DE102012212761A1

DE102012212761A1 - Multi-stage planetary-type reduction gearbox i.e. automatic gearbox, for city bus, has driven shaft connected with ring gears and bar of two planetary gear trains, respectively, where sun wheel of one of gear trains is connected with shaft

Info

Publication number: DE102012212761A1
Application number: DE201210212761
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2014-01-23

Abstract

The gearbox has a first planetary gear train (P1) whose sun wheel is connected with a first shaft (5) and couplable to a housing (G) over a brake (05). Ring gears of a second planetary gear train (P2) are connected with a second shaft (7). A third shaft (3) is connected with ring gears of a third planetary gear train (P3). A bar of a fourth planetary gear train (P4) is couplable to the housing over another brake (03) that is designed as a positive shift element. A driven shaft (2) is connected with ring gears and a bar of the first and second planetary gear trains, respectively. The planetary gear trains are designed as minus planetary gear trains.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The present invention relates to a planetary gear multi-speed transmission, in particular an automatic transmission for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.

Automatgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassen nach dem Stand der Technik 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. 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.

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. Um den Verbrennungsmotor in seinem idealen Betriebspunkt zu betreiben, ist es insbesondere wichtig, bei einer großen Getriebespreizung kleine Gangsprünge zu realisieren, was in der Erhöhung der Anzahl der Gänge resultiert. Automatically switchable vehicle transmissions in planetary construction in general are already widely described in the prior art and are subject to permanent development and improvement. Thus, these transmissions are to require a low construction cost, in particular a small number of switching elements and in sequential switching manner double circuits, i. avoid switching on or off of two switching elements, so that in circuits in defined gear groups only one switching element is changed. Furthermore, to be reduced by means of such transmission of fuel consumption, which can be done on the one hand by reducing the internal transmission losses and on the other hand by operating the engine at the ideal operating point. In order to operate the internal combustion engine at its ideal operating point, it is particularly important to realize small gear jumps with a large gear spread, which results in the increase of the number of gears.

Aus der DE 10 2004 040 904 A1 der Anmelderin geht ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise mit acht Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang hervor, welches eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, vier Planetenradsätze, sieben drehbare Wellen und fünf Schaltelemente umfasst, wobei die Antriebswelle mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden und über eine erste Kupplung mit der siebten Welle verbindbar ist, die mit dem Steg des ersten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbunden und über eine zweite Kupplung mit der vierten Welle verbindbar ist, welche mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden und über eine erste Bremse an das Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist. Ferner ist die dritte Welle mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und dem Steg des zweiten Planetenradsatzes verbunden und über eine zweite Bremse an das Gehäuse ankoppelbar, wobei die sechste Welle mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes, dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes und dem Steg des vierten Planetenradsatzes verbunden ist. Bei dem bekannten Getriebe ist zudem vorgesehen, dass die fünfte Welle mit dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes verbunden und über eine dritte Bremse an das Gehäuse ankoppelbar ist, wobei die Abtriebswelle mit dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes und dem Steg des dritten Planetenradsatzes verbunden ist. From the DE 10 2004 040 904 A1 the applicant is a multi-speed transmission in planetary design with eight forward gears and a reverse gear, which comprises a drive shaft, an output shaft, four planetary gear sets, seven rotatable shafts and five switching elements, wherein the drive shaft connected to the sun gear of the first planetary gear set and via a first clutch with the can be connected, which is connected to the web of the first planetary gear set and the ring gear of the third planetary gear set and connected via a second clutch to the fourth shaft, which is connected to the sun gear of the second planetary gear set and coupled via a first brake to the housing of the transmission is. Furthermore, the third shaft is connected to the ring gear of the first planetary gear set and the bridge of the second planetary gear set and coupled via a second brake to the housing, wherein the sixth shaft with the ring gear of the second planetary gear set, the sun gear of the third planetary gear set and the bridge of the fourth planetary gear set connected is. In the known transmission is also provided that the fifth shaft is connected to the sun gear of the fourth planetary gear and coupled via a third brake to the housing, wherein the output shaft is connected to the ring gear of the fourth planetary gear and the web of the third planetary gear set.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches mindestens acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang aufweist, bei dem der Bauaufwand, die Bauteilbelastung und die Baugröße optimiert werden und zudem der Wirkungsgrad hinsichtlich der Schlepp- und Verzahnungsverluste verbessert wird. Insbesondere soll das erfindungsgemäße Getriebe für den Einbau in Nutzfahrzeugen, beispielsweise in Stadtbussen geeignet sein. The present invention has for its object to propose a multi-speed transmission of the type mentioned, which has at least eight forward gears and one reverse gear, in which the construction cost, component load and size are optimized and also the efficiency is improved in terms of drag and gearing losses. In particular, the transmission according to the invention should be suitable for installation in commercial vehicles, for example in city buses.

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

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

Die Planetenradsätze des Getriebes sind vorzugsweise als Minus-Planetenradsätze ausgebildet. The planetary gear sets of the transmission are preferably designed as negative planetary gear sets.

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. A simple minus planetary gear known to include a sun gear, a ring gear and a ridge on which planet gears are rotatably mounted, each meshing with the sun gear and ring gear. In this way, the ring gear at a fixed web on a sun gear opposite direction of rotation. In contrast, 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, all inner planetary gears mesh with the sun gear and all outer planet gears with the ring gear, each inner planetary gear with one outer planetary gear meshes. As a result, the ring gear has the same direction of rotation when the web is held on as the sun gear and there is a positive stationary gear ratio.

Gemäß der Erfindung ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit der fünften Welle verbunden, welche über eine dritte Bremse an das Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist und über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar ist, die mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden und über eine zweite Kupplung mit der mit dem Steg des ersten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes verbundenen sechsten Welle lösbar verbindbar ist. According to the invention, the sun gear of the first planetary gear set is connected to the fifth shaft, which is coupled via a third brake to the housing of the transmission and via a first clutch to the drive shaft is detachably connected, which is connected to the sun gear of the second planetary gear set and via a second clutch with the sixth shaft connected to the web of the first planetary gear set and the ring gear of the fourth planetary gear set is detachably connectable.

Des Weiteren ist das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit der mit dem Steg des dritten Planetenradsatzes verbundenen siebten Welle verbunden, wobei die vierte Welle mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes verbunden und über eine zweite Bremse an das Gehäuse ankoppelbar ist. Ferner ist die dritte Welle mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes und dem Steg des vierten Planetenradsatzes verbunden und über eine erste Bremse an das Gehäuse ankoppelbar, wobei die Abtriebswelle mit den Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und dem Steg des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist. Furthermore, the ring gear of the second planetary gear set is connected to the seventh shaft connected to the land of the third planetary gear set, the fourth shaft being connected to the sun gear of the third planetary gear set and the sun gear of the fourth planetary gear set and to be coupled to the housing via a second brake. Further, the third shaft is connected to the ring gear of the third planetary gear set and the bridge of the fourth planetary gear set and coupled via a first brake to the housing, wherein the output shaft is connected to the ring gear of the first planetary gear set and the web of the second planetary gear set.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Mehrstufengetriebes ergeben sich insbesondere für Nutzfahrzeuge geeignete Übersetzungen sowie eine annähernd geometrische Übersetzungsreihe des Mehrstufengetriebes, wodurch eine Verbesserung des Fahrkomforts und eine signifikante Verbrauchsabsenkung bewirkt werden. Durch die hohe Ganganzahl kann der Verbrennungsmotor in vorteilhafter Weise in seinem idealen Betriebspunkt betrieben werden. The inventive design of the multi-speed transmission results in particular for commercial vehicles suitable translations and an approximately geometric translation series of the multi-speed transmission, whereby an improvement in ride comfort and a significant consumption reduction can be effected. Due to the high number of gears, the internal combustion engine can be operated advantageously in its ideal operating point.

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

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

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

Außerdem ist das erfindungsgemäße Getriebe derart konzipiert, dass eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen sowohl in Kraftflussrichtung als auch in räumlicher Hinsicht ermöglicht wird. Das Getriebe kann beispielsweise in Front-Quer Bauweise oder im Rahmen eines Standardantriebs eingebaut werden. In addition, the transmission according to the invention is designed such that an adaptability to different drive train configurations is made possible both in the power flow direction as well as in space. The transmission can be installed, for example, in front-transverse design or in the context of a standard drive.

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

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

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

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe mit einer Antriebswelle 1, einer Abtriebswelle 2 und vier Planetenradsätzen P1, P2, P3 und P4 dargestellt, welche in einem Gehäuse G angeordnet sind. Die Planetenradsätze P1, P2, P3, P4 sind bei dem in 1 gezeigten Beispiel als Minus-Planetenradsätze ausgebildet. Gemäß der Erfindung kann zumindest einer der Planetenradsätze P1, P2, P3, P4 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. In 1 is an inventive multi-stage transmission with a drive shaft 1 , an output shaft 2 and four planetary gear sets P1, P2, P3 and P4, which are arranged in a housing G. The planetary gear sets P1, P2, P3, P4 are in the in 1 shown example designed as negative planetary gear sets. According to the invention, at least one of the planetary gear sets P1, P2, P3, P4 can be designed as a positive planetary gear set, if at the same time the web and Hohlradanbindung exchanged and the amount of the stationary gear ratio compared to the execution as a minus planetary gear order 1 is increased.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Planetenradsätze P1, P2, P3, P4 axial betrachtet in der Reihenfolge erster Planetenradsatz P1, zweiter Planetenradsatz P2, dritter Planetenradsatz P3, vierter Planetenradsatz P4 angeordnet. Gemäß der Erfindung sind die axiale Reihenfolge der einzelnen Planetenradsätze und die Anordnung der Schaltelemente frei wählbar, solange es die Bindbarkeit der Elemente zulässt. In the embodiment shown, the planetary gear sets P1, P2, P3, P4 axially arranged in the order of the first planetary gear set P1, second planetary gear set P2, third planetary gear set P3, fourth planetary gear set P4. According to the invention, 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.

Wie aus 1 ersichtlich, sind fünf Schaltelemente, nämlich drei Bremsen 03, 04, 05 und zwei Kupplungen 15, 16 vorgesehen. Die räumliche Anordnung der Schaltelemente kann beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung begrenzt. Die Kupplungen und die Bremsen des Getriebes sind vorzugsweise als Reibschaltelemente bzw. Lamellenschaltelemente ausgeführt, können aber auch als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sein. How out 1 can be seen, are five switching elements, namely three brakes 03 . 04 . 05 and two clutches 15 . 16 intended. The spatial arrangement of the switching elements can be arbitrary and is only by the dimensions and the outer shape limited. The clutches and the brakes of the transmission are preferably designed as Reibschaltelemente or lamellar switching elements, but can also be designed as a form-locking switching elements.

Mit diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von mindestens acht Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt sieben drehbare Wellen auf, nämlich die Wellen 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, wobei die Antriebswelle die erste Welle 1 und die Abtriebswelle die zweite Welle 2 des Getriebes bilden. With these switching elements a selective switching of at least eight forward gears and one reverse gear can be realized. The multi-speed transmission according to the invention has a total of seven rotatable shafts, namely the waves 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 and 7 wherein the drive shaft is the first shaft 1 and the output shaft, the second shaft 2 of the transmission.

Erfindungsgemäß ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 1 vorgesehen, dass das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes P1 mit der fünften Welle 5 verbunden ist, welche über eine dritte Bremse 05 an das Gehäuse G ankoppelbar ist und über eine erste Kupplung 15 mit der Antriebswelle 1 lösbar verbindbar ist, welche mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden und über eine zweite Kupplung 16 mit der mit dem Steg des ersten Planetenradsatzes P1 und dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes P4 verbundenen sechsten Welle 6 lösbar verbindbar ist. According to the invention in the multi-stage transmission according to 1 provided that the sun gear of the first planetary gear P1 with the fifth shaft 5 which is connected via a third brake 05 can be coupled to the housing G and via a first coupling 15 with the drive shaft 1 is releasably connectable, which is connected to the sun gear of the second planetary gear P2 and a second clutch 16 with the sixth shaft connected to the web of the first planetary gear set P1 and the ring gear of the fourth planetary gear set P4 6 is detachably connectable.

Bezugnehmend auf 1 ist das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes P2 mit der mit dem Steg des dritten Planetenradsatzes P3 verbundenen siebten Welle 7 verbunden, wobei die vierte Welle 4 mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes P3 und dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes P4 verbunden und über eine zweite Bremse 04 an das Gehäuse G ankoppelbar ist. Die dritte Welle 3 des Getriebes ist mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes P3 und dem Steg des vierten Planetenradsatzes P4 verbunden und über eine erste Bremse 03 an das Gehäuse G ankoppelbar, wobei die Abtriebswelle 2 mit den Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 und dem Steg des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden ist. Referring to 1 is the ring gear of the second planetary gear set P2 with the seventh shaft connected to the web of the third planetary gear set P3 7 connected, the fourth wave 4 connected to the sun gear of the third planetary gear set P3 and the sun gear of the fourth planetary gear set P4 and a second brake 04 can be coupled to the housing G. The third wave 3 of the transmission is connected to the ring gear of the third planetary gear set P3 and the bridge of the fourth planetary gear set P4 and a first brake 03 can be coupled to the housing G, wherein the output shaft 2 is connected to the ring gear of the first planetary gear P1 and the web of the second planetary gear set P2.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eignet sich insbesondere die erste Bremse 03 für eine Ausführung als Klauenschaltelement, wodurch der Verbrauch signifikant verbessert wird. In the embodiment shown, in particular, the first brake is suitable 03 for a design as a claw switching element, whereby the consumption is significantly improved.

In 2 ist ein beispielhaftes Schaltschema eines Mehrstufengetriebes gemäß 1 dargestellt. Für jeden Gang werden zwei Schaltelemente geschlossen. Dem Schaltschema können die jeweiligen Übersetzungen i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Gangsprünge bzw. Stufensprünge φ zum nächst höheren Gang beispielhaft entnommen werden, wobei der Wert 7,315 die Spreizung des Getriebes darstellt. Wie aus 2 ersichtlich, ergibt sich bei dem gezeigten Beispiel eine annähernd geometrische Übersetzungsreihe mit in etwa gleich großen Stufensprüngen, wodurch sich das Getriebe für den Einbau in einem Nutzfahrzeug eignet. Insbesondere kann das gezeigte Getriebe mit einem seriell angeordneten Gruppengetriebe erweitert werden, wodurch die Anzahl der Vorwärts- und Rückwärts-Gänge erhöht wird. In 2 is an exemplary circuit diagram of a multi-speed transmission according to 1 shown. For each gear two switching elements are closed. The shift pattern, the respective ratios i of the individual grades and the determined therefrom gear increments or increments φ to the next higher gear are exemplified, with the value represents 7,315 the spread of the transmission. How out 2 can be seen results in the example shown, an approximately geometric translation series with approximately equal increments, whereby the transmission is suitable for installation in a commercial vehicle. In particular, the transmission shown can be extended with a series-arranged group transmission, whereby the number of forward and reverse gears is increased.

Die Werte für die Standgetriebeübersetzungen der als Minus-Planetenradsätze ausgeführten Planetenradsätze P1, P2, P3, P4 sind bei dem gezeigten Beispiel jeweils –3,90, –1,60, –2,929 und –3,416. Aus 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. The values for the stationary gear ratios of the planetary gear sets P1, P2, P3, P4 designed as minus planetary gear sets are respectively 3.90, -1.60, -2.929 and -3.416 in the example shown. Out 2 It can be seen that with sequential switching mode only one switching element is switched on and one switching element has to be switched off, since two adjacent gear stages share a switching element.

Der erste Vorwärts-Gang ergibt sich durch Schließen der ersten Bremse 03 und der ersten Kupplung 15, der zweite Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und der dritten Bremse 03, 05, der dritte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse 03, 04, der vierte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten und dritten Bremse 04, 05, der fünfte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der ersten Kupplung 15, der sechste Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der zweiten Kupplung 16, der bei dem gezeigten Beispiel als Direktgang ausgeführte siebte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und zweiten Kupplung 15, 16 und der achte Vorwärts-Gang ergibt sich durch Schließen der dritten Bremse 05 und der zweiten Kupplung 16, wobei sich der Rückwärtsgang durch Schließen der ersten Bremse 03 und der zweiten Kupplung 16 ergibt. The first forward gear is obtained by closing the first brake 03 and the first clutch 15 , the second forward gear by closing the first and third brakes 03 . 05 , the third forward gear by closing the first and second brakes 03 . 04 , the fourth forward gear by closing the second and third brakes 04 . 05 , the fifth forward gear by closing the second brake 04 and the first clutch 15 , the sixth forward gear by closing the second brake 04 and the second clutch 16 in the example shown as a direct gear running seventh forward gear by closing the first and second clutch 15 . 16 and the eighth forward gear is obtained by closing the third brake 05 and the second clutch 16 , wherein the reverse gear by closing the first brake 03 and the second clutch 16 results.

Dadurch, dass im ersten Vorwärts-Gang und im Rückwärtsgang die erste Bremse 03 geschlossen ist, kann dieses Schaltelement als Anfahrelement eingesetzt werden. The fact that in the first forward gear and in reverse the first brake 03 is closed, this switching element can be used as a starting element.

Gemäß der Erfindung ergeben sich auch bei gleichem Getriebeschema je nach Schaltlogik unterschiedliche Gangsprünge, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation ermöglicht wird. According to the invention, even with the same transmission scheme depending on the switching logic different gear jumps, so that an application or vehicle-specific variation is possible.

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. According to the invention, it is also optionally possible to provide additional freewheels at any suitable location of the multi-speed transmission, for example between a shaft and the housing or, if necessary, to connect two shafts.

Auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite können ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden. On the drive side or on the output side, an axle differential and / or a distributor differential can be arranged.

Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Antriebswelle 1 durch ein Kupplungselement von einem Antriebs-Motor nach Bedarf getrennt werden, wobei als Kupplungselement ein hydrodynamischer Wandler, eine hydraulische Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung, eine Magnetpulverkupplung oder eine Fliehkraftkupplung einsetzbar sind. Es ist auch möglich, ein derartiges Anfahrelement in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe anzuordnen, wobei in diesem Fall die Antriebswelle 1 ständig mit der Kurbelwelle des Antriebs-Motors verbunden ist. In the context of an advantageous development of the invention, the drive shaft 1 by a coupling element of a drive motor Need to be separated, being used as a coupling element, a hydrodynamic converter, a hydraulic clutch, a dry starting clutch, a wet starting clutch, a magnetic powder clutch or a centrifugal clutch. It is also possible to arrange such a starting element in the power flow direction behind the transmission, in which case the drive shaft 1 constantly connected to the crankshaft of the drive motor.

Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Antriebsmotor und Getriebe. The multistage transmission according to the invention also allows the arrangement of a torsional vibration damper between the drive motor and transmission.

Im Rahmen einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 1 oder der Abtriebswelle 2, eine verschleißfreie Bremse, wie z.B. ein hydraulischer oder elektrischer Retarder oder dergleichen, angeordnet sein, was insbesondere für den Einsatz in Nutzkraftfahrzeugen von besonderer Bedeutung ist. Des Weiteren kann zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 1 oder der Abtriebswelle 2, ein Nebenabtrieb vorgesehen sein. In the context of a further, not shown embodiment of the invention can on each shaft, preferably on the drive shaft 1 or the output shaft 2 , a wear-free brake, such as a hydraulic or electric retarder or the like, be arranged, which is particularly important for use in commercial vehicles of particular importance. Furthermore, for driving additional units on each shaft, preferably on the drive shaft 1 or the output shaft 2 be provided a power take-off.

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

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

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: erste Welle, Antriebswelle first shaft, drive shaft
2 2: zweite Welle, Abtriebswelle second shaft, output shaft
3 3: dritte Welle third wave
4 4: vierte Welle fourth wave
5 5: fünfte Welle fifth wave
6 6: sechste Welle sixth wave
7 7: siebte Welle seventh wave
03 03: erste Bremse first brake
04 04: zweite Bremse second brake
05 05: dritte Bremse third brake
15 15: erste Kupplung first clutch
16 16: zweite Kupplung second clutch
G G: Gehäuse casing
P1 P1: erster Planetenradsatz first planetary gear set
P2 P2: zweiter Planetenradsatz second planetary gear set
P3 P3: dritter Planetenradsatz third planetary gear set
P4 P4: vierter Planetenradsatz fourth planetary gear set
i i: Übersetzung translation
φ φ: Stufensprung increment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004040904 A1 [0004]

Claims

Multi-stage transmission in planetary construction, in particular automatic transmission for a motor vehicle, comprising a drive shaft ( 1 ), an output shaft ( 2 ) and four planetary gear sets (P1, P2, P3, P4), which are arranged in a housing (G), seven rotatable shafts ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) as well as five switching elements ( 03 . 04 . 05 . 15 . 16 ), comprising brakes ( 03 . 04 . 05 ) and couplings ( 15 . 16 ), whose selective engagement different transmission ratios between the drive shaft ( 1 ) and the output shaft ( 2 ), so that at least eight forward gears and one reverse gear can be realized, wherein the sun gear of the first planetary gear set (P1) with the fifth shaft ( 5 ) connected via a third brake ( 05 ) can be coupled to the housing (G) and via a first coupling ( 15 ) with the drive shaft ( 1 ) is detachably connectable, which is connected to the sun gear of the second planetary gear set (P2) and via a second clutch ( 16 ) with the sixth shaft connected to the web of the first planetary gear set (P1) and the ring gear of the fourth planetary gear set (P4) ( 6 ) is detachably connectable, wherein the ring gear of the second planetary gear set (P2) with the connected to the web of the third planetary gear set (P3) seventh wave ( 7 ) and the fourth wave ( 4 ) connected to the sun gear of the third planetary gear set (P3) and the sun gear of the fourth planetary gear set (P4) and via a second brake ( 04 ) is connectable to the housing (G), wherein the third shaft ( 3 ) of the transmission with the ring gear of the third planetary gear set (P3) and the web of the fourth planetary gear set (P4) and via a first brake ( 03 ) is connectable to the housing (G) and wherein the output shaft ( 2 ) is connected to the ring gear of the first planetary gear set (P1) and the web of the second planetary gear set (P2).

Multi-speed transmission according to claim 1, characterized in that the first, second, third and fourth planetary gear set (P1, P2, P3, P4) are formed as negative planetary gear sets.

Multi-step transmission according to Claim 1, characterized in that the planetary gear sets are arranged axially in the order of the first planetary gearset (P1), second planetary gearset (P2), third planetary gearset (P3), fourth planetary gearset (P4).

Multi-step transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the first brake ( 03 ) is designed as a form-locking switching element.

Multi-speed transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the first forward gear by closing the first brake ( 03 ) and the first clutch ( 15 ), the second forward gear by closing the first and third brakes ( 03 . 05 ), the third forward gear by closing the first and second brakes ( 03 . 04 ), the fourth forward gear by closing the second and third brake ( 04 . 05 ), the fifth forward gear by closing the second brake ( 04 ) and the first clutch ( 15 ), the sixth forward gear by closing the second brake ( 04 ) and the second clutch ( 16 ), the seventh forward gear by closing the first and second clutch ( 15 . 16 ) and that the eighth forward gear by closing the third brake ( 05 ) and the second clutch ( 16 ), wherein the reverse gear by closing the first brake ( 03 ) and the second clutch ( 16 ).