DE102009001253B3

DE102009001253B3 - Mehrstufengetriebe

Info

Publication number: DE102009001253B3
Application number: DE200910001253
Authority: DE
Inventors: Josef Haupt; Martin Brehmer; Gabor Diosi
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: US8858387B2; CN102341617B; US20110306460A1; WO2010100090A1; CN102341617A; KR20110121532A; KR101660053B1

Abstract

Das Mehrstufengetriebe mit neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang umfasst vier Planetensätze (P1, P2, P3, P4), acht drehbare Wellen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) und sechs Schaltelemente (03, 04, 15, 28, 57, 18), wobei das Sonnenrad des Planetensatzes (P1) mit der dritten Welle (3) verbunden ist, die über eine erste Bremse (03) an ein Gehäuse (G) ankoppelbar ist und mit dem Sonnenrad des Planetensatzes (P2) drehfest verbunden ist, wobei der Steg des Planetensatzes (P1) mit der mit dem Hohlrad des Planetensatzes (P4) verbundenen sechsten Welle (6) verbunden ist und das Hohlrad des Planetensatzes (P1) über eine zweite Bremse (04) an ein Gehäuse (G) ankoppelbar ist, wobei der Steg des Planetensatzes (P2) mit der Antriebswelle (1) verbunden ist, die über eine erste Kupplung (15) mit der fünften Welle (5) lösbar verbindbar ist, wobei die fünfte Welle (5) mit dem Sonnenrad des Planetensatzes (P4) und dem Hohlrad des Planetensatzes (P3) verbunden und über eine zweite Kupplung (57) mit der siebten Welle (7) lösbar verbindbar ist, wobei die siebte Welle (7) mit dem Sonnenrad des Planetensatzes (P3) und dem Hohlrad des Planetensatzes (P2) verbunden ist, wobei die Abtriebswelle (2) mit dem Steg des Planetensatzes (P4) verbunden und über eine dritte Kupplung (28) mit der mit dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbundenen achten Welle (8) lösbar verbindbar ist und wobei eine vierte Kupplung (18) vorgesehen ist, welche die achte Welle (8) mit der Antriebswelle (1) lösbar verbindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Automatgetriebe für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Automatgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassen nach dem Stand der Technik Planetensätze, die mittels Reibungs- bzw. Schaltelementen, wie etwa Kupplungen und Bremsen, geschaltet werden und üblicherweise mit einem einer Schlupfwirkung unterliegenden und wahlweise mit einer Überbrückungskupplung versehenen Anfahrelement, wie etwa einem hydrodynamischen Drehmomentwandler oder einer Strömungskupplung, verbunden sind.
Fahrzeuggetriebe in Planetenbauweise im Allgemeinen sind im Stand der Technik bereits vielfach beschrieben und unterliegen einer permanenten Weiterentwicklung und Verbesserung. So sollen diese Getriebe einen geringen Bauaufwand, insbesondere eine geringe Anzahl an Schaltelementen erfordern und bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen vermeiden, so dass bei Schaltungen in definierten Ganggruppen jeweils nur ein Schaltelement gewechselt wird, d. h. dass zum Umschalten von einem Gang in den jeweils nächstfolgenden höheren oder niedrigeren Gang von den gerade geschlossenen Schaltelementen jeweils nur ein Schaltelement abgeschaltet und von den gerade geöffneten Schaltelementen jeweils nur ein Schaltelement zugeschaltet werden muss.
Ein derartiges Automatgetriebe ist beispielsweise aus der WO 2006/074707 A1 der Anmelderin bekannt. Dieses Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise umfasst eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, vier Planetenradsätze, mindestens acht drehbare Wellen sowie fünf Schaltelemente, vorzugsweise zwei Bremsen und drei Kupplungen, wobei ein Steg des vierten Planetenradsatzes und die Antriebswelle verdrehfest miteinander verbunden sind und die erste drehbare Welle des Getriebes bilden und wobei ein Steg des dritten Planetenradsatzes und die Abtriebswelle verdrehfest miteinander. verbunden sind und die zweite drehbare Welle des Getriebes bilden. Des Weiteren sind ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und ein Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes verdrehfest miteinander verbunden und bilden die dritte drehbare Welle des Getriebes, wobei ein Hohlrad des ersten Planetenradsatzes die vierte drehbare Welle des Getriebes bildet. Ferner sind ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und ein Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verdrehfest miteinander verbunden und bilden die fünfte drehbare Welle des Getriebes, wobei ein Steg des ersten Planetenradsatzes und ein Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verdrehfest miteinander verbunden sind und die sechste drehbare Welle des Getriebes bilden und wobei ein Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und ein Hohlrad des vierten Planetenradsatzes verdrehfest miteinander verbunden sind und die siebte drehbare Welle des Getriebes bilden; die achte drehbare Welle des Getriebes wird durch einen Steg des zweiten Planetenradsatzes gebildet. Mit einem derartig ausgeführten Getriebe sind acht Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar.
Hinsichtlich der Anbindung der fünf Schaltelemente an die verschiedenen Elemente des Planetenradsätze und an die Antriebswelle des Getriebes wird gemäß der WO 2006/074707 A1 vorgeschlagen, dass das erste Schaltelement im Kraftfluss zwischen der dritten Welle und einem Gehäuse des Getriebes angeordnet ist, dass das zweite Schaltelement im Kraftfluss zwischen der vierten Welle und dem Gehäuse des Getriebes angeordnet ist, und dass das dritte Schaltelement im Kraftfluss zwischen der fünften und der ersten Welle angeordnet ist. Weiterhin ist das vierte Schaltelement im Kraftfluss entweder zwischen der achten und der zweiten Welle oder aber zwischen der achten und der sechsten Welle angeordnet, wobei das fünfte Schaltelement im Kraftfluss entweder zwischen der siebten und der fünften Welle oder zwischen der siebten und der achten Welle oder zwischen der fünften und der achten Welle angeordnet ist. Durch diese verschiedenen kinematischen Kopplungen der Schaltelemente an die verschiedenen Wellen des Getriebes ergibt sich somit eine ganze Getriebefamilie.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Acht-Gang-Getriebe gemäß der WO 2006/074707 A1 der Anmelderin, die vollinhaltlich Gegenstand dieser Beschreibung sein soll, ein Mehrstufengetriebe zu schaffen, welches mindestens neun Vorwärtsgänge und mindestens einen Rückwärtsgang mit ausreichender Übersetzung aufweist, wobei die Übersetzung des ersten Vorwärtsganges höher sein soll, als die Übersetzung des ersten Ganges des aus der WO 2006/074707 A1 bekannten Getriebes.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 3, 4, 5, 6, 9, 12 und 15 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den entsprechenden Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise vorgeschlagen, welches einen Antrieb und einen Abtrieb aufweist, welche in einem Gehäuse angeordnet sind. Des weiteren sind zumindest vier vorzugsweise als Minus-Planetensätze ausgeführte Planetensätze, im Folgenden als erster, zweiter, dritter und vierter Planetensatz bezeichnet, mindestens acht drehbare Wellen – im Folgenden als Antriebswelle, Abtriebswelle, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte und achte Welle bezeichnet – sowie zumindest sechs Schaltelemente, umfassend Bremsen und Kupplungen, vorgesehen, deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb bewirkt, so dass vorzugsweise neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar ist.
Ein einfacher Minus-Planetensatz umfasst bekanntlich ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, an dem Planetenräder verdrehbar gelagert sind, die jeweils mit Sonnenrad und Hohlrad kämmen. Hierdurch weist das Hohlrad bei festgehaltenem Steg eine zum Sonnenrad entgegengesetzte Drehrichtung auf. Demgegenüber umfasst ein einfacher Plus-Planetensatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, an dem innere und äußere Planetenräder verdrehbar 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.
Hierbei ist vorgesehen, dass das Sonnenrad des ersten Planetensatzes mit der dritten Welle verbunden ist, die über eine erste Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist und mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes drehfest verbunden ist, wobei der Steg des ersten Planetensatzes mit der mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes verbundenen sechsten Welle verbunden ist und das Hohlrad des ersten Planetensatzes über eine zweite Bremse an ein Gehäuse des Getriebes ankoppelbar ist.
Ferner ist der Steg des zweiten Planetensatzes mit der Antriebswelle verbunden, die über eine erste Kupplung mit der fünften Welle lösbar verbindbar ist, wobei die fünfte Welle mit dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes und dem Hohlrad des dritten Planetensatzes verbunden und über eine zweite Kupplung mit der siebten Welle lösbar verbindbar ist. Hierbei ist die siebte Welle mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes und dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes verbunden. Des Weiteren ist die Abtriebswelle mit dem Steg des vierten Planetensatzes verbunden und über eine dritte Kupplung mit der mit dem Steg des dritten Planetensatzes verbundenen achten Welle lösbar verbindbar.
Gemäß der Erfindung wird das aus der WO 2006/074707 A1 bekannte Getriebe um eine vierte Kupplung erweitert, welche die achte Welle mit der Antriebswelle lösbar verbindet, wodurch ein Getriebe geschaffen wird, welches mindestens neun Vorwärtsgänge und mindestens einen Rückwärtsgang aufweist, wobei die Übersetzung des ersten Vorwärtsganges höher ist, als die Übersetzung des ersten Ganges des aus der WO 2006/074707 A1 bekannten Getriebes.
Gemäß der Erfindung kann das zusätzliche Schaltelement, welches die Antriebswelle mit der achten Welle lösbar verbindet, als Lamellenkupplung oder als formschlüssiges Schaltelement bzw. als Klauenkupplung ausgeführt sein. Die Ausführung als Klauenkupplung wird für den Fall ermöglicht, dass das Schaltelement bei Hochschaltungen abgeschaltet wird.
Für den Fall der Ausführung der zusätzlichen Kupplung als Lamellenkupplung wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, die Kupplung unmittelbar benachbart zum Planetenträger eines Planetensatzes, vorzugsweise des zweiten Planetensatzes, anzuordnen und die Druckmittelzuführung über eine Bohrung der Antriebswelle und im Planetenträger zu realisieren, wie aus der DE 10 2005 031 066 A1 der Anmelderin bekannt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Mehrstufengetriebes ergeben sich insbesondere für Personenkraftwagen geeignete Übersetzungen sowie eine erhebliche Erhöhung der Gesamtspreizung des Mehrstufengetriebes, wodurch eine Verbesserung des Fahrkomforts und eine signifikante Verbrauchsabsenkung bewirkt werden.
Darüber hinaus wird mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe durch eine geringe Anzahl an Schaltelementen, der Bauaufwand erheblich reduziert. In vorteilhafter Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe möglich, ein Anfahren mit einem hydrodynamischen Wandler, einer externen Anfahrkupplung oder auch mit sonstigen geeigneten externen Anfahrelementen durchzuführen. Es ist auch denkbar, einen Anfahrvorgang mit einem im Getriebe integrierten Anfahrelement zu ermöglichen. Vorzugsweise eignet sich ein Schaltelement, welches im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang betätigt wird.
Des Weiteren ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe ein guter Wirkungsgrad in den Hauptfahrgängen bezüglich der Schlepp- und Verzahnungsverluste.
Ferner liegen geringe Momente in den Schaltelementen und in den Planetensätzen des Mehrstufengetriebes vor, wodurch der Verschleiß bei dem Mehrstufengetriebe in vorteilhafter Weise reduziert wird. Zudem wird durch die geringen Momente eine entsprechend geringe Dimensionierung ermöglicht, wodurch der benötigte Bauraum und die entsprechenden Kosten reduziert werden. Darüber hinaus liegen auch geringe Drehzahlen bei den Wellen, den Schaltelementen und den Planetensätzen vor.
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 beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar:
1: Eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
2: Eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
3: Eine schematische Ansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
4: Eine schematische Ansicht einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
5: Eine schematische Ansicht einer fünften bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
6: Eine schematische Ansicht einer Ausgestaltung der Anordnung zur Betätigung des zusätzlichen Schaltelementes bei einem nach 5 ausgeführten Mehrstufengetriebe;
7: Detailansichten der Anordnung zur Betätigung des zusätzlichen Schaltelementes aus 6 im geöffneten und geschlossenen Zustand des Schaltelementes;
8: Eine schematische Ansicht einer weiteren Ausgestaltung der Anordnung zur Betätigung des zusätzlichen Schaltelementes bei einem nach 5 ausgeführten Mehrstufengetriebe, wobei das Schaltelement im geöffneten Zustand gezeigt ist;
9: Eine schematische Ansicht der Ausgestaltung der Anordnung zur Betätigung des zusätzlichen Schaltelementes nach 8, wobei das Schaltelement im geschlossenen Zustand gezeigt ist;
10: Eine schematische Ansicht einer weiteren Ausgestaltung der Anordnung zur Betätigung des zusätzlichen Schaltelementes bei einem nach 5 ausgeführten Mehrstufengetriebe, wobei das Schaltelement im geöffneten Zustand gezeigt ist;
11: Eine schematische Ansicht der Ausgestaltung der Anordnung zur Betätigung des zusätzlichen Schaltelementes nach 10, wobei das Schaltelement im geschlossenen Zustand gezeigt ist;
12: Detailansichten einer weiteren Anordnung zur Betätigung des zusätzlichen Schaltelementes bei einem nach 5 ausgeführten Mehrstufengetriebe, bei der die Übertragung der Stellbewegung mittels elektromagnetischer Induktion erfolgt, wobei das Schaltelement im geöffneten und im geschlossenen Zustand gezeigt ist;
13: Eine Detailansicht eine Anordnung zur Betätigung des zusätzlichen Schaltelementes mittels elektromagnetischer Induktion, wobei die Wicklung der benötigten Spule als Ringwicklung ausgeführt ist;
14: Eine Detailansicht eine Anordnung zur Betätigung des zusätzlichen Schaltelementes mittels elektromagnetischer Induktion, wobei die Wicklung der benötigten Spule als schaltgerätnahe Wicklung ausgeführt ist;
15: in beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 1, 2, 3, 4 und 5; und
16: Ein Diagramm zur Veranschaulichung des der jeweiligen Übersetzung entsprechenden Stufensprungs für die in 15 gezeigten Werte.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe mit einer Antriebswelle 1, einer Abtriebswelle 2 und vier Planetensätzen P1, P2, P3, P4 dargestellt, welche in einem Gehäuse G angeordnet sind. Die vier Planetensätze P1, P2, P3 und P4 sind als Minus-Planetensätze ausgebildet.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Planetensätze P1, P2, P3, P4 axial betrachtet in der Reihenfolge P1, P2, P3, P4 angeordnet.
Wie aus 1 ersichtlich, sind sechs Schaltelemente, nämlich zwei Bremsen 03, 04 und vier Kupplungen 15, 18, 28 und 57 vorgesehen. Die räumliche Anordnung der Schaltelemente kann beliebig sein und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung begrenzt.
Die Bremsen 03 und 04 sind vorzugsweise als reibschlüssig schaltbare Lamellenbremsen ausgeführt; sie können auch in weiteren Ausgestaltungen auch als reibschlüssig schaltbare Bandbremsen oder beispielsweise auch als formschlüssig schaltbare Klauen- oder Konusbremsen ausgeführt sein. Ferner sind die Kupplungen 15, 28 und 57 vorzugsweise als reibschlüssig schaltbare Lamellenkupplungen ausgeführt; sie können aber auch im Rahmen weiterer Ausgestaltungen beispielsweise auch als formschlüssig schaltbare Klauen- oder Konuskupplungen ausgeführt sein.
Mit diesen Schaltelementen ist ein selektives Schalten von neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang realisierbar. Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe weist insgesamt acht drehbare Wellen auf, nämlich die Wellen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, wobei die Antriebswelle die erste Welle und die Abtriebswelle die zweite Welle des Getriebes bildet.
Erfindungsgemäß ist bei dem Mehrstufengetriebe gemäß 1 vorgesehen, dass das Sonnenrad des ersten Planetensatzes P1 mit der dritten Welle 3 verbunden ist, die über eine erste Bremse 03 an ein Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist und mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes P2 drehfest verbunden ist, wobei der Steg des ersten Planetensatzes P1 mit der mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes P4 verbundenen sechsten Welle 6 verbunden ist und das Hohlrad des ersten Planetensatzes P1 über eine zweite Bremse 04 an ein Gehäuse G des Getriebes ankoppelbar ist.
Wie aus 1 ersichtlich, ist der Steg des zweiten Planetensatzes P2 mit der Antriebswelle 1 verbunden, die über eine erste Kupplung 15 mit der fünften Welle 5 lösbar verbindbar ist, wobei die fünfte Welle 5 mit dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes P4 und dem Hohlrad des dritten Planetensatzes P3 verbunden und über eine zweite Kupplung 57 mit der siebten Welle 7 lösbar verbindbar ist. Hierbei ist die siebte Welle 7 mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes P3 und dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes P2 verbunden. Ferner ist die Abtriebswelle 2 mit dem Steg des vierten Planetensatzes P4 verbunden und über eine dritte Kupplung 28 mit der mit dem Steg des dritten Planetensatzes P3 verbundenen achten Welle 8 lösbar verbindbar.
Erfindungsgemäß wird das aus der WO 2006/074707 A1 bekannte Getriebe um eine vierte Kupplung 18 erweitert, welche die achte Welle 8 mit der Antriebswelle 1 lösbar verbindet, wodurch ein Getriebe geschaffen wird, welches mindestens neun Vorwärtsgänge und mindestens einen Rückwärtsgang aufweist.
Bei dem gezeigten Beispiel ist die vierte Kupplung 18 als reibschlüssig schaltbare Lamellenkupplung ausgeführt und axial betrachtet zwischen dem ersten Planetensatz P1 und dem zweiten Planetensatz P2 angeordnet, wobei sie an den zweiten Planetensatz P2 angrenzt. Der Innenlamellenträger I der Kupplung 18 bildet einen Abschnitt der Welle 8, wobei der Außenlamellenträger A mit dem Steg des zweiten Planetensatzes verbunden ist.
Vorzugsweise erfolgt die Druckmittelzuleitung für die der Kupplung 18 zugeordnete Servoeinrichtung S, die innerhalb des durch den unmittelbar an den Steg des zweiten Planetensatzes P2 angrenzenden Außenlamellenträger A gebildeten Zylinderraums axial betrachtet zwischen dem ersten und dem zweiten Planetensatz P1, P2 angeordnet ist und mit der Drehzahl der Antriebswelle 1 rotiert, über eine Bohrung des Planetenträgers bzw. Stegs des zweiten Planetensatzes P2 und eine Bohrung in der mit dem Steg des zweiten Planetensatzes P2 drehfest verbundenen Antriebswelle 1. Dadurch wird in vorteilhafter Weise nur eine rotierende Druckmittelübergabe benötigt. Hierbei rotiert der Außenlamellenträger A mit der Drehzahl der Antriebswelle 1.
Wie im Rahmen der WO 2006/074707 A1 beschrieben, sind die Bremsen 03 und 04 in axialer Richtung betrachtet zumindest im wesentlichen nebeneinander angeordnet und können in radialer Richtung betrachtet übereinander angeordnet sein, wobei die Bremse 04 näher am ersten Planetenradsatz P1 angeordnet ist, als die Bremse 03. Für den Fall, dass die Bremsen 03, 04 Lamellenbremsen ausgeführt sind, sind die Lamellenpakete beider Bremsen unmittelbar zum ersten Planetenradsatz P1 benachbart angeordnet, wobei die aus diese Lamellenpakete wirkenden Servoeinrichtungen auf der dem ersten Planetenradsatzes P1 abgewandten Seite des jeweiligen Lamellenpaketes angeordnet sein können.
Zudem können die Außenlamellenträger der Bremsen 03, 04 in eine Gehäusewand G integriert sein, wobei die Servoeinrichtungen beider Bremsen in dieser Gehäusewand axial verschiebbar gelagert sein können und ihr jeweils zugeordnetes Lamellenpaket beim Schließen der jeweiligen Bremse 03 bzw. 04 axial in Richtung der Planetenradsätze betätigen; das benötigte Druckmittel wird den Servoeinrichtungen vorzugsweise über entsprechende Kanäle zugeleitet, die zumindest abschnittsweise innerhalb der Gehäusewand G verlaufen.
Ferner sind gemäß der WO 2006/074707 A1 die drei Kupplungen 57, 15 und 26 axial betrachtet in einem Bereich zwischen dem dritten Planetensatz P3 und dem vierten Planetenradsatz P4 angeordnet, wobei die Kupplung 15 axial betrachtet zwischen den beiden Kupplungen 57 und 28 angeordnet ist, die Kupplung 57 axial an den dritten Planetenradsatz P3 angrenzt und die Kupplung 28 axial an den vierten Planetenradsatz P4 angrenzt. Die Kupplungen 15 und 57 können einen gemeinsamen Außenlamellenträger aufweisen.
Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Automatgetriebes unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß 1 dadurch, dass der Außenlamellenträger A der Kupplung 18 nicht unmittelbar an den Steg des zweiten Planetensatzes P2 angrenzt, wobei der durch den Außenlamellenträger A gebildete Zylinderraum axial betrachtet zwischen dem ersten Planetensatz P1 und dem zweiten Planetensatz P2 angeordnet ist; die Druckmittelzuleitung für die teilweise im Zylinderraum angeordnete Servoeinrichtung S erfolgt über eine Bohrung in der dritten Welle 3.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Kupplung 18 axial betrachtet zwischen dem ersten Planetensatz P1 und dem zweiten Planetensatz P2 angeordnet ist und im Gegensatz zu den Beispielen aus 1 und 2 der Innenlamellenträger I der Kupplung 18 einen Abschnitt der Antriebswelle 1 bildet und der Außenlamellenträger mit dem Steg des dritten Planetensatzes P3 verbunden ist und somit mit der Drehzahl der achten Welle 8 rotiert. Hierbei erfolgt die Druckmittelzuleitung für die ebenfalls mit der Drehzahl der achten Welle 8 rotierenden Servoeinrichtung S vorzugsweise über eine Bohrung in der Antriebswelle 1 und in der siebten Welle 7. Die Servoeinrichtung S ist axial betrachtet zwischen dem zweiten Planetensatz P2 und dem dritten Planetensatz P3 angeordnet.
Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach 3 dadurch, dass die Kupplung 18 axial betrachtet zwischen dem zweiten Planetensatz P2 und dem dritten Planetensatz P3 angeordnet ist, wobei ein Abschnitt des Innenlamellenträgers I der Kupplung 18 radial betrachtet oberhalb des zweiten Planetensatzes P2 geführt ist. Analog zum Ausführungsbeispiel aus 3 erfolgt die Druckmittelzuleitung für die mit der Drehzahl der achten Welle 8 rotierende Servoeinrichtung S vorzugsweise über eine Bohrung in der Antriebswelle 1 und in der siebten Welle 7.
Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf 5 kann die Kupplung 18 als formschlüssiges Schaltelement bzw. als Klauenkupplung ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die als Klauenkupplung ausgeführte Kupplung 18 hydraulisch betätigbar, wie dies z. B. im Rahmen der US 5,667, 330 beschrieben ist. Die als Klauenkupplung ausgeführte Kupplung 18 kann axial betrachtet zwischen dem ersten und dem zweiten Planetensatz P1, P2 oder zwischen dem zweiten und dem dritten Planetensatz P2, P3 angeordnet sein.
Voraussetzung für die Ausführung der vierten Kupplung 18 als Klauenkupplung ist, dass die Kupplung 18 bei Hochschaltungen ausschließlich abgeschaltet wird. Vorzugsweise wird die Kupplung 18 nur im ersten Vorwärtsgang benötigt.
Gemäß der Erfindung kann die Druckmittelzuleitung für die als Klauenkupplung ausgeführte Kupplung 18 durch die Getriebewalze erfolgen, wie im folgenden anhand 6 und 7 veranschaulicht; im folgenden werden nur die erfindungsrelevanten Bauteile beschrieben und erläutert.
In 6 ist eine schematische Schnittansicht eines Teiles eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellt; im Linken Teil der 7 ist die Kupplung 18 im geöffneten Zustand und im rechten teil der 7 im geschlossenen Zustand gezeigt.
Die Kupplung 18 umfasst einen Kolben 41, eine Schiebeverzahnung 30 und zumindest eine der Kolbenrückstellung dienende Rückstellfeder 31. Alternativ zu der zumindest einen Rückstellfeder kann eine Rückstellung des Kolbens 41 mittels einer geeigneten hydraulischen Einrichtung realisiert werden.
Die Druckmittelzuleitung erfolgt über das Schaltgerät 32, die Zwischenplatte 33, die Leitradwelle 34, die Sonnenwelle 35, das Sonnenrad 36 des zweiten Planetensatzes P2 und den Steg 37 des zweiten Planetensatzes P2, wobei die Druckmittelzuleitung in der Sonnenwelle 35 über Bohrungen 39 und Längsnuten 38 erfolgt. In den 6 und 7 ist mit 40 der Steg des dritten Planetensatzes bezeichnet, der mittels der Kupplung 18, der Antriebswelle 1 und der achten Welle 8 mit dem Steg 37 des zweiten Planetensatzes lösbar verbindbar ist.
Gemäß der Erfindung kann zwischen der Sonnenwelle 35 und der Zwischenplatte 33, zwischen der Leitradwelle 34 und der Antriebswelle und zwischen dem Sonnenrad 36 und dem Steg 37 jeweils eine Rechteckringabdichtung vorgesehen sein. Ferner kann am Kolben 41 zur Betätigung der Kupplung 18 sowie zwischen der Sonnenwelle 35 und dem Sonnenrad 36 jeweils eine O-Ringabdichtung 42 bzw. 43 vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die als Klauenkupplung ausgeführte Kupplung 18 vom Getriebegehäuse G aus über den durch einen Abschnitt der sechsten Welle 6 gebildeten Topf betätigt werden. Hierbei kann die Stellbewegung auf die Klauenkupplung mittels Gleitschuhen, die einerseits mit dem Kolben zur Betätigung der Kupplung 18 und andererseits mit der axial verschiebbaren Klaue der Kupplung 18 in Wirkverbindung stehen, übertragen werden, wie anhand 8 und 9 veranschaulicht.
In 8 ist die Klauenkupplung 18 im geöffneten Zustand gezeigt. Sie umfasst zwei Klauen 44, 45, wobei die eine Klaue 44 der mit dem Steg 37 des zweiten Planetensatzes P2 drehfest verbundenen Antriebswelle 1 und die andere Klaue 45 der mit dem Steg 40 des dritten Planetensatzes P3 drehfest verbundenen achten Welle 8 zugeordnet ist. Die Klaue 45 ist an der achten Welle 8 axial verschiebbar angeordnet und durch eine Feder-Kugel-Rastie rung 46 und entsprechende Rastiernuten in zwei Positionen haltbar, die dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand der Kupplung 18 entsprechen.
Zur Betätigung der Kupplung 18 ist ein axial verschiebbarer Ringkolben 47 vorgesehen, wobei der Druckraum des Ringkolbens durch einen Ringzylinder 50 und das Getriebegehäuse G gebildet wird, wobei im Getriebegehäuse G eine Bohrung 51 zur Druckmittelzuleitung vorgesehen ist.
Ferner sind zur Übertragung der Stellbewegung mehrere Gleitschuhe 48, vorzugsweise sechs, vorgesehen, die im durch einen Abschnitt der sechsten Welle 6 gebildeten Topf 49 gelagert sind und einerseits in einer beispielsweise durch einen Anschlag 55 und einen Mitnehmer 54 gebildete Aufnahme 52 des Ringkolbens 47 und andererseits in einer Aufnahme 53 der Klaue 45 angeordnet sind, um eine Wirkverbindung zwischen dem Ringkolben 47 und der Klaue 45 herzustellen.
Am der Druckmittelzuleitung abgewandten Ende des Ringkolbens 47 sind mehrere, vorzugsweise sechs Kolbenrückstellfedern 56 angeordnet, die sich jeweils an einem Bauteil des Getriebes, beispielsweise an einem Sprengring 58 abstützen. Alternativ zu den Rückstellfedern kann eine Rückstellung des Ringkolbens 47 mittels einer geeigneten hydraulischen Einrichtung realisiert werden.
Im drucklosen, geöffneten Zustand der Kupplung 18, die Gegenstand der 8 ist, ist der Ringkolben 47 durch die Kraft der Rückstellfedern 56 gegen den Anschlag 59 des Ringzylinders 50 gedrückt, wobei die Klaue 45 durch die Feder-Kugel-Rastierung 46 axial gehalten wird, wodurch die Gleitschuhe ein Axialspiel zum Ringkolben 47 und zur Klaue haben. Daraus resultiert in vorteilhafter Weise, dass an den Gleitstellen keine Axialkräfte auftreten, wodurch die Reibverluste minimiert werden. Zudem können die Reibverluste durch eine entsprechende Ausgestaltung der Gleitschuhe, durch die ein hydrodynamischer Keil erzeugt werden kann, zusätzlich minimiert werden.
Zum Schließen der Kupplung 18 wird der Ringkolben 47 durch den Druck im durch den Ringzylinder 50 und das Getriebegehäuse G gebildeten Druckraum gegen die Kraft der Rückstellfedern 56 verschoben, was zu einer axialen Bewegung der Gleitschuhe 48 und somit der Klaue 45 führt, wobei, wenn die Kupplung 18 geschlossen ist, diese Position durch die Feder-Kugel-Rastierung 46 gehalten wird. Der Topf 49 hat hierbei die Drehzahl Null.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die Gegenstand der 10 und 11 ist, kann die als Klauenkupplung ausgeführte Kupplung 18 vom Getriebegehäuse aus über den durch einen Abschnitt der sechsten Welle 6 gebildeten Topf betätigt werden, wobei zur Übertragung der Stellbewegung Dreh/Hubzylinder vorgesehen sind. In 10 ist die Kupplung 18 im geöffneten Zustand und in 11 im geschlossenen Zustand gezeigt.
Hierbei ist am Umfang des durch einen Abschnitt der sechsten Welle 6 gebildeten Topfs 49 zumindest eine Öffnung 60 vorgesehen, wobei durch die zumindest eine Öffnung 60 jeweils ein durch eine entsprechend Öffnung 61 im Getriebegehäuse G geführtes Ende eines Hub/Drehzylinders 62, umfassend einen Drehnocken 63, bei Stillstand des Topfes 49 greift. Vorzugsweise hat der Topf im Rückwärtsgang und in den ersten drei Vorwärtsgängen die Drehzahl Null.
Analog zu dem in 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Klaue 44 der Kupplung 18 der mit dem Steg 37 des zweiten Planetensatzes P2 drehfest verbundenen Antriebswelle 1 zugeordnet, wobei die andere Klaue 45 der mit dem Steg 40 des dritten Planetensatzes P3 drehfest verbundenen achten Welle 8 zugeordnet ist. Ferner ist die Klaue 45 an der achten Welle 8 axial verschiebbar angeordnet und durch eine Feder-Kugel-Rastierung 46 und entsprechende Rastiernuten in zwei Positionen haltbar, die dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand der Kupplung 18 entsprechen.
Bei Betätigung eines Dreh/Hubzylinders 62 über ein Schaltgerät 64 wird dieser gegen die Kraft einer Rückstellfeder 65 durch eine Öffnung 60 geführt, so dass der Drehnocken 62 in eine Aufnahme 53 der Klaue 45 greift, wobei durch eine entsprechende Drehung des Dreh/Hubzylinders 62 der Drehnocken 63 die Klaue 45 im Öffnungssinne oder im Schließsinne axial verschiebt, wobei die jeweilige Position der Klaue 45 durch die Feder-Kugel-Rastierung 46 gehalten wird. Alternativ zu den Rückstellfedern 65 kann eine Rückstellung des Dreh/Hubzylinders 62 mittels einer geeigneten hydraulischen Einrichtung realisiert werden.
Zur Durchführung der Betätigung der Kupplung 18 wird die Umfangsstellung des Topfes 49 durch eine nicht dargestellte Wegsensorik eingestellt; alternativ dazu kann eine Rastierung des Topfes 49 oder von Bauteilen, die mit dem Topf 49 drehfest verbunden sind vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die Gegenstand der 12, 13 und 14 ist, kann die als Klauenkupplung ausgeführte Kupplung 18 vom Getriebegehäuse aus über den durch einen Abschnitt der sechsten Welle 6 gebildeten Topf aus Aluminium oder Edelstahl betätigt werden, wobei die Übertragung der Stellbewegung durch elektromagnetische Induktion erfolgt.
Bezugnehmend auf 12, die im linken Teil die Kupplung 18 im geöffneten und im rechten Teil im geschlossenen Zustand zeigt, umfasst die Kupplung zwei Klauen 44, 45, wobei die eine Klaue 44 der mit dem Steg 37 des zweiten Planetensatzes P2 drehfest verbundenen Antriebswelle 1 und die andere Klaue 45 der mit dem Steg 40 des dritten Planetensatzes P3 drehfest verbundenen achten Welle 8 zugeordnet ist. Die Klaue 44 ist an der Antriebs welle 1 axial verschiebbar angeordnet und durch eine Feder-Kugel-Rastierung 46 und entsprechende Rastiernuten in zwei Positionen haltbar, die dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand der Kupplung 18 entsprechen.
Des Weiteren weist die Klaue 44 zumindest einen Magnetring 66 bestehend aus Permanentmagneten auf. Zur Betätigung der Kupplung 18 ist eine Ringwicklung 67 vorgesehen, die den Magnetring 66 umgibt, wobei zwischen der Wicklung 67 und dem Magnetring 66 der Topf 49 angeordnet ist. Zwischen der Ringwicklung 67 und dem Topf 49 ist ein Luftspalt vorgesehen.
Die Betätigung der Kupplung 18 erfolgt durch entsprechende Bestromung der Ringwicklung durch das Steuergerät 68, wobei in Abhängigkeit des entstehenden Magnetfeldes der die Permanentmagnete aufweisende Magnetring 66 und somit die Klaue 44 im Öffnungssinne oder im Schließsinne der Kupplung 18 axial verschoben wird. In 12 ist die Verbindung der Ringwicklung mit dem Steuergerät 68 gezeigt; eine Querschnittsansicht dieser Anordnung ist Gegenstand der 13, wobei ein zur Erfassung der Drehzahl des Magnetrings 66 erforderlicher Hall-Sensor mit dem Bezugszeichen 69 versehen ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Wicklung 67 schaltgerätnah angeordnet sein, wie anhand der Querschnittsansicht gemäß 14 veranschaulicht wird. Hierbei ist zumindest ein vorzugsweise zylinderförmiges Element 70 vorgesehen, welches direkt mit dem Schaltgerät 68 verbunden ist und durch eine Öffnung 71 des Gehäuses G am Topf 49 angrenzt und eine Magnetspule 72 aufweist, durch deren entsprechende Bestromung in Abhängigkeit des entstehenden Magnetfeldes der die Permanentmagnete aufweisende Magnetring 66 und somit die Klaue 44 im Öffnungssinne oder im Schließsinne der Kupplung 18 axial verschoben wird. Obwohl in Figur ein Element 70 gezeigt ist, können im Rahmen weiterer Ausführungsformen mehrere, bei spielsweise zwei oder drei Elemente vorgesehen sein, die schaltgerätnah angeordnet sind.
In 15 ist ein beispielhaftes Schaltschema eines Mehrstufengetriebes gemäß 1, 2, 3, 4 oder 5 dargestellt. Für jeden Gang werden drei Schaltelemente geschlossen. Dem Schaltschema können die jeweiligen Übersetzungen i der ernzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Gangsprünge bzw. Stufensprünge phi zum nächst höheren Gang beispielhaft entnommen werden; mit einem derartigen Getriebe können insgesamt 20 Gänge realisiert werden.
Aus 15 wird ersichtlich, dass bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei benachbarte Gangstufen zwei Schaltelemente gemeinsam benutzen. Ferner wird ersichtlich, dass eine große Spreizung bei kleinen Gangsprüngen erzielt wird. Des Weiteren können mit dem in 15 gezeigten Getriebe insgesamt 20 Gänge realisiert werden.
Bei dem in 15 beispielhaft gezeigten Schaltschema wird die vierte Kupplung 18 nur zur Realisierung des ersten Vorwärtsganges benötigt und für die Hochschaltung vom ersten zum zweiten Vorwärtsgang abgeschaltet, wodurch die Ausführung der Kupplung als Klauenkupplung ermöglicht wird. Dadurch wenden die Schleppmomente des Getriebes, die aufgrund des geringen Abstandes zwischen den Reibflächen eines Reibschaltelementes im offenen Zustand und des darin enthaltenen Öls bzw. Luft-Öl-Gemisches entstehen, reduziert.
Der erste Vorwärts-Gang ergibt sich durch Schließen der vierten Kupplung 18 und der ersten und zweiten Bremse 03, 04, der zweite Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse 03, 04 und der ersten Kupplung 15, der dritte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse 03, 04 und der zweiten Kupplung 57, der vierte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der ersten und zweiten Kupplung 15, 57, der fünfte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der zweiten und dritten Kupplung 57, 28, der sechste Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse 04 und der ersten und dritten Kupplung 15, 28, der als Direktgang ausgeführte siebte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten, zweiten und dritten Kupplung 15, 57, 28, der achte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten Bremse 03 und der ersten und dritten Kupplung 15, 28 und der neunte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten Bremse 03 und der zweiten und dritten Kupplung 57, 28. Der Rückwärtsgang ergibt sich durch Schließen der ersten und zweiten Bremse 03, 04 und der dritten Kupplung 28.
Dadurch, dass im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang die erste Bremse 03 und die zweite Bremse 04 geschlossen sind, können diese Schaltelemente (als Reibschaltelemente bzw. Lamellenschaltelemente ausgeführt) als Anfahrelemente eingesetzt werden.
Gemäß der Erfindung können sich auch bei gleichem Getriebeschema je nach Schaltlogik unterschiedliche Gangsprünge ergeben, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation ermöglicht wird.
Ein Diagramm zur Veranschaulichung des der jeweiligen Übersetzung i eines Ganges entsprechenden Stufensprungs phi für das in 1 gezeigte Getriebe entsprechend den in 15 gezeigten Werten ist Gegenstand der 16.
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.
Auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite können erfindungsgemäß ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Antriebswelle 1 durch ein Kupplungselement von einem Antriebs-Motor nach Bedarf getrennt werden, wobei als Kupplungselement ein hydrodynamischer Wandler, eine hydraulische Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung, eine Magnetpulverkupplung oder eine Fliehkraftkupplung einsetzbar sind. Es ist auch möglich, ein derartiges Anfahrelement in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe anzuordnen, wobei in diesem Fall die Antriebswelle 1 ständig mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ermöglicht außerdem die Anordnung eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Motor und Getriebe.
Im Rahmen einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle 1 oder der Abtriebswelle 2, eine verschleißfreie Bremse, wie z. B. ein hydraulischer oder elektrischer Retarder oder dergleichen, angeordnet sein, 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.
Ein weiterer Vorteil des hier vorgestellten Mehrstufengetriebes besteht darin, dass auf jeder Welle als Generator und/oder als zusätzliche Antriebsmaschine eine elektrische Maschine anbringbar ist.
Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der Planetensätze und der Schaltelemente an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche, ohne die Funktion des Getriebes, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt sind.

1: erste Welle, Antriebswelle
2: zweite Welle, Abtriebswelle
3: dritte Welle
4: vierte Welle
5: fünfte Welle
6: sechste Welle
7: siebte Welle
8: achte Welle
03: erste Bremse
04: zweite Bremse
15: erste Kupplung
18: vierte Kupplung
28: dritte Kupplung
30: Schiebeverzahnung
31: Rückstellfeder
32: Schaltgerät
33: Zwischenplatte
34: Leitradwelle
35: Sonnenwelle
36: Sonnenrad
37: Steg
38: Längsnut
39: Bohrung
40: Steg
41: Kolben
42: O-Ringabdichtung
43: O-Ringabdichtung
44: Klaue
45: Klaue
46: Feder-Kugel-Rastierung
47: Ringkolben
48: Gleitschuh
49: Topf
50: Ringzylinder
51: Bohrung
52: Aufnahme
53: Aufnahme
54: Mitnehmer
55: Anschlag
56: Kolbenrückstellfeder
57: zweite Kupplung
58: Sprengring
59: Anschlag
60: Öffnung
61: Öffnung
62: Hub/Drehzylinder
63: Drehnocken
64: Schaltgerät
65: Rückstellfeder
66: Magnetring
67: Ringwicklung
68: Steuergerät
69: Hall-Sensor
70: zylinderförmiges Element
71: Öffnung
72: Magnetspule
P1: erster Planetensatz
P2: zweiter Planetensatz
P3: dritter Planetensatz
P4: vierter Planetensatz
i: Übersetzung
phi: Stufensprung
G: Gehäuse
eta: Wirkungsgrad
A: Außenlamellenträger der Kupplung 18
I: Innenlamellenträger der Kupplung 18
S: Servoeinrichtung der Kupplung 18

Claims

Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, umfassend eine Antriebswelle (1), eine Abtriebswelle (2) und vier Planetensätze (P1, P2, P3, P4), welche in einem Gehäuse (G) angeordnet sind, insgesamt mindestens acht drehbare Wellen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) sowie sechs Schaltelemente (03, 04, 15, 28, 57, 18), umfassend Bremsen (03, 04) und Kupplungen (15, 28, 57, 18), deren selektives Eingreifen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (2) bewirkt, so dass neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisierbar sind, wobei das Sonnenrad des ersten Planetensatzes (P1) mit der dritten Welle (3) verbunden ist, die über eine erste Bremse (03) an ein Gehäuse (G) des Getriebes ankoppelbar ist und mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (P2) drehfest verbunden ist, wobei der Steg des ersten Planetensatzes (P1) mit der mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes (P4) verbundenen sechsten Welle (6) verbunden ist und das Hohlrad des ersten Planetensatzes (P1) über eine zweite Bremse (04) an ein Gehäuse (G) des Getriebes ankoppelbar ist, wobei der Steg des zweiten Planetensatzes (P2) mit der Antriebswelle (1) verbunden ist, die über eine erste Kupplung (15) mit der fünften Welle (5) lösbar verbindbar ist, wobei die fünfte Welle (5) mit dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (P4) und dem Hohlrad des dritten Planetensatzes (P3) verbunden und über eine zweite Kupplung (57) mit der siebten Welle (7) lösbar verbindbar ist, wobei die siebte Welle (7) mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (P3) und dem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden ist, wobei die Abtriebswelle (2) mit dem Steg des vierten Planetensatzes (P4) verbunden und über eine dritte Kupplung (28) mit der mit dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbundenen achten Welle (8) lösbar verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Kupplung (18) vorgesehen ist, welche die achte Welle (8) mit der Antriebswelle (1) lösbar verbindet, wobei die vierte Kupplung (18) als Lamellenkupplung ausgeführt und axial betrachtet zwischen dem ersten Planetensatz (P1) und dem zweiten Planetensatz (P2) angeordnet ist, wobei der Innenlamellenträger (I) der vierten Kupplung (18) einen Abschnitt der achten Welle (8) bildet und der Außenlamellenträger (A) mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden ist und wobei die der vierten Kupplung (18) zugeordnete Servoeinrichtung (S) innerhalb des durch den unmittelbar an den Steg des zweiten Planetensatzes (P2) angrenzenden Außenlamellenträger (A) gebildeten, zwischen dem ersten und dem zweiten Planetensatz (P1, P2) angeordneten, Zylinderraums angeordnet ist und mit der Drehzahl der Antriebswelle (1) rotiert. (1)
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelzuleitung für die der vierten Kupplung (18) zugeordneten Servoeinrichtung (S) über eine Bohrung des Planetenträgers bzw. Stegs des zweiten Planetensatzes (P2) und eine Bohrung in der mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) drehfest verbundenen Antriebswelle (1) erfolgt.
Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Kupplung (18) vorgesehen ist, welche die achte Welle (8) mit der Antriebswelle (1) lösbar verbindet, wobei die vierte Kupplung (18) als Lamellenkupplung ausgeführt und axial betrachtet zwischen dem ersten Planetensatz (P1) und dem zweiten Planetensatz (P2) angeordnet ist, wobei der Innenlamellenträger (I) der vierten Kupplung (18) einen Abschnitt der achten Welle (8) bildet und der Außenlamellenträger (A) mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (P2) verbunden ist und wobei die der vierten Kupplung (18) zugeordnete Servoeinrichtung (S) mit der Drehzahl der Antriebswelle (1) rotiert und in einem durch den Außenlamellenträger (A) gebildeten Zylinderraum axial betrachtet zwischen dem ersten Planetensatz (P1) und dem zweiten Planetensatz (P2) angeordnet ist und die Druckmittelzuleitung für die Servoeinrichtung (S) über eine Bohrung in der dritten Welle (3) erfolgt. (2)
Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Kupplung (18) vorgesehen ist, welche die achte Welle (8) mit der Antriebswelle (1) lösbar verbindet, wobei die vierte Kupplung (18) als Lamellenkupplung ausgeführt ist und axial betrachtet zwischen dem ersten Planetensatz (P1) und dem zweiten Planetensatz (P2) angeordnet ist, wobei der Innenlamellenträger (I) der vierten Kupplung (18) einen Abschnitt der Antriebswelle (1) bildet und der Außenlamellenträger (A) mit dem Steg des dritten Planetensatzes (P3) verbunden ist und wobei die der vierten Kupplung (18) zugeordnete Servoeinrichtung (S) axial betrachtet zwischen dem zweiten Planetensatz (P2) und dem dritten Planetensatz (P3) angeordnet ist und mit der Drehzahl der achten Welle (8) rotiert und die Druckmittelzuleitung für die Servoeinrichtung (S) über eine Bohrung in der Antriebswelle (1) und in der siebten Welle (7) erfolgt. (3)
Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Kupplung (18) vorgesehen ist, welche die achte Welle (8) mit der Antriebswelle (1) lösbar verbindet, wobei die vierte Kupplung (18) als Lamellenkupplung ausgeführt ist und axial betrachtet zwischen dem zweiten Planetensatz (P2) und dem dritten Planetensatz (P3) angeordnet ist, wobei ein Abschnitt des Innenlamellenträgers (I) der vierten Kupplung (18) radial betrach tet oberhalb des zweiten Planetensatzes (P2) geführt ist und die der vierten Kupplung (18) zugeordnete Servoeinrichtung (S) axial betrachtet zwischen dem zweiten Planetensatz (P2) und dem dritten Planetensatz (P3) angeordnet ist und mit der Drehzahl der achten Welle (8) rotiert und wobei die Druckmittelzuleitung für die Servoeinrichtung (S) über eine Bohrung in der Antriebswelle (1) und in der siebten Welle (7) erfolgt. (4)
Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Kupplung (18) vorgesehen ist, welche die achte Welle (8) mit der Antriebswelle (1) lösbar verbindet, wobei für den Fall, dass die vierte Kupplung (18) bei Hochschaltungen ausschließlich abgeschaltet wird die vierte Kupplung (18) als hydraulisch betätigbare Klauenkupplung ausgeführt ist und axial betrachtet zwischen dem ersten und den zweiten Planetensatz (P1, P2) oder zwischen dem zweiten und dem dritten Planetensatz (P2, P3) angeordnet ist, wobei die Druckmittelzuleitung für die als Klauenkupplung ausgeführte Kupplung (18), umfassend eine Schiebeverzahnung (30), einen Kolben (41) und zumindest eine Kolbenrückstellfeder (31) oder eine der Kolbenrückstellung dienende hydraulische Einrichtung durch eine Getriebewalze erfolgt. (5, 6, 7)
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelzuleitung über das Schaltgerät (32), eine Zwischenplatte (33), die Leitradwelle (34), die Sonnenwelle (35), das Sonnenrad (36) des zweiten Planetensatzes (P2) und den Steg (37) des zweiten Planetensatzes (P2) erfolgt, wobei die Druckmittelzuleitung in der Sonnenwelle (35) über Bohrungen (39) und Längsnuten (38) ermöglicht wird. (6)
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das zwischen der Sonnenwelle (35) und der Zwischenplatte (33), zwischen der Leitradwelle (34) und der Antriebswelle (1) und zwischen dem Sonnenrad (36) des zweiten Planetensatzes (P2) und dem Steg (37) des zweiten Planetensatzes (P2) jeweils eine Rechteckringabdichtung vorgesehen ist, wobei am Kolben (41) und zwischen der Sonnenwelle (35) und dem Sonnenrad (36) jeweils eine O-Ringabdichtung (42, 43) vorgesehen ist. (7)
Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Kupplung (18) vorgesehen ist, welche die achte Welle (8) mit der Antriebswelle (1) lösbar verbindet, wobei für den Fall, dass die vierte Kupplung (18) bei Hochschaltungen ausschließlich abgeschaltet wird die vierte Kupplung (18) als hydraulisch betätigbare Klauenkupplung ausgeführt ist und axial betrachtet zwischen dem ersten und den zweiten Planetensatz (P1, P2) oder zwischen dem zweiten und dem dritten Planetensatz (P2, P3) angeordnet ist, wobei die Betätigung der vierten Kupplung (18) vom Getriebegehäuse (G) aus über den durch einen Abschnitt der sechsten Welle (6) gebildeten Topf (49) erfolgt, wobei die Stellbewegung auf die Klauenkupplung (18) mittels im Topf (49) gelagerter Gleitschuhe (48) erfolgt, die einerseits mit dem Kolben (47) zur Betätigung der Kupplung (18) und andererseits mit der axial verschiebbaren Klaue (45) der Kupplung (18) in Wirkverbindung stehen. (5, 8, 9)
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Kupplung (18) zwei Klauen (44, 45) umfasst, wobei die eine Klaue (44) der mit dem Steg (37) des zweiten Planetensatzes (P2) drehfest verbundenen Antriebswelle (1) und die andere Klaue (45) der mit dem Steg (40) des dritten Planetensatzes (P3) drehfest verbundenen achten Welle (8) zugeordnet ist, wobei die Klaue (45) an der achten Welle (8) axial verschiebbar angeordnet und durch eine Feder-Kugel-Rastierung (46) und entsprechende Rastiernuten in zwei Positionen haltbar ist, die dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand der vierten Kupplung (18) entsprechen, wobei zur Betätigung der vierten Kupplung (18) ein axial verschiebbarer Ringkolben (47) vorgesehen ist, dessen Druckraum durch einen Ringzylinder (50) und das Getriebegehäuse (G) gebildet ist, wobei im Getriebegehäuse (G) eine Bohrung (51) zur Druckmittelzuleitung vorgesehen ist, wobei zur Übertragung der Stellbewegung des Ringkolbens (47) mehrere Gleitschuhe (48) vorgesehen sind, die im Topf (49) gelagert sind und einerseits in einer Aufnahme (52) des Ringkolbens (47) und andererseits in einer Aufnahme (53) der Klaue (45) angeordnet sind, um eine Wirkverbindung zwischen dem Ringkolben (47) und der Klaue (45) herzustellen, wobei am der Druckmittelzuleitung abgewandten Ende des Ringkolbens (47) mehrere Kolbenrückstellfedern (56) angeordnet sind, die sich jeweils an einem Bauteil des Getriebes abstützen. (8, 9)
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ zu den Rückstellfedern (56) eine Rückstellung des Ringkolbens (47) mittels einer geeigneten hydraulischen Einrichtung realisiert wird.
Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Kupplung (18) vorgesehen ist, welche die achte Welle (8) mit der Antriebswelle (1) lösbar verbindet, wobei für den Fall, dass die vierte Kupplung (18) bei Hochschaltungen ausschließlich abgeschaltet wird die vierte Kupplung (18) als hydraulisch betätigbare Klauenkupplung ausgeführt ist und axial betrachtet zwischen dem ersten und den zweiten Planetensatz (P1, P2) oder zwischen dem zweiten und dem dritten Planetensatz (P2, P3) angeordnet ist, wobei die Betätigung der vierten Kupplung (18) vom Getriebegehäuse (G) aus über einen durch einen Abschnitt der sechsten Welle (6) gebildeten Topf (49) erfolgt, wobei die vierte Kupplung (18) eine erste Klaue (44), die der mit dem Steg (37) des zweiten Planetensatzes (P2) drehfest verbundenen Antriebswelle (1) zugeordnet ist, und eine zweite Klaue (45) aufweist, die der mit dem Steg (40) des dritten Planetensatzes (P3) drehfest verbundenen achten Welle (8) zugeordnet ist, wobei die Klaue (45) an der achten Welle (8) axial verschiebbar angeordnet und durch eine Feder-Kugel-Rastierung (46) und entsprechende Rastiernuten in zwei Positionen haltbar ist, die dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand der vierten Kupplung (18) entsprechen, wobei die Stellbewegung auf die Klauenkupplung (18) durch zumindest einen Dreh/Hubzylinder (62) übertragbar ist, wobei am Umfang des Topfs (49) zumindest eine Öffnung (60) vorgesehen ist, durch die jeweils ein durch eine entsprechend Öffnung (61) im Getriebegehäuse (G) geführtes Ende eines Hub/Drehzylinders (62), umfassend einen Drehnocken (63), bei Stillstand des Topfes (49) greift, so dass bei Betätigung eines Dreh/Hubzylinders (62) dieser gegen die Kraft einer Rückstellfeder (65) durch die Öffnung (60) in eine Aufnahme (53) der Klaue (45) greift, wobei durch eine entsprechende Drehung des Dreh/Hubzylinders (62) der Drehnocken (63) die Klaue (45) im Öffnungssinne oder im Schließsinne der vierten Kupplung (18) axial verschiebt. (5, 10, 11)
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ zu der Rückstellfeder (65) eine Rückstellung eines Dreh/Hubzylinders (62) mittels einer geeigneten hydraulischen Einrichtung realisiert wird.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung der vierten Kupplung (18) die Umfangsstellung des Topfes (49) durch eine Wegsensorik eingestellt wird oder dass eine Rastierung des Topfes (49) oder von Bauteilen, die mit dem Topf (49) drehfest verbunden sind, vorgesehen ist.
Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Kupplung (18) vorgesehen ist, welche die achte Welle (8) mit der Antriebswelle (1) lösbar verbindet, wobei für den Fall, dass die vierte Kupplung (18) bei Hochschaltungen ausschließlich abgeschaltet wird, die vierte Kupplung (18) als Klauenkupplung ausgeführt ist und axial betrachtet zwischen dem ersten und dem zweiten Planetensatz (P1, P2) oder zwischen dem zweiten und dem dritten Planetensatz (P2, P3) angeordnet ist, wobei die Betätigung der vierten Kupplung (18) vom Getriebegehäuse (G) aus über den durch einen Abschnitt der sechsten Welle (6) gebildeten Topf (49) durch elektromagnetische Induktion erfolgt. (5, 12, 13, 14)
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung zwei Klauen (44, 45) umfasst, wobei die eine Klaue (44) der mit dem Steg (37) des zweiten Planetensatzes (P2) drehfest verbundenen Antriebswelle (1) und die andere Klaue (45) der mit dem Steg (40) des dritten Planetensatzes (P3) drehfest verbundenen achten Welle (8) zugeordnet ist, wobei die Klaue (44) an der Antriebswelle (1) axial verschiebbar angeordnet und durch eine Feder-Kugel-Rastierung (46) und entsprechende Rastiernuten in zwei Positionen haltbar ist, die dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand der vierten Kupplung (18) entsprechen, wobei die Klaue (44) zumindest einen Magnetring (66) bestehend aus Permanentmagneten aufweist und zur Betätigung der Kupplung (18) eine Ringwicklung (67) vorgesehen ist, die den Magnetring (66) umgibt, wobei zwischen der Wicklung (67) und dem Magnetring (66) der Topf (49) angeordnet ist und wobei die Betätigung der vierten Kupplung (18) durch entsprechende Bestromung der Ringwicklung durch das Steuergerät (68) erfolgt, wobei in Abhängigkeit des entstehenden Magnetfeldes der die Permanentmagnete aufweisende Magnetring (66) und somit die Klaue (44) im Öffnungssinne oder im Schließsinne der Kupplung (18) axial verschoben wird. (12, 13)
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung zwei Klauen (44, 45) umfasst, wobei die eine Klaue (44) der mit dem Steg (37) des zweiten Planetensatzes (P2) drehfest verbundenen Antriebswelle (1) und die andere Klaue (45) der mit dem Steg (40) des dritten Planetensatzes (P3) drehfest verbundenen achten Welle (8) zugeordnet ist, wobei die Klaue (44) an der Antriebswelle (1) axial verschiebbar angeordnet und durch eine Feder-Kugel-Rastierung (46) und entsprechende Rastiernuten in zwei Positionen haltbar ist, die dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand der vierten Kupplung (18) entsprechen, wobei die Klaue (44) zumindest einen Magnetring (66) bestehend aus Permanentmagneten aufweist, wobei zumindest ein Element (70) vorgesehen ist, welches direkt mit dem Schaltgerät (68) verbunden ist und durch eine Öffnung (71) des Gehäuses (G) am Topf (49) angrenzt und eine Magnetspule (72) aufweist, durch deren entsprechende Bestromung in Abhängigkeit des entstehenden Magnetfeldes der die Permanentmagnete aufweisende Magnetring (66) und somit die Klaue (44) im Öffnungssinne oder im Schließsinne der Kupplung (18) axial verschoben wird. (14)
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetensätze (P1, P2, P3, P4) als Minus-Planetensätze ausgebildet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetensätze (P1, P2, P3, P4) axial betrachtet in der Reihenfolge P1, P2, P3, P4 angeordnet sind.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Vorwärts – Gang durch Schließen der vierten Kupplung (18) und der ersten und zweiten Bremse (03, 04), der zweite Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse (03, 04) und der ersten Kupplung (15), der dritte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse (03, 04) und der zweiten Kupplung (57), der vierte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse (04) und der ersten und zweiten Kupplung (15, 57), der fünfte Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse (04) und der zweiten und dritten Kupplung (57, 28), der sechste Vorwärts-Gang durch Schließen der zweiten Bremse (04) und der ersten und dritten Kupplung (15, 28), der siebte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten, zweiten und dritten Kupplung (15, 57, 28), der achte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten Bremse (03) und der ersten und dritten Kupplung (15, 28) und der neunte Vorwärts-Gang durch Schließen der ersten Bremse (03) und der zweiten und dritten Kupplung (57, 28) ergibt, wobei sich der Rückwärtsgang durch Schließen der ersten und zweiten Bremse (03, 04) und der dritten Kupplung (28) ergibt. (15)
Mehrstufengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahren mittels der ersten oder der zweiten Bremse (03, 04) des Getriebes erfolgt.