DE102008015934B4

DE102008015934B4 - Automatisch schaltbares Getriebe

Info

Publication number: DE102008015934B4
Application number: DE102008015934.4A
Authority: DE
Inventors: Scott H. Wittkopp; Andrew W. Phillips; James M. Hart; Clinton E. Carey; Madhusudan Raghavan
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: US20080242489A1; US20110294618A1; US8241169B2; CN101275642A; US20110287885A1; US8241168B2; CN101275642B; DE102008015934A1; US8016712B2

Abstract

Getriebe (10), umfassend: ein Antriebselement (12); ein Abtriebselement (22); einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz (14, 16, 18, 20), die jeweils ein Sonnenrad (14A, 16A, 18C, 20A), einen Träger (14B, 16C, 18B, 20C) und ein Hohlrad (14C, 16B, 18A, 20B) aufweisen, wobei das Antriebselement (12) ständig mit dem Träger (16C) des zweiten Planetenradsatzes (16) verbunden ist und das Abtriebselement (22) ständig mit dem Träger (20C) des vierten Planetenradsatzes (20) verbunden ist; ein erstes Verbindungselement (44), das das Sonnenrad (14A) des ersten Planetenradsatzes (14) ständig mit dem Sonnenrad (16A) des zweiten Planetenradsatzes (16) verbindet; ein zweites Verbindungselement (46), das das Hohlrad (14C) des ersten Planetenradsatzes (14) ständig mit dem Sonnenrad (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) verbindet; ein drittes Verbindungselement (42), das das Hohlrad (16B) des zweiten Planetenradsatzes (16) ständig mit dem Träger (18B) des dritten Planetenradsatzes (18) verbindet; ein viertes Verbindungselement (48), das den Träger (18B) des dritten Planetenradsatzes (18) ständig mit dem Hohlrad (20B) des vierten Planetenradsatzes (20) verbindet; eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung (26), die selektiv einrückbar ist, um den Träger (16C) des zweiten Planetenradsatzes (16) und das Antriebselement (12) mit dem Hohlrad (14C) des ersten Planetenradsatzes (14) und dem Sonnenrad (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) zu verbinden; eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (28), die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (14A) des ersten Planetenradsatzes (14) und das Sonnenrad (16A) des zweiten Planetenradsatzes (16) mit dem Hohlrad (14C) des ersten Planetenradsatzes (14) und dem Sonnenrad (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) zu verbinden; eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung (30), die selektiv einrückbar ist, um den Träger (20C) des vierten Planetenradsatzes (20) mit dem Träger (14B) des ersten Planetenradsatzes (14) zu verbinden; eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung (32), die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad (18A) des dritten Planetenradsatzes (18) mit einem feststehenden Element zu verbinden; und ...

Description

GEBIET
Die Erfindung betrifft allgemein ein automatisch schaltbares Mehrganggetriebe, das vier Planetenradsätze und fünf Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist, um acht Vorwärtsgänge schalten zu können, wie dies aus der DE 10 2005 032 001 A1 bekannt ist.
HINTERGRUND
Ein typisches Mehrgang-Automatikgetriebe benutzt eine Kombination aus Reibkupplungen, Planetenradanordnungen und festen Verbindungen, um mehrere Übersetzungsverhältnisse zu erreichen. Die Anzahl und physikalische Anordnung der Planetenradsätze im Allgemeinen werden durch den Bauraum, die Kosten und die gewünschten Drehzahlverhältnisse oder Gänge vorgeschrieben.
Obgleich gegenwärtige Automatikgetriebe ihren vorgesehenen Zweck erfüllen, ist der Bedarf nach neuen und verbesserten Getriebekonfigurationen, die ein verbessertes Leistungsvermögen, insbesondere von den Standpunkten des Wirkungsgrades, des Ansprechvermögens und des ruhigen Betriebes aus, sowie einen verbesserten Bauraum, primär reduzierte Größe und reduziertes Gewicht, zeigen, im Wesentlichen konstant. Dementsprechend gibt es einen Bedarf nach einem verbesserten, kosteneffektiven, kompakten automatisch schaltbaren Mehrgang-Getriebe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesem Bedarf gerecht zu werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen deutlich werden, in denen gleiche Bezugszeichen auf das gleiche Bauteil, Element oder Merkmal verweisen.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken.
1 ist ein Hebeldiagramm einer Ausführungsform eines automatisch schaltbaren Achtganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Ansicht des Achtgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; und
3 ist eine Schalttabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmoment übertragenden Kupplungen und Bremsen in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse des in den 1 und 2 veranschaulichten Getriebes darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Zu Beginn ist festzustellen, dass das Achtganggetriebe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung von permanenten mechanischen Verbindungen zwischen den Elementen der vier Planetenradsätze aufweist. Ein erstes Bauteil oder Element eines ersten Planetenradsatzes ist permanent mit einem ersten Bauteil oder Element eines zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Ein drittes Bauteil oder Element eines ersten Planetenradsatzes ist permanent mit einem dritten Bauteil oder Element eines dritten Planetenradsatzes gekoppelt. Ein zweites Bauteil oder Element des zweiten Planetenradsatzes ist permanent mit einem zweiten Bauteil oder Element des dritten Planetenradsatzes gekoppelt. Ein zweites Bauteil oder Element eines dritten Planetenradsatzes ist permanent mit einem zweiten Bauteil oder Element eines vierten Planetenradsatzes gekoppelt.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Ausführungsform eines automatisch schaltbaren Achtganggetriebes 10 in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Ein Hebeldiagramm ist eine schematische Darstellung der Bauteile einer mechanischen Einrichtung, wie eines Automatikgetriebes. Jeder einzelne Hebel stellt einen Planetenradsatz dar, wobei die drei grundlegenden mechanischen Bauteile des Planetenradsatzes jeweils durch einen Knoten dargestellt sind. Daher enthält ein einzelner Hebel drei Knoten: einen für das Sonnenrad, einen für den Planetenradträger und einen für das Hohlrad. Die relative Länge zwischen den Knoten jedes Hebels kann dazu verwendet werden, jeweils das Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des jeweiligen Zahnradsatzes darzustellen. Diese Hebelverhältnisse werden wiederum dazu verwendet, die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zu verändern, um ein geeignetes Verhältnis und eine geeignete Verhältnisprogression zu erreichen. Mechanische Kopplungen oder Verbindungen zwischen den Knoten der verschiedenen Planetenradsätze sind durch dünne, horizontale Linien veranschaulicht, und Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie Kupplungen und Bremsen, sind als ineinander greifende Finger dargestellt. Wenn die Einrichtung eine Bremse ist, ist ein Satz der Finger fest. Eine weitergehende Erläuterung des Formats, Zwecks und der Verwendung von Hebeldiagrammen ist in der Druckschrift SAE Paper 810102, ”The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis” von Benford und Leising zu finden.
Das Getriebe 10 umfasst eine Antriebswelle oder ein Antriebselement 12, eine Abtriebswelle oder ein Abtriebselement 22, einen ersten Planetenradsatz 14 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 14A, einem zweiten Knoten 14B und einem dritten Knoten 14C, einen zweiten Planetenradsatz 16 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 16A, einem zweiten Knoten 16B und einem dritten Knoten 16C, einen dritten Planetenradsatz 18 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 18A, einem zweiten Knoten 18B und einem dritten Knoten 18C, und einen vierten Planetenradsatz 20 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 20A, einem zweite Knoten 20B und einem dritten Knoten 20C. Der erste Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Der dritte Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt. Der zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 ist mit dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt und mit dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt.
Die Antriebswelle oder das Antriebselement 12 ist mit dem dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 22 ist mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt. Eine erste Kupplung 26 verbindet den dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem dritten Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14. Eine zweite Kupplung 28 verbindet den ersten Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit dem dritten Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14, und eine dritte Kupplung 30 verbindet den zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20. Eine erste Bremse 32 verbindet den ersten Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit Masse, und eine zweite Bremse 34 verbindet den ersten Knoten 20A des vierten Planetenradsatzes 20 selektiv mit Masse.
Die 2 stellt ein Stickdiagramm der ersten Ausführungsform des Achtganggetriebes 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In 2 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 1 übernommen. Die Kupplungen, Bremsen und Kopplungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Bauteile von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen. Genauer umfasst der erste Planetenradsatz 14 ein erstes Sonnenrad 14A, ein erstes Hohlrad 14C und einen ersten Planetenträger 14B, der mehrere drehbar daran angeordnete Planetenräder 14D umfasst. Der zweite Planetenradsatz 16 umfasst ein zweites Sonnenrad 16A, ein zweites Hohlrad 16B und einen zweiten Planetenträger 16C, der mehrere drehbar daran angeordnete Planetenräder 16D umfasst. Der dritte Planetenradsatz 18 umfasst ein drittes Sonnenrad 18C, ein drittes Hohlrad 18A und einen dritten Planetenträger 18B, der mehrere drehbar daran angeordnete Planetenräder 18D umfasst. Der vierte Planetenradsatz 20 umfasst ein viertes Sonnenrad 20A, ein viertes Hohlrad 20B und einen vierten Planetenträger 20C, der mehrere drehbar daran angeordnete Planetenräder 20D umfasst.
Die Antriebswelle oder das Antriebselement 12 ist mit dem zweiten Planetenträger 16C gekoppelt und treibt diesen direkt an. Eine erste Welle oder ein erstes Verbindungselement 42 koppelt das zweite Hohlrad 16B mit dem dritten Planetenträger 18B. Eine zweite Welle oder ein zweites Verbindungselement 44 koppelt das zweite Sonnenrad 16A mit dem ersten Sonnenrad 14A. Eine dritte Welle oder ein drittes Verbindungselement 46 verbindet das erste Hohlrad 14C mit dem dritten Sonnenrad 18C. Eine vierte Welle oder eine viertes Verbindungselement 48 koppelt den dritten Planetenträger 18B mit dem vierten Hohlrad 20B. Die erste Kupplung 26 koppelt den zweiten Planetenträger 16C selektiv mit dem dritten Verbindungselement 46. Die zweite Kupplung 28 koppelt das erste Hohlrad 14C selektiv mit dem ersten Sonnenrad 14A, und die dritte Kupplung 30 koppelt den ersten Planetenträger 14B selektiv mit der Abtriebswelle oder dem Abtriebselement 22. Eine fünfte Welle oder ein fünftes Verbindungselement 50 koppelt die erste Bremse 32 mit dem dritten Hohlrad 18A. Die erste Bremse 32 koppelt das dritte Hohlrad 18A selektiv mit Masse. Eine sechste Welle oder ein sechstes Verbindungselement 52 koppelt das vierte Sonnenrad 20A mit der zweiten Bremse 34. Die zweite Bremse 34 koppelt das vierte Sonnenrad 20A selektiv mit Masse. Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 22 ist mit dem vierten Planetenträger 20C gekoppelt und wird von diesem angetrieben.
Nun wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 die Arbeitsweise des Achtganggetriebes 10 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 10 in der Lage ist, Drehmoment von der Antriebswelle oder dem Antriebselement 12 auf die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 22 in acht Vorwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnissen und einem Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis wird durch Einrückung von drei Drehmomentübertragungseinrichtungen erzielt, wie es nachstehend erläutert wird. 3 ist eine Schalttabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Kupplungen und Bremsen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt, obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft sind, und dass sie über beträchtliche Bereiche eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien des Getriebes 10 anzupassen.
Zum Herstellen von Übersetzungsverhältnissen werden für jeden Gangzustand drei Kupplungselemente eingerückt. Die eingerückten Kupplungen sind jeweils in jeder Zeile durch ein ”X” dargestellt. Um beispielsweise den Rückwärtsgang herzustellen, werden die erste Bremse 32, die zweite Bremse 34 und die dritte Kupplung 30 eingerückt oder aktiviert. Die erste Bremse 32 legt das dritte Hohlrad 18A auf Masse fest, und die zweite Bremse 34 legt das vierte Sonnenrad 20A auf Masse fest. Die dritte Kupplung 30 verbindet den ersten Planetenträger 14B mit dem vierten Planetenträger 20C. Gleichermaßen werden die acht Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungseinrückung gemäß 3 erreicht.

Claims

Getriebe (10), umfassend: ein Antriebselement (12); ein Abtriebselement (22); einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz (14, 16, 18, 20), die jeweils ein Sonnenrad (14A, 16A, 18C, 20A), einen Träger (14B, 16C, 18B, 20C) und ein Hohlrad (14C, 16B, 18A, 20B) aufweisen, wobei das Antriebselement (12) ständig mit dem Träger (16C) des zweiten Planetenradsatzes (16) verbunden ist und das Abtriebselement (22) ständig mit dem Träger (20C) des vierten Planetenradsatzes (20) verbunden ist; ein erstes Verbindungselement (44), das das Sonnenrad (14A) des ersten Planetenradsatzes (14) ständig mit dem Sonnenrad (16A) des zweiten Planetenradsatzes (16) verbindet; ein zweites Verbindungselement (46), das das Hohlrad (14C) des ersten Planetenradsatzes (14) ständig mit dem Sonnenrad (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) verbindet; ein drittes Verbindungselement (42), das das Hohlrad (16B) des zweiten Planetenradsatzes (16) ständig mit dem Träger (18B) des dritten Planetenradsatzes (18) verbindet; ein viertes Verbindungselement (48), das den Träger (18B) des dritten Planetenradsatzes (18) ständig mit dem Hohlrad (20B) des vierten Planetenradsatzes (20) verbindet; eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung (26), die selektiv einrückbar ist, um den Träger (16C) des zweiten Planetenradsatzes (16) und das Antriebselement (12) mit dem Hohlrad (14C) des ersten Planetenradsatzes (14) und dem Sonnenrad (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) zu verbinden; eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (28), die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (14A) des ersten Planetenradsatzes (14) und das Sonnenrad (16A) des zweiten Planetenradsatzes (16) mit dem Hohlrad (14C) des ersten Planetenradsatzes (14) und dem Sonnenrad (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) zu verbinden; eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung (30), die selektiv einrückbar ist, um den Träger (20C) des vierten Planetenradsatzes (20) mit dem Träger (14B) des ersten Planetenradsatzes (14) zu verbinden; eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung (32), die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad (18A) des dritten Planetenradsatzes (18) mit einem feststehenden Element zu verbinden; und eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung (34), die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (20A) des vierten Planetenradsatzes (20) mit dem feststehenden Element zu verbinden, und wobei die Drehmomentübertragungseinrichtungen (26, 28, 30, 32, 34) selektiv in Kombinationen von dreien einrückbar sind, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Antriebselement (12) und dem Antriebselement (22) herzustellen.