DE102011013905A1

DE102011013905A1 - Planetenradautomatikgetriebe

Info

Publication number: DE102011013905A1
Application number: DE201110013905
Authority: DE
Inventors: Thilo 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 eines der Schaltelemente ist eine Bremse und genau fünf 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, ein Getriebeausgangselement, genau vier Planetenradsätze und genau sechs Schaltelemente aufweist.
Unter dem Begriff „Schaltelemente” werden Bremsen bzw. Kupplungen verstanden, wobei es sich jeweils um reibschlüssige oder aber auch um formschlüssige Schaltelemente handeln kann.
Unter den Begriff „Bremse” wird ein Schaltelement verstanden, mittels dessen ein drehbar angeordnetes Getriebeelement in Bezug auf ein Getriebegehäuse des Planetenradautomatikgetriebes festgestellt werden kann.
Unter dem Begriff „Kupplung” wird ein Schaltelement verstanden, mittels dessen zwei drehbar angeordnete Getriebeelemente miteinander drehgekoppelt werden können.
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 relativ geringe Schleppverluste auftreten.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass genau eines der Schaltelemente als Bremse ausgebildet ist und genau fünf der Schaltelemente, d. h. die übrigen fünf Schaltelemente, als Kupplungen ausgebildet sind.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens einer der Kupplungen und/oder 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. Es können alle Schaltelemente als „bedarfsorientierte Schaltelemente” (z. B. elektromechanische Aktuatoren) ausgebildet sein, insbesondere, wenn keine Drehdurchführungen mehr benötigt werden, weil die Schaltelemente nicht mehr in einzelnen Radsätzen „vergraben” angeordnet sind. In einem solchen Fall könnte die Stellenergie für die Schaltaktuatorik elektromechanisch oder elektrohydraulisch bereit gestellt werden. Im Falle elektrohydraulisch betätigter Schaltelemente ergäbe sich der Vorteil, dass die Getriebeölpumpe nur noch auf den für den Kühl- und Schmierbedarf benötigten Volumenstrom ausgelegt sein muss.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines ersten 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 und
2c eine erste Schaltmatrix für die einzelnen Schaltelemente zur Darstellung von neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang.
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. Die Planetenradsätze PGS1–PGS4 sind also in der genannten Richtung „hintereinander” angeordnet. Bei den Planetenradsätzen PGS1–PGS4 handelt es sich um vier sogenannte „Minusradsätze”. 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 K13, eine zweite Kupplung K37, eine dritte Kupplung K46, eine vierte Kupplung K48, eine fünfte Kupplung K78 und genau eine Bremse B08.
Die Bremse B08 ist einem drehbar angeordneten Drehmomentübertragungselement eines, vom Getriebeeingangselement GE in Richtung zu dem Getriebeausgangselement GA hin betrachtet, vierten der Planetenradsätze PGS4 zugeordnet. Genauer gesagt ist die Bremse B08 hier einem Hohlrad P4H des vierten Planetenradsatzes PGS4 zugeordnet.
Im Folgenden wird der Aufbau der einzelnen Planetenradsätze beschrieben.
Der erste Planetenradsatz PGS1 weist ein feststehendes Sonnenrad P1S auf. „Feststehend” bedeutet, dass das Sonnenrad P1S in Bezug auf ein Gehäuse 0 des Planetenradautomatikgetriebes 1 feststeht, d. h. nicht drehbar ist. Mit dem feststehenden Sonnenrad P1S kämmen drehbar auf einem drehbar angeordneten Planetenradträger P1T angeordnete Planetenräder, von denen in der in 1 gezeigten Darstellung lediglich das eine Planetenrad P1P zu erkennen ist. Die Planetenräder P1P wiederum kämmen mit einem drehbar angeordneten Hohlrad P1H des ersten Planetenradsatzes PGS1.
Der zweite Planetenradsatz PGS2 weist ein drehbar angeordnetes Sonnenrad P2S auf. Mit dem Sonnenrad P2S kämmen drehbar auf einem drehbar angeordneten Planetenradträger P2T angeordnete Planetenräder, von denen ebenfalls nur ein einziges Planetenrad P2P in 1 zu erkennen ist. Die Planetenräder P2P wiederum kämmen mit einem drehbar angeordneten Hohlrad P2H des zweiten Planetenradsatzes PGS2.
Der dritte Planetenradsatz PGS3 weist ein drehbar angeordnetes Sonnenrad P3S und damit kämmende, auf einem drehbar angeordneten Planetenradträger P3T drehbar angeordnete Planetenräder P3P auf, die wiederum mit einem drehbar angeordneten Hohlrad P3H kämmen.
Ganz analog weist der vierte Planetenradsatz PGS4 ein drehbar angeordnetes Sonnenrad P4S und damit kämmende, auf einem drehbar angeordneten Planetenradträger P4T drehbar angeordnete Planetenräder P4P auf, die wiederum mit dem oben bereits erwähnten Hohlrad P4H des vierten Planetenradsatzes kämmen.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das Getriebeeingangselement GE über die erste Kupplung K13 mit dem Planetenradträger P1T des ersten Planetenradsatzes PGS1 drehkoppelbar. Das Getriebeeingangselement GE ist ferner permanent mit dem Planetenradträger P3T des dritten Planetenradsatzes PGS3 drehgekoppelt. Durch Schließen der ersten Kupplung K13 kann somit der erste Planetenradträger P1T auf die Drehzahl des dritten Planetenradträgers P3T gebracht werden.
Ebenfalls aus 1 ersichtlich ist, dass das Getriebeausgangselement GA permanent mit dem Planetenradträger P4T des vierten Planetenradsatzes PGS4 drehgekoppelt ist.
Der Planetenradträger P1T des ersten Planetenradsatzes PGS1 ist über die zweite Kupplung K37 mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes PGS2 koppelbar. Bei geschlossener zweiter Kupplung K37 drehen somit das Hohlrad P2H des zweiten Planetenradsatzes PGS2 und der Planetenradträger P1T des ersten Planetenradsatz mit ein und derselben Drehzahl.
Ferner ersichtlich ist, dass das Hohlrad P1H des ersten Planetenradsatzes PGS1 permanent mit dem Planetenträger P2T des zweiten Planetenradsatzes PGS2 drehgekoppelt ist.
Betrachtet man den zweiten Planetenradsatz PGS2, so ist ersichtlich, dass dessen Sonnenrad P2S permanent mit dem Sonnenrad P3S des dritten Planetenradsatzes PGS3 drehgekoppelt ist. Die beiden Sonnenräder P2S und P3S drehen somit stets mit ein- und derselben Drehzahl.
Der Planetenträger P2T, der permanent mit dem Hohlrad P1T des ersten Planetenradsatzes PGS1 gekoppelt ist, kann über eine dritte Kupplung K46 mit dem Sonnenrad P4S des vierten Planetenradsatzes PGS4 gekoppelt werden. Da das Sonnenrad P4S des vierten Planetenradsatzes PGS4 permanent mit dem Hohlrad P3H des dritten Planetenradsatzes PGS3 verbunden ist, können somit durch Schließen der dritten Kupplung K46 das Hohlrad P1H des ersten Planetenradsatzes, der Planetenradträger P2T des zweiten Planetenradsatzes, das Hohlrad P3H des dritten Planetenradsatzes und das Sonnenrad P4S des vierten Planetenradsatzes auf ein- und dieselbe Drehzahl gezwungen werden.
Über die vierte Kupplung K48 kann der Planetenradträger P2T des zweiten Planetenradsatzes PGS2 mit dem Hohlrad P4H des vierten Planetenradsatzes PGS4 drehgekoppelt werden. Wenn die Bremse B08 und die Kupplung K48 geschlossen sind, kann der Planentenradträger P2T des zweiten Planetenradsatzes PGS2 in Bezug auf das Gehäuse 0 festgestellt werden.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das Hohlrad P2H des zweiten Planetenradsatzes PGS2 über eine fünfte Kupplung K78 mit dem Hohlrad P4H des vierten Planetenradsatzes PGS4 koppelbar. Wenn die Bremse B08 und die Kupplung K78 geschlossen sind, kann somit das Hohlrad P2H ebenfalls in Bezug auf das Gehäuse 0 festgestellt werden.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das Hohlrad P2H des zweiten Planetenradsatzes PGS2 mit dem Planetenradträger P2T des zweiten Planetenradsatzes PGS2 drehgekoppelt, wenn die vierte Kupplung K48 und gleichzeitig die fünfte Kupplung K78 geschlossen ist.
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 (K13, K37, K46, K48, K78, B08) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – genau eines der Schaltelemente eine Bremse (B08) ist und – genau fünf der Schaltelemente (K13, K37, K46, K48, K78) Kupplungen sind.
Planetenradautomatikgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (B08) einem drehbar angeordneten Drehmomentübertragungselement (P4H) eines, vom Getriebeeingangselement (GE) in Richtung zu dem Getriebeausgangselement (GA) hin betrachtet, vierten der Planetenradsätze (PGS4) zugeordnet ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (B08) einem Hohlrad (P4H) des vierten Planetenradsatzes (PGS4) zugeordnet ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenradsatz (PGS1) ein Sonnenrad (P1S) aufweist, das fest in Bezug auf ein Gehäuse (0) des Planetenradautomatikgetriebes (1) angeordnet ist, sowie mit dem Sonnenrad (P1S) kämmende, auf einem drehbar angeordneten Planetenträger (P1T) drehbar angeordnete Planetenräder (P1P), die wiederum mit einem drehbar angeordneten Hohlrad (P1H) kämmen.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenradsatz (PGS2) ein drehbar angeordnetes Sonnenrad (P2S) und damit kämmende, auf einem drehbar angeordneten Planetenträger (P2T) drehbar angeordnete Planetenräder (P2P) aufweist, die wiederum mit einem drehbar angeordneten Hohlrad (P2H) kämmen.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Planetenradsatz (PGS3) ein drehbar angeordnetes Sonnenrad (P3S) und damit kämmende, auf einem Planetenradträger (P3T) drehbar angeordnete Planetenräder (P3P) aufweist, die wiederum mit einem drehbar angeordneten Hohlrad (P3H) kämmen.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Planetenradsatz (PGS4) ein drehbar angeordnetes Sonnenrad (P4S) und damit kämmende, auf einem drehbar angeordneten Planetenradträger (P4T) drehbar angeordnete Planetenräder (P4P) aufweist, die wiederum mit dem drehbar angeordneten Hohlrad (P4H) kämmen.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeeingangselement (GE) über eine erste Kupplung (K13) mit dem Planetenradträger (P1T) des ersten Planetenradsatzes (PGS1) koppelbar ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeeingangselement (GE) permanent mit dem Planetenradträger (P3T) des dritten Planetenradsatzes (PGS3) drehgekoppelt ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeausgangselement (GA) permanent mit dem Planetenradträger (P4T) des vierten Planetenradsatzes (PGS4) drehgekoppelt ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (P1T) des ersten Planetenradsatzes (PGS1) über eine zweite Kupplung (K37) mit dem Hohlrad (P2H) des zweiten Planetenradsatzes (PGS2) koppelbar ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (P1H) des ersten Planetenradsatzes (PGS1) permanent mit dem Planetenradträger (P2T) des zweiten Planetenradsatzes (PGS2) drehgekoppelt ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (P2S) des zweiten Planetenradsatzes (PGS2) permanent mit dem Sonnenrad (P3S) des dritten Planetenradsatzes (PGS3) drehgekoppelt ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (P2T) des zweiten Planetenradsatzes (PGS2) über eine dritte Kupplung (K46) mit dem Sonnenrad (P4S) des vierten Planetenradsatzes (PGS4) koppelbar 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 (P4H) des vierten Planetenradsatzes (PGS4) koppelbar ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (P2H) des zweiten Planetenradsatzes (PGS2) über eine fünfte Kupplung (K78) mit dem Hohlrad (P4H) des vierten Planetenradsatzes (PGS4) koppelbar ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (P2H) des zweiten Planetenradsatzes (PGS2) mit dem Planetenradträger (P2T) des zweiten Planetenradsatzes (PGS2) drehgekoppelt ist, wenn die vierte Kupplung (K48) und gleichzeitig die fünfte Kupplung (K78) geschlossen ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung mindestens einer der Kupplungen (K14, 37, K46, K48, K78) ein Aktuator vorgesehen ist, der als elektromechanischer oder als elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung der Bremse (B08) ein Aktuator vorgesehen ist, der als elektromechanischer oder als elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Kupplungen (K13, K37, K46, K48, K78) oder die Bremse (B08) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist.
Planetenradautomatikgetriebe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (K13) und/oder die zweite Kupplung (K37) und/oder die Bremse (B08) als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Klauenschaltelement ausgebildet ist.