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Ein typisches Mehrgang-Automatikgetriebe benutzt eine Kombination aus Reibkupplungen, Planetenradanordnungen und festen Verbindungen, um mehrere Übersetzungsverhältnisse zu erreichen. Die Anzahl und physikalische Anordnung der Planetenradsätze im Allgemeinen werden durch den Bauraum, die Kosten und die gewünschten Drehzahlverhältnisse oder Gänge vorgeschrieben.
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DE 10 2004 040 904 A1 offenbart ein Achtganggetriebe mit zwei Kupplungen und drei Bremsen, die in Zweierkombinationen eingerückt werden, um einen jeden der acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang herzustellen.
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Obgleich gegenwärtige Automatikgetriebe ihren vorgesehenen Zweck erfüllen, ist der Bedarf nach neuen und verbesserten Getriebekonfigurationen, die ein verbessertes Leistungsvermögen, insbesondere von Standpunkten des Wirkungsgrades, des Ansprechvermögens und des ruhigen Betriebes aus, sowie einen verbesserten Bauraum, primär reduzierte Größe und reduziertes Gewicht, zeigen, im Wesentlichen konstant. Dementsprechend gibt es einen Bedarf nach einem verbesserten, kosteneffektiven, kompakten Mehrgang-Automatikgetriebe.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Achtganggetriebe zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe nach Anspruch 1 gelöst.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen zeigt:
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1 ein Hebeldiagramm eines Achtgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische Ansicht des Achtgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 eine Schalttabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmoment übertragenden Kupplungen und Bremsen in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse des in den 1 und 2 veranschaulichten Automatikgetriebes darstellt;
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4 ein Hebeldiagramm eines nicht beanspruchten Achtgang-Automatikgetriebes;
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5 eine schematische Ansicht des nicht beanspruchten Achtgang-Automatikgetriebes; und
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6 eine Schalttabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmoment übertragenden Kupplungen und Bremsen in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse des in den 4 und 5 veranschaulichten nicht beanspruchten Automatikgetriebes darstellt.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Achtgang-Automatikgetriebe 10 in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Ein Hebeldiagramm ist eine schematische Darstellung der Bauteile einer mechanischen Einrichtung, wie eines Automatikgetriebes. Jeder einzelne Hebel stellt einen Planetenradsatz dar, wobei die drei grundlegenden mechanischen Bauteile des Planetenradsatzes jeweils durch einen Knoten dargestellt sind. Daher enthält ein einzelner Hebel drei Knoten: einen für das Sonnenrad, einen für den Planetenradträger und einen für das Hohlrad. Die relative Länge zwischen den Knoten jedes Hebels kann dazu verwendet werden, jeweils das Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des jeweiligen Zahnradsatzes darzustellen. Diese Hebelverhältnisse werden wiederum dazu verwendet, die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zu verändern, um geeignete Verhältnisse und eine geeignete Verhältnisprogression zu erreichen. Mechanische Kopplungen oder Verbindungen zwischen den Knoten der verschiedenen Planetenradsätze sind durch dünne, horizontale Linien veranschaulicht, und Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie Kupplungen und Bremsen, sind als ineinander greifende Lamellen dargestellt. Wenn die Einrichtung eine Bremse ist, ist ein Satz der Lamellen am Getriebegehäuse festgelegt.
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Das Automatikgetriebe 10 umfasst eine Antriebswelle oder ein Antriebselement 12, einen ersten Planetenradsatz 14 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 14A, einem zweiten Knoten 14B und einem dritten Knoten 14C, einen zweiten Planetenradsatz 16 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 16A, einem zweiten Knoten 16B und einem dritten Knoten 16C, einen dritten Planetenradsatz 18 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 18A, einem zweiten Knoten 18B und einem dritten Knoten 18C, einen vierten Planetenradsatz 20 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 20A, einem zweiten Knoten 20B und einem dritten Knoten 20C und eine Abtriebswelle oder ein Abtriebselement 22. Der erste Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit einem ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Der erste Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 ist auch mit dem ersten Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt. Der zweite Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Der dritte Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 ist mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt. Der zweite Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 ist mit dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt.
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Die Antriebswelle oder das Antriebselement 12 ist mit dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 und dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt. Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 22 ist mit dem ersten Knoten 20A des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt. Eine erste Kupplung 26 verbindet die Antriebswelle oder das Antriebselement 12 selektiv mit dem dritten Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14, und eine erste Bremse 32 verbindet den dritten Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit dem Getriebegehäuse 40. Eine zweite Kupplung 28 verbindet den ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem ersten Knoten 20A des vierten Planetenradsatzes 20. Eine zweite Bremse 34 verbindet den zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit dem Getriebegehäuse 40, und eine dritte Bremse 36 verbindet den dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit dem Getriebegehäuse 40.
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2 stellt das Achtganggetriebe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch dar. In 2 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 1 übernommen. Die Kupplungen, Bremsen und Kopplungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Bauteile von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen. Das Getriebe 10 umfasst die Antriebswelle oder das Antriebselement 12, das mit einem dritten Planetenträger 18B des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt ist und diesen direkt antreibt. Der dritte Planetenträger 18B umfasst mehrere drehbar daran angeordnete Planetenräder 18D. Jedes der Planetenritzel der mehreren Planetenräder 18D kämmt mit sowohl dem Sonnenrad 18C als auch dem Hohlrad 18A. Die Antriebswelle oder das Antriebselement 12 ist auch mit dem vierten Sonnenrad 20B des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt und treibt dieses direkt an. Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 22 ist mit einem Planetenradträger 20A, der mehrere drehbar daran angeordnete Planetenräder 20D umfasst, gekoppelt und wird von diesem angetrieben. Jedes der Planetenritzel der mehreren Planetenräder 20D kämmt mit sowohl dem Sonnenrad 20B als auch dem Hohlrad 20C.
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Eine erste Welle oder ein erstes Verbindungselement 42 koppelt die erste Bremse 32 mit einem ersten Planetenradträger 14C des ersten Planetenradsatzes 14 und mit der ersten Kupplung 26. Die erste Bremse 32 koppelt den ersten Planetenradträger 14C des ersten Planetenradsatzes 14 mit dem Getriebegehäuse 40. Der erste Planetenträger 14C umfasst mehrere drehbar daran angeordnete Planetenräder 14D. Jedes der Planetenritzel der mehreren Planetenräder 14D kämmt mit sowohl dem Sonnenrad 14B als auch dem Hohlrad 14A. Die erste Kupplung 26 verbindet das Verbindungselement 42 und den ersten Planetenradträger 14C selektiv mit dem dritten Planetenradträger 18B. Eine zweite Welle oder ein zweites Verbindungselement 44 koppelt die zweite Bremse 34 mit einem ersten Sonnenrad 14B des ersten Planetenradsatzes 14. Das zweite Verbindungselement 44 koppelt auch das erste Sonnenrad 14B und die zweite Bremse 34 mit einem zweiten Hohlrad 16B des zweiten Planetenradsatzes 16. Die zweite Bremse 34 koppelt das erste Sonnenrad 14B des ersten Planetenradsatzes 14 und das zweite Hohlrad 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem Getriebegehäuse 40. Eine dritte Welle oder ein drittes Verbindungselement 46 koppelt die dritte Bremse 36 mit einem dritten Sonnenrad 18C des dritten Planetenradsatzes 18. Die dritte Bremse 36 koppelt das dritte Sonnenrad 18C des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit dem Getriebegehäuse 40. Eine vierte Welle oder eine viertes Verbindungselement 48 verbindet ein erstes Hohlrad 14A des ersten Planetenradsatzes 14, ein drittes Hohlrad 18A des dritten Planetenradsatzes 18, ein zweites Sonnenrad 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 und die zweite Kupplung 28. Die zweite Kupplung 28 verbindet das vierte Verbindungselement 48 selektiv mit dem vierten Planetenträger 20A des vierten Planetenradsatzes 20 und der Abtriebswelle oder dem Abtriebselement 22. Schließlich koppelt eine fünfte Welle oder ein fünftes Verbindungselement 52 den zweiten Planetenträger 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 mit einem vierten Hohlrad 20C des vierten Planetenradsatzes 20. Der zweite Planetenträger 16C umfasst mehrere drehbar daran angeordnete Planetenräder 16D. Jedes der Planetenritzel der mehreren Planetenräder 16D kämmt mit sowohl dem Sonnenrad 16A als auch dem Hohlrad 16B.
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Nun wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Achtgang-Automatikgetriebes 10 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Automatikgetriebe 10 in der Lage ist, Drehmoment von der Antriebswelle oder dem Antriebselement 12 auf die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 22 in acht Vorwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnissen und einem Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis wird durch Einrückung von zwei Kupplungen oder Bremsen erzielt, wie es nachstehend erläutert wird. 3 ist eine Schalttabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Kupplungen und Bremsen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt, obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft sind, und dass sie über beträchtliche Bereiche eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien des Getriebes 10 anzupassen.
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Um den Rückwärtsgang herzustellen, werden die erste Bremse 32 und die dritte Bremse 36 eingerückt oder aktiviert. Die erste Bremse 32 legt den ersten Planetenträger 14C des ersten Planetenradsatzes 14 am Getriebegehäuse 40 fest, und die dritte Bremse 36 legt das dritte Sonnenrad 18C des dritten Planetenradsatzes 18 am Getriebegehäuse 40 fest. Gleichermaßen werden die acht Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungseinrückung gemäß 3 erreicht.
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Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und der Gangzustände des Achtgang-Automatikgetriebes 10 zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen und Bremsen inaktiv oder ausgerückt sind, und zweitens während Gangschaltvorgängen, d. h. Wechseln des Gangzustands, zwischen zumindest benachbarten Gangzuständen, eine in beiden Gangzuständen eingerückte oder aktivierte Kupplung oder Bremse eingerückt oder aktiviert bleiben wird.
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Nun 4 zugewandt, ist ein Hebeldiagramm für ein nicht beanspruchtes Achtgang-Automatikgetriebes 100 veranschaulicht. Das Automatikgetriebe 100 umfasst eine Antriebswelle oder ein Antriebselement 112, einen ersten Planetenradsatz 114 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 114A, einem zweiten Knoten 114B und einem dritten Knoten 114C, einen zweiten Planetenradsatz 116 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 116A, einem zweiten Knoten 116B und einem dritten Knoten 116C, einen dritten Planetenradsatz 118 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 118A, einem zweiten Knoten 118B und einem dritten Knoten 118C, einen vierten Planetenradsatz 120 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 120A, einem zweiten Knoten 120B und einem dritten Knoten 120C und eine Abtriebswelle oder ein Abtriebselement 122. Der erste Knoten 114A des ersten Planetenradsatzes 114 ist mit einem ersten Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 gekoppelt. Der erste Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 ist auch mit dem ersten Knoten 118A des dritten Planetenradsatzes 118 gekoppelt. Der zweite Knoten 114B des ersten Planetenradsatzes 114 ist mit dem zweiten Knoten 116B des zweiten Planetenradsatzes 116 gekoppelt. Der dritte Knoten 116C des zweiten Planetenradsatzes 116 ist mit dem dritten Knoten 120C des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt. Der zweite Knoten 118B des dritten Planetenradsatzes 118 ist mit dem zweiten Knoten 120B des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt.
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Die Antriebswelle oder das Antriebselement 112 ist mit dem ersten Knoten 120A des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt. Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 122 ist mit dem zweiten Knoten 118B des dritten Planetenradsatzes 118 und dem zweiten Knoten 120B des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt. Eine erste Kupplung 126 verbindet die Antriebswelle oder das Antriebselement 112 selektiv mit dem zweiten Knoten 114B des ersten Planetenradsatzes 114, und eine zweite Kupplung 128 verbindet die Antriebswelle oder das Antriebselement 112 selektiv mit dem ersten Knoten 114A des ersten Planetenradsatzes 114. Eine erste Bremse 132 verbindet den dritten Knoten 114C des ersten Planetenradsatzes 114 selektiv mit dem Getriebegehäuse 140. Eine zweite Bremse 134 verbindet den zweiten Knoten 114B des ersten Planetenradsatzes 114 selektiv mit dem Getriebegehäuse 140, und eine dritte Bremse 136 verbindet den dritten Knoten 118C des dritten Planetenradsatzes 118 selektiv mit dem Getriebegehäuse 140.
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5 stellt das nicht beanspruchte Achtganggetriebe 100 schematisch dar. In 5 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 4 übernommen. Die Kupplungen, Bremsen und Kopplungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Bauteile von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen.
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Das Getriebe 100 umfasst die Antriebswelle oder das Antriebselement 112, das mit dem vierten Sonnenrad 120A des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt ist und dieses direkt antreibt. Eine erste Kupplung 126 und eine zweite Kupplung 128 sind auch mit der Antriebswelle oder dem Antriebselement 112 gekoppelt und werden von diesem angetrieben. Die erste Kupplung 126 verbindet die Antriebswelle oder das Antriebselement 112 selektiv mit einem zweiten Planetenträger 116A des zweiten Planetenradsatzes 116. Der zweite Planetenträger 116A umfasst drehbar daran angeordnete mehrere erste Paare Planetenräder 116D und mehrere zweite Paare Planetenräder 116E. Die mehreren ersten Paare Planetenräder 116D kämmen mit sowohl dem Sonnenrad 116C als auch den mehreren zweiten Paaren Planetenräder 116E. Die mehreren zweiten Paare Planetenräder 116E kämmen mit sowohl den mehreren ersten Paaren Planetenräder 116D als auch dem Hohlrad 116B. Die zweite Kupplung 128 verbindet die Antriebswelle oder das Antriebselement 112 selektiv mit einem ersten Planetenträger 114B des ersten Planetenradsatzes 114. Der erste Planetenträger 114B umfasst mehrere drehbar daran angeordnete Planetenräder 114D. Jedes der Planetenritzel der mehreren Planetenräder 114D kämmt mit sowohl dem Sonnenrad 114C als auch dem Hohlrad 114A. Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 122 ist mit einem dritten Hohlrad 118B des dritten Planetenradsatzes 118 und einem vierten Planetenträger 120B gekoppelt und wird von diesen angetrieben. Der vierte Planetenträger 120B umfasst mehrere drehbar daran angeordnete Planetenräder 120D. Jedes der Planetenritzel der mehreren Planetenräder 120D kämmt mit sowohl dem Sonnenrad 120A als auch dem Hohlrad 120C.
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Eine erste Welle oder ein erstes Verbindungselement 142 koppelt die erste Bremse 132 mit einem ersten Sonnenrad 114C des ersten Planetenradsatzes 114. Die erste Bremse 132 koppelt das erste Sonnenrad 114C des ersten Planetenradsatzes 114 selektiv mit dem Getriebegehäuse 140. Eine zweite Welle oder ein zweites Verbindungselement 144 koppelt die zweite Bremse 134 mit dem ersten Planetenträger 114B des ersten Planetenradsatzes 114 und einem zweiten Hohlrad 116B des zweiten Planetenradsatzes 116. Die zweite Bremse 134 koppelt den ersten Planetenträger 114B des ersten Planetenradsatzes 114 und ein zweites Hohlrad 116B des zweiten Planetenradsatzes 116 selektiv mit dem Getriebegehäuse 140. Eine dritte Welle oder ein drittes Verbindungselement 146 koppelt ein erstes Hohlrad 114A des ersten Planetenradsatzes 114 mit der ersten Kupplung 126 und dem zweiten Planetenträger 116A des zweiten Planetenradsatzes 116. Eine vierte Welle oder ein viertes Verbindungselement 148 koppelt den zweiten Planetenträger 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 mit einem dritten Planetenträger 118A des dritten Planetenradsatzes 118. Der dritte Planetenträger 118 umfasst mehrere drehbar daran angeordnete Planetenräder 118D. Jedes der Planetenritzel der mehreren Planetenräder 118D kämmt mit sowohl dem Sonnenrad 118C als auch dem Hohlrad 118B. Eine fünfte Welle oder ein fünftes Verbindungselement 152 koppelt ein zweites Sonnenrad 116C des zweiten Planetenradsatzes 116 mit einem vierten Hohlrad 120C des vierten Planetenradsatzes 120. Schließlich koppelt eine sechste Weile oder ein sechstes Verbindungselement 154 ein drittes Sonnenrad 118C mit der zweiten Bremse 136. Die dritte Bremse 136 koppelt das dritte Sonnenrad 118C des dritten Planetenradsatzes 118 selektiv mit dem Getriebegehäuse 140.
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Nun wird unter Bezugnahme auf die 5 und 6 die Arbeitsweise des nicht beanspruchten Achtgang-Automatikgetriebes 100 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Automatikgetriebe 100 in der Lage ist, Drehmoment von der Antriebswelle oder dem Antriebselement 112 auf die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 122 in acht Vorwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnissen und einem Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis wird durch Einrückung von zwei Kupplungen oder Bremsen erzielt, wie es nachstehend erläutert wird. 6 ist eine Schalttabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Kupplungen und Bremsen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt, obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft sind, und dass sie über beträchtliche Bereiche eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien des Automatikgetriebes 100 anzupassen.
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Um den Rückwärtsgang herzustellen, werden die zweite Bremse 134 und die erste Kupplung 126 aktiviert oder eingerückt. Die zweite Bremse 134 legt den ersten Träger 114B des ersten Planetenradsatzes 114 und das zweite Hohlrad 116B des zweiten Planetenradsatzes 116 am Getriebegehäuse 140 fest. Die erste Kupplung 126 verbindet die Antriebswelle oder das Antriebselement 112 mit dem zweiten Planetenträger 116A des zweiten Planetenradsatzes 116. Gleichermaßen werden die acht Vorwärtsverhältnisse durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungseinrückung gemäß 6 erreicht.
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Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und der Gangzustände des Achtgang-Automatikgetriebes 100 zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen und Bremsen inaktiv oder ausgerückt sind, und zweitens während Gangschaltvorgängen, d. h. Wechseln des Gangzustands, zwischen zumindest benachbarten Gangzuständen, eine in beiden Gangzuständen eingerückte oder aktivierte Kupplung oder Bremse eingerückt oder aktiviert bleiben wird.
