WO2014154411A1 - Mehrstufen-planetengetriebe - Google Patents

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WO2014154411A1
WO2014154411A1 PCT/EP2014/053569 EP2014053569W WO2014154411A1 WO 2014154411 A1 WO2014154411 A1 WO 2014154411A1 EP 2014053569 W EP2014053569 W EP 2014053569W WO 2014154411 A1 WO2014154411 A1 WO 2014154411A1
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WO
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planetary gear
clutch
gear
housing
brake
Prior art date
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PCT/EP2014/053569
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French (fr)
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Stefan Beck
Christian Sibla
Wolfgang Rieger
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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Priority to CN201480017336.7A priority patent/CN105074276B/zh
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    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
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    • F16H2200/2046—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with six engaging means
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    • F16H2200/2097—Transmissions using gears with orbital motion comprising an orbital gear set member permanently connected to the housing, e.g. a sun wheel permanently connected to the housing

Definitions

  • the invention relates to a multi-stage planetary gear, in particular an automatic transmission for a motor vehicle.
  • a transmission is arranged for example in a motor vehicle between a drive and the drive wheels.
  • Such a multi-stage planetary gear has a plurality of individual planetary gear, which are interconnected by means of switching elements in the form of clutches and / or brakes.
  • a multi-stage planetary gear often switching elements are used, which are hydraulically operated. If now such switching elements in the interior of the transmission, in particular arranged to be moving relative to the transmission housing, the hydraulic lines must have transitions to a rotating component. In such transitions, a pressure loss often occurs, so that the pressure within the hydraulic line must be actively maintained. This happens e.g. via a hydraulic pump. The same applies to the use of electrically, pneumatically or mechanically actuated switching elements.
  • the object of the invention is to provide a multi-stage planetary gear, which has the highest possible proportion of easily accessible switching elements.
  • a multi-stage planetary gear according to the features of claim 1 is given.
  • this multi-stage planetary gear shift elements which are designed as four clutches and two brakes, easily accessible.
  • the multi-stage planetary gear has four arranged between a drive shaft and an output shaft single planetary gear.
  • Each individual planetary gear each includes a sun gear, a ring gear and a plurality of planetary gears each associated with a web.
  • the multi-stage planetary gear can advantageously be designed in standard construction, so that the drive shaft and the output shaft are arranged coaxially in the housing. It is alternatively possible, the multi-stage planetary gear in To perform front-transverse construction, so that the output shaft can be arranged offset in axial direction to the drive shaft.
  • the drive shaft can be made connectable via the drive clutch to the drive train of the motor vehicle.
  • the drive clutch is designed in particular as a hydrodynamic torque converter, as a hydrodynamic clutch, an additional starting clutch, an integrated starting clutch, an integrated starting brake, or as an additional electric motor.
  • the inventive multi-stage planetary gear is characterized by a reduced construction or assembly costs. Both cost and weight of the multi-stage planetary gear are reduced.
  • the coupling elements are arranged on au outer shafts, in particular on the drive shaft and / or on the output shaft.
  • the outer shafts are particularly accessible from outside, so that access to all coupling elements in case of need with little effort is possible.
  • the fourth clutch is arranged on the output shaft and thus easily accessible from outside.
  • the individual planetary gear can be connected by means of the switching elements, that the multi-stage planetary gear has a good gear ratio.
  • the individual planetary gear are each designed as a so-called minus planetary gear.
  • the respective stand ratio of the respective single planetary gear has a negative value.
  • the coaxially arranged central wheels, ie the inner sun gear and the concentrically arranged, outer ring gear have opposite directions of rotation.
  • at least one of the negative planetary gear is designed as a so-called plus planetary gear. This is possible, for example, in the case of a single planetary gearbox, in which the connection between web and ring gear is exchanged, and at the same time the amount of stand ratio is increased by the value of one.
  • the arrangement of the individual planetary gear in the housing, in particular along the drive shaft and / or output shaft is variable.
  • the geometric position of the respective individual planetary gear, in particular their order along the drive shaft and / or output shaft, is arbitrary.
  • the switching elements can be arranged freely selectable with respect to their geometric position in the housing.
  • the connecting shafts, the drive shaft and / or the output shaft are each connected to the housing and / or each other by means of a freewheeling element. This results in additional degrees of freedom for the interconnection of the individual planetary gear and their coupling in the housing.
  • a drive mounted on the connecting shaft, the drive shaft and / or the output shaft can be provided.
  • the additional drive can be designed for example as an electric motor. It is also conceivable to use other power and / or power sources as a drive.
  • the switching elements are frictionally and / or positively designed.
  • the second brake, the second coupling element and the fourth coupling element are designed as claw circuit elements. Due to the characteristic of the multi-stage planetary gear, the execution of said switching elements as claw circuit elements leads to a significantly reduced fuel consumption.
  • Fig. 3 shows a second embodiment of a multi-stage planetary gear according to FIG. 1 with a modified arrangement of the switching elements
  • FIG. 4 shows a third embodiment of a multi-stage planetary gear according to FIG. 1 with a different arrangement of the switching elements. Corresponding parts are provided in FIGS. 1 to 4 with the same reference numerals. Also details of the embodiments explained in more detail below can constitute an invention in itself or be part of an inventive subject matter.
  • a multi-stage planetary gear 1 is shown schematically.
  • the multi-stage planetary gear 1 is designed in particular as a transmission for a motor vehicle.
  • the multi-stage planetary gear 1 is shown in simplified form in FIG. 1 in that only one part of the multi-stage planetary gear 1 arranged above with respect to a transmission longitudinal axis 2 is shown.
  • the multi-stage planetary gear 1 has a housing 3. Within the housing 3, six switching elements, namely a first clutch 4, a second clutch 5, a third clutch 6 and a fourth clutch 7 and a first brake 8 and a second brake 9 are arranged. Furthermore, the multi-stage planetary gear has a drive shaft 10 for transmitting a drive torque from a drive, not shown, to the multi-stage planetary gear 1. Accordingly, the multi-stage planetary gear 1 has an output shaft 1 1. The drive shaft 10 and the output shaft 1 1 are arranged coaxially with respect to the housing longitudinal axis 2. Both the drive shaft 10 and the output shaft 1 1 are each led out of the housing 3.
  • the multi-stage planetary gear further has four along the housing longitudinal axis 2 arranged planetary gear sets 12 to 15. As shown in FIG. 1, the first planetary gear set 12, the second planetary gear set 13, the third planetary gear set 14 and the fourth are along a reference direction 1 6, which is oriented from the drive shaft 10 to the output shaft 1 1 parallel to the transmission longitudinal axis 2 Planetary gear 15 is arranged.
  • the first brake 8 and the second brake 9 are fixedly arranged on an inner wall of the housing 3. Furthermore, along the reference direction 1 6, the first Clutch 4, the second clutch 5 and the third clutch 6 arranged directly next to each other. With the embodiment shown, the three clutches 4 to 6 have a common outer plate carrier 17. The clutches 4, 5 and 6 are arranged on the outer drive shaft 10. The fourth clutch 7 is arranged on the likewise outer output shaft 1 1.
  • each of the planetary gear sets 12 to 15 each have an inner, externally toothed sun gear, an outboard, internally toothed and in particular concentric with the transmission longitudinal axis 2 arranged ring gear and a plurality of each having a web, arranged between the sun gear and the ring gear Planet wheels on.
  • the number of planet gears may vary.
  • the first planetary gear set 12 comprises a sun gear 18, a ring gear 19 and at least one planetary gear 21 having a web 20.
  • the second planetary gear set 13 comprises a sun gear 22, a ring gear 23 and at least one planetary gear 25 with a web 24.
  • the third planetary gear set 14 comprises a sun gear 26, a ring gear 27 and at least one planetary gear 29 with a web 28.
  • the fourth planetary gear set 1 5 includes a sun gear 30, a ring gear 31 and at least one planetary gear 33 with a web 32nd
  • the drive shaft 10 is connected via the first clutch 4 with the web 28 of the third planetary gear set 14.
  • the drive shaft 10 is connected via the second clutch 5 with the ring gear 19 of the first planetary gear set 12.
  • the drive shaft 10 via the second coupling element 5 with the sun gear 22 of the second planetary gear set 13 is connectable.
  • the drive shaft 10 is connected via the third clutch 6 with the sun gear 18 of the first planetary gear set 12.
  • the drive shaft 10 via the third coupling element 6, with the first brake 8 connectable.
  • the output shaft 1 1 is connected to the ring gear 27 of the third planetary gear set 14.
  • the output shaft is connectable via the fourth coupling element 7 with the web 32 of the fourth planetary gear set 1 5.
  • the web 20 of the first planetary gear set 12 is connected to the web 24 of the second planetary gear set 13.
  • the ring gear 23 of the second planetary gear set 13 is connected to the second brake 9.
  • the web 24 of the second planetary gear set 13 is connected to the ring gear 31 of the fourth planetary gear set 15.
  • the web 24 of the second planetary gear set 13 is connected to the sun gear 26 of the third planetary gear set 14.
  • the sun gear 30 of the fourth planetary gear set 1 5 is connected to the housing 3 via an eighth connecting shaft 41.
  • FIG. 2 shows a shift matrix for the gear steps G to be shifted.
  • the gear steps are listed in ascending order in the shift matrix beginning with the first gear G1 to the ninth gear G9 and one reverse gear R.
  • the switching matrix reveals a ratio i to each ratio.
  • a respective gear jump j is listed.
  • the gear gap j between the first gear stage G1 and the second gear stage G2 is 1, 709. This numerical value corresponds to the ratio of the ratio of the first gear stage, namely 4.348, to the gear ratio of the second gear G2, namely 2.545.
  • the alternative fourth gear ratios G4a to G4c have an identical ratio i of 1, 267. This means that an alternative shift position for the fourth gear G4a to G4c does not lead to a change in the gear jumps j, in particular between the third and the fourth gear and the fourth and fifth gear.
  • FIG. 3 an embodiment of another multi-stage planetary gear is shown.
  • the multi-stage planetary gear differs from the multi-stage planetary gear 1 shown in FIG. 1 by a modified arrangement of the clutches.
  • the second clutch 5 and the third clutch 6 are arranged analogously to the multi-stage planetary gear 1 on the drive shaft 10 and interconnected accordingly.
  • the fourth clutch 7 is identical to the multi-stage planetary gear 1 of FIG. 1 arranged on the output shaft 1 1 and interconnected.
  • the first coupling element 4a is not arranged on the drive shaft 10 but on the output shaft 11 and allows the output shaft 11 to be connected to the ring gear 27 of the third via the fourth connecting shaft 37 Planetary gear set 14.
  • All couplings 4 a, 5, 6, 7 are on the outer shafts 10, 1 1 arranged.
  • the brakes 8, 9 are fixed to the housing 3. All switching elements 4a, 5 to 9 are easily accessible from outside.
  • the multi-stage planetary gear according to FIG. 4 differs from the multi-stage planetary gear 1 according to FIG. 1 in that the first clutch 4 b is not arranged directly on the drive shaft 1 1 but on the seventh connecting shaft 40. Accordingly, the first clutch 4b via the seventh connecting shaft 40 allows a connection of the web 38 of the second planetary gear set 13 with the sun gear 26 of the third planetary gear set 14th

Abstract

Ein Mehrstufen-Planetengetriebe, insbesondere ein Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Gehäuse-Längsachse (2) aufweisendes Gehäuse (3), eine mit einem Antriebsstrang verbindbare Antriebswelle (10) zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments von dem Antriebsstrang auf das Mehrstufen-Planetengetriebe (1), eine mit einem Abtriebsstrang verbindbare Abtriebswelle (11) zur Übertragung eines Abtriebsdrehmoments von dem Mehrstufen-Planetengetriebe (1) auf den Abtriebsstrang, vier entlang der Gehäuse-Längsachse (2) angeordnete Einzel-Planetengetriebe (12, 13, 14, 1 5), die jeweils ein Sonnenrad (18, 22, 26, 30), ein Hohlrad (19, 23, 27, 31) und mindestens ein jeweils einen Steg (20, 24, 28, 32) aufweisendes Planetenrad (21, 25, 29, 33), sechs innerhalb des Gehäuses (3) angeordnete Schaltelemente, die als vier Kupplungselemente (4, 5, 6, 7) und zwei Bremsen (8, 9) ausgeführt sind, und Verbindungswellen (34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 44) für Verbindungen zwischen den Einzel-Planetengetrieben (12, 13, 14, 15), der Antriebswelle (10), der Abtriebswelle (11), den Kupplungselementen (4, 5, 6, 7) und/oder den Bremsen (8, 9). Die Einzel-Planetengetriebe (12, 13, 14, 15) sind mittels der Schaltelemente (4, 5, 6, 7, 8, 9) derart schaltbar, dass zwischen der Antriebswelle (10) und der Abtriebswelle (11) verschiedene Übersetzungen (i) wirken, so dass das Mehrstufen-Planetengetriebe (1) neun Vorwärtsgänge (G1, G2, G3, G4, G4a, G4b, G4c, G5, G6, G7, G8, G9) und einen Rückwärtsgang (R) aufweist, und die Schaltelemente (4, 5, 6, 7, 8, 9) von außerhalb des Gehäuses (3) gut zugänglich angeordnet sind.

Description

Mehrstufen-Planetenqetriebe
Die Erfindung betrifft ein Mehrstufen-Planetengetriebe, insbesondere ein Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug. Ein derartiges Getriebe ist beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zwischen einem Antrieb und den Antriebsrädern angeordnet. Ein derartiges Mehrstufen-Planetengetriebe weist mehrere Einzel-Planetengetriebe auf, die mittels Schaltelementen in Form von Kupplungen und/oder Bremsen miteinander schaltbar sind.
Ein Mehrstufen-Planetengetriebe werden häufig Schaltelemente verwendet, welche hydraulisch betätigt werden. Werden nun solche Schaltelemente im Inneren des Getriebes, insbesondere sich relativ zum Getriebegehäuse bewegend angeordnet, so müssen die Hydraulikleitungen Übergänge auf ein rotierendes Bauteil aufweisen. In solchen Übergängen entsteht oftmals ein Druckverlust, so dass der Druck innerhalb der Hydraulikleitung aktiv aufrechterhalten werden muss. Dies geschieht z.B. über eine Hydraulikpumpe. Entsprechendes gilt auch bei der Verwendung von elektrisch, pneumatisch oder mechanisch betätigbaren Schaltelementen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Mehrstufen-Planetengetriebe bereitzustellen, das einen möglichst hohen Anteil an gut zugänglichen Schaltelementen aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Mehrstufen-Planetengetriebe entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben. Bei diesem Mehrstufen- Planetengetriebe sind Schaltelemente, die als vier Kupplungen und zwei Bremsen ausgeführt sind, gut zugänglich. Gleichzeitig weist das Mehrstufen-Planetengetriebe vier zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle angeordnete Einzel- Planetengetriebe auf. Jedes Einzel-Planetengetriebe umfasst jeweils ein Sonnenrad, ein Hohlrad und mehrere jeweils einem Steg zugeordnete Planetenräder.
Das Mehrstufen-Planetengetriebe kann vorteilhaft in Standard-Bauweise ausgeführt sein, sodass die Antriebswelle und die Abtriebswelle koaxial im Gehäuse angeordnet sind. Es ist alternativ auch möglich, das Mehrstufen-Planetengetriebe in Front-Quer-Bauweise auszuführen, sodass die Abtriebswelle achsversetzt zur Antriebswelle angeordnet sein kann.
Die Antriebswelle kann über die Antriebs-Kupplung mit dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs verbindbar ausgeführt sein. Die Antriebs-Kupplung ist insbesondere als hydrodynamischer Drehmomentenwandler, als hydrodynamische Kupplung, eine zusätzliche Anfahrkupplung, eine integrierte Anfahrkupplung, eine integrierte Anfahrbremse, oder als ein zusätzlicher Elektromotor ausgeführt. Insgesamt zeichnet sich das erfindungsgemäße Mehrstufen-Planetengetriebe durch einen reduzierten Bau- oder Montageaufwand aus. Sowohl Kosten als auch Gewicht des Mehrstufen-Planetengetriebes sind reduziert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Mehrstufen-Planetengetriebes ergeben sich aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.
Günstig ist eine Ausgestaltung, bei der die Kupplungselemente an au ßen liegenden Wellen, insbesondere an der Antriebswelle und/oder an der Abtriebswelle, angeordnet sind. Die außen liegenden Wellen sind besonders von außerhalb erreichbar, sodass ein Zugriff auf sämtliche Kupplungselemente im Bedarfsfall mit geringem Aufwand möglich ist.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist die vierte Kupplung an der Abtriebswelle und damit von außerhalb gut zugänglich angeordnet.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind die Einzel- Planetengetriebe derart mittels der Schaltelemente verbindbar, dass das Mehrstufen-Planetengetriebe eine gute Übersetzungsreihe aufweist.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist gewährleistet, dass bei einem Wechsel zwischen zwei benachbarten Gangstufen, also insbesondere auch bei einem Wechsel von dem ersten Vorwärtsgang in den Rückwärtsgang und umgekehrt, jeweils genau ein zuvor geschlossenes Schaltelement geöffnet und genau ein zuvor geöffnetes Schaltelement geschlossen wird. Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind die Einzel- Planetengetriebe jeweils als sogenannte Minus-Planetengetriebe ausgeführt. Das bedeutet, dass die jeweilige Standübersetzung der jeweiligen Einzel- Planetengetriebe einen negativen Wert hat. Dies wird dadurch erreicht, dass die koaxial angeordneten Zentralräder, also das innenliegende Sonnenrad und das konzentrisch dazu angeordnete, außen liegende Hohlrad, gegensätzliche Drehrichtungen aufweisen. Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist mindestens eines der Minus-Planetengetriebe als sogenanntes Plus-Planetengetriebe ausgeführt. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass bei einem Einzel-Planetengetriebe die An- bindung von Steg und Hohlrad getauscht und gleichzeitig der Betrag der Standübersetzung um den Wert 1 erhöht werden.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist die Anordnung der Einzel- Planetengetriebe im Gehäuse, insbesondere entlang der Antriebswelle und/oder Abtriebswelle, variabel. Das bedeutet, dass die geometrische Lage der jeweiligen Einzel-Planetengetriebe, insbesondere deren Reihenfolge entlang der Antriebswelle und/oder Abtriebswelle, frei wählbar ist. Gleichzeitig oder alternativ können auch die Schaltelemente bezüglich ihrer geometrischen Lage in dem Gehäuse frei wählbar angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind die Verbindungswellen, die Antriebswelle und/oder die Abtriebswelle jeweils mittels eines Freilaufelements an dem Gehäuse und/oder miteinander verbunden sein. Dadurch ergeben sich zusätzliche Freiheitsgrade für die Verschaltung der Einzel-Planetengetriebe sowie deren Ankopplung im Gehäuse.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung kann ein auf der Verbindungswelle, der Antriebswelle und/oder der Abtriebswelle angebrachter Antrieb vorgesehen sein. Der zusätzliche Antrieb kann beispielsweise als Elektromotor ausgeführt sein. Es ist auch denkbar, andere Kraft- und/oder Leistungsquellen als Antrieb zu verwenden. Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind die Schaltelemente reibschlüssig und/oder formschlüssig ausgeführt.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind die zweite Bremse, das zweite Kupplungselement und das vierte Kupplungselement als Klauen- Schaltungselemente ausgeführt. Aufgrund der Charakteristik des Mehrstufen- Planetengetriebes führt die Ausführung der genannten Schaltelemente als Klauen- Schaltungselemente zu einem deutlich reduzierten Kraftstoffverbrauch.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich allein oder in Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Mehrstufen-Planetengetriebes,
Fig. 2 eine Schaltmatrix zur Illustration der für eine jeweilige Gangstufe zu schließenden Schaltelemente,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Mehrstufen-Planetengetriebes gemäß Fig. 1 mit einer veränderten Anordnung der Schaltelemente, und
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Mehrstufen-Planetengetriebes gemäß Fig. 1 mit einer abweichenden Anordnung der Schaltelemente. Einander entsprechende Teile sind in den Fig. 1 bis 4 mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch Einzelheiten der im Folgenden näher erläuterten Ausführungsbeispiele können für sich genommen eine Erfindung darstellen oder Teil eines Erfindungsgegenstandes sein.
In Fig. 1 ist ein Mehrstufen-Planetengetriebe 1 schematisch dargestellt. Das Mehrstufen-Planetengetriebe 1 ist insbesondere als Getriebe für ein Kraftfahrzeug ausgeführt.
Das Mehrstufen-Planetengetriebe 1 ist in Fig. 1 vereinfacht dadurch dargestellt, dass lediglich ein bezüglich einer Getriebe-Längsachse 2 oberhalb angeordneter Teil des Mehrstufen-Planetengetriebes 1 dargestellt ist.
Das Mehrstufen-Planetengetriebe 1 weist ein Gehäuse 3 auf. Innerhalb des Gehäuses 3 sind sechs Schaltelemente, nämlich eine erste Kupplung 4, eine zweite Kupplung 5, eine dritte Kupplung 6 und eine vierte Kupplung 7 sowie eine erste Bremse 8 und eine zweite Bremse 9 angeordnet. Weiterhin weist das Mehrstufen- Planetengetriebe eine Antriebswelle 10 zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments von einem nicht dargestellten Antrieb auf das Mehrstufen-Planetengetriebe 1 auf. Entsprechend weist das Mehrstufen-Planetengetriebe 1 eine Abtriebswelle 1 1 auf. Die Antriebswelle 10 und die Abtriebswelle 1 1 sind koaxial bezüglich der Gehäuse- Längsachse 2 angeordnet. Sowohl die Antriebswelle 10 als auch die Abtriebswelle 1 1 sind jeweils aus dem Gehäuse 3 herausgeführt.
Das Mehrstufen-Planetengetriebe weist weiterhin vier entlang der Gehäuse- Längsachse 2 angeordnete Planetenradsätze 12 bis 15 auf. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 sind entlang einer Bezugsrichtung 1 6, die von der Antriebswelle 10 zu der Abtriebswelle 1 1 parallel zur Getriebe-Längsachse 2 orientiert ist, der erste Planetenradsatz 12, der zweite Planetenradsatz 13, der dritte Planetenradsatz 14 und der vierte Planetenradsatz 15 angeordnet.
Die erste Bremse 8 und die zweite Bremse 9 sind fest an einer Innenwand des Gehäuses 3 angeordnet. Weiterhin sind entlang der Bezugsrichtung 1 6 die erste Kupplung 4, die zweite Kupplung 5 und die dritte Kupplung 6 direkt nebeneinander angeordnet. Mit dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die drei Kupplungen 4 bis 6 einen gemeinsamen Au ßenlamellenträger 17 auf. Die Kupplungen 4, 5 und 6 sind an der außen liegenden Antriebswelle 10 angeordnet. Die vierte Kupplung 7 ist an der ebenfalls außen liegenden Abtriebswelle 1 1 angeordnet.
Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist jedes der Planetenradsätze 12 bis 15 jeweils ein innen liegendes, außen verzahntes Sonnenrad, ein außen liegendes, innen verzahntes und insbesondere konzentrisch zur Getriebe- Längsachse 2 angeordnetes Hohlrad sowie mehrere jeweils einen Steg aufweisende, zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnete Planetenräder auf. Je nach Größe des Mehrstufen-Planetengetriebes kann die Anzahl der Planetenräder variieren. Entsprechend umfasst der erste Planetenradsatz 12 ein Sonnenrad 18, ein Hohlrad 19 und mindestens ein einen Steg 20 aufweisendes Planetenrad 21 . Entsprechend umfasst der zweite Planetenradsatz 13 ein Sonnenrad 22, ein Hohlrad 23 und mindestens ein Planetenrad 25 mit einem Steg 24. Der dritte Planetenradsatz 14 umfasst ein Sonnenrad 26, ein Hohlrad 27 und mindestens ein Planetenrad 29 mit einem Steg 28. Der vierte Planetenradsatz 1 5 umfasst ein Sonnenrad 30, ein Hohlrad 31 und mindestens ein Planetenrad 33 mit einem Steg 32.
Im Folgenden wird eine Verschaltung der Planetenradsätze 12 bis 15 mittels der Schaltelemente 4 bis 9 sowie die Anbindung der Planetenradsätze 12 bis 15 an die Antriebswelle 10 und die Abtriebswelle 1 1 im Einzelnen erläutert.
Die Antriebswelle 10 ist über die erste Kupplung 4 mit dem Steg 28 des dritten Planetenradsatzes 14 verbindbar. Die Antriebswelle 10 ist über die zweite Kupplung 5 mit dem Hohlrad 19 des ersten Planetenradsatzes 12 verbindbar. Gleichzeitig ist die Antriebswelle 10 über das zweite Kupplungselement 5 mit dem Sonnenrad 22 des zweiten Planetenradsatzes 13 verbindbar. Die Antriebswelle 10 ist über die dritte Kupplung 6 mit dem Sonnenrad 18 des ersten Planetenradsatzes 12 verbindbar. Gleichzeitig ist die Antriebswelle 10 über das dritte Kupplungselement 6, mit der ersten Bremse 8 verbindbar. Die Abtriebswelle 1 1 ist mit dem Hohlrad 27 des dritten Planetenradsatzes 14 verbunden. Die Abtriebswelle ist über das vierte Kupplungselement 7 mit dem Steg 32 des vierten Planetenradsatzes 1 5 verbindbar.
Der Steg 20 des ersten Planetenradsatzes 12 ist mit dem Steg 24 des zweiten Planetenradsatzes 13 verbunden. Das Hohlrad 23 des zweiten Planetenradsatzes 13 ist mit der zweiten Bremse 9 verbunden. Der Steg 24 des zweiten Planetenradsatzes 13 ist mit dem Hohlrad 31 des vierten Planetenradsatzes 15 verbunden. Der Steg 24 des zweiten Planetenradsatzes 13 ist mit dem Sonnenrad 26 des dritten Planetenradsatzes 14 verbunden.
Das Sonnenrad 30 des vierten Planetenradsatzes 1 5 ist über eine achte Verbindungswelle 41 mit dem Gehäuse 3 verbunden.
Der erste Planetenradsatz 12 weist eine bevorzugte Standübersetzung von i0 = -1 ,898, der zweite Planetenradsatz 13 von i0 = -1 ,609, der dritte Planeten- radsatzl 4 von i0 = -1 ,500 und der vierte Planetenradsatz 15 von i0 = -1 ,500 auf.
Fig. 2 zeigt eine Schaltmatrix für die zu schaltenden Gangstufen G. Die Gangstufen sind aufsteigend in der Schaltmatrix beginnend bei der ersten Gangstufe G1 bis zur neunten Gangstufe G9 und einem Rückwärtsgang R aufgeführt. Beispielsweise kann aus der Schaltmatrix abgelesen werden, dass zur Realisierung der ersten Gangstufe G1 die zweite Bremse 9, die zweite Kupplung 5 und die vierte Kupplung 7 in einer geschlossenen Schaltstellung sein müssen. Weiterhin offenbart die Schaltmatrix eine Übersetzung i zu jeder Gangstufe. Darüber hinaus ist in der Schaltmatrix auch ein jeweiliger Gangsprung j aufgeführt. Beispielsweise beträgt der Gangsprung j zwischen der ersten Gangstufe G1 und der zweiten Gangstufe G2 1 ,709. Dieser Zahlenwert entspricht dem Verhältnis der Übersetzung der ersten Gangstufe, nämlich 4,348, zu der Übersetzung der zweiten Gangstufe G2, nämlich 2,545.
In den letzten drei Zeilen der Schaltmatrix sind mit G4a, G4b und G4c alternative Schaltkonfigurationen für das Realisieren der vierten Gangstufe G4 dargestellt. Grundsätzlich gilt für die Gangstufen G1 bis G9 und R, dass bei einem Gangstufenwechsel zwischen zwei benachbarten Gangstufen jeweils genau ein zuvor geschlossenes Schaltelement geöffnet und genau ein zuvor geöffnetes Schaltelement geschlossen wird. Das bedeutet, dass immer zwei Schaltelemente gleichzeitig geschlossen sind. Insbesondere bei den alternativen Gangstufenanordnungen G4a und G4b ist dieses Prinzip unterbrochen, da beim Hochschalten von der dritten Gangstufe G3 auf beispielsweise die erste alternative vierte Gangstufe G4a die zweite Kupplung 5 und die dritte Kupplung 6 geöffnet und gleichzeitig die erste Kupplung 4 und die erste Bremse 8 geschlossen werden müssen.
Unabhängig davon weisen die alternativen vierten Gangstufen G4a bis G4c eine identische Übersetzung i von 1 ,267 auf. Das bedeutet, dass eine alternative Schaltstellung für die vierte Gangstufe G4a bis G4c nicht zu einer Veränderung der Gangsprünge j, insbesondere zwischen der dritten und der vierten Gangstufe und der vierten und der fünften Gangstufe, führt.
Die einzelnen Zahlenwerte für die Übersetzungen i und die Gangsprünge j ergeben sich direkt aus der Schaltmatrix gemäß Fig. 2, auf die hiermit verwiesen wird.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines weiteren Mehrstufen- Planetengetriebes gezeigt. Das Mehrstufen-Planetengetriebe unterscheidet sich von dem Mehrstufen-Planetengetriebe 1 gemäß Fig. 1 durch eine veränderte Anordnung der Kupplungen. Die zweite Kupplung 5 und die dritte Kupplung 6 sind analog dem Mehrstufen-Planetengetriebe 1 an der Antriebswelle 10 angeordnet und entsprechend verschaltet. Weiterhin ist die vierte Kupplung 7 identisch zu dem Mehrstufen- Planetengetriebe 1 gemäß Fig. 1 an der Abtriebswelle 1 1 angeordnet und verschaltet. Jedoch ist das erste Kupplungselement 4a im Gegensatz zu dem Mehrstufen- Planetengetriebe 1 gemäß Fig. 1 nicht an der Antriebswelle 10, sondern an der Abtriebswelle 1 1 angeordnet und ermöglicht ein Verbinden der Abtriebswelle 1 1 über die vierte Verbindungswelle 37 mit dem Hohlrad 27 des dritten Planetenradsatzes 14.
Sämtliche Kupplungen 4a, 5, 6, 7 sind an den außen liegenden Wellen 10, 1 1 angeordnet. Die Bremsen 8, 9 sind an dem Gehäuse 3 befestigt. Sämtliche Schaltelemente 4a, 5 bis 9 sind von außerhalb gut zugänglich.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines weiteren Mehrstufen- Planetengetriebes gezeigt. Das Mehrstufen-Planetengetriebe gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von dem Mehrstufen-Planetengetriebe 1 gemäß Fig. 1 dadurch, dass die erste Kupplung 4b nicht direkt an der Antriebswelle 1 1 , sondern an der siebten Verbindungswelle 40 angeordnet ist. Entsprechend ermöglicht die erste Kupplung 4b über die siebte Verbindungswelle 40 eine Verbindung des Stegs 38 des zweiten Planetenradsatzes 13 mit dem Sonnenrad 26 des dritten Planetenradsatzes 14.
Bezuqszeichen
Mehrstufen-Planetengetriebe
Getriebe-Längsachse
Gehäuse
Erste Kupplung
a Erste Kupplung
b Erste Kupplung
Zweite Kupplung
Dritte Kupplung
Vierte Kupplung
Erste Bremse
Zweite Bremse
0 Antriebswelle
1 Abtriebswelle
2 Erstes Einzel-Planetengetriebe
3 Zweites Einzel-Planetengetriebe
4 Drittes Einzel-Planetengetriebe
5 Viertes Einzel-Planetengetriebe
6 Bezugsrichtung
7 Lamellenträger
8 Sonnenrad
9 Hohlrad
0 Steg
1 Planetenrad
2 Sonnenrad
3 Hohlrad
4 Steg
5 Planetenrad
6 Sonnenrad
7 Hohlrad
8 Steg 9 Planetenrad
0 Sonnenrad
31 Hohlrad
32 Steg
33 Planetenrad
34 Erste Verbindungswelle
35 Zweite Verbindungswelle
36 Dritte Verbindungswelle
37 Vierte Verbindungswelle
38 Fünfte Verbindungswelle
39 Sechste Verbindungswelle
40 Siebte Verbindungswelle
41 Achte Verbindungswelle
42 Mehrstufen-Planetengetriebe
43 Mehrstufen-Planetengetriebe
44 Neunte Verbindungswelle G Gangstufen
i Übersetzung
j Gangsprung

Claims

Patentansprüche
1 . Mehrstufen-Planetengetriebe, insbesondere ein Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend
a) ein eine Gehäuse-Längsachse (2) aufweisendes Gehäuse (3), b) eine mit einem Antrieb verbindbare Antriebswelle (1 0) zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments von dem Antrieb auf das Mehrstufen- Planetengetriebe (1 ),
c) eine Abtriebswelle (1 1 )
d) vier entlang der Gehäuse-Längsachse (2) angeordnete Planetenradsätze (1 2, 1 3, 14, 1 5), die jeweils ein Sonnenrad (1 8, 22, 26, 30), ein Hohlrad (1 9, 23, 27, 31 ) und einen Steg (20, 24, 28, 32) und ein Planetenrad (21 , 25, 29, 33) umfassen,
e) sechs innerhalb des Gehäuses (3) angeordnete Schaltelemente, die als vier Kupplungen (4, 5, 6, 7) und zwei Bremsen (8, 9) ausgeführt sind, und
f) Verbindungswellen (34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 , 44) für Verbindungen zwischen den Planetenradsätze (1 2, 1 3, 14, 1 5), der Antriebswelle (1 0), der Abtriebswelle (1 1 ), den Kupplungen (4, 5, 6, 7) und/oder den Bremsen (8, 9),
wobei
g) mittels der Schaltelemente (4, 5, 6, 7, 8, 9) die Planetenradsätze (1 2, 1 3, 14, 1 5) derart schaltbar sind, dass zwischen der Antriebswelle (1 0) und der Abtriebswelle (1 1 ) verschiedene Übersetzungen (i) wirken.
2. Mehrstufen-Planetengetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (4, 5, 6, 7) an au ßenliegenden Wellen, insbesondere der Antriebswelle (1 0) und der Abtriebswelle (1 1 ), angeordnet sind.
3. Mehrstufen-Planetengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (4), die zweite Kupplung (5) und die dritte Kupplung (6) an der Antriebswelle (1 0) angeordnet sind.
4. Mehrstufen-Planetengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (4), die zweite Kupplung (5) und die dritte Kupplung (6) entlang der Gehäuse-Längsachse (2) nebeneinander angeordnet sind.
5. Mehrstufen-Planetengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Kupplung (7) an der Abtriebswelle (1 1 ) angeordnet sind.
6. Mehrstufen-Planetengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Antriebswelle (10)
i) über die erste Kupplung (4) mit dem Steg (28) des dritten Einzel- Planetengetriebes (14) verbindbar ist,
ii) über die zweite Kupplung (5) mit dem Hohlrad (19) des ersten Planetenradsatzes (12) und dem Sonnenrad (22) des Planetenradsatzes (13) verbindbar ist,
iii) über die dritte Kupplung (6) mit dem Sonnenrad (18) des ersten Planetenradsatzes (12) verbindbar und über die dritte Kupplung (6) und die erste Bremse (8) mit dem Gehäuse (3) verbindbar ist, b) die Abtriebswelle (1 1 )
i) mit dem Hohlrad (27) des dritten Planetenradsatzes verbunden ist,
ii) über die vierte Kupplung (7) mit dem Steg (32) des vierten Einzel-Planetengetriebes (15) verbindbar ist,
c) der Steg (20) des ersten Planetenradsatz (12) mit dem Steg (24) des zweiten Planetenradsatzes (13) verbunden ist,
d) das Hohlrad (23) des zweiten Einzel-Planetengetriebes (13) über die zweite Bremse (9) mit dem Gehäuse (3) verbindbar ist,
e) der Steg (24) des zweiten Planetenradsatz (13) über die mit dem Hohlrad (31 ) des vierten Planetenradsatzes (15) und mit dem Sonnenrad (26) des dritten Planetenradsatzes (14) verbunden ist, und
f) das Sonnenrad (30) des vierten Planetenradsatzes (1 5) an dem Gehäuse (3) befestigt ist.
7. Mehrstufen-Planetengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (4, 5, 6, 7, 8, 9) derart schaltbar sind, dass bei einem
Wechsel zwischen zwei benachbarten Gangstufen jeweils genau ein zuvor geschlossenes Schaltelement (4, 5, 6, 7, 8, 9) geöffnet und genau ein zuvor geöffnetes Schaltelement (4, 5, 6, 7, 8, 9) geschlossen wird.
8. Mehrstufen-Planetengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in allen Gangstufen (G1 , G2, G3, G4, G4a, G4b, G4c, G5, G6, G7, G8, G9, R) jeweils drei Schaltelemente (4, 5, 6, 7, 8, 9) geschlossen sind, wobei im ersten Vorwärtsgang (G1 ) die zweite Bremse (9), die zweite Kupplung (5) und die vierte Kupplung (7), im zweiten Vorwärtsgang (G2) die erste Bremse (8), die zweite Kupplung (5) und die vierte Kupplung (7), im dritten Vorwärtsgang (G3) die zweite Kupplung (5), die dritte Kupplung (6) und die vierte Kupplung (7), im vierten Vorwärtsgang (G4) die erste Kupplung (4), die zweite Kupplung (5) und die vierte Kupplung (7), im fünften Vorwärtsgang (G5) die erste Kupplung (4), die zweite Kupplung (5) und die dritte Kupplung (6), im sechsten Vorwärtsgang (G6) die erste Bremse (8), die erste Kupplung (4) und die zweite Kupplung (5), im siebten Vorwärtsgang (G7) die zweite Bremse (9), die erste Kupplung (4) und die zweite Kupplung (5), im achten Vorwärtsgang (G8) die erste Bremse (8), die zweite Bremse (9) und die erste Kupplung (4), im neunten Vorwärtsgang (G9) die zweite Bremse (9), die erste Kupplung (4) und die dritte Kupplung (6) geschlossen sind sowie im Rückwärtsgang (R) die zweite Bremse (9), die dritte Kupplung (6) und die vierte Kupplung (7) geschlossen sind.
9. Mehrstufen-Planetengetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ im vierten Vorwärtsgang (G4a; G4b; G4c) die erste Bremse (8), die erste Kupplung (4) und die vierte Kupplung (7) oder die zweite Bremse (9), die erste Kupplung (4) und die vierte Kupplung (7) oder die erste Kupplung (4), die zweite Kupplung (5) und die vierte Kupplung (7) geschlossen sind.
1 0. Mehrstufen-Planetengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Planetenradsätze (1 2, 1 3, 14, 1 5) als Minus- Planetengetriebe ausgeführt sind.
1 1 . Mehrstufen-Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Planetenradsatz (12, 13, 14, 15) als Plus- Planetengetriebe ausgeführt ist.
12. Mehrstufen-Planetengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Planetenradsätze (12, 13, 14, 15) entlang der Gehäuse-Längsachse (2) im Gehäuse (3) variabel ist.
13. Mehrstufen-Planetengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswellen (34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 , 44), die Antriebswelle (10) und/oder die Abtriebswelle (1 1 ) jeweils ein Freilaufelement aufweisen, mit dem sie an das Gehäuse (3) und/oder an einer jeweils anderen Welle (10, 1 1 , 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 , 44) angebunden sind.
14. Mehrstufen-Planetengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen an einer der Verbindungswellen (35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 , 44), der Antriebswelle (10) und/oder an der Abtriebswelle (1 1 ) angebrachten Antrieb zum Antreiben der mit dem Antrieb ausgestatteten Welle (10, 1 1 , 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 , 44).
1 5. Mehrstufen-Planetengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch reibschlüssige und/oder formschlüssige Schaltelemente (4, 5, 6, 7, 8, 9).
1 6. Mehrstufen-Planetengetriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (5) und die vierte Kupplung (7) als Klauen-Schaltelemente ausgeführt sind.
17. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle mit dem Steg des dritten Planetenradsatzes verbunden ist, die Antriebswelle über die zweite Kupplung (5) mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbindbar ist, die Antriebswelle über die dritte Kupplung (6) mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist, das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes über die erste Bremse mit dem Gehäuse verbindbar ist, der Steg des ersten Planetenradsatzes mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatz verbunden ist, das Hohlrad des zweiten Planetenradsatz über die zweite Bremse (9) mit dem Gehäuse verbindbar ist, der Steg des zweiten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes verbunden ist, das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes über die vierte Kupplung mit dem Steg des vierten Planetenradsatzes verbindbar ist und das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes mit dem Gehäuse verbunden ist.
18. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg des zweiten Planetenradsatzes über die erste Kupplung (4b) mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbindbar ist und das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle verbunden ist.
19. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg des zweiten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist und das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes über die erste Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar ist.
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