DE112013005219T5

DE112013005219T5 - Antriebsstrang eines Automatikgetriebes

Info

Publication number: DE112013005219T5
Application number: DE112013005219.9T
Authority: DE
Inventors: Cheol Jin Kim
Original assignee: Hyundai Powertech Co Ltd
Current assignee: Hyundai Transys Inc
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2015-08-06
Also published as: US20150276021A1; CN104755809B; KR101334519B1; US9714692B2; CN104755809A; WO2014069721A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Automatikgetriebes, der sieben Drehelemente umfasst, die mittels zweier Planetengetriebesätze ausgelegt sind und der drei Drehelemente über vier Kupplungen und drei Bremsen wahlweise koppelt, um so neu Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bereitzustellen. Der Antriebsstrang eines Automatikgetriebes kann umfassen: einen ersten Planetengetriebesatz 100 mit drei Drehelementen, die aufeinanderfolgend drehbar miteinander verbunden sind, wobei ein erstes Drehelement 110 an einer Außenseite ständig mit einer Eingangswelle IN verbunden ist und das zweite bzw. dritte Element 120 bzw. 130 durch Bremsen B1 bzw. B2 und Kupplungen C1 bzw. C2 gesteuert werden; und einen zweiten Planetengetriebesatz 200 mit ersten bis vierten Drehelementen 210 bis 240, die aufeinanderfolgend drehbar miteinander verbunden sind, wobei ein erstes Drehelement 210 an einer Außenseite über eine Kupplung C3 mit der Eingangswelle IN verbunden ist, ein zweites Drehelement 220 ständig mit einer Ausgangswelle OUT verbunden ist, ein drittes Drehelement 230 über eine Bremse B3 und eine Kupplung C4 gesteuert wird und ein viertes Drehelement 240 über die Kupplungen C1 und C2 verbunden ist. Der erste Planetengetriebesatz 100 kann ein Einzel- oder Doppelritzel-Planetengetriebe umfassen. Der zweite Planetengetriebesatze 200 kann ein Ravigneaux-Planetengetriebe, ein zweifach-einfach-Planetengetriebe, ein Simpson-Planetengetriebe oder ein gestapeltes Planetengetriebe umfassen, in dem zwei Planetenrädern miteinander kombiniert bzw. gekoppelt sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Automatikgetriebes und insbesondere einen Antriebsstrang eines Automatikgetriebes, das sieben Drehelemente umfasst, die durch zwei Planetengetriebesätze mit Eingang und Ausgang bzw. Abtrieb ausgebildet sind, und das wahlweise drei Drehelemente über vier Kupplungen und drei Bremsen miteinander koppelt, wodurch neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang bereitgestellt werden.
Stand der Technik
Im Allgemeinen bezieht sich ein Automatikgetriebe auf ein Getriebe, das eine Gangstufe automatisch entsprechend einer Fahrgeschwindigkeit ändert und eine optimale Drehmomentwandlung ohne Kupplung durchführen kann. Das Automatikgetriebe kann mittels einer Kombination aus einem Drehmomentwandler und einem Planetengetriebe realisiert werden.
Derzeit wurden anstelle von herkömmlichen Automatikgetrieben mit 3-4 Gängen häufig 6-8-Gang-Automatikgetriebe eingesetzt und angewandt, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Darüber hinaus hat die Automobilindustrie viel Forschungsaufwand betrieben, um Automatikgetriebe mit 9-10 Gängen zu entwickeln. Etwa um das Jahr 2013 herum sollten Automatikgetriebe mit 9-10 Gängen für den allgemeinen Gebrauch erscheinen.
Wenn sich jedoch die Anzahl der Gangstufen erhöht, erhöhen sich unvermeidlich auch die Anzahl der Teile und das Gewicht eines Mehrgang-Automatikgetriebes. Somit wird das Automatikgetriebe nur schwerlich die Kraftstoffeffizienz verbessern. Das heißt, wenn das Gewicht des Automatikgetriebes erhöht wird, kann die Wirkung der Verbesserung der Kraftstoffeffizienz aufgehoben werden, obwohl ein Aufbau mit vielen Gängen eingesetzt wird.
Offenbarung
Technisches Problem
Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung sind auf einen Antriebsstrang eines Automatikgetriebes gerichtet, der sieben Drehelemente umfasst, die mittels zweier Planetengetriebesätze ausgebildet sind, und der wahlweise drei Drehelemente über vier Kupplungen und drei Bremsen miteinander koppelt, wodurch neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang bereitgestellt werden.
Technische Lösung
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Antriebsstrang eines Automatikgetriebes umfassen: einen ersten Planetengetriebesatz 100 mit drei Drehelementen, die aufeinanderfolgend drehbar miteinander verbunden sind, wobei ein erstes Drehelement 110 an einer Außenseite ständig mit einer Eingangswelle IN verbunden ist und das zweite bzw. dritte Element 120 bzw. 130 durch Bremsen B1 bzw. B2 und Kupplungen C1 bzw. C2 gesteuert werden; und einen zweiten Planetengetriebesatz 200 mit ersten bis vierten Drehelementen 210 bis 240, die aufeinanderfolgend drehbar miteinander verbunden sind, wobei ein erstes Drehelement 210 an einer Außenseite über eine Kupplung C3 mit der Eingangswelle IN verbunden ist, ein zweites Drehelement 220 ständig mit einer Ausgangswelle OUT verbunden ist, ein drittes Drehelement 230 über eine Bremse B3 und eine Kupplung C4 gesteuert wird und ein viertes Drehelement 240 über die Kupplungen C1 und C2 verbunden ist.
Der erste Planetengetriebesatz 100 kann ein Einzel- oder Doppelritzel-Planetengetriebe umfassen.
Der zweite Planetengetriebesatz 200 kann ein Ravigneaux-Planetengetriebe, ein zweifach-einfach-Planetengetriebe, ein Simpson-Planetengetriebe oder ein gestapeltes Planetengetriebe umfassen, in dem zwei Planetenrädern miteinander kombiniert bzw. gekoppelt sind.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß der Ausführungsform der Erfindung kann der Antriebsstrang des Automatikgetriebes die Anzahl von Elementen verringern, um neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bereitzustellen, wodurch das Gewicht, die Kosten und die Anzahl der Teile reduziert werden. Weil der Antriebsstrang einen kompakten Aufbau hat, kann dessen Montierbarkeit verbessert werden. Darüber hinaus kann die Leistung des Antriebsstrangs durch eine Mehrgangkonfiguration verbessert werden und kann der Wirkungsgrad des Automatikgetriebes verbessert werden.
Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen sowie weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich werden, worin:
1 schematisch den Aufbau eines Antriebsstrangs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Drehzahlkennfeld bzw. Schaltdiagram basierend auf dem Betrieb des Antriebsstrangs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 Drehzahlkennfelder bzw. Schaltdiagramme von neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang zeigt, die von dem Antriebsstrang gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden;
4 schematisch den Aufbau eines Antriebsstrangs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ein Drehzahlkennfeld bzw. Schaltdiagram basierend auf dem Betrieb des Antriebsstrangs gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 Drehzahlkennfelder bzw. Schaltdiagramme von ersten bis dritten Vorwärtsgängen in dem Antriebsstrang gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 schematisch den Aufbau eines Antriebsstrangs gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
8 schematisch den Aufbau eines Antriebsstrangs gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beste Ausführungsform
Ausführungsbeispiele nach der Erfindung werden nachfolgend ausführlich anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die in dieser Beschreibung und den Patentansprüchen verwendeten Begriffe dürfen nicht auf die typischen oder lexikalischen Bedeutungen beschränkt werden, sondern sollen im Hinblick auf Bedeutungen und Konzepte analysiert werden, die mit der technischen Idee der vorliegenden Erfindung nach dem Grundsatz zusammenfallen, dass der Erfinder die Konzepte und Begriffe geeignet definieren kann, sodass die Erfindung anhand des besten Verfahrens beschrieben wird.
Daher stellen die in dieser Beschreibung beschriebenen Ausführungsbeispiele und der in den Zeichnungen veranschaulichte Aufbau nur Beispiele dar und diese können sämtliche Abwandlungen, Äquivalente und Ersetzungen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung mit umfassen.
(Aufbau)
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Automatikgetriebes, der sieben Drehelemente mittels zweier Planetenräder umfasst. Von den Drehelementen können drei Drehelemente wahlweise mit Hilfe von drei Bremsen und vier Bremsen so gekoppelt werden, sodass neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang bereitgestellt werden.
Insbesondere kann ein beliebiger der Planetengetriebesätze ein Einzelritzel-Planetengetriebe oder ein Doppelritzel-Planetengetriebe verwenden und der andere Planetengetriebesatz kann ein Ravigneaux-Planetengetriebe, ein Simpson-Planetengetriebe, ein zweifach-einfach-Planetengetriebe oder ein gestapeltes Planetengetriebe sein, in dem zwei Planetenräder miteinander kombiniert bzw. gekoppelt sind.
Nachfolgend wird der Antriebsstrang des Automatikgetriebes unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele ausführlicher beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
Wie in der 1 dargestellt, kann ein Antriebsstrang gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen ersten Planetengetriebesatz 100 und einen zweiten Planetengetriebesatz 200 umfassen. Dabei können der erste und zweite Planetengetriebesatz 100 und 200 über drei Bremsen B1 bis B3 und vier Kupplungen C1 bis C4 wahlweise miteinander verbunden bzw. gekoppelt und gesteuert werden.
Der erste Planetengetriebesatz 100 kann drei Drehelemente umfassen, nämlich erste bis dritte Drehelemente 110 und 130, die miteinander in einem Eingriff stehen. Insbesondere kann das erste Drehelement 110 an einer Außenseite ständig mit einer Eingangswelle IN verbunden sein. Dabei kann "Außen" ein Sonnenrad des Planetengetriebes als die schnellste Komponente bezeichnen.
Die Kraftübertragung über das zweite und dritte Drehelement 120 und 130 und deren und Unterbrechung kann über die Bremsen B1 bzw. B2 und Kupplungen C1 bzw. C2 gesteuert werden. Das zweite und dritte Drehelement 120 und 130 kann einem Träger bzw. Zahnkranz und einem Hohlrad eines Planetengetriebes entsprechen.
Ferner kann die Antriebskraft über die Kupplungen C1 und C2 auf den zweiten Planetengetriebesatz übertragen 200 werden, was nachfolgend beschrieben wird.
Der zweite Planetengetriebesatz 200 kann erste bis vierte Drehelemente 210 bis 240 umfassen. Das erste Drehelement 210 an einer Außenseite kann über die Kupplung C3 unmittelbar mit der Eingangswelle IN verbunden sein. Ferner kann das vierte Drehelement 240 an der anderen Außenseite über die Kupplungen C1 und C2 mit dem ersten Planetengetriebesatz 100 verbunden sein.
Zwischen den Außenseiten können die zweiten und dritten Drehelemente 220 und 230 eingebaut sein. Das zweite Drehelement 220 kann unmittelbar mit einer Ausgangswelle OUT verbunden sein. Ferner kann die Antriebskraft des dritten Drehelements 230 über die Bremse B3 und die Kupplung C4 wahlweise gesteuert werden.
Wie in Tabelle 1 unten dargestellt ist, kann der Antriebsstrang gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Gangstufen mit neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang durch Betätigung der Kupplungen C1 bis C4 und der Bremsen B1 bis B3 entsprechend dem Drehzahlkennfeld bzw. Schaltdiagram in der 2 aufweisen. [Tabelle 1]
3 zeigt Drehzahlkennfelder bzw. Schaltdiagramme, die durch Steuerung der Kupplungen C1 bis C4 und der Bremsen B1 bis B3 gemäß der 2 und der Tabelle 1 geschaltet werden. Wie in der 3 dargestellt ist, kann der Antriebsstrang gemäß der Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung Gangstufen mit neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang aufweisen. In 3 kann eine Änderung in dem Drehzahlkennfeld bzw. Schaltdiagram durch eine dicke Linie angezeigt werden, und Gangstufen mit neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang können durch die Kupplungen C1 bis C4 und Bremsen B1 bis B3 in den Drehzahlkennfeldern bzw. Schaltdiagrammen realisiert werden.
Für die Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wurde beschrieben, dass der zweite Planetengetriebesatz ein gestapeltes Planetengetriebe ist. Wenn jedoch ein Ravigneaux-Planetengetriebe, ein Simpson-Planetengetriebe oder ein zweifach-einfach-Planetengetriebe eingesetzt wird, kann der gleiche Effekt erzielt werden.
[Zweite Ausführungsform]
Bei einer zweiten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung werden die gleichen Bauelemente wie diejenigen nach der ersten Ausführungsform durch gleiche Bezugszeichen dargestellt und deren ausführliche Beschreibung hier weggelassen.
Wie in der 4A dargestellt, ist kann der Antriebsstrang gemäß der zweiten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung ferner eine Einwegkupplung OWC umfassen, die an einem inneren Drehelement vorgesehen ist, das den ersten Planetengetriebesatz 100 bildet, also an dem zweiten Drehelement 120.
Insbesondere kann die Einwegkupplung OWC das zweite Drehelement 120 in der ersten Gangstufe steuern, wie unten in Tabelle 2 dargestellt, wodurch ein Schlupf beim Starten verhindert wird. [Tabelle 2]
5 zeigt ein Drehzahlkennfeld bzw. Schaltdiagram, das man erhält, wenn die Kupplungen C1 bis C4, die Bremsen B1 bis B3 und die Einwegkupplung OWC betrieben werden, wie in Tabelle 2 dargestellt. Wie in den Tabellen 1 und 2 dargestellt, können die Gangstufen der zweiten Ausführungsform in der gleichen Weise wie für die erste Ausführungsform ausgeführt werden, mit Ausnahme der ersten bis dritten Gangstufe. Die 6 zeigt Drehzahlkennfelder bzw. Schaltdiagramme derjenigen Gangstufen, die verschieden von denen nach der ersten Ausführungsform sind.
[Dritte Ausführungsform]
Wie in der 7 dargestellt, kann ein Antriebsstrang gemäß einer dritten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung ein Einzelritzel-Planetengetriebe 100' umfassen, das den ersten Planetengetriebesatzes ersetzt, sowie als Planetengetriebesatz ein gestapeltes Planetengetriebe 200', das den zweiten Planetengetriebesatz ersetzt.
Das Einzelritzel-Planetengetriebe 100' kann drei Drehelemente umfassen, nämlich ein Sonnenrad S1, ein Hohlrad R1 und einen Träger bzw. Zahnkranz Ca1, als einzelnes Planetengetriebe. Dabei kann das Sonnenrad S1 mit der Eingangswelle IN verbunden sein.
Die Kraftübertragung des Hohlrads R1 und Trägers Ca1 und deren Unterbrechung kann über die Bremsen B1 bzw. B2 und Kupplungen C1 bzw. C2 jeweils gesteuert werden. Dabei können die Bremsen B1 und B2 und Kupplungen C1 und C2 das Hohlrad R1 und den Träger Ca1 so steuern, dass der gleiche Betrieb wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform durchgeführt werden kann.
Das gestapelte Planetengetriebe 200' kann einen Aufbau haben, bei dem ein Paar von Einzel-Planetengetrieben gestapelt angeordnet sind, und vier Drehelemente aufweisen. Im Wesentlichen kann das gestapelte Planetengetriebe 200' sechs Drehelemente umfassen, weil Paare von Planetenrädern vorgesehen sind. Von den Drehelementen kann jedoch gleichzeitig ein Paar von Trägern Ca2 und Ca3 gedreht werden, und ein Hohlrad-Sonnenrad R-S mit irgendeinem der Hohlräder und irgendeinem der Sonnenräder kann gleichzeitig betrieben werden. Der Träger kann dazu dienen, eine Mehrzahl von Planetenrädern zu fixieren bzw. festzulegen. Das Hohlrad-Sonnenrad R-S kann über die Kupplung C3 wahlweise eine Antriebskraft von der Eingangswelle IN erhalten.
Das Paar von Trägern Ca2 und Ca3 kann gemeinsam gedreht werden, wie oben beschrieben. Die Ausgangs- bzw. Abtriebswelle OUT kann mit den Trägern Ca2 und Ca3 verbunden bzw. gekoppelt sein, und die Träger Ca2 und Ca3 können mit dem Hohlrad-Sonnenrad R-S in einem Eingriff stehen.
Weiterhin kann der Träger Ca2 mit dem Hohlrad R2 in Eingriff gebracht werden. Die Kraftübertragung des Hohlrads R2 und deren Unterbrechung kann durch die Bremse B3 und die Kupplung C4 gesteuert werden. Die Kupplung C4 kann das Hohlrad R2 steuern, um eine Antriebskraft von der Eingangswelle IN zu übertragen oder die Antriebskraft von der Eingangswelle IN zu unterbrechen.
Der andere Träger Ca3 kann mit dem Sonnenrad S2 in Eingriff gebracht werden. Dabei kann das Sonnenrad S2 eine Antriebskraft über die Kupplungen C1 und C2 des Einzelritzel-Planetengetriebes 100' erhalten.
Der Antriebsstrang gemäß der dritten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung kann im Wesentlichen in der gleichen Weise wie die erste Ausführungsform aufgebaut sein und neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang entsprechend seinem Drehzahlkennfeld bzw. Schaltdiagram bereitstellen.
[Vierte Ausführungsform]
Wie in der 8 dargestellt, kann ein Antriebsstrang gemäß einer vierten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung ein Doppelritzel-Planetengetriebe 100'' und ein gestapeltes Planetengetriebe 200' umfassen. Weil das gestapelte Planetengetriebe 200' den gleichen Aufbau wie nach der dritten Ausführungsform hat, wird dessen ausführliche Beschreibung hier weggelassen.
Das Doppelritzel-Planetengetriebe 100'' kann einen Träger C, ein Sonnenrad S1 und ein Hohlrad R umfassen. Weil das Sonnenrad S1 den gleichen Aufbau wie bei der dritten Ausführungsform hat, wird dessen ausführliche Beschreibung hier weggelassen.
Das Hohlrad R kann in der gleichen Weise wie bei der dritten Ausführungsform ausgelegt sein. Der Antriebsstrang gemäß der vierten Ausführungsform kann ferner eine Einwegkupplung OWC aufweisen, um einen Schlupf beim Starten bzw. Anfahren zu vermeiden.
Der Antriebsstrang kann ein Paar von Trägern C umfassen. Wie anhand der dritten Ausführungsform beschrieben, können die Träger C eine Abtriebskraft an das gestapelte Planetengetriebe 200' übertragen und ausgeben, während diese wahlweise über die Kupplung C1 gesteuert werden. Die Träger C können den gleichen Aufbau wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform haben, mit der Ausnahme, dass die Träger C als das Paar von Trägern vorgesehen ist. Somit wird eine ausführliche Beschreibung davon hier weggelassen.
Für die vierte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wurde beschrieben, dass der gestapelte Planetengetriebesatz 200' verwendet wurde. Wenn jedoch ein Ravigneaux-Planetengetriebe, ein Simpson-Planetengetriebe oder ein zweifach-einfach-Planetengetriebe eingesetzt wird, kann der gleiche Effekt erzielt werden.
Wie oben beschrieben, kann der Antriebsstrang nach den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sieben Drehelemente aufweisen, die durch zwei Planetengetriebesätze ausgebildet sind, und drei Drehelemente, die drei Bremsen und vier Kupplungen verwenden, betätigen, wodurch neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang bereitgestellt werden.

Claims

Antriebsstrang eines Automatikgetriebes, umfassend: einen ersten Planetengetriebesatz (100) mit drei Drehelementen, die aufeinanderfolgend drehbar miteinander verbunden sind, wobei ein erstes Drehelement (110) an einer Außenseite ständig mit einer Eingangswelle (IN) verbunden ist und das zweite bzw. dritte Element (120 bzw. 130) durch Bremsen (B1 bzw. B2) und Kupplungen (C1 bzw. C2) gesteuert werden; und einen zweiten Planetengetriebesatz (200) mit ersten bis vierten Drehelementen (210 bis 240), die aufeinanderfolgend drehbar miteinander verbunden sind, wobei ein erstes Drehelement (210) an einer Außenseite über eine Kupplung (C3) mit der Eingangswelle (IN) verbunden ist, ein zweites Drehelement (220) ständig mit einer Ausgangswelle (OUT) verbunden ist, ein drittes Drehelement (230) über eine Bremse (B3) und eine Kupplung (C4) gesteuert wird und ein viertes Drehelement (240) über die Kupplungen (C1 und C2) verbunden ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der erste Planetengetriebesatz (100) ein Einzel- oder Doppelritzel-Planetengetriebe umfasst und wobei der zweite Planetengetriebesatz (200) ein Ravigneaux-Planetengetriebe, ein zweifach-einfach-Planetengetriebe, ein Simpson-Planetengetriebe oder ein gestapeltes Planetengetriebe umfasst, in dem zwei Planetenräder miteinander kombiniert bzw. gekoppelt sind.
Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kupplungen (C1 bis C4) und die Bremsen (B1 bis B3) in dem Antriebsstrang des Automatikgetriebes nach der folgenden Tabelle betrieben werden:
Antriebsstrang nach Anspruch 3, wobei eine Einwegkupplung (OWC) mit einem oder mehreren der inneren Drehelemente (120 und 130) verbunden sind.
Antriebsstrang nach Anspruch 4, wobei die Kupplungen (C1 bis C4), die Bremsen (B1 bis B3) und die Einwegkupplung (OWC) in dem Antriebsstrang des Automatikgetriebes nach der folgenden Tabelle betrieben werden: