DE102015004345B3

DE102015004345B3 - Automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen in Planetenradbauweise

Info

Publication number: DE102015004345B3
Application number: DE102015004345.5A
Authority: DE
Inventors: Jörg Müller; Rico Resch; Mirko Leesch; Martin Stöcker
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2035-04-03
Also published as: WO2016155703A1

Abstract

Die Erfindung stellt ein erfindungsgemäß vorteilhaftes automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen in Planetenradbauweise ohne Gruppenschaltung bereit, aus welchem ein automatisch schaltbares Getriebe mit sechs Gängen unter Einsparung von Schaltelementen und eines Planetenradsatzes abgeleitet werden kann. Das erfindungsgemäße automatisch schaltbare Getriebe mit neun Gängen umfasst vier Planetenradsätze, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle und sieben Schaltelemente.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen in Planetenradbauweise gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2009 019 045 A1 ist eine 9-Gang Getriebevorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt. Diese Kraftfahrzeuggetriebevorrichtung umfasst eine Antriebseinheit und eine Abtriebseinheit, vier Planetenradsätze entlang einer Hauptrotationsachse, sechs Koppeleinheiten zur Schaltung der neun Vorwärtsgänge, wovon drei Koppeleinheiten mit der Antriebseinheit verbunden sind und demnach drei miteinander drehfest verbundene Kopplungselemente vorgesehen sind. Weiter ist die Abtriebseinheit mit einem dritten Planetenträger eines dritten Planetenradsatzes und einem vierten Hohlrad des vierten Planetenradsatzes drehfest verbunden.
Aus der Patentschrift DE 199 49 507 B4 geht unter anderem ein Mehrstufengetriebe mit neun Vorwärtsgängen hervor. Das Mehrstufengetriebe umfasst eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, zwei Planetenradsätze in einem Vorschaltradsatz, zwei Planetenradsätze in einem Nachschaltradsatz und sechs Kupplungen zur Schaltung der neun Vorwärtsgänge. Die Antriebswelle ist mit einem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und einem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes des Vorschaltradsatzes sowie über eine Kupplung mit einem Steg des dritten Planetenradsatzes und über eine weitere Kupplung mit einem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden. Die Abtriebswelle ist mit einem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes und mit einem Steg des vierten Planetenradsatzes verbunden.
Weitere Getriebeanordnungen in Planetenradbauweise mit vier einfachen Planetenradsätzen und wenigstens sieben Schaltelementen sind beispielsweise aus den Offenlegungsschriften WO 2014/185827 A1 , US 2010/0331138 A1 und DE 10 2014 203 679 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen in Planetenradbauweise ohne Gruppenschaltung bereitzustellen.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird durch ein automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen in Planetenradbauweise nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung stellt ein erfindungsgemäß vorteilhaftes automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen in Planetenradbauweise ohne Gruppenschaltung bereit, aus welchem ein automatisch schaltbares Getriebe mit sechs Gängen unter Einsparung von Schaltelementen und eines Planetenradsatzes abgeleitet werden kann.
Das erfindungsgemäße automatisch schaltbare Getriebe mit neun Gängen in Planetenradbauweise umfasst vier Planetenradsätze, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle und sieben Schaltelemente. Ein erster Planetenradsatz umfasst ein erstes Sonnenrad, einen ersten Steg und ein erstes Hohlrad. Ein zweiter Planetenradsatz umfasst ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Steg und ein zweites Hohlrad. Ein dritter Planetenradsatz umfasst ein drittes Sonnenrad, einen dritten Steg und ein drittes Hohlrad. Ein vierter Planetenradsatz umfasst ein viertes Sonnenrad, einen vierten Steg und ein viertes Hohlrad. Die Stege sind als Planetenradträger zur Aufnahme von Planetenrädern ausgebildet.
Dabei sind die Antriebswelle mit dem ersten Hohlrad und der erste Steg mit dem dritten Sonnenrad verbunden. Der zweite Steg ist mit dem dritten Hohlrad und das zweite Hohlrad mit dem vierten Steg verbunden. Der dritte Steg ist mit dem vierten Hohlrad verbunden. Der vierte Steg ist weiter mit der Abtriebswelle verbunden. Mittels eines ersten Schaltelementes ist das erste Sonnenrad mit dem Gehäuse schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Mittels eines zweiten Schaltelementes ist das vierte Sonnenrad mit dem Gehäuse schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Mittels eines dritten Schaltelementes ist der zweite Steg weiterhin mit dem Gehäuse schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Mittels eines vierten Schaltelementes ist das zweite Sonnenrad mit dem Gehäuse schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Mittels eines fünften Schaltelementes ist das erste Hohlrad mit dem ersten Sonnenrad schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Mittels eines sechsten Schaltelementes ist die Antriebswelle weiter mit dem dritten Steg und dem vierten Hohlrad schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Mittels eines siebenten Schaltelementes ist das zweite Sonnenrad mit dem ersten Steg und dem dritten Sonnenrad schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement sind als Bremse ausgebildet. Das fünfte Schaltelement, das sechste Schaltelement und das siebente Schaltelement sind als Kupplung ausgeführt.
Das automatisch schaltbare Getriebe mit neun Gängen in Planetenradbauweise umfasst demnach acht Wellen. Eine erste Welle wird durch die Antriebswelle gebildet, welche mit dem ersten Hohlrad verbunden ist. Eine zweite Welle wird durch die Abtriebswelle gebildet, welche mit dem vierten Steg und dem zweiten Hohlrad verbunden ist. Eine dritte Welle ist aus der Verbindung von erstem Steg und drittem Sonnenrad gebildet. Eine vierte Welle ist als erstes Sonnenrad gebildet. Eine fünfte Welle ist als Verbindung zwischen drittem Steg und viertem Hohlrad gebildet. Eine sechste Welle ist als viertes Sonnenrad gebildet. Eine siebente Welle ist als Verbindung zwischen zweitem Steg und drittem Hohlrad gebildet. Eine achte Welle ist als zweites Sonnenrad gebildet.
Mittels der sieben Schaltelemente werden neun Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge realisiert, wobei für einen Schaltvorgang zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vorwärtsgängen und Rückwärtsgängen stets nur ein Schaltelement geöffnet und ein weiteres Schaltelement zur Drehmomentübertragung geschlossen wird und demnach keine Gruppenschaltungen notwendig sind. Für jeden der neun Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge sind stets drei Schaltelemente geschlossen und vier Schaltelemente geöffnet.
Für einen ersten Vorwärtsgang sind das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement geschlossen. Für einen zweiten Vorwärtsgang sind das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement und das fünfte Schaltelement geschlossen. Für einen dritten Vorwärtsgang sind das zweite Schaltelement, das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement geschlossen. Für einen vierten Vorwärtsgang sind das zweite Schaltelement, das fünfte Schaltelement und das siebente Schaltelement geschlossen. Für einen fünften Vorwärtsgang sind das zweite Schaltelement, das fünfte Schaltelement und das sechste Schaltelement geschlossen. Für einen sechsten Vorwärtsgang sind das fünfte Schaltelement, das sechste Schaltelement und das siebente Schaltelement geschlossen. Für einen siebenten Vorwärtsgang sind das vierte Schaltelement, das fünfte Schaltelement und das sechste Schaltelement geschlossen. Für einen achten Vorwärtsgang sind das erste Schaltelement, das vierte Schaltelement und das sechste Schaltelement geschlossen. Für einen neunten Vorwärtsgang sind das vierte Schaltelement, das sechste Schaltelement und das siebente Schaltelement geschlossen. Für einen ersten Rückwärtsgang sind das erste Schaltelement, das dritte Schaltelement und das siebente Schaltelement geschlossen. Für einen zweiten Rückwärtsgang sind das dritte Schaltelement, das fünfte Schaltelement und das siebente Schaltelement geschlossen.
Mittels des erfindungsgemäß vorteilhaften automatisch schaltbaren Getriebes mit neun Gängen in Planetenradbauweise sind weitere Vorwärtsgänge darstellbar, welche als zusätzliche Vorwärtsgänge oder als alternative Vorwärtsgänge verwendbar sind. Für einen ersten zusätzlichen Vorwärtsgang sind das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das vierte Schaltelement geschlossen. Dieser erste zusätzliche Vorwärtsgang bietet eine Alternative für den zweiten Vorwärtsgang. Für einen zweiten zusätzlichen Vorwärtsgang sind das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das siebente Schaltelement geschlossen. Dieser zweite zusätzliche Vorwärtsgang bietet eine Alternative für den dritten Vorwärtsgang. Zudem ist ein dritter Rückwärtsgang darstellbar, welcher als zusätzlicher Rückwärtsgang oder als alternativer Rückwärtsgang verwendbar ist. Für einen dritten Rückwärtsgang sind das dritte Schaltelement, das sechste Schaltelement und das siebente Schaltelement geschlossen.
Mittels des erfindungsgemäß vorteilhaften automatisch schaltbaren Getriebes mit neun Gängen in Planetenradbauweise sind zur Darstellung des fünften Vorwärtsgangs mehrere alternative Schaltzustände möglich. Für einen ersten alternativen fünften Vorwärtsgang sind das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das sechste Schaltelement geschlossen. Für einen zweiten alternativen fünften Vorwärtsgang sind das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement und das sechste Schaltelement geschlossen. Für einen dritten alternativen fünften Vorwärtsgang sind das zweite Schaltelement, das vierte Schaltelement und das sechste Schaltelement geschlossen. Für einen vierten alternativen fünften Vorwärtsgang sind das zweite Schaltelement, das sechste Schaltelement und das siebente Schaltelement geschlossen.
Mittels des erfindungsgemäß vorteilhaften automatisch schaltbaren Getriebes mit neun Gängen in Planetenradbauweise ist zur Darstellung des siebenten Vorwärtsgangs ein alternativer Schaltzustand möglich. Für einen ersten alternativen siebenten Vorwärtsgang sind das erste Schaltelement, das sechste Schaltelement und das siebente Schaltelement geschlossen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des automatisch schaltbaren Getriebes mit neun Gängen in Planetenradbauweise ist das zweite Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des automatisch schaltbaren Getriebes mit neun Gängen in Planetenradbauweise ist das dritte Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet.
Aus dem erfindungsgemäß vorteilhaften automatisch schaltbaren Getriebe mit neun Gängen in Planetenradbauweise lässt sich in einfacher Weise ein vorteilhaftes automatisch schaltbares Getriebe mit sechs Gängen in Planetenradbauweise mit drei Planetenradsätzen, einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle und fünf Schaltelementen ableiten, indem das erste Schaltelement, das fünfte Schaltelement und der erste Planetenradsatz, umfassend das erste Hohlrad, das erste Sonnenrad als vierte Welle und den ersten Steg, entfernt werden. Die Antriebswelle ist dann mit dem dritten Sonnenrad verbunden. Mittels des siebenten Schaltelementes ist dann das zweite Sonnenrad mit der Antriebswelle und dem dritten Sonnenrad schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Dadurch entfallen der erste Vorwärtsgang, der achte Vorwärtsgang, der neunte Vorwärtsgang und der erste Rückwärtsgang.
Ausführungsbeispiel
Beispielhaft wird hier eine Ausführung des erfindungsgemäßen automatisch schaltbaren Getriebes mit neun Gängen in Planetenradbauweise dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigt:
1: eine Strukturdarstellung und
2: eine Schaltlogiktabelle.
Das erfindungsgemäße automatisch schaltbare Getriebe mit neun Gängen (1), dargestellt in 1, umfasst einen ersten Planetenradsatz mit einem ersten Sonnenrad (2), einem ersten Steg (3) und einem ersten Hohlrad (4), einen zweiten Planetenradsatz mit einem zweiten Sonnenrad (5), einem zweiten Steg (6) und einem zweiten Hohlrad (7), einen dritten Planetenradsatz mit einem dritten Sonnenrad (8), einem dritten Steg (9) und einem dritten Hohlrad (10), und einen vierten Planetenradsatz mit einem vierten Sonnenrad (11), einem vierten Steg (12) und einem vierten Hohlrad (13). Weiter sind in dem automatisch schaltbaren Getriebe mit neun Gängen (1) eine Antriebswelle (14), eine Abtriebswelle (15) sowie sieben Schaltelemente (A, B, C, D, E, F, G) vorgesehen.
Die Antriebswelle (14) ist mit dem ersten Hohlrad (4) und der erste Steg (3) mit dem dritten Sonnenrad (8) verbunden. Der zweite Steg (6) ist mit dem dritten Hohlrad (10) und das zweite Hohlrad (7) mit dem vierten Steg (12) verbunden. Der dritte Steg (9) ist mit dem vierten Hohlrad (13) verbunden. Der vierte Steg (12) ist weiter mit der Abtriebswelle (15) verbunden.
Mittels eines ersten Schaltelementes (A) ist das erste Sonnenrad (2) mit einem Gehäuse (16) schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Mittels eines zweiten Schaltelementes (B) ist das vierte Sonnenrad (11) mit dem Gehäuse (16) schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Mittels eines dritten Schaltelementes (C) ist der zweite Steg (6) weiter mit dem Gehäuse (16) schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Mittels eines vierten Schaltelementes (D) ist das zweite Sonnenrad (5) mit dem Gehäuse (16) schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Mittels eines fünften Schaltelementes (E) ist das erste Hohlrad (4) mit dem ersten Sonnenrad (2) schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Mittels eines sechsten Schaltelementes (F) ist die Antriebswelle (14) weiter mit dem dritten Steg (9) und dem vierten Hohlrad (13) schaltbar verbunden oder nicht verbunden. Mittels eines siebenten Schaltelementes (G) ist das zweite Sonnenrad (5) mit dem ersten Steg (3) und dem dritten Sonnenrad (8) schaltbar verbunden oder nicht verbunden.
Es ergeben sich neun Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge, dargestellt in 2. Für einen ersten Vorwärtsgang sind das erste Schaltelement (A), das zweite Schaltelement (B) und das dritte Schaltelement (C) geschlossen. Für einen zweiten Vorwärtsgang sind das zweite Schaltelement (B), das dritte Schaltelement (C) und das fünfte Schaltelement (E) geschlossen. Für einen dritten Vorwärtsgang sind das zweite Schaltelement (B), das vierte Schaltelement (D) und das fünfte Schaltelement (E) geschlossen. Für einen vierten Vorwärtsgang sind das zweite Schaltelement (B), das fünfte Schaltelement (E) und das siebente Schaltelement (G) geschlossen. Für einen fünften Vorwärtsgang sind das zweite Schaltelement (B), das fünfte Schaltelement (E) und das sechste Schaltelement (F) geschlossen. Für einen sechsten Vorwärtsgang sind das fünfte Schaltelement (E), das sechste Schaltelement (F) und das siebente Schaltelement (G) geschlossen. Für einen siebenten Vorwärtsgang sind das vierte Schaltelement (D), das fünfte Schaltelement (E) und das sechste Schaltelement (F) geschlossen. Für einen achten Vorwärtsgang sind das erste Schaltelement (A), das vierte Schaltelement (D) und das sechste Schaltelement (F) geschlossen. Für einen neunten Vorwärtsgang sind das vierte Schaltelement (D), das sechste Schaltelement (F) und das siebente Schaltelement (G) geschlossen. Für einen ersten Rückwärtsgang sind das erste Schaltelement (A), das dritte Schaltelement (C) und das siebente Schaltelement (G) geschlossen. Für einen zweiten Rückwärtsgang sind das dritte Schaltelement (C), das fünfte Schaltelement (E) und das siebente Schaltelement (G) geschlossen.
Bezugszeichenliste

1: automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen
2, 5, 8, 11: erstes, zweites, drittes, viertes Sonnenrad
3, 6, 9, 12: erster, zweiter, dritter, vierter Steg
4, 7, 10, 13: erstes, zweites, drittes, viertes Hohlrad
14: Antriebswelle
15: Abtriebswelle
16: Gehäuse
A, B, C, D, E, F, G: erstes, zweites, drittes, viertes, fünftes, sechstes, siebentes Schaltelement

Claims

Automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen (1) in Planetenradbauweise, umfassend einen ersten Planetenradsatz mit einem ersten Sonnenrad (2), einem ersten Steg (3) und einem ersten Hohlrad (4), einen zweiten Planetenradsatz mit einem zweiten Sonnenrad (5), einem zweiten Steg (6) und einem zweiten Hohlrad (7), einen dritten Planetenradsatz mit einem dritten Sonnenrad (8), einem dritten Steg (9) und einem dritten Hohlrad (10), einen vierten Planetenradsatz mit einem vierten Sonnenrad (11), einem vierten Steg (12) und einem vierten Hohlrad (13), eine Antriebswelle (14), eine Abtriebswelle (15) und sieben Schaltelemente (A, B, C, D, E, F, G), wobei die Antriebswelle (14) mit dem ersten Hohlrad (4) und der erste Steg (3) mit dem dritten Sonnenrad (8), der zweite Steg (6) mit dem dritten Hohlrad (10) und das zweite Hohlrad (7) mit dem vierten Steg (12), der dritte Steg (9) mit dem vierten Hohlrad (13) und der vierte Steg (12) mit der Abtriebswelle (15) verbunden ist, und mittels eines ersten Schaltelementes (A) das erste Sonnenrad (2) mit einem Gehäuse (16), mittels eines zweiten Schaltelementes (B) das vierte Sonnenrad (11) mit dem Gehäuse (16), mittels eines dritten Schaltelementes (C) der zweite Steg (6) weiter mit dem Gehäuse (16), mittels eines vierten Schaltelementes (D) das zweite Sonnenrad (5) mit dem Gehäuse (16), mittels eines fünften Schaltelementes (E) das erste Hohlrad (4) mit dem ersten Sonnenrad (2), mittels eines sechsten Schaltelementes (F) die Antriebswelle (14) mit dem dritten Steg (9) und dem vierten Hohlrad (13) und mittels eines siebenten Schaltelementes (G) das zweite Sonnenrad (5) mit dem ersten Steg (3) und dem dritten Sonnenrad (8) schaltbar verbunden oder nicht verbunden ist.
Automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen (1) in Planetenradbauweise nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für einen ersten Vorwärtsgang das erste Schaltelement (A), das zweite Schaltelement (B) und das dritte Schaltelement (C), für einen vierten Vorwärtsgang das zweite Schaltelement (B), das fünfte Schaltelement (E) und das siebente Schaltelement (G), für einen sechsten Vorwärtsgang das fünfte Schaltelement (E), das sechste Schaltelement (F) und das siebente Schaltelement (G), für einen achten Vorwärtsgang das erste Schaltelement (A), das vierte Schaltelement (D) und das sechste Schaltelement (F), für einen neunten Vorwärtsgang das vierte Schaltelement (D), das sechste Schaltelement (F) und das siebente Schaltelement (G), für einen ersten Rückwärtsgang das erste Schaltelement (A), das dritte Schaltelement (C) und das siebente Schaltelement (G), für einen zweiten Rückwärtsgang das dritte Schaltelement (C), das fünfte Schaltelement (E) und das siebente Schaltelement (G) geschlossen sind.
Automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen (1) in Planetenradbauweise nach einem der Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass für einen zweiten Vorwärtsgang das zweite Schaltelement (B), das dritte Schaltelement (C) und das fünfte Schaltelement (E), oder das erste Schaltelement (A), das zweite Schaltelement (B) und das vierte Schaltelement (D) geschlossen sind.
Automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen (1) in Planetenradbauweise nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für einen dritten Vorwärtsgang das zweite Schaltelement (B), das vierte Schaltelement (D) und das fünfte Schaltelement (E), oder das erste Schaltelement (A), das zweite Schaltelement (B) und das siebente Schaltelement (G) geschlossen sind.
Automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen (1) in Planetenradbauweise nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für einen fünften Vorwärtsgang das zweite Schaltelement (B), das fünfte Schaltelement (E) und das sechste Schaltelement (F), oder das erste Schaltelement (A), das zweite Schaltelement (B) und das sechste Schaltelement (F), oder das zweite Schaltelement (B), das dritte Schaltelement (C) und das sechste Schaltelement (F) geschlossen, oder das zweite Schaltelement (B), das vierte Schaltelement (D) und das sechste Schaltelement (F), oder das zweite Schaltelement (B), das sechste Schaltelement (D) und das siebente Schaltelement (G) geschlossen sind.
Automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen (1) in Planetenradbauweise nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für einen siebenten Vorwärtsgang das vierte Schaltelement (D), das fünfte Schaltelement (E) und das sechste Schaltelement (F), oder dass erste Schaltelement (A), das sechste Schaltelement (F) und das siebente Schaltelement (G) geschlossen sind.
Automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen (1) in Planetenradbauweise nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für einen dritten Rückwärtsgang das dritte Schaltelement (C), das sechste Schaltelement (F) und das siebente Schaltelement (G) geschlossen sind.
Automatisch schaltbares Getriebe mit neun Gängen (1) in Planetenradbauweise nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (B) und / oder das dritte Schaltelement (C) als formschlüssiges Schaltelement (A, B, C, D, E, F, G) ausgebildet ist.