DE102009028676A1 - Planetary type multi-step transmission i.e. automatic transmission, for passenger car, has four planetary gear sets, where output shaft is connected with ring gear of third planetary gear set and bar of fourth planetary gear set - Google Patents
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Abstract
Description
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise,
insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug,
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The
The present invention relates to a planetary multi-speed transmission,
in particular an automatic transmission for a motor vehicle,
according to the preamble of
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.Automatic transmission, in particular for motor vehicles, include the state the technology planetary gear sets, by means of friction or switching elements, such as clutches and brakes, are switched and usually with a slip action and optionally with a startup element provided with a lockup clutch, such as a hydrodynamic torque converter or a fluid coupling, are connected.
Ein
derartiges Automatgetriebe ist beispielsweise aus der
Unter Verwendung von fünf Schaltelementen werden hierbei sieben Vorwärtsgänge erzielt, unter Verwendung von sechs Schaltelementen neun oder zehn Vorwärtsgänge.Under Use of five switching elements here are seven Forward gears achieved, using six Shifting elements nine or ten forward gears.
Des
weiteren ist aus der
Ein
9-Gang-Mehrstufengetriebe ist ferner aus der
Weitere
Mehrstufengetriebe sind beispielsweise aus der
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 vermeiden, so dass bei Schaltungen in definierten Ganggruppen jeweils nur ein Schaltelement gewechselt wird.Automatically switchable vehicle transmissions in planetary construction are in general already described many times in the prior art and subject to a permanent development and improvement. So should this Gear a low construction cost, especially a small number require switching elements and in sequential switching double circuits avoid, so that in circuits in defined gear groups each only a switching element is changed.
Aus
der noch nicht veröffentlichten
Hierbei bilden der erste und der zweite Planetensatz, die vorzugsweise als Minus-Planetensätze ausgebildet sind, einen schaltbaren Vorschaltradsatz, wobei der dritte und der vierte Planetensatz einen Hauptradsatz bilden.in this connection form the first and the second planetary set, preferably as Negative planetary gear trains are formed, a switchable Vorschaltradsatz, wherein the third and the fourth planetary gear set a Make main gear.
Bei dem bekannten Mehrstufengetriebe ist vorgesehen, dass die Stege des ersten und des zweiten Planetensatzes über die vierte Welle miteinander gekoppelt sind, welche mit einem Element des Hauptradsatzes verbunden ist, dass das Hohlrad des ersten Planetensatzes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes über die achte Welle gekoppelt ist, welche über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar ist und dass das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mittels der dritten Welle über eine erste Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar und über eine zweite Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar ist, wobei das Hohlrad des zweiten Planetensatzes mittels der fünften Welle über eine zweite Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist. Zudem ist die siebte Welle mit zumindest einem Element des Hauptradsatzes ständig verbunden und über eine dritte Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar, wobei die sechste Welle mit zumindest einem weiteren Element des Hauptradsatzes ständig verbunden und über eine dritte Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar ist; die Abtriebswelle ist mit zumindest einem weiteren Element des Hauptradsatzes ständig verbunden.In the known multi-speed transmission is provided that the webs of the first and second planetary gear sets are coupled to each other via the fourth shaft, which is connected to an element of the main gearset that the ring gear of the first planetary gear set coupled to the sun gear of the second planetary gear set on the eighth shaft is, which is detachably connectable via a first clutch to the drive shaft and that the sun gear of the first planetary gear by means of the third shaft via a first brake to a housing of the transmission is coupled and releasably connectable via a second clutch to the drive shaft, wherein the Ring gear of the second planetary gear set is coupled by means of the fifth shaft via a second brake to a housing of the transmission. In addition, the seventh shaft with at least one element of the main gearset is constantly connected and coupled via a third brake to a housing of the transmission, the sixth shaft with at least one further element of the main gearset is constantly connected and releasably connectable via a third clutch to the drive shaft; the output shaft is permanently connected to at least one further element of the main gearset.
Vorzugsweise ist bei dem bekannten Getriebe die vierte Welle ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes verbunden, wobei die sechste Welle ständig mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes und dem Steg des dritten Planetensatzes verbunden und über die dritte Kupplung mit der Antriebswelle lösbar verbindbar ist. Ferner ist die siebte Welle ständig mit den Sonnenrädern des dritten und vierten Planetensatzes verbunden und über die dritte Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar. Der Abtrieb erfolgt hierbei über die ständig mit dem Steg des vierten Planetensatzes verbundene Abtriebswelle. Des weiteren können der dritte und der vierte Planetensatz zu einem Ravigneaux-Satz mit einem gemeinsamen Steg und einem gemeinsamen Hohlrad zusammengesetzt bzw. reduziert sein.Preferably is the fourth wave constantly in the known transmission connected to the ring gear of the third planetary gear set, wherein the sixth wave constantly with the ring gear of the fourth planetary gear set and connected to the bridge of the third planetary gear set and over the third clutch releasably connectable to the drive shaft is. Furthermore, the seventh wave is constantly with the sun gears connected to the third and fourth planetary gear set and over the third brake can be coupled to a housing of the transmission. The output takes place here via the constantly with the output of the fourth planetary gear set output shaft. Of others can be the third and the fourth planetary gear set to a Ravigneaux set with a common bridge and a common Ring gear composed or reduced.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches neun Vorwärtsgänge und mindestens einen Rückwärtsgang mit ausreichender Übersetzung aufweist, bei dem der Bauaufwand und die Baugröße, insbesondere die Baulänge, bzw. das Gewicht optimiert werden und zudem der Wirkungsgrad hinsichtlich der Schlepp- und Verzahnungsverluste verbessert wird. Zudem sollen bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe geringe Stützmomente auf die Schaltelemente wirken. Insbesondere soll das erfindungsgemäße Getriebe für eine Front-Quer-Bauweise geeignet sein.Of the present invention is based on the object, a multi-step transmission to propose the type mentioned, which nine forward gears and at least one reverse gear with sufficient gear ratio in which the construction cost and the size, In particular, the overall length or the weight can be optimized and also the efficiency in terms of drag and gearing losses is improved. In addition, in the inventive Multi-step transmission small supporting moments act on the switching elements. In particular, the transmission according to the invention is intended be suitable for a front-transverse construction.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte
Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.These
The object is achieved by the features
of
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 Planetensätze, im Folgenden als erster, zweiter, dritter und vierter Planetensatz bezeichnet, acht drehbare Wellen – im Folgenden als Antriebswelle, Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte und achte Welle bezeichnet – sowie zumindest sechs Schaltelemente, umfassend Bremsen und Kupplungen, vorgesehen, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb bewirkt, so dass vorzugsweise neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind.Therefore is a multi-stage transmission according to the invention proposed in planetary design, which has a drive and a Downlift, which are arranged in a housing. Of further are at least four planetary gear sets, below referred to as first, second, third and fourth planetary gear set, eight rotatable shafts - hereinafter referred to as drive shaft, Output shaft, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth wave - and at least six switching elements, comprising brakes and clutches, whose selective engagement different ratios between the drive and the output causes, so that preferably nine forward gears and a reverse gear can be realized.
Die Planetensätze sind axial betrachtet in der Reihenfolge erster Planetensatz, zweiter Planetensatz, dritter Planetensatz, vierter Planetensatz angeordnet und sind vorzugsweise als Minus-Planetensätze ausgebildet.The Planet sets are considered axially in order first planetary gearset, second planetary gearset, third planetary gearset, fourth planetary gear set and are preferably as minus planetary gear sets educated.
Ein einfacher Minus-Planetensatz 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-Planetensatz 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.One simple minus planetary set includes known a sun gear, a ring gear and a bridge rotatable on the planet gears are stored, each combing with sun gear and ring gear. hereby has the ring gear at a fixed web opposite to the sun gear Direction of rotation. In contrast, includes a simple plus planetary gear set a sun gear, a ring gear and a bridge, on the inner and outer Planet wheels are rotatably mounted, with all internal Planetary wheels with the sun gear and all outer ones Combine planet gears with the ring gear, each one inner planet gear meshing with one outer planetary gear. As a result, the ring gear at the fixed web the same Direction of rotation as the sun gear.
Gemäß der Erfindung ist das Sonnenrad des ersten Planetensatzes an ein Gehäuse des Getriebes gekoppelt, wobei der Steg des ersten Planetensatzes mit der dritten Welle verbunden ist, welche über eine zweite Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar, über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle und über eine zweite Kupplung mit der fünften Welle lösbar verbindbar ist, wobei die fünfte Welle . mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes und dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes verbunden ist und die Antriebswelle mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes verbunden und mit dem Steg des dritten Planetensatzes wirkverbunden ist.According to the Invention is the sun gear of the first planetary gear set to a housing coupled to the transmission, wherein the web of the first planetary gear set connected to the third shaft, which has a second Brake can be coupled to a housing of the gearbox, via a first clutch to the drive shaft and over a second clutch releasably connectable to the fifth shaft is, being the fifth wave. with the ring gear of the second Planet set and connected to the sun gear of the fourth planetary gear set is and the drive shaft with the sun gear of the second planetary gear set connected and operatively connected to the bridge of the third planetary gear set is.
Des weiteren ist das Hohlrad des ersten Planetensatzes mit der sechsten Welle verbunden, die über eine vierte Kupplung mit der siebten Welle lösbar verbindbar ist, welche mit dem Steg des zweiten Planetensatzes verbunden und dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes wirkverbunden ist, wobei das Hohlrad des vierten Planetensatzes über eine erste Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist und wobei die Abtriebswelle mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes und dem Steg des vierten Planetensatzes verbunden ist.Of Another is the ring gear of the first planetary gear set with the sixth Connected via a fourth clutch with the shaft seventh shaft is releasably connectable, which with the web connected to the second planetary gear set and the sun gear of the third Planet set is operatively connected, wherein the ring gear of the fourth Planet set via a first brake to a housing the transmission is coupled and wherein the output shaft with the Ring gear of the third planetary gear set and the bridge of the fourth planetary gear set connected is.
Vorzugsweise ist die Antriebswelle mit dem Steg des dritten Planetensatzes über eine mit dem Steg des dritten Planetensatzes verbundene achte Welle und eine die achte Welle mit der Antriebswelle lösbar verbindende dritte Kupplung lösbar verbindbar, wobei die siebte Welle mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes direkt verbunden ist.Preferably, the drive shaft is detachably connected to the web of the third planetary gear set via an eighth shaft connected to the web of the third planetary gear set and a third clutch releasably connecting the eighth shaft to the drive shaft bar, wherein the seventh shaft is directly connected to the sun gear of the third planetary gear set.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebswelle mit dem Steg des dritten Planetensatzes direkt verbunden ist, wobei die siebte Welle mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes nicht direkt verbunden sondern über eine mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes verbundene weitere Welle und eine die weitere Welle mit der siebten Welle lösbar verbindende weitere Kupplung lösbar verbindbar ist.According to one another embodiment of the invention is provided that the drive shaft with the bridge of the third planetary gear set directly is connected, wherein the seventh wave with the sun gear of the third Planet set not directly connected but via a further connected to the sun gear of the third planetary gear set Wave and one the further wave with the seventh wave solvable connecting further coupling is detachably connectable.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Mehrstufengetriebes ergeben sich insbesondere für Personenkraftwagen geeignete Übersetzungen sowie eine erhöhte Gesamtspreizung des Mehrstufengetriebes, wodurch eine Verbesserung des Fahrkomforts und eine signifikante Verbrauchsabsenkung bewirkt werden.By the inventive design of the multi-speed transmission arise especially for passenger cars suitable translations and an increased total spread of the multi-speed transmission, thereby An improvement in ride comfort and a significant reduction in consumption causes become.
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.About that In addition, with the multistage transmission according to the invention by a small number of switching elements, the construction cost significantly reduced. Advantageously, it is with the invention Multi-step transmission possible, a start with a hydrodynamic Converter, an external starting clutch or other suitable to perform external starting elements. It is also conceivable a starting process with a built-in gear start-up element to enable. Preferably, a switching element is suitable, which in the first forward and reverse is pressed.
Des weiteren ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein guter Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen bezüglich der Schlepp- und Verzahnungsverluste.Of further results in the inventive Multi-step transmission a good efficiency in the main gears with regard to drag and gear losses.
Ferner liegen geringe Momente in den Schaltelementen und in den Planetensätzen des Mehrstufengetriebes vor, wodurch der Verschleiß bei dem Mehrstufengetriebe in vorteilhafter Weise reduziert wird. Zudem 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.Further There are small moments in the switching elements and in the planetary gear sets of the multi-speed transmission, whereby the wear at the multi-stage transmission is reduced in an advantageous manner. moreover is due to the low moments a correspondingly small dimensions allows, whereby the required space and the corresponding costs are reduced. Beyond that 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.Furthermore is the transmission according to the invention designed in such a way that an adaptability to different powertrain configurations both in the direction of force flow as well as in space is possible.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar:The Invention will be described below with reference to the accompanying figures exemplified in more detail. In these places represents:
In
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Planetensätze axial betrachtet in der Reihenfolge P1, P2, P3, P4 angeordnet.at the embodiment shown are the planetary gear sets axially arranged in the order P1, P2, P3, P4.
Wie
aus
Mit
diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von neun Vorwärtsgängen
und einem Rückwärtsgang realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe
weist insgesamt acht drehbare Wellen auf, nämlich die Wellen
Erfindungsgemäß ist
bei dem Mehrstufengetriebe gemäß
Wie
aus
Erfindungsgemäß ist
das Hohlrad des ersten Planetensatzes P1 mit der sechsten Welle
Erfindungsgemäß kann
die erste Kupplung
Ferner
sind die zweite Bremse
Das
in
In
Typische
Werte für die Standübersetzungen der als Minus-Planetensätze
ausgeführten Planetensätze P1, P2, P3 und P4 sind
jeweils –1,60, –2,228, –1,60 und –3,642.
Aus
Der
erste Vorwärts-Gang ergibt sich durch Schließen
der ersten Bremse
Dadurch,
dass im ersten Vorwärtsgang und im ersten Rückwärtsgang
die erste Bremse
Für
den Fall, dass gemäß dem Ausführungsbeispiel
nach
Gemäß der Erfindung können sich auch bei gleichem Getriebeschema je nach Schaltlogik unterschiedliche Gangsprünge ergeben, sodass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation ermöglicht wird.According to the invention, different gear jumps may result even with the same transmission scheme depending on the switching logic, so that an application or vehicle-specific variation he is possible.
Erfindungsgemäß ist es 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 possible, at any suitable point of the multi-speed transmission provide additional freewheels, for example between a shaft and the housing or around two shafts, if necessary connect to.
Auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite können erfindungsgemäß ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden.On the drive side or on the output side can according to the invention a Axle differential and / or a distribution differential can be arranged.
Im
Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Antriebswelle
Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Motor und Getriebe.The inventive multi-speed transmission allows also the arrangement of a torsional vibration damper between engine and transmission.
Im
Rahmen einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform
der Erfindung kann auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle
Die eingesetzten Reibschaltelemente können als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein. Insbesondere können kraftschlüssige Kupplungen oder Bremsen, wie z. B. Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen, verwendet werden.The used Reibschaltelemente can be used as a load-switching Be formed clutches or brakes. In particular, you can non-positive clutches or brakes, such. B. 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.One Another advantage of the presented here multistage transmission consists in that on each wave as a generator and / or as an additional Drive machine is an electric machine attachable.
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.Of course Every constructive training, especially every one, also falls spatial arrangement of the planetary gear sets and the Switching elements in themselves and to each other and as far as technically reasonable, under the scope of the present claims without the function of the transmission as stated in the claims to influence, even if these training courses are not explicitly in the figures or in the description are shown.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 00
- Wellewave
- 11
- erste Welle, Antriebswellefirst Shaft, drive shaft
- 22
- zweite Welle, Abtriebswellesecond Shaft, output shaft
- 33
- dritte Wellethird wave
- 44
- vierte Wellefourth wave
- 55
- fünfte Wellefifth wave
- 66
- sechste Wellesixth wave
- 77
- siebte Welleseventh wave
- 88th
- achte Welleeighth wave
- 8'8th'
- weitere WelleFurther wave
- 0303
- zweite Bremsesecond brake
- 0404
- erste Bremsefirst brake
- 1313
- erste Kupplungfirst clutch
- 1818
- dritte Kupplungthird clutch
- 3535
- zweite Kupplungsecond clutch
- 6767
- vierte Kupplungfourth clutch
- 7878
- weitere KupplungFurther clutch
- P1P1
- erster Planetensatzfirst planetary set
- P2P2
- zweiter Planetensatzsecond planetary set
- P3P3
- dritter Planetensatzthird planetary set
- P4P4
- vierter Planetensatzfourth planetary set
- ii
- Übersetzungtranslation
- phiphi
- Stufensprungincrement
- GG
- Gehäusecasing
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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