DE102011013904A1

DE102011013904A1 - Planetenradautomatikgetriebe

Info

Publication number: DE102011013904A1
Application number: DE201110013904
Authority: DE
Inventors: Tilo Marschall; Karl-Heinz Genick; Ulrich Ohnemus; Lothar Wolf
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2012-09-20

Abstract

Planetenradautomatikgetriebe, insbesondere Planetenradautomatikgetriebe mit neun Vorwärtsgängen, das ein Getriebeeingangselement, ein Getriebeausgangselement, genau vier Planetenradsätze, und genau sechs Schaltelemente aufweist. Genau zwei der Schaltelemente sind Bremsen und genau vier der Schaltelemente sind Kupplungen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Planetenradautomatikgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Planetenradautomatikgetriebe ist aus der DE 10 2009 031 543 A1 sowie aus der DE 10 2009 031 544 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Planetenradautomatikgetriebe, insbesondere ein Planetenradautomatikgetriebe mit neun Vorwärtsgängen, zu schaffen, das so konzipiert ist, dass es einen hohen Radsatzwirkungsgrad aufweist, kompakt ausführbar ist und dessen Schaltelemente vorteilhaft angeordnet werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Planetenradautomatikgetriebe, insbesondere ein Planetenradautomatikgetriebe mit neun Vorwärtsgängen, das ein Getriebeeingangselement bzw. eine Eingangswelle und ein Getriebeausgangselement bzw. eine Ausgangswelle aufweist. Ferner sind genau vier Planetenradsätze und genau sechs Schaltelemente vorgesehen.
Der Begriff „Schaltelemente” umfasst Kupplungen und Bremsen. Unter dem Begriff „Kupplung” wird ein Schaltelement verstanden, mittels dessen zwei drehbar angeordnete Getriebeelemente miteinander drehgekoppelt werden können.
Unter dem Begriff „Bremse” wird ein Schaltelement verstanden, mittels dessen ein drehbar angeordnetes Getriebeelement in Bezug auf ein Getriebegehäuse des Planetenradautomatikgetriebes festgestellt werden kann.
Einzelne (im Sinne von nicht alle) Bremsen bzw. Kupplungen können als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sein, was den Vorteil hat, dass im geöffneten Zustand, d. h. wenn kein Drehmoment übertragen werden kann, an dem betreffenden Schaltelement keine oder nur sehr geringe Schleppverluste auftreten.
Ein Charakteristikum der Erfindung besteht darin, dass von den sechs Schaltelementen genau zwei Schaltelemente als Bremsen und genau vier der Schaltelemente als Kupplungen ausgeführt sind.
Drei der vier Kupplungen sind jeweils dazu vorgesehen, das Getriebeeingangselement mit einem der betreffenden Kupplung zugeordneten ersten bzw. zweiten drehbar angeordneten Getriebeelement zu koppeln. Diese drei der vier vorgesehenen Kupplungen sind also funktional zwischen dem Getriebeeingangselement und einem drehbar angeordneten Getriebeelement angeordnet.
Diese drei Kupplungen können – von dem Getriebeeingangselement in Richtung zu dem Getriebeausgangselement hin betrachtet – vor dem ersten Planetenradsatz angeordnet sein, was eine sehr kompakte Bauweise und vorteilhafte Anordnung der zugeordneten Kupplungsbetätigungsaktuatoren ermöglicht.
Ferner kann vorgesehen sein, dass zwei dieser drei Kupplungen oder alle drei Kupplungen gemeinsam, z. B. mittels eines einzigen Kupplungsbetätigungsaktuators, betätigbar sind, wobei dieser als sogenannter „Multiplexer” (d. h. als Aktuator, der über eine „Weiche” eine Betätigungskraft überträgt) ausgebildet sein kann, der wahlweise eine der drei Kupplungen betätigt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens einer der Kupplungen und/oder mindestens einer der Bremsen ein Aktuator zugeordnet, der als elektromechanischer Aktuator ausgebildet ist. Ein derartiger elektromechanischer Aktuator kann beispielsweise durch einen Elektromotor und eine damit zusammenwirkende Kugel-/Rampenanordnung gebildet sein.
Sämtliche Schaltaktuatoren können als sogenannte „bedarfsorientierte Schaltelemente” ausgebildet sein, z. B. als elektromechanische oder elektrohydraulische Schaltaktuatoren.
Zusammenfassung lässt sich mit einem Planetenradautomatikgetriebe gemäß der Erfindung ein hoher Radsatzwirkungsgrad erreichen, der aus der spezifischen Verschaltung der Wellen und der Planetenradsätze resultiert. Ein Planetenradautomatikgetriebe gemäß der Erfindung weist eine harmonische Stufung und nur sehr geringe Drehzahlüberhöhungen an den einzelnen Wellen auf. Die Standgetriebeübersetzungswerte der einzelnen Planetenradsätze sind sehr ausgewogen.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Planetenradautomatikgetriebes gemäß der Erfindung;
2a eine Tabelle, in der die Übersetzungen und die Stufensprünge eines konkreten Ausführungsbeispiels des in 1 gezeigten Getriebes dargestellt sind;
2b eine Tabelle, welche die Standübersetzungen der einzelnen Planetenradsätze eines konkreten Ausführungsbeispiels des in 1 gezeigten Getriebes zeigt;
2c eine erste Schaltmatrix, und
2d eine Variante einer Schaltmatrix.
1 zeigt ein Planetenradautomatikgetriebe 1, das eine Getriebeeingangswelle GE und eine Getriebeausgangswelle GA aufweist.
Ferner sind genau vier Planetenradsätze vorgesehen und zwar, von der Getriebeeingangswelle GE in Richtung der Getriebeausgangswelle GA betrachtet, ein erster Planetenradsatz PGS1, ein zweiter Planetenradsatz PGS2, ein dritter Planetenradsatz PGS3 und ein vierter Planetenradsatz PGS4.
Bei den Planetenradsätzen PGS1–PGS2 kann es sich um sogenannte „Minusradsätze” handeln. Minusradsätze sind vorteilhaft in Bezug auf ihren Wirkungsgrad, ihre Kosten, ihr Gewicht, und ihre Baubarkeit.
Ferner sind genau sechs Schaltelemente zum Schalten einzelner Gänge des Planetenradautomatikgetriebes 1 vorgesehen, nämlich eine erste Kupplung K16, eine zweite Kupplung K17, eine dritte Kupplung K18, eine vierte Kupplung K48, eine erste Bremse B05 und eine zweite Bremse B08.
Der erste Planetenradsatz PGS1 weist ein Sonnenrad P1S auf, das, wie aus 1 ersichtlich ist, fest in Beug auf ein Gehäuse 0 des Planetenradautomatikgetriebes 1 angeordnet ist. Mit dem feststehenden Sonnenrad P1S kämmen auf einem drehbar angeordneten Planetenradträger P1T drehbar angeordnete Planetenräder, von denen in der in 1 gezeigten Darstellung lediglich ein Planetenrad P1P des ersten Planetenradsatzes PGS1 zu erkennen ist. Die Planetenräder des ersten Planetenradsatzes PGS1 kämmen mit einem drehbar angeordneten Hohlrad P1H des ersten Planetenradsatzes PGS1.
Der zweite Planetenradsatz PGS2 weist ein drehbar angeordnetes Sonnenrad P2S und damit kämmende, auf einem drehbar angeordneten Planetenradträger P2T drehbar angeordnete Planetenräder auf, von denen in 1 lediglich das Planetenrad P2P zu erkennen ist. Die Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes PGS2 kämmen wiederum mit einem drehbar angeordneten Hohlrad P2H.
Der dritte Planetenradsatz PGS3 weist ebenfalls ein drehbar angeordnetes Sonnenrad P3S und damit kämmende, auf einem drehbar angeordneten Planetenradträger P3T drehbar angeordnete Planetenräder auf, von denen in 1 lediglich das Planetenrad P3P zu erkennen ist. Die Planetenräder des dritten Planetenradsatzes PGS3 kämmen wiederum mit einem drehbar angeordneten Hohlrad P3H.
Der vierte Planetenradsatz PGS4 weist ein drehbar angeordnetes Sonnenrad P4S und damit kämmende, auf einem drehbar angeordneten Planetenradträger P4T drehbar angeordnete Planetenräder auf, von denen in 1 lediglich das Planetenrad P4P zu erkennen ist. Die Planetenräder des vierten Planetenradsatzes PGS4 kämmen wiederum mit einem drehbar angeordneten Hohlrad P4H.
Wie aus 1 zu erkennen ist, ist das Getriebeausgangselement GA permanent drehfest mit dem Hohlrad P4H des vierten Planetenradsatzes PGS4 verbunden. Ferner ist das Getriebeausgangselement GA permanent drehfest mit dem Planetenradträger P3T des dritten Planetenradsatzes PGS3 verbunden.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Planetenradträger P3T permanent drehfest mit dem Hohlrad P4H des vierten Planetenradsatzes verbunden.
Das Getriebeeingangselement GE ist über die erste Kupplung K16 mit dem Planetenradträger P4T des vierten Planetenradsatzes PGS4 drehkoppelbar.
Über die zweite Kupplung K17 kann das Getriebeeingangselement GE mit dem Sonnenrad P2S des zweiten Planetenradsatzes PGS2 drehgekoppelt werden. Über die dritte Kupplung K18 kann das Getriebeeingangselement mit dem Planetenradträger P2T des zweiten Planetenradsatzes PGS2 drehgekoppelt werden.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist der Planetenradträger P2T des zweiten Planetenradsatzes PGS2 über die vierte Kupplung K48 mit dem Hohlrad P1H des ersten Planetenradsatzes PG1 drehkoppelbar. Ferner ist der Planetenradträger P2T des zweiten Planetenradsatzes über die vierte Kupplung K48 mit dem Sonnenrad P3S des dritten Planetenradsatzes PGS3 und/oder mit dem Sonnenrad P4S des vierten Planetenradsatzes PGS4 drehkoppelbar.
Das Hohlrad P3H des dritten Planetenradsatzes PGS3 ist über eine erste Bremse B05 in Bezug auf das Gehäuse 0 des Planetenradautomatikgetriebes 1 feststellbar.
Der Planetenradträger P2T des zweiten Planetenradsatzes PGS2 kann über die Bremse B08 in Bezug auf das Gehäuse 0 des Planetenradautomatikgetriebes 1 festgestellt werden.
Aus 1 ersichtlich ist, dass der Planetenradträger P1T des ersten Planetenradsatzes PGS1 permanent mit dem Hohlrad P2H des zweiten Planetenradsatzes PGS2 drehgekoppelt ist.
Ferner ist das Hohlrad P1H des ersten Planetenradsatzes PGS1 permanent mit dem Sonnenrad P3S des dritten Planetenradsatzes PGS3 und mit dem damit gekoppelten Sonnenrad P4S des vierten Planetenradsatzes PGS4 drehgekoppelt.
Die Lage der Schaltelemente ermöglicht den Einsatz einer bedarfsorientierten Schaltaktuatorik. Als „normales” Klauenschaltelement könnte die Bremse B05 ausgebildet sein. Die Bremse B08 könnte also sogenannte R-OD-Klauenschaltelement ausgebildet sein, d. h. als Klauenschaltelement, das im Rückwärtsgang oder in Oberdrivegängen eingelegt ist.
Wie bereits erwähnt, kann zur Betätigung mindestens einer der Kupplungen K16, 17, K18, K48) ein Aktuator vorgesehen sein, der als elektromechanischer Aktuator ausgebildet ist. Ferner kann zur Betätigung einer oder beider Bremsen B05, B08 ein Aktuator vorgesehen sein, der als elektromechanischer Aktuator ausgebildet ist. Ferner kann mindestens eine der Kupplungen K16, K17, K18, K48 oder mindestens eine der Bremsen B05, B08 als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein.
Die Lage der Schaltelemente erlaubt es, eine elektromechanische Schaltaktuatorik oder eine hydraulische, geschlossene Schaltaktuatorik darzustellen. Auf Drehdurchführungen und eine offene Hydraulik kann somit verzichtet werden.
Als integriertes Anfahrelement können die zweite Kupplung K17 und die vierte Kupplung K48 ausgebildet sein. Die vierte Kupplung K48 müsste nur dann als integriertes Anfahrelement ausgebildet sein, wenn auch im zweiten Vorwärtsgang Anfahrfunktionalität gegeben sein sollte. Ansonsten könnte die erste Bremse B05 die Funktion eines integrierten Anfahrelements übernehmen, wobei die erste Bremse B05 dann nicht als Klauenschaltelement ausgebildet sein kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009031543 A1 [0002]
DE 102009031544 A1 [0002]

Claims

Planetenradautomatikgetriebe (1), insbesondere Planetenradautomatikgetriebe mit neun Vorwärtsgängen, das – ein Getriebeeingangselement (GE), – ein Getriebeausgangselement (GA), – genau vier Planetenradsätze (PGS1–PGS4), und – genau sechs Schaltelemente (K16, K17, K18, K48, B05, B08) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – genau zwei der Schaltelemente (B05, B08) Bremsen und – genau vier der Schaltelemente (K16, K17, K18, K48) Kupplungen sind.
Planetenradautomatikgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenradsatz (PGS1) ein Sonnenrad (P1S) aufweist, das fest in Bezug auf ein Gehäuse (0) des Planetenradautomatikgetriebes (1) angeordnet ist, und mit dem Sonnenrad (P1S) kämmende, auf einem drehbaren am Planetenträger (P1T) drehbar angeordnete Planetenräder (P1P), die wiederum mit einem drehbar angeordneten Hohlrad (P1H) kämmen.
Planetenradautomatikgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenradsatz (PGS2) ein drehbar angeordnetes Sonnenrad (P2S) und damit kämmende, auf einem drehbaren Planetenradträger (P2T) drehbar angeordnete Planetenräder (P2P) aufweist, die wiederum mit einem drehbar angeordneten Hohlrad (P2H) kämmen.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Planetenradsatz (PGS3) ein drehbar angeordnetes Sonnenrad (P3S) und damit kämmende, auf einem drehbaren Planetenradträger (P3T) drehbar angeordnete Planetenräder (P3P) aufweist, die wiederum mit einem drehbar angeordneten Hohlrad (P3H) kämmen.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Planetenradsatz (PGS4) ein drehbar angeordnetes Sonnenrad (P4S) und damit kämmende, auf einem drehbaren Planetenradträger (P4T) drehbar angeordnete Planetenräder (P4P) aufweist, die wiederum mit dem drehbar angeordneten Hohlrad (P4H) kämmen.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeausgangselement (GA) permanent drehfest mit dem Hohlrad (P4H) des vierten Planetenradsatzes (PGS4) verbunden ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeausgangselement (GA) permanent drehfest mit dem Planetenradträger (P3T) des dritten Planetenradsatzes (PGS3) verbunden ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeeingangselement (GE) über eine erste Kupplung (K16) mit dem Planetenradträger (P4T) des vierten Planetenradsatzes (PGS4) drehkoppelbar ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeeingangselement, GE) über eine zweite Kupplung (K17) mit Sonnenrad P2S des zweiten Planetenradsatzes PGS2 drehkoppelbar ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeeingangselement (GE) über eine zweite Kupplung (K18) mit dem Planetenradträger (P2T) des vierten Planetenradsatzes (PGS2) drehkoppelbar ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (P2T) des zweiten Planetenradsatzes (PGS2) über eine vierte Kupplung (K48) mit – dem Hohlrad (P1H) des ersten Planetenradsatzes (PGS1) und/oder – dem Sonnenrad (P3S) des dritten Planetenradsatzes (PGS3) und/oder – dem Sonnenrad P4S des vierten Planetenradsatzes (PGS4) drehkoppelbar ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (P3H) des dritten Planetenradsatzes (PGS3) über eine erste Bremse (B05) in Bezug auf ein Gehäuse (0) des Planetenradautomatikgetriebes (1) feststellbar ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (P2T) des zweiten Planetenradsatzes (PGS2) über eine zweite Bremse (B08) in Bezug auf ein Gehäuse (0) des Planetenradautomatikgetriebes (1) feststellbar ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (P1T) des erste Planetenradsatzes (PGS1) permanent mit dem Hohlrad (P2H) des zweiten Planetenradsatzes (PGS2) drehgekoppelt ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (P1H) des ersten dritten Planetenradsatzes (PGS1) permanent mit dem Sonnenrad (P3S) des dritten Planetenradsatzes (PGS3) und mit dem Sonnenrad P4S des vierten Planetenradsatzes (PGS4) drehgekoppelt ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung mindestens einer der Kupplungen (K16, K17, K18, K48) ein Aktuator vorgesehen ist, der als elektromechanischer oder elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung mindestens einer der Bremsen (B05, B08) ein Aktuator vorgesehen ist, der als elektromechanischer oder elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Kupplungen (K16, K17, K18, K48) oder mindestens eine der Bremsen (B05, B08) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist.