DE102018007154A1 - Multi-speed transmission - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betriff ein Mehrstufengetriebe, mit zumindest drei Planetenradstufen, die jeweils ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenradträger aufweisen, und zumindest einer weiteren Zahnradstufe, welche wirkungsmäßig miteinander verbunden sind, mit zumindest sechs Schalteinheiten, mit einem Getriebeeingangselement und mit einem Getriebeausgangselement, wobei das Getriebeeingangselement permanent drehfest mit dem Hohlrad der ersten Planetenradstufe koppelbar ist, wobei der Planetenradträger der ersten Planetenradstufe permanent drehfest mit dem Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe verbunden ist, wobei das Sonnenrad der zweiten Planetenradstufe permanent drehfest mit dem Sonnenrad der dritten Planetenradstufe verbunden ist, wobei eine fünfte Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad der ersten Planetenradstufe gehäusefest anzuordnen, wobei eine zweite Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Hohlrad der zweiten Planetenradstufe mit dem Planetenradträger der dritten Planetenradstufe drehfest zu verbinden, wobei eine sechste Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Hohlrad der dritten Planetenradstufe gehäusefest anzuordnen, wobei das Hohlrad der dritten Planetenradstufe drehfest mit der weiteren Zahnradstufe verbunden ist, wobei eine erste Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad der ersten Planetenradstufe mit dem Hohlrad der zweiten Planetenradstufe drehfest zu verbinden und eine dritte Schalteinheit dazu vorgesehen ist, den Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe drehfest mit dem Planetenradträger der dritten Planetenradstufe zu verbinden. The invention relates to a multi-speed transmission, with at least three planetary gear, each having a sun gear, a ring gear and a planet carrier, and at least one further gear stage, which are operatively connected to each other, with at least six switching units, with a transmission input member and with a transmission output member, said Transmission input permanently non-rotatably coupled to the ring gear of the first planetary gear, the planet carrier of the first planetary gear is permanently rotatably connected to the planet carrier of the second planetary gear, the sun gear of the second planetary gear is permanently rotatably connected to the sun gear of the third planetary gear, wherein a fifth switching unit is provided to fix the sun gear of the first planetary gear fixed to the housing, wherein a second switching unit is provided to the ring gear of the second planetary gear with the planet carrier de The third planetary gear rotatably connect, wherein a sixth switching unit is provided to arrange the ring gear of the third planetary gear fixed to the housing, wherein the ring gear of the third planetary gear rotatably connected to the further gear stage, wherein a first switching unit is provided to the sun gear of the first planetary gear rotatably connected to the ring gear of the second planetary gear and a third switching unit is provided to rotatably connect the planet carrier of the second planetary gear with the planet carrier of the third planetary gear.
Description
Die Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe.The invention relates to a multi-step transmission.
Es ist bereits ein Mehrstufengetriebe bekannt, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest drei Planetenradstufen, die jeweils ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenradträger aufweisen, und zumindest einer weiteren Zahnradstufe, insbesondere einer Planetenradstufe oder einer Stirnradstufe, welche wirkungsmäßig miteinander verbunden sind, mit zumindest sechs Schalteinheiten, mit einem Getriebeeingangselement und mit einem Getriebeausgangselement, wobei das Getriebeeingangselement permanent drehfest mit dem Hohlrad der ersten Planetenradstufe koppelbar ist, wobei der Planetenradträger der ersten Planetenradstufe permanent drehfest mit dem Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe verbunden ist, wobei das Sonnenrad der zweiten Planetenradstufe permanent drehfest mit dem Sonnenrad der dritten Planetenradstufe verbunden ist, wobei eine fünfte Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad der ersten Planetenradstufe gehäusefest anzuordnen, wobei eine zweite Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Hohlrad der zweiten Planetenradstufe mit dem Planetenradträger der dritten Planetenradstufe drehfest zu verbinden, wobei eine sechste Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Hohlrad der dritten Planetenradstufe gehäusefest anzuordnen, wobei das Hohlrad der dritten Planetenradstufe drehfest mit der weiteren Zahnradstufe verbunden ist.There is already known a multi-speed transmission, in particular for a motor vehicle, with at least three planetary gear, each having a sun gear, a ring gear and a planet carrier, and at least one further gear stage, in particular a planetary gear or a spur gear, which are operatively connected to each other, with at least six switching units, with a transmission input element and with a transmission output element, wherein the transmission input element permanently rotatably coupled to the ring gear of the first planetary gear, the planet carrier of the first planetary gear is permanently connected rotationally fixed to the planet carrier of the second planetary gear, the sun gear of the second planetary gear permanently rotatably is connected to the sun gear of the third planetary gear, wherein a fifth switching unit is provided to arrange the sun gear of the first planetary gear fixed to the housing, wherein a second scarf Unit is provided to rotatably connect the ring gear of the second planetary gear with the planet carrier of the third planetary gear, a sixth switching unit is provided to fix the ring gear of the third planetary gear fixed to the housing, wherein the ring gear of the third planetary gear rotatably connected to the other gear stage.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Mehrstufengetriebe bereitzustellen, insbesondere hinsichtlich einer Spreizungsvariation und/oder einer Schaltflexibilität. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The invention is in particular the object of providing an improved multi-step transmission, in particular with regard to a spread variation and / or a switching flexibility. It is achieved by an embodiment according to the invention according to claim 1. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die Erfindung geht aus von einem Mehrstufengetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest drei Planetenradstufen, die jeweils ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenradträger aufweisen, und zumindest einer weiteren Zahnradstufe, welche wirkungsmäßig miteinander verbunden sind, mit zumindest sechs Schalteinheiten, mit einem Getriebeeingangselement und mit einem Getriebeausgangselement, wobei das Getriebeeingangselement permanent drehfest mit dem Hohlrad der ersten Planetenradstufe koppelbar ist, wobei der Planetenradträger der ersten Planetenradstufe permanent drehfest mit dem Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe verbunden ist, wobei das Sonnenrad der zweiten Planetenradstufe permanent drehfest mit dem Sonnenrad der dritten Planetenradstufe verbunden ist, wobei eine fünfte Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad der ersten Planetenradstufe gehäusefest anzuordnen, wobei eine zweite Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Hohlrad der zweiten Planetenradstufe mit dem Planetenradträger der dritten Planetenradstufe drehfest zu verbinden, wobei eine sechste Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Hohlrad der dritten Planetenradstufe gehäusefest anzuordnen, wobei das Hohlrad der dritten Planetenradstufe drehfest mit der weiteren Zahnradstufe verbunden ist. Unter einer Zahnradstufe soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine durch miteinander kämmende Zahnräder unterschiedlichen Durchmessers bewirkte Drehzahl- und Drehmomentänderung verstanden werden.The invention relates to a multi-speed transmission, in particular for a motor vehicle, with at least three planetary gear, each having a sun gear, a ring gear and a planet carrier, and at least one further gear stage, which are operatively connected to each other, with at least six switching units, with a transmission input element and with a transmission output element, wherein the transmission input element permanently rotatably coupled to the ring gear of the first planetary gear, the planet carrier of the first planetary gear is permanently connected rotationally fixed to the planet carrier of the second planetary gear, the sun gear of the second planetary gear permanently rotatably connected to the sun gear of the third planetary gear is connected, wherein a fifth switching unit is provided to arrange the sun gear of the first planetary gear fixed to the housing, wherein a second switching unit is provided to the ring gear of the second Pl Anetenradstufe with the planet carrier of the third planetary gear rotatably connect, wherein a sixth switching unit is provided to arrange the ring gear of the third planetary gear fixed to the housing, wherein the ring gear of the third planetary gear rotatably connected to the further gear stage. Under a gear stage to be understood in the context of the present invention caused by intermeshing gears of different diameters speed and torque change.
Es wird vorgeschlagen, dass eine erste Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Sonnenrad der ersten Planetenradstufe mit dem Hohlrad der zweiten Planetenradstufe drehfest zu verbinden und eine dritte Schalteinheit dazu vorgesehen ist, den Planetenradträger der zweiten Planetenradstufe drehfest mit dem Planetenradträger der dritten Planetenradstufe zu verbinden. Vorzugsweise sind die drei Planetenradstufen von Einfach-Planetenradstufen gebildet.It is proposed that a first switching unit is provided to non-rotatably connect the sun gear of the first planetary gear with the ring gear of the second planetary gear and a third switching unit is provided to rotatably connect the planet carrier of the second planetary gear with the planet carrier of the third planetary gear. Preferably, the three planetary gear stages are formed by single planetary gear stages.
Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Mehrstufengetriebes kann eine Ausgestaltung mit einer hohen Flexibilität und/oder einem hohen Wirkungsgrad ermöglicht werden. Zudem können vorteilhafte Übersetzungen dargestellt werden. Es kann eine vorteilhaft große Spreizung erreicht werden. Bevorzugt lassen sich aufgrund der Gangzahl verschiedene Gang- und Spreizungskonzepte umsetzen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit Hybrid- und Allradfunktionalität darzustellen. Vorzugsweise lassen sich über eine geschickte Integration einer E-Maschine auch diverse stufenlose Übersetzungsbereiche einstellen. Des Weiteren kann das Mehrstufengetriebe vorteilhaft nur mit Einfach-Planetenradstufen dargestellt werden, was eine Verbesserung des Verzahnungswirkungsgrads ermöglicht. Ferner kann vorteilhaft einfach eine E-Maschine integriert werden. Ferner können Bauteilbelastungen, insbesondere Drehzahl- und/oder Drehmomentbelastungen, zumindest teilweise in vorteilhaften Bereichen liegen, was Themen wie Leichtbau und verlustärmere Konstruktionen ermöglicht. Des Weiteren können die Wirkungsgrade der einzelnen Gänge/Bereiche in zyklusrelevanten Betriebspunkten teilweise über dem Stand der Technik liegen. Die Schaltflexibilität zur Umschaltung zwischen den Gängen/Bereichen ist vorteilhaft hoch bzw. wichtige Schaltungen können als Lastschaltung ausgeführt werden. Durch eine geschicktere Wahl der Schaltungskombination können zudem statt verlustverursachender Lamellenschaltelemente neuartige Klauenschaltelemente verwendet werden. Damit können die Getriebeverluste geringgehalten werden.By means of an embodiment of the multistage transmission according to the invention, an embodiment with a high degree of flexibility and / or high efficiency can be made possible. In addition, advantageous translations can be displayed. An advantageously large spread can be achieved. Preferably, various gear and spread concepts can be implemented due to the number of gears. Furthermore, it is possible to present hybrid and all-wheel functionality. Preferably, a skilful integration of an e-machine and various stepless transmission ranges can be set. Furthermore, the multi-speed transmission can be advantageously represented only with single planetary gear stages, which allows an improvement of the gear efficiency. Furthermore, advantageously an electric machine can be integrated easily. Furthermore, component loads, in particular rotational speed and / or torque loads, may at least partially lie in advantageous areas, which enables topics such as lightweight construction and low-loss designs. Furthermore, the efficiencies of the individual gears / areas in cycle-relevant operating points may in some cases be higher than the state of the art. The switching flexibility for switching between the gears / areas is advantageously high or important circuits can be designed as a load circuit. By a more skilful choice of the circuit combination, instead of loss-causing lamellar switching elements, new claw switching elements can be used. Thus, the transmission losses can be kept low.
Vorzugsweise ist das Mehrstufengetriebe zumindest konstruktiv zur Schaltung von zumindest elf Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen. Insbesondere sind die elf Vorwärtsgetriebegänge unterschiedlich untersetzt. Bevorzugt ist das Mehrstufengetriebe zumindest konstruktiv zur Schaltung von genau elf Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen. Vorzugsweise existieren weitere redundante und zusätzliche Gänge. Insgesamt existieren vierzehn unabhängige Vorwärtsgänge. Ferner ist das Mehrstufengetriebe insbesondere zumindest konstruktiv zur Schaltung von zumindest einem Rückwärtsgetriebegang vorgesehen. Vorzugsweise ist das Mehrstufengetriebe zumindest konstruktiv zur Schaltung von genau einem Rückwärtsgetriebegang vorgesehen. Es kann eine vorteilhaft große Spreizung erreicht werden. Hierdurch lassen sich insbesondere vorteilhaft verschiedene Gang- und/oder Spreizungskonzepte umsetzen. Durch die redundanten Gänge kann insbesondere eine vorteilhaft hohe Schaltflexibilität erreicht werden. Preferably, the multi-speed transmission is at least structurally provided for the circuit of at least eleven forward gears. In particular, the eleven forward gears are differently stocked. Preferably, the multi-speed transmission is at least constructively provided for the circuit of exactly eleven forward gears. Preferably, there are further redundant and additional gears. In total there are fourteen independent forward gears. Furthermore, the multistage transmission is provided, in particular at least structurally, for shifting at least one reverse gear. Preferably, the multi-speed transmission is at least constructively provided for the circuit of exactly one reverse gear. An advantageously large spread can be achieved. As a result, various gear and / or spreading concepts can be implemented particularly advantageously. In particular, advantageously high switching flexibility can be achieved by the redundant gears.
Die drei Planetenradstufen sind im Folgenden mit „erster Planetenradstufe“, „zweiter Planetenradstufe“ und „dritter Planetenradstufe“ bezeichnet. Die Bezeichnungen „erste“, „zweite“ und „dritte“ Planetenradstufe sind insbesondere zur Festlegung einer axialen Anordnung vorgesehen, wobei eine axiale Reihenfolge der Planetenradstufen und der weiteren Zahnradstufe von der Reihenfolge der Nummerierung abweichen kann. Grundsätzlich ist eine geänderte Anordnung der Planetenradstufen und der weiteren Zahnradstufe und/oder eine gestapelte Anordnung, bei der die Planetenradstufen und die weitere Zahnradstufe zumindest teilweise radial ineinander geschachtelt sind, denkbar. Insbesondere durch eine räumliche Umordnung der Schalteinheiten, durch eine geänderte Anordnung von Getriebeelementen und/oder durch Vertauschung der Sonnenräder, Planetenräder und/oder Hohlräder sind verschiedene kinematisch äquivalente Getriebestrukturen realisierbar. Insbesondere können Einfachplaneten kinematisch äquivalent durch Doppelplaneten ersetzt werden, insbesondere, wenn zugleich die Hohlradanbindung des zugehörigen Planetensatzes durch eine Steganbindung ersetzt wird. Unter „kinematisch äquivalenten Getriebestrukturen“ sollen dabei Getriebestrukturen verstanden werden, welche eine gleiche Anzahl von Schalteinheiten sowie identische Schaltschemata zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge und der Rückwärtsgetriebegänge aufweisen. Die dem Fachmann bekannten Prinzipien zur Bildung von kinematisch äquivalenten Planetenradsätzen lassen sich unter anderem der VDI-Richtlinie 2157 entnehmen. Zudem kann auch eine Ausgestaltung der Planetenradstufen mit Einfachplanetenradsätzen oder Doppelplanetenradsätzen von dargestellten Ausführungsbeispielen abweichen. In kinematisch äquivalenter Weise ist es beispielsweise möglich, einen Einfachplanetenradsatz durch einen Doppelplanetenradsatz zu ersetzen, wobei für eine kinematisch gleiche Wirkweise zusätzlich insbesondere eine Standübersetzung der Planetenradstufe angepasst werden muss. Insbesondere bei einer Ausbildung mittels eines Doppelplanetenradsatzes kann grundsätzlich auch eine Anbindung von einem Sonnenrad und einem Planetenradträger, einem Hohlrad und einem Planetenradträger oder einem Sonnenrad und einem Hohlrad getauscht werden, wobei für eine kinematisch gleiche Wirkweise zusätzlich insbesondere eine Standübersetzung der Planetenradstufe angepasst werden muss.The three planetary gear stages are hereinafter referred to as "first planetary gear stage", "second planetary gear stage" and "third planetary gear stage". The terms "first", "second" and "third" Planetenradstufe are provided in particular for determining an axial arrangement, wherein an axial order of the planetary gear stages and the further gear stage may differ from the order of the numbering. In principle, a modified arrangement of the planetary gear stages and the further gear stage and / or a stacked arrangement in which the planetary gear stages and the further gear stage are at least partially nested radially in one another is conceivable. In particular, by a spatial rearrangement of the switching units, by a modified arrangement of transmission elements and / or by interchanging of the sun gears, planet gears and / or ring gears different kinematically equivalent transmission structures can be realized. In particular, simple planets can be replaced kinematic equivalent by double planets, in particular, if at the same time the Hohlradanbindung the associated planetary gear set is replaced by a web connection. By "kinematically equivalent transmission structures" gear structures are to be understood, which have an equal number of switching units and identical circuit diagrams for switching the forward gears and the reverse gears. The principles known to those skilled in the art for the formation of kinematically equivalent planetary gear sets can be found, inter alia, in VDI Guideline 2157. In addition, an embodiment of the planetary gear stages with simple planetary gearsets or double planetary gearsets of illustrated embodiments may differ. In kinematically equivalent manner, it is for example possible to replace a Einfachplanetenradsatz by a Doppelplanetenradsatz, in addition to a kinematic same mode of action additionally in particular a stationary translation of the planetary gear must be adjusted. In particular, in a training by means of a Doppelplanetenradsatzes basically a connection of a sun gear and a planet, a ring gear and a planet carrier or a sun gear and a ring gear are exchanged, for a kinematically same mode of action additionally in particular a level translation of the planetary must be adjusted.
Unter einem „Getriebeeingangselement“ soll ferner insbesondere ein Getriebeelement, das zumindest konstruktiv zur drehfesten Anbindung einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, verstanden werden. Unter einem „Getriebeausgangselement“ soll insbesondere ein Getriebeelement, das zumindest konstruktiv zur drehfesten Anbindung eines Achsantriebs vorgesehen ist, verstanden werden. Unter einem „Getriebeelement“ soll insbesondere eine Ausgestaltung verstanden werden, die zur permanenten drehfesten Verbindung zwischen den Sonnenrädern, Planetenradträgern, Hohlrädern und/oder Kopplungselementen vorgesehen ist. Unter „zumindest konstruktiv“ soll insbesondere verstanden werden, dass konstruktiv eine entsprechende Ausgestaltung vorgesehen ist, in einem eventuellen Ausführungsbeispiel aber von einer funktionellen Nutzung der konstruktiven Ausgestaltung abgesehen werden kann. Unter „konstruktiv zur Schaltung eines Getriebegangs vorgesehen“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass mittels der Schalteinheiten, insbesondere der Kupplungseinheiten und/oder Bremseinheiten, mechanisch ein entsprechender Getriebegang grundsätzlich bildbar ist, unabhängig davon, ob im Rahmen einer Schaltstrategie auf die Schaltung des Getriebegangs verzichtet wird oder nicht. Beispielsweise können in einer Ausgestaltung die Schalteinheiten konstruktiv zur Schaltung von mehr Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen sein, als es sinnvoll sein kann, sie im Rahmen einer Betriebsstrategie für das Mehrstufengetriebe zu schalten. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.In particular, a transmission element, which is provided at least structurally for the non-rotatable connection of a crankshaft of an internal combustion engine, should be understood as a "transmission input element". A "transmission output element" is to be understood, in particular, as a transmission element which is provided, at least structurally, for the non-rotatable connection of a final drive. A "transmission element" is to be understood in particular an embodiment which is provided for permanent non-rotatable connection between the sun gears, planetary carriers, ring gears and / or coupling elements. By "at least constructive" is to be understood in particular that a corresponding design is provided structurally, but in a possible embodiment of a functional use of the structural design can be dispensed with. In this context, the term "constructively provided for the shifting of a transmission gear" should be understood in particular as meaning that a corresponding gear train can be formed mechanically by means of the shifting units, in particular the clutch units and / or brake units, regardless of whether in the context of a shift strategy to the circuit of Transmission gear is omitted or not. For example, in one embodiment, the switching units may be structurally provided for switching more forward gears, as it may be useful to switch them as part of an operating strategy for the multi-speed transmission. By "provided" is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
Vorzugsweise sind zumindest vier, vorteilhaft genau vier, der Schalteinheiten als Kupplungen ausgebildet. Zudem sind vorzugsweise zumindest zwei, vorteilhaft zumindest drei und besonders bevorzugt genau drei der Schalteinheiten als Bremsen ausgebildet. Unter einer Schalteinheit, die als „Kupplung“ ausgebildet ist, soll insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die in einem Leistungsfluss zwischen zwei der Planetenradstufen oder zwischen einer Planetenradstufe und der weiteren Zahnradstufe angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, ihre zwei drehbar angeordneten Kopplungselemente, die in einem geöffneten Zustand unabhängig voneinander verdrehbar sind, in einem geschlossenen Zustand drehfest miteinander zu verbinden. Unter einer Schalteinheit, die als „Bremse“ ausgebildet ist, soll insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die wirkungsmäßig zwischen einer der Planetenradstufen oder der weiteren Zahnradstufe und einem Getriebegehäuse angeordnet ist und die dazu vorgesehen ist, ihr drehbares Kopplungselement, das in einem geöffneten Zustand unabhängig von dem Getriebegehäuse verdrehbar ist, in einem geschlossenen Zustand mit ihrem drehfest mit dem Getriebegehäuse verbundenen Kopplungselement drehfest zu verbinden. Unter „drehfest verbunden“ soll insbesondere eine Verbindung verstanden werden, bei der ein Leistungsfluss über eine vollständige Umdrehung gemittelt mit einem unveränderten Drehmoment, einer unveränderten Drehrichtung und/oder einer unveränderten Drehzahl übertragen wird.Preferably, at least four, preferably exactly four, of the switching units are designed as clutches. In addition, preferably at least two, advantageously at least three and particularly preferably exactly three of the switching units are designed as brakes. Under a switching unit, which is designed as a "clutch", should in particular a switching unit be understood, which is arranged in a power flow between two of the planetary gear or between a planetary gear and the other gear stage and which is intended to rotate their two rotatably arranged coupling elements which are independently rotatable in an open state, in a closed state against rotation with each other connect. Under a switching unit, which is designed as a "brake" should be understood in particular a switching unit, which is operatively arranged between one of the planetary gear or the other gear stage and a transmission housing and which is provided, their rotatable coupling element, the independent in an open state is rotatable by the transmission housing to connect in a closed state with its rotatably connected to the transmission housing coupling member rotatably. By "non-rotatably connected" is meant in particular a connection in which a power flow over a complete revolution averaged with an unchanged torque, an unchanged direction of rotation and / or an unchanged speed is transmitted.
Unter einer „Schalteinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere keine Kupplung verstanden werden, die einem durch die Planetenradstufen und der weiteren Zahnradstufe ausgebildeten Zahnradsatz vorgeschaltet oder nachgeschaltet ist. Unter einer „dem Zahnradsatz vorgeschalteten Kupplung“ soll insbesondere eine Kupplung verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebeeingangselement angeordnet ist, wie beispielsweise eine Trennkupplung oder eine Anfahrkupplung. Unter einer „dem Zahnradsatz nachgeschalteten Kupplung“ soll insbesondere eine Kupplungseinheit verstanden werden, die in zumindest einem Getriebegang in einem Leistungsfluss zwischen dem Getriebeausgangselement und einem Achsantrieb angeordnet ist, wie beispielsweise eine Allradkupplung. Grundsätzlich kann eine Schaltbarkeit des Mehrstufengetriebes durch eine dem Zahnradsatz vorgeschaltete oder nachgeschaltete Kupplungseinheit erhöht werden. Mindestens eine Schalteinheit kann als Klauenkupplung mit oder ohne Synchronisiereinheit zur weiteren Verlustreduktion ausgeführt werden.In this context, a "switching unit" should in particular not be understood to mean a clutch which is connected upstream or downstream of a gear set formed by the planetary gear stages and the further gear stage. A "gearset preceding the clutch" is to be understood in particular a clutch which is arranged in at least one gear in a power flow between the engine and the transmission input member, such as a clutch or a starting clutch. A "gearset downstream of the clutch" should be understood in particular a clutch unit which is arranged in at least one gear in a power flow between the transmission output member and a final drive, such as an all-wheel drive. In principle, a switchability of the multistage transmission can be increased by a clutch unit upstream or downstream of the gear unit. At least one switching unit can be designed as a dog clutch with or without synchronization unit for further loss reduction.
Vorzugsweise umfasst das Mehrstufengetriebe Aktuatoren zur automatisierten Schaltung der Schalteinheiten. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, zumindest einen Teil der Schalteinheiten zumindest teilweise selbstständig schaltend auszuführen. Eine selbstständig schaltende Schalteinheit, insbesondere eine Kupplungseinheit oder Bremseinheit, ist vorzugsweise als ein Freilauf ausgebildet.The multistage transmission preferably comprises actuators for the automated switching of the switching units. In principle, it is also possible to perform at least a part of the switching units at least partially independently switching. An independently switching switching unit, in particular a coupling unit or brake unit, is preferably designed as a freewheel.
Die Schalteinheiten können grundsätzlich reibschlüssig oder formschlüssig ausgebildet sein. Unter einer „reibschlüssig ausgebildeten Schalteinheit“ soll dabei insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die zur Verbindung ihrer Kopplungselemente und/oder zur Anbindung ihres Kopplungselements zumindest zwei Reibpartner aufweist, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung reibschlüssig aneinander anliegen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand zumindest hauptsächlich durch Reibung erfolgt. Eine reibschlüssig ausgebildete Schalteinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenschalteinheit ausgebildet. Eine reibschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit ist dabei vorzugsweise als eine Lamellenkupplungseinheit und eine reibschlüssig ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Lamellenbremseinheit ausgebildet. Unter einer „formschlüssig ausgebildeten Schalteinheit“ soll ferner insbesondere eine Schalteinheit verstanden werden, die zur Verbindung ihrer Kopplungselemente und/oder zur Anbindung ihres Kopplungselements eine Verzahnung und/oder Klauen aufweist, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung formschlüssig ineinandergreifen, wobei eine Übertragung eines Leistungsflusses in einem vollständig geschlossenen Zustand zumindest hauptsächlich durch einen Formschluss erfolgt. Eine formschlüssig ausgebildete Schalteinheit ist vorzugsweise als eine Klauenschalteinheit ausgebildet und bevorzugt über eine Schiebemuffe schaltbar. Eine formschlüssig ausgebildete Kupplungseinheit ist dabei vorzugsweise als eine Klauenkupplungseinheit und eine formschlüssig ausgebildete Bremseinheit ist vorzugsweise als eine Klauenbremseinheit ausgebildet. Darüber hinaus sind die formschlüssig ausgebildeten Schalteinheiten vorzugsweise ohne eine Synchronisierung ausgeführt, können grundsätzlich aber auch eine Synchronisierung aufweisen.The switching units can in principle be formed frictionally or positively. A "frictionally engaged switching unit" should be understood to mean, in particular, a switching unit which has at least two friction partners for connecting its coupling elements and / or for connecting its coupling element, which frictionally abut one another to produce a rotationally fixed connection, wherein a transmission of a power flow in one completely closed state at least mainly by friction. A frictionally engaged switching unit is preferably designed as a lamella switching unit. A frictionally engaged coupling unit is preferably in the form of a multi-disc clutch unit, and a frictionally engaged brake unit is preferably designed as a multi-disc brake unit. A "form-fitting switching unit" should also be understood in particular a switching unit which has a toothing and / or claws for connecting their coupling elements and / or for connecting their coupling element, which interlock positively to produce a rotationally fixed connection, wherein a transmission of a power flow in a completely closed state is at least mainly done by a positive connection. A form-fitting switching unit is preferably designed as a claw switching unit and preferably switchable via a sliding sleeve. A form-fitting coupling unit is preferably as a dog clutch unit and a form-locking brake unit is preferably designed as a dog brake unit. In addition, the form-fitting trained switching units are preferably carried out without synchronization, but in principle may also have a synchronization.
Im vorliegenden Fall ist vorteilhaft zumindest ein Teil der Schalteinheiten formschlüssig ausgebildet. Insbesondere ist zumindest eine, vorzugsweise zwei, besonders bevorzugt genau zwei, der Schalteinheiten als eine Klauenschalteinheit ausgebildet. Dadurch kann ein Schleppverlust geringgehalten werden, wodurch ein Leistungsverlust innerhalb des Mehrstufengetriebes vorteilhaft verringert werden kann. Zudem können vorteilhaft Getriebeverluste reduziert werden, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Lamellenschalteinheiten.In the present case, at least a portion of the switching units is advantageously formed positively. In particular, at least one, preferably two, particularly preferably exactly two, of the switching units is designed as a claw switching unit. As a result, a drag loss can be kept low, whereby a power loss within the multi-speed transmission can be advantageously reduced. In addition, transmission losses can advantageously be reduced, in particular in comparison to conventional lamellae switching units.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die weitere Zahnradstufe als Planetenradstufe ausgebildet ist, wobei das Hohlrad der dritten Planetenradstufe permanent drehfest mit dem Sonnenrad der vierten Planetenradstufe verbunden ist. Vorzugsweise ist eine vierte Schalteinheit dazu vorgesehen, das Sonnenrad der dritten Planetenradstufe und den Planetenradträger der vierten Planetenradstufe drehfest zu verbinden. Es wird ferner vorgeschlagen, dass eine siebte Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Hohlrad der vierten Planetenradstufe gehäusefest anzuordnen. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhaftes Mehrstufengetriebe bereitgestellt werden. Es kann insbesondere ein Mehrstufengetriebe bereitgestellt werden, welches aus vier Planetenradstufen besteht.It is also proposed that the further gear stage is designed as a planetary gear, wherein the ring gear of the third planetary gear is permanently connected rotationally fixed to the sun gear of the fourth planetary gear. Preferably, a fourth switching unit is provided for rotatably to the sun gear of the third planetary gear and the planet carrier of the fourth planetary gear connect. It is also proposed that a seventh switching unit is provided to arrange the ring gear of the fourth planetary gear fixed to the housing. As a result, in particular an advantageous multi-stage transmission can be provided. In particular, a multi-stage transmission can be provided, which consists of four planetary gear stages.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die weitere Zahnradstufe als Stirnradstufe ausgebildet ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte Querstruktur erreicht werden. Unter einer „Stirnradstufe“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Paarung aus zumindest zwei miteinander kämmenden Stirnrädern, verstanden werden, die vorzugsweise in einer Zahnradebene angeordnet sind. Vorteilhafterweise weist die Stirnradpaarung genau ein Standübersetzungsverhältnis auf. Es wird weiter vorgeschlagen, dass eine siebte Schalteinheit dazu vorgesehen ist, das Hohlrad der dritten Planetenradstufe und ein erstes Stirnrad einer ersten Zahnradebene der Stirnradstufe drehfest zu verbinden. Vorzugsweise ist ferner eine vierte Schalteinheit der Schalteinheiten dazu vorgesehen, das Sonnenrad der dritten Planetenradstufe und ein drittes Stirnrad einer zweiten Zahnradebene der Stirnradstufe drehfest zu verbinden. Alternativ wird vorgeschlagen, dass eine vierte Schalteinheit innerhalb der Stirnradstufe integriert ist. Vorzugsweise weist die vierte Schalteinheit drei Schaltstellungen auf, wobei eine dritte Schaltstellung insbesondere einer geschlossenen Schaltstellung der siebten Schalteinheit entspricht. Bei Realisierung der weiteren Zahnradstufe als eine Stirnradstufe können die der Zahnradstufe zugeordneten Schalteinheiten insbesondere sowohl innerhalb der Stirnradstufe als auch außerhalb integriert werden.Furthermore, it is proposed that the further gear stage is designed as a spur gear. As a result, an advantageous transverse structure can be achieved. In this context, a "spur gear stage" is to be understood as meaning, in particular, a pairing of at least two mutually meshing spur gears, which are preferably arranged in a gear wheel plane. Advantageously, the Stirnradpaarung exactly one stand translation ratio. It is further proposed that a seventh shift unit is provided for non-rotatably connecting the ring gear of the third planetary gear stage and a first spur gear of a first gear level of the spur gear stage. Preferably, a fourth switching unit of the switching units is further provided to rotatably connect the sun gear of the third planetary gear and a third spur gear of a second gear level of the spur gear. Alternatively, it is proposed that a fourth switching unit is integrated within the spur gear. Preferably, the fourth switching unit has three switching positions, wherein a third switching position corresponds in particular to a closed switching position of the seventh switching unit. When the further gear stage is realized as a spur gear stage, the gear units assigned to the gear stage can in particular be integrated both within the spur gear stage and outside.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Mehrstufengetriebe zumindest eine elektrische Maschine mit zumindest einem Rotor aufweist, welcher permanent drehfest mit dem Sonnenrad der ersten Planetenrastufe verbunden ist. Durch eine solche Ausgestaltung kann ein vorteilhaft hybridisiertes Mehrstufengetriebe mit einer Grundstruktur bereitgestellt werden, das eine Ausgestaltung mit einer hohen Flexibilität und/oder einem hohen Wirkungsgrad ermöglicht. Durch geschicktere Anordnung der Radsätze und der Schalteinheiten ergibt sich eine gute Integrationsmöglichkeit für die E-Maschine. Hierdurch können EVT-Bereiche bzw. E-Gänge vorteilhaft dargestellt werden. Die Belastungen der E-Maschine können durch eine bessere Übersetzungsbildung reduziert werden. Dies führt zu kleineren, leichteren und drehmomentreduzierten E-Maschinen, was sich sehr stark positiv auf die zusätzlichen Kosten im Vergleich zu einem „normalen“ Automatikgetriebe auswirkt. Des Weiteren wirken sich die leichteren und drehmassenreduzierten E-Maschinen auch positiv auf den Verbrauch aus.It is also proposed that the multistage transmission has at least one electric machine with at least one rotor, which is permanently connected in a rotationally fixed manner to the sun gear of the first planetary gear stage. By such a configuration, an advantageously hybridized multi-stage transmission can be provided with a basic structure, which allows a configuration with a high flexibility and / or a high efficiency. By clever arrangement of the wheelsets and the switching units results in a good integration option for the electric motor. As a result, EVT areas or e-gears can be advantageously displayed. The loads of the electric motor can be reduced by a better ratio formation. This leads to smaller, lighter and torque-reduced electric machines, which has a very positive effect on the additional costs compared to a "normal" automatic transmission. Furthermore, the lighter and reduced-torque electric machines also have a positive effect on fuel consumption.
Die Begriffe „axial“ und „radial“ sind im Folgenden insbesondere auf eine Hauptrotationsachse des Mehrstufengetriebes bezogen, sodass der Ausdruck „axial“ insbesondere eine Richtung bezeichnet, die parallel oder koaxial zu der Hauptrotationsachse verläuft. Ferner bezeichnet der Ausdruck „radial“ insbesondere eine Richtung, die senkrecht zu der Hauptrotationsachse verläuft. Unter einer „getriebeeingangsseitigen Anordnung“ soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder der Brennkraftmaschine zugewandt ist. Unter einer „getriebeausgangsseitigen Anordnung“ soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder der Brennkraftmaschine abgewandt ist, auch wenn das weitere Bauteil in axialer Richtung nach dem Getriebeausgangselement angeordnet ist, beispielsweise, weil das Getriebeausgangselement zwischen zwei Planetenradstufen angeordnet ist.The terms "axial" and "radial" are referred to below in particular to a main axis of rotation of the multi-speed transmission, so that the expression "axially" in particular denotes a direction which is parallel or coaxial with the main axis of rotation. Further, the term "radial" refers particularly to a direction which is perpendicular to the main axis of rotation. A "transmission input-side arrangement" is to be understood in particular as meaning that the named component is arranged on one side of the further component, which faces the transmission input element and / or the internal combustion engine. A "gear output-side arrangement" is to be understood in particular that said component is arranged on one side of the further component, which faces away from the transmission input element and / or the internal combustion engine, even if the further component is arranged in the axial direction after the transmission output element, for example because the transmission output member is disposed between two planetary gear stages.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages will become apparent from the following description of the figures. In the figures, four embodiments of the invention are shown. The figures, the description of the figures and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Antriebseinheit und mit einem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe, -
2 ein Getriebeschema des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes, -
3 ein Schaltschema für das Mehrstufengetriebe, -
4 eine Lastschaltbarkeit des Mehrstufengetriebes, -
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Getriebeschemas des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes mit einer E-Maschine, -
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Getriebeschemas des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes mit einer Stirnradstufe und -
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Getriebeschemas des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes mit der Stirnradstufe und integrierten Schalteinheiten.
-
1 a schematic representation of a motor vehicle with a drive unit and with a multi-speed transmission according to the invention, -
2 a transmission diagram of the multi-speed transmission according to the invention, -
3 a circuit diagram for the multistage transmission, -
4 a load shiftability of the multi-speed transmission, -
5 a further embodiment of a transmission diagram of the multi-speed transmission according to the invention with an electric motor, -
6 a further embodiment of a transmission scheme of the multi-speed transmission according to the invention with a spur gear and -
7 a further embodiment of a transmission scheme of the multi-speed transmission according to the invention with the spur gear and integrated switching units.
Die
Die
Das Mehrstufengetriebe
Das Mehrstufengetriebe
Die Schalteinheiten
Das Mehrstufengetriebe
Weiterhin ist das Mehrstufengetriebe
Eine Anzahl der tatsächlich verwendeten Vorwärtsgetriebegänge
Das Mehrstufengetriebe
Das Mehrstufengetriebe
Weiter weist das Mehrstufengetriebe
Das Getriebeeingangselement
Die Planetenradstufen
Die erste Planetenradstufe
Die zweite Planetenradstufe
Die dritte Planetenradstufe
Die vierte Planetenradstufe
Vier Schalteinheiten
Drei Schalteinheiten
Zur Verbindung der Planetenradstufen
Das Getriebeeingangselement
Ferner ist die erste Schalteinheit
Des Weiteren ist die fünfte Schalteinheit
Die erste Schalteinheit
Das in
In den
Das Mehrstufengetriebe
Das Getriebeschema unterscheidet sich insbesondere darin, dass das Mehrstufengetriebe
Das Mehrstufengetriebe
Das Getriebeschema unterscheidet sich insbesondere in der Ausgestaltung der Zahnradstufe
Die vierte Schalteinheit
Das Mehrstufengetriebe
Die Stirnradstufe
Das Getriebeschema unterscheidet sich insbesondere durch die Integration der vierten Schalteinheit
Die vierte Schalteinheit
Die siebte Schalteinheit entfällt. Dadurch entsteht eine permanent drehfeste Verbindung zwischen dem Hohlrad
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- GetriebeeingangselementTransmission input member
- 1111
- GetriebeausgangselementTransmission output member
- 1212
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 1313
- E-MaschineE-machine
- 1414
- Rotorrotor
- 1515
- Antriebsraddrive wheel
- 1616
- Antriebseinheitdrive unit
- 1717
- MehrstufengetriebeMulti-speed transmission
- 1818
- Getriebegehäusegearbox
- 1919
- Getriebeelementgear element
- 2020
- Getriebeelementgear element
- 2121
- Getriebeelementgear element
- 2222
- Getriebeelementgear element
- 2323
- Getriebeelementgear element
- 2424
- Abtriebswelleoutput shaft
- P1P1
- Planetenradstufeplanetary gear
- P11P11
- Sonnenradsun
- P12P12
- Planetenradträgerplanet
- P13P13
- Hohlradring gear
- P14P14
- Planetenräderplanetary gears
- P2P2
- Planetenradstufeplanetary gear
- P21P21
- Sonnenradsun
- P22P22
- PlanetenradtägerPlanetenradtäger
- P23P23
- Hohlradring gear
- P24P24
- Planetenräderplanetary gears
- P3P3
- Planetenradstufeplanetary gear
- P31P31
- Sonnenradsun
- P32P32
- Planetenradträgerplanet
- P33P33
- Hohlradring gear
- P34P34
- Planetenräderplanetary gears
- P4P4
- Planetenradstufeplanetary gear
- P41P41
- Sonnenradsun
- P42P42
- Planetenradträgerplanet
- P43P43
- Hohlradring gear
- P44P44
- Planetenräder planetary gears
- Z4Z4
- Zahnradstufegear stage
- Q4Q4
- Stirnradstufespur gear
- Q41Q41
- Zahnradgear
- Q42Q42
- Zahnradgear
- Q43Q43
- Zahnradgear
- Q44Q44
- Zahnradgear
- R1R1
- RückwärtsgetriebegangReverse gear
- S1S1
- Schalteinheitswitching unit
- S11S11
- Kopplungselementcoupling element
- S12S12
- Kopplungselementcoupling element
- S2S2
- Schalteinheitswitching unit
- S21S21
- Kopplungselementcoupling element
- S22S22
- Kopplungselementcoupling element
- S3S3
- Schalteinheitswitching unit
- S31S31
- Kopplungselementcoupling element
- S32S32
- Kopplungselementcoupling element
- S4S4
- Schalteinheitswitching unit
- S41S41
- Kopplungselementcoupling element
- S42S42
- Kopplungselementcoupling element
- S43S43
- Kopplungselementcoupling element
- SE4SE4
- Schaltelementswitching element
- S5S5
- Schalteinheitswitching unit
- S51S51
- Kopplungselementcoupling element
- S6S6
- Schalteinheitswitching unit
- S61S61
- Kopplungselementcoupling element
- S7S7
- Schalteinheitswitching unit
- S71S71
- Kopplungselementcoupling element
- S72S72
- Kopplungselementcoupling element
- V1V1
- VorwärtsgetriebegangForward gear
- V2V2
- VorwärtsgetriebegangForward gear
- V3V3
- VorwärtsgetriebegangForward gear
- V4V4
- VorwärtsgetriebegangForward gear
- V5V5
- VorwärtsgetriebegangForward gear
- V6V6
- VorwärtsgetriebegangForward gear
- V7V7
- VorwärtsgetriebegangForward gear
- V8V8
- VorwärtsgetriebegangForward gear
- V9V9
- Vorwärtsgetriebegang Forward gear
- V10V10
- VorwärtsgetriebegangForward gear
- V11V11
- VorwärtsgetriebegangForward gear
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018007154.6A DE102018007154A1 (en) | 2018-09-11 | 2018-09-11 | Multi-speed transmission |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018007154.6A DE102018007154A1 (en) | 2018-09-11 | 2018-09-11 | Multi-speed transmission |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102018007154A1 true DE102018007154A1 (en) | 2019-04-11 |
Family
ID=65817115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102018007154.6A Withdrawn DE102018007154A1 (en) | 2018-09-11 | 2018-09-11 | Multi-speed transmission |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102018007154A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022238075A1 (en) | 2021-05-14 | 2022-11-17 | Mercedes-Benz Group AG | Hybrid drive system and vehicle |
-
2018
- 2018-09-11 DE DE102018007154.6A patent/DE102018007154A1/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2022238075A1 (en) | 2021-05-14 | 2022-11-17 | Mercedes-Benz Group AG | Hybrid drive system and vehicle |
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| DE102021002533B4 (en) | 2021-05-14 | 2023-05-25 | Mercedes-Benz Group AG | Hybrid propulsion system and vehicle |
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