DE10340728A1

DE10340728A1 - Mehrstufengetriebe

Info

Publication number: DE10340728A1
Application number: DE10340728A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Tiesler; Gerhard Dipl.-Ing. Gumpoltsberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-09-04
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2005-04-07
Also published as: US20050085333A1; US7140996B2

Abstract

Das Mehrstufengetriebe umfasst eine Antriebswelle (1) und eine Abtriebswelle (2), drei Planetensätze (P1, P2, P3), sieben drehbare Wellen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) und sieben Schaltelemente (03, 04, 05, 06, 14, 37, 57), wobei die Antriebswelle (1) ständig mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) verbunden und über eine Kupplung (14) und eine Welle (4) mit dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbindbar ist, wobei die Abtriebswelle (2) ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist, wobei eine Welle (3) ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Hohlrad des ersten Planetensatzes (P1) verbunden und durch eine Bremse (03) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist, wobei eine Welle (4) ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbunden und über eine Bremse (04) über den Steg des zweiten Planetensatzes (P2) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist, wobei eine Welle (5) ständig mit dem Steg des ersten Planetensatzes (P1) verbunden und über eine Bremse (05) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist, eine Welle (6) ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden und über eine Bremse (06) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist und wobei eine Welle (7) mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) und über die Kupplung (37) mit der Welle (3) und über die Kupplung (57) mit der Welle (5) lösbar verbindbar ist.

Description

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

Ein derartiges Getriebe geht aus der EP 0 434 525 A1 hervor. Es umfasst im wesentlichen eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, die parallel zueinander angeordnet sind, einen konzentrisch zur Abtriebswelle angeordneten Doppelplanetenradsatz und fünf Schaltelemente in der Form von drei Kupplungen und zwei Bremsen, deren wahlweise Sperrung jeweils paarweise die verschiedenen Gangübersetzungen zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bestimmt. Hierbei weist das Getriebe einen Vorschaltradsatz und zwei Leistungswege auf, so dass durch das selektive paarweise Eingreifen der fünf Schaltelemente sechs Vorwärtsgänge erzielt werden.

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

Des weiteren ist aus der Druckschrift US 6,139,463 ein kompaktes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches zwei Planetenradsätze und einen Vorschaltradsatz sowie drei Kupplungen und zwei Bremsen aufweist. Bei diesem bekannten Mehrstufengetriebe sind bei einem ersten Leistungsweg zwei Kupplungen C-1 und C-3 zum Übertragen des Drehmoments vom Vorschaltradsatz zu den beiden Planetenradsätzen vorgesehen. Hierbei ist der Außenlamellenträger bzw. die Zylinder- bzw. Kolben- und Druckausgleichsseite der Kupplung C-3 mit einer ersten Bremse B-1 verbunden. Zudem ist der Innenlamellenträger der dritten Kupplung C-3 mit der Zylinder- bzw. Kolben- und Druckausgleichsseite der ersten Kupplung C-1 verbunden, wobei der Innenlamellenträger der ersten Kupplung C-1 abtriebsseitig angeordnet ist und mit einem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist.

Des weiteren ist aus der DE 199 49 507 A1 der Anmelderin ein Mehrstufengetriebe bekannt, bei dem an der Antriebswelle zwei nicht schaltbare Vorschaltradsätze vorgesehen sind, die ausgangsseitig zwei Drehzahlen erzeugen, die neben der Drehzahl der Antriebswelle wahlweise auf einen auf die Abtriebswelle wirkenden, schaltbaren Doppelplanetenradsatz durch selektives Schließen der verwendeten Schaltelemente derart schaltbar sind, dass zum Umschalten von einem Gang in den jeweils nächst folgenden höheren oder niedrigeren Gang von den beiden gerade betätigten Schaltelementen jeweils nur ein Schaltelement zu- oder abgeschaltet werden muss.

Aus der DE 199 12 480 A1 ist ein automatisch schaltbares Kraftfahrzeuggetriebe mit drei Einsteg-Planetensätzen sowie drei Bremsen und zwei Kupplungen zum Schalten von sechs Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang und mit einer Antriebs- sowie einer Abtriebswelle bekannt. Das automatisch schaltbare Kraftfahrzeuggetriebe ist derart ausgebildet, dass die Antriebswelle direkt mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes verbunden ist und dass die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes und/oder über die zweite Kupplung mit dem Steg des ersten Planetensatzes verbindbar ist. Zusätzlich oder alternativ ist das Sonnenrad des ersten Planetensatzes über die erste Bremse mit dem Gehäuse des Getriebes und/oder der Steg des ersten Planetensatzes über die zweite Bremse mit dem Gehäuse und/oder dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes über die dritte Bremse mit dem Gehäuse verbindbar.

Des weiteren ist aus der DE 102 13 820 A1 ein Mehrgangautomatikgetriebe bekannt, umfassend einen ersten Eingangspfad T1 eines ersten Übersetzungsverhältnisses; einen Eingangspfad T2, der ein größeres Übersetzungsverhältnis als dieser Eingangspfad T1 hat; einen Planetenradsatz mit vier Elementen, wobei die vier Elemente ein erstes Element, ein zweites Element, ein drittes Element und ein viertes Element in der Reihenfolge der Elemente in einem Drehzahldiagramm sind; eine Kupplung C-2, die eine Drehung des Eingangspfads T2 auf das erste Element S3 überträgt; eine Kupplung C-1, die die Drehung von dem Eingangspfad T2 auf das vierte Element S2 überträgt; eine Kupplung C-4, die eine Drehung von dem Eingangspfad T1 auf das erste Element überträgt; eine Kupplung C-3, die die Drehung von dem Eingangspfad T1 auf das zweite Element C3 überträgt; eine Bremse B-1, die den Eingriff des vierten Elements herstellt; eine Bremse B-2, die den Eingriff des zweiten Elements herstellt; und ein Abtriebselement, das mit dem dritten Element R3 gekoppelt ist.

Im Rahmen der DE 101 15 983 A1 der Anmelderin wird ein Mehrstufengetriebe beschrieben, mit einer Antriebswelle, die mit einem Vorschaltsatz verbunden ist, mit einer Abtriebswelle, die mit einem Nachschaltsatz verbunden ist, und mit maximal sieben Schaltelementen, durch deren wahlweises Schalten mindestens sieben Vorwärtsgänge ohne Gruppenschaltung schaltbar sind. Der Vorschaltsatz wird aus einem Vorschalt-Planetenradsatz oder maximal zwei nicht schaltbaren, mit dem ersten Vorschalt-Planetenradsatz gekoppelten Vorschalt-Planetenradsätzen gebildet, wobei der Nachschaltsatz als Zweisteg-Vierwellen-Getriebe mit zwei schaltbaren Nachschalt-Planetenradsätzen ausgebildet ist und vier freie Wellen aufweist. Die erste freie Welle dieses Zweisteg-Vierwellen-Getriebes ist mit dem ersten Schaltelement verbunden, die zweite freie Welle mit dem zweiten und dritten Schaltelement, die dritte freie Welle mit dem vierten und fünften Schaltelement und die vierte freie Welle ist mit der Abtriebswelle verbunden. Für ein Mehrstufengetriebe mit insgesamt sechs Schaltelementen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die dritte freie Welle oder die erste freie Welle des Nachschaltsatzes zusätzlich mit einem sechsten Schaltelement zu verbinden. Für ein Mehrstufengetriebe mit insgesamt sieben Schaltelementen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die dritte freie Welle zusätzlich mit einem sechsten Schaltelement (D') und die erste freie Welle zusätzlich mit einem siebten Schaltelement zu verbinden.

Ferner ist im Rahmen der DE 101 15 987 der Anmelderin ein Mehrstufengetriebe mit mindestens sieben Gängen beschrieben. Dieses Getriebe besteht neben der Antriebswelle und der Abtriebswelle aus einem nicht schaltbaren Vorschaltradsatz und einem schaltbaren Nachschaltradsatz in Form eines Zweisteg-Vierwellen-Getriebes. Der Vorschaltradsatz besteht aus einem ersten Planetenradsatz, welcher neben der Eingangsdrehzahl der Antriebswelle eine zweite Drehzahl anbietet, die wahlweise auf einen Nachschaltradsatz geschaltet werden kann. Der Nachschaltradsatz besteht aus zwei schaltbaren Planetenradsätzen, welche mit den sechs Schaltelementen mindestens sieben Gänge schalten kann, wobei zwei Leistungswege gebildet werden. Dabei werden bei jedem Schaltvorgang in vorteilhafter Weise stets Gruppenschaltungen vermieden. Ein 9-Gang-Mehrstufengetriebe ist ferner aus der DE 29 36 969 bekannt; es umfasst acht Schaltelemente und vier Radsätze.

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 eine ausreichende Anzahl von Vorwärtsgängen sowie einen Rückwärtsgang und eine für Kraftfahrzeuge sehr gut geeignete Übersetzung mit einer hohen Gesamtspreizung sowie günstigen Stufensprüngen aufweisen. Ferner sollen diese eine hohe Anfahrübersetzung in Vorwärtsrichtung ermöglichen und einen direkten Gang enthalten sowie für den Einsatz sowohl in Pkw als auch Nkw geeignet sein. Außerdem sollen diese Getriebe einen geringen Bauaufwand, insbesondere eine geringe Anzahl an Schaltelementen erfordern und bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen vermeiden, so daß bei Schaltungen in definierten Ganggruppen jeweils nur ein Schaltelement gewechselt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem der Bauaufwand optimiert wird und zudem der Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen hinsichtlich der Schlepp- und Verzahnungsverluste verbessert wird. Zudem sollen bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe geringe Momente auf die Schaltelemente und Planetensätze wirken sowie die Drehzahlen der Wellen, Schaltelemente und Planetensätze möglicht gering gehalten werden. Des weiteren soll die Anzahl der Gänge sowie die Getriebespreizung erhöht werden, so dass in vorteilhafter Weise neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind. Außerdem soll sich das erfindungsgemäße Getriebe für jegliche Bauweise in ein Fahrzeug geeignet sein, insbesondere für eine Front-Quer- oder eine Standardanordnung.

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

Demnach wird ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise vorgeschlagen, umfassend eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, welche in einem Gehäuse angeordnet sind, drei Planetensätze, mindestens sieben drehbare Wellen sowie mindestens sieben Schaltelemente, umfassend Bremsen und Kupplungen, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt, sodass neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind, wobei die Antriebswelle ständig mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes verbunden und über eine Kupplung und eine vierte Welle mit dem Steg des dritten Planetensatzes verbindbar ist, wobei die Abtriebswelle ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes verbunden ist, wobei eine dritte Welle ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes und dem Hohlrad des ersten Planetensatzes verbunden und durch eine Bremse an das Gehäuse ankoppelbar ist, wobei die vierte Welle ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes und dem Steg des dritten Planetensatzes verbunden und über eine Bremse über den Steg des zweiten Planetensatzes an das Gehäuse ankoppelbar ist. Ferner ist eine fünfte Welle ständig mit dem Steg des ersten Planetensatzes verbunden und über eine Bremse an das Gehäuse ankoppelbar und eine sechste Welle ist ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes verbunden und über eine Bremse an das Gehäuse ankoppelbar. Erfindungsgemäß ist eine siebte Welle einerseits mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes verbunden und andererseits über eine Kupplung mit der dritten Welle und über eine weitere Kupplung mit der fünften Welle lösbar verbindbar.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Mehrstufengetriebes ergeben sich geeignete Übersetzungen sowie eine erhebliche Erhöhung der Gesamtspreizung des Mehrstufengetriebes, wodurch eine Verbesserung des Fahrkomforts und eine signifikante Verbrauchsabsenkung bewirkt werden.

Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe eignet sich für jedes Kraftfahrzeug, insbesondere für Personenkraftfahrzeuge und für Nutzkraftfahrzeuge, wie z. B. Lastkraftwagen, Busse, Baufahrzeuge, Schienenfahrzeuge, Gleiskettenfahrzeuge und dergleichen.

Darüber hinaus wird mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe durch eine geringe Anzahl an Schaltelementen, vorzugsweise vier Bremsen und drei Kupplungen, 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 in den niedrigen Gängen und im Rückwärtsgang betätigt wird.

Darüber hinaus ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein guter Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen bezüglich der Schlepp- und Verzahnungsverluste.

Des weiteren liegen geringe Momente in den Schaltelementen und in den Planetensätzen des Mehrstufengetriebes vor, wodurch der Verschleiß bei dem Mehrstufengetriebe in vorteilhafter Weise reduziert wird. Ferner wird durch die geringen Momente 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 Planetensätzen vor.

Außerdem ist das erfindungsgemäße Getriebe derart konzipiert, dass eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen sowohl in Kraftflussrichtung als auch in räumlicher Hinsicht ermöglicht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert.
In diesen stellen dar:
1 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
2 eine schematische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes, die für einen Front-Quer-Einbau geeignet ist;
3 ein Schaltschema für das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe gemäß 1 und
4 ein Schaltschema für das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe gemäß 2.
In 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe mit einer Antriebswelle 1 (An) und einer Abtriebswelle 2 (Ab) dargestellt, welche in einem Gehäuse G angeordnet sind. Es sind drei Planetensätze P1, P2, P3 vorgesehen. Hierbei ist der erste Planetensatz P1 als Plus-Vorschaltradsatz ausgebildet; der zweite Planetensatz P2 und der dritte Planetensatz P3 sind gemäß der Erfindung als Minus-Einsteg-Planetensätze ausgebildet.
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich, sind lediglich sieben Schaltelemente, nämlich vier Bremsen 03, 04, 05, 06 und drei Kupplungen 14, 37 und 57 vorgesehen.
Mit den Schaltelementen ist ein selektives Schalten von neun 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.
Erfindungsgemäß ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 1 vorgesehen, dass der Antrieb durch die Welle 1 erfolgt, welche ständig mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes P1 verbunden und über eine Kupplung 14 über die Welle 4 mit dem Steg des dritten Planetensatzes P3 verbindbar ist. Der Abtrieb erfolgt über die Welle 2, welche mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden ist. Des weiteren ist die Welle 3 ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 und dem Hohlrad des ersten Planetensatzes P1 verbunden und durch eine Bremse 03 an das Gehäuse G ankoppelbar.
Die Welle 4 ist ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes P2 und dem Steg des dritten Planetensatzes P3 verbunden und über eine Bremse 04 über den Steg des zweiten Planetensatzes P2 an das Gehäuse G ankoppelbar. Darüber hinaus ist die Welle 5 ständig mit dem Steg des ersten Planetensatzes P1 verbunden und über eine Bremse 05 an das Gehäuse G ankoppelbar. Die Welle 7 ist einerseits mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden und andererseits über die Kupplung 37 mit der Welle 3 und über die Kupplung 57 mit der Welle 5 lösbar verbindbar. Hierbei sind die Kupplungen 37 und 57 vorzugsweise nebeneinander und in etwa zwischen dem ersten und dem zweiten Planetensatz angeordnet. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform weisen sie einen gemeinsamen Außenlamellenträger auf. Vorzugsweise sind die Kupplungen 57, 37 und 14 radial betrachtet in etwa oberhalb der Planetensätze angeordnet.
Die weitere drehbare Welle 6 ist erfindungsgemäß ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes P2 verbunden und über eine Bremse 06 an das Gehäuse G ankoppelbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ist keine Welle permanent mit dem Gehäuse verbunden. Die räumliche Anordnung der Schaltelemente kann beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung begrenzt.
In 3 ist eine erste Variante eines Schaltschemas des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes gemäß 1 und 2 dargestellt. Dem Schaltschema können die jeweiligen Übersetzungen i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Stufensprünge beispielhaft entnommen werden. Des weiteren kann dem Schaltschema entnommen werden, dass bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen jeweils zwei Schaltelemente gemeinsam benutzen. Wie aus dem Schaltschema zu erkennen ist, besteht auch die Möglichkeit, ohne Gruppenschaltung Gänge zu überspringen, z. B. 1-3, 1-4, 2-8, 3-5, 3-6, 4-6, 4-8, 4-9, 5-7, 6-8, 6-9. Der sechste Gang ist vorzugsweise als direkter Gang ausgebildet. Wie dem Schaltschema zudem zu entnehmen ist, sind immer 3 Schaltelemente geschlossen, was sich hinsichtlich der Schleppverluste positiv auswirkt.
Für den ersten Gang ist die Bremse 03, die Bremse 06 und die Kupplung 47 geschlossen. Der zweite Gang wird durch die Bremse 05, die Bremse 06 und die Kupplung 57 gebildet. Für den dritten Gang werden die Bremse 06 und die Kupplungen 37 und 57 aktiviert; der vierte Gang benötigt die Bremse 06 und die Kupplungen 14 und 57. Für den fünften Gang werden die Bremse 06 und die Kupplungen 37 und 14 geschlossen; im sechsten Gang werden die Kupplungen 14, 37 und 57 geschlossen. Für den siebten Gang ist die Bremse 05 und die Kupplungen 14 und 37 und für den achten Gang die Bremse 05 und die Kupplungen 14 und 57 geschlossen. Der neunte Gang wird durch Schließen der Bremse 03 und der Kupplungen 14 und 57 geschaltet. Im Rückwärtsgang R sind als Schaltelemente die Bremse 04 und die Kupplungen 37 und 57 aktiviert.
Gemäß der Erfindung ist ein Anfahren mit einem integrierten Schaltelement möglich (IAK). Hierbei ist die Kupplung 57 besonders geeignet, da sie in den Gängen 1 bis 4 und im Rückwärtsgang ohne Drehrichtungsumkehr ohnehin benötigt wird.
In 4 ist eine zweite Variante eines Schaltschemas des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes gemäß 1 und 2 dargestellt. Hierbei ist für die ersten fünf Gänge die Bremse 06 stets geschlossen. Zusätzlich werden für den ersten Gang die Bremse 05 und die Kupplung 37, für den zweiten Gang die Bremse 05 und die Kupplung 57, für den dritten Gang die Kupplungen 37 und 57, für den vierten Gang die Kupplungen 14 und 57 und für den fünften Gang die Kupplungen 14 und 37 geschlossen. Für die Gänge sechs bis neun ist die Kupplung 14 stets geschlossen. Zusätzlich werden für den sechsten Gang die Kupplungen 37 und 57, für den siebten Gang die Bremse 05 und die Kupplung 37, für den achten Gang die Bremse 05 und die Kupplung 57 und für den neunten Gang die Bremse 03 und die Kupplung 57 geschlossen. Für den Rückwärtsgang werden die Bremsen 04 und 05 und die Kupplung 37 geschlossen. Wie auch gemäß dem Schaltschema nach 3 ergibt sich hier eine große Spreizung. Zudem sind die Stufensprünge in den oberen Gängen in vorteilhafter Weise klein.
Hierbei ist als integriertes Anfahrelement die Bremse 05 besonders geeignet, da sie in den Gängen 1 und 2 und im Rückwärtsgang ohne Drehrichtungsumkehr benötigt wird.
Gemäß der Erfindung ergeben sich bei gleichem Getriebeschema je nach Schaltlogik unterschiedliche Gangsprünge, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation ermöglicht wird.
Gemäß der Erfindung ist es zudem möglich, an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes zusätzliche Freiläufe vorzusehen, beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse oder um zwei Wellen gegebenenfalls zu verbinden.
Zudem ist es durch die erfindungsgemäße Bauweise möglich, Antrieb und Abtrieb vorzugsweise für Quer-, Front-Längs-, Heck-Längs- oder Allradanordnungen auf der gleichen Seite des Getriebes bzw. des Gehäuses anzuordnen. Auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite können zudem ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Antriebswelle 1 durch ein Kupplungselement von einem An triebs-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 Motors verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Motor und Getriebe.
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, welches 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.
Die eingesetzten Schaltelemente können als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein. Insbesondere können kraftschlüssige Kupplungen oder Bremsen, wie z. B. Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen, verwendet werden. Des weiteren können als Schaltelemente auch formschlüssige Bremsen und/oder Kupplungen, wie z. B. Synchronisierungen oder Klauenkupplungen eingesetzt werden.
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.
Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der Planetensätze und der Schaltelemente an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche ohne die Funktion des Getriebes, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt sind.

1: Welle
2: Welle
3: Welle
4: Welle
5: Welle
6: Welle
7: Welle
03: Bremse
04: Bremse
05: Bremse
06: Bremse
14: Kupplung
37: Kupplung
57: Kupplung
P1: Planetensatz
P2: Planetensatz
P3: Planetensatz
An: Antrieb
Ab: Abtrieb
i: Übersetzung
G: Gehäuse

Claims

Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle (1) und eine Abtriebswelle (2), welche in einem Gehäuse (G) angeordnet sind, drei Planetensätze (P1, P2, P3), mindestens sieben drehbare Wellen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) sowie mindestens sieben Schaltelemente (03, 04, 05, 06, 14, 37, 57) , umfassend Bremsen (03, 04, 05, 06) und Kupplungen (14, 37, 57), deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (2) bewirkt, sodass neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind, wobei die Antriebswelle (1) ständig mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) verbunden und über eine Kupplung (14) und eine Welle (4) mit dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbindbar ist, wobei die Abtriebswelle (2) ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist, wobei eine Welle (3) ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Hohlrad des ersten Planetensatzes (P1) verbunden und durch eine Bremse (03) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist, wobei eine Welle (4) ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbunden und über eine Bremse (04) über den Steg des zweiten Planetensatzes (P2) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist, wobei eine Welle (5) ständig mit dem Steg des ersten Planetensatzes (P1) verbunden und über eine Bremse (05) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist, eine Welle (6) ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden und über eine Bremse (06) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist und wobei eine Welle (7) einerseits mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden und andererseits über die Kupplung (37) mit der Welle (3) und über die Kupplung (57) mit der Welle (5) lösbar verbindbar ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die neun Vorwärtsgänge derart schaltbar sind, dass bei einem Wechsel von einem Vorwärtsgang in den nächstfolgend höheren oder in den nächstfolgend niedrigeren Gang jeweils nur ein zuvor geschlossenes Schaltelement geöffnet und nur ein zuvor nicht geschlossenes Schaltelement geschlossen wird.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang jeweils drei Schaltelemente geschlossen sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Vorwärtsgang die Schaltelemente (04, 06, 57), im zweiten Vorwärtsgang die Schaltelemente (05, 06, 57), im dritten Vorwärtsgang die Schaltelemente (06, 37, 57), im vierten Vorwärtsgang die Schaltelemente (06, 14, 57), im fünften Vorwärtsgang die Schaltelemente (06, 14, 37), im sechsten Vorwärtsgang die Schaltelemente (14, 37, 57), im siebten Vorwärtsgang die Schaltelemente (05, 14, 37), im achten Vorwärtsgang die Schaltelemente (05, 14, 57) sowie im neunten Vorwärtsgang die Schaltelemente (03, 14, 57) geschlossen sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass im Rückwärtsgang die Schaltelemente (04, 37, 57) geschlossen sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Vorwärtsgang die Schaltelemente (05, 06, 37), im zweiten Vorwärtsgang die Schaltelemente (05, 06, 57), im dritten Vorwärtsgang die Schaltelemente (06, 37, 57), im vierten Vorwärtsgang die Schaltelemente (06, 14, 57), im fünften Vorwärtsgang die Schaltelemente (06, 14, 37), im sechsten Vorwärtsgang die Kupplungen (14, 37, 57), im siebten Vorwärtsgang die Schaltelemente (05, 14, 37), im achten Vorwärtsgang die Schaltelemente (05, 14, 57) sowie im neunten Vorwärtsgang die Schaltelemente (03, 14, 57) geschlossen sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 6, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass im Rückwärtsgang die Schaltelemente (04, 05, 37) geschlossen sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (37, 57) nebeneinander und in etwa zwischen dem ersten und dem zweiten Planetensatz (P1, P2) angeordnet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (37) und (57) einen gemeinsamen Außenlamellenträger aufweisen.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetensatz (P1) als Plus-Vorschaltradsatz ausgebildet ist und dass der zweite Planetensatz (P2) und der dritte Planetensatz (P3) als Minus-Einsteg-Planetensätze ausgebildet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass an jeder geeigneten Stelle zusätzliche Freiläufe einsetzbar sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 11, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass die Freiläufe zwischen den Wellen (1, 3, 3, 4, 5, 6, 7) und dem Gehäuse (G) vorgesehen sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass Antrieb und Abtrieb auf der gleichen Seite des Gehäuses vorgesehen sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchdadurch gekennzeichnet, dass ein Achs- und/oder ein Verteilerdifferential auf der Antriebsseite oder der Abtriebsseite angeordnet ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) durch ein Kupplungselement von einem Antriebs-Motor trennbar ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 15, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplungselement ein hydrodynamischer Wandler, eine hydraulische Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung, eine Magnetpulverkupplung oder eine Fliehkraftkupplung vorgesehen ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe ein externes Anfahrelement, insbesondere nach Anspruch 16, anordbar ist, wobei die Antriebswelle (1) fest mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahren mittels eines Schaltelements des Getriebes erfolgt, wobei die Antriebswelle (1) ständig mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 18, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass als Schaltelement die Kupplung (57) oder die Bremse (05) einsetzbar ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Motor und Getriebe ein Torsionsschwingungsdämpfer anordbar ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Welle eine verschleißfreie Bremse anordbar ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder Welle ein Nebenabtrieb anordbar ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 22, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenabtrieb auf der Antriebswelle (1) oder der Abtriebswelle (2) anordbar ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sind.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 24, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen einsetzbar sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass als Schaltelemente formschlüssige Bremsen und/oder Kupplungen vorgesehen sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Welle als Generator und/oder als zusätzliche Antriebsmaschine eine elektrische Maschine anbringbar ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (57, 37, 14) radial betrachtet in etwa oberhalb der Planetensätze (P1, P2, P3) angeordnet sind.