WO2016169716A1 - Lastschaltbares mehrstufengetriebe in planetenbauweise, insbesondere automatgetriebe für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Lastschaltbares mehrstufengetriebe in planetenbauweise, insbesondere automatgetriebe für ein kraftfahrzeug Download PDF

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shaft
planetary
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Stefan Beck
Jürgen WAFZIG
Jens Moraw
Michael Wechs
Marc Seeberger
Christian Sibla
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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 present invention relates to a power-shiftable multi-speed planetary gear, in particular a Automatbe ebe for a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.
  • Automatic transmissions particularly for motor vehicles, include, in the prior art, planetary gear sets that are switched by means of friction elements, such as clutches and brakes, and usually with a slip element and optionally a lockup clutch, such as a hydrodynamic torque converter or a fluid coupling connected.
  • friction elements such as clutches and brakes
  • slip element such as clutches and brakes
  • lockup clutch such as a hydrodynamic torque converter or a fluid coupling connected.
  • the present invention has for its object a power-shiftable multi-speed transmission in planetary design, in particular to specify an automatic transmission for a motor vehicle. This object is achieved by the features of claim 1. Further advantages and advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.
  • an inventive power shift multi-speed transmission is proposed in planetary design, which has a drive and an output, which are arranged in a housing.
  • three planetary gear sets hereinafter referred to as first, second and third planetary gear set, each having a first element, a second element and a third element, six rotatable shafts - hereinafter as drive shaft, output shaft, third, fourth, fifth and sixth Shaft designated - and four clutches provided whose selective intervention causes different ratios between the drive and the output.
  • the third element of the first planetary gear set is rotatably connected to the drive shaft of the transmission, wherein the third shaft rotatably connected to the first element of the first planetary gear set and the first element of the third planetary gear set and via a third clutch with the first element of the second planetary gear rotatably connected sixth shaft is releasably connectable, which is releasably connected via a fourth clutch with the third element of the third planetary gear rotatably connected fourth shaft, wherein the fourth shaft rotatably via a second clutch with the second element of the second planetary gear set connected output shaft is detachably connectable.
  • the fifth shaft of the transmission is rotatably connected to the second element of the first planetary gear set and the third element of the second planetary gear set, wherein the second element of the third planetary gear set is coupled to the housing.
  • a first clutch is provided by the closing of which the first planetary gear set is blockable.
  • the first clutch may be designed as a coupling, which the output shaft with the third shaft and thus the third element of the first planetary gear set with the first element of the first planetary gear set releasably connects or be designed as a coupling which connects the third shaft with the fifth shaft and thus the first element of the first planetary gear set with the second element of the first planetary gear set or be designed as a clutch which releasably connects the drive shaft with the fifth shaft and thus the third element of the first planetary gear set with the second element of the first planetary gear set.
  • the first element is formed by a sun gear of the respective planetary gear set
  • the second element is formed in the case of a minus planetary gear set by a bridge and in the case of a plus planetary gear set by a ring gear of the respective planetary gear set.
  • the third element is formed by the ring gear and, in the case of a plus planetary gear set, by the web of the respective planetary gear set.
  • the ring gear at a fixed web on a sun gear opposite direction of rotation.
  • a simple plus planetary gear includes a sun gear, a ring gear and a web on which inner and outer planetary gears are rotatably mounted, wherein all inner planetary gears mesh with the sun gear and all outer planetary gears with the ring gear, each inner planetary gear each having an outer
  • the ring gear has the same direction of rotation when the web is held on as the sun gear and there is a positive
  • the planetary gear sets of the transmission are preferably as
  • at least one of the planetary gear sets of the transmission designed as negative planetary gear sets can be designed as a plus planetary gear set in the context of functionally identical variants. if at the same time the web and Hohlradanitati exchanged and the amount of the stationary gear ratio compared to the execution as
  • Minus planetary gear is increased by 1.
  • the first, third and fourth clutch are designed as Reibschaltiata or lamellar switching elements, wherein the second clutch may be designed as a lamellar switching element or as a form-locking switching element, for example as a claw or synchronization.
  • the transmission can be preceded by a so-called hybrid head, namely a torque superimposition module which has at least one first input and one second input for drive devices and at least one output.
  • a so-called hybrid head namely a torque superimposition module which has at least one first input and one second input for drive devices and at least one output.
  • an internal combustion engine may be coupled to the first input, wherein a rotor of an electric machine may be coupled to the second input, and wherein a transmission input shaft of the transmission may be coupled to the output.
  • the transmission can be preceded by a torsional vibration decoupling unit, for example a dual mass flywheel.
  • the transmission can be hybridized in a simple manner if an electric machine is arranged on one of the shafts of the transmission, but preferably on the drive shaft.
  • the planetary gear sets may be axially arranged on the drive side in the power flow direction in the traction mode of the internal combustion engine of a vehicle, which comprises the transmission according to the invention, in the order of the first planetary gear set, second planetary gear set, third planetary gear set, thereby enabling a front-transverse or rear-transverse arrangement , It is also possible, the planetary gear seen axially seen on the drive side in the direction of force flow in
  • the inventive design of the multi-speed transmission results in particular for passenger cars suitable translations and an increased overall spread, causing an improvement in ride comfort and a significant consumption reduction can be effected.
  • the construction cost is significantly reduced with the multi-stage transmission according to the invention by a small number of switching elements and planetary gear sets. Furthermore, in the multistage transmission according to the invention, a good efficiency in the main drives with respect to the drag and gear losses.
  • 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.
  • the transmission can be preceded by an additional starting element, for example a torque converter or a dry or wet starting clutch, alternatively one or two internal shifting elements, in particular a switching element closed in the first forward gear and / or reverse gear, can serve as a starting element.
  • an additional starting element for example a torque converter or a dry or wet starting clutch
  • one or two internal shifting elements, in particular a switching element closed in the first forward gear and / or reverse gear, can serve as a starting element.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a first preferred embodiment of a multi-speed transmission according to the invention
  • FIG. 2 shows an exemplary circuit diagram for a multistage transmission according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic view of a second preferred embodiment of a multistage transmission according to the invention;
  • FIG. 4 shows a schematic view of a third preferred embodiment of a multistage transmission according to the invention.
  • FIG. 5 shows a schematic view of a fourth preferred embodiment of a multistage transmission according to the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic view of a further preferred embodiment of a multistage transmission according to the invention.
  • Fig. 7 a schematic view of another preferred embodiment of a multi-speed transmission according to the invention.
  • a multi-speed transmission with a drive shaft 1, an output shaft 2 and three planetary gear sets RS1, RS2 and RS3, each having a first element, a second element and a third element, shown, which are arranged in a housing G.
  • the planetary gear sets are designed as negative planetary gear sets, wherein the first element is formed by a sun gear of the respective planetary gear set, the second element by a web and the third element by a ring gear of the respective planetary gear set.
  • At least one of the planetary gear sets designed as minus planetary gear sets according to FIG. 1 may be designed as a plus planetary gear set if the web and ring gear connection are exchanged at the same time and the amount of the stationary gear ratio is minus in comparison to the embodiment Planetary gear set is increased by 1.
  • the planetary gear sets RS1, RS2, RS3 are viewed axially on the drive side in the direction of force flow in the traction mode of the train
  • first planetary gearset RS1 Internal combustion engine in the order of first planetary gearset RS1, third Planetary gear set RS3, second planetary gear set RS2 arranged, whereby a standard arrangement is made possible.
  • the axial order of the individual planetary gear sets and the arrangement of the switching elements are freely selectable, as long as it allows the binding of the elements.
  • the spatial arrangement of the switching elements can be arbitrary and is limited only by the dimensions and the external shape.
  • the multi-speed transmission according to the invention has a total of six rotatable shafts, which are referred to below as the drive shaft, output shaft, third, fourth, fifth and sixth shaft, wherein the drive shaft, the first shaft 1 and the output shaft form the second shaft 2 of the transmission.
  • the third element of the first planetary gear set RS1 is rotatably connected to the drive shaft 1, wherein the third shaft 3 rotatably connected to the first element of the first planetary gearset RS1 and the first element of the third planetary gearset RS3 and via a third clutch 36 with the rotatably connected to the first element of the second planetary gearset RS2 sixth shaft 6 is detachably connectable, which is releasably connectable via a fourth clutch 46 with the third element of the third planetary gear set RS3 fourth shaft 4 connected non-rotatably, wherein the fourth shaft 4 via a second clutch 24 with the second element of the second planetary gear set RS2 rotatably connected to the output shaft 2 is detachably connectable.
  • the fifth shaft 5 is rotatably connected to the second element of the first planetary gear set RS1 and the third element of the second planetary gearset RS2, wherein the second element of the third planetary gear set RS3 is coupled to the housing G (shaft 0).
  • a first clutch is provided by the closing of which the first planetary gearset RS1 is lockable, which in the example shown in FIG. 1 is designed as a clutch 13 which removably connects the drive shaft 1 to the third shaft 3.
  • the clutches of the transmission are preferably designed as Reibschaltimplantation or lamellar switching elements, wherein the second clutch as
  • form-locking switching element or can be designed as a friction switching element.
  • FIG. 2 shows an exemplary circuit diagram of a multistage transmission according to FIG. 1.
  • the multi-speed transmission has five forward gears. For each forward gear two switching elements are closed. From Fig. 2 it is seen that in sequential switching mode only one switching element switched on and a switching element must be switched off because two adjacent gear stages use a switching element in common.
  • the first forward speed of the transmission is achieved by closing the second and third clutches 24, 36, the second forward speed by closing the second and fourth clutches 24, 46, the third forward speed by closing the third and fourth clutches 36, 46, the fourth forward speed Closing of the first and fourth clutches 13, 46 and the fifth forward gear is achieved by closing the first and third clutches 13, 36, the reverse gear being obtained by closing the first and second clutches 13, 24.
  • the second clutch 24 of the transmission is closed in the first forward gear and in reverse, it can be used as friction switch element serve as a gear-internal starting element.
  • the third clutch 36 can be used as a gear-internal starting element in the first forward gear and the first clutch 13 as a gear-internal starting element for the reverse gear.
  • the functionally identical example shown in FIG. 4 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 1 in an otherwise unchanged structure in that the first clutch, by the closing of which the first planetary gearset is blockable, is designed as a clutch 15 which connects the drive shaft 1 to the fifth Wave 5 detachably connects.
  • the gearshift corresponding to the gears according to Figures 3 and 4 corresponds to the circuit diagram of FIG. 2 with the difference that the reference numeral 13 for the first clutch according to the embodiment of FIG. 1 by the reference numeral 35 for the first clutch according to the embodiment of Figure 3 or by the reference numeral 15 for the first clutch according to the embodiment of FIG. 4 is replaced.
  • Embodiment according to Figure 1 only in that the planetary gear sets of the transmission are axially arranged on the drive side in the power flow direction in the train operation of the engine, in the order first planetary gear set RS1, second planetary gear set RS2, third planetary gear set RS3, thereby forming a front-transverse or rear cross Arrangement is made possible.
  • the embodiment of a transmission according to the invention shown in Fig. 6 corresponds to the embodiment of FIG. 3, with the difference that the planetary gear sets of the transmission axially considered on the drive side in the direction of force flow in the train operation of the internal combustion engine, in the order of first planetary gearset RS1, second planetary gearset RS2, third Planetary gear set RS3 are arranged.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 7 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 4 only in that the planetary gear sets are viewed axially on the drive side in the direction of force flow in the traction mode of the internal combustion engine, in the order of the first planetary gearset RS1, second planetary gearset RS2, third Planetary gear set RS3 are arranged.
  • the circuit diagrams remain unchanged.
  • At least one of the planetary gear sets of the transmission embodied as minus planetary gear sets in the examples shown can be designed as a plus planetary gear set if the web and ring gear connection are exchanged at the same time and the amount of the stationary gear ratio is compared to the embodiment in the negative.
  • Planetary gear set is increased by 1.
  • the first element is formed by a sun gear of the respective planetary gear set, wherein the second element is formed by a ring gear and the third element by the web of the respective planetary gear set.
  • the first planetary gear set RS1 can be designed as a plus planetary gear set, if the drive shaft 1 is connected in a rotationally fixed manner to the web and the fifth shaft 5 is rotatably connected to the ring gear of the first planetary gear set RS1, otherwise the transmission construction is unchanged.
  • the amount of the stationary gear ratio of the first planetary gear set RS1 is increased by 1 compared to the design as a minus planetary gear.
  • an axle differential and / or a distributor differential can be arranged on the drive side or on the output side. Designation of the first shaft, drive shaft

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Abstract

Das Getriebe umfasst drei Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3), die jeweils ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweisen, wobei das dritte Element eines ersten Planetenradsatzes (RS1) mit der Antriebswelle (1) drehfest verbunden ist, wobei eine dritte Welle (3) mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) und dem ersten Element eines dritten Planetenradsatzes (RS3) drehfest verbunden und über eine dritte Kupplung (36) mit einer mit dem ersten Element eines zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbundenen sechsten Welle (6) lösbar verbindbar ist, die über eine vierte Kupplung (46) mit einer mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) drehfest verbundenen vierten Welle (4) lösbar verbindbar ist, wobei die vierte Welle (4) über eine zweite Kupplung (24) mit der mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbundenen Abtriebswelle (2) lösbar verbindbar ist, wobei eine fünfte Welle (5) mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) und dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbunden ist und das zweite Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) an das Gehäuse (G) gekoppelt ist und wobei eine erste Kupplung (13, 15, 35) vorgesehen ist, durch deren Schließen der erste Planetenradsatz (RS1) verblockbar ist.

Description

Lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise,
insbesondere Automatqethebe für ein Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatget ebe 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.
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, d.h. ein Zu- bzw. Abschalten von zwei Schaltelementen vermeiden, so dass bei Schaltungen in definierten Ganggruppen jeweils nur ein Schaltelement gewechselt wird. Ferner soll mittels derartiger Getriebe der Spritverbrauch gesenkt werden, was einerseits durch Reduzierung der internen Getriebeverluste und andererseits durch Betreiben des Verbrennungsmotors im idealen Betriebspunkt erfolgen kann.
Aus der US 6,716,133 B2 geht ein lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise hervor, umfassend drei Planetenradsätze und vier Schaltelemente, wobei ein Element eines der Planeten radsätze an das Gehäuse des Getriebes gekoppelt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein erfindungsgemäßes lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise vorgeschlagen, welches einen Antrieb und einen Abtrieb aufweist, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Des Weiteren sind drei Planetenradsätze, im Folgenden als erster, zweiter und dritter Planetenradsatz bezeichnet, die jeweils ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweisen, sechs drehbare Wellen - im Folgenden als Antriebswelle, Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte und sechste Welle bezeichnet - sowie vier Kupplungen vorgesehen, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb bewirkt.
Gemäß der Erfindung ist das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mit der Antriebswelle des Getriebes drehfest verbunden, wobei die dritte Welle mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes und dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes drehfest verbunden und über eine dritte Kupplung mit der mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbundenen sechsten Welle lösbar verbindbar ist, welche über eine vierte Kupplung mit der mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes drehfest verbundenen vierten Welle lösbar verbindbar ist, wobei die vierte Welle über eine zweite Kupplung mit der mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbundenen Abtriebswelle lösbar verbindbar ist.
Ferner ist die fünfte Welle des Getriebes mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden, wobei das zweite Element des dritten Planetenradsatzes an das Gehäuse gekoppelt ist.
Gemäß der Erfindung ist eine erste Kupplung vorgesehen, durch deren Schließen der erste Planetenradsatz verblockbar ist. Die erste Kupplung kann als Kupplung ausgeführt sein, die die Abtriebswelle mit der dritten Welle und somit das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes lösbar verbindet oder als Kupplung ausgeführt sein, welche die dritte Welle mit der fünften Welle und somit das erste Element des ersten Planetenradsatzes mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes lösbar verbindet oder als Kupplung ausgeführt sein, welche die Antriebswelle mit der fünften Welle und somit das dritte Element des ersten Planetenradsatzes mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes lösbar verbindet.
Gemäß der Erfindung ist das erste Element durch ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet, wobei das zweite Element im Falle eines Minus- Planetenradsatzes durch einen Steg und im Falle eines Plus-Planetenradsatzes Radsatzes durch ein Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet ist. Ferner ist das dritte Element im Falle eines Minus-Planetenradsatzes durch das Hohlrad und im Falle eines Plus-Planetenradsatzes durch den Steg des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet.
Ein einfacher Minus-Planetenradsatz umfasst bekanntlich ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, an dem Planetenräder drehbar gelagert sind, die jeweils mit Sonnenrad und Hohlrad kämmen. Hierdurch weist das Hohlrad bei festgehaltenem Steg eine zum Sonnenrad entgegengesetzte Drehrichtung auf. Demgegenüber umfasst ein einfacher Plus-Planetenradsatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, an dem innere und äußere Planetenräder drehbar gelagert sind, wobei alle inneren Planetenräder mit dem Sonnenrad und alle äußeren Planetenräder mit dem Hohlrad kämmen, wobei jedes innere Planetenrad mit jeweils einem äußeren
Planetenrad kämmt. Hierdurch weist das Hohlrad bei festgehaltenem Steg die gleiche Drehrichtung auf wie das Sonnenrad und es ergibt sich eine positive
Standgetriebeübersetzung.
Die Planetenradsätze des Getriebes sind vorzugsweise als
Minus-Planetenradsätze ausgebildet. Gemäß der Erfindung kann im Rahmen funktionsgleicher Varianten zumindest einer der als Minus-Planetenradsätze ausgeführten Planetenradsätze des Getriebes als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sein, wenn gleichzeitig die Steg- und Hohlradanbindung getauscht und der Betrag der Standgetriebeübersetzung im Vergleich zu der Ausführung als
Minus-Planetenradsatz um 1 erhöht wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe sind die erste, dritte und vierte Kupplung als Reibschaltelemente bzw. Lamellenschaltelemente ausgeführt, wobei die zweite Kupplung als Lamellenschaltelement oder als formschlüssiges Schaltelement, beispielsweise als Klaue oder Synchronisierung ausgeführt sein kann.
Ferner kann dem Getriebe ein so genannter Hybridkopf vorgeschaltet sein, nämlich eine Drehmomentüberlagerungsbaugruppe, die mindestens einen ersten Eingang und einen zweiten Eingang für Antriebsvorrichtungen und mindestens einen Ausgang aufweist. Hierbei kann z.B. mit dem ersten Eingang ein Verbrennungsmotor gekoppelt sein, wobei mit dem zweiten Eingang ein Rotor einer elektrischen Maschine gekoppelt sein kann und wobei mit dem Ausgang eine Getriebeeingangswelle des Getriebes gekoppelt sein kann. Im Rahmen weiterer Ausgestaltungen kann dem Getriebe eine Drehschwingungs-Entkopplungseinheit, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad vorgeschaltet sein.
In vorteilhafter Weise kann das Getriebe auf einfache Weise hybridisiert werden, wenn auf einer der Wellen des Getriebes, vorzugsweise jedoch auf der Antriebswelle eine elektrische Maschine angeordnet ist.
Die Planetenradsätze können axial betrachtet antriebsseitig in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb des Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, welches das erfindungsgemäße Getriebe umfasst, in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz angeordnet sein, wobei dadurch eine Front-Quer- oder Heck-Quer-Anordnung ermöglicht wird. Es ist auch möglich, die Planetenradsätze axial betrachtet antriebsseitig in Kraftflussrichtung im
Zugbetrieb des Verbrennungsmotors, welches das erfindungsgemäße Getriebe umfasst, in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz anzuordnen, wobei dadurch eine Standard-Anordnung, d.h. eine koaxiale Bauweise von Antriebswelle und Abtriebswelle ermöglicht wird. Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe sind fünf Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Mehrstufengetriebes ergeben sich insbesondere für Personenkraftwagen geeignete Übersetzungen sowie eine erhöhte Gesamtspreizung, wodurch eine Verbesserung des Fahrkomforts und eine signifikante Verbrauchsabsenkung bewirkt werden.
Darüber hinaus wird mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe durch eine geringe Anzahl an Schaltelementen und Planetenradsätzen der Bauaufwand erheblich reduziert. Des Weiteren ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein guter Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen bezüglich der Schlepp- und Verzahnungsverluste.
Außerdem ist das erfindungsgemäße Getriebe derart konzipiert, dass eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen sowohl in Kraftflussrichtung als auch in räumlicher Hinsicht ermöglicht wird.
Zum Anfahren kann dem Getriebe ein zusätzliches Anfahrelement, beispielsweise ein Drehmomentwandler oder eine trockene oder nasse Anfahrkupplung vorgeschaltet sein, wobei alternativ ein oder zwei getriebeinterne Schaltelemente, insbesondere ein im ersten Vorwärtsgang und/oder im Rückwärtsgang geschlossenes Schaltelement, als Anfahrelement dienen können.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar:
Fig. 1 : eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
Fig. 2: ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß Fig. 1 ; Fig. 3: eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausfüh- rungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
Fig. 4: eine schematische Ansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
Fig. 5: eine schematische Ansicht einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
Fig. 6: eine schematische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes; und
Fig. 7: eine schematische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe mit einer Antriebswelle 1 , einer Abtriebswelle 2 und drei Planetenradsätzen RS1 , RS2 und RS3, die jeweils ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweisen, dargestellt, welche in einem Gehäuse G angeordnet sind. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel sind die Planetenradsätze als Minus-Planetenradsätze ausgebildet, wobei das erste Element durch ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes, das zweite Element durch einen Steg und das dritte Element durch ein Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet ist.
Gemäß der Erfindung kann im Rahmen funktionsgleicher Varianten zumindest einer der gemäß Fig. 1 als Minus-Planetenradsätze ausgeführten Planetenradsätze als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sein, wenn gleichzeitig die Steg- und Hohl- radanbindung getauscht und der Betrag der Standgetriebeübersetzung im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetenradsatz um 1 erhöht wird.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Planetenradsätze RS1 , RS2, RS3 axial betrachtet antriebsseitig in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb des
Verbrennungsmotors in der Reihenfolge erster Planetenradsatz RS1 , dritter Planetenradsatz RS3, zweiter Planetenradsatz RS2 angeordnet, wodurch eine Standard-Anordnung ermöglicht wird. Gemäß der Erfindung sind die axiale Reihenfolge der einzelnen Planetenradsätze und die Anordnung der Schaltelemente frei wählbar, solange es die Bindbarkeit der Elemente zulässt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind vier Schaltelemente, nämlich vier Kupplungen 13, 24, 36, 46 vorgesehen.
Die räumliche Anordnung der Schaltelemente kann beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung begrenzt.
Mit diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von fünf Vorwärtsgängen realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt sechs drehbare Wellen auf, die im Folgenden als Antriebswelle, Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte und sechste Welle bezeichnet werden, wobei die Antriebswelle die erste Welle 1 und die Abtriebswelle die zweite Welle 2 des Getriebes bilden.
Erfindungsgemäß ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß Fig. 1 vorgesehen, dass das dritte Element des ersten Planetenradsatzes RS1 mit der Antriebswelle 1 drehfest verbunden ist, wobei die dritte Welle 3 mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes RS1 und dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes RS3 drehfest verbunden und über eine dritte Kupplung 36 mit der mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 drehfest verbundenen sechsten Welle 6 lösbar verbindbar ist, die über eine vierte Kupplung 46 mit der mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes RS3 drehfest verbundenen vierten Welle 4 lösbar verbindbar ist, wobei die vierte Welle 4 über eine zweite Kupplung 24 mit der mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 drehfest verbundenen Abtriebswelle 2 lösbar verbindbar ist.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist die fünfte Welle 5 mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes RS1 und dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 drehfest verbunden, wobei das zweite Element des dritten Planetenradsatzes RS3 an das Gehäuse G gekoppelt ist (Welle 0). Gemäß der Erfindung ist eine erste Kupplung vorgesehen, durch deren Schließen der erste Planetenradsatz RS1 verblockbar ist, welche bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel als Kupplung 13 ausgeführt ist, welche die Antriebswelle 1 mit der dritten Welle 3 lösbar verbindet.
Die Kupplungen des Getriebes sind vorzugsweise als Reibschaltelemente bzw. Lamellenschaltelemente ausgeführt, wobei die zweite Kupplung als
formschlüssiges Schaltelement oder als Reibschaltelement ausgeführt sein kann.
In Fig. 2 ist ein beispielhaftes Schaltschema eines Mehrstufengetriebes gemäß Fig. 1 dargestellt. Das Mehrstufengetriebe weist fünf Vorwärtsgänge auf. Für jeden Vorwärtsgang werden zwei Schaltelemente geschlossen. Aus Fig. 2 wird ersichtlich, dass bei sequentieller Schaltweise jeweils nur ein Schaltelement zugeschaltet und ein Schaltelement abgeschaltet werden muss, da zwei benachbarte Gangstufen ein Schaltelement gemeinsam benutzen.
Der erste Vorwärtsgang des Getriebes ergibt sich durch Schließen der zweiten und dritten Kupplung 24, 36, der zweite Vorwärtsgang durch Schließen der zweiten und vierten Kupplung 24, 46, der dritte Vorwärtsgang durch Schließen der dritten und vierten Kupplung 36, 46, der vierte Vorwärtsgang durch Schließen der ersten und vierten Kupplung 13, 46 und der fünfte Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen der ersten und dritten Kupplung 13, 36, wobei sich der Rückwärtsgang durch Schließen der ersten und zweiten Kupplung 13, 24 ergibt.
Da die zweite Kupplung 24 des Getriebes im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang geschlossen ist, kann sie als Reibschaltelement ausgeführt als getriebeinternes Anfahrelement dienen. Alternativ können die dritte Kupplung 36 als getriebeinternes Anfahrelement im ersten Vorwärtsgang und die erste Kupplung 13 als getriebeinternes Anfahrelement für den Rückwärtsgang genutzt werden.
Das in Fig. 3 gezeigte funktionsgleiche Beispiel unterscheidet sich vom
Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 bei sonst unverändertem Aufbau dadurch, dass die erste Kupplung, durch deren Schließen der erste Planetenradsatz RS1 verblockbar ist, als Kupplung 35 ausgeführt ist, welche die dritte Welle 3 mit der fünften Welle 5 lösbar verbindet.
Ferner unterscheidet sich das in Fig. 4 gezeigte funktionsgleiche Beispiel vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bei sonst unverändertem Aufbau dadurch, dass die erste Kupplung, durch deren Schließen der erste Planetenradsatz verblockbar ist, als Kupplung 15 ausgeführt ist, welche die Antriebswelle 1 mit der fünften Welle 5 lösbar verbindet.
Das den Getrieben gemäß Figuren 3 und 4 entsprechende Schaltschema entspricht dem Schaltschema nach Fig. 2 mit dem Unterschied, dass das Bezugszeichen 13 für die erste Kupplung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durch das Bezugszeichen 35 für die erste Kupplung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 bzw. durch das Bezugszeichen 15 für die erste Kupplung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ersetzt wird.
Das in Fig. 5 gezeigte funktionsgleiche Beispiel unterscheidet sich vom
Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 lediglich dadurch, dass die Planetenradsätze des Getriebes axial betrachtet antriebsseitig in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb des Verbrennungsmotors, in der Reihenfolge erster Planetenradsatz RS1 , zweiter Planetenradsatz RS2, dritter Planetenradsatz RS3 angeordnet sind, wobei dadurch eine Front-Quer- oder Heck-Quer-Anordnung ermöglicht wird. Ferner entspricht das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, mit dem Unterschied, dass die Planetenradsätze des Getriebes axial betrachtet antriebsseitig in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb des Verbrennungsmotors, in der Reihenfolge erster Planetenradsatz RS1 , zweiter Planetenradsatz RS2, dritter Planetenradsatz RS3 angeordnet sind. Analog dazu unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 lediglich dadurch, dass die Planetenradsätze axial betrachtet antriebsseitig in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb des Verbrennungsmotors, in der Reihenfolge erster Planetenradsatz RS1 , zweiter Planetenradsatz RS2, dritter Planetenradsatz RS3 angeordnet sind. Durch die Änderung der axialen Reihenfolge der Planetenradsätze bleiben die Schaltschemata unverändert.
Wie bereits ausgeführt, kann zumindest einer der bei den gezeigten Beispielen als Minus-Planetenradsätze ausgeführten Planetenradsätze des Getriebes als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sein, wenn gleichzeitig die Steg- und Hohlradan- bindung getauscht und der Betrag der Standgetriebeübersetzung im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetenradsatz um 1 erhöht wird. Für den Fall eines Plus- Planetenradsatzes ist das erste Element durch ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet, wobei das zweite Element durch ein Hohlrad und das dritte Element durch den Steg des jeweiligen Planetenradsatzes gebildet ist.
Beispielsweise kann bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der erste Planetenradsatz RS1 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sein, wenn bei sonst unverändertem Getriebeaufbau die Antriebswelle 1 mit dem Steg und die fünfte Welle 5 mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes RS1 drehfest verbunden sind. Um die gleichen Übersetzungen wie bei der Ausführung gemäß Fig. 1 bei sonst unverändertem Getriebeaufbau zu erzielen, wird der Betrag der Standgetriebeübersetzung des ersten Planetenradsatzes RS1 im Vergleich zu der Ausführung als Minus- Planetenradsatz um 1 erhöht.
Erfindungsgemäß ist es ferner optional möglich, an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes zusätzliche Freiläufe vorzusehen, beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse oder um zwei Wellen gegebenenfalls zu verbinden.
Auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite können ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden. Bezuqszeichen erste Welle, Antriebswelle
zweite Welle, Abtriebswelle
dritte Welle
vierte Welle
fünfte Welle
sechste Welle
erste Kupplung
erste Kupplung
zweite Kupplung
erste Kupplung
dritte Kupplung
vierte Kupplung
Gehäuse
erster Planetenradsatz
zweiter Planetenradsatz
dritter Planetenradsatz

Claims

Patentansprüche
1 . Lastschaltbares Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere Automatgethebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle (1 ), eine Abtriebswelle (2) und drei Planetenradsätze (RS1 , RS2, RS3), die jeweils ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweisen und in einem
Gehäuse (G) angeordnet sind, wobei das erste Element durch ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes (RS1 , RS2, RS3) gebildet ist, wobei das zweite
Element im Falle eines Minus-Planetenradsatzes durch einen Steg und im Falle eines Plus-Planetenradsatzes durch ein Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes (RS1 , RS2, RS3) gebildet ist, wobei das dritte Element im Falle eines Minus- Planetenradsatzes durch das Hohlrad und im Falle eines Plus-Planetenradsatzes durch den Steg des jeweiligen Planetenradsatzes (RS1 , RS2, RS3) gebildet ist, sechs drehbare Wellen (1 , 2, 3, 4, 5, 6) sowie vier Kupplungen (13, 15, 24, 35, 36, 46), deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle (1 ) und der Abtriebswelle (2) bewirkt, wobei das dritte Element eines ersten Planetenradsatzes (RS1 ) mit der Antriebswelle (1 ) drehfest verbunden ist, wobei eine dritte Welle (3) mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) und dem ersten Element eines dritten Planetenradsatzes (RS3) drehfest verbunden und über eine dritte Kupplung (36) mit einer mit dem ersten Element eines zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbundenen sechsten Welle (6) lösbar verbindbar ist, die über eine vierte Kupplung (46) mit einer mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) drehfest verbundenen vierten Welle (4) lösbar verbindbar ist, wobei die vierte Welle (4) über eine zweite Kupplung (24) mit der mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbundenen Abtriebswelle (2) lösbar verbindbar ist, wobei eine fünfte Welle (5) mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) und dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) drehfest verbunden ist und das zweite Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) an das Gehäuse (G) gekoppelt ist und wobei eine erste Kupplung (13, 15, 35) vorgesehen ist, durch deren Schließen der erste Planetenradsatz (RS1 ) verblockbar ist.
2. Lastschaltbares Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung als Kupplung (13) ausgeführt ist, welche die Antriebswelle (1 ) mit der dritten Welle (3) lösbar verbindet oder als Kupplung (15) ausgeführt ist, welche die Antriebswelle (1 ) mit der fünften Welle (5) lösbar verbindet oder als Kupplung (35) ausgeführt ist, welche die dritte Welle (3) mit der fünften Welle (5) lösbar verbindet.
3. Lastschaltbares Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradsätze (RS1 , RS2, RS3) als
Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind.
4. Lastschaltbares Mehrstufengetriebe nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest ein Planetenradsatz (RS1 , RS2, RS3) als Plus- Planetenradsatz ausgeführt ist, wobei die Steg- und Hohlradanbindung des als Plus- Planetenradsatz ausgeführten Planetenradsatzes im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetenradsatz getauscht und der Betrag der Standgetriebeübersetzung um 1 erhöht wird.
5. Lastschaltbares Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradsätze (RS1 , RS2, RS3) axial betrachtet antriebsseitig in Kraftflussrichtung im Zugbetrieb des Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, welches das Getriebe umfasst, in der Reihenfolge erster Planetenradsatz (RS1 ), zweiter Planetenradsatz (RS2), dritter Planetenradsatz (RS3) oder in der Reihenfolge erster Planetenradsatz (RS1 ), dritter Planetenradsatz (RS3), zweiter Planetenradsatz (RS2) angeordnet sind.
6. Lastschaltbares Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass fünf Vorwärtsgänge realisierbar sind, wobei sich der erste Vorwärtsgang durch Schließen der zweiten und dritten Kupplung (24, 36), der zweite Vorwärtsgang durch Schließen der zweiten und vierten Kupplung (24, 46), der dritte Vorwärtsgang durch Schließen der dritten und vierten Kupplung (36, 46), der vierte Vorwärtsgang durch Schließen der ersten Kupplung (13, 15, 35) und der vierten Kupplung (46) und wobei sich der fünfte Vorwärtsgang durch Schließen der ersten Kupplung (13, 15, 35) und der dritten Kupplung (36) ergibt, wobei sich der Rückwärtsgang durch Schließen der ersten Kupplung (13, 15, 35) und der zweiten Kupplung (24) ergibt.
7. Lastschaltbares Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 , 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (13, 15, 35), die dritte Kupplung (36) und die vierte Kupplung (46) als Reibschaltelemente bzw. Lamellenschalt- elemente ausgeführt sind, wobei die zweite Kupplung (24) als Lamellenschaltelennent oder als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein kann.
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