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Die
Erfindung betrifft ein Mehrstufen- Planetenräder-Wechselgetriebe mit drei
Planetenräder-Teilgetrieben
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Aus
der
DE 199 10 299
C1 sind ein automatisches Planetenräder-Wechselgetriebe mit drei miteinander
gekoppelten Planetenräder-Teilgetrieben
und sechs Reibschaltelementen bekannt, bei denen durch selektives
Schließen
von jeweils zwei Reibschaltelementen insgesamt sieben Vorwärtsgänge und
bis zu drei Rückwärtsgänge schaltbar
sind. Das erste, eingangsseitige Planetenräder-Teilgetriebe ist als gekoppeltes
Zweisteg-Vierwellen-Planetengetriebe Typ „Ravigneaux-Planetenradsatz" ausgeführt, mit
einem Sonnenrad und zwei Hohlrädern,
sowie mit langen und kurzen Planetenrädern, die an einem gemeinsamen
Planetenträger drehbar
gelagert sind, wobei die langen Planetenräder mit dem Sonnenrad und dem
ersten Hohlrad kämmen, und
wobei die kurzen Planetenräder
mit den langen Planetenrädern
und dem zweiten Hohlrad kämmen.
Das zweite und das dritte Planetenräder-Teilgetriebe ist jeweils
als einfacher Planetenradsatz ausgeführt, jeweils mit einem Sonnenrad,
einem Hohlrad und an einem Planetenträger drehbar gelagerten, mit
Sonnen- und Hohlrad kämmenden
Planetenrädern.
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Dabei
wird zum Hochschalten in den nächstfolgend
höheren
Gang bzw. zum Rückschalten
in den nächstfolgend
niedrigeren Gang jeweils nur ein zuvor geschlossenes Reibschaltelement
geöffnet
und ein zuvor offenes Reibschaltelement geschlossen. Einfach-Hochschaltungen
bzw. Einfach-Rückschaltungen
erfolgen also stets gruppenschaltungsfrei. Je nach Getriebekonzept
sind in jedem Gang entweder immer zwei oder immer drei der Reibschaltelemente
geschlossen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planetenräder-Wechselgetriebe
mit drei miteinander gekoppelten Planetenräder-Teilgetrieben der eingangs genannten
Art weiterzuentwickeln, derart, daß zumindest acht Vorwärsgänge schaltbar
sind, wobei der bauliche Änderungsumfang
gegenüber
dem gattungsgemäßen Planetenräder-Wechselgetriebe
so gering wie möglich
sein soll.
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Erfindungsgemäß gelöst wird
die Aufgabe durch ein Planetenräder- Wechselgetriebe
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs
9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
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Das
erfindungsgemäße Planetenräder-Wechselgetriebe
geht aus von einem Planetenräder-Wechselgetriebe
mit drei miteinander gekoppelten Planetenräder-Teilgetrieben und sechs
Schaltelementen (zwei Kupplungen und vier Bremsen), bei dem durch
selektives Schließen
von jeweils zwei der Schaltelemente insgesamt sieben Vorwärtsgänge schaltbar
sind, gemäß der
DE 199 10 299 C1 .
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Erfindungsgemäß wird durch
ein Hinzufügen
von nur einem weiteren Schaltelement (Kupplung oder Bremse) und
dessen geschickte kinematische Ankoppelung an die bestehende kinematische
Getriebestruktur erreicht, daß nunmehr
mit nur sieben Schaltelementen acht Vorwärtsgänge schaltbar sind, ohne daß die bisherige
kinematische Kopplung der drei Planetenräder-Teilgetrieben (also des eingangsseitigen
Planetenräder-Teilgetriebes,
des ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
und des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes) untereinander
und zu den bereits vorhandenen zwei Kupplungen und vier Bremsen
geändert
werden muß.
Dabei wird auch nach wie vor bei einem Gangwechsel in einen nächstfolgend
höheren
oder nächstfolgend
nied rigeren Gang stets nur ein zuvor geschlossenes Schaltelement
(Kupplung oder Bremse) geöffnet und
ein zuvor offenes Schaltelement (Kupplung oder Bremse) geschlossen,
eine Gruppenschaltung bei derartigen Schaltungen also vermieden.
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Nach
Patentanspruch 1 ist in einer ersten erfindungsgemäßen Lösung der
Aufgabe als zusätzliches Schaltelement
eine fünfte
Bremse vorgesehen, über
die ein Hohlrad des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes und
ein mit diesem Hohlrad verbundener Planetenträger des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
an einem Getriebegehäuse
festsetzbar sind.
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Nach
Patentanspruch 9 ist in einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung der
Aufgabe als zusätzliches Schaltelement
eine dritte Kupplung vorgesehen, über welche ein Hohlrad des
eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
mit einer Eingangswelle des Getriebes verbindbar ist. Gegenüber dem
gattungsgemäßen Stand
der Technik ist die dort als ständig
wirksame feste mechanische Verbindung ausgeführte Antriebsverbindung zwischen
Hohlrad des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes und Eingangswelle
nunmehr also als schaltbare Verbindung ausgebildet. Dabei ist diese
zusätzliche
dritte Kupplung bei gegenüber
dem gattungsgemäßen Getriebe
ansonsten unveränderter
Schaltlogik in den ersten sieben Vorwärtsgängen geschlossen. Im neuen
achten Vorwärtsgang
sind nunmehr drei bereits vorhandene Schaltelemente geschlossen,
nämlich
die erste und zweite Kupplung und die dritte Bremse. In einer ersten
Alternative kann der achte Vorwärtsgang
auch gebildet werden durch gleichzeitiges Schließen der bereits vorhandenen
ersten beiden Kupplungen und der ebenfalls bereits vorhandenen ersten
Bremse. In einer zweiten Alternative kann der achte Vorwärtsgang
auch gebildet werden durch gleichzeitiges Schließen der bereits vorhandenen
zweiten Kupplung, der ebenfalls bereits vorhandenen ersten Bremse
und der erfindungsgemäß zusätzlichen
dritten Bremse.
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Bei
beiden erfindungsgemäßen Lösungen wird
das neue 8-Gang-Planetenräder-Wechselgetriebe
in den ersten sieben Vorwärtsgängen und
auch in den möglichen
drei Rückwärtsgängen identisch
betrieben wie das gattungsgemäße 7-Gang-Planetenräder-Wechselgetriebe.
Dies trägt
entscheidend dazu bei, daß der
notwendige konstruktive, bauteilseitige und fertigungstechnische
Aufwand zur Erweiterung des bestehenden Getriebes um den gewünschten
achten Vorwärtsgang
vergleichsweise gering ist.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert, wobei gleichartige Bauelemente auch
mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:
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1:
ein Getriebeschema gemäß dem Stand
der Technik,
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2:
eine Tabelle mit einer Schaltlogik des Getriebes gemäß 1,
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3:
ein Getriebeschema nach der ersten erfindungsgemäßen Lösung,
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4:
eine Tabelle mit einer Schaltlogik des Getriebes gemäß 3,
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5:
ein Getriebeschema nach der zweiten erftindungsgemäßen Lösung, und
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6:
eine Tabelle mit einer Schaltlogik des Getriebes gemäß 5.
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Die
wesentlichen Merkmale des gattungsgemäßen Standes der Technik gemäß
DE 199 10 299 C1 werden
im folgenden anhand der
1 und
2 erläutert. Dabei
ist in
1 ein Getriebeschema nach Art eines Längsschnittes
des Planetenräder-Wechselgetriebes
und in
2 eine zugehörige
Tabelle für
die in den einzelnen Gängen
des Getriebes wirksamen Schaltelemente dargestellt.
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Eine
Eingangswelle des Planetenräder-Wechselgetriebes
ist mit E bezeichnet, eine Ausgangswelle mir A. Diese Eingangswelle
ist hier beispielhaft mit einem Drehmomentwandler verbunden, der
wiederum mit einem nicht näher
dargestellten Antriebsmotor des Getriebes verbunden ist.
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Ein
eingangsseitiges Planetenräder-Teilgetriebe
TE ist als Ravigneaux-Planetenradsatz
ausgeführt, mit
einem Sonnenrad SE, mit axial langen Planetenrädern PE, die mit dem Sonnenrad
SE kämmen,
mit einem ersten Hohlrad HE, das mit den langen Planetenrädern PE
kämmt,
mit axial kurzen Neben-Planetenrädern NPE,
die mit den langen Planetenrädern
PE kämmen,
sowie mit einem Neben-Hohlrad NHE, das mit den kurzen Neben-Planetenrädern NPE
kämmt.
Die Planetenräder
PE und die Neben-Planetenräder
NPE des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebe TE sind an
einem gemeinsamen Planetenträger
PTE drehbar gelagert. Das Hohlrad HE bildet ein Eingangselement
des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE und ist über
eine Antriebsverbindung verdrehfest mit der Eingangswelle E des
Getriebes verbunden. Im vorliegenden Fall der
DE 199 10 299 C1 ist diese
Antriebsverbindung eine ständig
wirksame feste mechanische Verbindung. Der Planetenträger PTE
bildet ein Abstützelement
des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE und ist über
einen Freilauf F1 mit einem nichtdrehenden Gehäuseteil GT eines Getriebegehäuses verbunden,
wobei dieser Freilauf F1 bei einer zum Drehsinn der Eingangswelle
E gegenläufigen
Drehsinn des Planetenträgers
PTE sperrt bzw. in Klemmstellung ist.
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Ein
ausgangsseitiges Planetenräder-Teilgetriebe
TA ist als einfacher Planetenradsatz ausgeführt, mit einem Sonnenrad SA,
einem Hohlrad HA und an einem Planetenträger PTA drehbar gelagerten,
mit Sonnenrad SA und Hohlrad HA kämmenden Planetenrädern PA.
Dieser Planetenträger
PTA ist verdrehfest ständig und
ausschließlich
mit der Ausgangswelle A des Getriebes verbunden.
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Als
drittes Teilgetriebe ist ein Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebe TU
vorgesehen, das ebenfalls als einfacher Planetenradsatz ausgeführt ist,
mit einem Sonnenrad SU, einem Hohlrad HU und an einem Planetenträger PTU
drehbar gelagerten, mit Sonnenrad SU und Hohlrad HU kämmenden
Planetenrädern
PU.
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Kinematisch
sind jeweils zwei Elemente des ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TA und des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
TU miteinander ständig
verdrehfest verbunden. Die erste dieser beiden festen Antriebsverbindungen
ist mit VA bezeichnet und verbindet das Hohlrad HA des ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TA mit dem Planetenträger
PTU des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
TU. Die zweite dieser beiden festen Antriebsverbindungen ist mit
VUF bezeichnet und verbindet das Sonnenrad SA des ausgangsseitigen
Planetenräder-Teilgetriebes
TA mit dem Sonnenrad SU des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes TU.
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Weiterhin
ist der Planetenträger
PTE des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TE über eine Antriebsverbindung
VE ständig
verdrehfest mit dem Hohlrad HU des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes TU verbunden.
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Das
gattungsgemäße Planetenräder-Wechselgetriebe
gemäß
DE 199 10 299 C1 umfaßt insgesamt sechs
Reibschaltelemente, von denen zwei als (Lamellen-)Kupplung und vier
als (Lamellen-)Bremse ausgebildet sind. Kinematisch sind diese sechs
Reibschaltelmente wie folgt an die Elemente der Planetenradsätze und
die Eingangswelle des Getriebes angebunden. Das Sonnenrad SE des
eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE ist über
eine erste Kupplung K1 mit dem Nebenhohlrad NHE des eingangsseitigen
Planetenräder-Teilgetriebes
TE verbindbar und über
eine erste Bremse B1 an einem nichtdrehenden Gehäuseteil GT des Getriebegehäuses festsetzbar.
Das Nebenhohlrad NHE des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE ist alternativ über
eine dritte Bremse BN ebenfalls an einem nichtdrehenden Gehäuseteil
GT des Getriebegehäuses
festsetzbar. Die beiden gekoppelten Sonnenräder SA und SU des ausgangsseitigen
Planetenräder-Teilgetriebes
TE und des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
TU sind über
eine zweite Bremse B2 ebenfalls an einem nichtdrehenden Gehäuseteil
GT des Getriebegehäuses
festsetzbar. Das Hohlrad HA des ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TA
(und damit auch der mit diesem Hohlrad HA ständig verbundene Planetenträger PTU
des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
TU) ist über
eine zweite Kupplung K2 mit der Eingangswelle E des Getriebes verbindbar
und alternativ über
eine vierte Bremse BR an einem nichtdrehenden Gehäuseteil
GT des Getriebegehäuses
festsetzbar.
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Durch
selektives Schließen
von jeweils zwei der sechs Reibschaltelemente K1, K2, B1, B2, BN
und BR sind insgesamt sieben Vorwärtsgänge und bis zu drei Rückwärtsgänge gruppenschaltungsfrei
schaltbar, wie die in 2 dargestellte Schaltlogik verdeutlicht.
Im ersten Vorwärtsgang
sind die zweite und dritte Bremse B2, BN geschlossen. Im zweiten
Vorwärtsgang
sind die erste und zweite Bremse B1, B2 geschlossen. Im dritten
Vorwärtsgang
sind die erste Kupplung K1 und die zweite Bremse B2 geschlossen.
Im vierten Vorwärtsgang sind
die zweite Kupplung K2 und die zweite Bremse B2 geschlossen. Im
fünften
Vorwärtsgang
sind die erste und zweite Kupplung K1, K2 geschlossen. Im sechsten
Vorwärtsgang
sind die zweite Kupplung K2 und die erste Bremse B1 geschlossen.
Im siebten Vorwärtsgang
schließlich
sind die zweite Kupplung K2 und die dritte Bremse BN geschlossen
sind. In allen drei Rückwärtsgängen ist
die vierte Bremse BR geschlossen und je nach Rückwärtsgang zusätzlich entweder die erste Kupplung
K1 oder die erste Bremse B1 oder die dritte Bremse BN.
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Im
folgenden wird nun die erste erfindungsgemäße Lösung anhand der 3 und 4 näher erläutert. Dabei
ist in 3 ein Getriebeschema nach Art eines Längsschnittes
dieses erfindungsgemäßen Planetenräder-Wechselgetriebes
und in 4 eine zugehörige
Tabelle für
die in den einzelnen Gängen
des Getriebes wirksamen Schaltelemente dargestellt. Dabei ist die
in 3 dargestellte räumliche Anordnung der Bauelemente
des Getriebes als beispielhaft anzusehen.
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Wie
aus
3 leicht ersichtlich, entspricht das hier dargestellte
Planetenräder-Wechselgetriebe
bis auf eine zusätzliche
fünfte
Bremse B5 dem zuvor anhand
1 im Detail
beschriebenen gattungsgemäßen Siebengang-Automatgetriebe der
DE 199 10 299 C1 .
Im folgenden werden zunächst
die Merkmale dieses Standes der Technik aufgezählt, die auch für die vorliegende
Erfindung wesentlich sind.
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Das
erfindungsgemäße Planetenräder-Wechselgetriebe
weist eine Eingangswelle E auf, die durch wenigstens eines von drei
Planetenräder-Teilgetrieben TE,
TA, TU mit einer Ausgangswelle A in Antriebsverbindung bringbar
ist. Ein eingangsseitiges Planetenräder-Teilgetriebe TE weist ein
Sonnenrad SE, an einem Planetenträger PTE drehbar gelagerte,
mit diesem Sonnenrad SE kämmende
Planetenräder
PE, ein mit diesen Planetenrädern
PE kämmendes
erstes Hohlrad HE, an diesem Planetenträger PTE zusätzlich drehbar gelagerte, mit
diesen Planetenrädern
PE kämmende
Neben-Planetenräder
NPE sowie ein mit diesen Neben-Planetenrädern NPE kämmendes Neben-Hohlrad NHE auf.
Ein ausgangsseitiges Planetenräder-Teilgetriebe TA weist
ein Sonnenrad SA, an einem Planetenträger PTA drehbar gelagerte,
mit diesem Sonnenrad SA kämmende
Planetenräder
PA sowie ein mit diesen Planetenrädern PA kämmendes Hohlrad HA auf. Ein
Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebe
TU weist ein Sonnenrad SU, an einem Planetenträger PTU drehbar gelagerte,
mit diesem Sonnenrad SU kämmende
Planetenräder
PU sowie ein mit diesen Planetenrädern PU kämmendes Hohlrad HU auf.
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Der
Planetenträger
PTE des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TE und das
Hohlrad HU des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
TU sind ständig
miteinander verbunden. Das Hohlrad HE des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE weist eine Antriebsverbindung mit der Eingangswelle E des Getriebes
auf. Das Sonnenrad SE des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE ist über
eine erste Kupplung K1 mit dem Neben-Hohlrad NHE des eingangsseitigen
Planetenräder-Teilgetriebes
TE verbindbar und über
eine erste Bremse B1 an einem nichtdrehenden Gehäuseteil GT des Getriebes festsetzbar.
Die Sonnenräder
SA, SU des ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TA und des
Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes TU
sind ständig
miteinander verbunden und über
eine zweite Bremse B2 an dem nichtdrehenden Gehäuseteil GT des Getriebes festsetzbar.
Das Neben-Hohlrad NHE des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE ist über
eine dritte Bremse BN an dem nichtdrehenden Gehäuseteil GT des Getriebes festsetzbar.
Das Hohlrad HA des ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TA und der Planetenträger PTU
des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes TU
sind ständig
miteinander verbunden und über
eine zweite Kupplung K2 mit der Eingangswelle E des Getriebes verbindbar
und über
eine vierte Bremse BR an dem nichtdrehenden Gehäuseteil GT des Getriebes festsetzbar.
Der Planetenträger
PTA des ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TE ist ständig verdrehfest
mit der Ausgangswelle A verbunden.
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Im
folgenden werden nun die Details der 3 näher erläutert, die
sich auf die erfindungsgemäß vorgesehene
zusätzliche
fünfte
Bremse B5 beziehen. Das Planetenräder-Wechselgetriebe nach der
ersten erfindungsgemäßen Lösung weist
also insgesamt sieben Schaltelemente auf, von denen zwei als Kupplungen
K1, K2 und fünf
als Bremsen B1, B2, BN, BR, B5 ausgebildet sind. Durch Hinzufügen und
eine geschickte kinematische Anbindung dieses zusätzlichen
siebten Schaltelementes B5 an die vorhandene kinematische Struktur
des Getriebes lassen sich nunmehr insgesamt acht Vorwärtsgänge schalten.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
daß diese
zusätzliche
fünfte
Bremse B5 kinematisch an die Antriebsverbindung VE, über die
der Planetenträger
PTE des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TE ständig verdrehfest
mit dem Hohlrad HU des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
TU verbunden ist, gekoppelt ist. Somit ist diese Antriebsverbindung
VE gegenüber
dem gattungsgemäßen Getriebe
der
DE 199 10 299
C1 zusätzlich
an einem nichtdrehenden Gehäuseteil
GT des Getriebegehäuses
festsetzbar.
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Hinsichtlich
der räumlichen
Anordnung der zusätzlichen
fünften
Bremse B5 relativ zu den anderen Getriebebauteilen wird in 3 vorgeschlagen,
diese fünfte
Bremse B5 in einem Bereich radial oberhalb der Plantenräder-Teilgetriebe
TA und TU anzuordnen. In einer anderen Bauteilanordnung kann die
fünfte
Bremse B5 räumlich
gesehen beispielsweise auch nahe der vierten Bremse BR angeordnet
sein, in einem Bereich radial oberhalb des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
TU oder radial oberhalb dieser vierten Bremse BR. In beiden Fällen kann
das Hohlrad HU des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
TU gleichzeitig als ein Lamellenträger der fünften Bremse B5 ausgebildet
sein, oder gleichzeitig als Bandbrems-Zylinder, wenn die fünfte Bremse
B5 – entgegen
der Darstellung in 3 – als Bandbremse ausgebildet
ist. In noch einer anderen Bauteilanordnung kann beispielsweise
aber auch vorgesehen sein, daß die
fünfte
Bremse B5 räumlich
gesehen in einem Bereich radial oberhalb des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE axial benachbart zur dritten Bremse BN angeordnet ist. Eine (in 3 zur
Vereinfachung nicht dargestellte) Servoeinrichtung mit entsprechender
Druckmittelzufuhr zum Betätigen
der fünften
Bremse B5 kann in jedem Fall in bekannt einfacher Weise in ein nichtdrehendes
Gehäuseteil
GT des Getriebegehäuses
oder direkt in das Getriebegehäuse
integriert sein. Es ist klar ersichtlich, daß trotz Hinzufügen der
zusätzlichen
fünften
Bremse B5 eine vorhandene bauteilseitige Getriebestruktur in vorteilhafter
Weise im Wesentlichen unverändert
belassen werden kann.
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Wie
aus der in 4 dargestellten Schaltlogik
des erfindungsgemäßen Planetenräder-Wechselgetriebes
gemäß 3 ersichtlich,
sind alle acht Vorwärtsgänge gruppenschaltungsfrei
schaltbar. Bei einem Gangwechsel von einem Gang in den nächstliegend
höheren
oder nächstliegend
niedrigeren Gang wird als stets nur ein zuvor geschlossenes Schaltelement
(Kupplung oder Bremse) geöffnet
und ein zuvor offenes Schaltelement (Kupplung oder Bremse) geschlossen.
Bei entsprechender Ansteuerung können
selbstverständlich auch
Mehrfachschaltungen mit mehr als einem Gangsprung durchgeführt werden.
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Wie
aus
4 leicht ersichtlich, entspricht die Schaltlogik
des erfindungsgemäßen Planetenräder-Wechselgetriebe
gemäß
3 in
den ersten sieben Vorwärtsgängen und
in allen drei schaltbaren Rückwärtsgängen der
gleichen Schaltlogik des zuvor anhand
1 und
2 im
Detail beschriebenen gattungsgemäßen Siebengang-Automatgetriebes
der
DE 199 10 299
C1 , sodaß auf
eine nochmalige Beschreibung dieser Schaltlogik an dieser Stelle
verzichtet werden kann. Wie beim Stand der Technik sind in jedem
der Gänge
jeweils nur zwei der insgesamt sieben Schaltelemente (Kupplungen
bzw. Bremsen) geschlossen. In dem gegenüber dem Stand der Technik zusätzlichen
achten Vorwärtsgang
sind die zweite Kupplung K1 und die fünfte Bremse B5 geschlossen.
Das gegenüber
dem Stand der Technik zusätzliche
siebte Schaltelement B5 ist also nur in dem zusätzlichen achten Vorwärtsgang
geschlossen. Aufgrund der geringen Abstützmomente im achten Vorwärtsgang
kann diese fünfte
Bremse B5 bauteilseitig entsprechend klein und insbesondere mit nur
wenigen Reiblamellen ausgeführt
werden, sodaß in
vorteilhafter Weise im nicht geschlossenen Zustand nur geringere
Schleppverluste auftreten.
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In
4 zusätzlich eingetragen
ist eine Tabellenspalte mit den einzelnen Gang-Übersetzungen i, sowie eine
Tabellenspalte mit den einzelnen Gangsprüngen φ und der daraus resultierenden
Gesamtübersetzung.
Die hier in
4 angegeben Gang-Übersetzungen
i und Gangsprünge φ sind beispielhafte
Werte, die sich aus einer möglichen
Planetenradsatz-Auslegung mit den Standgetriebeübersetzungen
| i_0_TEN
= +2,70 | des
Neben-Planetenradsatzes (mit Hohlrad NHE, Planetenrädern NPE,
Planetenrädern
PE und Sonnenrad SE) des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE, |
| i_0_TE
= –1,71 | des
Haupt-Planetenradsatzes (mit Hohlrad HE, Planetenrädem PE und
Sonnenrad SE) des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TE, |
| i_0_TA
= –2,60 | des
ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TA (mit Hohlrad HA, Planetenrädern
PA und Sonnenrad SA), und |
| i_0_TU
= –2,60 | des
Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
TU (mit Hohlrad HU, Planetenrädern
PU und Sonnenrad SU) |
ergeben. Wie aus
4 ersichtlich,
wird mit dieser beispielhaften Auslegung der Planetenradsätze eine
vergleichsweise harmonische Gangabstufung der acht Vorwärtsgänge und
auch der drei schaltbaren Rückwärtsgänge erzielt,
wobei der zusätzliche
achte Gang eine äußerst drehzahlschonende
und kraftstoffsparende Overdrive-Charakteristik aufweist. Die resultierende
Gesamtspreizung 8,50 dieses erfindungsgemäßen Achtgang-Getriebes ist
in vorteilhafter Weise sehr hoch.
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Im
folgenden wird nun die zweite erfindungsgemäße Lösung anhand der 5 und 6 näher erläutert. Dabei
ist in 5 ein Getriebeschema nach Art eines Längsschnittes
dieses erfindungsgemäßen Planetenräder-Wechsel getriebes
und in 6 eine zugehörige
Tabelle für
die in den einzelnen Gängen
des Getriebes wirksamen Schaltelemente dargestellt. Dabei ist die
in 5 dargestellte räumliche Anordnung der Bauelemente
des Getriebes als beispielhaft anzusehen.
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Wie
aus
5 leicht ersichtlich, entspricht das hier dargestellte
Planetenräder-Wechselgetriebe
bis auf eine zusätzliche
dritte Kupplung KE dem zuvor anhand
1 im Detail
beschriebenen gattungsgemäßen Siebengang-Automatgetriebe
der
DE 199 10 299
C1 . Insofern kann auf die nochmalige Aufzählung der
bereits bei der Erläuterung
der ersten erfindungsgemäßen Lösung nach
3 aufgelisteten,
auch für
die vorliegende Erfindung wesentlichen Merkmale dieses Standes der
Technik verzichtet und die folgende Erläuterung der
5 auf
die Details beschränkt
werden, die sich auf diese zusätzliche
dritte Kupplung KE beziehen.
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Das
Planetenräder-Wechselgetriebe
nach der zweiten erftindungsgemäßen Lösung weist
also insgesamt sieben Schaltelemente auf, von denen drei als Kupplungen
K1, K2, KE und vier als Bremsen B1, B2, BN, BR ausgebildet sind.
Durch Hinzufügen
und eine geschickte kinematische Anbindung dieses zusätzlichen siebten
Schaltelementes KE an die vorhandene kinematische Struktur des Getriebes
lassen sich nunmehr insgesamt acht Vorwärtsgänge schalten.
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Erfindungsgemäß bildet
diese zusätzliche
dritte Kupplung KE die Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle
E des Getriebes und dem Hohlrad HE des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE. Im Unterschied zum gattungsgemäßen Siebengang-Automatgetriebes
der
DE 199 10 299
C1 ist das eingangsseitige Planetenräder-Teilgetriebe TE also nicht
mehr ständig
verdrehfest mit der Eingangswelle E verbunden.
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Aus
der in
6 dargestellten Schaltlogik ist ersichtlich, daß die zusätzliche
dritte Kupplung KE in den ersten sieben Vorwärtsgängen und in allen drei schaltbaren
Rückwärtsgängen geschlossen
ist, und daß sich das
Getriebe in diesen ersten sieben Vorwärtsgängen und den drei möglichen
Rückwärtsgängen kinematisch genauso
verhält
wie das gattungsgemäße Siebengang-Getriebes der
DE 199 10 299 C1 .
Ansonsten entspricht die Schaltlogik der bereits vorhandenen sechs
Schaltelemente K1, K2, B1, B2, BN, BR in den ersten sieben Vorwärtsgängen und
den drei Rückwärtsgängen der
in
2 erläuterten
Schaltlogik des gattungsgemäßen Siebengang-Getriebes
der
DE 199 10 299
C1 . In dem gegenüber
dem Stand der Technik zusätzlichen
achten Vorwärtsgang
sind die erste und zweite Kupplung K1, K2 sowie die dritte Bremse
BN geschlossen, wodurch das eingangsseitige Planetenräder-Teilgetriebe TE verblockt
und am Getriebegehäuse
festgesetzt wird. Entsprechend dieser erftindungsgemäßen Schaltlogik
sind nunmehr in jedem Gang jeweils drei der sieben Schaltelemente
geschlossen. Das nur in dem zusätzlichen
achten Vorwärtsgang
geöffnete,
gegenüber
dem Stand der Technik zusätzliche
siebte Schaltelement KE verursacht also auch nur in diesem achten
Vorwärtsgang Schleppverluste.
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Wie
in
4 ist auch in
6 zusätzlich eine
Tabellenspalte mit den einzelnen Gang-Übersetzungen i, sowie eine
Tabellenspalte mit den einzelnen Gangsprüngen φ und der daraus resultierenden
Gesamtübersetzung
eingetragen. Die hier in
6 angegeben Gang-Übersetzungen
i und Gangsprünge φ sind beispielhafte
Werte, die sich aus einer möglichen
Planetenradsatz-Auslegung
mit den Standgetriebeübersetzungen
| i_0_TEN
= +2,70 | des
Neben-Planetenradsatzes (mit Hohlrad NHE, Planetenrädern NPE,
Planetenrädem
PE und Sonnenrad SE) des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE, |
| i_0_TE
= –1,71 | des
Haupt-Planetenradsatzes (mit Hohlrad HE, Planetenrädern PE
und Sonnenrad SE) des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TE, |
| i_0_TA
= –2,60 | des
ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TA (mit Hohlrad HA, Planetenrädern
PA und Sonnenrad SA), und |
| i_0_TU
= –2,60 | des
Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
TU (mit Hohlrad HU, Planetenrädern
PU und Sonnenrad SU) |
ergeben. Die mit dieser beispielhaften Auslegung
der Planetenradsätze
erzielte Gangabstufung ist vergleichsweise harmonisch bei einer
hohen Gesamtspreizung, wobei der zusätzliche achte Gang eine äußerst drehzahlschonende
und kraftstoffsparende Overdrive-Charakteristik aufweist.
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In
einer ersten alternativen Schaltlogik des Planetenräder-Wechselgetriebes
gemäß 5 wird
vorgeschlagen, daß – bei ansonsten
gegenüber 6 unveränderter
Schaltlogik – in
dem achten Vorwärtsgang
die erste und zweite Kupplung K1, K2 sowie die erste Bremse B1 geschlossen
sind. In diesem Fall wird das eingangsseitige Plantenräder-Teilgetriebes
TE im achten Vorwärtsgang
also durch die gleichzeitig geschlossenen Schaltelemente K1 und
B1 verblockt und am Getriebegehäuse
festgesetzt (und nicht wie in 6 dargestellt durch
ein gleichzeitiges Schließen
der Schaltelemente K1 und BN). Selbstverständlich können im achten Vorwärtsgang
zusätzlich
zu den beiden Kupplungen K1 und K2 auch beide Bremsen B1 und BN
geschlossen sein.
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In
einer zweiten alternativen Schaltlogik des Planetenräder-Wechselgetriebes
gemäß 5 kann
der achte Vorwärtsgang
auch gebildet werden durch gleichzeitiges Schließen der zweiten Kupplung K2,
der ersten Bremse B1 und der dritten Bremse BN. Auch durch diese
Kombination geschlossener Schaltelemente wird das eingangsseitige
Plantenräder-Teilgetriebe
TE verblockt und am Getriebegehäuse
festgesetzt.
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Zurückkommend
auf das in 5 dargestellte Getriebeschema
wird als Bauteilanordnung für
ein Planetenräder-Wechselgetriebe
nach der zweiten erfindungsgemäßen Lösung vorgeschlagen,
die zusätzliche dritte
Kupplung KE räumlich
gesehen zumindest teilweise in einem Bereich axial zwischen dem
eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE und dem ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TA anzuordnen. Aufgrund
der Möglichkeit,
zur Betätigung
der dritten Kupplung KE erforderliches Druckmittel vergleichsweise einfach
zentral über
nur eine rotierende Welle zuführen
zu können,
ist es zweckmäßig, daß eine (in 5 zu Vereinfachung
nicht dargestellte) Servoeinrichtung zur Betätigung der dritten Kupplung
KE räumlich
gesehen in einem Bereich axial zwischen dem eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TE
und dem ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TA angeordnet
ist.
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Insbesondere
ein Reiblamellenpaket der dritten Kupplung KE kann räumlich gesehen
auch zumindest teilweise in einem Bereich radial oberhalb des eingangsseitigen
Planetenräder-Teilgetriebes
TE angeordnet sein.
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Hinsichtlich
konstruktiver Ausgestaltung der Lamellenträger der dritten Kupplung KE
wird vorgeschlagen, daß das
Hohlrad HE des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TE gleichzeitig
als Lamellenträger der
dritten Kupplung KE ausgebildet ist, insbesondere als Innenlamellenträger der
dritten Kupplung KE. In vorteilhafter Weise können die zweite und dritte
Kupplung K2, KE auch einen gemeinsamen Lamellenträger aufweisen,
insbesondere einen gemeinsamen Außenlamellenträger. Ein
derartiger gemeinsamer Außenlamellenträger kann
beispielsweise als ein beidseitig geöffneter Topf ausgebildet sein,
mit einem mittigen Topfboden, der über eine geeignete Wirkverbindung
ständig
verdrehfest mit der Eingangswelle E des Getriebes verbunden ist,
mit einem ersten zylindrischen Abschnitt, der sich ausgehend vom
Topfboden axial in Richtung des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE erstreckt und dabei das Hohlrad HE des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE auch übergreifen
kann, sowie mit einem zweiten zylindrischen Abschnitt, der sich ausgehend
vom Topfboden axial in Richtung des ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TA erstreckt und dabei das Hohlrad HA des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE übergreifen
kann, wobei am Innendurchmesser des ersten zylindrischen Abschnitts
ein geeignetes Mitnahmeprofil zur Aufnahme der Außenlamellen
der dritten Kupplung KE angeordnet ist, und wobei am Innendurchmesser
des zweiten zylindrischen Abschnitts ein geeignetes Mitnahmeprofil
zur Aufnahme der Außenlamellen
der zweiten Kupplung K2 angeordnet ist. In diesem Fall ist dann
die (in 5 nicht dargestellte) Servoeinrichtung
zur Betätigung
der dritten Kupplung KE innerhalb des Kupplungsraumes der dritten
Kupplung KE angeordnet, der durch den ersten zylindrischen Abschnitt
dieses gemeinsamen Außenlamellenträgers gebildet
wird, und grenzt axial an das eingangsseitige Planetenräder-Teilgetriebe
TA an. Entsprechend ist dann eine (in 5 zur Vereinfachung ebenfalls
nicht dargestellte) Servoeinrichtung zur Betätigung der zweiten Kupplung
K2 innerhalb des Kupplungsraumes der zweiten Kupplung K2 angeordnet,
der durch den zweiten zylindrischen Abschnitt dieses gemeinsamen
Außenlamellenträgers gebildet
wird, und grenzt axial an das ausgangsseitige Planetenräder-Teilgetriebe
TA an. Eine Druckmittelzufuhr zu beiden Servoeinrichtungen und auch
eine Schmiermittelzufuhr zu einem sinnvollerweise vorgesehenen Druckausgleich
beider Kupplungen KE und K2 kann beispielsweise in einfacher Weise über entsprechend
ausgeführte
Zentralbohrungen der Eingangswelle E erfolgen.
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In
den 3 und 5 ist der schematische Aufbau
und die vereinfacht dargestellte räumliche Anordnung der Bauteile
beider erfindungsgemäßen Achtgang-Planetenräder-Wechselgetriebe
jeweils am Beispiel eines Getriebes für einen sogenannten Standardantrieb
eines Kraftfahrzeugs dargestellt. In diesen Beispielen sind Eingangswelle
E und Ausgangswelle A koaxial zueinander angeordnet. Bei beiden
erfindungsgemäßen Lösungen wird
der Fachmann bei Bedarf selbstverständlich hieraus auch eine anderen
Bauteil-Anordnung
mit nicht-koaxial zueinander verlaufender Ein- und Ausgangswelle
ableiten, beispielsweise mit achsparallel zueinander verlaufender
Ein- und Ausgangswelle für
einen sogenannten Front-Quer-Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit quer
zum Antriebsmotor angeordneter Fahrzeug-Antriebsachse, oder beispielsweise
mit in einem definierten Winkel zueinander angeordneten Ein- und
Ausgangswelle.
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In
Hinblick auf die kinematische Kopplung des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE sei noch erwähnt,
daß in
beiden 3 und 5 der Planetenträger PTE
des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
TE beispielhaft über
einen Freilauf F1 an dem nichtdrehenden Gehäuseteil GT des Getriebes festsetzbar
ist, wobei dieser Freilauf F1 bei einer zum Drehsinn der Eingangswelle
E gegenläufigen
Drehsinn des Planetenträgers
PTE des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes TE sperrt
bzw. in Klemmstellung ist. Der Fachmann wird diesen Freilauf F1
bei Bedarf auch durch ein steuerbares Schaltelement, insbesondere durch
eine weitere ansteuerbare Bremse ersetzen.
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Vorzugsweise
sind die Schaltelemente des erfindungsgemäßen Planetenräder-Wechselgetriebes
als reibschlüssige
Kupplungen bzw. als reibschlüssige
Bremsen (beispielsweise als Lamellenkupplungen, Lamellenbremsen
oder Bandbremsen) ausgebildet, können
jedoch auch als formschlüssige
Schaltelemente (beispielsweise als Konuskupplung oder Klauenkupplung)
ausgeführt
sein. Vorzugsweise sind diese Schaltelemente durch eine Getriebesteuerung
automatisch (beispielsweise elektrohydraulisch) schaltbar, können jedoch
auch manuell schaltbar sein. Anstelle einer hydraulischen oder pneumatischen
Betätigung
der einzelnen Schaltelemente – insbesondere
der einzelnen Bremsen – kann
beispielsweise auch eine elektromagnetische oder elektromotorische
oder elektroviskose Betätigungseinrichtung
vorgesehen sein.
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- E
- Eingangswelle
- A
- Ausgangswelle
- K1
- erste
Kupplung
- K2
- zweite
Kupplung
- KE
- dritte
Kupplung
- B1
- erste
Bremse
- B2
- zweite
Bremse
- BN
- dritte
Bremse
- BR
- vierte
Bremse
- B5
- fünfte Bremse
- F1
- Freilauf
- TE
- eingangsseitiges
Planetenräder-Teilgetriebe
- PE
- Planetenräder des
eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
- PTE
- Planetenträger des
eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
- HE
- Hohlrad
des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
- SE
- Sonnenrad
des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
- NPE
- Neben-Planetenräder des
eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
- NHE
- Neben-Hohlrad
des eingangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
- TA
- ausgangsseitiges
Planetenräder-Teilgetriebe
- PA
- Planetenräder des
ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
- PTA
- Planetenträger des
ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
- HA
- Hohlrad
des ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
- SA
- Sonnenrad
des ausgangsseitigen Planetenräder-Teilgetriebes
- TU
- Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebe
- PU
- Planetenräder des
Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
- PTU
- Planetenträger des
Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
- HU
- Hohlrad
des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
- SU
- Sonnenrad
des Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebes
- VE
- Antriebsverbindung
zwischen dem Planetenträger
des eingangsseitigen
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- Planetenräder-Teilgetriebes
und dem Hohlrad des Planetenräder-
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- Umkehr-Teilgetriebes
- VA
- Antriebsverbindung
zwischen dem Hohlrad des ausgangsseitigen
-
- Planetenräder-Teilgetriebes
und dem Planetenträger
des Planetenräder-
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- Umkehr-Teilgetriebes
- VUF
- Antriebsverbindung
zwischen dem Sonnenrad des Planetenräder-
-
- Umkehr-Teilgetriebes
und dem Sonnenrad des ausgangsseitigen
-
- Planetenräder-Teilgetriebes
- GT
- nichtdrehender
Gehäuseteil