DE102011079717B4 - Multi-speed transmission - Google Patents

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Abstract

Mehrstufengetriebe, insbesondere Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle (1), eine Abtriebswelle (2), zwei Planetenradsätze (P1, P2), eine erste und eine zweite Stirnradstufe (S1, S2) in Verbindung mit einer parallel zur Längsachse der Planetenradsätze (P1, P2) angeordneten Vorgelegewelle, welche die Abtriebswelle (2) des Getriebes bildet, sowie fünf Schaltelemente (B1, B2, K1, K2, K3), umfassend Bremsen (B1, B2) und Kupplungen (K1, K2, K3), deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (2) bewirkt, so dass sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind, wobei die Antriebswelle (1) über eine erste Kupplung (K1) mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes (P2) lösbar verbindbar ist, welches über eine zweite Bremse (B2) an das Gehäuse (G) des Getriebes ankoppelbar ist, wobei die Antriebswelle (1) über eine zweite Kupplung (K2) mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes (P2) lösbar verbindbar ist, der über eine erste Bremse (B1) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist, wobei das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes (P1) über eine dritte Kupplung (K3) mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes (P2) lösbar verbindbar ist und das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes (P1) mit der Antriebswelle (1) verbunden ist, wobei der Steg des ersten Planetenradsatzes (P1) mit einem ersten Stirnrad (ST1) der ersten Stirnradstufe (S1) verbunden ist, deren zweites Stirnrad (ST2) mit der als Abtriebswelle (2) dienenden Vorgelegewelle verbunden ist und wobei das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit einem ersten Stirnrad (ST3) der zweiten Stirnradstufe (S2) des Getriebes verbunden ist, deren zweites Stirnrad (ST4) mit der Vorgelegewelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (K1) und die zweite Kupplung (K2), axial betrachtet, in Kraftflussrichtung des Antriebs vor den Planetenradsätzen (P1 und P2) angeordnet sind und dass die erste Bremse (B1) und die zweite Bremse (B2), axial betrachtet, nach den Planetenradsätzen (P1 und P2) angeordnet sind.Multi-speed transmission, in particular automatic transmission for a motor vehicle, comprising a drive shaft (1), an output shaft (2), two planetary gear sets (P1, P2), a first and a second spur gear stage (S1, S2) in connection with a parallel to the longitudinal axis of the planetary gear sets ( P1, P2) arranged countershaft, which forms the output shaft (2) of the transmission, and five shift elements (B1, B2, K1, K2, K3), including brakes (B1, B2) and clutches (K1, K2, K3), their Selective intervention causes different gear ratios between the drive shaft (1) and the output shaft (2), so that six forward gears and one reverse gear can be realized, the drive shaft (1) via a first clutch (K1) with the sun gear of the second planetary gear set (P2) can be releasably connected, which can be coupled to the housing (G) of the transmission via a second brake (B2), the drive shaft (1) being connected to the web of the second planetary gear set (P 2) is releasably connectable, which can be coupled to the housing (G) via a first brake (B1), the ring gear of the first planetary gear set (P1) being releasably connectable to the web of the second planetary gear set (P2) via a third clutch (K3) and the sun gear of the first planetary gear set (P1) is connected to the drive shaft (1), the web of the first planetary gear set (P1) being connected to a first spur gear (ST1) of the first spur gear stage (S1), the second spur gear (ST2) of which is connected to the countershaft serving as the output shaft (2) and the ring gear of the second planetary gear set (P2) is connected to a first spur gear (ST3) of the second spur gear stage (S2) of the transmission, the second spur gear (ST4) of which is connected to the countershaft , characterized in that the first clutch (K1) and the second clutch (K2), viewed axially, are arranged in the power flow direction of the drive in front of the planetary gear sets (P1 and P2) and that the first brake (B1) and the second brake (B2), viewed axially, are arranged after the planetary gear sets (P1 and P2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Mehrstufengetriebe ist beispielsweise aus der US 2010/ 0 035 718 A1 bekannt.The present invention relates to a multi-speed transmission, in particular an automatic transmission for a motor vehicle, according to the preamble of claim 1. Such a multi-speed transmission is known, for example, from US 2010/0 035 718 A1.

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.According to the state of the art, automatic transmissions, especially for motor vehicles, comprise planetary gear sets that are shifted by means of friction or shifting elements, such as clutches and brakes, and usually with a starting element that is subject to a slip effect and optionally provided with a lock-up clutch, such as a hydrodynamic torque converter or a fluid coupling.

Derartige Automatgetriebe sind im Stand der Technik vielfach beschrieben und unterliegen einer permanenten Weiterentwicklung und Verbesserung. So sollen diese Getriebe eine ausreichende Anzahl von Vorwärtsgängen sowie mindestens 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 Direktgang enthalten. Zudem sollen Automatgetriebe einen geringen Bauaufwand und eine geringe Anzahl an Schaltelementen erfordern, wobei bei sequentieller Schaltweise jeweils nur ein Schaltelement zugeschaltet und ein Schaltelement abgeschaltet werden soll.Such automatic transmissions have been described many times in the prior art and are subject to permanent further development and improvement. Thus, these transmissions should have a sufficient number of forward gears and at least one reverse gear and a gear ratio that is very suitable for motor vehicles with a high overall spread and favorable increments. Furthermore, these should enable a high starting ratio in the forward direction and contain a direct gear. In addition, automatic transmissions should require little construction effort and a small number of shifting elements, with only one shifting element being engaged and one shifting element disengaged in a sequential shifting manner.

Ein derartiges Automatgetriebe ist beispielsweise aus der DE 199 12 480 B4 der Anmelderin bekannt. Es umfasst drei Einsteg-Planetenradsätze sowie drei Bremsen und zwei Kupplungen zum Schalten von sechs Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, wobei der Steg des ersten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und der Steg des zweiten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes ständig verbunden ist und die Antriebswelle direkt mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist.Such an automatic transmission is for example from the DE 199 12 480 B4 known to the applicant. It comprises three single-bar planetary gear sets as well as three brakes and two clutches for shifting six forward gears and one reverse gear, a drive shaft and an output shaft, the web of the first planetary gear set with the ring gear of the second planetary gear set and the web of the second planetary gear set with the ring gear of the third Planetary gear set is constantly connected and the drive shaft is directly connected to the sun gear of the second planetary gear set.

Ferner ist bei dem bekannten Getriebe vorgesehen, dass die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und über die zweite Kupplung mit dem Steg des ersten Planetensatzes verbindbar ist, wobei das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes über die erste Bremse mit einem Gehäuse des Getriebes verbindbar ist und der Steg des ersten Planetenradsatzes über die zweite Bremse mit dem Gehäuse des Getriebes verbindbar ist, wobei das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes über die dritte Bremse mit dem Gehäuse des Getriebes verbindbar ist. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit dem Steg des dritten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ständig verbunden.The known transmission also provides that the drive shaft can be connected to the sun gear of the first planetary gear set via the first clutch and to the web of the first planetary gear set via the second clutch, the sun gear of the first planetary gear set via the first brake to a housing of the transmission can be connected and the web of the first planetary gear set can be connected to the housing of the transmission via the second brake, the sun gear of the third planetary gear set being connectable to the housing of the transmission via the third brake. The output shaft of the transmission is constantly connected to the web of the third planetary gear set and the ring gear of the first planetary gear set.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Automatgetriebe gemäß der DE 199 12 480 B4 der Anmelderin ein Mehrstufengetriebe anzugeben, welches axial betrachtet einen geringeren Bauraumbedarf aufweist, so dass eine Hybridisierung des Getriebes als Front-Quer-System ermöglicht wird. Zudem soll der Wirkungsgrad hinsichtlich der Schlepp- und Verzahnungsverluste verbessert werden.The present invention is based on the object, proceeding from an automatic transmission according to FIG DE 199 12 480 B4 the applicant to specify a multi-speed transmission which, viewed axially, requires less installation space, so that a hybridization of the transmission as a front-transverse system is made possible. In addition, the efficiency with regard to drag and gear losses should be improved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1. Further advantages and advantageous configurations emerge from the subclaims.

Demnach wird ein Mehrstufengetriebe vorgeschlagen, welches eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, zwei axial betrachtet hintereinander angeordnete Planetenradsätze, im Folgenden als erster und zweiter Planetenradsatz bezeichnet, eine erste und eine zweite Stirnradstufe in Verbindung mit einer parallel zur Längsachse der Planetenradsätze angeordnete Vorgelegewelle, die als Abtriebswelle dient und fünf Schaltelemente, umfassend Bremsen und Kupplungen, umfasst, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt, so dass vorzugsweise sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind.Accordingly, a multi-stage transmission is proposed which has a drive shaft, an output shaft, two planetary gear sets arranged axially one behind the other, hereinafter referred to as the first and second planetary gear set, a first and a second spur gear set in connection with a countershaft arranged parallel to the longitudinal axis of the planetary gear sets, which is used as the output shaft serves and comprises five shift elements, including brakes and clutches, the selective engagement of which causes different gear ratios between the drive shaft and the output shaft, so that preferably six forward gears and one reverse gear can be implemented.

Die Planetenradsätze sind vorzugsweise als Minus-Planetenradsätze ausgebildet. 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 Standgetriebe-Übersetzung.The planetary gear sets are preferably designed as minus planetary gear sets. As is known, a simple minus planetary gear set comprises a sun gear, a ring gear and a web on which planet gears are rotatably mounted, each of which meshes with the sun gear and ring gear. As a result, when the web is held in place, the ring gear has a direction of rotation opposite to that of the sun gear. In contrast, a simple plus planetary gear set comprises a sun gear, a ring gear and a web on which inner and outer planet gears are rotatably mounted, all inner planet gears meshing with the sun gear and all outer planet gears meshing with the ring gear, each inner planet gear having an outer one Planet gear meshes. As a result, when the web is held in place, the ring gear has the same direction of rotation as the sun gear, and a positive stationary gear ratio results.

Gemäß der Erfindung ist die Antriebswelle über eine erste Kupplung mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes lösbar verbindbar, welches über eine zweite Bremse an das Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist, wobei die Antriebswelle über eine zweite Kupplung mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes lösbar verbindbar ist, welcher über eine erste Bremse an das Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist. Ferner ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes über eine dritte Kupplung mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes lösbar verbindbar, wobei das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit der Antriebswelle verbunden ist.According to the invention, the drive shaft can be detachably connected via a first clutch to the sun gear of the second planetary gear set, which can be coupled to the housing of the transmission via a second brake, the drive shaft can be releasably connected via a second clutch to the web of the second planetary gear set, which can be coupled to the housing of the transmission via a first brake. Furthermore, the ring gear of the first planetary gear set can be detachably connected to the web of the second planetary gear set via a third clutch, the sun gear of the first planetary gear set being connected to the drive shaft.

Hierbei ist der Steg des ersten Planetenradsatzes mit einem ersten Stirnrad der ersten Stirnradstufe verbunden, deren zweites Stirnrad mit der Abtriebswelle verbunden ist, wobei das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit einem ersten Stirnrad der zweiten Stirnradstufe des Getriebes verbunden, deren zweites Stirnrad mit der Abtriebswelle verbunden ist.The web of the first planetary gear set is connected to a first spur gear of the first spur gear, the second spur gear of which is connected to the output shaft, the ring gear of the second planetary gear set being connected to a first spur gear of the second spur gear of the transmission, the second spur gear of which is connected to the output shaft .

Die Erfindung unterscheidet sich vom Stand der Technik dadurch, dass die erste und zweite Kupplung K1, K2 axial betrachtet in Kraftflussrichtung des Antriebs vor den Planetenradsätzen P1, P2 angeordnet, wobei die erste und zweite Bremse B1, B2 axial betrachtet nach den Planetenradsätzen P1, P2 angeordnet sind.The invention differs from the prior art in that the first and second clutches K1, K2, viewed axially in the direction of force flow of the drive, are arranged in front of the planetary gear sets P1, P2, with the first and second brakes B1, B2 viewed axially after the planetary gear sets P1, P2 are arranged.

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.The inventive design of the multi-speed transmission results in gear ratios that are particularly suitable for passenger vehicles and an increased overall spread of the multi-speed transmission, which results in an improvement in driving comfort and a significant reduction in consumption.

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/ oder im Rückwärtsgang betätigt wird.In addition, with the multi-step transmission according to the invention, the construction effort is considerably reduced by a small number of shifting elements. With the multi-step transmission according to the invention, it is advantageously possible to carry out a start-up with a hydrodynamic converter, an external start-up clutch or also with other suitable external start-up elements. It is also conceivable to enable a start-up process with a start-up element integrated in the transmission. A switching element which is actuated in the first forward gear and / or in the reverse gear is preferably suitable.

Des Weiteren ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein guter Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen bezüglich der Schlepp- und Verzahnungsverluste.Furthermore, the multi-step transmission according to the invention results in a good degree of efficiency in the main driving gears with regard to drag and toothing losses.

Ferner liegen geringe Drehmomente in den Schaltelementen und in den Planetenradsätzen des Mehrstufengetriebes vor, wodurch der Verschleiß 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.Furthermore, there are low torques in the shifting elements and in the planetary gear sets of the multi-speed transmission, which advantageously reduces wear. In addition, a correspondingly small dimensioning is made possible by the low torques, as a result of which the required installation space and the corresponding costs are reduced. In addition, the shafts, the shifting elements and the planetary gear sets also have low speeds.

Außerdem ist das erfindungsgemäße Getriebe derart konzipiert, dass der Bauraumbedarf axial betrachtet gering ist, wodurch eine Hybridisierung des Getriebes als Front-Quer-System ermöglicht wird.In addition, the transmission according to the invention is designed in such a way that the installation space requirement is small when viewed axially, which enables the transmission to be hybridized as a front-transverse system.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar:

  • 1: eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
  • 2: ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 1; und
  • 3: ein weiteres beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 1.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying figures. In these represent:
  • 1 : a schematic view of a preferred embodiment of a multi-speed transmission according to the invention;
  • 2 : an exemplary shift pattern for a multi-speed transmission according to 1 ; and
  • 3 : Another exemplary shift pattern for a multi-speed transmission according to 1 .

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe dargestellt, mit einer Antriebswelle 1, einer Abtriebswelle 2, zwei Planetenradsätzen P1, P2, einer ersten und einer zweiten Stirnradstufe S1, S2 in Verbindung mit einer parallel zur Längsachse der Planetenradsätze P1, P2 angeordnete Vorgelegewelle, welche die Abtriebswelle 2 des Getriebes bildet, die in einem Gehäuse G angeordnet sind.In 1 a multi-step transmission according to the invention is shown, with a drive shaft 1 , an output shaft 2 , two planetary gear sets P1 , P2 , a first and a second spur gear stage S1 , S2 in conjunction with one parallel to the longitudinal axis of the planetary gear sets P1 , P2 arranged countershaft, which the output shaft 2 of the transmission forms in a housing G are arranged.

Die Planetenradsätze P1, P2 sind bei dem in 1 gezeigten Beispiel als Minus-Planetenradsätze ausgebildet. Gemäß der Erfindung kann zumindest ein Planetenradsatz 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.The planetary gear sets P1 , P2 are at the in 1 Example shown designed as minus planetary gear sets. According to the invention, at least one planetary gear set can be designed as a plus planetary gear set if the carrier and ring gear connection are swapped at the same time and the amount of the stationary gear ratio is increased by 1 compared to the design as a minus planetary gear set.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Planetenradsätze axial betrachtet in der Reihenfolge P1, P2 angeordnet.In the embodiment shown, the planetary gear sets are viewed axially in the order P1 , P2 arranged.

Wie aus 1 ersichtlich, sind fünf Schaltelemente, nämlich zwei Bremsen B1, B2 und drei Kupplungen K1, K2 und K3 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 reibschlüssige Schaltelemente, wie z.B. Lamellenkupplungen oder -bremsen, oder als formschlüssige Schaltelemente, wie z.B. Klauen oder Synchronisierungen, ausgeführt.How out 1 there are five switching elements, namely two brakes B1 , B2 and three clutches K1 , K2 and K3 intended. The spatial arrangement of the switching elements can be arbitrary and is only limited by the dimensions and the external shape. The clutches and the brakes of the transmission are preferably designed as frictional shifting elements, such as multi-disc clutches or brakes, or as positive shifting elements, such as claws or synchronizers.

Mit diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von vorzugsweise sechs Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang realisierbar.With these shifting elements, a selective shifting of preferably six forward gears and one reverse gear can be realized.

Erfindungsgemäß ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 1 vorgesehen, dass die Antriebswelle 1 über eine erste Kupplung K1 mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes P2 lösbar verbindbar ist, welches über eine zweite Bremse B2 an das Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist, wobei die Antriebswelle 1 über eine zweite Kupplung K2 mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes P2 lösbar verbindbar ist, welcher über eine erste Bremse B1 an das Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist. Ferner ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes P1 über eine dritte Kupplung K3 mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes P2 lösbar verbindbar, wobei das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes P1 mit der Antriebswelle 1 verbunden ist.According to the invention is in accordance with the multi-stage transmission 1 provided that the drive shaft 1 via a first coupling K1 with the sun gear of the second planetary gear set P2 is releasably connectable, which via a second brake B2 to the housing G of the transmission can be coupled, the drive shaft 1 via a second coupling K2 with the web of the second planetary gear set P2 is releasably connectable, which via a first brake B1 to the housing G of the transmission can be coupled. Furthermore, the ring gear of the first planetary gear set P1 via a third clutch K3 with the web of the second planetary gear set P2 releasably connectable, the sun gear of the first planetary gear set P1 with the drive shaft 1 connected is.

Bezugnehmend auf 1 ist der Steg des ersten Planetenradsatzes P1 mit einem ersten Stirnrad ST1 der ersten Stirnradstufe S1 verbunden, deren zweites Stirnrad ST2 mit der als Abtriebswelle 2 dienenden Vorgelegewelle verbunden ist, wobei das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes P2 mit einem ersten Stirnrad ST3 der zweiten Stirnradstufe S2 des Getriebes verbunden ist, deren zweites Stirnrad ST4 mit der Vorgelegewelle verbunden ist.Referring to 1 is the web of the first planetary gear set P1 with a first spur gear ST1 the first spur gear stage S1 connected, the second spur gear ST2 with that as the output shaft 2 Serving countershaft is connected, the ring gear of the second planetary gear set P2 with a first spur gear ST3 the second spur gear stage S2 of the transmission is connected, the second spur gear ST4 is connected to the countershaft.

Erfindungsgemäß sind die erste und zweite Kupplung K1, K2 axial betrachtet in Kraftflussrichtung des Antriebs vor den Planetenradsätzen P1, P2 angeordnet, wobei die erste und zweite Bremse B1, B2 axial betrachtet nach den Planetenradsätzen P1, P2 angeordnet sind. Es ist jedoch möglich, durch Führen der Antriebswelle 1 durch das Getriebe auf die andere Getriebeseite die erste und zweite Kupplung K1, K2 axial betrachtet in Kraftflussrichtung des Antriebs nach den Planetenradsätzen P1, P2 anzuordnen, wobei in diesem Fall die erste und zweite Bremse B1, B2 axial betrachtet vor den Planetenradsätzen P1, P2 angeordnet sind. Die axiale Reihenfolge der Planetenradsätze P1, P2 sowie der Stirnradstufen S1, S2 wird hierbei im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach 1 vertauscht.The first and second clutches are according to the invention K1 , K2 viewed axially in the power flow direction of the drive in front of the planetary gear sets P1 , P2 arranged, the first and second brakes B1 , B2 viewed axially according to the planetary gear sets P1 , P2 are arranged. However, it is possible by guiding the drive shaft 1 through the transmission to the other transmission side, the first and second clutch K1 , K2 viewed axially in the power flow direction of the drive after the planetary gear sets P1 , P2 to be arranged, in which case the first and second brakes B1 , B2 viewed axially in front of the planetary gear sets P1 , P2 are arranged. The axial order of the planetary gear sets P1 , P2 as well as the spur gear stages S1 , S2 is here in comparison to the exemplary embodiment 1 reversed.

Im Rahmen einer nicht dargestellten Weiterbildung der Erfindung ist dem Getriebe gemäß 1 eine weitere Stirnradstufe nachgeschaltet, welche mit einem Differentialgetriebe des Fahrzeugs verbunden ist.In a further development of the invention, not shown, the transmission is in accordance with 1 another spur gear stage connected downstream, which is connected to a differential gear of the vehicle.

Die erste und zweite Kupplung K1, K2 können axial betrachtet nebeneinander angeordnet sein und einen gemeinsamen Außenlamellenträger aufweisen. Ferner können die erste und zweite Bremse B1, B2 des Getriebes axial betrachtet nebeneinander angeordnet sein, wie anhand 1 veranschaulicht. Ferner ist die dritte Kupplung K3 axial betrachtet vorzugsweise zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz P1, P2 angeordnet.The first and second clutch K1 , K2 can be arranged next to one another viewed axially and have a common outer disk carrier. Furthermore, the first and second brakes B1 , B2 of the transmission, viewed axially, be arranged next to one another, as based on 1 illustrated. There is also the third clutch K3 viewed axially, preferably between the first and the second planetary gear set P1 , P2 arranged.

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 6,630 die Spreizung des Getriebes darstellt.In 2 is an exemplary shift pattern of a multi-speed transmission according to 1 shown. Two shift elements are closed for each gear. The respective ratios can be found in the circuit diagram i of the individual gear steps and the gear steps or step steps to be determined from them to the next higher gear can be taken as an example, the value 6.630 representing the spread of the transmission.

Die Werte für die Standgetriebeübersetzungen der als Minus-Planetenradsätze ausgeführten Planetenradsätze P1, P2 sind bei dem gezeigten Beispiel jeweils -2,770 und - 3,700, wobei die Übersetzungen der ersten und zweiten Stirnradstufe S1, S2 jeweils 1,385 und 1,000 betragen. 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. Ferner wird ersichtlich, dass eine große Spreizung bei kleinen Gangsprüngen erzielt wird.The values for the stationary gear ratios of the planetary gear sets designed as minus planetary gear sets P1 , P2 in the example shown are -2.770 and -3.700, respectively, with the ratios of the first and second spur gear stages S1 , S2 are 1.385 and 1,000, respectively. Out 2 It can be seen that with sequential shifting, only one shifting element has to be engaged and one shifting element disengaged, since two adjacent gear steps use one shifting element together. It can also be seen that a large spread is achieved with small gear steps.

Der erste Vorwärts-Gang ergibt sich durch Schließen der ersten Bremse B1 und der dritten Kupplung K3, der zweite Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse B2 und der dritten Kupplung K3, der dritte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und der dritten Kupplung K1, K3, der vierte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten und dritten Kupplung K2, K3, der fünfte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und der zweiten Kupplung K1, K2 und der sechste Vorwärts-Gang ergibt sich durch Schließen der zweiten Bremse B2 und der zweiten Kupplung K2, wobei sich der Rückwärtsgang durch Schließen der ersten Bremse B1 und der ersten Kupplung K1 ergibt.The first forward gear is obtained by engaging the first brake B1 and the third clutch K3 , the second forward gear by engaging the second brake B2 and the third clutch K3 , the third forward gear by engaging the first and third clutches K1 , K3 , the fourth forward gear by engaging the second and third clutches K2 , K3 , the fifth forward gear by engaging the first and second clutches K1 , K2 and the sixth forward gear is obtained by engaging the second brake B2 and the second clutch K2 , with the reverse gear by engaging the first brake B1 and the first clutch K1 results.

Dadurch, dass im ersten Vorwärtsgang und im ersten Rückwärtsgang die erste Bremse B1 geschlossen ist, kann dieses Schaltelement als Anfahrelement eingesetzt werden. Bei dem Schaltschema gemäß 2 ist der fünfte Gang als Direktgang ausgeführt. Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann der vierte Gang als Direktgang ausgeführt sein, wie aus dem Schaltschema gemäß 3 ersichtlich. Die Ausführung des vierten Ganges als Direktgang wird dadurch erreicht, dass bei unveränderter Standgetriebeübersetzung der Planetenradsätze P1, P2 die die Übersetzungen der ersten und zweiten Stirnradstufe S1, S2 jeweils 1,000 und 0,748 betragen. Die Spreizung des Getriebes bleibt nahezu unverändert bei 6,629.As a result, the first brake in the first forward gear and in the first reverse gear B1 is closed, this switching element can be used as a starting element. With the circuit diagram according to 2 the fifth gear is designed as a direct gear. In a further embodiment, the fourth gear can be designed as a direct gear, as shown in the shift pattern 3 evident. The execution of the fourth gear as a direct gear is achieved in that the planetary gear sets remain unchanged P1 , P2 which are the translations of the first and second spur gear stages S1 , S2 are 1,000 and 0.748, respectively. The spread of the gearbox remains almost unchanged at 6.629.

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 shift logic, different gear steps result, so that an application-specific or vehicle-specific variation is made possible.

Prinzipiell kann auf jeder Welle des erfindungsgemäßen Getriebes eine elektrische Maschine oder eine weitere Antriebsquelle angeordnet werden. Für den Fall einer Hybridisierung des Getriebes wird im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, zumindest eine elektrische Maschine direkt mit der Antriebswelle 1 zu verbinden, wobei in diesem Fall die elektrische Maschine vorzugsweise auf der Antriebswelle 1 und koaxial dazu angeordnet ist.In principle, an electrical machine or a further drive source can be arranged on each shaft of the transmission according to the invention. In the case of a hybridization of the transmission, an advantageous development of the invention proposes at least one electric machine directly with the drive shaft 1 to connect, in which case the electric machine is preferably on the drive shaft 1 and is arranged coaxially therewith.

Ferner kann zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine eine zusätzliche Kupplung angeordnet sein, wodurch bei geöffneter zusätzlicher Kupplung und somit bei abgekoppeltem Verbrennungsmotor sämtliche Gänge des Getriebes rein elektrisch gefahren werden können.Furthermore, an additional clutch can be arranged between the internal combustion engine and the electrical machine, whereby all gears of the transmission can be driven purely electrically when the additional clutch is open and thus when the internal combustion engine is disconnected.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die elektrische Maschine achsparallel zur Antriebswelle 1 angeordnet und über eine weitere Stirnradstufe mit der Antriebswelle 1 verbunden. Auch in diesem Fall kann zwischen dem Verbrennungsmotor und der Antriebswelle 1 eine zusätzliche Kupplung angeordnet sein, um ein rein elektrisches Fahren zu ermöglichen. Anstelle der Stirnradstufe können weitere geeignete Mittel verwendet werden, wie beispielsweise ein Kettentrieb.In a further embodiment of the invention, the electrical machine is axially parallel to the drive shaft 1 arranged and via a further spur gear stage with the drive shaft 1 connected. In this case too, between the internal combustion engine and the drive shaft 1 an additional clutch can be arranged to enable purely electric driving. Other suitable means, such as a chain drive, can be used instead of the spur gear stage.

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 is possible to provide additional freewheels at any suitable point on the multi-speed transmission, for example between a shaft and the housing or to connect two shafts if necessary.

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

Im Rahmen vorteilhafter Weiterbildungen kann die Antriebswelle 1 durch ein Kupplungselement von einem Antriebsmotor 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 Antriebsmotors verbunden ist.In the context of advantageous developments, the drive shaft 1 be separated by a coupling element from a drive motor as required, a hydrodynamic converter, a hydraulic clutch, a dry starting clutch, a wet starting clutch, a magnetic powder clutch or a centrifugal clutch being used as the clutch element. It is also possible to arrange such a starting element behind the transmission in the direction of force flow, in which case the drive shaft 1 is constantly connected to the crankshaft of the drive engine.

Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Antriebsmotor und Getriebe.The multi-stage transmission according to the invention also enables a torsional vibration damper to be arranged between the drive motor and the 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, on each shaft, preferably on the drive shaft 1 or the output shaft 2 , a wear-free brake, such as a hydraulic or electrical retarder or the like, can be arranged, which is particularly important for use in commercial vehicles. It can also be used to drive additional units on each shaft, preferably on the drive shaft 1 or the output shaft 2 , a power take-off can be provided.

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. Ferner können die eingesetzten Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sein.The friction shift elements used can be designed as power-shiftable clutches or brakes. In particular, non-positive clutches or brakes, such as multi-disc clutches, band brakes and / or cone clutches, can be used. Furthermore, the switching elements used can be designed as form-fitting switching elements.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Antriebswelledrive shaft
22
AbtriebswelleOutput shaft
B1B1
erste Bremsefirst brake
B2B2
zweite Bremsesecond brake
GG
Gehäusecasing
K1K1
erste Kupplungfirst clutch
K2K2
zweite Kupplungsecond clutch
K3K3
dritte Kupplungthird clutch
P1P1
erster Planetenradsatzfirst planetary gear set
P2P2
zweiter Planetenradsatzsecond planetary gear set
S1S1
erste Stirnradstufefirst spur gear stage
S2S2
zweite Stirnradstufesecond spur gear stage
ST1ST1
erstes Stirnrad der ersten Stirnradstufe S1 first spur gear of the first spur gear stage S1
ST2ST2
zweites Stirnrad der ersten Stirnradstufe S1 second spur gear of the first spur gear stage S1
ST3ST3
erstes Stirnrad der zweiten Stirnradstufe S2 first spur gear of the second spur gear stage S2
ST4ST4
zweites Stirnrad der zweiten Stirnradstufe S2 second spur gear of the second spur gear stage S2
ii
Übersetzungtranslation
φφ
StufensprungIncrement

Claims (7)

Mehrstufengetriebe, insbesondere Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle (1), eine Abtriebswelle (2), zwei Planetenradsätze (P1, P2), eine erste und eine zweite Stirnradstufe (S1, S2) in Verbindung mit einer parallel zur Längsachse der Planetenradsätze (P1, P2) angeordneten Vorgelegewelle, welche die Abtriebswelle (2) des Getriebes bildet, sowie fünf Schaltelemente (B1, B2, K1, K2, K3), umfassend Bremsen (B1, B2) und Kupplungen (K1, K2, K3), deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (2) bewirkt, so dass sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind, wobei die Antriebswelle (1) über eine erste Kupplung (K1) mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes (P2) lösbar verbindbar ist, welches über eine zweite Bremse (B2) an das Gehäuse (G) des Getriebes ankoppelbar ist, wobei die Antriebswelle (1) über eine zweite Kupplung (K2) mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes (P2) lösbar verbindbar ist, der über eine erste Bremse (B1) an das Gehäuse (G) ankoppelbar ist, wobei das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes (P1) über eine dritte Kupplung (K3) mit dem Steg des zweiten Planetenradsatzes (P2) lösbar verbindbar ist und das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes (P1) mit der Antriebswelle (1) verbunden ist, wobei der Steg des ersten Planetenradsatzes (P1) mit einem ersten Stirnrad (ST1) der ersten Stirnradstufe (S1) verbunden ist, deren zweites Stirnrad (ST2) mit der als Abtriebswelle (2) dienenden Vorgelegewelle verbunden ist und wobei das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes (P2) mit einem ersten Stirnrad (ST3) der zweiten Stirnradstufe (S2) des Getriebes verbunden ist, deren zweites Stirnrad (ST4) mit der Vorgelegewelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (K1) und die zweite Kupplung (K2), axial betrachtet, in Kraftflussrichtung des Antriebs vor den Planetenradsätzen (P1 und P2) angeordnet sind und dass die erste Bremse (B1) und die zweite Bremse (B2), axial betrachtet, nach den Planetenradsätzen (P1 und P2) angeordnet sind.Multi-speed transmission, in particular automatic transmission for a motor vehicle, comprising a drive shaft (1), an output shaft (2), two planetary gear sets (P1, P2), a first and a second spur gear stage (S1, S2) in connection with a parallel to the longitudinal axis of the planetary gear sets ( P1, P2) arranged countershaft, which is the output shaft (2) of the transmission forms, as well as five shift elements (B1, B2, K1, K2, K3), including brakes (B1, B2) and clutches (K1, K2, K3), the selective engagement of which different gear ratios between the drive shaft (1) and the output shaft (2), so that six forward gears and one reverse gear can be implemented, the drive shaft (1) being releasably connectable via a first clutch (K1) to the sun gear of the second planetary gear set (P2), which is connected via a second brake ( B2) can be coupled to the housing (G) of the transmission, the drive shaft (1) being releasably connectable via a second clutch (K2) to the web of the second planetary gear set (P2), which is connected to the housing via a first brake (B1) (G) can be coupled, the ring gear of the first planetary gear set (P1) being releasably connectable to the web of the second planetary gear set (P2) via a third clutch (K3) and the sun gear of the first planetary gear set (P1) being connected to the drive shaft (1) is, where i the web of the first planetary gear set (P1) is connected to a first spur gear (ST1) of the first spur gear stage (S1), the second spur gear (ST2) of which is connected to the countershaft serving as output shaft (2) and the ring gear of the second planetary gear set ( P2) is connected to a first spur gear (ST3) of the second spur gear stage (S2) of the transmission, the second spur gear (ST4) of which is connected to the countershaft, characterized in that the first clutch (K1) and the second clutch (K2), viewed axially, are arranged in front of the planetary gear sets (P1 and P2) in the power flow direction of the drive and that the first brake (B1) and the second brake (B2), viewed axially, are arranged after the planetary gear sets (P1 and P2). Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradsätze (P1, P2) als Minus-Planetenradsätze ausgebildet sind.Multi-speed transmission according to Claim 1 , characterized in that the planetary gear sets (P1, P2) are designed as minus planetary gear sets. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten Bremse (B1) und der dritten Kupplung (K3), der zweite Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse (B2) und der dritten Kupplung (K3), der dritte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und der dritten Kupplung (K1, K3), der vierte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten und dritten Kupplung (K2, K3), der fünfte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und der zweiten Kupplung (K1, K2) und dass sich der sechste Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse (B2) und der zweiten Kupplung (K2) ergibt, wobei sich der Rückwärtsgang durch Schließen der ersten Bremse (B1) und der ersten Kupplung (K1) ergibt.Multi-speed transmission according to Claim 1 or 2 , characterized in that the first forward gear by engaging the first brake (B1) and the third clutch (K3), the second forward gear by engaging the second brake (B2) and the third clutch (K3), the third Forward gear by engaging the first and third clutches (K1, K3), the fourth forward gear by engaging the second and third clutches (K2, K3), the fifth forward gear by engaging the first and second clutches (K1 , K2) and that the sixth forward gear is obtained by engaging the second brake (B2) and the second clutch (K2), the reverse gear being obtained by engaging the first brake (B1) and the first clutch (K1). Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kupplung (K1, K2) axial betrachtet nebeneinander angeordnet sind und einen gemeinsamen Außenlamellenträger aufweisen.Multi-speed transmission according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the first and second clutches (K1, K2) are arranged next to one another when viewed axially and have a common outer disk carrier. Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kupplung (K3) axial betrachtet zwischen dem ersten Planetenradsatz (P1) und dem zweiten Planetenradsatz (P2) angeordnet ist.Multi-speed transmission according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the third clutch (K3), viewed axially, is arranged between the first planetary gear set (P1) and the second planetary gear set (P2). Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest eine elektrische Maschine umfasst, welche direkt mit der Antriebswelle (1) verbunden und koaxial dazu angeordnet ist oder achsparallel zur Antriebswelle (1) angeordnet und über eine weitere Stirnradstufe mit der Antriebswelle (1) verbunden ist.Multi-stage transmission according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one electrical machine which is connected directly to the drive shaft (1) and is arranged coaxially thereto or is arranged axially parallel to the drive shaft (1) and connected to the drive shaft (1) via a further spur gear stage ) connected is. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine eine zusätzliche Kupplung angeordnet ist, wodurch bei geöffneter zusätzlicher Kupplung und somit bei abgekoppeltem Verbrennungsmotor sämtliche Gänge des Getriebes rein elektrisch gefahren werden können.Multi-speed transmission according to Claim 6 , characterized in that an additional clutch is arranged between the internal combustion engine and the electrical machine, whereby all gears of the transmission can be driven purely electrically when the additional clutch is open and thus when the internal combustion engine is disconnected.
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