DE102017200778A1 - Multi-speed transmission for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Mehrstufengetriebe für ein Fahrzeug in Planetenbauweise mit einem Gehäuse (9) vorgeschlagen, in dem vier Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) vorgesehen sind, wobei ein Antrieb (An) mit einer ersten Welle (1) und ein Abtrieb (Ab) mit einer zweiten Welle (2) verbunden ist, wobei sechs weitere Wellen (3, 4, 5, 6, 7, 8) und sechs Schaltelemente (A, B, B1, B2, C, D, E, E1, E2, F) vorgesehen sind, durch deren selektives Betätigen verschiedene Übersetzungsstufen realisierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein siebentes Schaltelement (G) vorgesehen ist, sodass mehr als zehn Vorwärtsgänge (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9, G10, G11, G12, G13) und mehr als ein Rückwärtsgang (R1, R2) realisierbar sind.A multistage transmission is proposed for a vehicle in planetary design with a housing (9) in which four planetary gear sets (RS1, RS2, RS3, RS4) are provided, wherein a drive (An) with a first shaft (1) and an output ( Ab) is connected to a second shaft (2), wherein six further shafts (3, 4, 5, 6, 7, 8) and six switching elements (A, B, B1, B2, C, D, E, E1, E2 , F) are provided by their selective actuation different translation stages are realized, characterized in that in addition a seventh switching element (G) is provided so that more than ten forward gears (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 , G9, G10, G11, G12, G13) and more than one reverse gear (R1, R2) are feasible.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise als Automatikgetriebe oder Automatgetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The present invention relates to a multi-speed planetary gear as an automatic transmission or automatic transmission according to the closer defined in the preamble of
Beispielsweise aus der Druckschrift
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei dem die Anzahl der Übersetzungsstufen bei möglichst geringem Bauraumaufwand weiter erhöht wird.The present invention is based on the object to propose a multi-speed transmission of the type described above, in which the number of gear ratios is further increased with minimal installation space.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.This object is achieved by the features of
Somit wird ein Mehrstufengetriebe für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, in Planetenbauweise mit einem Gehäuse vorgeschlagen, in dem vier Planetenradsätze vorzugsweise axial hintereinander angeordnet sind, wobei ein Antrieb mit einer ersten Welle und ein Abtrieb mit einer zweiten Welle verbunden ist. Ferner sind sechs weitere Wellen und sechs Schaltelemente vorgesehen, durch deren selektives Betätigen verschiedene Übersetzungsstufen realisierbar sind. Um weitere Übersetzungsstufen mit möglichst geringem Baumaufwand realisieren zu können, ist vorgesehen, das ein zusätzliches siebtes Schaltelement vorgesehen ist, sodass mehr als zehn Vorwärtsgänge und mehr als ein Rückwärtsgang realisierbar sind.Thus, a multi-speed transmission for a vehicle, in particular for a motor vehicle, proposed in planetary construction with a housing in which four planetary gear sets are preferably arranged axially one behind the other, wherein a drive with a first shaft and an output is connected to a second shaft. Furthermore, six more shafts and six switching elements are provided, through the selective actuation of different gear ratios can be realized. In order to realize more gear ratios with the least possible tree outlay, it is provided that an additional seventh switching element is provided so that more than ten forward gears and more than one reverse gear can be realized.
Auf diese Weise werden durch das Hinzufügen eines weiteren Schaltelements weitere Übersetzungsstufen, vorzugsweise drei zusätzliche Vorwärtsgänge und zumindest ein zusätzlicher Rückwärtsgang realisiert. Zudem weist das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe eine größere Getriebespreizung auf.In this way, by adding a further switching element further translation stages, preferably three additional forward gears and at least one additional reverse gear realized. In addition, the multistage transmission according to the invention has a larger transmission spread.
Das vorgeschlagene Mehrstufengetriebe umfasst somit sieben Schaltelemente, wobei zum Realisieren der Gangstufen gleichzeitig drei der Schaltelemente geschlossen bzw. aktiviert sind. Als Schaltelemente können sowohl reib- als auch formschlüssige Schaltelemente eingesetzt werden. Vorzugsweise kann aufgrund ihrer Charakteristik vor allem das als Bremse ausgeführte zweite Schaltelement oder die erste Alternative des als Kupplung ausgeführten zweiten Schaltelements oder die zweite Alternative des als Kupplung ausgeführten zweiten Schaltelements und/oder das als Kupplung ausgeführte siebente Schaltelement und/oder die Trennkupplung als formschlüssiges Klauenschaltelement ausgeführt werden.The proposed multi-speed transmission thus comprises seven shift elements, wherein for realizing the gear stages, three of the shift elements are simultaneously closed or activated. As switching elements both friction and form-fitting switching elements can be used. Preferably, due to their characteristics, especially the second switching element designed as a brake or the first alternative of the second switching element designed as a clutch or the second alternative of the second switching element designed as a clutch and / or the seventh switching element designed as a clutch and / or the separating clutch as a form-locking claw switching element be executed.
Unabhängig von den verschiedenen Ausführungsvarianten des Mehrstufengetriebes ergibt sich eine insgesamt kompakte Bauweise mit geringer Bauteilbelastung und geringen Getriebeverlusten sowie gutem Verzahnungswirkungsgrad und zudem eine gute Übersetzungsreihe, wobei eine konstruktiv einfache Anbindung zumindest einer elektrischen Maschine zur Hybridisierung des Mehrstufengetriebes möglich ist. Vorzugsweise eignet sich eine koaxiale Anbindung der elektrischen Maschine z. B. an der ersten Welle. Sollte jedoch eine noch größere Übersetzung oder ein aus Bauraumgründen größerer Achsabstand zwischen der elektrischen Maschine und Eingangswellenachsen gewünscht werden, kann auch eine weitere Übersetzungsstufe bzw. ein Zwischengetriebe zum Anbinden der elektrischen Maschine vorgesehen sein.Regardless of the various design variants of the multi-speed transmission results in a total compact design with low component load and low gear losses and good gear efficiency and also a good translation series, with a structurally simple connection of at least one electric machine for hybridization of the multi-speed transmission is possible. Preferably, a coaxial connection of the electrical machine z. B. on the first shaft. However, if an even greater translation or a space reasons greater center distance between the electric machine and input shaft axes are desired, also a further translation stage or an intermediate gear can be provided for connecting the electric machine.
Dem Mehrstufengetriebe bzw. der ersten Welle des Mehrstufengetriebes kann beispielsweise eine Drehschwingungs-Entkopplungseinheit vorgeschaltet sein. Im Falle einer Hybridisierung ist zwischen der elektrischen Maschine bzw. der ersten Welle des Getriebes und dem Verbrennungsmotor vorzugsweise ein zusätzliches Schaltelement als Trennkupplung positioniert, mit dem der Verbrennungsmotor bzw. der Antriebsmotor des Fahrzeuges beispielsweise im elektrischen Betrieb von der ersten Welle abkoppelbar ist. Auf diese Weise ist auch sowohl rein verbrennungsmotorisches Fahren als auch rein elektrisches Fahren möglich. Im Falle der Hybridisierung kann beispielsweise eine separate Anfahrkupplung zum Anfahren vorgesehen werden, die zwischen der elektrischen Maschine und dem Getrieberadsatz positioniert ist. Sämtliche Vorwärtsgänge sind dann mechanisch und elektrisch fahrbar.The multistage transmission or the first shaft of the multistage transmission, for example, be preceded by a torsional vibration decoupling unit. In the case of a hybridization, an additional switching element is preferably positioned between the electric machine or the first shaft of the transmission and the internal combustion engine as a separating clutch, with which the internal combustion engine or the drive motor of the vehicle can be decoupled from the first shaft, for example in electrical operation. In this way, both pure combustion engine driving and purely electric driving is possible. In the case of hybridization, for example, a separate starting clutch can be provided for starting, which is positioned between the electric machine and the gear set. All forward gears are then mechanically and electrically mobile.
Es ist jedoch auch möglich, dass bei der Hybridisierung ein internes Anfahrelement verwendet wird. Als internes Anfahrelement eignet sich vorzugsweise ein erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement oder das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement oder die erste Alternative des als Kupplung ausgeführten zweiten Schaltelements oder die zweite Alternative des als Kupplung ausgeführten zweiten Schaltelements, da diese sowohl im Rückwärtsgang als auch in den Vorwärtsgängen geschlossen sind. Alternativ kann auch ein separates Anfahrelement vorgesehen sein.However, it is also possible that an internal starting element is used in the hybridization. The internal starting element is preferably a first switching element designed as a brake or the second switching element designed as a brake or the first alternative of the second switching element designed as a clutch or the second alternative of the second switching element designed as a clutch, since these are in both the reverse gear and in the forward gears are closed. Alternatively, a separate starting element can also be provided.
Bei der vorliegenden Erfindung können sämtliche Planetenradsätze als Minus-Planetenradsatz ausgeführt sein. Ein Minus-Planetenradsatz kann bevorzugt in einen Plus-Planetenradsatz überführt werden, wenn die Planetenträger- und die Hohlradanbindung an diesem Radsatz miteinander vertauscht wird und der Betrag der Standübersetzung um 1 erhöht wird. Dies bedeutet für den Fachmann, dass bei einem Minus-Planetenradsatz ein erstes Element als Sonnenrad, ein zweites Element als Planetenradträger oder Steg und ein drittes Element als Hohlrad ausgeführt sind. Bei einem Plus-Planetenradsatz gilt jedoch, dass ein erstes Element als Sonnenrad, ein zweites Element als Hohlrad und ein drittes Element als Steg bzw. Planetenradträger ausgeführt sind. Anhand dieser Angaben kann beispielsweise ein vorgesehener Minus-Planetenradsatz bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe in einen Plus-Planetenradsatz umgewandelt werden.In the present invention, all planetary gear sets as a minus planetary gear set be executed. A minus planetary gear set can preferably be converted into a positive planetary gear set when the planet carrier and the ring gear connection on this wheel set is interchanged and the amount of stand ratio is increased by one. This means for those skilled in the art that in a negative planetary gear set, a first element as a sun gear, a second element as a planet carrier or web and a third element are designed as a ring gear. In the case of a positive planetary gear set, however, it applies that a first element is designed as a sun gear, a second element as a ring gear, and a third element as a web or planet gear carrier. Based on this information, for example, a proposed negative planetary gear set can be converted in the multi-stage transmission according to the invention in a positive planetary gear.
Ein Minus-Planetenradsatz weist bekanntlich an seinem Planetenradträger verdrehbar gelagerte Planetenräder auf, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad dieses Planetenradsatzes kämmen, so dass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung entgegengesetzter Richtung dreht. Ein Plus-Planetenradsatz weist bekanntlich an seinem Planetenradträger verdrehbar gelagerte und miteinander in Zahneingriff stehende innere und äußere Planetenräder auf, wobei das Sonnenrad dieses Planetenradsatzes mit den inneren Planetenrädern und das Hohlrad dieses Planetenradsatzes mit den äußeren Planetenrädern kämmen, so dass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung gleicher Richtung dreht.A minus planetary gear set is known to have on its planet gear rotatably mounted planetary gears, which mesh with the sun gear and the ring gear of this planetary gear, so that the ring gear rotates with held planet carrier and rotating sun gear in the direction opposite to Sonnenraddrehrichtung. A plus planetary gear set is known to be rotatably mounted on its planet gear and meshing with each other inner and outer planetary gears, the sun gear of this planetary mesh with the inner planet gears and the ring gear of this planetary gear with the outer planetary gears, so that the ring gear with held planet carrier and rotating sun gear in the direction of Sonnenraddrehrichtung same direction turns.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes mit beispielhaft koaxialem Abtrieb; -
2 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung des Mehrstufengetriebes gemäß1 mit einer ersten Verblockungsvariante des dritten Planetenradsatzes; -
3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung des Mehrstufengetriebes gemäß1 mit einer zweiten Verblockungsvariante des dritten Planetenradsatzes; -
4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß1 mit einer alternativen Anordnungsposition eines zweiten Schaltelementes; -
5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung des Mehrstufengetriebes gemäß4 mit einer ersten Verblockungsvariante des dritten Planetenradsatzes; -
6 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung des Mehrstufengetriebes gemäß4 mit einer zweiten Verblockungsvariante des dritten Planetenradsatzes; -
7 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß1 mit einer alternativen Anordnungsposition des zweiten Schaltelementes; -
8 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung des Mehrstufengetriebes gemäß7 mit einer ersten Verblockungsvariante des dritten Planetenradsatzes; -
9 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung des Mehrstufengetriebes gemäß7 mit einer zweiten Verblockungsvariante des dritten Planetenradsatzes; -
10 eine schematische Ansicht einer möglichen Hybridisierung anhand der Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß1 mit einer koaxialen Anordnung der elektrischen Maschine exemplarisch für sämtliche Ausführungen; und -
11 eine Ansicht einer beispielhaften Schaltmatrix für sämtliche Ausführungen.
-
1 a schematic view of a possible embodiment of a multi-speed transmission according to the invention with exemplary coaxial output; -
2 a schematic view of another embodiment of the multi-speed transmission according to1 with a first Verblockungsvariante the third planetary gear set; -
3 a schematic view of another embodiment of the multi-speed transmission according to1 with a second Verblockungsvariante the third planetary gear set; -
4 a schematic view of another embodiment of the embodiment of the multi-speed transmission according to1 with an alternative arrangement position of a second switching element; -
5 a schematic view of another embodiment of the multi-speed transmission according to4 with a first Verblockungsvariante the third planetary gear set; -
6 a schematic view of another embodiment of the multi-speed transmission according to4 with a second Verblockungsvariante the third planetary gear set; -
7 a schematic view of another embodiment of the embodiment of the multi-speed transmission according to1 with an alternative arrangement position of the second switching element; -
8th a schematic view of another embodiment of the multi-speed transmission according to7 with a first Verblockungsvariante the third planetary gear set; -
9 a schematic view of another embodiment of the multi-speed transmission according to7 with a second Verblockungsvariante the third planetary gear set; -
10 a schematic view of a possible hybridization based on the embodiment of the multi-speed transmission according to1 with a coaxial arrangement of the electric machine by way of example for all versions; and -
11 a view of an exemplary switch matrix for all versions.
In den
Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten umfasst das Mehrstufengetriebe, welches vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug zum automatisierten Schalten einsetzbar ist, ein Gehäuse
Bei den dargestellten Ausführungsvarianten ist beispielhaft ein koaxialer Antrieb
Der Einfachheit halber sind die vier Planetenradsätze
Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes ist vorgesehen, dass ein siebentes Schaltelement
Ferner ist vorgesehen, dass die erste Welle
Die zweite Welle
Bei der Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes gemäß
Bei der in
Zum Verblocken des dritten Planetenradsatzes
In
In
In
In
In
In
In
In
In
Bei der Hybridvariante ist es von Vorteil, dass die erste Welle
Vorzugsweise können das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement
Bei dem in
Im Detail ergibt sich aus dem Schaltschema gemäß
Ferner ergibt sich aus dem Schaltschema gemäß
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- erste Wellefirst wave
- 22
- zweite Wellesecond wave
- 33
- dritte Wellethird wave
- 44
- vierte Wellefourth wave
- 55
- fünfte Wellefifth wave
- 66
- sechste Wellesixth wave
- 77
- siebente Welleseventh wave
- 88th
- achte Welleeighth wave
- 00
- gehäusefeste Anbindunghousing-fixed connection
- 99
- Gehäusecasing
- 1010
- Rotor der elektrischen MaschineRotor of the electric machine
- EMEM
- elektrische Maschineelectric machine
- II
- EingangswellenachseInput shaft axis
- RS1RS1
- erster Planetenradsatzfirst planetary gear set
- RS2 RS2
- zweiter Planetenradsatzsecond planetary gear set
- RS3RS3
- dritter Planetenradsatzthird planetary gear set
- RS4RS4
- vierter Planetenradsatzfourth planetary gear set
- G1G1
- erster Vorwärtsgangfirst forward
- G2G2
- zweiter Vorwärtsgangsecond forward gear
- G3G3
- dritter Vorwärtsgangthird forward speed
- G4G4
- vierter Vorwärtsgangfourth forward gear
- G5G5
- fünfter Vorwärtsgangfifth forward gear
- G6G6
- sechster Vorwärtsgangsixth forward gear
- G7G7
- siebenter Vorwärtsgangseventh forward gear
- G8G8
- achter Vorwärtsgangeighth forward gear
- G9G9
- neunter Vorwärtsgangninth forward
- G10G10
- zehnter Vorwärtsgangtenth forward gear
- G11G11
- elfter Vorwärtsgangeleventh forward
- G12G12
- zwölfter VorwärtsgangTwelfth forward
- G13G13
- dreizehnter Vorwärtsgangthirteenth forward
- R1R1
- erster Rückwärtsgangfirst reverse
- R2R2
- zweiter Rückwärtsgangsecond reverse
- AA
- erstes Schaltelementfirst switching element
- BB
- zweites Schaltelementsecond switching element
- B1B1
- erste Alternative des zweiten Schaltelementsfirst alternative of the second switching element
- B2B2
- zweite Alternative des zweiten Schaltelementssecond alternative of the second switching element
- CC
- drittes Schaltelementthird switching element
- DD
- viertes Schaltelementfourth switching element
- Ee
- fünftes Schaltelementfifth switching element
- E1E1
- erste Alternative des fünften Schaltelementsfirst alternative of the fifth switching element
- E2E2
- zweite Alternative des fünften Schaltelementssecond alternative of the fifth switching element
- FF
- sechstes Schaltelementsixth switching element
- GG
- siebentes Schaltelementseventh switching element
- SR1SR1
- Sonnenrad erster PlanetenradsatzSun gear first planetary gear set
- PT1PT1
- Planetenradträger erster PlanetenradsatzPlanetary gear first planetary gear set
- HR1HR1
- Hohlrad erster PlanetenradsatzRing gear first planetary gear set
- SR2SR2
- Sonnenrad zweiter PlanetenradsatzSun gear second planetary gear set
- PT2PT2
- Planetenradträger zweiter PlanetenradsatzPlanet carrier second planetary gear set
- HR2HR2
- Hohlrad zweiter PlanetenradsatzRing gear second planetary gear set
- SR3SR3
- Sonnenrad dritter PlanetenradsatzSun gear third planetary gear set
- PT3PT3
- Planetenradträger dritter PlanetenradsatzPlanet carrier third planetary gear set
- HR3HR3
- Hohlrad dritter PlanetenradsatzRing gear third planetary gear set
- SR4SR4
- Sonnenrad vierter PlanetenradsatzSun gear fourth planetary gear set
- PT4PT4
- Planetenradträger vierter PlanetenradsatzPlanet carrier fourth planetary gear set
- HR4HR4
- Hohlrad vierter PlanetenradsatzRing gear fourth planetary gear set
- K0K0
- Trennkupplungseparating clutch
- AnAt
- Antriebdrive
- AbFrom
- Abtrieboutput
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102007055808 A1 [0002]DE 102007055808 A1 [0002]
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2017
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