte Kupplung
C erste Bremse
D zweite Bremse
VS Vorschaltradsatz
RS2 zweiter Planetenradsatz
RS3 dritter Planetenradsatz
AN Antrieb
AB Abtrieb
S1 Sonnenrad des Vorschaltradsatzes
S2 Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes
S3 Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes
St1 Steg des Vorschaltradsatzes
St2 Steg des zweiten Planetenradsatzes
St3 Steg des dritten Planetenradsatzes
H1 ;Hohlrad des Vorschaltradsatzes
H2 ;Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
i Übersetzung
φ Gangsprung

Claims

1. Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens eine Antriebswelle (AN) und eine Abtriebswelle (AB), welche in einem Gehäuse angeordnet sind, zumindest zwei Planetenradsätze (RS2, RS3) eines Hauptradsatzes und einen Vorschaltradsatz (VS) sowie mindestens fünf Schaltelemente, nämlich eine erste Kupplung (A) und eine zweite Kupplung (B), welche das Drehmoment des Vorschaltradsatzes über einen ersten Leistungsweg zu den Planetenradsätzen (RS2, RS3) des Hauptradsatzes übertragen sowie eine dritte Kupplung (E) und eine erste Bremse (C) sowie eine zweite Bremse (D), wobei die Schaltelemente durch ein selektives paarweises Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenlamellenträger der Kupplung (B) mit einem Ausgangselement des Vorschaltradsatzes (VS) verbunden ist, wobei der Innenlamellenträger der Kupplung (B) zu dem Innenlamellenträger der Bremse (C) führt, welcher über eine Welle mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist, dass der Innenlamellenträger der Kupplung (A) mit einem Ausgangselement des Vorschaltradsatzes (VS) verbunden ist, wobei der Außenlamellenträger der Kupplung (A) mit einem Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbunden ist, dass der Außenlamellenträger der Kupplung (E) mit einem Eingangselement des Vorschaltradsatzes (VS) und mit der Antriebswelle (AN) verbunden ist, wobei der Innenlamellenträger der Kupplung (E) jeweils mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) und des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbunden ist, dass die Bremse (D) mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist, dass das Gehäuse mit einem Abstützelement des Vorschaltsatzes (VS) verbunden ist und dass die Abtriebswelle (AB) mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist.

2. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenlamellenträger der Kupplung (B) radial betrachtet oberhalb der Kupplung (A) zu dem Innenlamellenträger der Bremse (C) führt.

3. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschaltradsatz (VS) radial betrachtet im wesentlichen unterhalb der Kupplung (B) angeordnet ist.

4. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (E) radial betrachtet im wesentlichen unterhalb der Kupplung (A) angeordnet ist.

5. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Kupplung (B) eine Servo-Einrichtung mit einem dynamischen Druckausgleich aufweist.

6. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangselement des Vorschaltradsatzes (VS) das Hohlrad (H₁) vorgesehen ist.

7. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangselement des Vorschaltradsatzes (VS) der Steg (St1) vorgesehen ist.

8. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Abstützelement des Vorschaltradsatzes (VS) das Sonnenrad (S1) vorgesehen ist, welches mit dem Gehäuse verbunden ist.

9. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenradsatz (RS2) und der dritte Planetenradsatz (RS3) als Ravigneaux-Radsatz ausgebildet sind.

10. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind.