DE102014205046A1

DE102014205046A1 - Mehrstufen-Automatgetriebe

Info

Publication number: DE102014205046A1
Application number: DE102014205046.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck; Christian SIBLA; Josef Haupt; Martin Brehmer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-09-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrstufen-Automatgetriebe mit einer Antriebswelle (AN), einer Abtriebswelle (AB), vier Planetenradsätzen (RS1 bis RS4) sowie mehreren Schaltelementen (A bis F), deren selektives Schließen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen Antriebswelle (AN) und Abtriebswelle (AB) bewirken zum Schalten von zumindest neun Vorwärtsgängen. Der erste Planetenradsatz (RS1) ist ständig mit einem Gehäuse des (GG) des Automatgetriebes und ständig mit zwei Schaltelementen (A, B) direkt verbunden. Der dritte Planetenradsatz (RS3) ist ständig mit der Abtriebswelle (AB) und ständig mit drei Schaltelementen (B, C, D) direkt verbunden. Der vierte Planetenradsatz (RS4) ist ständig mit der Antriebswelle (AN) und ständig mit mindestens vier Schaltelementen (A, C, E, F; A, C, E, F, G) direkt verbunden ist. Es wird vorgeschlagen, dass der zweite Planetenradsatz (RS2) ständig mit mindestens vier Schaltelementen (C, D, E, F; C, D, E, F, G) direkt verbunden ist, wobei nur zwei Koppelwellen (3, 5) vorgesehen sind, über die einzelne der Planetenradsätze (RS1 bis RS4) mit einem anderen der Planetenradsätze (RS1 bis RS4) ständig direkt verbunden sind. Dabei verbindet die erste Koppelwelle (3) den ersten Planetenradsatz (RS1) ständig mit dem vierten Planetenradsatz (RS4), während die zweite Koppelwelle (5) den zweiten Planetenradsatz (RS2) ständig mit dem dritten Planetenradsatz (RS3) verbindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Automatgetriebe in Planetenbauweise nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Automatisch schaltbare Fahrzeuggetriebe in Planetenbauweise im Allgemeinen sind im Stand der Technik bereits vielfach beschrieben und unterliegen einer permanenten Weiterentwicklung und Verbesserung. So sollen diese Getriebe eine ausreichende Anzahl von Vorwärtsgängen sowie einen Rückwärtsgang und eine für Kraftfahrzeuge sehr gut geeignete Übersetzung mit einer hohen Gesamtspreizung, günstigen Stufensprüngen und eine für den Anwendungsfall hinreichend große Anfahrübersetzung aufweisen. Außerdem sollen diese Getriebe einen möglichst geringen Bauaufwand, insbesondere eine geringe Anzahl an Schaltelementen erfordern und bei sequentieller Schaltweise so genannte Gruppenschaltungen vermeiden, so dass bei Schaltungen in den nächstfolgend höheren oder nächstfolgend niedrigeren Gang jeweils nur ein zuvor geschlossenes Schaltelement geöffnet und ein zuvor geöffnetes Schaltelement geschlossen wird.
Ein derartiges Mehrgang-Automatgetriebe geht beispielsweise aus der DE 10 2005 002 337 A1 der Anmelderin hervor. Es umfasst im Wesentlichen eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, insgesamt vier Einzel-Planetenradsätze und fünf Schaltelemente. Durch selektives Sperren von jeweils drei der fünf als Kupplungen und Bremsen ausgeführten Schaltelemente sind insgesamt acht Vorwärtsgänge gruppenschaltungsfrei schaltbar.
Aus der gattungsgemäßen DE 10 2010 041 575 B3 der Anmelderin ist ein alternatives Getriebeschema zu dem aus der DE 10 2005 002 337 A1 bekannten 8-Gang-Automatgetriebe bekannt. Hierin wird ein Getriebe mit vier einzelnen Planetenradsätzen, fünf Schaltelementen und insgesamt neun Wellen vorgeschlagen, bei dem im Unterschied zur DE 10 2005 002 337 A1 das Hohlrad des antriebsnah angeordneten ersten Planetenradsatzes fest mit dem Getriebegehäuse verbunden ist und das Sonnenrad dieses ersten Planetenradsatzes über das zweite Schaltelement mit der dritten Welle verbindbar ist, die ihrerseits über das erste Schaltelement am Getriebegehäuse festsetzbar ist.
Aus der DE 10 2009 001 253 B3 der Anmelderin ist eine Weiterentwicklung des aus der DE 10 2005 002 337 A1 bekannten 8-Gang-Automatgetriebes bekannt. Hier konnte durch Hinzufügen eines als Kupplung ausgebildeten sechsten Schaltelementes im Kraftfluss zwischen Antriebswelle und dem durch Schließen des fünften der zuvor vorhandenen fünf Schaltelemente verblockbaren zweiten Planetenradsatz ein zusätzlicher Vorwärtsgang dargestellt werden, der von seiner Übersetzung her größer ist als der bisherige erste Gang des 8-Gang-Getriebes, also ein zusätzlicher Anfahrgang unterhalb des bisherigen ersten Gangs des 8-Gang-Getriebes.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2013 218 941.9 der Anmelderin ist eine andere Weiterentwicklung des aus der DE 10 2005 002 337 A1 bekannten 8-Gang-Automatgetriebes bekannt, bei der durch Hinzufügen eines sechsten Schaltelementes im Kraftfluss zwischen dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes angeordnet ist. Die siebte Welle des 8-Wellen-Getriebes der DE 10 2005 002 337 A1 ist also nunmehr aufgetrennt, wodurch der zweite Planetenradsatz jetzt nur durch gleichzeitiges Schließen von zwei der jetzt sechs Schaltelemente – konkret durch Schließen des fünften und zusätzlichen sechsten Schaltelementes – verblocken lässt. Im verblockten Zustand sind die Drehzahlen von Sonnenrad, Planetenradträger und Hohlrad dieses Planetenradsatzes bekanntlich identisch. Das zusätzliche sechste Schaltelement ermöglicht das gruppenschaltungsfrei Schalten von nunmehr insgesamt neun Vorwärtsgängen, wobei in jedem Gang nunmehr vier der Schaltelemente geschlossen sind, sodass nach wie vor in jedem Gang nur zwei Schaltelemente nicht geschlossen sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art mit insgesamt vier Planetenradsätzen anzugeben, das mittels eines vergleichsweise gering modifizierten Getriebeschemas zumindest neun gruppenschaltungsfrei schaltbare Vorwärtsgänge aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Automatgetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein Automatgetriebe vorgeschlagen, welches eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, vier einzelne Planetenradsätze und mindestens sechs Schaltelemente aufweist, deren selektives Eingreifen verschiedene Über- setzungsverhältnisse zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle bewirken zum Schalten von zumindest neun Vorwärtsgängen. Der erste Planetenradsatz ist ständig mit einem Gehäuse des Automatgetriebes und ständig mit genau zwei Schaltelementen direkt verbunden. Der zweite Planetenradsatz ist ständig mit mindestens vier Schaltelementen direkt verbunden. Der dritte Planetenradsatz ist ständig mit der Abtriebswelle und ständig mit genau drei Schaltelementen direkt verbunden. Der vierte Planetenradsatz ist ständig mit der Antriebswelle und ständig mit mindestens vier Schaltelementen direkt verbunden. Es sind nur zwei Koppelwellen vorgesehen, über die einzelne der Planetenradsätze mit einem anderen der Planetenradsätze ständig direkt verbunden sind, wobei die erste Koppelwelle den ersten Planetenradsatz ständig mit dem vierten Planetenradsatz verbindet, während die zweite Koppelwelle den zweiten Planetenradsatz ständig mit dem dritten Planetenradsatz verbindet.
Vorgesehen sein kann auch, dass die Antriebswelle ständig mit mindestens einem Schaltelement direkt verbunden ist, während die Abtriebswelle ständig mit maximal einem Schaltelement direkt verbunden ist.
In einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass genau sechs Schaltelemente vorgesehen sind. In diesem Fall ist der zweite Planetenradsatz ständig mit genau vier Schaltelementen direkt verbunden, der vierte Planetenradsatz ebenfalls ständig mit genau vier Schaltelementen direkt verbunden und die Antriebswelle ständig mit genau einem Schaltelement direkt verbunden.
In einer hierzu alternativen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass genau sieben Schaltelemente vorgesehen sind. In diesem Fall ist der zweite Planetenradsatz ständig mit genau fünf Schaltelementen direkt verbunden, der vierte Planetenradsatz ebenfalls ständig mit genau fünf Schaltelementen direkt verbunden und die Antriebswelle ständig mit genau zwei Schaltelementen direkt verbunden.
In einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Abtriebswelle ständig mit genau einem Schaltelement direkt verbunden ist.
In einer hierzu alternativen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Abtriebswelle mit keinem Schaltelement direkt verbunden ist.
Dabei ist unter der Formulierung „direkt verbunden“ im Zusammenhang mit der Ankoppelung eines Schaltelementes an einen Planetenradsatz zu verstehen, dass das Eingangs- oder Ausgangselement des jeweiligen Schaltelementes über eine drehfeste oder drehelastischen Verbindung unmittelbar mit einem der Elemente des jeweiligen Planetenradsatzes verbunden ist, sodass es stets eine feste Drehzahlbeziehung zwischen diesem Planetenradsatzelement und dem Eingangs- bzw. Ausgangselement dieses Schaltelementes gibt.
Im Zusammenhang mit der Ankoppelung eines Schaltelementes an eine Welle ist unter der Formulierung „direkt verbunden“ zu verstehen, dass das Eingangs- oder Ausgangselement des jeweiligen Schaltelementes über eine drehfeste oder drehelastischen Verbindung unmittelbar mit der jeweiligen Welle verbunden ist, sodass es stets eine feste Drehzahlbeziehung zwischen dieser Welle und dem Eingangs- bzw. Ausgangselement dieses Schaltelementes gibt.
Im Zusammenhang mit der Ankoppelung eines Planetenradsatzes an einen anderen Planetenradsatz ist unter der Formulierung „direkt verbunden“ zu verstehen, dass eines der Elemente des jeweiligen Planetenradsatzes über eine drehfeste oder drehelastischen Verbindung unmittelbar mit einem der Elemente des jeweiligen anderen Planetenradsatzes verbunden ist, sodass es stets eine feste Drehzahlbeziehung zwischen dieser Welle und dem Eingangs- bzw. Ausgangselement dieses Schaltelementes gibt.
Vorzugsweise weist jeder der vier Planetenradsätze jeweils drei Elemente auf, nämlich ein Sonnenrad, einen Planetenradträger und ein Hohlrad. Das Automatgetriebe kann insgesamt neun drehbare Wellen aufweisen. Vorzugsweise bildet dann das zweite Element des vierten Planetenradsatzes die als Antriebswelle ausgeführte erste Welle, das zweite Element des dritten Planetenradsatzes die als Abtriebswelle ausgeführte zweite Welle, das zweite Element des ersten Planetenradsatzes die vierte Welle, das dritte Element des dritten Planetenradsatzes die sechste Welle, das dritte Element des vierten Planetenradsatzes die siebte Welle, das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes die achte Welle, das erste Element des zweiten Planetenradsatzes die neunte Welle. Vorzugsweise verbindet dann die dritte Welle (als erste Koppelwelle) das erste Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes, während die fünfte Welle (als zweite Koppelwelle) das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes verbindet. Vorzugsweise ist dabei das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig an einem Gehäuse des Automatgetriebes festgesetzt.
Hinsichtlich der Ankoppelung der Schaltelemente an die einzelnen Wellen kann vorgesehen sein, dass das erste Schaltelement im Kraftfluss zwischen der dritten Welle und dem Gehäuse angeordnet ist, dass das zweite Schaltelement im Kraftfluss zwischen der vierten und sechsten Welle angeordnet ist, dass das dritte Schaltelement im Kraftfluss zwischen der ersten und fünften Welle angeordnet ist, dass das vierte Schaltelement entweder im Kraftfluss zwischen der zweiten und achten Welle oder im Kraftfluss zwischen der sechsten und achten Welle angeordnet ist, dass das fünfte Schaltelement im Kraftfluss zwischen der siebten und achten Welle angeordnet ist, und dass das sechste Schaltelement im Kraftfluss zwischen der siebten und neunten Welle angeordnet ist. Ist ein siebtes Schaltelement vorgesehen, so kann dieses siebte Schaltelement im Kraftfluss zwischen der ersten und achten Welle angeordnet sein.
Damit weist das erfindungsgemäße Automatgetriebe gegenüber dem Stand der Technik eine vollkommen eigenständige Kinematik auf. Unter Verwendung von sechs Schaltelementen sind zumindest neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang schaltbar. Unter Verwendung von sieben Schaltelementen sind zumindest zehn Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang schaltbar.
Vorzugsweise sind bei dem erfindungsgemäßen Getriebe in jedem Gang vier der Schaltelemente geschlossen. Sind sechs Schaltelemente vorgesehen, so sind in jedem Gang nur zwei Schaltelemente nicht geschlossen. Sind sieben Schaltelemente vorgesehen, so sind in jedem Gang drei der Schaltelemente nicht geschlossen. Bei einem Wechsel von einem Gang in den nachfolgend höheren oder niedrigeren Gang wird jeweils nur eines der zuvor geschlossenen Schaltelemente geöffnet und ein zuvor offenes Schaltelement geschlossen, sodass beim sequenziellen Hoch- und Zurückschalten um jeweils einen Gang so genannte Gruppenschaltungen vermieden werden.
Um zumindest neun Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang darzustellen, kann ein derartiges Getriebes folgende Schaltlogik bzw. Ganglogik aufweisen: Im Rückwärtsgang sind das erste, zweite, vierte und sechste Schaltelement geschlossen bzw. drehmomentübertragend. Im ersten Vorwärtsgang sind das erste, zweite, dritte und sechste Schaltelement geschlossen bzw. drehmomentübertragend. Im zweiten Vorwärtsgang sind das erste, zweite, fünfte und sechste Schaltelement geschlossen bzw. drehmomentübertragend. Im dritten Vorwärtsgang sind das zweite, dritte, fünfte und sechste Schaltelement geschlossen bzw. drehmomentübertragend. Im vierten Vorwärtsgang sind das zweite, vierte, fünfte und sechste Schaltelement geschlossen bzw. drehmomentübertragend. Im fünften Vorwärtsgang sind das zweite, dritte, vierte und fünfte Schaltelement geschlossen bzw. drehmomentübertragend. Im sechsten Vorwärtsgang sind das zweite, dritte, vierte und sechste Schaltelement geschlossen bzw. drehmomentübertragend. Im siebten Vorwärtsgang sind das dritte, vierte, fünfte und sechste Schaltelement geschlossen bzw. drehmomentübertragend. Im achten Vorwärtsgang sind das erste, dritte, vierte und sechste Schaltelement geschlossen bzw. drehmomentübertragend. In einer ersten Variante sind im neunten Vorwärtsgang das erste, vierte, fünfte und sechste Schaltelement geschlossen bzw. drehmomentübertragend. In einer zweiten Variante sind im neunten Vorwärtsgang das erste, dritte, vierte und fünfte Schaltelement geschlossen bzw. drehmomentübertragend, wobei in diesem Fall ein zehnter Vorwärtsgang schaltbar ist, in dem das erste, vierte, fünfte und sechste Schaltelement geschlossen bzw. drehmomentübertragend ist.
Ist ein zusätzliches siebtes Schaltelement vorhanden, ist gegenüber der Getriebeausführung mit nur sechs Schaltelementen ein zusätzlicher Vorwärtsgang unterhalb des ersten Gangs der Getriebeausführung mit nur sechs Schaltelementen realisierbar, also ein zusätzlicher Vorwärtsgang mit einer Übersetzung größer derjenigen Übersetzung des ersten Gangs der Getriebeausführung mit nur sechs Schaltelementen. Damit eignet sich dieser zusätzliche Vorwärtsgang gut als ein so genannter Crawler mit kleiner Gesamtübersetzung für eine große Zugkraft. Als Schaltlogik bzw. Ganglogik kann vorgesehen sein, dass in einem solchen zusätzlichen Vorwärtsgang das erste, zweite, sechste und siebte Schaltelement geschlossen bzw. drehmomentübertragend sind, während in allen anderen Vorwärtsgängen und im Rückwärtsgang das siebte Schaltelement nicht geschlossen bzw. drehmomentübertragend ist.
In vorteilhafter Weise ist es möglich, das zusätzliche siebte Schaltelement in dem gleichen Bauraum oder in einem nur wenig größeren Bauraum unterzubringen, der für das erfindungsgemäße Getriebe mit sechs Schaltelemente benötigt wird.
Vorzugsweise ist das vierte Schaltelement mit dem fünften Schaltelement direkt verbunden. Vorzugsweise ist das fünfte Schaltelement auch mit dem sechsten Schaltelement direkt verbunden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der der zweite Planetenradsatz durch gleichzeitiges Schließen des fünften und sechsten Schaltelementes verblockbar ist, derart, dass die Drehzahlen der drei Elemente (Sonnenrad, Planetenradträger, Hohlrad) des zweiten Planetenradsatzes im verblockten Zustand des zweiten Planetenradsatzes identisch sind.
Alle vier Planetenradsätze können als so genannte Minus-Planetenradsätze ausgeführt sein, deren jeweilige Planetenräder mit Sonnenrad und Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes kämmen.
Alternativ zu der Ausführung des Radsatzsystems mit vier einzelnen Minus-Planetenradsätzen können einzelne der Minus-Planetenradsätze durch einen so genannten Plus-Planetenradsatz ersetzt sein. Bekanntlich weist ein Plus-Planetenradsatz einen Planetenradträger („Steg“) mit daran drehbar gelagerten inneren und äußeren Planetenrädern auf, wobei jedes der inneren Planetenräder mit jeweils einem äußeren Planetenrad und mit dem Sonnenrad des Plus-Planetenradsatzes kämmt, während jedes der äußeren Planetenräder mit jeweils einem inneren Planetenrad und mit dem Hohlrad des Plus-Planetenradsatzes kämmt. Alternativ zu der Ausführung des Radsatzsystems mit vier einzelnen Minus-Planetenradsätzen können auch mehrere der Minus-Planetenradsätze durch Plus-Planetenradsätze ersetzt sein.
Zur Gewährleistung der gleichen Kinematik des beanspruchten Radsatzsystems ist vorgesehen, dass das erste Element jedes Minus-Planetenradsatzes und das erste Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Sonnenrad ausgebildet ist, dass das zweite Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Planetenradträger ausgebildet ist, während das zweite Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet ist, und dass das dritte Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet ist, während das dritte Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Planetenradträger ausgebildet ist.
Hinsichtlich der räumlichen Anordnung der vier Planetenradsätze im Gehäuse des Automatgetriebes wird in einer Ausgestaltung vorgeschlagen, alle vier Planetenradsätze koaxial zueinander nebeneinander in der definierten Reihenfolge „erster, vierter, zweiter, dritter Planetenradsatz“ anzuordnen, wodurch es möglich ist, alle Kupplungen in einfacher Weise leckagearm mit dem zur hydraulischen Betätigung erforderlichen Druckmittel zu versorgen. Für eine Anwendung mit koaxial zueinander verlaufender Antriebs- und Abtriebswelle ist es in diesem Fall zweckmäßig, dass der erste Planetenradsatz der dem Antrieb des Automatgetriebes zugewandte Planetenradsatz der Planetenradsatzgruppe ist. In einer anderen Ausgestaltung wird hinsichtlich der räumlichen Anordnung der vier Planetenradsätze im Gehäuse des Automatgetriebes vorgeschlagen, alle vier Planetenradsätze koaxial zueinander nebeneinander in der definierten Reihenfolge „zweiter, vierter, erster, dritter Planetenradsatz“ anzuordnen, wobei es in diesem Fall für eine Anwendung in einem Fahrzeug mit so genanntem „Standard-Antrieb“ zweckmäßig ist, den zweiten Planetenradsatz der Antriebsseite des Automatgetriebes zuzuwenden, während es für eine Anwendung in einem Fahrzeug mit so genanntem „Front-Quer-Antrieb“ zweckmäßig ist, den dritten Planetenradsatz der Antriebsseite des Automatgetriebes zuzuwenden.
Als räumliche Anordnung für das fünfte Schaltelement innerhalb des Getriebegehäuses wird der Bereich axial zwischen dem vierten und zweiten Planetenradsatz, alternativ der Bereich axial zwischen dem zweiten und dritten Planetenradsatz vorgeschlagen. Beide Anordnungen sind sowohl für die Planetenradsatz-Reihenfolge „erster, vierter, zweiter, dritter Planetenradsatz“ als auch für die Planetenradsatz-Reihenfolge „zweiter, vierter, erster, dritter Planetenradsatz“ möglich und in Hinblick auf die Druck- und Schmiermittelzuführung günstig.
Als räumliche Anordnung für das sechste Schaltelement innerhalb des Getriebegehäuses wird der Bereich axial zwischen dem vierten und zweiten Planetenradsatz, altennativ der Bereich axial zwischen dem zweiten und dritten Planetenradsatz oder alternativ der Bereich zentrisch innerhalb des Sonnenrades des zweiten Planetenradsatzes vorgeschlagen, in allen drei Fällen vorzugsweise unmittelbar benachbart zum zweiten Planetenradsatz. Die dritte vorgeschlagene Anordnung ist für das Getriebe sehr baulängensparend. Alle drei Anordnungen sind sowohl für die Planetenradsatz-Reihenfolge „erster, vierter, zweiter, dritter Planetenradsatz“ als auch für die Planetenradsatz-Reihenfolge „zweiter, vierter, erster, dritter Planetenradsatz“ möglich und in Hinblick auf die Druck- und Schmiermittelzuführung günstig.
In Verbindung mit der Planetenradsatz-Reihenfolge „zweiter, vierter, erster, dritter Planetenradsatz“ ist eine vorteilhafte räumliche Anordnung für das siebte Schaltelement der Bereich axial zwischen dem vierten und zweiten Planetenradsatz, axial angrenzend an den zweiten Planetenradsatz.
Für beide Planetenradsatz-Reihenfolgen „erster, vierter, zweiter, dritter Planetenradsatz“ und „zweiter, vierter, erster, dritter Planetenradsatz“ möglich ist auch, dass siebte Schaltelement räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem vierten und zweiten Planetenradsatz anzuordnen, dann vorzugsweise axial angrenzend an den vierten Planetenradsatz. Alternativ hierzu kann das siebte Schaltelement räumlich gesehen auch im Bereich axial zwischen dem ersten und vierten Planetenradsatz angeordnet sein, dann vorzugsweise axial angrenzend an den vierten Planetenradsatz; alternativ auch im Bereich axial zwischen dem zweiten und dritten Planetenradsatz, dann vorzugsweise axial angrenzend an den zweiten Planetenradsatz.
In Verbindung mit der Planetenradsatz-Reihenfolge „erster, vierter, zweiter, dritter Planetenradsatz“ ist eine vorteilhafte räumliche Anordnung für das zweite Schaltelement der Bereich axial zwischen dem ersten und vierten Planetenradsatz, vorzugsweise axial angrenzend an den ersten Planetenradsatz.
In Verbindung mit der Planetenradsatz-Reihenfolge „zweiter, vierter, erster, dritter Planetenradsatz“ ist eine vorteilhafte räumliche Anordnung für das zweite Schaltelement der Bereich axial zwischen dem ersten und dritten Planetenradsatz, vorzugsweise axial angrenzend an den ersten Planetenradsatz.
Alle vorgeschlagenen Ausführungen und Ausgestaltungen für ein Automatgetriebe gemäß der Erfindung weisen insbesondere für Personenkraftwagen in der Praxis brauchbare Übersetzungen mit sehr großer Gesamtspreizung in hinsichtlich der Fahrbarkeit vertretbarer Gangabstufung auf, was sich auf den angestrebt niedrigen Kraftstoffverbrauch positiv auswirkt. Darüber hinaus zeichnet sich das erfindungsgemäße Automatgetriebe durch eine gemessen an der Gangzahl geringe Anzahl an Schaltelementen und einen vergleichsweise geringen Bauaufwand aus. Weiterhin ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Automatgetriebe in allen Gängen ein guter Wirkungsgrad, einerseits infolge geringer Schleppverluste, da in jedem Gang jeweils stets vier der Schaltelemente im Eingriff sind, andererseits auch infolge geringer Verzahnungsverluste in den einfach aufgebauten Einzel-Planetenradsätzen.
In vorteilhafter Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Automatgetriebe möglich, ein Anfahren des Kraftfahrzeugs sowohl mit einem getriebeexternen Anfahrelement als auch mit einem getriebeinternen Reibschaltelement zu realisieren. Ein getriebeexternes Anfahrelement kann in an sich bekannter Weise beispielsweise als hydrodynamischer Wandler, als so genannte trockene Anfahrkupplung, als so genannte nasse Anfahrkupplung, als Magnetpulverkupplung oder als Fliehkraftkupplung ausgebildet sein. Alternativ zur Anordnung eines derartigen Anfahrelement in Kraftflussrichtung zwischen Antriebsmotor und Getriebe kann das getriebeexterne Anfahrelement in Kraftflussrichtung auch hinter dem Getriebe angeordnet sein, wobei in diesem Fall die Antriebswelle des Getriebes ständig verdrehfest oder verdrehelastisch mit der Kurbelwelle des Antriebsmotors verbunden ist. Als getriebeinternes Anfahrelement eignen sich beispielsweise das erste und zweite Schaltelement, insbesondere das in vielen Vorwärtsgängen und im Rückwärtsgang drehmomentführende zweite Schaltelement.
Außerdem ist das erfindungsgemäße Automatgetriebe derart konzipiert, dass eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen sowohl in Kraftflussrichtung als auch in räumlicher Hinsicht ermöglicht wird. So können sich bei gleichem Getriebeschema, je nach Standgetriebeübersetzung der einzelnen Planetensätze, unterschiedliche Gangsprünge ergeben, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation ermöglicht wird. Weiterhin ist es ohne besondere konstruktive Maßnahmen möglich, Antrieb und Abtrieb des Getriebes wahlweise koaxial oder achsparallel zueinander anzuordnen. Auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite des Getriebes können ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden. Es ist zudem möglich, an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes zusätzliche Freiläufe vorzusehen, beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse oder um zwei Wellen gegebenenfalls zu verbinden. Auch kann auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle oder auf der Abtriebswelle, eine verschleißfreie Bremse, wie z.B. ein hydraulischer oder elektrischer Retarder oder dergleichen, angeordnet sein, welche insbesondere für den Einsatz in Nutzkraftfahrzeugen von besonderer Bedeutung ist. Auch kann zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle oder der Abtriebswelle, ein Nebenabtrieb vorgesehen sein. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Automatgetriebes besteht darin, dass an jeder Welle zusätzlich eine elektrische Maschine als Generator und/oder als zusätzliche Antriebsmaschine anbringbar ist.
Die eingesetzten Schaltelemente können als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein. Insbesondere können kraftschlüssige Kupplungen oder Bremsen, wie z.B. Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen, verwendet werden. Als Schaltelemente können aber auch formschlüssige Bremsen und/oder Kupplungen, wie z.B. Synchronisierungen oder Klauenkupplungen eingesetzt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Gleiche bzw. vergleichbare Bauteile sind dabei auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Automatgetriebes;
2 ein beispielhaftes Schaltschema für das Getriebe gemäß 1;
3 eine alternative Bauteilanordnung für das Getriebe gemäß 1;
4 eine Tabelle mit Varianten des Getriebes gemäß 1;
5 eine schematische Darstellung einer ersten Alternative zum Getriebe gemäß 1;
6 eine schematische Darstellung einer zweiten Alternative zum Getriebe gemäß 1;
7 eine schematische Darstellung einer dritten Alternative zum Getriebe gemäß 1;
8 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Automatgetriebes;
9 ein beispielhaftes Schaltschema für das Getriebe gemäß 8;
10 eine alternative Bauteilanordnung für das Getriebe gemäß 8;
11 eine Tabelle mit Varianten des Getriebes gemäß 8;
12 eine schematische Darstellung einer ersten Alternative zum Getriebe gemäß 8;
13 eine schematische Darstellung einer zweiten Alternative zum Getriebe gemäß 8;
14 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Automatgetriebes;
15 ein beispielhaftes Schaltschema für das Getriebe gemäß 14;
16 eine alternative Bauteilanordnung für das Getriebe gemäß 14;
17 eine Tabelle mit Varianten des Getriebes gemäß 14;
18 eine schematische Darstellung einer ersten Alternative zum Getriebe gemäß 14;
19 eine schematische Darstellung einer zweiten Alternative zum Getriebe gemäß 14;
20 eine schematische Darstellung einer dritten Alternative zum Getriebe gemäß 14;
21 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Automatgetriebes;
22 ein beispielhaftes Schaltschema für das Getriebe gemäß 21;
23 eine alternative Bauteilanordnung für das Getriebe gemäß 21;
24 eine Tabelle mit Varianten des Getriebes gemäß 21;
25 eine schematische Darstellung einer ersten Alternative zum Getriebe gemäß 21; und
26 eine schematische Darstellung einer zweiten Alternative zum Getriebe gemäß 21.
In 1 ist als erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Automatgetriebes das Radsatzschema eines 9-Gang-Automatgetriebes dargestellt. Das Getriebe umfasst eine Antriebswelle AN, eine Abtriebswelle AB, vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 und sechs Schaltelemente A, B, C, D, E, F, die alle in einem Gehäuse GG des Getriebes angeordnet sind. Alle vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 sind als einfache Minus-Planetenradsätze ausgebildet, jeder umfassend ein erstes, ein zweites und ein drittes Element. Ein Minus-Planetenradsatz weist bekanntlich Planetenräder auf, die mit Sonnen- und Hohlrad dieses Planetensatzes kämmen. Die jeweils dritten Elemente der vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 sind alle als Hohlräder ausgebildet und mit HO1, HO2, HO3 und HO4 bezeichnet. Die jeweils ersten Elemente der vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 sind alle als Sonnenräder ausgebildet und mit SO1, SO2, SO3 und SO4 bezeichnet. Die jeweils zweiten Elemente der vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 sind alle als Planetenradträger ausgebildet und mit ST1, ST2, ST3 und ST4 bezeichnet. Die an den Planetenradträgern ST1, ST2, ST3 und ST4 rotierbar gelagerten Planetenräder sind mit PL1, PL2, PL3 und PL4 bezeichnet.
Inklusive Antriebswelle AN und Abtriebswelle AB weist das erfindungsgemäße Automatgetriebe insgesamt neun drehbare Wellen auf, die mit 1 bis 9 bezeichnet sind.
Das Schaltelement A ist als Bremse ausgebildet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als reibschlüssig schaltbare Lamellenbremse ausgeführt ist, in einer anderen Ausgestaltung auch als reibschlüssig schaltbare Bandbremse oder beispielsweise auch als formschlüssig schaltbare Klauen- oder Konusbremse ausgeführt sein kann. Die Schaltelemente B, C, D, E und F sind als Kupplungen ausgebildet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel alle als reibschlüssig schaltbare Lamellenkupplung ausgeführt sind, in einer anderen Ausgestaltung beispielsweise auch als formschlüssig schaltbare Klauen- oder Konuskupplung ausgeführt sein können. Mit diesen insgesamt sechs Schaltelementen A bis F ist ein selektives Schalten von neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang realisierbar, was später anhand 2 noch näher erläutert wird.
Hinsichtlich der Kopplung der einzelnen Elemente der vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 untereinander und zur Antriebs- und Abtriebswelle AN, AB ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 folgendes vorgesehen:
Das Hohlrad HO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 ist fest dem Getriebegehäuse GG verbunden. Der Planetenradträger ST4 des vierten Planetenradsatzes RS4 und die Antriebswelle AN sind verdrehfest oder drehelastisch miteinander verbunden und bilden die mit 1 bezeichnete erste Welle des Automatgetriebes. Der Planetenradträger ST3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und die Abtriebswelle AB sind drehfest oder drehelastisch miteinander verbunden und bilden die mit 2 bezeichnete zweite Welle des Automatgetriebes. Das Sonnenrad SO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 und das Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 sind verdrehfest oder drehelastisch miteinander verbunden und bilden die mit 3 bezeichnete dritte Welle – auch „erste Koppelwelle“ genannt – des Automatgetriebes. Der Planetenradträger ST1 des ersten Planetenradsatzes RS1 bildet die mit 4 bezeichnete vierte Welle des Automatgetriebes. Das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und das Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 sind verdrehfest oder drehelastisch miteinander verbunden und bilden die mit 5 bezeichnete fünfte Welle – auch „zweite Koppelwelle“ genannt – des Automatgetriebes. Das Hohlrad HO3 des dritten Planetenradsatzes bildet die mit 6 bezeichnete sechste Welle des Automatgetriebes. Das Hohlrad HO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 bildet die mit 7 bezeichnete siebte Welle des Automatgetriebes. Der Planetenradträger ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 bildet die mit 8 bezeichnete achte Welle des Automatgetriebes. Das Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 bildet die mit 9 bezeichnete neunte Welle des Automatgetriebes.
Hinsichtlich der Kopplung der sechs Schaltelemente A bis F an die so beschriebenen Wellen 1 bis 9 des Getriebes und an das Getriebegehäuse GG ist bei dem in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Automatgetriebe folgendes vorgesehen: Das erste Schaltelement A ist im Kraftfluss zwischen der dritten Welle 3 und dem Getriebegehäuse GG angeordnet. Das zweite Schaltelement B ist im Kraftfluss zwischen der vierten Welle 4 und der sechsten Welle 6 angeordnet. Das dritte Schaltelement C ist im Kraftfluss zwischen der ersten Welle 1 und der fünften Welle 5 angeordnet. Das vierte Schaltelement D ist im Kraftfluss zwischen der zweiten Welle 2 und der achten Welle 8 angeordnet ist. Das fünfte Schaltelement E ist im Kraftfluss zwischen der siebten Welle 7 und der achten Welle 8 angeordnet. Das sechste Schaltelement F schließlich ist im Kraftfluss zwischen der siebten Welle 7 und der neunten Welle 9 angeordnet.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 in axialer Richtung gesehen in der definierten Reihenfolge „RS1, RS4, RS2, RS3“ koaxial hintereinander angeordnet, wobei Antriebswelle AN und Abtriebswelle AB koaxial zueinander angeordnet sind und der erste Planetenradsatz RS1 den antriebsnahen Radsatz des Automatgetriebes und der dritte Planetenradsatz RS3 den abtriebsnahen Radsatz des Automatgetriebes bildet. Diese Anordnung „RS1, RS4, RS2, RS3“ ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass die vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 jeweils nur von maximal einer Welle des Automatgetriebes in axialer Richtung zentrisch durchgriffen werden.
Im Prinzip ist die räumliche Anordnung der Schaltelemente innerhalb des Getriebes beliebig und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung des Getriebegehäuses GG begrenzt. Entsprechend ist die in 1 dargestellte Bauteilanordnung ausdrücklich als nur eine von zahlreichen möglichen Bauteilanordnungs-Varianten zu verstehen. Zahlreiche Anregungen hierzu findet der Fachmann beispielsweise in den bereits erwähnten Schriften DE 10 2005 002 337 A1 und DE 10 2007 055 808 A1 . Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eignet sich aufgrund der schlanken Gehäusestruktur besonders gut für den Einbau in ein Kraftfahrzeug mit so genanntem „Standard-Antrieb“. Die in 1 dargestellte Bauteilanordnung basiert auf dem in 4 der DE 10 2005 002 337 A1 offenbarten Automatgetriebe.
Wie aus 1 ersichtlich, grenzen die beiden Planetenradsätze RS1 und RS4 unmittelbar aneinander an. Die Bremse A ist im dargestellten Ausführungsbeispiel räumlich gesehen axial neben dem (antriebsnahen) ersten Planetenradsatzes RS1 angeordnet, auf der Seite des Planetenradsatzes RS1, die dem Planetenradsatz RS4 abgewandt ist. Die Bremse A ist auf einem vergleichsweise großen Durchmesser angeordnet, auf einem Durchmesser größer dem Durchmesser des Hohlrades HO1. Mit Druck- und Kühlmittel versorgt werden kann die Bremse A in einfacher Weise von Gehäuse GG her. Die Bremse A kann auch konstruktiv einfach in einer antriebsnahen Gehäusewand des Getriebegehäuses GG integriert sein. Räumlich gesehen ist die Kupplung B auf der der Bremse A gegenüberliegenden Seite des ersten Planetenradsatzes RS1 angeordnet, also räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem ersten Planetenradsatz RS1 und dem vierten Planetenradsatz RS4. Mit Druck- und Schmiermittel versorgt werden kann die Kupplung B von der Antriebswelle AN her über die die Antriebswelle radial umschließende dritte Welle 3.
Wie aus 1 weiterhin ersichtlich, sind die beiden Kupplungen C und D räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem (auf der dem ersten Planetenradsatz RS1 abgewandten Seite des vierten Planetenradsatzes RS4 angeordneten) zweiten Planetenradsatz RS2 und dem (abtriebsnahen) dritten Planetenradsatz RS3 angeordnet. Dabei sind die beiden Kupplungen C und D im Wesentlichen axial nebeneinander auf zumindest ähnlichem und großem Durchmesser angeordnet, wobei die Kupplung D unmittelbar benachbart zum dritten Planetenradsatz RS3 angeordnet ist, während die Kupplung C unmittelbar benachbart zum zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet ist. Dabei umgreift die Welle 8, welche die Wirkverbindung zwischen dem Planetenradträger ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und der Kupplung D bildet, den Planetenradsatzes RS2 und die Kupplung C in axialer Richtung vollständig, wodurch Teile der Welle 5 und der mit der Welle 5 verbundene Außenlamellenträger der Kupplung C innerhalb eines Zylinderraums angeordnet ist, der durch die Welle 8 gebildet wird. Die Kupplung C ihrerseits ist innerhalb eines Zylinderraums angeordnet, der durch die Welle 5, welche ja die Wirkverbindung zwischen dem Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 bildet, gebildet wird, wobei ein Abschnitt der Welle 5 gleichzeitig den Außenlamellenträger der Kupplung C bildet.
Wie bereits angedeutet, ist die in 1 dargestellte räumliche Anordnung der beiden Kupplungen C und D als beispielhaft zu verstehen. So kann es je nach dem für den Einbau des Getriebes in das Fahrzeug zur Verfügung stehenden Bauraum zweckmäßig sein, das Lamellenpaket der Kupplung D räumlich gesehen in etwa radial über dem Lamellenpaket der Kupplung C anzuordnen, wodurch beide Kupplungen C und D axial an den dritten Planetenradsatz RS3 (auf dessen dem zweiten Planetenradsatz RS2 zugewandten Seite) angrenzen.
Wie aus 1 weiterhin ersichtlich, sind die beiden Kupplungen E und F räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem vierten Planetenradsatz RS4 und dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet, axial nebeneinander auf vorzugsweise gleichem Durchmesser mit einem gemeinsamen Außenlamellenträger, der einen Abschnitt der Welle 7 bildet. Dabei ist die Kupplung E näher am zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet als die Kupplung F, die ihrerseits unmittelbar an den vierten Planetenradsatz RS4 angrenzt.
Auch für die räumliche Anordnung der beiden Kupplungen E und F sei an dieser Stelle auf den beispielhaften Charakter der in 1 gewählten Darstellung hingewiesen. Selbstverständlich kann der Fachmann die beiden Kupplung E, F auch anderweitig räumlich platzieren, insbesondere dann, wenn die Kupplung F, die nur im fünften Vorwärtsgang geöffnet und in allen anderen Gängen geschlossen ist, in Bauart einer klein bauenden Klauenkupplung ausgeführt ist. Als Klauenkupplung ausgeführt, kann die Kupplung F räumlich gesehen beispielsweise im Bereich zentrisch innerhalb des Sonnenrades SO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 angeordnet sein. Als Klauenkupplung oder als Lamellenkupplung ausgeführt, kann die Kupplung F in axialer Richtung gesehen beispielsweise auch im Bereich radial unterhalb des Lamellenpaketes der Kupplung E angeordnet sein.
Wie aus 1 weiterhin ersichtlich, werden die Planetenradsätze RS1, RS4 und RS2 jeweils nur von der Antriebswelle AN (bzw. Welle 1) in axialer Richtung zentrisch vollständig durchgriffen. Dies ist besonders vorteilhaft einerseits für die Dimensionierung der Antriebswelle AN und der Radsätze, andererseits auch für die vergleichsweise einfache Schmiermittelzuführung zu den Planetenrädern der vier Planetenradsätze RS1 bis RS4 und für die vergleichsweise einfache Druck- und Schmiermittelzuführung zu den fünf Kupplungen B, F, E, C, D. In ihrem axialen Verlauf durchgreift die Antriebswelle AN dabei die dritte Welle 3 und die neunte Welle 9 und einen Abschnitt der fünften Welle 5 zentrisch. Wie aus 1 weiterhin ersichtlich, übergreift die Welle 6 des Getriebes, die ja die Wirkverbindung zwischen dem Hohlrad HO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 und der (auf der dem dritten Planetenradsatzes RS3 abgewandten Seite des vierten Planetenradsatzes RS4 angeordneten) Kupplung B bildet, in ihrem axialen Verlauf den vierten und zweiten Planetenradsatz RS4, RS2 sowie die vier Kupplungen F, E, C, D vollständig.
In 2 ist ein beispielhaftes Schaltschema des erfindungsgemäßen 9-Gang-Automatgetriebes gemäß 1 dargestellt. In jedem Gang sind vier Schaltelemente geschlossen und zwei Schaltelemente offen, was sich – infolge der Minimierung der an geöffneten Reibschaltelementen obligatorisch auftretenden Schleppverluste – auf den Wirkungsgrad des Getriebes sehr positiv auswirkt. Neben der Schaltlogik können dem Schaltschema auch beispielhafte Werte für die jeweiligen Übersetzungen i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Stufensprünge phi entnommen werden. Die angegebenen Übersetzungen i ergeben sich aus den (typischen) Standgetriebeübersetzungen der vier Planetensätze RS1, RS4, RS2, RS3 von minus 2,00; minus 1,70; minus 1,61 und minus 4,30. Des Weiteren kann dem Schaltschema entnommen werden, dass bei sequentieller Schaltweise – also beim Hoch- oder Zurückschalten um jeweils einen Gang – so genannte Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei in der Schaltlogik benachbarte Gangstufen stets zwei Schaltelemente gemeinsam benutzen. Der siebte Vorwärtsgang ist als direkter Gang ausgebildet.
Die in 1 vorgeschlagene Kinematik des Getriebes ist auch mit einer anderen räumlichen Anordnung der vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 möglich. 3 zeigt ein Beispiel für eine Alternative, bei der die vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 koaxial nebeneinander mit der definierten Reihenfolge „zweiter, vierter, erster, dritter Planetenradsatz“ (also Anordnung „RS2-RS4-RS1-RS3“) angeordnet sind. Diese Anordnung eignet sich gut für ein Getriebe, bei dem Antriebswelle AN und Abtriebswelle AB nicht koaxial zueinander angeordnet sind, wie die beispielsweise bei einem so genannten Front-Quer-Einbau im Fahrzeug der Fall ist. Dabei sind der erste Planetenradsatz RS1 und der vierte Planetenradsatz RS4 benachbart zueinander angeordnet und werden nur von dem Innenlamellenträger der Bremse A axial voneinander getrennt.
Beispielhaft sind hier die Kupplungen B und D räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem ersten Planetenradsatz RS1 und dem (mit der Abtriebswelle AB verbundenen) dritten Planetenradsatz RS3 angeordnet, während die Kupplungen E und F räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz RS2 und dem (mit der Antriebswelle AN verbundenen) vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet sind und die Kupplung C zumindest teilweise in einem Bereich radial über dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet ist. Dabei sind die Lamellenpakete der Kupplungen B und D im Wesentlichen axial nebeneinander angeordnet, wobei die Kupplung B axial benachbart zum ersten Planetenradsatz RS1 angeordnet ist und die Kupplung D axial benachbart zum dritten Planetenradsatz RS3. Räumlich gesehen ist zumindest das Lamellenpaket der Kupplung F in einem Bereich radial unterhalb des Lamellenpaketes der Kupplung E angeordnet, wobei die in 3 zur Vereinfachung nicht näher dargestellte Servoeinrichtung zum Betätigen des Lamellenpaketes der (radial inneren) Kupplung F radial unterhalb oder axial neben oder auch zentrisch innerhalb der ebenfalls nicht näher dargestellten Servoeinrichtung zum Betätigen des Lamellenpaketes der (radial äußeren) Kupplung E angeordnet sein kann.
Alternativ hierzu kann beispielsweise

• die Kupplung B, die sich im Kraftfluss zwischen Welle 4 (Planetenradträger ST1) und Welle 6 (Hohlrad HO3) befindet, als Klauenkupplung ausgeführt und räumlich gesehen auf kleinem Durchmesser axial neben dem Planetenradträger ST1 nahe dem Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 angeordnet sein;
• und/oder die Kupplung C, die sich im Kraftfluss zwischen Welle 1 (Antriebswelle AN) und Welle 5 (Koppelwelle zwischen Hohlrad HO2 und Sonnenrad SO3) befindet, räumlich gesehen entweder in einem Bereich axial neben dem zweiten Planetenradsatz RS2 auf dessen dem vierten Planetenradsatz RS4 abgewandten Seite oder aber in einem Bereich axial neben dem dritten Planetenradsatz RS3 auf dessen dem ersten Planetenradsatz RS1 abgewandten Seite angeordnet sein;
• und/oder die Kupplung D, die sich im Kraftfluss zwischen Welle 2 (Planetenradträger ST3) und Welle 8 (Planetenradträger ST2) befindet, räumlich gesehen axial neben dem zweiten Planetenradsatz RS2 auf dessen dem vierten Planetenradsatz RS4 abgewandten Seite angeordnet sein;
• und/oder die Kupplung F, die sich im Kraftfluss zwischen Welle 7 (Hohlrad HO4) und Welle 9 (Sonnenrad SO2) befindet, axial zwischen der Kupplung E, die die sich im Kraftfluss zwischen Welle 7 (Hohlrad HO4) und Welle 8 (Planetenradträger ST2) befindet, und dem vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet sein;
• und/oder die Kupplung F als formschlüssiges Schaltelement in Art einer Klauenkupplung ausgeführt sein.

Ausgehend von der Erkenntnis, dass es prinzipiell möglich ist, einen so genannten Minus-Planetenradsatz durch einen kinematisch gleichwertigen Plus-Planetenradsatz zu ersetzen, sofern es die Ankopplung von Sonnenrad, Planetenradträger und Hohlrad dieses Planetenradsatzes an die andern Planetenradsätze und die Schaltelemente und gegebenenfalls an das Gehäuse räumlich zulässt, zeigt 4 eine Tabelle, in der technisch sinnvolle Kombinationen von Planetenradsatztypen für das in 1 dargestellte Getriebeschema aufgelistet sind. Alle in der Tabelle aufgelisteten Varianten können über die in 2 dargestellte Schaltlogik neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang schalten.
Bekanntlich ist bei einem Minus-Planetenradsatz jedes seiner Planetenräder sowohl mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in Zahneingriff, während bei einem Plus-Planetenradsatz jedes seiner inneren Planetenräder mit einem seiner äußeren Planetenräder und dem Sonnenrad in Zahneingriff ist und jedes seiner äußeren Planetenräder mit einem seiner inneren Planetenräder und dem Hohlrad in Zahneingriff ist. Aus 4 ersichtlich ist, dass es technisch nicht sinnvoll ist, den ständig mit der Abtriebswelle verbundenen dritten Planetenradsatz RS3 als Plus-Planetenradsatz auszuführen, während die Ausbildung eines oder mehrerer der anderen drei Planetenradsätze RS1, RS2 und RS4 zu technisch brauchbaren Ergebnissen führt. Im Folgenden werden drei Beispiele dieser Variationsmöglichkeiten näher erläutert.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Alternative zu dem in 1 als erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema. Im Unterschied zu dem Getriebeschema gemäß 1, bei dem alle vier Planetenradsätze als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind, ist in dem Getriebeschema gemäß 5 der erste Planetenradsatz RS1 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt, während die anderen drei Planetenradsätze RS2, RS3, RS4 unverändert als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind. Räumlich gesehen ist die Abfolge der vier einzelnen, koaxial zueinander nebeneinander angeordneten Planetenradsätze in 5 gegenüber 1 unverändert, ebenso die räumliche Anordnung der sechs Schaltelemente A bis F.
Um die Kinematik des Radsatzsystems gemäß 1 beizubehalten, ist in 5 vorgesehen, dass unverändert das Sonnenrad SO1 als das erste Element des ersten Planetenradsatzes RS1 die (ständig mit dem Sonnenrad SO4 des benachbarten vierten Planetenradsatzes RS4 verbundene und über die Bremse A am Gehäuse GG festsetzbare) dritte Welle 3 des Automatgetriebes bildet, dass aber nunmehr das Hohlrad HO1 als das zweite Element des ersten Planetenradsatzes RS1 die (über die Kupplung B mit der sechsten Welle 6 verbindbare) vierte Welle 4 des Automatgetriebes bildet, und dass nunmehr der Planetenradträger ST1 als drittes Element des ersten Planetenradsatzes RS1 fest mit dem Getriebegehäuse GG verbunden ist.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Alternative zu dem in 1 als erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema. Im Unterschied zu dem Getriebeschema gemäß 1, bei dem alle vier Planetenradsätze als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind, ist in dem Getriebeschema gemäß 6 der vierte Planetenradsatz RS4 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt, während die anderen drei Planetenradsätze RS1, RS2, RS3 unverändert als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind. Räumlich gesehen ist die Abfolge der vier einzelnen, koaxial zueinander nebeneinander angeordneten Planetenradsätze in 6 gegenüber 1 unverändert, ebenso die räumliche Anordnung der sechs Schaltelemente A bis F.
Um die Kinematik des Radsatzsystems gemäß 1 beizubehalten, ist in 6 vorgesehen, dass unverändert das Sonnenrad SO4 als das erste Element des vierten Planetenradsatzes RS4 die (ständig mit dem Sonnenrad SO1 des benachbarten ersten Planetenradsatzes RS1 verbundene und über die Bremse A am Getriebegehäuse GG festsetzbare) dritte Welle 3 des Automatgetriebes bildet, dass aber nunmehr das Hohlrad HO4 als das zweite Element des vierten Planetenradsatzes RS4 die als Antriebswelle AN ausgeführte erste Welle 1 des Automatgetriebes bildet, und dass nunmehr der Planetenradträger ST4 als drittes Element des vierten Planetenradsatzes RS4 die (ständig mit den Kupplungen E und F verbundene) siebte Welle 7 des Automatgetriebes bildet.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Alternative zu dem in 1 als erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema. Im Unterschied zu dem Getriebeschema gemäß 1, bei dem alle vier Planetenradsätze als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind, ist in dem Getriebeschema gemäß 7 der zweite Planetenradsatz RS2 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt, während die anderen drei Planetenradsätze RS1, RS3, RS4 unverändert als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind. Räumlich gesehen ist die Abfolge der vier einzelnen, koaxial zueinander nebeneinander angeordneten Planetenradsätze in 7 gegenüber 1 unverändert, ebenso die räumliche Anordnung der sechs Schaltelemente A bis F.
Um die Kinematik des Radsatzsystems gemäß 1 beizubehalten, ist in 7 vorgesehen, dass unverändert das Sonnenrad SO2 als das erste Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 die (über die Kupplung F mit der Welle 7 verbindbare) neunte Welle 9 des Automatgetriebes bildet, dass aber nunmehr das Hohlrad HO2 als das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 die (ständig mit den Kupplungen D und E verbundene) achte Welle 8 des Automatgetriebes bildet, und dass nunmehr der Planetenradträger ST2 als drittes Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die (als zweite Koppelwelle fungierende) fünfte Welle 5 des Automatgetriebes ständig mit dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden ist.
In Kenntnis dieser drei beispielhaft erläuterten Alternativen zu dem zu dem in 1 als erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema wird der Fachmann problemlos auch die anderen in der Tabelle der 4 aufgelisteten Alternativen mit mehreren Plus-Planetenradsätzen generieren. Zur Beibehaltung des Kinematik des Radsatzsystems muss hierbei lediglich das erste Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Sonnenrad, das zweite Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Planetenradträger und das dritte Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet sein, während das erste Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Sonnenrad, das zweite Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Hohlrad und das dritte Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Planetenradträger ausgebildet sein muss.
8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Automatgetriebes. Das hier dargestellte Radsatzschema ist eine Weiterentwicklung des in 1 dargestellten 9-Gang-Automatgetriebes. Mit dem Ziel eines weiteren Vorwärtsgangs, ohne die in 1 angegebene Getriebestruktur signifikant verändern und die erforderliche axiale Getriebebaulänge signifikant vergrößern zu müssen, ist ausgehend von dem in 1 dargestellten Getriebeschema bei dem Getriebe gemäß 8 ein zusätzliches siebtes Schaltelement G vorgesehen, das als Kupplung ausgebildet und im Kraftfluss zwischen der ersten Welle 1 (Antriebswelle AN) und der achten Welle 8 des Getriebes angeordnet ist. Hierdurch wird ein zusätzlicher Vorwärtsgang unterhalb des aus 2 bekannten ersten Gangs des 9-Gang-Getriebes erzielt, also ein zusätzlicher Anfahrgang mit einer Übersetzung größer der Übersetzung des aus 2 bekannten ersten Gangs.
Wie in 1 sind bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel alle vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 als einfache Minus-Planetenradsätze ausgebildet, von denen jeder ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist, also jeder ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad. Dabei sind die ersten Elemente alle als Sonnenräder ausgebildet, die zweiten Elemente alle als Planetenradträger und die dritten Elemente alle als Hohlräder. Die räumliche Anordnung der vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 koaxial nebeneinander mit der definierten Reihenfolge „erster, vierter, zweiter, dritter Planetenradsatz“ (also Anordnung „RS1-RS4-RS2-RS3“) ist aus 1 unverändert übernommen. Aus 1 ebenfalls übernommen ist die räumliche Anordnung der sechs Schaltelemente A, B, C, D, E und F.
Wie aus 8 weiterhin ersichtlich, ist die im Kraftfluss zwischen der Antriebswelle AN (bzw. Welle 1) und dem Planetenradträger ST2 (Welle 8) angeordnete Kupplung G räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem ersten Planetenradsatz RS1 und dem vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet. Dies erlaubt die Anordnung des Lamellenpaketes der Kupplung G, die – wie später noch erläutert werden wird, nur im ersten Vorwärtsgang geschlossen ist und dann ein vergleichsweise großes Drehmoment übertragen muss – auf einem vergleichsweise großem Durchmesser, ähnlich dem Durchmesser der beiden Hohlräder HO1 und HO4. Entsprechend übergreift der hier beispielhaft mit dem Außenlamellenträger der Kupplung G und dem Planetenradträger ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbundene Abschnitt der achten Welle 8 den vierten Planetenradsatz RS4 in axialer Richtung vollständig, wodurch der Planetenradsatz RS4 und die Kupplung G innerhalb eines Zylinderraums angeordnet sind, der durch diesen Abschnitt der Welle 8 gebildet wird. Die Druck- und Schmiermittelzufuhr zur Kupplung G ist in konstruktiv einfach Weise leckageverlustarm über die Antriebswelle AN und den ständig mit der Antriebswelle verbundenen Planetenradträger ST4 des vierten Planetenradsatzes RS4 realisierbar.
Die hier dargestellte räumliche Anordnung der Kupplung G hat beispielhaften Charakter; selbstverständlich kann der Fachmann die Kupplung G auch anderweitig räumlich platzieren. Beispielsweise kann die Kupplung G räumlich gesehen auch in einem Bereich axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz RS2 und dem vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet sein, wobei die Kupplung G dann je nach Anordnung der Kupplungen D und E benachbart zur Kupplung D und/oder benachbart zur Kupplung E angeordnet sein kann. Insbesondere dann, wenn die Kupplung G in Bauart einer Klauenkupplung ausgeführt ist, bietet es sich an, die Kupplung G axial angrenzend an den zweiten Planetenradsatz RS2 in einem Bereich axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz RS2 und dem dritten Planetenradsatz RS3 anzuordnen, was voraussetzt, dass die Kupplung E entweder im Kraftfluss zwischen Hohlrad HO2 und Planetenradträger ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 oder räumlich gesehen axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz RS2 und dem vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet ist.
In 9 ist ein beispielhaftes Schaltschema des erfindungsgemäßen 10-Gang-Automatgetriebes gemäß 8 dargestellt. In jedem Gang sind vier Schaltelemente geschlossen und drei Schaltelemente offen. Des Weiteren kann dem Schaltschema entnommen werden, dass bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei in der Schaltlogik benachbarte Gangstufen stets zwei Schaltelemente gemeinsam benutzen. Der erste Vorwärtsgang eignet sich gut als ein so genannter Crawler mit kleiner Gesamtübersetzung für eine große Zugkraft. Der achte Vorwärtsgang ist als direkter Gang ausgebildet, sodass drei Vorwärtsgänge mit Overdrive-Charakter zur Verfügung sehen.
Die in 8 vorgeschlagene Kinematik des Getriebes mit der Erweiterung um ein siebtes Schaltelement G ist auch mit einer anderen räumlichen Anordnung der vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 möglich. 10 zeigt ein Beispiel für eine Alternative, bei der die vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 koaxial nebeneinander mit der definierten Reihenfolge „zweiter, vierter, erster, dritter Planetenradsatz“ (also Anordnung „RS2-RS4-RS1-RS3“) angeordnet sind. Um hier die Anbindung der Kupplung G von der ersten Welle 1 (Antriebswelle AN) aus zur achten Welle 8 (Planetenradträger ST2) zu realisieren, ist die Kupplung G beispielhaft in einem Bereich axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz RS2 und dem vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet. In 10 sind alle drei Kupplungen G, E und F in axialer Richtung gesehen getriebebaulängensparend in einer Ebene angeordnet, wobei das Reibelement der Kupplung E radial über dem Reibelement der Kupplung F angeordnet ist und das Reibelement der Kupplung G radial über dem Reibelement der Kupplung E. Die beispielhafte räumliche Anordnung der anderen Schaltelemente A, C und D in 10 ist aus 3 übernommen.
Die in 10 dargestellte Anordnungsvariante eignet sich aufgrund seiner kurzen axialen Baulänge gut für ein Automatgetriebe, bei dem Antriebswelle AN und Abtriebswelle AB nicht koaxial zueinander angeordnet sind, was beispielsweise bei einem so genannten Front-Quer-Einbau des Getriebes im Fahrzeug der Fall ist.
Die in 8 dargestellte Ausführung aller vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 als einfache Minus-Planetenradsätze ist als beispielhaft zu verstehen. Ohne die Kinematik des Radsatzsystems zu verändern, können einzelne oder mehrere der Minus-Planetenradsätze durch Plus-Planetenradsätze substituiert werden. 11 zeigt eine Tabelle mit derartigen Planetenradsatztyp-Variationen, die zu einem technisch sinnvollen Getriebeaufbau führen. Im Folgenden werden zwei dieser Beispiele näher erläutert. Alle in der Tabelle aufgelisteten Varianten können über die in 9 dargestellte Schaltlogik zehn Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang schalten.
12 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Alternative zu dem in 8 als zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema. Im Unterschied zu dem Getriebeschema gemäß 8, bei dem alle vier Planetenradsätze als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind, ist in dem Getriebeschema gemäß 12 der erste Planetenradsatz RS1 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt, während die anderen drei Planetenradsätze RS2, RS3, RS4 unverändert als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind. Räumlich gesehen ist die Abfolge der vier einzelnen, koaxial zueinander nebeneinander angeordneten Planetenradsätze in 12 gegenüber 8 unverändert, ebenso die räumliche Anordnung der sieben Schaltelemente A bis G.
Um die Kinematik des Radsatzsystems gemäß 8 beizubehalten, ist in 12 vorgesehen, dass unverändert das Sonnenrad SO1 als das erste Element des ersten Planetenradsatzes RS1 die (ständig mit dem Sonnenrad SO4 des vierten benachbarten vierten Planetenradsatzes RS4 verbundene und über die Bremse A am Gehäuse GG festsetzbare) dritten Welle 3 des Automatgetriebes bildet, dass aber nunmehr das Hohlrad HO1 als das zweite Element des ersten Planetenradsatzes RS1 die (über die Kupplung B mit der sechsten Welle 6 verbindbare) vierte Welle 4 des Automatgetriebes bildet, und dass nunmehr der Planetenradträger ST1 als drittes Element des ersten Planetenradsatzes RS1 fest mit dem Getriebegehäuse GG verbunden ist.
13 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Alternative zu dem in 8 als zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema. Im Unterschied zu dem Getriebeschema gemäß 8, bei dem alle vier Planetenradsätze als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind, ist in dem Getriebeschema gemäß 13 der zweite Planetenradsatz RS2 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt, während die anderen drei Planetenradsätze RS1, RS3, RS4 unverändert als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind. Räumlich gesehen ist die Abfolge der vier einzelnen, koaxial zueinander nebeneinander angeordneten Planetenradsätze in 13 gegenüber 8 unverändert, ebenso die räumliche Anordnung der sieben Schaltelemente A bis G.
Um die Kinematik des Radsatzsystems gemäß 8 beizubehalten, ist in 13 vorgesehen, dass unverändert das Sonnenrad SO2 als das erste Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 die (über die Kupplung F mit der Welle 7 verbindbare) neunte Welle 9 des Automatgetriebes bildet, dass aber nunmehr das Hohlrad HO2 als das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 die (ständig mit den Kupplungen D, E und G verbundene) achte Welle 8 des Automatgetriebes bildet, und dass nunmehr der Planetenradträger ST2 als drittes Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die (als zweite Koppelwelle fungierende) fünfte Welle 5 des Automatgetriebes ständig mit dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden ist.
In Kenntnis dieser beiden beispielhaft erläuterten Alternativen zu dem zu dem in 8 als zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema wird der Fachmann problemlos auch die anderen in der Tabelle der 11 aufgelisteten Alternativen mit mehreren Plus-Planetenradsätzen generieren. Zur Beibehaltung des Kinematik des Radsatzsystems muss hierbei lediglich das erste Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Sonnenrad, das zweite Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Planetenradträger und das dritte Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet sein, während das erste Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Sonnenrad, das zweite Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Hohlrad und das dritte Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Planetenradträger ausgebildet sein muss.
14 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Automatgetriebes. Das hier dargestellte Radsatzschema ist eine Modifikation des in 1 dargestellten 9-Gang-Automatgetriebes. Der einzige Unterschied zu dem Radsatzschema gemäß 1 ist, dass in dem Radsatzschema gemäß 14 das als Kupplung ausgeführte vierte Schaltelement D im Kraftfluss nunmehr zwischen der sechsten Welle 6 und der achten Welle 8 des Automatgetriebes angeordnet ist. Dabei verbindet die sechste Welle 6 unverändert die (ständig mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes RS1 verbundene) Kupplung B ständig mit dem dritten Element (hier Hohlrad HO3) des (ständig mit der Abtriebswelle AB verbundenen) dritten Planetenradsatzes RS3. Weiterhin wird die achte Welle 8 unverändert durch das zweite Element (hier Planetenradträger ST2) des zweiten Planetenradsatzes RS2 gebildet.
Wie in 1 sind bei dem in 14 dargestellten Ausführungsbeispiel alle vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 als einfache Minus-Planetenradsätze ausgebildet, von denen jeder ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist, also jeder ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad. Dabei sind die ersten Elemente alle als Sonnenräder ausgebildet, die zweiten Elemente alle als Planetenradträger und die dritten Elemente alle als Hohlräder. Die räumliche Anordnung der vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 koaxial nebeneinander mit der definierten Reihenfolge „erster, vierter, zweiter, dritter Planetenradsatz“ (also Anordnung „RS1-RS4-RS2-RS3“) ist aus 1 unverändert übernommen. Aus 1 ebenfalls im Wesentlichen übernommen ist die räumliche Anordnung der Schaltelemente A, B, C, E und F. Die räumliche Anordnung der Kupplung D hingegen ist gegenüber 1 geändert, bedingt durch die gegenüber 1 modifizierten kinematischen Anbindung der Kupplung D.
Wie aus 14 ersichtlich, ist die im Kraftfluss nunmehr zwischen Welle 8 (Planetenradträger ST2) und Welle 6 (Hohlrad HO3) angeordnete Kupplung D räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem (ständig mit der Antriebswelle AN verbundenen) vierten Planetenradsatz RS4 und dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet, dabei unmittelbar axial angrenzend an der zweiten Planetenradsatz RS2. Dies ermöglicht eine konstruktiv vergleichsweise einfache und leckageverlustarme Zuführung von Druck- und Schmiermittel zu der Kupplung D hin, nämlich von der Antriebswelle AN her kommend über nur eine Drehdurchführung in den Planetenradträger ST1 und von dort zum Druckraum / Druckausgleichsraum / Lamellenpaket der Kupplung D.
Entsprechend dieser räumlichen Anordnung der Kupplung D grenzt die Kupplung E, die ebenfalls (zusammen mit der Kupplung C) in einem Bereich axial zwischen dem vierten Planetenradsatz RS4 und dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet ist, jetzt nicht mehr unmittelbar axial an der zweiten Planetenradsatz RS2. Jetzt befindet sich die Kupplung D axial zwischen Kupplung E und Planetenradsatz RS2.
Entsprechend der neuen räumlichen Anordnung der Kupplung D ist die Kupplung C nunmehr das einzige Schaltelement, das axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz RS2 und dem (ständig mit der Abtriebswelle AB verbundenen) dritten Planetenradsatze RS3 angeordnet ist.
Gleichwohl die Anzahl der Schaltelemente gegenüber 1 nicht verändert wurde, ermöglicht das Automatgetriebe gemäß 14 in vorteilhafter Weise das gruppenschaltungsfreie Schalten von zehn Vorwärtsgängen, was nachfolgend anhand von 15 näher erläutert wird.
In 15 ist ein beispielhaftes Schaltschema des erfindungsgemäßen 10-Gang-Automatgetriebes gemäß 14 dargestellt. In jedem Gang sind vier Schaltelemente geschlossen und drei Schaltelemente offen. Des Weiteren kann dem Schaltschema entnommen werden, dass bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei in der Schaltlogik benachbarte Gangstufen stets zwei Schaltelemente gemeinsam benutzen. Der gegenüber dem in den 1 und 2 erläuterten ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zusätzliche Vorwärtsgang liegt bei dem in 14 gezeigten dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel von der Übersetzung her zwischen dem achten und neunten Vorwärtsgang des 9-Gang-Getriebe gemäß 1. Dabei ist die Schaltlogik der Vorwärtsgänge eins bis acht und die Schaltlogik des Rückwärtsgangs für das 9-Gang-Getriebe gemäß 1 und für das 10-Gang-Getriebe gemäß 14 identisch, während die Schaltlogik des neunten Vorwärtsgangs für das 9-Gang-Automatgetriebe gemäß 1 identisch ist mit der Schaltlogik des zehnten Vorwärtsgangs für das 10-Gang-Getriebe gemäß 14. Der siebte Vorwärtsgang ist als Direktgang ausgebildet, sodass mit dem achten bis zehnten Vorwärtsgang nunmehr drei Overdrive-Gänge zur Verfügung stehen.
Die in 14 vorgeschlagene Kinematik des Getriebes ist auch mit einer anderen räumlichen Anordnung der vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 möglich. 16 zeigt ein Beispiel für eine Alternative, bei der die vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 koaxial nebeneinander mit der definierten Reihenfolge „zweiter, vierter, erster, dritter Planetenradsatz“ (also Anordnung „RS2-RS4-RS1-RS3“) angeordnet sind. Die räumliche Anordnung der Kupplungen C, E und F wurden dabei weitgehend aus 3 übernommen.
Aus 16 ebenfalls ersichtlich ist eine vorteilhafte Anordnung der beiden Kupplungen B und D. Beispielhaft ist hier vorgesehen, dass sowohl die Kupplung B, die als zweites Schaltelement des Getriebes im Kraftfluss zwischen der vierten Welle 4 und der sechsten Welle 6 angeordnet ist, als auch die Kupplung D, die als viertes Schaltelement des Getriebes im Kraftfluss zwischen der achten Welle 8 und der sechsten Welle 6 angeordnet ist, räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem ersten Planetenradsatz RS1 und dem dritten Planetenradsatz RS3 angeordnet ist. Dabei ist die Kupplung B axial unmittelbar benachbart zum ersten Planetenradsatz RS1 angeordnet, während die Kupplung D axial unmittelbar benachbart zum dritten Planetenradsatz RS3 angeordnet ist. In konstruktiv vorteilhaft einfacher Weise ist für die Kupplungen B und D ein gemeinsamer Lamellenträger vorgesehen, der einen Abschnitt der sechsten Welle 6 bildet. Die Druck- und Schmiermittelzuführung zu den beiden Kupplungen B und D kann in vorteilhafter Weise leckageverlustarm vom Gehäuse GG her über eine an der Welle 3 vorgesehenen rotierenden Dichtstelle in die Welle 3 eingebracht und von dort dem jeweiligen Druckraum, dem jeweiligen Druckausgleichsraum und den jeweiligen Schmierstellen der beiden Kupplungen B, D zugeleitet werden.
Die in 14 dargestellte Ausführung aller vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 als einfache Minus-Planetenradsätze ist als beispielhaft zu verstehen. Ohne die Kinematik des Radsatzsystems zu verändern, können einzelne oder mehrere der Minus-Planetenradsätze durch Plus-Planetenradsätze substituiert werden. 17 zeigt eine Tabelle mit derartigen Planetenradsatztyp-Variationen, die zu einem technisch sinnvollen Getriebeaufbau führen. Im Folgenden werden drei dieser Beispiele näher erläutert. Alle in der Tabelle aufgelisteten Varianten können über die in 15 dargestellte Schaltlogik zehn Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang schalten.
18 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Alternative zu dem in 14 als drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema. Im Unterschied zu dem Getriebeschema gemäß 14, bei dem alle vier Planetenradsätze als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind, ist in dem Getriebeschema gemäß 18 der erste Planetenradsatz RS1 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt, während die anderen drei Planetenradsätze RS2, RS3, RS4 unverändert als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind. Räumlich gesehen ist die Abfolge der vier einzelnen, koaxial zueinander nebeneinander angeordneten Planetenradsätze in 18 gegenüber 14 unverändert, ebenso die räumliche Anordnung der sechs Schaltelemente A bis F.
Um die Kinematik des Radsatzsystems gemäß 14 beizubehalten, ist in 18 vorgesehen, dass unverändert das Sonnenrad SO1 als das erste Element des ersten Planetenradsatzes RS1 die (ständig mit dem Sonnenrad SO4 des vierten benachbarten vierten Planetenradsatzes RS4 verbundene und über die Bremse A am Gehäuse GG festsetzbare) dritte Welle 3 des Automatgetriebes bildet, dass aber nunmehr das Hohlrad HO1 als das zweite Element des ersten Planetenradsatzes RS1 die (über die Kupplung B mit der sechsten Welle 6 verbindbare) vierte Welle 4 des Automatgetriebes bildet, und dass nunmehr der Planetenradträger ST1 als drittes Element des ersten Planetenradsatzes RS1 fest mit dem Getriebegehäuse GG verbunden ist.
19 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Alternative zu dem in 14 als drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema. Im Unterschied zu dem Getriebeschema gemäß 14, bei dem alle vier Planetenradsätze als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind, ist in dem Getriebeschema gemäß 19 der vierte Planetenradsatz RS4 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt, während die anderen drei Planetenradsätze RS1, RS2, RS3 unverändert als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind. Räumlich gesehen ist die Abfolge der vier einzelnen, koaxial zueinander nebeneinander angeordneten Planetenradsätze in 19 gegenüber 14 unverändert, ebenso die räumliche Anordnung der sechs Schaltelemente A bis F.
Um die Kinematik des Radsatzsystems gemäß 14 beizubehalten, ist in 19 vorgesehen, dass unverändert das Sonnenrad SO4 als das erste Element des vierten Planetenradsatzes RS4 die (ständig mit dem Sonnenrad SO1 des benachbarten ersten Planetenradsatzes RS1 verbundene und über die Bremse A am Getriebegehäuse GG festsetzbare) dritte Welle 3 des Automatgetriebes bildet, dass aber nunmehr das Hohlrad HO4 als das zweite Element des vierten Planetenradsatzes RS4 die als Antriebswelle AN ausgeführte erste Welle 1 des Automatgetriebes bildet, und dass nunmehr der Planetenradträger ST4 als drittes Element des vierten Planetenradsatzes RS4 die (ständig mit den Kupplungen E und F verbundene) siebte Welle 7 des Automatgetriebes bildet.
20 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Alternative zu dem in 14 als drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema. Im Unterschied zu dem Getriebeschema gemäß 14, bei dem alle vier Planetenradsätze als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind, ist in dem Getriebeschema gemäß 20 der zweite Planetenradsatz RS2 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt, während die anderen drei Planetenradsätze RS1, RS3, RS4 unverändert als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind. Räumlich gesehen ist die Abfolge der vier einzelnen, koaxial zueinander nebeneinander angeordneten Planetenradsätze in 20 gegenüber 14 unverändert, ebenso die räumliche Anordnung der sechs Schaltelemente A bis F.
Um die Kinematik des Radsatzsystems gemäß 14 beizubehalten, ist in 20 vorgesehen, dass unverändert das Sonnenrad SO2 als das erste Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 die (über die Kupplung F mit der Welle 7 verbindbare) neunte Welle 9 des Automatgetriebes bildet, dass aber nunmehr das Hohlrad HO2 als das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 die (ständig mit den Kupplungen D und E verbundene) achte Welle 8 des Automatgetriebes bildet, und dass nunmehr der Planetenradträger ST2 als drittes Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die (als zweite Koppelwelle fungierende) fünfte Welle 5 des Automatgetriebes ständig mit dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden ist.
In Kenntnis dieser drei beispielhaft erläuterten Alternativen zu dem zu dem in 14 als drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema wird der Fachmann problemlos auch die anderen in der Tabelle der 16 aufgelisteten Alternativen mit mehreren Plus-Planetenradsätzen generieren. Zur Beibehaltung des Kinematik des Radsatzsystems muss hierbei lediglich das erste Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Sonnenrad, das zweite Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Planetenradträger und das dritte Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet sein, während das erste Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Sonnenrad, das zweite Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Hohlrad und das dritte Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Planetenradträger ausgebildet sein muss.
21 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Automatgetriebes. Das hier dargestellte Radsatzschema ist eine Weiterentwicklung des in 14 dargestellten 10-Gang-Automatgetriebes. Mit dem Ziel eines weiteren Vorwärtsgangs, ohne die in 14 angegebene Getriebestruktur signifikant verändern und die erforderliche axiale Getriebebaulänge signifikant vergrößern zu müssen, ist ausgehend von dem in 14 dargestellten Getriebeschema bei dem Getriebe gemäß 21 ein zusätzliches siebtes Schaltelement G vorgesehen, das als Kupplung ausgebildet und im Kraftfluss zwischen der ersten Welle 1 (Antriebswelle AN) und der achten Welle 8 des Getriebes angeordnet ist. Hierdurch wird ein zusätzlicher Vorwärtsgang unterhalb des aus 15 bekannten ersten Gangs des 10-Gang-Getriebes erzielt, also ein zusätzlicher Anfahrgang mit einer Übersetzung größer der Übersetzung des aus 15 bekannten ersten Gangs, was später noch näher erläutert wird.
Wie in 14 sind bei dem in 21 dargestellten Ausführungsbeispiel alle vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 als einfache Minus-Planetenradsätze ausgebildet, von denen jeder ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist, also jeder ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad. Dabei sind die ersten Elemente alle als Sonnenräder ausgebildet, die zweiten Elemente alle als Planetenradträger und die dritten Elemente alle als Hohlräder. Die räumliche Anordnung der vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 koaxial nebeneinander mit der definierten Reihenfolge „erster, vierter, zweiter, dritter Planetenradsatz“ (also Anordnung „RS1-RS4-RS2-RS3“) ist aus 14 unverändert übernommen. Aus 14 ebenfalls übernommen ist die räumliche Anordnung der sechs Schaltelemente A, B, C, D, E und F.
Wie aus 21 weiterhin ersichtlich, ist die im Kraftfluss zwischen der Antriebswelle AN (bzw. Welle 1) und dem Planetenradträger ST2 (Welle 8) angeordnete Kupplung G räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem ersten Planetenradsatz RS1 und dem vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet. Damit entspricht die räumliche Lage der Kupplung G derjenigen Lage, die bereits anhand von 8 diskutiert wurde. Insofern sind alle für 8 getroffenen Äußerungen, die sich auf die Anordnung und konstruktiven Ausgestaltung der Kupplung G beziehen, sinngemäß auch für das in 21 dargestellte Ausführungsbeispiel übertragbar.
In 22 ist ein beispielhaftes Schaltschema des erfindungsgemäßen 11-Gang-Automatgetriebes gemäß 21 dargestellt. In jedem Gang sind vier Schaltelemente geschlossen und drei Schaltelemente offen. Des Weiteren kann dem Schaltschema entnommen werden, dass bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen bzw. Gruppenschaltungen vermieden werden, da zwei in der Schaltlogik benachbarte Gangstufen stets zwei Schaltelemente gemeinsam benutzen. Der erste Vorwärtsgang eignet sich gut als ein so genannter Crawler mit kleiner Gesamtübersetzung für eine große Zugkraft. Nunmehr ist der achte Vorwärtsgang als Direktgang ausgebildet, sodass drei Vorwärtsgänge mit Overdrive-Charakter zur Verfügung sehen.
Die in 21 vorgeschlagene Erweiterung des Getriebes um ein siebtes Schaltelement G ist auch mit einer anderen räumlichen Anordnung der vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 möglich. Ohne die Kinematik der Radsatzsystems zu verändern, lassen sich die vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 beispielsweise auch koaxial nebeneinander mit der Reihenfolge „zweiter, vierter, erster, dritter Planetenradsatz“ („RS2-RS4-RS1-RS3“) anordnen. 23 zeigt eine derartige Anordnungsvariante, die sich durch eine kurze axiale Getriebebaulänge auszeichnet. Die räumliche Anordnung der Bremse A axial zwischen dem vierten Planetenradsatz RS4 und dem ersten Planetenradsatz RS1 wurde aus 16 übernommen, ebenso die vorteilhafte räumliche Anordnung der beiden Kupplungen B und D axial nebeneinander in einem Bereich axial zwischen dem ersten Planetenradsatz RS1 und dem dritten Planetenradsatz RS3. Die räumliche Anordnung der Kupplung C ist in 23 gegenüber 16 modifiziert, indem die Kupplung C nunmehr axial angrenzend an den dritten Planetenradsatz RS3 an der Seite des Planetenradsatzes RS3 angeordnet ist, die den anderen drei Planetenradsätzen abgewandt ist.
Die räumliche Anordnung der Kupplungen E, F und G ist ähnlich wie in 10, jedoch ist nunmehr nur noch die Kupplung F vollständig im Bereich axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz RS2 und vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet, während die Kupplungen E und G zumindest teilweise radial über dem vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet sind. Dabei ist das Lamellenpaket der Kupplung E in axialer Richtung gesehen radial unter dem Lamellenpaket der Kupplung G angeordnet.
Die in 20 dargestellte Ausführung aller vier Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 als einfache Minus-Planetenradsätze ist als beispielhaft zu verstehen. Ohne die Kinematik des Radsatzsystems zu verändern, können einzelne oder mehrere der Minus-Planetenradsätze durch Plus-Planetenradsätze substituiert werden. 24 zeigt eine Tabelle mit derartigen Planetenradsatztyp-Variationen, die zu einem technisch sinnvollen Getriebeaufbau führen. Im Folgenden werden zwei dieser Beispiele näher erläutert. Alle in der Tabelle aufgelisteten Varianten können über die in 22 dargestellte Schaltlogik elf Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang schalten.
25 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Alternative zu dem in 21 als viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema. Im Unterschied zu dem Getriebeschema gemäß 21, bei dem alle vier Planetenradsätze als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind, ist in dem Getriebeschema gemäß 25 der erste Planetenradsatz RS1 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt, während die anderen drei Planetenradsätze RS2, RS3, RS4 unverändert als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind. Räumlich gesehen ist die Abfolge der vier einzelnen, koaxial zueinander nebeneinander angeordneten Planetenradsätze in 25 gegenüber 21 unverändert, ebenso die räumliche Anordnung der sieben Schaltelemente A bis G.
Um die Kinematik des Radsatzsystems gemäß 21 beizubehalten, ist in 25 vorgesehen, dass unverändert das Sonnenrad SO1 als das erste Element des ersten Planetenradsatzes RS1 die (ständig mit dem Sonnenrad SO4 des vierten benachbarten vierten Planetenradsatzes RS4 verbundene und über die Bremse A am Gehäuse GG festsetzbare) dritte Welle 3 des Automatgetriebes bildet, dass aber nunmehr das Hohlrad HO1 als das zweite Element des ersten Planetenradsatzes RS1 die (über die Kupplung B mit der sechsten Welle 6 verbindbare) vierte Welle 4 des Automatgetriebes bildet, und dass nunmehr der Planetenradträger ST1 als drittes Element des ersten Planetenradsatzes RS1 fest mit dem Getriebegehäuse GG verbunden ist.
26 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Alternative zu dem in 21 als viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema. Im Unterschied zu dem Getriebeschema gemäß 21, bei dem alle vier Planetenradsätze als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind, ist in dem Getriebeschema gemäß 26 der zweite Planetenradsatz RS2 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt, während die anderen drei Planetenradsätze RS1, RS3, RS4 unverändert als Minus-Planetenradsätze ausgeführt sind. Räumlich gesehen ist die Abfolge der vier einzelnen, koaxial zueinander nebeneinander angeordneten Planetenradsätze in 26 gegenüber 21 unverändert, ebenso die räumliche Anordnung der sieben Schaltelemente A bis G.
Um die Kinematik des Radsatzsystems gemäß 21 beizubehalten, ist in 26 vorgesehen, dass unverändert das Sonnenrad SO2 als das erste Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 die (über die Kupplung F mit der Welle 7 verbindbare) neunte Welle 9 des Automatgetriebes bildet, dass aber nunmehr das Hohlrad HO2 als das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 die (ständig mit den Kupplungen D, E und G verbundene) achte Welle 8 des Automatgetriebes bildet, und dass nunmehr der Planetenradträger ST2 als drittes Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die (als zweite Koppelwelle fungierende) fünfte Welle 5 des Automatgetriebes ständig mit dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden ist.
In Kenntnis dieser beiden beispielhaft erläuterten Alternativen zu dem zu dem in 21 als viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes dargestellten Getriebeschema wird der Fachmann problemlos auch die anderen in der Tabelle der 24 aufgelisteten Alternativen mit mehreren Plus-Planetenradsätzen generieren. Zur Beibehaltung des Kinematik des Radsatzsystems muss hierbei lediglich das erste Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Sonnenrad, das zweite Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Planetenradträger und das dritte Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet sein, während das erste Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Sonnenrad, das zweite Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Hohlrad und das dritte Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Planetenradträger ausgebildet sein muss.
Bezugszeichenliste

1: erste Welle
2: zweite Welle
3: dritte Welle, erste Koppelwelle
4: vierte Welle
5: fünfte Welle, zweite Koppelwelle
6: sechste Welle
7: siebte Welle
8: achte Welle
9: neunte Welle
A: erstes Schaltelement, erste Bremse
B: zweites Schaltelement, erste Kupplung
C: drittes Schaltelement, zweite Kupplung
D: viertes Schaltelement, dritte Kupplung
E: fünftes Schaltelement, vierte Kupplung
F: sechstes Schaltelement, fünfte Kupplung
G: siebtes Schaltelement, sechste Kupplung
AN: Antriebswelle
AB: Abtriebswelle
GG: Gehäuse
RS1: erster Planetenradsatz
SO1: Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes
ST1: Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes
PL1: Planetenräder des ersten Planetenradsatzes
HO1: Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
RS2: zweiter Planetenradsatz
SO2: Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes
ST2: Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes
PL2: Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes
HO2: Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
RS3: dritter Planetenradsatz
SO3: Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes
ST3: Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes
PL3: Planetenräder des dritten Planetenradsatzes
HO3: Hohlrad des dritten Planetenradsatzes
RS4: vierter Planetenradsatz
SO4: Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes
ST4: Planetenradträger des vierten Planetenradsatzes
PL4: Planetenräder des vierten Planetenradsatzes
HO4: Hohlrad des vierten Planetenradsatzes
i: Übersetzung
phi: Stufensprung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005002337 A1 [0003, 0004, 0004, 0005, 0006, 0006, 0074, 0074]
DE 102010041575 B3 [0004]
DE 102009001253 B3 [0005]
DE 102013218941 [0006]
DE 102007055808 A1 [0074]

Claims

Automatgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle (AN), einer Abtriebswelle (AB), vier Planetenradsätzen (RS1, RS2, RS3, RS4) sowie mindestens sechs Schaltelementen (A bis F; A bis G), deren selektives Schließen verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen Antriebswelle (AN) und Abtriebswelle (AB) bewirken zum Schalten von zumindest neun Vorwärtsgängen, wobei der erste Planetenradsatz (RS1) ständig mit einem Gehäuse (GG) des Automatgetriebes und ständig mit zwei Schaltelementen (A, B) direkt verbunden ist, wobei der dritte Planetenradsatz (RS3) ständig mit der Abtriebswelle (AB) und ständig mit drei Schaltelementen (B, C, D) direkt verbunden ist, und wobei der vierte Planetenradsatz (RS4) ständig mit der Antriebswelle (AN) und ständig mit mindestens vier Schaltelementen (A, C, E, F; A, C, E, F, G) direkt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenradsatz (RS2) ständig mit mindestens vier Schaltelementen (C, D, E, F; C, D, E, F, G) direkt verbunden ist, und dass nur zwei Koppelwellen (3, 5) vorgesehen sind, über die einzelne der Planetenradsätze (RS1 bis RS4) mit einem anderen der Planetenradsätze (RS1 bis RS4) ständig direkt verbunden sind, wobei die erste Koppelwelle (3) den ersten Planetenradsatz (RS1) ständig mit dem vierten Planetenradsatz (RS4) verbindet, während die zweite Koppelwelle (5) den zweiten Planetenradsatz (RS2) ständig mit dem dritten Planetenradsatz (RS3) verbindet.
Automatgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (AN) ständig mit mindestens einem Schaltelement (C; C, G) direkt verbunden ist, und dass die Abtriebswelle (AB) ständig mit maximal einem Schaltelement (D) direkt verbunden ist.
Automatgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Schaltelemente (A bis F) vorgesehen sind, wobei • der zweite Planetenradsatz (RS2) ständig mit vier Schaltelementen (C, D, E, F) direkt verbunden ist, • der vierte Planetenradsatz (RS4) ständig mit vier Schaltelementen (A, C, E, F) direkt verbunden ist, und • die Antriebswelle (AN) ständig mit einem Schaltelement (C) direkt verbunden ist.
Automatgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sieben Schaltelemente (A bis G) vorgesehen sind, wobei • der zweite Planetenradsatz (RS2) ständig mit fünf Schaltelementen (C, D, E, F, G) direkt verbunden ist, • der dritte Planetenradsatz (RS3) ständig mit zwei Schaltelementen (C, D) direkt verbunden ist, • der vierte Planetenradsatz (RS4) ständig mit fünf Schaltelementen (A, C, E, F, G) direkt verbunden ist, und • die Antriebswelle (AN) ständig mit zwei Schaltelementen (C, G) direkt verbunden ist.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (AB) ständig mit einem Schaltelement (D) direkt verbunden ist.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (AB) mit keinem Schaltelement direkt verbunden ist.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt neun drehbare Wellen (1 bis 9) vorgesehen sind und dass jeder der vier Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) jeweils drei Elemente (SO1, ST1, HO1; SO2, ST2, HO2; SO3, ST3, HO3; SO4, ST4, HO4) aufweist, wobei • das zweite Element (ST4; HO4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) die als Antriebswelle (AN) ausgeführte erste Welle (1) bildet, • das zweite Element (ST3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) die als Abtriebswelle (AB) ausgeführte zweite Welle (2) bildet, • die dritte Welle (3) als erste Koppelwelle das erste Element (SO1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) ständig mit dem ersten Element (SO4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbindet, • das zweite Element (ST1; HO1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) die vierte Welle (4) bildet, • die fünfte Welle (5) als zweite Koppelwelle das dritte Element (HO2; ST2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) ständig mit dem ersten Element (SO3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbindet, • das dritte Element (HO3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) die sechste Welle (6) bildet, • das dritte Element (HO4; ST4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) die siebte Welle (7) bildet, • das zweite Element (ST2; HO2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) die achte Welle (8 bildet, • das erste Element (SO2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) die neunte Welle (9) bildet, • das dritte Element (HO1; ST1) des ersten Planetenradsatzes (RS1) ständig an dem Gehäuse (GG) festgesetzt ist, • das erste Schaltelement (A) im Kraftfluss zwischen der dritten Welle (3) und dem Gehäuse (GG) angeordnet ist, • das zweite Schaltelement (B) im Kraftfluss zwischen der vierten Welle (4) und der sechsten Welle (6) angeordnet ist, • das dritte Schaltelement (C) im Kraftfluss zwischen der ersten Welle (1) und der fünften Welle (5) angeordnet ist, • das vierte Schaltelement (D) entweder im Kraftfluss zwischen der zweiten Welle (2) und der achten Welle (8) oder im Kraftfluss zwischen der sechsten Welle (6) und der achten Welle (8) angeordnet ist, • das fünfte Schaltelement (E) im Kraftfluss zwischen der siebten Welle (7) und der achten Welle (8) angeordnet ist, • das sechste Schaltelement (F) im Kraftfluss zwischen der siebten Welle (7) und der neunten Welle (9) angeordnet ist.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das siebte Schaltelement (G) im Kraftfluss zwischen der ersten Welle (1) und der achten Welle (8) angeordnet ist.
Automatgetriebe nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenradsatz (RS2) durch gleichzeitiges Schließen des fünften und sechsten Schaltelementes (E, F) verblockbar ist, derart, dass die Drehzahlen der drei Elemente (SO2, ST2, HO2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) im verblockten Zustand des zweiten Planetenradsatzes (RS2) identisch sind.
Automatgetriebe nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Gang vier der Schaltelemente geschlossen sind und bei einem Wechsel von einem Gang in den nachfolgend höheren oder niedrigeren Gang jeweils nur eines der zuvor geschlossenen Schaltelemente geöffnet und ein zuvor offenes Schaltelement geschlossen wird.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 3, 5, 6, 7, 9, 10, dadurch gekennzeichnet, dass neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang schaltbar sind, wobei • im ersten Vorwärtsgang das erste, zweite, dritte und sechste Schaltelement (A, B, C, F) drehmomentführend sind, • im zweiten Vorwärtsgang das erste, zweite, fünfte und sechste Schaltelement (A, B, E, F) drehmomentführend sind, • im dritten Vorwärtsgang das zweite, dritte, fünfte und sechste Schaltelement (B, C, E, F) drehmomentführend sind, • im vierten Vorwärtsgang das zweite, vierte, fünfte und sechste Schaltelement (B, D, E, F) drehmomentführend sind, • im fünften Vorwärtsgang das zweite, dritte, vierte und fünfte Schaltelement (B, C, D, E) drehmomentführend sind, • im sechsten Vorwärtsgang das zweite, dritte, vierte und sechste Schaltelement (B, C, D, F) drehmomentführend sind, • im siebten Vorwärtsgang das dritte, vierte, fünfte und sechste Schaltelement (C, D, E, F) drehmomentführend sind, • im achten Vorwärtsgang das erste, dritte, vierte und sechste Schaltelement (A, C, D, F) drehmomentführend sind, • im neunten Vorwärtsgang das erste, vierte, fünfte und sechste Schaltelement (A, D, E, F) drehmomentführend sind, und • im Rückwärtsgang das erste, zweite, vierte und sechste Schaltelement (A, B, D, F) drehmomentführend sind.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zehn Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang schaltbar sind, wobei • im ersten Vorwärtsgang das erste, zweite, sechste und siebte Schaltelement (A, B, F, G) drehmomentführend sind, • im zweiten Vorwärtsgang das erste, zweite, dritte und sechste Schaltelement (A, B, C, F) drehmomentführend sind, • im dritten Vorwärtsgang das erste, zweite, fünfte und sechste Schaltelement (A, B, E, F) drehmomentführend sind, • im vierten Vorwärtsgang das zweite, dritte, fünfte und sechste Schaltelement (B, C, E, F) drehmomentführend sind, • im fünften Vorwärtsgang das zweite, vierte, fünfte und sechste Schaltelement (B, D, E, F) drehmomentführend sind, • im sechsten Vorwärtsgang das zweite, dritte, vierte und fünfte Schaltelement (B, C, D, E) drehmomentführend sind, • im siebten Vorwärtsgang das zweite, dritte, vierte und sechste Schaltelement (B, C, D, F) drehmomentführend sind, • im achten Vorwärtsgang das dritte, vierte, fünfte und sechste Schaltelement (C, D, E, F) drehmomentführend sind, • im neunten Vorwärtsgang das erste, dritte, vierte und sechste Schaltelement (A, C, D, F) drehmomentführend sind, • im zehnten Vorwärtsgang das erste, vierte, fünfte und sechste Schaltelement (A, D, E, F) drehmomentführend sind, und • im Rückwärtsgang das erste, zweite, vierte und sechste Schaltelement (A, B, D, F) drehmomentführend sind.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 3, 5, 6, 7, 9, 10, dadurch gekennzeichnet, dass zehn Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang schaltbar sind, wobei • im ersten Vorwärtsgang das erste, zweite, dritte und sechste Schaltelement (A, B, C, F) drehmomentführend sind, • im zweiten Vorwärtsgang das erste, zweite, fünfte und sechste Schaltelement (A, B, E, F) drehmomentführend sind, • im dritten Vorwärtsgang das zweite, dritte, fünfte und sechste Schaltelement (B, C, E, F) drehmomentführend sind, • im vierten Vorwärtsgang das zweite, vierte, fünfte und sechste Schaltelement (B, D, E, F) drehmomentführend sind, • im fünften Vorwärtsgang das zweite, dritte, vierte und fünfte Schaltelement (B, C, D, E) drehmomentführend sind, • im sechsten Vorwärtsgang das zweite, dritte, vierte und sechste Schaltelement (B, C, D, F) drehmomentführend sind, • im siebten Vorwärtsgang das dritte, vierte, fünfte und sechste Schaltelement (C, D, E, F) drehmomentführend sind, • im achten Vorwärtsgang das erste, dritte, vierte und sechste Schaltelement (A, C, D, F) drehmomentführend sind, • im neunten Vorwärtsgang das erste, dritte, vierte und fünfte Schaltelement (A, C, D, E) drehmomentführend sind, • in zehnten Vorwärtsgang das erste, vierte, fünfte und sechsten Schaltelement (A, D, E, F) drehmomentführend sind, und • im Rückwärtsgang das erste, zweite, vierte und sechste Schaltelement (A, B, D, F) drehmomentführend sind.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass elf Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang schaltbar sind, wobei • im ersten Vorwärtsgang das erste, zweite, sechste und siebte Schaltelement (A, B, F, G) drehmomentführend sind, • im zweiten Vorwärtsgang das erste, zweite, dritte und sechste Schaltelement (A, B, C, F) drehmomentführend sind, • im dritten Vorwärtsgang das erste, zweite, fünfte und sechste Schaltelement (A, B, E, F) drehmomentführend sind, • im vierten Vorwärtsgang das zweite, dritte, fünfte und sechste Schaltelement (B, C, E, F) drehmomentführend sind, • im fünften Vorwärtsgang das zweite, vierte, fünfte und sechste Schaltelement (B, D, E, F) drehmomentführend sind, • im sechsten Vorwärtsgang das zweite, dritte, vierte und fünfte Schaltelement (B, C, D, E) drehmomentführend sind, • im siebten Vorwärtsgang das zweite, dritte, vierte und sechste Schaltelement (B, C, D, F) drehmomentführend sind, • im achten Vorwärtsgang das dritte, vierte, fünfte und sechste Schaltelement (C, D, E, F) drehmomentführend sind, • im neunten Vorwärtsgang das erste, dritte, vierte und sechste Schaltelement (A, C, D, F) drehmomentführend sind, • im zehnten Vorwärtsgang das erste, dritte, vierte und fünfte Schaltelement (A, C, D, E) drehmomentführend sind, • im elften Vorwärtsgang das erste, vierte, fünfte und sechste Schaltelement (A, D, E, F) drehmomentführend sind, und • im Rückwärtsgang das erste, zweite, vierte und sechste Schaltelement (A, B, D, F) drehmomentführend sind.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass alle vier Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) als Minus-Planetenradsätze ausgebildet sind.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass einer der vier Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) als Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist, während die anderen drei Planetenradsätze jeweils als Minus-Planetenradsatz ausgebildet sind.
Automatgetriebe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder der zweite oder der vierte Planetenradsatz (RS1, RS2, RS4) als Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Planetenradsätze jeweils als Plus-Planetenradsatz und die anderen zwei Planetenradsätze jeweils als Minus-Planetenradsatz ausgebildet sind.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Planetenradsatz (RS3) als Minus-Planetenradsatz ausgebildet ist, während der erste, zweite und vierte Planetenradsatz (RS1, RS2, RS4) jeweils als Plus-Planetenradsatz ausgebildet sind.
Automatgetriebe nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • das erste Element jedes Minus-Planetenradsatzes und das erste Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Sonnenrad ausgebildet ist, • das zweite Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Planetenradträger ausgebildet ist, während das zweite Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet ist, • das dritte Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet ist, während das dritte Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Planetenradträger ausgebildet ist.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) koaxial zueinander und in axialer Richtung hintereinander in einer Reihenfolge „RS2, RS4, RS1, RS3“ angeordnet sind.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradsätze koaxial zueinander und in axialer Richtung hintereinander in einer Reihenfolge „RS1, RS4, RS2, RS3“ angeordnet sind.
Automatgetriebe nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte und fünfte Schaltelement (D, E) direkt miteinander verbunden sind.
Automatgetriebe nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte und sechste Schaltelement (E, F) direkt miteinander verbunden sind.
Automatgetriebe nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte und siebte Schaltelement (D, G) direkt miteinander verbunden sind.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass fünfte Schaltelement (E) räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem vierten und zweiten Planetenradsatz (RS4, RS2) oder in einem Bereich axial zwischen dem zweiten und dritten Planetenradsatz (RS2, RS3) angeordnet ist.
Automatgetriebe nach Anspruch einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste Schaltelement (F) räumlich gesehen unmittelbar benachbart zum zweiten Planetenradsatz (RS2) angeordnet ist, in einem Bereich axial zwischen dem vierten und zweiten Planetenradsatz (RS4, RS2) oder in einem Bereich axial zwischen dem zweiten und dritten Planetenradsatz (RS2, RS3) oder in einem Bereich zentrisch innerhalb des Sonnenrades (SO2) des zweiten Planetenradsatzes (RS2).
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass siebte Schaltelement (G) räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem zweiten und vierten Planetenradsatz (RS2, RS4) angeordnet ist.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass siebte Schaltelement (G) räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem ersten und vierten Planetenradsatz (RS1, RS4) angeordnet ist, axial angrenzend an den vierten Planetenradsatz (RS4).
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass siebte Schaltelement (G) räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem zweiten und dritten Planetenradsatz (RS2, RS3) angeordnet ist, axial angrenzend an den zweiten Planetenradsatz (RS2).
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 21 oder 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (B) räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem ersten und dritten Planetenradsatz (RS1, RS3) angeordnet ist.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (B) räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen dem ersten und vierten Planetenradsatz (RS1, RS4) angeordnet ist.