DE102009020445A1

DE102009020445A1 - Getriebe zur Realisierung von mindestens neun Vorwärtsgängen

Info

Publication number: DE102009020445A1
Application number: DE200910020445
Authority: DE
Inventors: Mirko Leesch; Jörg Müller; Rico Resch
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2010-11-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe zur Realisierung von mindestens neun Vorwärtsgängen (V1 bis V9) zwischen einer Eingangswelle (1) und einer Ausgangswelle (2). Das Getriebe umfasst in einem Gehäuse (G) vier Planetenradsätze (P1, P2, P3, P4) mit jeweils einem Sonnenrad (So1, So2, So3, So4), einem Planetenradträger (Pt1, Pt2, Pt3, Pt4) und einem Hohlrad (Ho1, Ho2, Ho3, Ho4) und sechs Schaltelemente (S1, S2, S3, S4, S5, S6). Das Hohlrad (Ho1) des ersten Planetenradsatzes (P1) ist ständig mit dem Planetenradträger (Pt3) des dritten Planetenradsatzes (P3) und dem Sonnenrad (So4) des vierten Planetenradsatzes (P4) verbunden. Das Hohlrad (Ho2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ist ständig mit dem Sonnenrad (So3) des dritten Planetenradsatzes (P3) verbunden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der DE 100 83 202 T1 ist eine Getriebeanordnung mit vier Planetengetriebesätzen, die neun Vorwärts- und eine Rückwärtsgetriebeübersetzung vorsieht, bekannt.
Die Getriebeanordnung umfasst als Schaltelemente zwei Kupplungen und vier Bremsen. Die Getriebeübersetzungen werden durch Schließen von zwei der sechs Schaltelemente erzielt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe zur Realisierung von mindestens neun Vorwärtsgängen bereitzustellen, welches einen guten Wirkungsgrad gewährleistet.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird durch ein Getriebe gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Mittels des erfindungsgemäßen Getriebes, welches in einem Gehäuse vier Planetenradsätze mit jeweils einem Sonnenrad, einen Planetenradträger und einem Hohlrad und sechs Schaltelemente umfasst, sind zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle mindestens neun Vorwärtsgänge realisierbar.
Das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ist ständig mit dem Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes verbunden. Das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes ist ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erste Schaltelement eine Kupplung zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das zweite Schaltelement eine Kupplung zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und dem Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das dritte Schaltelement eine Kupplung zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das vierte Schaltelement eine Bremse zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das fünfte Schaltelement eine Bremse zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das sechste Schaltelement eine Kupplung zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Planetenradträger des vierten Planetenradsatzes und dem Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Eingangswelle ständig mit dem Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes verbunden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Ausgangswelle ständig mit dem Planetenradträger des vierten Planetenradsatzes verbunden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind für die Realisierung der neun Vorwärtsgänge jeweils vier Schaltelemente geschlossen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird bei einem Wechsel von einem Gang in den nachfolgend höheren oder niedrigeren Gang jeweils nur eines der zuvor geschlossenen Schaltelemente geöffnet und ein zuvor offenes Schaltelement geschlossen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird bei einem Wechsel von einem Gang in den übernächst höheren oder niedrigeren Gang jeweils nur eines der zuvor geschlossenen Schaltelemente geöffnet und ein zuvor offenes Schaltelement geschlossen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zusätzlich zu den mindestens neun Vorwärtsgängen mindestens ein Rückwärtsgang realisierbar.
Zeichnungen
Es zeigen:
1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
2: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
3: eine Schaltlogik, sowie Übersetzungen und Gangsprünge für die Getriebe gemäß der 1 und 2;
4: eine schematische Darstellung eines Getriebes;
5: eine Schaltlogik, sowie Übersetzungen und Gangsprünge für die Getriebe gemäß der 4.
In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes schematisch dargestellt. Das Getriebe umfasst ein Gehäuse G, in welchem vier Planetenradsätze P1, P2, P3, P4, eine Eingangswelle 1 und eine Ausgangswelle 2 angeordnet sind.
Der erste Planetenradsatz P1 umfasst ein Sonnenrad So1, einen Planetenradträger Pt1 und ein Hohlrad Ho1.
Der zweite Planetenradsatz P2 umfasst ein Sonnenrad So2, einen Planetenradträger Pt2 und ein Hohlrad Ho2.
Der dritte Planetenradsatz P3 umfasst ein Sonnenrad So3, einen Planetenradträger Pt3 und ein Hohlrad Ho3.
Der vierte Planetenradsatz P4 umfasst ein Sonnenrad So4, einen Planetenradträger Pt4 und ein Hohlrad Ho4.
Das Hohlrad Ho1 des ersten Planetenradsatzes P1 ist ständig mit dem Planetenradträger Pt3 des dritten Planetenradsatzes P3 und dem Sonnenrad So4 des vierten Planetenradsatzes P4 mittels einer Welle 3 verbunden.
Das Hohlrad Ho2 des zweiten Planetenradsatzes P2 ist ständig mit dem Sonnenrad So3 des dritten Planetenradsatzes P3 mittels einer Welle 4 verbunden.
Das Getriebe umfasst weiterhin sechs Schaltelemente S1, S2, S3, S4, S5, S6.
Das erste Schaltelement S1 ist eine Kupplung, mit welcher eine Verbindung zwischen dem auf einer Welle 5 angeordneten Sonnenrad So1 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem auf einer Welle 6 angeordneten Sonnenrad So2 des zweiten Planetenradsatzes P2 herstellbar ist.
Das zweite Schaltelement S2 ist eine Kupplung, mit welcher eine Verbindung zwischen dem Sonnenrad So1 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem auf einer Welle 7 angeordneten Planetenradträger Pt2 des zweiten Planetenradsatzes P2 herstellbar ist.
Das dritte Schaltelement S3 ist eine Kupplung, mit welcher eine Verbindung zwischen dem Planetenradträger Pt1 des ersten Planetenradsatzes P1 und dem Hohlrad Ho2 des zweiten Planetenradsatzes P2 und dem Sonnenrad So3 des dritten Planetenradsatzes P3 herstellbar ist.
Das vierte Schaltelement S4 ist eine Bremse, mit welcher eine Verbindung zwischen dem Gehäuse G und dem auf einer Welle 8 angeordneten Hohlrad Ho3 des dritten Planetenradsatzes P3 herstellbar ist.
Das fünfte Schaltelement S5 ist eine Bremse, mit welcher eine Verbindung zwischen dem Gehäuse G und dem auf einer Welle 9 Hohlrad Ho4 des vierten Planetenradsatzes P4 herstellbar ist.
Das sechste Schaltelement S6 ist eine Kupplung, mit welcher eine Verbindung zwischen dem Planetenradträger Pt4 des vierten Planetenradsatzes P4 und dem Planetenradträger Pt2 des zweiten Planetenradsatzes P2 herstellbar ist.
Die Eingangswelle 1 ist ständig mit dem Planetenradträger Pt1 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden.
Die Ausgangswelle 2 ist ständig mit dem Planetenradträger Pt4 des vierten Planetenradsatzes P4 verbunden.
Die koaxiale Anordnung von Eingangswelle 1 und Ausgangswelle 2 gelingt mit einem einfachen Strukturaufbau ohne komplizierte Wellenverläufe. Die Ölzuführung der zwei Kupplungen (Schaltelemente S3 und S6) ist mit jeweils nur einer Drehdurchführung umsetzbar. Die anderen Kupplungen (Schaltelemente S1 und S2) benötigen eine zusätzliche Drehdurchführung.
In 2 ist eine weitere Ausführungsform des in 1 dargestellten Getriebes gezeigt.
Im Unterschied zu 1 ist das Schaltelement S1 räumlich an der Eingangswelle 1 angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht eine einfachere Ölzuführung für das Schaltelement S1.
In 3 ist die Schaltlogik für die in den 1 und 2 dargestellten Getriebe zur Realisierung von neun Vorwärtsgängen V1 bis V9 (identische Drehrichtung der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 2) und einem Rückwärtsgang R1 (entgegengesetzte Drehrichtung der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 2) dargestellt.
Die neun Vorwärtsgänge V1 bis V9 und der Rückwärtsgang R1 werden mit stets vier geschlossenen Schaltelementen der Schaltelemente S1, S2, S3, S4, S5, S6 eingelegt, wodurch lediglich zwei offene Schaltelemente der Schaltelemente S1, S2, S3, S4, S5, S6 sehr geringe Schleppverluste verursachen.
Die beispielhafte Auslegungsvariante der Standübersetzungen mit Werten zwischen –1,51 und –3,20 führt zu einer großen Spreizung von φ_ges = 11,99 und einer hohen Anfahrübersetzung im ersten Vorwärtsgang V1 und im Rückwärtsgang R1 von i_V1 = 6,29 bzw. i_R1 = –4,84.
Die optimierte Schaltlogik des Getriebes ist die Voraussetzung für viele direkt schaltbare Gangwechsel. Von jedem Gang kann sowohl in die benachbarten als auch in die übernächsten Gänge direkt geschaltet werden, d. h. der Gangwechsel gelingt durch das Öffnen und Schließen nur eines Schaltelementes der Schaltelemente S1, S2, S3, S4, S5, S6. Zudem sind sechs weitere Direktschaltungen umsetzbar.
In den Gängen mit betragsmäßig großen Übersetzungen wird das Reaktionsdrehmoment über beide Bremsen (Schaltelemente S4 und S5) abgestützt. Die maximalen Drehmomentbelastungen der Bremsen (Schaltelemente S4 und S5) betragen somit nur 3,92 bzw. 1,92. Die vier Kupplungen (Schaltelemente S1, S2, S3 und S6) sind in allen Gängen mit normierten Werten zwischen 0,31 und 1,67 überwiegend gering beaufschlagt.
Ein weiterer Vorteil der Schaltlogik ist die außer im neunten Vorwärtsgang V9 immer geschlossene Kupplung (Schaltelement S1). Das Ersetzen dieses Schaltelementes S1 durch eine feste Kopplung zwischen den Sonnenrädern So1 und So2 der Planetenradsätze P1 und P2 führt zu einem Getriebe mit acht Vorwärtsgängen V1 bis V8 mit nur noch fünf Schaltelementen S2, S3, S4, S5, S6.
Durch die ständige Verbindung der Wellen 5 und 6 (1 und 2) zu einer Welle 5 (4) erzeugen gleichfalls nur zwei offene Schaltelemente der Schaltelemente S2, S3, S4, S5, S6 geringe Schleppverluste in allen acht Vorwärtsgängen V1 bis V8 und im Rückwärtsgang R1.
Ohne Änderungen an der Standübersetzung verkleinert sich die Spreizung auf φ_ges = 9,85 mit gleich großer Anfahrübersetzung zu dem in den 1 bis 3 dargestellten Getriebe und einer aktuell typischen Overdriveübersetzung von i_V8 = 0,64. Mit kleinen Modifikationen an den Standübersetzungen lässt sich die Übersetzungsreihe leicht an andere Bedürfnisse anpassen.

1: Eingangswelle
2: Ausgangswelle
3: Welle
4: Welle
5: Welle
6: Welle
7: Welle
8: Welle
9: Welle
G: Gehäuse
Ho1: Hohlrad
Ho2: Hohlrad
Ho3: Hohlrad
Ho4: Hohlrad
P1: Planetenradsatz
P2: Planetenradsatz
P3: Planetenradsatz
P4: Planetenradsatz
Pt1: Planetenradträger
Pt2: Planetenradträger
Pt3: Planetenradträger
Pt4: Planetenradträger
R1: Rückwärtsgang
S1: Schaltelement
S2: Schaltelement
S3: Schaltelement
S4: Schaltelement
S5: Schaltelement
S6: Schaltelement
So1: Sonnenrad
So2: Sonnenrad
So3: Sonnenrad
So4: Sonnenrad
V1: Vorwärtsgang
V2: Vorwärtsgang
V3: Vorwärtsgang
V4: Vorwärtsgang
V5: Vorwärtsgang
V6: Vorwärtsgang
V7: Vorwärtsgang
V8: Vorwärtsgang
V9: Vorwärtsgang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10083202 T1 [0002]

Claims

Getriebe zur Realisierung von mindestens neun Vorwärtsgängen (V1 bis V9) zwischen einer Eingangswelle (1) und einer Ausgangswelle (2), wobei das Getriebe in einem Gehäuse (G) vier Planetenradsätze (P1, P2, P3, P4) mit jeweils einem Sonnenrad (So1, So2, So3, So4), einem Planetenradträger (Pt1, Pt2, Pt3, Pt4) und einem Hohlrad (Ho1, Ho2, Ho3, Ho4) und sechs Schaltelemente (S1, S2, S3, S4, S5, S6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (Ho1) des ersten Planetenradsatzes (P1) ständig mit dem Planetenradträger (Pt3) des dritten Planetenradsatzes (P3) und dem Sonnenrad (So4) des vierten Planetenradsatzes (P4) verbunden ist, und das Hohlrad (Ho2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ständig mit dem Sonnenrad (So3) des dritten Planetenradsatzes (P3) verbunden ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (S1) eine Kupplung zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Sonnenrad (So1) des ersten Planetenradsatzes (P1) und dem Sonnenrad (So2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ist.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (S2) eine Kupplung zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Sonnenrad (So1) des ersten Planetenradsatzes (P1) und dem Planetenradträger (Pt2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ist.
Getriebe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Schaltelement (S3) eine Kupplung zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Planetenradträger (Pt1) des ersten Planetenradsatzes (P1) und dem Hohlrad (Ho2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und dem Sonnenrad (So3) des dritten Planetenradsatzes (P3) ist.
Getriebe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Schaltelement (S4) eine Bremse zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Gehäuse (G) und dem Hohlrad (Ho3) des dritten Planetenradsatzes (P3) ist.
Getriebe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Schaltelement (S5) eine Bremse zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Gehäuse (G) und dem Hohlrad (Ho4) des vierten Planetenradsatzes (P4) ist.
Getriebe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste Schaltelement (S6) eine Kupplung zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Planetenradträger (Pt4) des vierten Planetenradsatzes (P4) und dem Planetenradträger (Pt2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) ist.
Getriebe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (1) ständig mit dem Planetenradträger (Pt1) des ersten Planetenradsatzes (P1) verbunden ist.
Getriebe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswelle (2) ständig mit dem Planetenradträger (Pt4) des vierten Planetenradsatzes (P4) verbunden ist.
Getriebe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Realisierung der neun Vorwärtsgänge (V1 bis V9) jeweils vier Schaltelemente (S1, S2, S3, S4, S5, S6) geschlossen sind.
Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel von einem Gang in den nachfolgend höheren oder niedrigeren Gang jeweils nur eines der zuvor geschlossenen Schaltelemente (S1 S2, S3, S4, S5, S6) geöffnet und ein zuvor offenes Schaltelement (S1, S2, S3, S4, S5, S6) geschlossen wird.
Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel von einem Gang in den übernächst höheren oder niedrigeren Gang jeweils nur eines der zuvor geschlossenen Schaltelemente (S1, S2, S3, S4, S5, S6) geöffnet und ein zuvor offenes Schaltelement (S1, S2, S3, S4, S5, S6) geschlossen wird.
Getriebe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den mindestens neun Vorwärtsgängen (V1 bis V9) mindestens ein Rückwärtsgang (R1) realisierbar ist.