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WO2003054421A1 - Mehrstufengetriebe - Google Patents

Mehrstufengetriebe Download PDF

Info

Publication number
WO2003054421A1
WO2003054421A1 PCT/EP2002/014357 EP0214357W WO03054421A1 WO 2003054421 A1 WO2003054421 A1 WO 2003054421A1 EP 0214357 W EP0214357 W EP 0214357W WO 03054421 A1 WO03054421 A1 WO 03054421A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
planetary gear
shaft
transmission according
stage transmission
gear set
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/014357
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Gumpoltsberger
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
Publication of WO2003054421A1 publication Critical patent/WO2003054421A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F16H3/666—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another with compound planetary gear units, e.g. two intermeshing orbital gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/0052—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising six forward speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/201—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with three sets of orbital gears

Definitions

  • the present invention relates to a multi-stage transmission in planetary design, in particular an automatic transmission for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • automatic transmissions in particular for motor vehicles, comprise planetary gear sets which are shifted by means of friction or shifting elements such as clutches and brakes and usually with a starting element which is subject to a misalignment and optionally provided with a lock-up clutch, such as a hydrodynamic torque converter or a flow coupling are connected.
  • Such a transmission is shown in EP 0 434 525 AI. It essentially comprises an input shaft and an output shaft, which are arranged parallel to each other, a double planetary gear set arranged concentrically to the output shaft and five shift elements in the form of three clutches and two brakes, the locking of which in pairs determines the different gear ratios between the input shaft and the output shaft ,
  • EP 0 434 525 AI discloses a multi-stage transmission which has an input shaft and an output shaft which are arranged in a housing, a planetary gear set which is concentric with the output shaft and consists of four elements denoted by a first to a fourth in the order of speed, i. H. a so-called double planetary gear set and five shift elements, namely three clutches and two brakes, the selective pairwise engagement of which determines different gear ratios between the input shaft and the output shaft, the transmission having two power paths, so that six forward gears are achieved by the selective paired engagement of the five shift elements ,
  • the present invention is based on the object of proposing a multi-speed transmission of the type mentioned at the outset, in which the construction effort is optimized and, in addition, the efficiency in the main driving aisles is improved with regard to drag and toothing losses.
  • the multi-stage transmission according to the invention in planetary construction comprises a drive shaft and an exhaust drive shaft, which are arranged in a housing, at least three single-planet planetary gears, the first single-planet planetary gear set defining a fixed input ratio for the second planetary gear set, at least six rotatable shafts and at least five shifting elements, preferably two brakes and three clutches, their selective engagement in pairs causes different transmission ratios between the drive shaft and the output shaft, so that preferably six forward gears and one reverse gear can be realized.
  • the drive shaft is directly connected to the web of the first planetary gear set and the sun gear of the first planetary gear set is continuously connected directly to the housing.
  • the output shaft is connected to the ring gear of the second planetary gear set and the land of the third planetary gear set, wherein a further shaft is permanently connected to the land of the second planetary gear set and the ring gear of the third planetary gear set, and a further shaft is continuously connected to the sun of the second planetary gear set connected is.
  • a further shaft is constantly connected to the ring gear of the first planetary gear set; a further shaft is permanently connected to the sun gear of the third planetary gear set.
  • the planetary gear sets are coupled by means of switching elements and / or shafts.
  • the construction according to the invention results in suitable translations and a considerable increase in the overall spread of the multi-speed transmission, which results in increased driving comfort and a significant reduction in consumption.
  • the multi-speed transmission according to the invention is suitable for any motor vehicle, in particular for passenger vehicles and for commercial vehicles, such as. B. trucks, buses, construction vehicles, rail vehicles, caterpillars and the like.
  • the construction effort is considerably reduced by a small number of switching elements, namely preferably by only three clutches and two brakes.
  • the multi-speed transmission according to the invention it is advantageously possible with the multi-speed transmission according to the invention to start with a hydrodynamic converter, an external starting clutch or another suitable external one. Starting element to perform. It is also conceivable to enable a starting process with a starting element integrated in the transmission.
  • the multi-speed transmission according to the invention has good efficiency with regard to drag and toothing losses.
  • the transmission according to the invention is designed in such a way that it can be adapted to different drive train configurations both in the direction of the power flow and in spatial terms.
  • the invention is further explained below with reference to the drawings. In these represent:
  • Figure 1 is a schematic view of an embodiment of a multi-speed transmission according to the invention.
  • Fig. 2 is a shifting scheme for the multi-speed transmission according to the invention according to Fig. 1 and
  • Fig. 3 is a schematic view of another
  • FIG. 1 has Mehrlienge- the invention 'a drive shaft gear in planetary design 1 (An) and an output shaft 2 (Ab), which are arranged in a housing, and three single leg planet proposition Pl, P2 and P3, wherein the first grouser Planet set P1 defines a fixed input translation for the second planetary set and is preferably designed as a plus planetary set.
  • the planetary gear sets P2 and P3 are preferably designed as minus planetary gear sets.
  • six rotatable shafts 1, 2, 3, 4, 5 and 6 and five shift elements, namely two brakes 03, 04 and three clutches 13, 16, 45 are provided, the selective engagement of which causes different transmission ratios between the drive shaft and the output shaft , so that six forward gears and one reverse gear can be achieved.
  • the drive shaft 1 is connected directly to the web of the first planetary gear set P1 bound, and the sun gear of the first planetary gear set Pl is permanently connected directly to the housing (shaft 0).
  • the output shaft 2 is connected according to the invention to the ring gear of the second planetary gear set P2 and the land of the third planetary gear set P3 and the shaft 3 is continuously connected to the land of the second planetary gear set P2 and the ring gear of the third planetary gear set P3.
  • the shaft 4 is constantly connected to the sun gear of the second planetary gear set P2, the shaft 5 being continuously connected to the ring gear of the first planetary gear set P1 and the shaft 6 is continuously connected to the sun gear of the third planetary gear set P3.
  • the shafts 3 and 4 can be coupled to the housing by the brakes 03 and 04; the coupling 13 releasably connects the shafts 1 and 3 and the coupling 16 releasably the shafts 1 and 6, the coupling 45 releasably connecting the shafts 4 and 5.
  • the multi-speed transmission according to the invention has a progressive gear gradation.
  • double shifts are avoided with sequential shifting, since two adjacent gear stages each share a shifting element.
  • Clutch 16 is continuously activated for gears 1 to 4; these gears result from the additional activation of brake 03 (first gear), the brake 04 (second gear), the clutch 45 (third gear), the clutch 13 (fourth gear).
  • clutch 13 remains closed and the gears result from additional activation of clutch 45 (fifth gear) and brake 04 (sixth gear).
  • the shifting of the reverse gear requires the activation of the brake 03 and the clutch 45.
  • the fixed connection of the web of the first planetary gear set Pl with the housing can be done by a releasable connection z. B. be replaced by a brake.
  • a releasable connection z. B. be replaced by a brake.
  • FIG. 3 which corresponds to the embodiment according to FIG. 1, with the difference that the connection of the web of the first planetary gear set P1 to the housing is designed to be detachable by means of a brake 00.
  • an electric machine or another suitable additional drive source can be arranged on the shaft 0 released by the brake 00.
  • the construction according to the invention makes it possible to arrange the drive and the output both on the same side of the transmission or the housing and in the opposite direction.
  • An axle differential or a distributor differential can also be arranged on the drive or driven side of the housing.
  • the drive shaft can be separated from a drive motor as required by a coupling element, wherein a hydrodynamic converter, a hydraulic coupling, a dry starting clutch, a wet starting clutch, a magnetic powder clutch or a centrifugal clutch can be used as the coupling element.
  • starting element behind the transmission, in which case the drive shaft is firmly connected to the crankshaft of the engine.
  • starting can also take place by means of a shift element of the transmission, preferably by means of the brake 04, the brake 03 or the clutch 16.
  • the multi-speed transmission according to the invention also enables the arrangement of a torsional vibration damper between the engine and transmission.
  • a wear-free brake can be arranged on each shaft, preferably on the drive shaft or the output shaft, which is particularly important for use in commercial vehicles.
  • a power take-off can also be provided on each shaft to drive additional units.
  • the switching elements used can be designed as load-switching clutches or brakes; Multi-disc clutches, band brakes and / or cone clutches can also be used. In addition, positive brakes and / or clutches such as synchronizers or dog clutches can also be used. Another advantage of the multi-speed transmission presented here is that an electric machine can be attached to each shaft as a generator and / or as an additional drive machine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Das Mehrstufengetriebe umfasst eine Antriebswelle und eine Antriebswelle, drei Einsteg-Planetensätze (P1, P2, P3), wobei der erste Einsteg-Planetensatz (P1) eine feste Eingangsübersetzung definiert, mindestens sechs drehbare Wellen (1, 2, 3, 4, 5, 6) sowie mindestens fünf Schaltelemente (03, 04, 13, 16, 45), sodass sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind, wobei die Antriebswelle (1) direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes (P1) verbunden ist, das Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) mit dem Gehäuse verbunden ist, die Antriebswelle (2) mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist und wobei die Welle (3) ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Hohlrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist. Die Welle (4) ist ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden, wobei die Welle (5) ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes (P1) verbunden ist und wobei die Welle (6) ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist. Die Planetensätze (P1, P2, P3) sind mittels Wellen (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6) und Schaltelementen (03, 04, 13, 16, 45) gekoppelt.

Description

Mehrstufengetriebe
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Automatgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassen nach dem Stand der Technik Planetensätze, die mittels Reibungs- bzw. Schaltelementen wie etwa Kupplungen und Bremsen geschaltet werden und üblicherweise mit einem einer SehlupfWirkung unterliegenden und wahlweise mit einer Über- brückungskupplung versehenen Anlaufelement wie etwa einem hydrodynamischen Drehmomentwandler oder einer Strömungskupplung verbunden sind.
Ein derartiges Getriebe geht aus der EP 0 434 525 AI hervor. Es umfasst im wesentlichen eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, die parallel zueinander angeordnet sind, einen konzentrisch zur Abtriebswelle angeordneten Doppelplanetenradsatz und fünf Schaltelemente in der Form von drei Kupplungen und zwei Bremsen, deren wahlweise Sperrung jeweils paarweise die verschiedenen Gangübersetzungen zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bestimmen.
Des weiteren ist aus der DE 199 495 07 AI der Anmelderin ein Mehrstufengetriebe bekannt, bei dem an der Antriebswelle zwei nicht schaltbare Vorschaltradsätze vorgesehen sind, die ausgangsseitig zwei Drehzahlen erzeugen, die neben der Drehzahl der Antriebswelle wahlweise auf einen auf die Abtriebswelle wirkenden, schaltbaren Doppelplanetenradsatz durch selektives Schließen der verwendeten Schaltelemente derart schaltbar sind, dass zum Umschalten von einem Gang in den jeweils nächst folgenden höheren oder niedrigeren Gang von den beiden gerade betätigten Schaltelementen jeweils nur ein Schaltelement zu- oder abgeschaltet werden uss .
Außerdem wird im Rahmen der EP 0 434 525 AI ein Mehrstufengetriebe offenbart, welches eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, die in einem Gehäuse angeordnet sind, einen mit der Abtriebswelle konzentrischen Planetensatz aus vier von einem ersten bis zu einem vierten in Drehzahlordnung bezeichneten Elementen, d. h. einem sogenannten doppelten Planetensatz sowie fünf Schaltelemente, nämlich drei Kupplungen und zwei Bremsen enthält, deren selektives paarweises Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen Antriebswelle und der Abtriebswelle bestimmt, wobei das Getriebe zwei Leistungswege aufweist, so dass durch das selektive paarweise Eingreifen der fünf Schaltelemente sechs Vorwärtsgänge erzielt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem der Bauaufwand optimiert wird und zudem der Wirkungsgrad in den Hauptfahrgangen hinsichtlich der Schlepp- und Verzahnungsverluste verbessert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteile und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach umfasst das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise eine Antriebswelle und eine Ab- triebswelle, welche in einem Gehäuse angeordnet sind, mindestens drei Einsteg-Planetensatze, wobei der erste Einsteg-Planetensatz eine feste Eingangsübersetzung für den zweiten Planetensatz definiert, mindestens sechs drehbare Wellen sowie mindestens fünf Schaltelemente, vorzugsweise zwei Bremsen und drei Kupplungen, deren selektives paarweises Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt, so- dass vorzugsweise sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind.
Hierbei ist die Antriebswelle direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes und das Sonnenrad des ersten Planetensatzes ständig direkt mit dem Gehäuse verbunden. Des weiteren ist die Abtriebswelle mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes und dem Steg des dritten Planetensatzes verbunden, wobei eine weitere Welle ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes und dem Hohlrad des dritten Planetensatzes verbunden ist, und eine weitere Welle ständig mit der Sonne des zweiten Planetensatzes verbunden ist. Ferner ist erfindungsgemäß eine weitere Welle ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes verbunden; eine weitere Welle ist ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes verbunden Hierbei sind die Planetensätze mittels Schaltelementen und/oder Wellen gekoppelt.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ergeben sich geeignete Übersetzungen sowie eine erhebliche Erhöhung der Gesamtspreizung des MehrStufengetriebes, was in erhöhtem Fahrkomfort und signifikanter Verbrauchsabsenkung resultiert. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe eignet sich für jedes Kraftfahrzeug, insbesondere für Personenkraftfahrzeuge und für Nutzkraftfahrzeuge, wie z. B. Lastkraftwagen, Busse, Baufahrzeuge, Schienenfahrzeuge, Gleiskettenfahrzeuge und dergleichen.
Darüber hinaus wird mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe durch eine geringe Anzahl an Schaltelementen, nämlich vorzugsweise durch nur drei Kupplungen und zwei Bremsen, 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 einem sonstige geeigneten externen. Anfahrelement durchzuführen. Es ist auch denkbar, einen Anfahrvorgang mit einem im Getriebe integrierten Anfahrelement zu ermöglichen. Darüber hinaus ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein guter Wirkungsgrad hinsichtlich der Schlepp- und Verzahnungsverluste.
Des weiteren liegen geringe Momente in den Schaltelementen und auch in den Planetensätzen vor. Dadurch wird der Verschleiß des Mehrstufengetriebes in besonders vorteilhafter Weise reduziert. Aufgrund der geringen Momente in den Schaltelementen und den Planetensätzen kann das Getriebe kleiner dimensioniert werden, was zu einer Bauraumoptimierung und zu einer Reduzierung der Kosten führt.
Außerdem ist das erfindungsgemäße Getriebe derart konzipiert, dass eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen sowohl in Kraftflussrichtung als auch in räumlicher Hinsicht ermöglicht wird. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen weiter erläutert. In diesen stellen dar:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
Fig. 2 ein SchaltSchema für das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes .
Gemäß Fig. 1 weist das erfindungsgemäße Mehrstufenge- ' triebe in Planetenbauweise eine Antriebswelle 1 (An) und eine Abtriebswelle 2 (Ab) , welche in einem Gehäuse angeordnet sind, sowie drei Einsteg-Planetensatze Pl, P2 und P3 auf, wobei der erste Einsteg-Planetensatz Pl eine feste Eingangsubersetzung für den zweiten Planetensatz definiert und vorzugsweise als Plus-Planetensatz ausgebildet ist. Die Planetensätze P2 und P3 sind vorzugsweise als Minus-Planetensätze ausgebildet. Des weiteren sind sechs drehbare Wellen 1, 2, 3, 4, 5 und 6 sowie fünf Schaltelemente, nämlich zwei Bremsen 03, 04 und drei Kupplungen 13, 16, 45 vorgesehen, deren selektives paarweises Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt, sodass sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, ist die Antriebswelle 1 direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes Pl ver- bunden, und das Sonnenrad des ersten Planetensatzes Pl ist ständig direkt mit dem Gehäuse verbunden (Welle 0) . Die Abtriebswelle 2 ist erfindungsgemäß mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 und dem Steg des dritten Planetensatzes P3 und die Welle 3 ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes P2 und dem Hohlrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden. Ferner ist die Welle 4 ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes P2 verbunden, wobei die Welle 5 ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes Pl verbunden ist und die Welle 6 ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden ist.
Erfindungsgemäß sind die Wellen 3 und 4 durch die Bremsen 03 bzw. 04 an das Gehäuse ankoppelbar; die Kupplung 13 verbindet die Wellen 1 und 3 lösbar und die Kupplung 16 die Wellen 1 und 6 lösbar, wobei die Kupplung 45 die Wellen 4 und 5 lösbar verbindet.
Das entsprechende Schaltschema des oben diskutierten AusführungsbeiSpiels ist Gegenstand der Fig. 2, in der auch beispielhafte Übersetzungen i sowie die sich ergebenden Stufensprünge φ angegeben sind.
Demnach weist das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe eine progressive Gangabstufung auf. Zudem werden bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen vermieden, da zwei benachbarte Gangstufen jeweils ein Schaltelement gemeinsam benutzen. Des weiteren wird bei jeder beliebigen Schaltung zwischen dem ersten und dem vierten Gang und zwischen dem vierten und dem sechsten Gang jeweils nur ein Schaltelement betätigt. Für die Gänge 1 bis 4 ist die Kupplung 16 ständig aktiviert, diese Gänge ergeben sich durch die zusätzliche Aktivierung der Bremse 03 (erster Gang) , der Bremse 04 (zweiter Gang) , der Kupplung 45 (dritter Gang) , der Kupplung 13 (vierter Gang) . Für die Gänge 4 bis 6 bleibt die Kupplung 13 geschlossen und die Gänge ergeben sich durch zusätzliche Aktivierung der Kupplung 45 (fünfter Gang) und der Bremse 04 (sechster Gang) . Erfindungsgemäß erfordert die Schaltung des Rückwärtsganges die Aktivierung der Bremse 03 und der Kupplung 45.
Die feste Verbindung des Steges des ersten Planetensatzes Pl mit dem Gehäuse kann durch eine lösbare Verbindung z. B. mittels einer Bremse ersetzt werden. Dies ist beispielhaft in Fig. 3 gezeigt, welche der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entspricht, mit dem Unterschied, dass die Verbindung des Steges des ersten Planetensatzes Pl mit dem Gehäuse mittels einer Bremse 00 lösbar ausgebildet ist.
Dadurch kann auf die mittels der Bremse 00 gelöste Welle 0 eine E-Maschine oder eine andere geeignete zusätzliche Antriebsquelle angeordnet werden.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes zusätzliche Freiläufe vorzusehen, beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse oder um eine Welle zu trennen bzw. zu verbinden.
Zudem ist es durch die erfindungsgemäße Bauweise möglich, Antrieb und Abtrieb sowohl auf der gleichen Seite des Getriebes bzw. des Gehäuses als auch entgegengesetzt anzuordnen. Auf der Antriebs- oder Abtriebsseite des Gehäuses kann zudem ein Achsdifferential oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden. Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Antriebswelle 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 Flieh- kraftkupplung einsetzbar sind.
Es ist auch möglich, ein derartiges Anfahrelement hinter dem Getriebe anzuordnen, wobei in diesem Fall die Antriebswelle fest mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist. Das Anfahren kann gemäß der Erfindung auch mittels eines Schaltelementes des Getriebes erfolgen, vorzugsweise mittels der Bremse 04, der Bremse 03 oder der Kupplung 16.
Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Motor und Getriebe.
Im Rahmen einer weiteren, nicht dargestellten Ausfüh- rungsform der Erfindung kann auf jeder Welle, vorzugsweise auf der Antriebswelle oder der Abtriebswelle, eine verschleißfreie Bremse angeordnet sein, was insbesondere für den Einsatz in Nutzkraftfahrzeugen von besonderer Bedeutung ist. Auch kann zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder Welle ein Nebenabtrieb vorgesehen sein.
Die eingesetzten Schaltelemente können als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein; Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen sind aber ebenfalls einsetzbar. Des weiteren können auch formschlüs- sige Bremsen und/oder Kupplungen, wie z.B. Synchronisierungen oder Klauenkupplungen eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil des hier vorgestellten Mehrstufengetriebes besteht darin, dass auf jeder Welle als Generator und/oder als zusätzliche Antriebsmaschine eine elektrische Maschine anbringbar ist.
Bezugszeichen
0 Welle
1 Welle
2 Welle
3 Welle
4 Welle
5 Welle
6 Welle
00 Bremse
03 Bremse
04 Bremse
13 Kupplung
16 Kupplung
45 Kupplung
Pl Planetensatz
P2 Planetensatz
P3 Planetensatz
An Antrieb
Ab Abtrieb i Übersetzung φ Stufensprung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, welche in einem Gehäuse angeordnet sind, drei Einsteg-Planetensatze (Pl, P2, P3), wobei der erste Einsteg-Planetensatz (Pl) eine feste Eingangsübersetzung für den zweiten Planetensatz (P2) definiert, mindestens sechs drehbare Wellen (1, 2, 3, 4, 5, 6) sowie mindestens fünf Schaltelemente, nämlich zwei Bremsen (03, 04) und drei Kupplungen (13, 16, 45), deren selektives paarweises Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle bewirkt, sodass sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , dass das Sonnenrad des ersten Planetensatzes (Pl) drehtest mit dem Gehäuse verbunden ist, dass die Antriebswelle (1) ständig direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes (Pl) verbunden ist, dass der Abtrieb über eine Welle (2) erfolgt, welche mit dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist, dass eine Welle (3) ständig mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Hohlrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist, dass eine Welle (4) ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden ist, dass eine Welle (5) ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes (Pl) verbunden ist, und dass eine Welle (6) ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist, wobei die Welle (3) durch eine Bremse (03) an das Gehäuse ankoppelbar ist, die Welle (4) durch eine Bremse (04) an das Gehäuse ankoppelbar ist, eine Kupplung (13) die Wellen (1) und (3) lösbar verbindet, eine Kupplung (16) die Wellen (1) und (6) lösbar verbindet und wobei eine Kupplung (45) die Wellen (4) und (5) lösbar verbindet .
2. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste Planetensatz (Pl) als Plus-Planetensatz ausgebildet ist und dass die Planetensätze (P2) und (P3) als Minus-Planetensätze ausgebildet sind.
3. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e nn z e i c hn e t , dass die feste Verbindung des Steges des ersten Planetensatzes (Pl) mit dem Gehäuse durch eine lösbare Verbindung mittels einer Bremse (00) ersetzbar ist.
4. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 3, dadurch g e k enn z e i c hn e t , dass auf der vom Gehäuse gelösten Welle (0) eine E-Maschine oder eine andere geeignete zusätzliche Antriebsmaschine anordbar ist.
5. Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k en n z e i c h n e t , dass an jeder geeigneten Stelle des Getriebes Freiläufe einsetzbar sind.
6. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 5, dadurch g e k en n z e i c hn e t , dass die Freiläufe zwischen den Wellen und dem Gehäuse einsetzbar sind.
7. Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e nn z e i c h n e t , dass Antrieb und Abtrieb auf der gleichen Seite des Gehäuses anordbar sind.
8. Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k enn z e i c h n e t , dass Antrieb und Abtrieb auf entgegengesetzten Seiten des Gehäuses anordbar sind.
9. Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e nn z e i c h n e t , dass auf der Antriebs- oder auf der Abtriebsseite des Gehäuses ein Achs- oder ein Verteilerdifferential anordbar ist.
10. Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k enn z e i c hn e t , dass die Antriebswelle (1) durch ein Kupplungselement von einem Antriebsmotor trennbar ist.
11. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , dass als Kupplungseiement ein hydrodynamischer Wandler, eine hydraulische Kupplung, eine Trockenanfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung, eine Magnetpulverkupplung oder eine Fliehkraftkupplung vorgesehen ist.
12. Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e nn z e i c h n e t , dass hinter dem Getriebe ein externes Anfahrelement, insbesondere nach Anspruch 11 anordbar ist, wobei die Antriebswelle (1) fest mit der Kurbelwelle des Antriebsmotors verbunden ist.
13. Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Anfahren mittels eines Schaltelementes des Getriebes erfolgt, wobei die Kurbelwelle des Motors ständig mit der Antriebswelle (1) verbunden ist.
14. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass als Schaltelement die Bremse (04) , die Bremse (03) oder die Kupplung (16) einsetzbar sind.
15. Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , dass zwischen Motor und Getriebe ein Torsionsschwingungsdämpfer anordbar ist.
16. Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass auf jeder Welle eine verschleißfreie Bremse anordbar ist.
17. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , dass eine verschleißfreie Bremse auf der Antriebswelle (1) oder der Abtriebswelle (2) anordbar ist.
18. Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder Welle ein Nebenabtrieb anordbar ist.
19. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Nebenabtrieb auf der Antriebswelle (1) oder der Abtriebswelle (2) anordbar ist.
20. Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schaltelemente als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sind.
21. Mehrstufengetriebe nach Anspruch 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen einsetzbar sind.
22. Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass als Schaltelemente formschlüssige Bremsen und/oder Kupplungen vorgesehen sind.
23. Mehrstufengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , dass auf jeder Welle als Generator und/oder als zusätzliche Antriebsmaschine eine elektrische Maschine anbringbar ist.
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