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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend
- – einen ersten Planetensatz mit einer ersten Sonne, einem ersten Hohlrad und einem ersten Steg, auf dem ein Satz erster Planetenräder, die einerseits mit der ersten Sonne und andererseits mit dem ersten Hohlrad kämmen, drehbar gelagert ist,
- – einen zweiten Planetensatz mit einer zweiten Sonne, einem zweiten Hohlrad und einem zweiten Steg, auf dem ein Satz zweiter Planetenräder, die einerseits mit der zweiten Sonne und andererseits mit dem zweiten Hohlrad kämmen, drehbar gelagert ist,
- – einen dritten Planetensatz mit einer dritten Sonne, einem dritten Hohlrad und einem dritten Steg, auf dem ein Satz dritter Planetenräder, die einerseits mit der dritten Sonne und andererseits mit dem dritten Hohlrad kämmen, drehbar gelagert ist, und
- – einen vierten Planetensatz mit einer vierten Sonne, einem vierten Hohlrad und einem vierten Steg, auf dem ein Satz vierter Planetenräder, die einerseits mit der vierten Sonne und andererseits mit dem vierten Hohlrad kämmen, drehbar gelagert ist, sowie
wobei - – die erste Sonne mit der dritten Sonne, das erste Hohlrad mit dem vierten Steg und die zweite Sonne mit dem dritten Hohlrad verbunden ist,
- – mittels einer ersten Bremse die erste Sonne schaltbar mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist,
- – mittels einer zweiten Bremse das vierte Hohlrad schaltbar mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist,
- – mittels einer ersten Kupplung die zweite Sonne mit der vierten Sonne schaltbar gekoppelt ist,
- – mittels einer zweiten Kupplung der dritte Steg mit der vierten Sonne schaltbar gekoppelt ist.
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Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Getriebeanordnung.
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Stand der Technik
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Derartige Getriebeanordnungen und Kraftfahrzeuge sind bekannt aus der
DE 10 2005 014 592 A1 . Mit diesem Getriebe, welches vier feste Wellenverbindungen aufweist, lassen sich acht Gänge mittels fünf Schaltelementen, nämlich mittels zweier Bremsen und dreier Kupplungen darstellen. Die oben nicht genannte dritte Kupplung K3 koppelt dabei den ersten Steg schaltbar mit dem zweiten Steg, während das zweite Hohlrad fest mit der vierten Sonne verbunden ist.
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Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird der Begriff „verbinden“ bzw. „Verbindung“ für feste und während des bestimmungsgemäßen Betriebs nicht lösbare Verbindungen zweier Elemente verwendet. Gelegentlich wird hier eine solche Verbindung zur Betonung ihres festen Charakters auch als „feste Verbindung“ bezeichnet, ohne dass dies einen Bedeutungsunterschied zu „Verbindung“ gemäß obiger Definition implizieren würde. Im Gegensatz dazu wird der Begriff „koppeln“ bzw. „Kopplung“ in allgemeinerer Weise verwendet und umfasst sowohl die vorgenannten Verbindungen als auch während des bestimmungsgemäßen Betriebes lösbare Kopplungen, wobei letztere im Bedarfsfall jeweils explizit als „schaltbar gekoppelt“ bezeichnet werden. Der Begriff „Schaltelement“ umfasst im Rahmen der vorliegenden Beschreibung sowohl „Bremsen“, die jeweils ein drehendes Element mit dem Getriebegehäuse schaltbar koppeln, als auch „Kupplungen“, die jeweils zwei relativ zu dem Getriebegehäuse drehende Elemente schaltbar koppeln. Diese Begriffswahl ist als völlig unabhängig von der konstruktiven Ausgestaltung der entsprechenden Elemente zu verstehen. Insbesondere können sowohl die genannten Bremsen als auch die genannten Kupplungen beispielsweise als schaltbare Freiläufe, Lamellenkupplungen, Synchronisierungen oder auf andere Weise realisiert sein. Bei den hier verwendeten Begrifflichkeiten „Sonne“, „Hohlrad“ und „Steg“ wird der Fachmann verstehen, dass damit sowohl das jeweilige Planetensatz-Element sowie auch die zugehörige Welle gemeint sein kann, wobei sich die spezielle Bedeutung jeweils aus dem Kontext ergibt.
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Das bekannte Getriebe realisiert eine gut gestufte, progressive Übersetzungsreihe von acht Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, wobei in jedem Gang exakt zwei der vorhandenen fünf Schaltelemente geöffnet und die übrigen geschlossen sind.
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Nachteilig bei dem bekannten Getriebe ist, dass insbesondere in den höheren, in der Praxis besonders häufig benutzten Gängen hohe Drehmomente an den Kupplungen zu übertragen sind. So summieren sich z.B. im sechsten Gang, in dem alle drei Kupplungen geschlossen sind, die übertragenen Drehmomente auf das ca. 2,33-fache des am Getriebeeingang anliegenden Antriebsmomentes. Entsprechend hoch muss der hydraulische Systemdruck für die Getriebeansteuerung ausgelegt sein, was eine entsprechend große Auslegung von Pumpe und Ventilen erfordert. Das ist hinsichtlich Gewicht, Bauraum und Kosten nachteilig.
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Aufgabenstellung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Getriebeanordnung derart weiterzubilden, dass die an den Kupplungen insgesamt übertragenen Drehmomente reduziert werden.
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Darlegung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der erste Steg mit dem zweiten Steg verbunden und mittels einer dritten Kupplung das zweite Hohlrad schaltbar mit der vierten Sonne gekoppelt ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Obgleich sich die gegenüber der bekannten Getriebeanordnung durchgeführten Veränderungen in einer Umpositionierung der dritten Kupplung erschöpfen, ist die damit verbundene Wirkung erheblich und durchaus überraschend. Denn ein derart modifiziertes Getriebe hat eine mit dem bekannten Getriebe in nahezu allen Einzelheiten vergleichbare Qualität im Hinblick auf Wirkungsgrad und Gangabstufung, zeigt aber eine Reduzierung der an der dritten Kupplung übertragenen Drehmomente von einem Drittel. Dies führt in dem besonders kritischen sechsten Gang, der sich durch den geschlossenen Zustand aller drei Kupplungen auszeichnet, zu einer Reduzierung der Summe der Drehmomenten-Absolutbeträge von einem Sechstel. Die genannten Reduzierungen können in Form einer kleineren Auslegung entsprechender Hydraulikelemente genutzt werden.
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Zur Ankopplung der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung innerhalb eines Kraftfahrzeugs kann, wie dies auch vom gattungsbildenden Stand der Technik her bekannt ist, vorgesehen sein, dass der dritte Steg mit einer an ein Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs anschließbaren Eingangswelle verbunden ist und/oder dass der erste Steg mit einer an einen Abtrieb des Kraftfahrzeugs anschließbaren Ausgangswelle verbunden ist.
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Ein Kraftfahrzeug mit einer solchermaßen oder auf andere Weise angekoppelten, erfindungsgemäßen Getriebeanordnung ist selbständiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung.
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Die nachfolgende Tabelle 1 gibt die zur Darstellung der einzelnen Gänge in einem erfindungsgemäßen Acht-Gang-Getriebe erforderlichen Ansteuerungen der Schaltelemente wieder. Die Spalten entsprechen den einzelnen Schaltelementen, nämlich erste Bremse B1, zweite Bremse B2, erste Kupplung K1, zweite Kupplung K2 und dritte Kupplung K3. In den einzelnen Zellen der Tabelle sind die jeweils übertragenen Drehmomente als Relativwert, bezogen auf das an der Eingangswelle anliegende Antriebsmoment eingetragen. Zum Vergleich mit dem gattungsbildenden Stand der Technik sind (nur für die dritte Kupplung K3 – an den übrigen Schaltelementen ergeben sich keine Unterschiede) in Klammern auch die dort, bei ansonsten gleicher Getriebeauslegung, übertragenen Drehmomente aufgeführt. Leere Zellen der Tabelle weisen auf geöffnete Schaltelemente hin. Die letzte Spalte gibt zur Illustration der bei einer bevorzugten Auslegung erreichbaren Getriebeanordnung die Übersetzungen in den jeweiligen Gängen an.
| Gang / Modus | B1 | B2 | K1 | K2 | K3 | Übersetzung |
| Rückwärts | –2,33 | –2,67 | | | 1,33 (2,00) | –4,00 |
| 1. Gang | 1,50 | 2,00 | | –1,0 | | 4,50 |
| 2. Gang | 0,67 | 1,33 | –0,67 | | | 3,00 |
| 3. Gang | | 0,80 | –1,20 | 0,8 | | 1,80 |
| 4. Gang | | 0,44 | –0,52 | | 0,30 (0,44) | 1,44 |
| 5. Gang | | 0,17 | | –0,61 | 0,52 (0,78) | 1,17 |
| 6. Gang | | | 0,33 | –1,00 | 0,67 (1,0) | 1,00 |
| 7. Gang | –0,14 | | | –0,57 | 0,67 (0,86) | 0,56 |
| 8. Gang | –0,33 | | –0,44 | | 0,44 (0,67) | 0,67 |
Tabelle 1
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Der Fachmann wird verstehen, dass die erfindungsgemäße Getriebeanordnung in verschiedenen Isomorphien realisiert werden kann. Als im Hinblick auf den axialen Bauraum besonders vorteilhaft wird eine Isomorphie angesehen, bei der vorgesehen ist, dass der dritte Planetensatz radial innerhalb des zweiten Planetensatzes angeordnet ist. Hierbei kann das dritte Hohlrad einstückig mit der zweiten Sonne als ein sowohl innen als auch außen verzahntes Ringrad ausgebildet sein, was hinsichtlich Teilezahl, Gewicht und Montage vorteilhaft ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäße Acht-Gang-Getriebes,
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2 eine schematische Darstellung einer ersten isomorphen Konfiguration des Getriebes von 1,
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3 eine schematische Darstellung einer zweiten isomorphen Konfiguration des Getriebes von 1,
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4 eine schematische Darstellung einer dritten isomorphen Konfiguration des Getriebes von 1,
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5 eine schematische Darstellung einer vierten isomorphen Konfiguration des Getriebes von 1,
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6 eine schematische Darstellung einer fünften isomorphen Konfiguration des Getriebes von 1,
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7 eine schematische Darstellung einer sechsten isomorphen Konfiguration des Getriebes von 1,
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8 eine schematische Darstellung einer siebten isomorphen Konfiguration des Getriebes von 1,
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9 eine schematische Darstellung einer achten isomorphen Konfiguration des Getriebes von 1.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Acht-Gang-Getriebes, welches vier einfache Planetensätze, nämlich einen den ersten Planetensatz 10, den zweiten Planetensatz 20, den dritten Planetensatz 30 und den vierten Planetensatz 40 aufweist. Der erste Planetensatz 10 umfasst als seine Planetensatz-Elemente die erste Sonne 101, das erste Hohlrad 102 und den ersten Steg 103, auf dem ein Satz nicht gesondert mit Bezugszeichen versehener Planetenräder, die in üblicher Weise einerseits mit der ersten Sonne 101 und andererseits mit dem ersten Hohlrad 102 kämmen. Der zweite Planetensatz 20 umfasst als seine Planetensatz-Elemente die zweite Sonne 201, das zweite Hohlrad 202 und den zweiten Steg 203, auf dem ein Satz nicht gesondert mit Bezugszeichen versehener Planetenräder, die in üblicher Weise einerseits mit der zweiten Sonne 201 und andererseits mit dem zweiten Hohlrad 202 kämmen. Der dritte Planetensatz 30 umfasst als seine Planetensatz-Elemente die dritte Sonne 301, das dritte Hohlrad 302 und den dritten Steg 303, auf dem ein Satz nicht gesondert mit Bezugszeichen versehener Planetenräder, die in üblicher Weise einerseits mit der dritten Sonne 301 und andererseits mit dem dritten Hohlrad 302 kämmen. Der vierte Planetensatz 40 umfasst als seine Planetensatz-Elemente die vierte Sonne 401, das vierte Hohlrad 402 und den vierten Steg 403, auf dem ein Satz nicht gesondert mit Bezugszeichen versehener Planetenräder, die in üblicher Weise einerseits mit der vierten Sonne 401 und andererseits mit dem vierten Hohlrad 402 kämmen.
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Der dritte Steg 303 ist mit der Eingangswelle 1 des Getriebes, über welche dieses mit einem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs koppelbar ist, verbunden. Der erste Steg 103 ist mit der Ausgangswelle 2 des Getriebes, über welches dieses mit dem Abtrieb des Kraftfahrzeugs koppelbar ist, verbunden.
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Innerhalb des Getriebes bestehen feste Verbindungen zwischen der ersten Sonne 101 und der dritten Sonne 301, zwischen dem ersten Hohlrad 102 und der vierten Sonne 401, zwischen dem ersten Steg 103 und dem zweiten Steg 203 sowie zwischen der zweiten Sonne 201 und dem dritten Hohlrad 302.
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Schaltbare Kopplungen bestehen zwischen der ersten Sonne 101 und dem ohne gesondertes Bezugszeichen dargestellten Getriebegehäuse, nämlich mittels der ersten Bremse B1, zwischen dem vierten Hohlrad 402 und dem Gehäuse, nämlich mittels der zweiten Bremse B2, zwischen der zweiten Sonne 201 und der vierten Sonne 401, nämlich mittels der ersten Kupplung K1, zwischen dem dritten Steg 303 und der vierten Sonne 401, nämlich mittels der zweiten Kupplung K2, sowie zwischen dem zweiten Hohlrad 202 und der vierten Sonne 401, nämlich mittels der dritten Kupplung K3.
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In den 2 bis 9 sind Isomorphien der Getriebeanordnung von 1 dargestellt. Sie weisen dasselbe innere und äußere Kopplungsschema auf, unterscheiden sich jedoch in der relativen Anordnung der Planetensätze und/oder der Schaltelemente zueinander. Alle Anordnungen sind insbesondere für den Front-Quer-Einbau in einem Kraftfahrzeug geeignet.
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Die 1 bis 6 gemäß 4 zeigen Getriebeanordnungen in Reihenbauweise, d.h. mit allen vier Planetensätzen in axialer Abfolge. In 2 ist die axiale Anordnung des zweiten Planetensatzes 20 und des dritten Planetensatzes 30 gegenüber 1 vertauscht. 3 zeigt eine weitere Vertauschung, nämlich des ersten Planetensatzes 10 und des dritten Planetensatzes 30 gegenüber 2. Demgegenüber zeigt 4 eine Verschiebung der zweiten Kupplung K2 an das eingangsseitige Ende der Getriebeanordnung. In 5 ist zusätzlich die erste Kupplung K1 verschoben, nämlich zwischen die endständige zweite Kupplung K2 und den dritten Planetensatz 30. 6 schließlich zeigt eine zyklische Permutation der drei Planetensätze 10, 20 und 30 gegenüber der Anordnung von 1.
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Die 7 bis 9 zeigen Getriebeanordnungen in verschachtelter Bauweise, bei denen jeweils der dritte Planetensatz 30 axial innerhalb des zweiten Planetensatzes 20 angeordnet ist. Dies ist mit einer axialen Bauraumeinsparung verbunden. Insbesondere 7 zeigt dabei eine Variante maximaler axialer Bauraumeinsparung, da hier auch die erste Kupplung K1 und die zweite Kupplung K2 ineinander verschachtelt, nämlich mit der zweiten Kupplung K2 radial innerhalb der ersten Kupplung K1, angeordnet sind. 8 zeigt bei ansonsten gleicher Konstellation die Kupplungen K1 und K2 in axialer Nachbarschaft zueinander.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Eingangswelle
- 2
- Ausgangswelle
- 10
- erster Planetensatz
- 101
- erste Sonne
- 102
- erstes Hohlrad
- 103
- erster Steg
- 20
- zweiter Planetensatz
- 201
- zweite Sonne
- 202
- zweites Hohlrad
- 203
- zweiter Steg
- 30
- dritter Planetensatz
- 301
- dritte Sonne
- 302
- drittes Hohlrad
- 303
- dritter Steg
- 40
- vierter Planetensatz
- 401
- vierte Sonne
- 402
- viertes Hohlrad
- 403
- vierter Steg
- B1
- erste Bremse
- B2
- zweite Bremse
- K1
- erste Kupplung
- K2
- zweite Kupplung
- K3
- dritte Kupplung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005014592 A1 [0003]
