DE102008036163A1

DE102008036163A1 - Automatisches Wechselgetriebe sowie Wechselgetriebe-Steuerung

Info

Publication number: DE102008036163A1
Application number: DE200810036163
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. Hans; Andreas Dr.-Ing. Stiegelmeyr; Thomas Dipl.-Ing. Volz; Dirk Dipl.-Ing. Walther
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-08-02
Filing date: 2008-08-02
Publication date: 2009-05-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein automatisches Wechselgetriebe (100) sowie eine Wechselgetriebe-Steuerung zur Betätigung eines automatischen Wechselgetriebes (100). Um die Schaltdynamik und den Schaltkomfort bei automatischen Wechselgetrieben (100) zu erhöhen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass mindestens ein Vorwärtsgang bei gleichem Übersetzungsverhältnis nicht nur durch ein erstes Schaltschema geschalteter Schaltelemente, sondern auch durch ein gegenüber dem ersten Schaltschema unterschiedliches zweites Schaltschema geschalteter Schaltelemente darstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Wechselgetriebe sowie eine Wechselgetriebe-Steuerung zur Betätigung eines automatischen Wechselgetriebes.
Aus der DE 199 10 299 C1 sind automatische Wechselgetriebe bekannt, die als Planetenräder-Wechselgetriebe mit drei Teilgetrieben ausgebildet sind. Diese Getriebe sind derart ausgebildet, dass sechs oder sieben sowie zwei bzw. drei Rückwärtsgänge durch eine Aktivierung erster und zweiter Schaltelemente möglich ist, wobei zu jedem der Gänge ein Schaltschema geschalteter Schaltelemente korrespondiert. Die Schaltelemente sind als Kupplungen oder Bremsen ausgebildet, wobei mit den Kupplungen Getrieberäder verdrehfest miteinander verbindbar sind und wobei mit den Bremsen Getrieberäder gegenüber Getriebegehäuseabschnitten festlegbar sind.
Aus der Praxis ist bekannt, dass bei solchen Getrieben Beschränkungen hinsichtlich forderbarer Gangwechsel bestehen, denn aufgrund der Getriebekinematik können bestimmte Gangwechsel nur mithilfe eines Zwischengangs erreicht werden. Wenn jedoch ein Zwischengang eingelegt werden muss, wirkt sich dies negativ auf die Schaltdynamik und den Schaltkomfort aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltdynamik und den Schaltkomfort bei automatischen Wechselgetrieben zu erhöhen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 6.
Gemäß der Erfindung ist bei einem automatischen Wechselgetriebe mit mindestens einem ersten, zweiten und dritten Vorwärtsgang gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgesehen, dass mindestens ein Vorwärtsgang bei gleichem Übersetzungsverhältnis nicht nur durch ein erstes Schaltschema geschalteter Schaltelemente sondern auch durch ein gegenüber dem ersten Schaltschema unterschiedliches zweites Schaltschema geschalteter Schaltelemente darstellbar ist. Mit der Erfindung werden Freiheitsgrade bei einem automatischen Wechselgetriebe geschaffen und genutzt, die darin bestehen, die Übersetzung eines Ganges mithilfe verschiedener Schaltschemata geschalteter Schaltelemente zu realisieren. Dadurch kann ein Gang durch unterschiedliche Schaltschemata geschalteter Schaltelemente dargestellt werden, was zusätzliche Freiheiten hinsichtlich etwaig zu schaltender Schaltelemente schafft, wodurch die Anzahl forderbarer Gangwechsel erhöht wird. Damit werden die Schaltdynamik und der Schaltkomfort verbessert.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Wechselgetriebe als mehrstufiges Planetengetriebe ausgebildet. Dies ermöglicht es, die Erfindung unter Verwendung bekannter Komponenten in der Praxis umzusetzen. Dies gilt auch für eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, wonach nach als erste Schaltelemente Kupplungen vorgesehen sind, mit denen Getrieberäder verdrehfest miteinander verbindbar sind, und auch für eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, wonach als zweite Schaltelemente Bremsen vorgesehen sind, mit denen Getrieberäder gegenüber Getriebegehäuseabschnitten festlegbar sind.
Die Vorteile der Erfindung zeigen sich auch an einer Wechselgetriebe-Steuerung zur Betätigung eines automatischen Wechselgetriebes, durch welche zur Schaltung mindestens eines ersten, zweiten und dritten Vorwärtsgangs eine Aktivierung erster und zweiter Schaltelemente erfolgt, wobei zu dem ersten, zweiten und dritten Vorwärtsgang jeweils ein erstes Schaltschema geschalteter Schaltelemente korrespondiert, wenn mindestens ein Vorwärtsgang bei gleichem Übersetzungsverhältnis durch ein gegenüber dem ersten Schaltschema unterschiedliches zweites Schaltschema geschalteter Schaltelemente darstellbar ist. Daher wird für eine Wechselgetriebe-Steuerung auch selbstständig Schutz beansprucht.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist bei einer Wechselgetriebe-Steuerung eine Schaltlogik vorgesehen, welche vor einer Schaltung überprüft, ob ein angeforderter Gangwechsel durch eine Betätigung einer Maximalzahl, insbesondere zweier Schaltelemente möglich ist, und welche im Falle einer Überschreitung der Maximalzahl überprüft, ob der geforderte Gangwechsel bei Verwendung des zweiten Schaltschemas möglich ist, wobei durch die Steuerung vorzugsweise Gangwechsel über zwei Gänge (Mehrfachschaltung) in einem Schaltschritt durchgeführt werden. Durch eine solche Ausgestaltung wird eine konsequente Bevorzugung von Doppelschaltungen gegenüber zwei Einfachschaltungen erreicht, was den Komfort und die Agilität fördert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
Dabei zeigen:
1 eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen automatischen Wechselgetriebes in einer schematischen Darstellung und
2 Schaltschemata für Schaltelemente des automatischen Wechselgetriebes in 1
Das in 1 gezeigte automatische Wechselgetriebe 100 gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist als ein mehrstufiges Planetengetriebe ausgebildet, wodurch sieben Vorwärtsgänge und drei Rückwärtsgänge möglich sind. Von diesen Gängen sind in 2 lediglich die sieben Vorwärtsgänge sowie die zu deren Schaltung erforderlichen Schaltelemente gezeigt.
Das automatische Wechselgetriebe 100 weist eine Eingangswelle 102 sowie eine Ausgangswelle 104 auf. Dazwischen sind ein Eingangsplanetengetriebe 106, ein Nebenplanetengetriebe 108, ein Umkehrteilgetriebe 110 sowie ein Ausgangsplanetengetriebe 112 vorgesehen. Dabei umfasst das automatische Wechselgetriebe 100 Planetenräder PL2l, PL2k, PL6, PL9, Sonnenräder S3, S7, S10 sowie Hohlräder H1, H4, H5 und H8. Neben den zuvor genannten Getrieberädern sind erste und zweite Schaltelemente vorgesehen, wobei die ersten Schaltelemente als Kupplungen K1, K2 und K3 ausgebildet sind, und wobei die zweiten Schaltelemente als Bremsen B1, B2 und B3 ausgebildet sind, mit denen einzelne Getrieberäder gegenüber Getriebegehäuseabschnitten 114 festlegbar sind.
Die Eingangswelle 102 ist verdrehfest mit dem Hohlrad H1 sowie mit einem ersten Kupplungsteil der Kupplung K2 verbunden. Die Planetenräder PL2l sind auf einem ersten Planetenträger 116 gelagert, welcher verdrehfest mit dem Hohlrad H5 verbunden ist. Der erste Planetenträger 116 trägt auch die Planetenräder PL2k des Nebenplanetengetriebes 108.
Das Sonnenrad S3 kann über die Bremse B1 festgestellt werden, und es weist darüber hinaus einen ersten Kupplungsabschnitt der Kupplung K1 auf. Ein zweiter Kupplungsabschnitt der Kupplung K1 ist verdrehfest mit dem Hohlrad H4 verbunden. Das Hohlrad H4 kann über die Bremse B3 festgestellt werden.
Mit dem Hohlrad H5 kämmen die Planetenräder PL6, die an einem zweiten Planetenträger 118 gelagert sind, welcher mit einer Rückwärtsgang-Bremse BR feststellbar ist. Die Planetenräder PL6 kämmen darüber hinaus mit dem Sonnenrad S7, welches über die Kupplung K3 verdrehfest an das Sonnenrad S10 ankoppelbar ist. Das Sonnenrad S10 kann darüber hinaus über die Bremse B2 festgestellt werden. Mit dem Sonnenrad S10 kämmen die Planetenräder PL9, wobei die Planetenräder PL9 an einem dritten Planetenträger 120 gelagert sind, welcher verdrehfest mit der Ausgangswelle 104 ausgebildet ist. Die Planetenräder PL9 kämmen darüber hinaus mit dem Hohlrad H8, welches verdrehfest mit dem zweiten Planetenträger 118 verbunden ist und über die Kupplung K2 mit der Eingangswelle 102 koppelbar ist.
Die mit dem gezeigten automatischen Wechselgetriebe 100 realisierbaren Gänge 1, 2, 3, 5, 6 und 7 sind jeweils durch ein Schaltschema 1-1, 2-1, 3-1, 5-1, 6-1, 7-1 realisierbar, bei dem genau drei Schaltelemente geschaltet (betätigt) sind. Für den ersten Gang sind die Kupplung K3 sowie die Bremsen B2 und B3 geschaltet (betätigt). Für den zweiten Gang sind die Kupplung K3 sowie die Bremsen B1 und B2 geschaltet. Für den dritten Gang sind die Kupplungen K1 und K3 sowie die Bremse B2 geschaltet. Für den fünften Gang sind die Kupplungen K1, K2 und K3 geschaltet. Für den sechsten Gang sind die Kupplungen K2 und K3 sowie die Bremse B1 geschaltet. Für den siebten Gang sind die Kupplungen K2 und K3 sowie die Bremse B3 geschaltet. In 2 sind die entsprechenden Felder markiert. Die unmarkierten Felder zeigen an, dass das entsprechende Schaltelement in dem betreffenden Gang unbetätigt ist.
Der vierte Gang ist über ein erstes Schaltschema 4-1 sowie über ein zweites Schaltschema 4-2 darstellbar, wobei gemäß dem ersten Schaltschema 4-1 für den vierten Vorwärtsgang die Kupplungen K1 und K2 sowie die Bremse B2 geschaltet sind, und wobei gemäß dem zweiten Schaltschema für den vierten Vorwärtsgang die Kupplungen K2 und K3 sowie die Bremse B2 geschaltet sind.
Eine Schaltung von einem Gang in einen anderen erfolgt durch ein synchrones Öffnen eines zuvor geschalteten Schaltelementes und ein Schalten (Schließen) eines zuvor offenen (ungeschalteten) Schaltelementes. Aus steuerungstechnischen Gründen werden nicht mehr als zwei Schaltelemente gleichzeitig betätigt. Aus den Schemata folgt, dass aus jedem ungeradzahligen Gang nicht nur in den benachbarten geradzahligen geschaltet werden kann, sondern auch über zwei Gangsprünge hinweg direkt geschaltet werden kann. Beispielsweise wird eine Schaltung vom fünften Gang in den dritten Gang durch eine Schaltung (Zuschaltung) der Bremse B2 und eine Abschaltung der Kupplung K2 erreicht. Alle anderen Schaltelemente bleiben unverändert.
Eine Schaltung aus dem sechsten Gang in den Gang 4-1 und umgekehrt sowie eine Schaltung aus dem Gang 4-1 in den zweiten Gang ist durch eine Veränderung von nur zwei Schaltelementen nicht möglich.
Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der vierte Vorwärtsgang bei gleichem Übersetzungsverhältnis jedoch durch ein erstes und ein zweites Schaltschema, nämlich die Schaltschemata 4-1 und 4-2 darstellbar, sodass ohne einen Wechsel der Übersetzung innerhalb des vierten Gangs ein Wechsel erfolgen kann, mit dem Ergebnis, dass aus dem Gang 4-2 unter Veränderung lediglich zweier Schaltelemente der sechste und der zweite Gang erreichbar sind.
Insbesondere die besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bietet somit den Vorteil, dass zusätzlich zu den ungeradzahligen Doppelschaltungen auch die geradzahligen Doppelschaltungen möglich sind.
Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auch darauf geachtet worden, dass der Gang 4-2 unterhalb einer kritischen Grenzdrehzahl verbleibt, denn grundsätzlich besteht die Gefahr, dass es bei dem Schaltschema 4-2 zu einem hohen Übersetzungsverhältnis im vorderen Getriebebereich kommt. Konkret können beispielsweise Komponenten der offenen Kupplung K1 sehr schnell drehen. Wird allerdings die Schaltlogik so abgestimmt, dass der vierte Gang mit geschalteter Kupplung K3 nur im Drehzahlbereich unterhalb dieser kritischen Drehzahl verwendet wird, kann der Vorteil der direkten Doppelschaltung bedenkenlos genutzt werden. Im Fall einer höheren Drehzahl wird bei der besonders bevorzugten Ausführungsform durch die Wechselgetriebe-Steuerung auf den Gang 4-1 geschaltet, was jedoch ohne einen Wechsel der Übersetzung erfolgt und für einen Fahrzeugnutzer praktisch nicht wahrnehmbar ist.
Eine kritische Grenzdrehzahl für den Gang 4-2 mit geschalteter Kupplung K3 liegt im Bereich von 4000 1/min Motordrehzahl. Das bedeutet insbesondere, dass für die Anwendung im Dieselmotorenbereich nahezu ausschließlich der direkte vierte Gang verwendet werden kann. Hinsichtlich der für die Agilität besonders relevanten Doppelrückschaltung vom vierten Gang in den zweiten Gang, beispielsweise bei einer Beschleunigung von Tempo 50 km/h bietet die Erfindung für alle Motorisierungen bis hin zu Maximaldrehzahlen die volle Anwendbarkeit, weil gerade in diesem Fall der Doppelrückschaltung die Drehzahl im vierten Gang nicht kritisch sein kann. Insofern kann die Erfindung in fast allen Betriebszuständen angewendet werden. Lediglich muss bei Fahrten im vierten Gang mit hoher Motordrehzahl auf den klassischen vierten Gang durch Schalten der Kupplungen K1 und K3 umsynchronisiert werden, was jedoch für einen Fahrer völlig unspürbar möglich ist und somit zu einem guten Komfort führt. Bedenkt man, dass eine Motordrehzahl von 4000 1/min im vierten Gang einer Geschwindigkeit eines PKWs von 150 km/h entspricht, ist klar, dass bei Stadt- bzw. Überlandfahrten generell im vierten Gang mit geschalteter Kupplung K3 gefahren werden kann.
Anhand von 1 ist erkennbar, dass bei einer geschalteten Kupplung K3 im vierten Gang die Kupplung K1 mit der 2,2-fachen Drehzahl der Getriebeeingangswelle rotiert. Es ist möglich, durch konstruktive Maßnahmen an dem Wechselgetriebe den Zulässigkeitsbereich der Motordrehzahl über 4000 1/min hinaus zu erweitern. Für Motorisierungen mit niedriger Motormaximaldrehzahl, insbesondere für Dieselaggregate ist dies jedoch nicht erforderlich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19910299 C1 [0002]

Claims

Automatisches Wechselgetriebe, mit mindestens einem ersten, zweiten und dritten Vorwärtsgang, wobei eine Schaltung eines Ganges durch eine Aktivierung erster und zweiter Schaltelemente (K1, K2, K3, B1, B2, B3) erfolgt, wobei zu dem ersten, zweiten und dritten Vorwärtsgang jeweils ein erstes Schaltschema (1-1, 2-1, 3-1, 4-1, 5-1, 6-1, 7-1) geschalteter Schaltelemente (K1, K2, K3, B1, B2, B3) korrespondiert, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Vorwärtsgang bei gleichem Übersetzungsverhältnis durch ein gegenüber dem ersten Schaltschema (4-1) unterschiedliches zweites Schaltschema (4-2) geschalteter Schaltelemente (K1, K2, K3, B1, B2, B3) darstellbar ist.
Automatisches Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselgetriebe (100) als mehrstufiges Planetengetriebe ausgebildet ist.
Automatisches Wechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Schaltelemente Kupplungen (K1, K2, K3) vorgesehen sind, mit denen Getrieberäder verdrehfest miteinander verbindbar sind.
Automatisches Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Schaltelemente Bremsen (B1, B2, B3) vorgesehen sind, mit denen Getrieberäder gegenüber Getriebegehäuseabschnitten (114) festlegbar sind.
Wechselgetriebe-Steuerung zur Betätigung eines automatischen Wechselgetriebes (100), durch welche zur Schaltung mindestens eines ersten, zweiten und dritten Vorwärtsgangs eine Aktivierung erster und zweiter Schaltelemente (K1, K2, K3, B1, B2, B3) erfolgt, wobei zu dem ersten, zweiten und dritten Vorwärtsgang jeweils ein erstes Schaltschema (1-1, 2-1, 3-1, 4-1, 5-1, 6-1, 7-1) geschalteter Schaltelemente korrespondiert, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Vorwärtsgang bei gleichem Übersetzungsverhältnis durch ein gegenüber dem ersten Schaltschema (4-1) unterschiedliches zweites Schaltschema (4-2) geschalteter Schaltelemente (K1, K2, K3, B1, B2, B3) darstellbar ist.
Wechselgetriebe-Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltlogik vorgesehen ist, welche vor einer Schaltung überprüft, ob ein angeforderter Gangwechsel durch eine Betätigung einer Maximalzahl, insbesondere zweier Schaltelemente (K1, K2, K3, B1, B2, B3) möglich ist, und welche im Falle einer Überschreitung der Maximalzahl überprüft, ob der angeforderte Gangwechsel bei Verwendung des zweiten Schaltschemas möglich ist, wobei durch die Steuerung vorzugsweise Gangwechsel über zwei Gänge (Mehrfachschaltungen) in einem Schaltschritt durchgeführt werden.
Wechselgetriebe-Steuerung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Wechselgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.