DE102015223604A1

DE102015223604A1 - Planetenstufenautomatgetriebe mit alternativer Nebenabtriebsanordnung

Info

Publication number: DE102015223604A1
Application number: DE102015223604.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Trübenbach
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-06-01
Also published as: JP2019501344A; US20180339586A1; CN206487846U; WO2017089151A1

Abstract

Ein Planetenstufenautomatgetriebe (2) mit einem Getriebegehäuse (6), das einen ersten Bereich (4) aufweist, in dem eine Getriebeeingangswelle (8), eine Getriebeausgangswelle (10) und eine Vielzahl von Planetenstufen (12, 14, 16, 18) zur Bildung von unterschiedlichen Übersetzungen angeordnet sind, umfasst ein hydrodynamisches Anfahrelement (50), das ein Turbinenrad (52) aufweist und eine Antriebsmaschine (44) des Planetenstufenautomatgetriebes (2) mit der Getriebeeingangswelle (8) verbindet. Eine Nebenabtriebsanordnung (32) umfasst ein Antriebsrad (34) und ist in einem zweiten Bereich (30) in dem Getriebegehäuse (6) zwischen dem hydrodynamischen Anfahrelement (50) und dem die Planetenstufen (12, 14, 16, 18) aufweisenden ersten Bereich (4) angeordnet. Das Turbinenrad (52) ist mit dem Antriebsrad (34) der Nebenabtriebsanordnung (32) verbunden. In dem zweiten Bereich (30) des Getriebegehäuses (6) ist ein Drehzahlsensor (38) zur Erfassung der Drehzahl der Getriebeeingangswelle (8) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetenstufenautomatgetriebe mit einer Nebenabtriebsanordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der DE 26 56 669 C2 ist eine Planetenstufenautomatgetriebe bekannt geworden, das eine getriebeeingangsseitig angeordnete Nebenabtriebsanordnung aufweist, die räumlich in axialer Abfolge zwischen einem Drehmomentwandler und der Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Der Drehmomentwandler verbindet eine Antriebsmaschine über sein Turbinenrad mit der Getriebeeingangswelle, während die Antriebsmaschine über das Pumpenrad des Drehmomentwandlers direkt mit dem Antriebszahnrad der Räderkette des Nebenabtriebes ohne eine Dämpfungseinrichtung verbunden ist. Zwischen Antriebsmaschine und Getriebeeingangswelle erfolgt eine Dämpfung von Schwingungen und anderen Belastungen aus der Antriebsmaschine auf hydraulischem Wege durch das Öl des Drehmomentwandlers, während die Schwingungen und anderen Belastungen auf den Nebenabtrieb und die an den Nebenabtrieb anzuschließenden Bauteile unvermindert übertragen werden. Hierdurch gibt es erhöhte Anforderungen an die Bauteilfestigkeit und die Geräuschvermeidung insbesondere in der Räderkette des Nebenabtriebs.
Aus der EP 1 838 977 B2 sind Varianten eines weiteren Planetenstufenautomatgetriebes bekannt, von denen zumindest eine Variante getriebeeingangsseitig Schaltelemente aufweist, die bedarfsweise eine Verbindung zwischen rotierenden Bauteilen des Automatgetriebes und dem Getriebegehäuse herstellen. Die Schaltelemente werden zur Herstellung der Verbindung durch mit hydraulischer Flüssigkeit betätigte Kolben mit Druck beaufschlagt. Die Zuführung von hydraulischer Flüssigkeit zu den Kolben erfolgt üblicherweise durch Bohrungen und Öffnungen im Getriebegehäuse. Die verschachtelte Anordnung der Planetenstufen und Wellen in dem Getriebe bedingt bei begrenztem Bauraum Probleme bei der Anordnung eines die Drehzahl der Getriebeeingangswelle registrierenden Drehzahlsensors.
Ausgehend von dem vorstehend aufgeführten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Planetenstufenautomatgetriebe mit Nebenabtriebsanordnung vorzusehen, das die bestehenden Unzulänglichkeiten beseitigt.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine alternative Nebenabtriebsanordnung in einem Planetenstufenautomatgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Nach der Erfindung weist ein Planetenstufenautomatgetriebe ein Getriebegehäuse auf, in dem ein erster Bereich ausgebildet ist, in dem eine Getriebeeingangswelle, eine Getriebeausgangswelle und eine Vielzahl von Planetenstufen zur Bildung von unterschiedlichen Übersetzungen angeordnet sind. Das Planetenstufenautomatgetriebe weist zudem ein hydrodynamisches Anfahrelement auf, das ein Turbinenrad umfasst und das eine das Planetenstufenautomatgetriebe antreibende Antriebsmaschine mit der Getriebeeingangswelle verbindet. Das Planetenstufenautomatgetriebe weist darüber hinaus eine Nebenabtriebsanordnung auf, die ein Antriebsrad umfasst und die in einem zweiten Bereich in dem Getriebegehäuse zwischen dem hydrodynamischen Anfahrelement und dem die Planetenstufen aufweisenden ersten Bereich angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Turbinenrad des hydrodynamischen Anfahrelements direkt oder indirekt mit dem Antriebsrad der Nebenabtriebsanordnung verbunden. Dadurch ergibt sich eine Entkopplung der Nebenabtriebsanordnung von den Motorschwingungen der Antriebsmaschine durch die hydrodynamische Drehmomentübertragung bzw. den Torsionsdämpfer auf das Antriebsrad anstelle einer starren direkten Verbindung, die entstehen würde, wenn das Pumpenrad des hydrodynamischen Anfahrelements direkt mit dem Antriebsrad der Nebenabtriebsanordnung verbunden wäre. In dem zweiten Bereich des Getriebegehäuses, der die Nebenabtriebsanordnung aufnimmt, ist ein Drehzahlsensor zur Erfassung der Drehzahl der Getriebeeingangswelle angeordnet. Jetzt kann in einem ausreichend großen axialen Bauraum, der durch die Nebenabtriebsanordnung geschaffen wird, ein Drehzahlsensor untergebracht werden und die Drehzahl der Getriebeeingangswelle, die jetzt hier durch die Verbindung von dem Antriebsrad der Nebenabtriebsanordnung und der Getriebeeingangswelle verfügbar ist, direkt gemessen werden. Dies geschieht außerhalb des ersten Bereichs in dem Getriebegehäuse, der die Vielzahl an Übersetzungsstufen aufweist und in dem erfahrungsgemäß durch die Verschachtelung der Übersetzungsstufen Platznot herrscht. In dem axialen Bauraum des zweiten Bereichs der Nebenabtriebsanordnung ist ausreichend Platz vorhanden, um einen bekannt zuverlässigen und dennoch kostengünstigen Drehzahlsensor zu platzieren.
In dem ersten Bereich des Getriebegehäuses sind Schaltelemente vorgesehen, die durch Öffnen oder Schließen betätigt werden können, um die einzelnen Planetenstufen zu unterschiedlichen Übersetzungen zu verschalten. Die Schaltelemente werden üblicherweise hydraulisch betätigt, indem Hydraulikflüssigkeit mit Druck in das Schaltelement eingeführt wird, um das Schaltelement zu schließen und indem der Druck der Hydraulikflüssigkeit reduziert wird bzw. das Schaltelement von der Hydraulikflüssigkeit entleert wird, um das Schaltelement zu öffnen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befindet sich die Hydraulikanbindung von in dem ersten Bereich angeordneten Schaltelementen zur Schaltung der unterschiedlichen Übersetzungen außerhalb des ersten Bereichs des Getriebegehäuses, in dem die Planetenstufen vorgesehen sind, und befindet sich stattdessen zwischen dem hydrodynamischen Anfahrelement und dem ersten Bereich des Getriebegehäuses. Hierdurch wird erreicht, dass weiterhin die Schaltelemente selbst in der räumlichen Nähe der Planetenstufen bleiben. Davon wird räumlich die Hydraulikanbindung gelöst und als unabhängiges Bauteil zwischen dem hydrodynamischen Anfahrelement und dem ersten Bereich des Getriebegehäuses, das auch die Schaltelemente beinhaltet, angeordnet. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung der Hydraulikanbindung außerhalb des ersten Bereichs in der Form, dass diese zwischen dem hydrodynamischen Anfahrelement und dem zweiten Bereich, der die Nebenabtriebsanordnung aufnimmt, vorgesehen ist. Dadurch kann der axiale Bauraum durch die Hydraulikanbindung und die Nebenabtriebsanordnung verbunden mit dem Drehzahlsensor besonders vorteilhaft genutzt werden.
Unter der Hydraulikanbindung ist die Verteilung der Hydraulikflüssigkeit und die Versorgung wenigstens eines Schaltelementes mit einer das Schaltelement betätigenden Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl, zu verstehen. Die Hydraulikflüssigkeit wird von der hydraulischen Steuereinrichtung über die Hydraulikanbindung an das wenigstens eine Schaltelement weitergegeben. In dem Fall, in dem die Hydraulikflüssigkeit hierbei über die rotierende Getriebewelle geführt wird, muss sichergestellt sein, dass die Hydraulikflüssigkeit verlustfrei vom rotierenden Bauteil auf das feststehende Bauteil und umgekehrt übertragen werden kann.
Die in dem ersten Bereich des Getriebegehäuses vorgesehenen Schaltelemente sind vorzugsweise Lamellenbremsen und Kupplungen, die wenigstens eines der rotierenden Getriebebauteile in dem ersten Bereich gegen das Getriebegehäuse abbremsen und das wenigstens eine Getriebebauteil mit dem Getriebegehäuse koppeln oder es von diesem abkoppeln. Durch das Vorsehen von an das Getriebegehäuse festlegenden Lamellenbremsen kann die Zufuhr an Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenraum des Schaltelementes durch das Getriebegehäuse geführt werden, so dass die Verbindung zwischen Hydraulikanbindung und Schaltelement im Getriebegehäuse gebildet wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeigt einen Drehmomentwandler als das hydrodynamische Anfahrelement. Hierdurch kann ein sanftes Anfahren und eine durch den Drehmomentwandler gegebenenfalls zur Verfügung gestellte Drehmomentüberhöhung beim Anfahren genutzt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung beinhaltet zur weiteren Entkopplung der Getriebeeingangswelle von den Schwingungen und weiteren Einflüssen der Antriebsmaschine, einen Torsionsdämpfer, über den das Turbinenrad des hydrodynamischen Anfahrelements mit der Nebenabtriebsanordnung verbunden ist. Der Torsionsdämpfer kann dabei auch so angeordnet sein, dass er bei Vorsehen einer das hydrodynamische Anfahrelement umgehenden Überbrückungskupplung ebenfalls seine schwingungsdämpfende Wirkung entfalten kann.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher beschrieben:
Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Planetenstufenautomatgetriebes 2. In einem ersten Bereich 4 eines Getriebegehäuses 6 sind eine Getriebeeingangswelle 8, eine Getriebeausgangswelle 10 und eine Vielzahl von Planetenstufen 12, 14, 16, 18 angeordnet. Schaltelemente 20, 22, 24, 26 und 28 dienen in bekannter Weise der Bildung verschiedener Übersetzungsverhältnisse durch wechselnde Verbindungen von Elementen der Planetenstufen 12, 14, 16 und 18 untereinander oder mit dem Getriebegehäuse 6.
In einem zweiten Bereich 30 des Getriebegehäuses 6 ist eine Nebenabtriebsanordnung 32 vorgesehen, die ein Antriebsrad 34 aufweist, das mit der Getriebeeingangswelle 8 wirkverbunden ist. Das Antriebsrad 34 kann mit einem weiteren Zahnrad 36 der Nebenabtriebsanordnung 32 zusammenwirken, das bedarfsgerecht in einer hier nicht näher dargestellten Weise mit weiteren Komponenten der Nebenabtriebsanordnung 32 in bekannter Weise zusammenarbeitet.
In dem zweiten Bereich 30 ist ein Drehzahlsensor 38 vorgesehen, der die Drehzahl des mit der Getriebeeingangswelle 8 verbundenen Antriebsrads 34 der Nebenabtriebsanordnung 32 erfasst. Über eine Steuerleitung 40 ist der Drehzahlsensor 38 mit der Steuereinrichtung 42 verbunden.
Eine Antriebsmaschine 44 eines hier nicht gezeigten Fahrzeugs treibt über eine Motorwelle 46 das Pumpenrad 48 eines als Drehmomentwandler ausgebildeten hydrodynamischen Anfahrelementes 50 an. Das Turbinenrad 52 des hydrodynamischen Anfahrelementes 50 ist über einen Torsionsdämpfer 54 mit der Eingangswelle 8 und dem Antriebsrad 34 der Nebenabtriebsanordnung 32 drehfest verbunden. Mit Hilfe einer Überbrückungskupplung 56 kann eine drehfeste Verbindung zwischen dem Pumpenrad 48 und dem Turbinenrad 52 hergestellt werden und damit das hydrodynamische Anfahrelement 50 kurzgeschlossen werden.
Zwischen dem hydrodynamischen Anfahrelement 50 und dem zweiten Bereich 30 des Getriebegehäuses 6 ist eine Hydraulikanbindung 58 zumindest für die Schaltelemente 20 und 22 vorgesehen ist, die über Verbindungleitungen 60 und 62, die beispielsweise im Getriebegehäuse 6 verlaufen, mit den Schaltelementen 20 und 22 verbunden ist. Zu weiteren Schaltelementen 24, 26 kann beispielsweise eine hier nicht gezeigte Hydraulikverbindung in bekannter Weise von der Hydraulikanbindung 58 über die Getriebeeingangswelle 8 erfolgen.
Somit wird eine räumliche Auflösung von Schaltelementen und Hydraulikanbindung geschaffen und in dem axialen Bauraum in dem Bereich 30 des Getriebegehäuses 6, der die Nebenabtriebsanordnung 32 aufnimmt, ein Drehzahlabgriff für die Messung der Getriebeeingangswellendrehzahl geschaffen.
Bezugszeichenliste

2: Planetenstufenautomatgetriebe
4: erster Bereich
6: Getriebegehäuse
8: Getriebeeingangswelle
10: Getriebeausgangswelle
12: Planetenstufe
14: Planetenstufe
16: Planetenstufe
18: Planetenstufe
20: Schaltelement
22: Schaltelement
24: Schaltelement
26: Schaltelement
28: Schaltelement
30: zweiter Bereich
32: Nebenabtriebsanordnung
34: Antriebsrad
36: Zahnrad
38: Drehzahlsensor
40: Steuerleitung
42: Steuereinrichtung
44: Antriebsmaschine
46: Motorwelle
48: Pumpenrad
50: Anfahrelement
52: Turbinenrad
54: Torsionsdämpfer
56: Überbrückungskupplung
58: Hydraulikanbindung
60: Verbindungleitung
62: Verbindungleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2656669 C2 [0002]
EP 1838977 B2 [0003]

Claims

Planetenstufenautomatgetriebe (2) mit einem Getriebegehäuse (6), das einen ersten Bereich (4) aufweist, in dem eine Getriebeeingangswelle (8), eine Getriebeausgangswelle (10) und eine Vielzahl von Planetenstufen (12, 14, 16, 18) zur Bildung von unterschiedlichen Übersetzungen angeordnet sind, mit einem hydrodynamischen Anfahrelement (50), das ein Turbinenrad (52) umfasst und eine Antriebsmaschine (44) des Planetenstufenautomatgetriebes (2) mit der Getriebeeingangswelle (8) verbindet, und mit einer Nebenabtriebsanordnung (32), die ein Antriebsrad (34) umfasst und in einem zweiten Bereich (30) in dem Getriebegehäuse (6) zwischen dem hydrodynamischen Anfahrelement (50) und dem die Planetenstufen (12, 14, 16, 18) aufweisenden ersten Bereich (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (52) mit dem Antriebsrad (34) der Nebenabtriebsanordnung (32) verbunden ist und in dem zweiten Bereich (30) des Getriebegehäuses (6) ein Drehzahlsensor (38) zur Erfassung der Drehzahl der Getriebeeingangswelle (8) angeordnet ist.
Planetenstufenautomatgetriebe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydraulikanbindung (58) von in dem ersten Bereich (4) des Getriebegehäuses (6) angeordneten Schaltelementen (20, 22) zur Schaltung der unterschiedlichen Übersetzungen außerhalb des ersten Bereichs (4) zwischen dem hydrodynamischen Anfahrelement (50) und dem ersten Bereich (4) vorgesehen ist.
Planetenstufenautomatgetriebe (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikanbindung (58) außerhalb des ersten Bereichs (4) des Getriebegehäuses (6) zwischen dem hydrodynamischen Anfahrelement (50) und dem zweiten Bereich (30) des Getriebegehäuses (6) vorgesehen ist.
Planetenstufenautomatgetriebe (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (20, 22) Lamellenbremsen sind, die wenigstens ein rotierendes Getriebebauteil in dem ersten Bereich (4) gegen das Getriebegehäuse (6) abbremsen und das wenigstens eine Getriebebauteil mit dem Getriebegehäuse (6) koppeln oder es von diesem abkoppeln.
Planetenstufenautomatgetriebe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrodynamische Anfahrelement (50) ein Drehmomentwandler ist.
Planetenstufenautomatgetriebe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (52) des hydrodynamischen Anfahrelements (50) über einen Torsionsdämpfer (54) mit dem Antriebszahnrad (34) der Nebenabtriebsanordnung (32) verbunden ist.