DE4314057A1

DE4314057A1 - Planetary gear for an automatically shifting motor-vehicle transmission

Info

Publication number: DE4314057A1
Application number: DE19934314057
Authority: DE
Inventors: Rahim Dr Pour; Peter Fritz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1993-04-29
Filing date: 1993-04-29
Publication date: 1994-11-03

Abstract

The invention describes a gear structure for an automatically shifting motor-vehicle transmission, with three planet-wheel sets (P1, P2, P3). At the same time, the individual gear parts of the planet-wheel sets (P1, P2, P3) are partially connected to one another and thereby allow shifting in the forward gears with a participation of only two shifting elements (clutches and brakes). This is achieved in that the web (1) of the first planet-wheel set (P1) is fixedly connected to the web (2) of the second planet-wheel set (P2) and the web (4) of the third planet-wheel set (P3) is fixedly connected to the sun wheel (3) of the second planet-wheel set (P2). Furthermore, the ring gears (5, 6, 7) of the three planet-wheel sets are fixedly connected to one another. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufrädergetriebe für ein automatisch schaltendes Kraftfahrzeuggetriebe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a planetary gear for an automatically switching motor vehicle transmission according to the preamble of the main claim.

In Kraftfahrzeugen werden vermehrt Automatikgetriebe mit fünf Vorwärtsgängen eingesetzt. Diese Getriebe weisen in der überwiegenden Anzahl drei Planetenradsätze auf, deren Getriebestufungen zum Teil erheblich von den gewünschten Gangübersetzungen abweichen. Aus Verbrauchsgründen und Gründen der Umweltverträglichkeit wären Sechsganggetriebe erwünscht. Sie sollten mit möglichst wenig Bauteilen die aus der Fahrleistung berechneten Getriebestufungen ziem lich genau einhalten.Automatic transmissions are increasingly being used in motor vehicles five forward gears used. These gears point in the majority of three planetary gear sets, whose Gear ratios, in some cases considerably different from those desired Gear ratios differ. For reasons of consumption and Six-speed gearboxes would be environmentally friendly he wishes. You should use as few components as possible gear ratios calculated from the mileage obey exactly.

In Frage könnten hierfür Gruppengetriebe in Form der Hin tereinanderschaltung von zwei Getrieben kommen. Bei einem Gangwechsel in solchen Getrieben müßten aber sowohl im ersten Getriebe als auch im zweiten Getriebe ent sprechende Schaltelemente betätigt werden, was zu Gruppenschaltungen führt. Gruppenschaltungen bedeuten mehrfache Überschneidungsschaltungen, das heißt während eines Schaltvorganges müssen mehrere Kupplungen und Brem sen geöffnet und geschlossen werden. Im Hinblick darauf, daß bei Automatikgetrieben der Gangwechsel unter Last ge schieht, sind derartige Schaltvorgänge bezüglich Schalt qualität und Schaltkomfort zur Zeit für Pkw-Getriebe nicht beherrschbar.Group transmissions in the form of the Hin interconnection of two transmissions. At a Gear changes in such transmissions would have to be in both first gear as well as in the second gear ent speaking switching elements are actuated, leading to Group calls leads. Group calls mean multiple overlap circuits, i.e. during One clutch must have multiple clutches and brakes opened and closed. In view of, that in automatic transmissions the gear change under load ge looks, such switching operations are related to switching Quality and shifting comfort at the moment for car transmissions not controllable.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Umlaufrädergetriebe für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit drei Radsätzen vorzusehen, bei dem während eines Gangwechsels (ausgenommen Rück wärtsgang) mehrfache Überschneidungsschaltungen ausge schlossen werden. Dabei sollte das Getriebe mit möglichst wenig Schaltelementen sechs Vorwärtsgänge enthalten.The object of the invention is a planetary gear for to provide a motor vehicle transmission with three wheel sets, where during a gear change (except reverse forward gear) multiple overlap circuits be closed. The gear should be as possible few shift elements contain six forward gears.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus gestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran sprüchen.The object is achieved with the kenn characterizing features of claim 1. Advantageous designs of the invention result from the Unteran sayings.

Die erfindungsgemäße Lösung erreicht mit drei Planeten radsätzen und den dazugehörigen Schaltmitteln (getriebeinterne Kupplungen und Bremsen) Übersetzungen, die weitgehend den aus der Fahrleistung des jeweiligen Fahrzeuges berechneten Getriebestufungen entsprechen. Da bei sind bei jedem Gangwechsel in den Vorwärtsgängen immer nur zwei Schaltelemente beteiligt, so daß die uner wünschten mehrfachen Überschneidungsschaltungen nicht auftreten. Die erfindungsgemäße Getriebestruktur erlaubt Radsätze mit negativen Standübersetzungen, die sich in einer Ebene bauen lassen und von allen möglichen Plane tengetrieben die wenigsten Bauelemente benötigen. Das führt auch zu einer gewünschten Gewichtsreduzierung und erhöht außerdem die Zuverlässigkeit.The solution according to the invention is achieved with three planets wheelsets and the associated switching devices (internal gear clutches and brakes) translations, which largely derives from the mileage of each Correspond to the vehicle's calculated gear ratios. There at are with every gear change in the forward gears always only two switching elements involved, so that the un didn't want multiple overlap circuits occur. The gear structure according to the invention allows Wheelsets with negative gear ratios that are in build one level and all kinds of tarpaulin driven by the fewest components. The also leads to a desired weight reduction and also increases reliability.

Als weiterer Vorteil ergeben sich gute Umlaufwirkungs grade, die wiederum einen vorteilhaft guten Gesamt wirkungsgrad bestimmen. Des weiteren sind bei derartigen Getrieben niedrige Relativdrehzahlen in den Kupplungen und Bremsen möglich mit der Folge einer guten Verschleiß beständigkeit.Good circulation effects are another advantage grade, which in turn is an advantageous good overall determine efficiency. Furthermore, such Driven low relative speeds in the clutches and braking possible with the result of good wear resistance.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit der dazugehörigen Zeichnung. Dabei sind in der Zeichnung dar gestellt inFurther advantages of the invention result from the following description of an embodiment with the associated drawing. Here are shown in the drawing put in

Fig. 1 die innere Struktur eines Getriebes, dargestellt in der sogenannten Wolfs symbolik,Symbolik Fig. 1, the internal structure of a transmission, illustrated in the so-called wolf

Fig. 2 der schematische Aufbau eines Getriebes mit einer Getriebestruktur nach Fig. 1 und Fig. 2 shows the schematic structure of a transmission with a transmission structure according to Fig. 1 and

Fig. 3 ein Schaltschema für das in sechs Vor wärtsgängen und einen Rückwärtsgang schaltbare Getriebe nach Fig. 2. Fig. 3 is a circuit diagram for the switchable in six forward gears and one reverse speed transmission according to FIG. 2.

Nach Fig. 1 stehen drei Kreise symbolisch für drei an einander gekoppelte Planetensätze P1, P2, P3. Jeder der Planetensätze P1, P2 und P3 weist in üblicher Weise ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg auf, der die mit dem Sonnenrad und Hohlrad kämmenden Planetenräder mit einander verbindet. Die Darstellung nach Fig. 1 ent spricht der Wolfssymbolik, wie sie beispielsweise in dem Buch "Die Umlaufgetriebe", Herbert Müller, Springer-Ver lag, 1971, Seite 55 ff. enthalten ist.According to FIG. 1, three circles symbolically represent three planetary gears P1, P2, P3 coupled to one another. Each of the planetary gear sets P1, P2 and P3 has in the usual way a sun gear, a ring gear and a web which connects the planet gears meshing with the sun gear and ring gear. The representation according to FIG. 1 corresponds to the wolf symbolism, as it was for example in the book "Die Umlaufantrieb", Herbert Müller, Springer-Ver, 1971, page 55 ff.

Die Getriebeteile der einzelnen Planetensätze P1, P2 und P3 - also die Sonnen- und Hohlräder sowie die Stege - sind teilweise miteinander fest verbunden; nach Fig. 1 ist dies der mit 1 bezeichnete Steg des ersten Planeten satzes P1 und der mit 2 bezeichnete Steg des zweiten Planetensatzes P2. Des weiteren stehen das Sonnenrad 3 des zweiten Planetensatzes P2 mit dem Steg 4 des dritten Planetensatzes P3 ebenfalls in fester Verbindung zu einander. Schließlich gilt dies auch für die Hohlräder 5, 6 und 7 der drei Planetensätze P1, P2 und P3. Der Voll ständigkeit halber sei noch erwähnt, daß in Fig. 1 mit 8 das Sonnenrad des ersten Planetensatzes P1 und mit 9 das Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 bezeichnet sind.The gear parts of the individual planetary gear sets P1, P2 and P3 - ie the sun and ring gears as well as the webs - are partially firmly connected to each other; according to Fig. 1 this is denoted by 1 carrier of the first planetary gear set P1 and the one designated with 2 web of the second planetary gear set P2. Furthermore, the sun gear 3 of the second planetary gear set P2 also has a fixed connection to one another with the web 4 of the third planetary gear set P3. Finally, this also applies to the ring gears 5 , 6 and 7 of the three planetary sets P1, P2 and P3. The completeness of sake it should be mentioned that are designated in Fig. 1 with the sun gear 8 of the first planetary gear set P1 and 9, the sun gear of the third planetary gear set P3.

Die Getriebestruktur nach Fig. 1 ist in dem in Fig. 2 dargestellten Umlaufrädergetriebe verwirklicht. Es ist hier eine Eingangswelle 10 erkennbar, die das Antriebs moment eines nicht weiter dargestellten Antriebs aggregats, zum Beispiel einer Brennkraftmaschine in das Getriebe einleitet. Die Weiterleitung des gewandelten Drehmoments zu den ebenfalls nicht dargestellten Fahrzeugrädern übernimmt eine Abtriebswelle 11.The transmission structure of FIG. 1 is realized in the example shown in Fig. 2 epicyclic gearing. An input shaft 10 can be seen here, which initiates the drive torque of a drive unit (not shown), for example an internal combustion engine, into the transmission. An output shaft 11 takes over the transmission of the converted torque to the vehicle wheels, also not shown.

In Fig. 2 sind wieder die drei Planetenradsätze P1, P2 und P3 erkennbar und wie ersichtlich sind sie in der Zeichnungsebene in einer Reihe von links nach rechts an geordnet, beginnend mit P1, dann P2 und schließlich P3. Das Sonnenrad 8 des Planetensatzes P1 ist als Hohlwelle ausgeführt, in der die Eingangswelle 10 gelagert ist. Die Eingangswelle 10 tritt mit ihrem einen Ende aus der Hohl welle des Sonnenrades 8 aus und nimmt an dieser Stelle zwei Kupplungen A und B auf. Über die Kupplung A läßt sich der Steg 1 des ersten Planetenradsatzes P1 und der mit ihm fest verbundene Steg 2 des zweiten Planetenrad satzes P2 mit der Eingangswelle 10 koppeln. Die Ver bindung zwischen dem Steg 1 und dem Steg 2 übernimmt ein Zwischenglied 12, das durch die ebenfalls als Hohlwelle ausgeführte Radwelle des Sonnenrades 3 des zweiten Pla netensatzes P2 hindurchführt. In Fig. 2 the three planetary gear sets P1, P2 and P3 can be seen again and as can be seen they are arranged in the drawing plane in a row from left to right, starting with P1, then P2 and finally P3. The sun gear 8 of the planetary gear set P1 is designed as a hollow shaft in which the input shaft 10 is mounted. The input shaft 10 emerges at one end from the hollow shaft of the sun gear 8 and takes two clutches A and B at this point. Via the clutch A, the web 1 of the first planetary gear set P1 and the web 2 of the second planetary gear set P2 that is firmly connected to it can be coupled to the input shaft 10 . The Ver connection between the web 1 and the web 2 takes over an intermediate member 12 , which also runs as a hollow shaft wheel shaft of the sun gear 3 of the second Pla P2satz passes.

Mit der Kupplung B lassen sich alle drei Hohlräder 5, 6 und 7 mit der Eingangswelle 10 antriebsmäßig verbinden. Dabei sind die Hohlräder 6 und 7 der Planetensätze P2 und P3 als ein gemeinsames Rad 13 ausgebildet, an dem ein durch die Hohlwelle des Sonnenrades 3 hindurchführendes Zwischenglied 14 des Hohlrades 5 angreift. Die Zwischen glieder 12 und 14 sind innerhalb der Hohlwelle des Sonnenrades 3 konzentrisch zu dieser gelagert.With clutch B, all three ring gears 5 , 6 and 7 can be connected to the input shaft 10 in terms of drive. The ring gears 6 and 7 of the planetary gear sets P2 and P3 are designed as a common wheel 13 on which an intermediate member 14 of the ring gear 5 engages through the hollow shaft of the sun gear 3 . The intermediate members 12 and 14 are mounted concentrically to the hollow shaft of the sun gear 3 to this.

Das Sonnenrad 8 läßt sich über ein Zwischenglied 15 mit einer Bremse E gegenüber dem nur schematisch darge stellten Getriebegehäuse 16 abbremsen. Das Sonnenrad 3 führt über ein Verlängerungsteil 17 zu einer zweiten Ge triebebremse F. In diesem Bereich ist die Verlängerung 17 des Sonnenrades 3 mit einer weiteren Verlängerung 18 mit dem Steg 4 des dritten Planetensatzes P3 fest verbunden. Schließlich verbindet eine Verlängerung 19 den Steg 4 mit einer zwischen dem zweiten und dritten Planetensatz liegenden Kupplung C. Über die Kupplung C läßt sich der Steg 4 und damit das Sonnenrad 3 mit der Abtriebswelle 11 koppeln. Die Abtriebswelle 11 ist hierzu durch das Sonnenrad 9 des dritten Planetensatzes P3 hindurch geführt. Demzufolge ist auch die Radwelle dieses Zahn rades als Hohlwelle ausgelegt.The sun gear 8 can be braked via an intermediate member 15 with a brake E compared to the only schematically illustrated gear housing 16 . The sun gear 3 leads via an extension part 17 to a second transmission brake F. In this area, the extension 17 of the sun gear 3 is firmly connected to a further extension 18 with the web 4 of the third planetary gear set P3. Finally, an extension 19 connects the web 4 to a clutch C located between the second and third planetary gear sets. Via the clutch C, the web 4 and thus the sun gear 3 can be coupled to the output shaft 11 . For this purpose, the output shaft 11 is guided through the sun gear 9 of the third planetary gear set P3. Accordingly, the wheel shaft of this toothed wheel is designed as a hollow shaft.

Auf seiner dem Abtrieb zugewandten Radseite führen Zwischenglieder 20 und 21 des Sonnenrades 9 zu einer weiteren Radbremse G und zu einer mit der Abtriebswelle 11 koppelbaren Kupplung D.On its wheel side facing the output, intermediate links 20 and 21 of the sun wheel 9 lead to a further wheel brake G and to a clutch D which can be coupled to the output shaft 11 .

Das Schaltschema nach Fig. 3 zeigt in einer Matrixdar stellung die einzelnen Schaltelemente (Kupplungen und Bremsen) und ihren Schaltzustand bei den einzelnen einge legten Gängen. Der mit "x" gekennzeichnete Zustand stellt dabei eine geschlossene Kupplung bzw. betätigte Bremse dar. So ist beispielsweise beim ersten Gang die Kupplung A geschlossen, das heißt die Eingangswelle ist mit dem Steg 1 des ersten Planetensatzes und über das Zwischen glied 12 mit dem Steg 2 des zweiten Planetensatzes P2 verbunden. Desweiteren ist über die geschlossene Kupplung D das Sonnenrad 9 des dritten Planetensatzes P3 mit der Abtriebswelle 11 verbunden. Schließlich ist das Sonnenrad 8 des ersten Planetensatzes P1 über die Bremse E am Ge triebegehäuse 16 festgelegt.The circuit diagram of Fig. 3 shows in a Matrixdar position, the individual switching elements (clutches and brakes), and their switching state in the individual inserted transitions. The state marked with "x" represents a closed clutch or actuated brake. For example, clutch A is closed in first gear, that is, the input shaft is with the web 1 of the first planetary gear set and via the intermediate member 12 with the web 2 of the second planetary gear set P2. Furthermore, the sun gear 9 of the third planetary gear set P3 is connected to the output shaft 11 via the closed clutch D. Finally, the sun gear 8 of the first planetary gear set P1 is fixed via the brake E to the gear housing 16 .

In entsprechender Weise sind die weiteren Gänge 2 bis 6 durch das Aktivieren bzw. Deaktivieren der einzelnen Schaltelemente schaltbar. Im vierten Gang jedoch gibt es eine Besonderheit. Hier kann je nach Bedürfnis entweder die Kupplungen A, B und C betätigt werden oder aber auch alternativ hierzu die Kupplungen B, C und D. Jedesmal er gibt sich die gleiche Getriebeübersetzung.The further gears 2 to 6 can be shifted in a corresponding manner by activating or deactivating the individual shifting elements. In fourth gear, however, there is something special. Depending on the need, either the clutches A, B and C can be actuated or alternatively the clutches B, C and D. Each time he gives the same gear ratio.

Aus dem Schaltschema geht eindeutig hervor, daß bei einem Wechsel eines Vorwärtsganges nie mehr als zwei Schalt elemente (Kupplungen oder Bremsen) beteiligt sind. So öffnet bei einem Schalten vom ersten Gang in den zweiten Gang die Kupplung D, während die Kupplung C schließt. In entsprechender Weise öffnet zum Beispiel beim Schalten vom fünften in den sechsten Gang die Kupplung B, während die Kupplung A schließt. Lediglich für das Schalten in den Rückwärtsgang sind mehrere Schaltwechsel erforder lich, was aber ohne Belang ist, da hier der Kraftfluß ohnehin unterbrochen wird.The circuit diagram clearly shows that one Changing a forward gear never more than two gear changes elements (clutches or brakes) are involved. So opens when shifting from first gear to second Gear clutch D while clutch C closes. In accordingly opens when switching, for example from fifth to sixth gear clutch B while clutch A closes. Only for switching in the reverse gear requires several gear changes Lich, which is irrelevant, since here the flow of power is interrupted anyway.

Claims

1. epicyclic gear for an automatically switching motor vehicle gearbox with three coupled planetary planetary gear sets, each planetary gear set having a sun gear, a ring gear and a web connected to each other, meshing with the sun gear and the ring gear, characterized by the following drive assignment of the individual NEN Gear parts:

- The web ( 1 ) of the first planetary gear set (P1) is firmly connected to the web ( 2 ) of the second planetary gear set (P2);
- The web ( 4 ) of the third planetary gear set (P3) is firmly connected to the sun gear ( 3 ) of the second planetary gear set (P2);
- The ring gears ( 5 , 6 , 7 ) of all planetary gear sets (P1, P2, P3) are in a fixed connection to each other.

2. epicyclic gear according to claim 1 with an input shaft driven by a motor and an output shaft leading to the vehicle wheels, characterized by the following features:

- The interconnected webs ( 1 , 2 ) of the first and second planetary gear sets (P1, P2) can be coupled to the input shaft ( 10 ) via a first clutch (A) located between the first and second planetary gear sets (P1, P2);
- The interconnected ring gears ( 5 , 6 , 7 ) are coupled via a second clutch (B) between the first and second planetary gear sets (P1, P2) to the input shaft ( 10 );
- The sun gear ( 8 ) of the first planetary gear set (P1) via a first brake (E) on the Ge gear housing ( 16 ) can be fixed;
- The sun gear ( 3 ) of the second planetary gear set (P2) and the web ( 4 ) connected to the sun gear ( 3 ) of the third planetary gear set (P3) are via a third clutch between the second and third planetary gear set (P2, P3) ( C) can be coupled to the output shaft ( 11 ) and via a second brake (F) on the gearbox housing ( 16 );
- The sun gear ( 9 ) of the third planetary gear set (P3) can be coupled to the output shaft ( 11 ) via a fourth clutch (D) and can be braked with respect to the transmission housing ( 16 ) via a third brake (G).

3. epicyclic gear according to claim 2, characterized in that the wheel shafts of the sun gears ( 8 , 3 , 9 ) are designed as hollow shafts, wherein

- The drive shaft ( 10 ) passes through the hollow shaft of the first sun gear ( 8 ) and receives the first and second clutch (A, B) at its exiting end,
- The hollow shaft of the second sun gear ( 3 ) concentrically arranged intermediate members ( 12 , 14 ) receives, the one inter mediate member ( 12 ) the connection between the web ( 1 ) of the first planetary gear set (P1) with the web ( 2 ) of the second planetary gear set (P2) and the other intermediate member ( 14 ) connects the ring gears ( 5 , 6 , 7 ) of the planetary gear sets (P1, P2, P3) and
- Through the hollow shaft of the third sun gear ( 9 ), the output shaft ( 11 ) passes through and on each side of the sun gear ( 9 ) receives a coupling (C, D).