DE102005007688A1

DE102005007688A1 - Mehrstufiges Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102005007688A1
Application number: DE200510007688
Authority: DE
Inventors: Rainer Höhnel; Wolfgang Fritz; Dirk Dr.-Ing. Heilenkötter; Bernhard Romanski
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-02-19
Filing date: 2005-02-19
Publication date: 2006-08-31

Abstract

Bei einem mehrstufigen Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle angeordneten und miteinander gekoppelten Teilgetrieben, darunter mindestens einem eingangsseitigen Teilgetriebe und einem ausgangsseitigen Teilgetriebe, die jeweils als ein Planetengetriebe ausgebildet sind und als Getriebebauteile mindestens ein außenverzahntes Sonnenrad, einen mehrere außenverzahnte Planetenräder tragenden Planetenträger, und ein innenverzahntes Hohlrad aufweisen, und die zur Einstellung verschiedener Gangstufen zumindest teilweise über mehrere, jeweils mit einem Getriebebauteil in Verbindung stehende Schaltelemente (C1, C2, C3, B1, B2) selektiv schaltbar sind, wobei eine Schaltkupplung (C4) als zusätzliches Schaltelement vorgesehen ist, mittels der zur Schaltung eines Direktgangs (G5) mit dem Übersetzungsverhältnis i = 1 durch ein Schließen eine Verbindung der Eingangswelle (4) mit der Ausgangswelle (5) herstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle angeordneten und miteinander gekoppelten Teilgetrieben, darunter mindestens einem eingangsseitigen Teilgetriebe und einem ausgangsseitigen Teilgetriebe, die jeweils als ein Planetengetriebe ausgebildet sind und als Getriebebauteile mindestens ein außenverzahntes Sonnenrad, einen mehrere außenverzahnte Planetenräder tragenden Planetenträger, und ein innenverzahntes Hohlrad aufweisen, und die zur Einstellung verschiedener Gangstufen zumindest teilweise über mehrere, jeweils mit einem Getriebebauteil in Verbindung stehende Schaltelemente selektiv schaltbar sind.
Mehrstufige Automatikgetriebe mit mehreren jeweils als Planetengetriebe ausgebildeten Teilgetrieben sind in unterschiedlicher Ausbildung und Anordnung bekannt, wobei die Getriebebauteile der Teilgetriebe teilweise drehfest mit der Eingangswelle oder mit der Ausgangswelle verbunden sind, gegenüber dem Getriebegehäuse festgelegt sind, oder zur Schaltung der Gangstufen über Schaltkupplungen als Schaltelemente miteinander verbindbar und/oder über Schaltbremsen als Schaltelemente gegenüber dem Getriebegehäuse arretierbar sind.

So ist beispielsweise aus der DE 690 10 472 T2 ein in der dortigen 3 abgebildete und als zweite Ausführungsform bezeichnetes mehrstufiges Automatikgetriebe bekannt, das aus zwei Teilgetrieben, einem eingangsseitigen und einem ausgangsseitigen Teilgetriebe besteht. Das eingangsseitige Teilgetriebe ist als einfacher Planetenradsatz ausgebildet, dessen Sonnenrad dauerhaft gegenüber dem Getriebegehäuse festgelegt und dessen Hohlrad dauerhaft drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist. Das ausgangsseitige Teilgetriebe ist als Ravigneaux-Radsatz ausgebildet, dessen Hohlrad dauerhaft drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist. Durch das selektive Schließen von jeweils zwei von fünf Schaltelementen, drei Schaltkupplungen und zwei Schaltbremsen, sind insgesamt sechs Vorwärts-Gangstufen und eine Rückwärts-Gangstufe schaltbar. Das bekannte Automatikgetriebe weist aufgrund der nur zwei Teilgetriebe und der relativ wenigen Schaltelemente zwar einen einfachen und kompakten Aufbau und einen günstigen Wirkungsgrad auf. Um aber einen zugeordneten Verbrennungskolbenmotor bei allen Fahrgeschwindigkeiten in einem hinsichtlich Durchzugsvermögen und spezifischem Kraftstoffverbrauch optimalen Drehzahlbereich betreiben zu können, ist zumindest eine weitere Vorwärts-Gangstufe zur Erzielung einer engeren Gangabstufung und ggf. auch einer größeren Getriebespreizung wünschenswert.

In der DE 102 50 374 A1 ist ein ähnliches, in der Beschreibung als abgewandelte Ausführung der ersten Ausführungsform bezeichnetes und in der dortigen 3 abgebildetes, Automatikgetriebe beschrieben, das ebenfalls aus zwei Teilgetrieben gebildet ist. Das eingangsseitige Teilgetriebe ist als ein Doppelritzel-Planetenradsatz ausgebildet, dessen Sonnenrad dauerhaft drehfest mit der Eingangswelle verbunden und dessen Planetenträger dauerhaft gegenüber dem Getriebegehäuse festgelegt ist. Das ausgangsseitige Teilgetriebe ist als Ravigneaux-Radsatz ausgebildet, dessen Hohlrad dauerhaft drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist. Durch das selektive Schließen von jeweils zwei von sechs Schaltelementen, vier Schaltkupplungen und zwei Schaltbremsen, sind insgesamt sieben Vorwärts-Gangstufen und eine Rückwärts-Gangstufe schaltbar. Dabei ist die als Direktgang wirksame fünfte Vorwärts-Gangstufe durch das gleichzeitige Schließen der dritten Schaltkupplung C3, durch die der Planetenträger des ausgangsseitigen Teilgetriebes mit der Eingangswelle verbindbar ist, und der vierten Schaltkupplung C4, durch die derselbe Planetenträger mit dem radial größeren Sonnenrad des ausgangsseitigen Teilgetriebes verbindbar ist, schaltbar, wobei das ausgangsseitige Teilgetriebe durch das Schließen der vierten Schaltkupplung C4 in sich blockiert wird und angetrieben von der Eingangswelle über die dritte Schaltkupplung C3 starr umläuft. Die vierte Schaltkupplung C4 ist zentral innerhalb des Automatikgetriebes angeordnet, so dass die Ergänzung eines vorhandenen Automatikgetriebes durch den Einbau einer derartig angeordneten zusätzlichen Schaltkupplung, wenn überhaupt, nachteilig nur mit größeren konstruktiven Änderungen möglich ist. Des weiteren ist ein derartig realisierter Direktgang bei Schaltvorgängen mit hohen Trägheitskräften an einzelnen zu beschleunigenden und zu verzögernden Bauteilen des ausgangsseitigen Teilgetriebes verbunden, was zu Schaltverzögerungen und zu verstärktem Verschleiß an den zugeordneten Schaltelementen führt.

Ein weiteres derartiges mehrstufiges Automatikgetriebe, das von zwei Teilgetrieben gebildet wird, ist aus DE 199 49 507 A1 unter Bezugnahme auf die dortige 9A bekannt. Das eingangsseitige Teilgetriebe ist als ein Doppelritzel-Planetenradsatz ausgebildet, dessen Sonnenrad dauerhaft drehfest mit der Eingangswelle verbunden und dessen Planetenträger dauerhaft gegenüber dem Getriebegehäuse festgelegt ist. Das ausgangsseitige Teilgetriebe ist als Ravigneaux-Radsatz ausgebildet, dessen Hohlrad dauerhaft drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist. Durch das selektive Schließen von jeweils zwei von sechs Schaltelementen, vier Schaltkupplungen und zwei Schaltbremsen, sind maximal acht Vorwärts-Gangstufen und zwei Rückwärts-Gangstufen schaltbar. Dabei ist die als Direktgang wirksame sechste Vorwärts-Gangstufe durch das gleichzeitige Schließen des zweiten Schaftelementes B, durch das das radial größere Sonnenrad des ausgangsseitigen Teilgetriebes mit der Eingangswelle verbindbar ist, und des fünften Schaltelementes E, durch das der Planetenträger des ausgangsseitigen Teilgetriebes mit der Eingangswelle verbindbar ist, schaltbar, wobei das ausgangsseitige Teilgetriebe durch den Antrieb des radial größeren Sonnenrades und des Planetenträgers mit derselben Drehzahl durch die Eingangswelle als ganzes starr umläuft. Auch wenn das zweite Schaltelement B in diesem Fall außer für die Schaltung des Direktgangs auch zur Schaltung der vierten Vorwärts-Gangstufe dient, sind dieselben Nachteile wie bei dem zuvor behandelten Automatikgetriebe aus der DE 102 50 374 A1 festzustellen.

Schließlich ist in der DE 199 10 299 C1 ein Automatikgetriebe bekannt, das in der Ausführung nach der dortigen 5 aus drei Teilgetrieben gebildet ist. Das eingangsseitige Teilgetriebe ist als ein Ravigneaux-Radsatz ausgebildet, dessen Planetenträger über eine Freilaufkupplung drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist. Das ausgangsseitige Teilgetriebe ist ebenso wie das zur Drehrichtungsumkehr verwendete dritte Teilgetriebe jeweils als ein einfacher Planetenradsatz ausgebildet, wobei der Planetenträger des ausgangsseitigen Teilgetriebes dauerhaft drehfest mit der Ausgangswelle und das Hohlrad des ausgangsseitigen Teilgetriebes dauerhaft drehfest mit dem Planetenträger des dritten Teilgetriebes verbunden ist. Bei diesem Automatikgetriebe sind durch das selektive Schließen von jeweils drei von sieben Schaltelementen, drei Schaltkupplungen und vier Schaltbremsen, maximal sieben Vorwärts-Gangstufen und drei Rückwärts-Gangstufe schaltbar. Aufgrund der Ausbildung und Anordnung der Teilgetriebe und der Schaltelemente weist das Automatikgetriebe aber nachteilig eine hohe Komplexität und eine insbesondere für einen Quereinbau der aus einem zugeordneten Antriebsmotor und dem Automatikgetriebe gebildeten Antriebseinheit ungeeignet große axiale Baulänge auf.

Es ist daher das Problem der vorliegenden Erfindung, ein vorhandenes Automatikgetriebe der eingangs genannten Art auf einfache und Platz sparende Weise mit einer weiteren Vorwärts-Gangstufe zu versehen.

Das Problem wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum einen dadurch gelöst, dass eine Schaltkupplung als zusätzliches Schaltelement vorgesehen ist, mittels der zur Schaltung eines Direktgangs mit dem Übersetzungsverhältnis i = 1 durch ein Schließen eine unmittelbare Verbindung der Eingangswelle mit der Ausgangswelle herstellbar ist.

Bei dieser ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes ist durch die direkte Anordnung der zusätzlichen Schaltkupplung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle neben der Schaltkupplung selbst nur eine ausgangsseitige Verlängerung der Eingangswelle erforderlich, so dass der Aufwand und der Platzbedarf für die Ausrüstung des ursprünglichen Automatikgetriebes mit dem neuen Direktgang sehr gering ist.

Alternativ dazu besteht eine zweite Lösung des Problems in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 2 darin, dass an einem der Teilgetriebe, das ein über eine zugeordnete Schaltkupplung mit der Eingangswelle verbindbares Getriebebauteil aufweist, eine Schaltkupplung als zusätzliches Schaltelement zur Verbindung des betreffenden Getriebebauteils mit der Ausgangswelle angeordnet ist, mittels der zur Schaltung eines Direktgangs mit dem Übersetzungsverhältnis i = 1 durch ein Schließen beider Schaltkupplungen eine mittelbare Verbindung der Eingangswelle mit der Ausgangswelle herstellbar ist.

Bei dieser erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform des Automatikgetriebes erfolgt der Kraftfluss zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle bei geschaltetem Direktgang somit bei geschlossener zugeordneter Schaltkupplung und geschlossener zusätzlicher Schaltkupplung über das weitere Getriebebauteil. Der Aufwand und der Platzbedarf für die Ausrüstung des ursprünglichen Automatikgetriebes mit dem neuen Direktgang ist daher ebenso gering wie bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Vorteilhafte Ausgestaltungen beider Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes sind Gegenstand der Unteransprüche 3 bis 13.

Die erfindungsgemäße Ergänzung mit einem zusätzlichen Direktgang ist prinzipiell bei allen Bauarten von Automatikgetrieben anwendbar, jedoch besonders vorteilhaft bei einem Automatikgetriebe, das eine besonders kurze axiale Baulänge aufweisen soll, um bei einem Kraftfahrzeug z.B. einen Quereinbau der Antriebseinheit zu ermöglichen oder bei einem Längseinbau der Antriebseinheit eine günstige Achslastverteilung und im Frontbereich eine große Crashzone zu ermöglichen. In diesem Sinne kommt die erfindungsgemäße Erweiterung um den Direktgang bevorzugt bei einem Automatikgetriebe zur Anwendung, das aus zwei Teilgetrieben besteht, dessen eingangsseitiges Teilgetriebe als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, das permanent gegenüber dem Getriebegehäuse festgelegt ist, mit einer Gruppe von Planetenrädern, die mit dem Sonnenrad in Verzahnungseingriff stehen und auf einem gemeinsamen Planetenträger drehbar gelagert sind, und mit einem Hohlrad, das mit den Planetenrädern kämmt und permanent drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist, ausgebildet ist, dessen ausgangsseitiges Teilgetriebe als ein Ravigneaux-Radsatz mit einem ersten, radial kleineren Sonnenrad, das mit einer ersten Gruppe axial kurzer Planetenräder kämmt, mit einem zweiten, radial größeren Sonnenrad, das mit einer zweiten Gruppe axial langer Planetenräder kämmt, die jeweils mit einem der axial kurzen Planetenräder in Verzahnungseingriff stehen, mit einem Planetenträger, auf dem die axial kurzen Planetenräder und die axial langen Planetenräder drehbar gelagert sind, und mit einem Hohlrad, das mit den axial langen Planetenrädern kämmt und permanent drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist, ausgebildet ist, wobei das radial kleinere Sonnenrad mittels einer ersten Schaltkupplung C1 selektiv mit dem Planetenträger des eingangsseitigen Teilgetriebes verbindbar ist, das radial größere Sonnenrad mittels einer zweiten Schaltkupplung C2 selektiv mit dem Planetenträger des eingangsseitigen Teilgetriebes verbindbar ist, der Planetenträger mittels einer dritten Schaltkupplung C3 selektiv mit der Eingangswelle verbindbar ist, das radial größere Sonnenrad mittels einer ersten Schaltbremse B1 selektiv gegenüber dem Getriebegehäuse arretierbar ist, und der Planetenträger mittels einer zweiten Schaltbremse B2 selektiv gegenüber dem Getriebegehäuse arretierbar ist.

Im Fall der mittelbaren Schaltung des Direktgangs über das Getriebebauteil ist die zusätzliche Schaltkupplung C4 bei der vorgenannten Ausführung des ausgangsseitigen Teilgetriebes zweckmäßig an dem Planetenträger des ausgangsseitigen Teilgetriebes angeordnet, d.h. die Kraftübertragung erfolgt dann von der Eingangswelle über die dritte Schaltkupplung C3, den Planetenträger, und die zusätzliche Schaltkupplung C4 auf die Ausgangswelle.

Da das ursprüngliche, um den Direktgang erweiterte Automatikgetriebe zumeist schon mit einer weitgehend direkten Gangstufe mit einem Übersetzungsverhältnis nahe i = 1 versehen ist, sollte zumindest diese zu dem neuen Direktgang nächstgelegene Gangstufe zur Erzielung eines ausreichend großen Übersetzungssprungs im Bereich des Direktgangs in dem Fall, dass es sich um eine kleinere Gangstufe handelt, in ihrem Übersetzungsverhältnis vergrößert und in dem Fall, dass es sich um eine größere Gangstufe handelt, in ihrem Übersetzungsverhältnis verkleinert werden.

Die Ergänzung mit dem neuen Direktgang kann insgesamt zur Erzielung kleinerer Übersetzungssprünge des Automatikgetriebes genutzt werden, was dadurch realisierbar ist, dass die Übersetzungsverhältnisse der zu dem Direktgang kleineren Gangstufen mit Ausnahme der ersten Gangstufe vergrößert und/oder der zu dem Direktgang größeren Gangstufen mit Ausnahme der größten Gangstufe verkleinert werden. Hierdurch kann ein zugeordneter, als Verbrennungskolbenmotor ausgebildeter Antriebsmotor, noch besser als zuvor, in einem hinsichtlich Durchzugsvermögen und spezifischem Kraftstoffverbrauch optimalen Drehzahlbereich betrieben werden.

Ebenfalls kann die Ergänzung mit dem neuen Direktgang auch zur Erzielung einer größeren Getriebespreizung des Automatikgetriebes genutzt werden, was dadurch realisierbar ist, dass die Übersetzungsverhältnisse der zu dem Direktgang kleineren Gangstufen vergrößert und/oder der zu dem Direktgang größeren Gangstufen verkleinert werden. Hierdurch weist der zugeordnete Antriebsmotor vorteilhaft in den unteren Gangstufen eine höhere Durchzugskraft und in den oberen Gangstufen niedrigere Drehzahlen und demzufolge einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch auf.

In seiner geometrischen Anordnung ist die zusätzliche Schaltkupplung C4 bevorzugt dem ausgangsseitigen Teilgetriebe und der dritten Schaltkupplung C3 ausgangsseitig, in Kraftflussrichtung gesehen, axial nachgelagert, da damit der geometrische Aufbau des vorhandenen Automatikgetriebes weitgehend unverändert beibehalten werden kann und hierzu nur eine axiale Verlängerung der Eingangswelle erforderlich ist. Wenn dies aus Platzgründen aber nicht möglich ist oder eine besonders kurze axiale Baulänge des Automatikgetriebes erzielt werden soll, kann die zusätzliche Schaltkupplung C4 auch radial außerhalb der dritten Schaltkupplung C3 angeordnet sein. In diesem Fall ist bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes neben einer kurzen axialen Verlängerung der Eingangswelle eine radiale Erweiterung der Eingangswelle und eine entsprechende Anpassung der Ausgangswelle erforderlich. In der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes ist es vorteilhaft auch möglich, dass die zusätzliche Schaltkupplung C4 dem ausgangsseitigen Teilgetriebe und der dritten Schaltkupplung C3 eingangsseitig axial vorgelagert angeordnet ist.

Grundsätzlich ist eine Anordnung der zusätzlichen Schaltkupplung C4 innerhalb des Getriebegehäuses zu bevorzugen. Falls dies aber nicht möglich ist und das Getriebegehäuse in seinen Abmessungen weitgehend unverändert beibehalten werden soll, ist auch eine Anordnung der zusätzlichen Schaltkupplung C4 in einem Zusatzgehäuse möglich, das ausgangsseitig an das Getriebegehäuse angeflanscht ist. In diesem Fall ist es erforderlich, dass neben der Ausgangswelle auch die Eingangswelle axial verlängert und ausgangsseitig aus dem Getriebegehäuse herausgeführt wird, was z.B. in Form einer zentralen koaxialen Anordnung beider Wellen mit einer abschnittsweise als Hohlwelle ausgebildeten Ausgangswelle erfolgen kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die beispielhaft zur Erläuterung der Erfindung dienen.
Hierzu zeigt:
1 Eine schematische Ansicht einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes,
2 ein Schaltschema des Automatikgetriebes nach 1 mit ersten Übersetzungsbeispielen der Gangstufen,
3 ein Schaltschema des Automatikgetriebes nach 1 mit zweiten Übersetzungsbeispielen der Gangstufen,
4 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes,
5 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführung des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes,
6 eine schematische Ansicht des Basisgetriebes für das erfindungsgemäße Automatikgetriebe nach 1, 4, 5, 8, 10,
7 ein Schaltschema des Automatikgetriebes nach 6 mit Übersetzungsbeispielen der Gangstufen.
8 eine schematische Ansicht einer vierten Ausführung des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes,
9 ein Schaltschema des Automatikgetriebes nach 8 und 10 mit Übersetzungsbeispielen der Gangstufen gemäß 3,
10 eine schematische Ansicht einer fünften Ausführung des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes,
11 eine schematische Ansicht eines zu dem Basisgetriebe nach 6 äquivalenten Basisgetriebes für das erfindungsgemäße Automatikgetriebe nach 12 und 13,
12 eine schematische Ansicht einer zu der Ausführung nach 8 äquivalenten Ausführung des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes, und
13 eine schematische Ansicht einer zu der Ausführung nach 10 äquivalenten Ausführung des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes.
Ein beispielhaft als Basisgetriebe ausgewähltes bekanntes Automatikgetriebe 1' nach 6 besteht aus einem eingangsseitigen Teilgetriebe 2 und einem ausgangsseitigen Teilgetriebe 3, die zwischen einer Eingangswelle 4 und einer Ausgangswelle 5 angeordnet und durch ein selektives Schließen von drei Schaltkupplungen C1, C2, C3 und zwei Schaltbremsen B1, B2 schaltbar sind. Das eingangsseitige Teilgetriebe 2 ist als ein einfacher Planetenradsatz 6 mit einem Sonnenrad 8, das permanent gegenüber dem Getriebegehäuse 9 festgelegt ist, mit einer Gruppe von Planetenrädern 12, die mit dem Sonnenrad 8 in Verzahnungseingriff stehen und auf einem gemeinsamen Planetenträger 11 drehbar gelagert sind, und mit einem Hohlrad 10, das mit den Planetenrädern 12 kämmt und permanent drehfest mit der Eingangswelle 4 verbunden ist, ausgebildet. Das ausgangsseitige Teilgetriebe 3 ist als ein Ravigneaux-Radsatz 7 mit einem ersten, radial kleineren Sonnenrad 13, das mit einer ersten Gruppe axial kurzer Planetenräder 17 kämmt, mit einem zweiten, radial größeren Sonnenrad 14, das mit einer zweiten Gruppe axial langer Planetenräder 18 kämmt, die jeweils mit einem der axial kurzen Planetenräder 17 in Verzahnungseingriff stehen, mit einem Planetenträger 16, auf dem die axial kurzen Planetenräder 17 und die axial langen Planetenräder 18 drehbar gelagert sind, und mit einem Hohlrad 15, das mit den axial langen Planetenrädern 18 kämmt und permanent drehfest mit der Ausgangswelle 5 verbunden ist, ausgebildet. Das radial kleinere Sonnenrad 13 ist mittels der ersten Schaltkupplung C1 selektiv mit dem Planetenträger 11 des eingangsseitigen Teilgetriebes 2 verbindbar. Das radial größere Sonnenrad 14 ist mittels der zweiten Schaltkupplung C2 selektiv mit dem Planetenträger 11 des eingangsseitigen Teilgetriebes 2 verbindbar. Der Planetenträger 16 ist mittels der dritten Schaltkupplung C3 selektiv mit der Eingangswelle 4 verbindbar. Das radial größere Sonnenrad 14 ist mittels der ersten Schaltbremse B1 selektiv gegenüber dem Getriebegehäuse 9 arretierbar. Der Planetenträger 11 ist mittels der zweiten Schaltbremse B2 selektiv gegenüber dem Getriebegehäuse 9 arretierbar. Dieses Automatikgetriebe 1' weist sechs Vorwärts-Gangstufen G1–G6 und eine Rückwärts-Gangstufe R auf. Das zugeordnete Schaltschema ist in der Tabelle von 7 angegeben, wobei ein geschlossenes Schaltelement (Schaltkupplung C1, C2, C3 und Schaltbremse B1, B2) durch ein ausgefülltes Kreissymbol und ein geöffnetes Schaltelement durch ein fehlendes Symbol angegeben sind. In 7 sind ebenfalls beispielhaft die Übersetzungsverhältnisse i für die jeweiligen Gangstufen angegeben.
In 1 ist nun ein erfindungsgemäßes Automatikgetriebe 1 abgebildet. Dieses weist als Basisgetriebe beispielhaft das Automatikgetriebe 1' nach 7 auf, das um eine zusätzliche Schaltkupplung C4 erweitert ist, mittels der eine unmittelbare Verbindung der Eingangswelle 4 mit der Ausgangswelle 5 herstellbar und somit ein Direktgang mit dem Übersetzungsverhältnis i = 1 schaltbar ist. In der Ausführung nach 1 ist die zusätzliche Schaltkupplung C4 eingangsseitig an einer axialen Verlängerung 19 der Eingangswelle 4 befestigt und dem ausgangsseitigen Teilgetriebe 3 und der dritten Schaltkupplung C3 ausgangsseitig, in Kraftflussrichtung 20 gesehen, axial nachgelagert angeordnet. In der funktionell prinzipiell gleichen Ausführung nach 4 ist zur Erzielung einer kürzeren axialen Baulänge des Automatikgetriebes 1 die zusätzliche Schaltkupplung C4 eingangsseitig an einer axialen und radialen Erweiterung 21 der Eingangswelle 4 befestigt und radial außerhalb der dritten Schaltkupplung C3 angeordnet. In der Abbildung von 5 ist die zusätzliche Schaltkupplung C4 bei gleicher Funktionalität des Automatikgetriebes 1 zu den Ausführungen nach 1 und 4 in einem Zusatzgehäuse 22 angeordnet, das ausgangsseitig an das Getriebegehäuse 9 angeflanscht ist. Hierdurch kann das Basisgetriebe 1' mit seinem Getriebegehäuse 9 weitgehend unverändert beibehalten werden. Zur Anpassung sind im wesentlichen nur eine axiale Verlängerung 23 der Eingangswelle 4 und eine entsprechende Erweiterung 24 der Ausgangswelle 5 erforderlich.
Die vorgestellte Lösung bietet somit die Möglichkeit, ein vorhandenes Automatikgetriebe 1' auf einfache und platzsparende Weise mit einer weiteren Vorwärts-Gangstufe zu versehen. Das entsprechende Schaltschema des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes 1 ist in der Tabelle von 2 abgebildet, wobei die Übersetzungsverhältnisse der ursprünglich vorhandenen Gangstufen G1–G4, G6, G7, R und somit die Getriebespreizung von 6,05 beibehalten worden sind. Hierdurch liegen im Bereich des Direktgangs G5 besonders kurze Übersetzungssprünge vor. Wie in der Tabelle von 3 angegeben ist, kann die Ergänzung durch den zusätzlichen Direktgang G5 aber auch dazu genutzt werden, durch eine Veränderung der Verzahnungsgeometrie an den Teilgetrieben 2, 3 den Abstand der Übersetzungsverhältnisse der übrigen Gangstufen zu i = 1 zu vergrößern und somit eine größere Getriebespreizung von vorliegend 7,20 zu erzielen. Dies führt in den unteren Gangstufen G1–G4 zu einem größeren Durchzugsvermögen und in den oberen Gangstufen G6, G7 zu niedrigeren Drehzahlen und einem geringeren Kraftstoffverbrauch des zugeordneten Antriebsmotors.
Alternativ zu den bisher beschriebenen Ausführungen des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes 1 nach 1, 4, 5 die zusätzliche vierte Schaltkupplung C4 auch besonders platzsparend an dem Planetenträger 16 des ausgangsseitigen Teilgetriebes 3 angeordnet werden. In der Ausführung nach 8 ist die zusätzliche Schaltkupplung C4 radial außerhalb der dritten Schaltkupplung C3 angeordnet. In der Ausführung nach 10 ist die zusätzliche Schaltkupplung C4 dem ausgangsseitigen Teilgetriebe 3 und der dritten Schaltkupplung C3 eingangsseitig axial vorgelagert angeordnet. Bei diesen Ausführungen erfolgt die Kraftübertragung in der direkten Gangstufe G5 jeweils mittelbar über die geschlossenen Schaltkupplungen C3, C4 und den Planetenträger 16. Ein entsprechendes Schaltschema ist in 9 abgebildet.
Die bisher beschriebenen Ausführungen sowohl des Basisgetriebes 1' nach 6 als auch der erfindungsgemäßen Automatikgetriebe 1 nach 1, 4, 5, 8, 10 sind aufgrund der kolinearen Anordnung von Antriebswelle 4 und Abtriebswelle 5 bevorzugt für einen Längseinbau der aus dem zugeordneten Antriebsmotor und dem Automatikgetriebe 1, 1' gebildeten Antriebseinheit vorgesehen und weisen eine relativ große axiale Baulänge auf. In 11 ist nun ein Basisgetriebe 1'' abgebildet, das bei prinzipiell gleichem Aufbau und gleicher Funktionsweise wie das Basisgetriebe 1' nach 6 bevorzugt für einen Quereinbau der Antriebseinheit vorgesehen ist und eine kürzere axiale Baulänge aufweist. Das vorliegende Basisgetriebe 1'' unterscheidet sich von den vorbeschriebenen Ausführungen im wesentlichen dadurch, dass der Abtrieb über ein mit der Ausgangswelle 5 verbundenes, außenverzahntes Abtriebsrad 25 erfolgt, das mit einem Triebrad 26 in Verzahnungseingriff steht. Das Triebrad 26 kann einer achsparallel zu der Antriebswelle 4 und der Abtriebswelle 5 angeordneten Zwischenwelle oder dem Differenzialkorb eines Achsgetriebes zugeordnet sein. Des weiteren weist das Basisgetriebe 1'' eine zwischen dem Getriebegehäuse 9 und dem Planetenträger 16 des ausgangsseitigen Teilgetriebes 3 wirksam angeordnete Freilaufkupplung 27 auf, durch die, unabhängig von der vorliegenden Erfindung, eine Rückwärtsdrehung des Planetenträgers 16 verhindert wird.
Ausgehend von dem vorbeschriebenen Basisgetriebe 1'' nach 11 sind in 12 und 13 zu den Ausführungen nach 8 und 10 äquivalente Ausführungen des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes 1 abgebildet.

1: Automatikgetriebe
1': Automatikgetriebe, Basisgetriebe
2: (eingangsseitiges) Teilgetriebe
3: (ausgangsseitiges) Teilgetriebe
4: Eingangswelle
5: Ausgangswelle
6: einfacher Planetenradsatz
7: Ravigneaux-Radsatz
8: Sonnenrad
9: Getriebegehäuse
10: Hohlrad
11: Planetenträger
12: Planetenrad
13: (radial kleineres) Sonnenrad
14: (radial größeres) Sonnenrad
15: Hohlrad
16: Planetenträger
17: (axial kurzes) Planetenrad
18: (axial langes) Planetenrad
19: (axiale) Verlängerung
20: Kraftflussrichtung
21: (axiale und radiale) Erweiterung
22: Zusatzgehäuse
23: (axiale) Verlängerung
24: Erweiterung
25: Abtriebsrad
26: Triebrad
27: Freilaufkupplung
B1: (erste) Schaltbremse, Schaltelement
B2: (zweite) Schaltbremse, Schaltelement
C1: (erste) Schaltkupplung, Schaltelement
C2: (zweite) Schaltkupplung, Schaltelement
C3: (dritte) Schaltkupplung, Schaltelement
C4: (vierte) Schaltkupplung, Schaltelement
G1: (erste) (Vorwärts-)Gangstufe
G2: (zweite) (Vorwärts-)Gangstufe
G3: (dritte) (Vorwärts-)Gangstufe
G4: (vierte) (Vorwärts-)Gangstufe
G5: (fünfte) (Vorwärts-)Gangstufe
G6: (sechste) (Vorwärts-)Gangstufe
G7: (siebte) (Vorwärts-)Gangstufe
i: Übersetzungsverhältnis
R: (Rückwärts-)Gangstufe

Claims

Mehrstufiges Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle angeordneten und miteinander gekoppelten Teilgetrieben, darunter mindestens einem eingangsseitigen Teilgetriebe und einem ausgangsseitigen Teilgetriebe, die jeweils als ein Planetengetriebe ausgebildet sind und als Getriebebauteile mindestens ein außenverzahntes Sonnenrad, einen mehrere außenverzahnte Planetenräder tragenden Planetenträger, und ein innenverzahntes Hohlrad aufweisen, und die zur Einstellung verschiedener Gangstufen zumindest teilweise über mehrere, jeweils mit einem Getriebebauteil in Verbindung stehende Schaltelemente (C1, C2, C3, B1, B2) selektiv schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltkupplung (C4) als zusätzliches Schaltelement vorgesehen ist, mittels der zur Schaltung eines Direktgangs (G5) mit dem Übersetzungsverhältnis i = 1 durch ein Schließen eine unmittelbare Verbindung der Eingangswelle (4) mit der Ausgangswelle (5) herstellbar ist.
Mehrstufiges Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle angeordneten und miteinander gekoppelten Teilgetrieben, darunter mindestens einem eingangsseitigen Teilgetriebe und einem ausgangsseitigen Teilgetriebe, die jeweils als ein Planetengetriebe ausgebildet sind und als Getriebebauteile mindestens ein außenverzahntes Sonnenrad, einen mehrere außenverzahnte Planetenräder tragenden Planetenträger, und ein innenverzahntes Hohlrad aufweisen, und die zur Einstellung verschiedener Gangstufen zumindest teilweise über mehrere, jeweils mit einem Getriebebauteil in Verbindung stehende Schaltelemente (C1, C2, C3, B1, B2) selektiv schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Teilgetriebe (3), das ein über eine zugeordnete Schaltkupplung (C3) mit der Eingangswelle (4) verbindbares Getriebebauteil (16) aufweist, eine Schaltkupplung (C4) als zusätzliches Schaltelement zur Verbindung des betreffenden Getriebebauteils (16) mit der Ausgangswelle (5) angeordnet ist, mittels der zur Schaltung eines Direktgangs (G5) mit dem Übersetzungsverhältnis i = 1 durch ein Schließen beider Schaltkupplungen (C3, C4) eine mittelbare Verbindung der Eingangswelle (4) mit der Ausgangswelle (5) herstellbar ist.
Automatikgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eingangsseitige Teilgetriebe (2) als ein einfacher Planetenradsatz (6) mit einem Sonnenrad (8), das permanent gegenüber dem Getriebegehäuse (9) festgelegt ist, mit einer Gruppe von Planetenrädern (12), die mit dem Sonnenrad (8) in Verzahnungseingriff stehen und auf einem gemeinsamen Planetenträger (11) drehbar gelagert sind, und mit einem Hohlrad (10), das mit den Planetenrädern (12) kämmt und permanent drehfest mit der Eingangswelle (4) verbunden ist, ausgebildet ist, wobei der Planetenträger (11) über zumindest eine Schaltkupplung (C1, C2) mit einem Getriebebauteil des ausgangsseitigen Teilgetriebes (3) verbindbar ist.
Automatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgangsseitige Teilgetriebe (3) als ein Ravigneaux-Radsatz (7) mit einem ersten, radial kleineren Sonnenrad (13), das mit einer ersten Gruppe axial kurzer Planetenräder (17) kämmt, mit einem zweiten, radial größeren Sonnenrad (14), das mit einer zweiten Gruppe axial langer Planetenräder (18) kämmt, die jeweils mit einem der axial kurzen Planetenräder (17) in Verzahnungseingriff stehen, mit einem Planetenträger (16), auf dem die axial kurzen Planetenräder (17) und die axial langen Planetenräder (18) drehbar gelagert sind, und mit einem Hohlrad (15), das mit den axial langen Planetenrädern (18) kämmt und permanent drehfest mit der Ausgangswelle (5) verbunden ist, ausgebildet ist, wobei das radial kleinere Sonnenrad (13) mittels einer ersten Schaltkupplung C1 selektiv mit einem Getriebebauteil des eingangsseitigen Teilgetriebes (2) verbindbar ist, das radial größere Sonnenrad (14) mittels einer zweiten Schaltkupplung C2 selektiv mit einem Getriebebauteil des eingangsseitigen Teilgetriebes (2) verbindbar ist, der Planetenträger (16) mittels einer dritten Schaltkupplung C3 selektiv mit der Eingangswelle (4) verbindbar ist, das radial größere Sonnenrad (14) mittels einer ersten Schaltbremse B1 selektiv gegenüber dem Getriebegehäuse (9) arretierbar ist, und der Planetenträger (16) mittels einer zweiten Schaltbremse B2 selektiv gegenüber dem Getriebegehäuse (9) arretierbar ist.
Automatikgetriebe nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schaltkupplung C4 an dem Planetenträger (16) des ausgangsseitigen Teilgetriebes (3) angeordnet ist.
Automatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung eines ausreichend großen Übersetzungssprungs im Bereich des Direktgangs (G5) zumindest das Übersetzungsverhältnis der zu dem Direktgang (G5) nächstgelegenen Gangstufe (G4, G5) bei einer zu dem Direktgang (G5) kleineren Gangstufe (G4) vergrößert und bei einer zu dem Direktgang (G5) größeren Gangstufe (G6) verkleinert ist.
Automatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung kleinerer Übersetzungssprünge die Übersetzungsverhältnisse der zu dem Direktgang (G5) kleineren Gangstufen (G1–G4) mit Ausnahme der ersten Gangstufe (G1) vergrößert und/oder der zu dem Direktgang (G5) größeren Gangstufen (G6, G7) mit Ausnahme der größten Gangstufe (G7) verkleinert sind.
Automatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer größeren Getriebespreizung die Übersetzungsverhältnisse der zu dem Direktgang (G5) kleineren Gangstufen (G1–G4) vergrößert und/oder der zu dem Direktgang (G5) größeren Gangstufen (G6, G7) verkleinert sind.
Automatikgetriebe nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schaltkupplung C4 dem ausgangsseitigen Teilgetriebe (3) und der dritten Schaltkupplung C3 ausgangsseitig axial nachgelagert angeordnet ist.
Automatikgetriebe nach Anspruch 1 oder 2 und einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schaltkupplung C4 radial außerhalb der dritten Schaltkupplung C3 angeordnet ist.
Automatikgetriebe nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schaltkupplung C4 dem ausgangsseitigen Teilgetriebe (3) und der dritten Schaltkupplung C3 eingangsseitig axial vorgelagert angeordnet ist.
Automatikgetriebe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schaltkupplung C4 innerhalb des Getriebegehäuses (9) angeordnet ist.
Automatikgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schaltkupplung C4 in einem Zusatzgehäuse (22) angeordnet ist, das ausgangsseitig an das Getriebegehäuse (9) angeflanscht ist.