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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebesystem für ein Fahrzeug, aufweisend eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle, mit einem ersten doppelten Planetengetriebe nach der Ravigneaux-Bauart.
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STAND DER TECHNIK
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Planetenautomatikgetriebe setzten sich gewöhnlich zusammen aus einem Drehmomentwandler als Anfahrelement und einem oder mehreren Planetenradsätzen zur Generierung von Getriebeübersetzungen mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen. Zum Erreichen von verschiedenen Übersetzungsverhältnissen werden interne Schaltelemente verwendet, insbesondere Bremsen und Kupplungen. Die Aktivierung der Schaltelemente erfolgt hauptsächlich hydraulisch, und werden die Kupplungen und/oder die Bremsen geschlossen und/oder geöffnet, können durch das Blockieren bzw. Freigeben verschiedener Bestandteile oder Baugruppen der Planetenradsätze verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle erzeugt werden.
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Bekannt sind hauptsächlich Planetenautomatikgetriebe mit sechs bis acht Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, wobei vereinzelt auch neun oder zehn Gänge im Getriebe bekannt sind. Derartige Getriebe sind doch sehr bauraumintensiv und lassen sich gemeinsam mit einer Brennkraftmaschine im Einbauraum eines Fahrzeugs nur unter erhöhten Aufwendungen integrieren. Beispielsweise zeigt das aus der
EP 1 857 709 A1 bekannte Getriebe einen einfachen Planetenradsatz und einen Ravigneaux-Radsatz, sowie sechs Schaltelemente, um acht Vorwärts- und einen Rückwärtsgang zu generieren. In jedem Gang sind dabei zwei Schaltelemente geschlossen und vier Schaltelemente bleiben geöffnet. Die Vielzahl von offenen Schaltelementen erhöhen dabei die Schleppmomente im Getriebe, die sich negativ auf den Getriebewirkungsgrad auswirken. Außerdem sind vier der sechs Schaltelemente als Kupplungen und nur zwei der sechs Schaltelemente als Bremse ausgeführt. Die hydraulisch betätigten Kupplungen als Schaltelemente weisen gegenüber den Bremsen einen erhöhten hydraulischen Verlust auf, da die hydraulische Dichtung bei einer Kupplung auf rotierende Elemente wirken muss.
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Ein weiteres Beispiel eines Getriebes mit mehreren Planetenradsätzen zeigt die
US 6,176,803 B1 . Bei dieser Anordnung sind vier gewöhnliche Planetengetriebe hintereinander angeordnet, sodass sich die Baulänge des gesamten Getriebesystems erheblich vergrößert. Der Einbau in den Motorraum eines Fahrzeugs ist dadurch ebenfalls nur erschwert möglich.
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Aus der
DE 10 2014 205 550 A1 ist ein Getriebesystem für ein Fahrzeug bekannt, aufweisend eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle, und das Getriebesystem umfasst ein erstes doppeltes Planetengetriebe nach der Ravigneaux-Bauart. Das Getriebesystem ermöglicht jedoch nur die Realisierung einer begrenzten Anzahl von Gängen, wobei verschiedene Gänge für einen Rekuperationsmodus vorgesehen sind. Eine größere Anzahl von Gängen kann mit dem Getriebe nicht realisiert werden, was jedoch vielfach gewünscht ist, um einen effizienten Betrieb einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug umzusetzen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Getriebesystems für ein Fahrzeug mit einer großen Anzahl von schaltbaren Gängen. Weiterhin soll das Getriebesystem einen kleinen Bauraum aufweisen und es sollen möglichst viele Schaltelemente als Bremsen auszuführt sein, um die hydraulischen Leckageverluste zu minimieren.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Getriebesystem für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ausgehend von einem Getriebesystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sieht die Erfindung ein zweites doppeltes Planetengetriebe nach der Ravigneaux-Bauart vor, das in Wechselwirkung mit dem ersten doppelten Planetengetriebe nach der Ravigneaux-Bauart steht.
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Kerngedanke der Erfindung ist die Anordnung von zwei doppelten Planetengetrieben nach der Ravigneaux-Bauart, die miteinander in Wechselwirkung stehen, wodurch die Verwendung einer geringeren Anzahl von Kupplungen ermöglicht wird, da die Komponenten der Ravigneaux-Planetengetriebe überwiegend durch Bremsen schaltbar sind, sodass insgesamt nur geringe Leckageverluste entstehen.
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Mit besonderem Vorteil ist die Wechselwirkung so ausgebildet, dass das erste doppelte Planetengetriebe nach der Ravigneaux-Bauart und das zweite doppelte Planetengetriebe nach der Ravigneaux-Bauart seriell hintereinander geschaltet sind.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Eingangswelle drehstarr mit einem Element des ersten doppelten Planetengetriebes verbunden ist und dass die Ausgangswelle mit einem Element des zweiten doppelten Planetengetriebes verbunden ist. Die beiden doppelten Planetengetriebe sind dabei untereinander ebenfalls verbunden. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist eine hohe Baudichte mit zwei doppelten Planetengetrieben, welche ineinander liegende Wellen umfassen, nämlich eine Hohlwelle, die von einer Vollwelle durchsetzt, und die Planetenradsätze der doppelten Planetengetriebe sind ineinander verschachtelt, sodass insgesamt ein nur geringer Bauraumbedarf entsteht. Werden die beiden doppelten Planetengetriebe hintereinander angeordnet, so ergibt sich auch insgesamt ein nur geringer Bauraumbedarf zum Bau eines Getriebesystems mit einer dennoch sehr hohen Anzahl von möglichen schaltbaren Gängen.
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Mit weiterem Vorteil ist ein Planetenträger des ersten doppelten Planentengetriebes drehstarr mit einem großen Sonnenrad des zweiten doppelten Planetengetriebes verbunden. Folgerichtig sind die beiden doppelten Planetengetriebe über den Planetenträger des ersten doppelten Planetengetriebes miteinander verbunden, der mit dem großen Sonnenrad des zweiten doppelten Planetengetriebes beispielsweise baueinheitlich und/oder einteilig ausgeführt ist.
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Das erfindungsgemäße Getriebesystem weist vier Bremsen und/oder zwei Kupplungen auf. Dabei können die erste Kupplung und die zweite Kupplung jeweils mit der Eingangswelle des Getriebesystems verbunden sein. Insbesondere ist eine erste Bremse mit einem Hohlrad des ersten doppelten Planetengetriebes wirkverbunden. Darüber hinaus ist eine zweite Bremse mit dem Planetenträger des ersten doppelten Planetengetriebes und damit auch mit dem großen Sonnenrad des zweiten doppelten Planetengetriebes wirkverbunden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die dritte Bremse mit einem großen Sonnenrad des ersten doppelten Planetengetriebes wirkverbunden, und eine vierte Bremse ist mit einem Planetenträger des zweiten doppelten Planetengetriebes wirkverbunden.
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Ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, dass eine erste Kupplung mit einem kleinen Sonnenrad des zweiten doppelten Planetengetriebes verbunden ist, und eine zweite Kupplung ist mit einem Planetenträger des zweiten doppelten Planetengetriebes wirkverbunden.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil entsteht dadurch, dass die Bremsen mit einem Gehäuse des Getriebesystems verbunden sind, und es ist insbesondere vorgesehen, dass beide Kupplungen konzentrisch mit der Eingangswelle ausgebildet sind.
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Ein derartiges Getriebesystem gemäß der Erfindung weist neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang auf. Dabei liegen die Übersetzungsverhältnisse der Gänge zwischen 0,595 und 4,4, sodass eine breite Spreizung der Übersetzungsverhältnisse erreicht werden kann. Der Rückwärtsgang kann beispielsweise eine Übersetzung von – 4,84 aufweisen.
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BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand von zwei Figuren näher dargestellt. Es zeigt
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1 eine schematische Darstellung eines Getriebesystems mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung, und
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2. eine tabellarische Ansicht der mit dem Getriebesystem erzeugbaren Übersetzungsverhältnisse in Abhängigkeit der Schaltstellungen der einzelnen Kupplungen und Bremsen.
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1 zeigt in einer schematischen Ansicht das Getriebesystem 100 für ein Fahrzeug, aufweisend eine Eingangswelle 10 und eine Ausgangswelle 11, wobei die Eingangswelle 10 beispielsweise mit einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs verbunden ist und wobei die Ausgangswelle 11 beispielsweise mit einem Differential zum Antrieb der Räder des Fahrzeugs verbunden ist. Das Getriebe kann dabei ein Gehäuse 14 aufweisen, welches in lediglich angedeuteter Weise als ein Ausschnitt gezeigt ist.
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Das Getriebesystem 100 weist zwei wesentliche Getriebebestandteile auf, nämlich ein erstes doppeltes Planentengetriebe 12 und ein zweites doppeltes Planetengetriebe 13. Die beiden Planetengetriebe 12 und 13 weisen jeweils ein großes und ein kleines Sonnenrad auf, wobei das große Sonnenrad des ersten doppelten Planetengetriebes 12 mit SL1 bezeichnet ist, und das kleine Sonnenrad ist mit SS1 bezeichnet. Weiterhin weisen beide doppelte Planetengetriebe 12 und 13 jeweils kleine Sonnenräder auf, wobei das kleine Sonnenrad des ersten doppelten Planetengetriebes mit SS1 bezeichnet ist und das kleine Sonnenrad des zweiten doppelten Planetengetriebes ist mit SS2 bezeichnet.
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Weiterhin weisen beide Planetengetriebe Hohlräder auf, und das Hohlrad des ersten doppelten Planetengetriebes 12 ist mit R1 und das Hohlrad des zweiten doppelten Planetengetriebes 13 ist mit R2 bezeichnet. Beide doppelte Planetengetriebe 12, 13 weisen ineinander verschachtelte Einzel-Planetengetriebe auf, wobei das kleine Sonnenrad des ersten doppelten Planetengetriebes 12 als Vollwelle ausgebildet und durch eine Hohlwelle geführt ist, wobei letztere das kleine Sonnenrad SS2 des zweiten doppelten Planetengetriebes 13 bildet.
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Erfindungsgemäß sind beide doppelten Planetengetriebe 12 und 13 nach der Ravigneaux-Bauart ausgeführt, sodass das erfindungsgemäße Getriebesystem 100 zwei doppelte Planetengetriebe 12 und 13 aufweist, die ineinander verschachtelt sind. Die Wirkzusammenhänge der Eingangs- und Ausgangswellen 10 und 11, sowie die weitere mechanische Verbindung der beiden Planetengetriebe 12 und 13 untereinander werden nachfolgend beschrieben.
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Als wesentliches Kriterium des erfindungsgemäßen Getriebesystems 100 ist vorgesehen, dass die Eingangswelle 10 drehstarr mit einem kleinen Sonnenrad SS1 des ersten doppelten Planetengetriebes 12 verbunden ist, und dass die Ausgangswelle 11 mit einem Hohlrad R2 des zweiten doppelten Planetengetriebes 13 verbunden ist.
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Ein Planetenträger C1 des ersten doppelten Planetengetriebes 12 ist drehstarr mit einem großen Sonnenrad SL2 des zweiten doppelten Planetengetriebes 13 verbunden.
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Das Getriebesystem 100 weist eine erste Bremse Br1 auf, die mit einem Hohlrad R1 des ersten doppelten Planetengetriebes 13 wirkverbunden ist. Weiterhin ist eine zweite Bremse Br2 vorgesehen, die mit dem Planetenträger C1 des ersten doppelten Planetengetriebes 12 und damit auch mit dem großen Sonnenrad SL2 des zweiten doppelten Planetengetriebes 13 wirkverbunden ist. Ein dritte Bremse Br3 ist vorgesehen, die mit einem großen Sonnenrad SL1 des ersten doppelten Planetengetriebes 12 wirkverbunden ist. Schließlich ist eine vierte Bremse Br4 mit einem Planetenträger C2 des zweiten doppelten Planetengetriebes 13 wirkverbunden. Die Bremsen können insbesondere hydraulisch betätigt werden, um verschiedene Gänge des Getriebesystems 100 zu schalten.
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Schließlich ist eine erste Kupplung CL1 vorgesehen, die mit einem kleinen Sonnenrad SS2 des zweiten doppelten Planetengetriebes 13 wirkverbunden ist.
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Darüber hinaus ist eine zweite Kupplung CL2 mit einem Planetenträger C2 des zweiten doppelten Planetengetriebes 13 wirkverbunden.
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Die Bremsen Br1, Br2, Br3 und Br4 sind dabei mit dem Gehäuse 14 des Getriebesystems 100 verbunden, und die beiden Kupplungen CL1 und CL2 können konzentrisch mit der Eingangswelle 10 ausgebildet sein.
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Ein derartiges Getriebesystem 100 weist neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang auf.
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2 zeigt in einer tabellarischen Übersicht den Schaltzustand der Kupplungen CL1 und CL2, und der Bremsen Br1, Br2, Br3 und Br4. Weiterhin ist das Übersetzungsverhältnis „Ratio“ angegeben, wobei der Rückwärtsgang Rev und die Vorwärtsgänge in den einzelnen Tabellenzeilen aufgeführt sind. Der Schaltzustand der einzelnen Kupplungen und Bremsen ist dabei in der Tabelle aufgeführt und ein „–“ zeigt einen Öffnungszustand und ein „X“ zeigt einen geschlossenen Zustand.
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Die Erfindung beschränkt sich ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Getriebesystem
- 10
- Eingangswelle
- 11
- Ausgangswelle
- 12
- doppeltes Planetengetriebe
- 13
- doppeltes Planetengetriebe
- 14
- Gehäuse
- Br1
- Bremse
- Br2
- Bremse
- Br3
- Bremse
- Br4
- Bremse
- C1
- Planetenträger
- C2
- Planetenträger
- CL1
- Kupplung
- CL2
- Kupplung
- R1
- Hohlrad
- R2
- Hohlrad
- Ratio
- Übersetzungsverhältnis
- Rev
- Rückwärtsgang
- SL1
- großes Sonnenrad
- SL2
- großes Sonnenrad
- SS1
- kleines Sonnenrad
- SS2
- kleines Sonnenrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1857709 A1 [0003]
- US 6176803 B1 [0004]
- DE 102014205550 A1 [0005]
