DE102015213065A1 - automatic transmission - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Automatgetriebe mit vier Planetenradsätzen (RS1, RS2, RS3, RS4) und sieben Schaltelemente (C, B, D, E, A, M, H) zum Schalten verschiedener Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Antriebswelle (AN) und einer Abtriebswelle (AB). Der erste und zweite Planetenradsatz (RS1, RS2) bilden einen mit der Antriebswelle (AN) verbindbaren Vorschaltradsatz (VS), der dritte und vierte Planetenradsatz (RS3, RS4) einen mit Antriebs- und Abtriebswelle (AN, AB) verbundenen Hauptradsatz (HS). Vorschaltradsatz (VS) und Hauptradsatz (HS) sind über eine Verbindungswelle (W) miteinander verbunden. Der Vorschaltradsatz (VS) ist mit dem ersten bis fünften Schaltelement (C, B, D, E, A) verbunden, der Hauptradsatz (VS) mit dem sechsten und siebten Schaltelemente (M, H). Dabei ist das siebte Schaltelement (H) im Kraftfluss zwischen einem dritten Element (HO4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) und einem mit der Abtriebswelle (AB) verbundenen zweiten Element (ST3) des dritten Planetenradsatzes (RS3) angeordnet. Es wird vorgeschlagen, dass das sechste Schaltelement (M) im Kraftfluss zwischen einem ersten Element (SO3) des dritten Planetenradsatz (RS3) und einem mit der Verbindungswelle (W) verbundenen ersten Element (SO4) des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden ist.The invention relates to an automatic transmission with four planetary gear sets (RS1, RS2, RS3, RS4) and seven switching elements (C, B, D, E, A, M, H) for switching various ratios between a drive shaft (AN) and an output shaft (AB ). The first and second planetary gear set (RS1, RS2) form a with the drive shaft (AN) connectable transfer gearset (VS), the third and fourth planetary gear set (RS3, RS4) connected to a drive and output shaft (AN, AB) main gearset (HS) , The transfer gearset (VS) and the main gearset (HS) are connected to each other via a connecting shaft (W). The transfer gearset (VS) is connected to the first to fifth shift elements (C, B, D, E, A), the main gearset (VS) to the sixth and seventh shift elements (M, H). In this case, the seventh shift element (H) is arranged in the power flow between a third element (HO4) of the fourth planetary gear set (RS4) and a second element (ST3) of the third planetary gear set (RS3) connected to the output shaft (AB). It is proposed that the sixth shifting element (M) in the force flow is connected between a first element (SO3) of the third planetary gear set (RS3) and a first element (SO4) of the fourth planetary gear set (RS4) connected to the connecting shaft (W).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Automatgetriebe in Planetenbauweise nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to an automatic transmission in planetary construction according to the preamble of
Automatisch schaltbare Fahrzeuggetriebe in Planetenbauweise sind im Stand der Technik bereits vielfach beschrieben und unterliegen einer permanenten Weiterentwicklung und Verbesserung. So sollen diese Getriebe eine ausreichende Anzahl von Gängen und eine für Kraftfahrzeuge gut geeignete Übersetzung mit hohen Gesamtspreizung, günstigen Stufensprüngen und eine für den Anwendungsfall hinreichend große Anfahrübersetzung aufweisen. Andererseits sollen diese Getriebe einen möglichst geringen Bauaufwand, insbesondere eine geringe Anzahl an Schaltelementen erfordern. Üblicherweise sollen zudem bei sequentieller Schaltweise so genannte Gruppenschaltungen vermieden werden, also bei Schaltungen in den nächstfolgend höheren oder nächstfolgend niedrigeren Gang jeweils nur ein zuvor geschlossenes Schaltelement geöffnet und ein zuvor geöffnetes Schaltelement geschlossen wierden. Automatically switchable vehicle transmissions in planetary design are already described many times in the prior art and are subject to permanent development and improvement. So these transmissions should have a sufficient number of gears and a well-suited for motor vehicles translation with high overall spread, favorable increments and a sufficiently large for the application starting ratio. On the other hand, these transmissions require the lowest possible construction costs, in particular a small number of switching elements. Usually, so-called group circuits are also to be avoided in sequential switching mode, ie in circuits in the next higher or next lower gear, only one previously closed switching element is opened and a previously opened switching element is closed.
Derartige Automatgetriebe sind beispielsweise aus der
Ein gattungsgemäßes Automatgetriebe ist aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Automatgetriebe der eingangs genannten Art mit einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle, vier Planetenradsätzen und sieben Schaltelementen anzugeben, das vom Wirkungsgrad her vergleichbar gut ist. Zwei der vier Planetenradsätze sollen dabei einen mit der Antriebswelle verbindbaren Vorschaltradsatz bilden, der ständig mit fünf der sieben Schaltelemente direkt verbunden ist. Die anderen zwei der vier Planetenradsätze sollen einen ständig mit Antriebswelle und Abtriebswelle verbundenen Hauptradsatz bilden, der ständig mit den übrigen zwei der sieben Schaltelementen direkt verbunden ist. Insbesondere sollen nur in maximal einem der Vorwärtsgänge beide Planetenradsätze des Hauptradsatzes drehmomentführend sein, wohingegen in den übrigen Vorwärtsgängen jeweils nur einer der beiden Planetenradsätze des Hauptradsatzes drehmomentführend und der andere der beiden Planetenradsätze des Hauptradsatzes lastlos sein soll. The present invention has for its object to provide an alternative automatic transmission of the type mentioned above with a drive shaft, an output shaft, four planetary gear sets and seven switching elements, the efficiency is comparably good. Two of the four planetary gear sets are to form a connectable with the drive shaft gearset, which is constantly directly connected to five of the seven switching elements. The other two of the four planetary gear sets are designed to be constantly with drive shaft and output shaft form connected main gear, which is constantly connected directly to the other two of the seven switching elements. In particular, only in one of the forward gears both planetary gear sets of the main gearset be torque-conducting, whereas in the other forward gears only one of the two planetary gear sets of the main gearset torque carrying and the other of the two planetary gear sets of the main gearset should be without load.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch ein Automatgetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. This object is achieved according to the invention by an automatic transmission having the features of
Demnach wird ein Automatgetriebe insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches ein Getriebegehäuse, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, vier Planetenradsätze sowie sieben Schaltelemente zum Schalten verschiedener Übersetzungsverhältnisse zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle umfasst. Jeder der vier Planetenradsätze weist zumindest ein erstes, zweites und drittes Element auf. Dabei bilden der erste und zweite Planetenradsatz einen mit der Antriebswelle verbindbaren Vorschaltradsatz, während der dritte und vierte Planetenradsatz einen ständig mit Antriebswelle und Abtriebswelle verbundenen Hauptradsatz bilden. Dabei ist der Vorschaltradsatz über genau eine Verbindungswelle ständig mit dem Hauptradsatz verbunden. Das erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Schaltelement sind ständig mit dem Vorschaltradsatz direkt verbunden, während das sechste und siebte Schaltelement ständig mit dem Hauptradsatz direkt verbunden sind. Dabei ist das siebte Schaltelement im Kraftfluss zwischen dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes und dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes angeordnet, wobei das zweite Element des dritten Planetenradsatzes seinerseits ständig mit der Abtriebswelle verbunden ist. Accordingly, an automatic transmission is proposed in particular for a motor vehicle, which comprises a transmission housing, a drive shaft, an output shaft, four planetary gear sets and seven shift elements for switching various gear ratios between drive shaft and output shaft. Each of the four planetary gear sets has at least a first, second and third element. In this case, the first and second planetary gear set form a connectable with the drive shaft gearset, while the third and fourth planetary gear set form a constantly connected to the drive shaft and output shaft main gear. In this case, the transfer gearset is connected via exactly one connecting shaft constantly with the main gearset. The first, second, third, fourth and fifth shifting elements are constantly connected directly to the transfer gearset while the sixth and seventh shifting elements are constantly directly connected to the main gearset. In this case, the seventh switching element is arranged in the power flow between the third element of the fourth planetary gear set and the second element of the third planetary gear set, wherein the second element of the third planetary gear set is in turn permanently connected to the output shaft.
Unter der Formulierung „Element eines Planetenradsatzes“ ist ein Sonnenrad, ein Planetenradträger oder ein Hohlrad dieses Planetenradsatzes zu verstehen. The term "element of a planetary gear set" is understood to mean a sun gear, a planet carrier or a ring gear of this planetary gear set.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das sechste Schaltelement im Kraftfluss zwischen dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes und dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes angeordnet, wobei das erste Element des vierten Planetenradsatzes seinerseits ständig mit der Verbindungswelle verbunden ist. According to the invention, the sixth shifting element is arranged in the power flow between the first element of the third planetary gear set and the first element of the fourth planetary gear set, wherein the first element of the fourth planetary gear set is in turn permanently connected to the connecting shaft.
Vorzugsweise ist das dritte Element des dritten Planetenradsatzes an einem Gehäuse des Automatgetriebes festgesetzt. Preferably, the third element of the third planetary gear set is fixed to a housing of the automatic transmission.
Vorzugsweise ist das sechste Schaltelement mit allen vier Planetenradsätzen direkt verbunden. Preferably, the sixth switching element is directly connected to all four planetary gear sets.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das erste, dritte und fünfte Schaltelement ständig mit dem Vorschaltradsatz direkt verbunden sind, ohne mit dem Hauptradsatz direkt verbunden zu sein, dass das zweite, vierte und sechste Schaltelement ständig sowohl mit dem Vorschaltradsatz als auch mit dem Hauptradsatz direkt verbunden sind, und dass das siebte Schaltelement ständig mit dem Hauptradsatz direkt verbunden ist, ohne mit dem Vorschaltradsatz direkt verbunden zu sein. It is preferably provided that the first, third and fifth shift element are constantly connected directly to the transfer gearset, without being directly connected to the main gearset, that the second, fourth and sixth shift elements are permanently connected directly to both the transfer gearset and the main gearset , And that the seventh switching element is constantly connected directly to the main gearset without being directly connected to the transfer gear.
Im Zusammenhang mit der Ankoppelung eines Schaltelementes an einen Planetenradsatz ist unter der Formulierung „ständig verbunden“ zu verstehen, dass das Eingangs- oder Ausgangselement des jeweiligen Schaltelementes über eine drehfeste oder drehelastischen Verbindung unmittelbar mit einem der Elemente des jeweiligen Planetenradsatzes verbunden ist, sodass es stets eine feste Drehzahlbeziehung zwischen diesem Planetenradsatzelement und dem Eingangs- bzw. Ausgangselement dieses Schaltelementes gibt. In connection with the coupling of a switching element to a planetary gear is under the phrase "constantly connected" to understand that the input or output element of the respective switching element is connected via a rotationally fixed or torsionally elastic connection directly to one of the elements of the respective planetary gear set, so it always gives a fixed speed relationship between this Planetenradsatzelement and the input and output element of this switching element.
Im Zusammenhang mit der Ankoppelung eines Schaltelementes an eine Welle ist unter der Formulierung „ständig verbunden“ zu verstehen, dass das Eingangs- oder Ausgangselement des jeweiligen Schaltelementes über eine drehfeste oder drehelastischen Verbindung unmittelbar mit der jeweiligen Welle verbunden ist, sodass es stets eine feste Drehzahlbeziehung zwischen dieser Welle und dem Eingangs- bzw. Ausgangselement dieses Schaltelementes gibt. In connection with the coupling of a switching element to a shaft is under the phrase "constantly connected" to understand that the input or output element of the respective switching element is connected via a rotationally fixed or torsionally elastic connection directly to the respective shaft, so that there is always a fixed speed relationship between this shaft and the input or output element of this switching element is.
Im Zusammenhang mit der Ankoppelung eines Planetenradsatzes an einen anderen Planetenradsatz ist unter der Formulierung „ständig verbunden“ zu verstehen, dass eines der Elemente des jeweiligen Planetenradsatzes über eine drehfeste oder drehelastischen Verbindung unmittelbar mit einem der Elemente des jeweiligen anderen Planetenradsatzes verbunden ist, sodass es stets eine feste Drehzahlbeziehung zwischen diesen beiden Planetenradsatzelementen gibt. In connection with the coupling of a planetary gear set to another planetary gear is under the phrase "constantly connected" to understand that one of the elements of each planetary gear set is connected via a rotationally fixed or torsionally elastic connection directly with one of the elements of the other planetary gear set, so it always gives a fixed speed relationship between these two planetary gear set elements.
Im Zusammenhang mit der Ankoppelung eines Planetenradsatzelementes oder eines Schaltelementes an das Gehäuse ist unter der Formulierung „ständig verbunden“ zu verstehen, dass das jeweilige Planetenradsatzelement bzw. das Ausgangselement des jeweiligen Schaltelementes eine drehfeste oder drehelastischen Verbindung unmittelbar mit dem Gehäuse verbunden ist, sodass das jeweilige Planetenradsatzelement bzw. das Ausgangselement des jeweiligen Schaltelementes stets stillsteht. In connection with the coupling of a Planetenradsatzelementes or a switching element to the housing is under the phrase "constantly connected" to understand that the respective Planetenradsatzelement or the output element of the respective switching element is a rotationally fixed or torsionally elastic connection is directly connected to the housing, so that the respective Planetenradsatzelement or the output element of the respective switching element always stands still.
Damit weist das erfindungsgemäße Automatgetriebe gegenüber dem gattungsgemäßen Stand der Technik eine eigenständige Kinematik auf, wobei unter Verwendung der sieben Schaltelemente unverändert elf Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang schaltbar sind. Thus, the automatic transmission according to the invention over the generic State of the art on an independent kinematics, using the seven switching elements unchanged eleven forward gears and one reverse gear are switchable.
Vorzugsweise sind bei dem erfindungsgemäßen Automatgetriebe in jedem Gang drei der sieben Schaltelemente geschlossen. Dabei 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, sodass beim sequenziellen Hoch- und Zurückschalten um jeweils einen Gang so genannte Gruppenschaltungen vermieden werden. Preferably, in the automatic transmission according to the invention in each gear, three of the seven shift elements are closed. In this case, only one of the previously closed switching elements is opened and a previously open switching element is closed during a change from a gear in the subsequent higher or lower gear, so that the sequential upshift and downshift by one gear so-called group circuits are avoided.
Das erfindungsgemäße Automatgetriebe zeichnet sich durch einen guten Wirkungsgrad aus, insbesondere dadurch, dass in zehn der elf Vorwärtsgängen nur einer der beiden Einzel-Planetenradsätze des Hauptradsatzes drehmomentführend ist, während der andere dieser beiden Einzel-Planetenradsätze des Hauptradsatzes lastlos ist und somit die Verzahnungsverluste minimiert sind. Auch zeichnet sich der erfindungsgemäß ausgeführte Hauptradsatz, der selber keine Koppelwelle zum ständigen Verbinden von Elementen des dritten Planetenradsatzes mit Elementen des vierten Planetenradsatzes aufweist, durch eine sehr kompakte Bauform aus. The automatic transmission according to the invention is characterized by good efficiency, in particular the fact that in ten of the eleven forward gears only one of the two individual planetary gear sets of the main gear is torque conducting, while the other of these two individual planetary gear sets of the main gear is without load and thus the gear losses are minimized , Also, the inventively designed main gearset, which itself has no coupling shaft for continuously connecting elements of the third planetary gear set with elements of the fourth planetary gear set, characterized by a very compact design.
Hinsichtlich der konstruktiven Ausbildung des Vorschaltradsatzes kann bei dem erfindungsgemäßen Automatgetriebe vorgesehen sein, dass ein erstes Element des ersten Planetenradsatzes über das erste Schaltelement am Getriebegehäuse festsetzbar und über das zweite Schaltelement mit der Antriebswelle verbindbar ist, dass ein zweites Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit einem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden und über das dritte Schaltelement am Getriebegehäuse festsetzbar und über das vierte Schaltelement mit der Antriebswelle verbindbar ist, dass ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes und ein zweites Element des zweiten Planetenradsatzes ein gemeinsames Element bilden, welches ständig mit der Verbindungswelle verbunden ist, und dass ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes über das fünfte Schaltelement mit der Antriebswelle verbindbar ist. Von seiner Bauart her ist der hier vorgeschlagene Vorschaltradsatz ein so genanntes Zwei-Steg-Vier-Wellen-Planetengetriebe mit zwei Koppelwellen. With regard to the structural design of the Vorschaltradsatzes may be provided in the automatic transmission according to the invention that a first element of the first planetary gear set via the first switching element on the transmission housing and connectable via the second switching element to the drive shaft, that a second element of the first planetary gear set constantly with a third Element of the second planetary gear set and connected via the third switching element on the transmission housing and connectable via the fourth switching element to the drive shaft, that a third element of the first planetary gear set and a second element of the second planetary gear set form a common element which is constantly connected to the connecting shaft , And that a first element of the second planetary gear set is connectable via the fifth switching element with the drive shaft. In terms of its design, the transfer gearset proposed here is a so-called two-land four-shaft planetary gear with two coupling shafts.
Die hier vorgeschlagene Anbindung des jeweils als Kupplung ausgebildeten zweiten und vierten Schaltelementes ermöglicht eine für rotierende Kupplungen konstruktiv einfache und leckagesparende Versorgung mit Druck- und Schmiermittel für hydraulische Ansteuerung und Kühlung dieser beiden Kupplungen von der Antriebswelle her, sowie die fertigungstechnisch günstige Bildung einer leicht vormontierbaren Baugruppe. Die hier vorgeschlagene Anbindung des jeweils als Bremse ausgebildeten ersten, dritten und fünften Schaltelementes ermöglicht eine konstruktiv und auslegungstechnisch günstige und – sofern in axialer Richtung gesehen radial über dem Vorschaltradsatz oder radial über der Kupplungsbaugruppe angeordnet – auch baulängensparende Anordnung auf großem Durchmesser im Bereich der Getriebegehäuseaußenwand sowie eine konstruktive sehr einfache Zugänglichkeit für eine hydraulische oder auch mechanische Ansteuerung dieser drei Bremsen. Die hier vorgeschlagene Anbindung des als Kupplung ausgebildeten sechsten Schaltelementes ermöglicht deren Versorgung mit Druck- und Schmiermittel von der Antriebswelle her kommend über die die Abtriebswelle radial umschließende erste Welle des Hauptradsatzes, wobei sich die hier vorgeschlagene Anbindung des sechsten Schaltelementes in besondere Bauraumvorteile entfaltet, sofern das sechste Schaltelement als Klauenkupplung ausgeführt ist. Die hier vorgeschlagene Anbindung des als Kupplung ausgebildeten siebten Schaltelementes ermöglicht eine für eine rotierende Kupplung konstruktiv einfache und leckagesparende Versorgung mit Druck- und Schmiermittel für hydraulische Ansteuerung und Kühlung dieser Kupplung von der Abtriebswelle her. The proposed here connection of each formed as a clutch second and fourth switching element allows for rotating clutches structurally simple and leakage-saving supply of pressure and lubricant for hydraulic control and cooling of these two clutches of the drive shaft ago, and the production technology favorable formation of a slightly pre-assembled assembly , The proposed here connection of each designed as a brake first, third and fifth switching element allows a structurally and design favorable and - if viewed in the axial direction radially over the transfer gear or radially arranged on the coupling assembly - also construction length-saving arrangement on a large diameter in the transmission housing outer wall and a constructive very easy accessibility for a hydraulic or mechanical control of these three brakes. The proposed here connection of trained as a coupling sixth switching element allows their supply of pressure and lubricant coming from the drive shaft forth on the output shaft radially enclosing the first shaft of the main gear, wherein the proposed here connection of the sixth switching element unfolds in particular space advantages, provided that sixth switching element is designed as a dog clutch. The proposed here connection of trained as a clutch seventh switching element allows for a rotating clutch structurally simple and leakage-saving supply of pressure and lubricant for hydraulic control and cooling of this clutch from the output shaft.
In einer alternativen konstruktiven Ausbildung des Vorschaltradsatzes kann bei dem erfindungsgemäßen Automatgetriebe vorgesehen sein, dass ein erstes Element des ersten Planetenradsatzes über das erste Schaltelement am Getriebegehäuse festsetzbar und über das zweite Schaltelement mit der Antriebswelle verbindbar ist, dass ein zweites Element des ersten Planetenradsatzes über das dritte Schaltelement am Getriebegehäuse festsetzbar und über das vierte Schaltelement mit der Antriebswelle verbindbar ist, dass ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit einem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes und über die Verbindungswelle ständig mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes verbunden ist, dass ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit einem vierten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist, wobei das vierte Element des ersten Planetenradsatzes mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes über Planetenräder des ersten Planetenradsatzes wirkverbunden ist, und dass ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes über das fünfte Schaltelement am Getriebegehäuse festsetzbar ist. Von seiner Bauart her ist dieser Vorschaltradsatz ein so genanntes Zwei-Steg-Fünf-Wellen-Planetengetriebe mit zwei Koppelwellen, wobei der erste Planetenradsatz entweder ein geteiltes Sonnenrad oder ein geteiltes Hohlrad aufweist. In an alternative structural design of the Vorschaltradsatzes may be provided in the automatic transmission according to the invention that a first element of the first planetary gear set via the first switching element on the transmission housing and connectable via the second switching element to the drive shaft, that a second element of the first planetary gear set on the third Switching element on the gear housing fixed and connectable via the fourth switching element to the drive shaft, that a third element of the first planetary gear is constantly connected to a second element of the second planetary gear set and via the connecting shaft constantly connected to the first element of the fourth planetary gear set that a first element of the second planetary gear set is continuously connected to a fourth element of the first planetary gear set, wherein the fourth element of the first planetary gear set with the first element of the first planetary gear set via planetary gears the first planetary gear set is operatively connected, and that a third element of the second planetary gear set via the fifth switching element on the transmission housing can be fixed. By design, this transfer gearset is a so-called two-land five-shaft planetary gear with two coupling shafts, the first planetary gear set having either a split sun gear or a split ring gear.
In einer anderen alternativen konstruktiven Ausbildung des Vorschaltradsatzes kann bei dem erfindungsgemäßen Automatgetriebe vorgesehen sein, dass die erste Welle des Vorschaltradsatzes über das erste Schaltelement am Getriebegehäuse festsetzbar ist, dass die zweite Welle des Vorschaltradsatzes über das dritte Schaltelement am Getriebegehäuse festsetzbar und über das vierte Schaltelement mit der Antriebswelle verbindbar ist, dass die vierte Welle des Vorschaltradsatzes über das fünfte Schaltelement am Getriebegehäuse festsetzbar ist, und dass die fünfte Welle des Vorschaltradsatzes über das zweite Schaltelement mit der Antriebswelle verbindbar ist. Von seiner Bauart her ist dieser Vorschaltradsatz ein so genanntes Zwei-Steg-Fünf-Wellen-Planetengetriebe mit zwei Koppelwellen, wobei der erste Planetenradsatz entweder ein geteiltes Sonnenrad oder ein geteiltes Hohlrad aufweist. In another alternative constructive design of the transfer gearset can be provided in the automatic transmission according to the invention that the first shaft of the transfer gearset on the first switching element on the transmission housing can be fixed, that the second shaft of the transfer gear set on the third switching element on the gear housing and via the fourth switching element with the drive shaft is connectable, that the fourth shaft of the transfer gearset via the fifth shift element on the transmission housing can be fixed, and that the fifth shaft of the transfer gearset via the second switching element with the drive shaft is connectable. By design, this transfer gearset is a so-called two-land five-shaft planetary gear with two coupling shafts, the first planetary gear set having either a split sun gear or a split ring gear.
In einer weiteren alternativen konstruktiven Ausbildung des Vorschaltradsatzes kann bei dem erfindungsgemäßen Automatgetriebe vorgesehen sein, dass ein erstes Element des ersten Planetenradsatzes über das erste Schaltelement am Getriebegehäuse festsetzbar und über das zweite Schaltelement mit der Antriebswelle verbindbar ist, dass ein zweites Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit einem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden und über das dritte Schaltelement am Getriebegehäuse festsetzbar und über das vierte Schaltelement mit der Antriebswelle verbindbar ist, dass ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes und ein zweites Element des zweiten Planetenradsatzes ein gemeinsames Element bilden, welches über die Verbindungswelle ständig mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes verbunden ist, und dass ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes über das fünfte Schaltelement mit der Antriebswelle verbindbar ist. Von seiner Bauart her ist dieser Vorschaltradsatz ein so genanntes Zwei-Steg-Vier-Wellen-Planetengetriebe mit zwei Koppelwellen, in Bauart eines so genannten Ravigneaux-Planetenradsatzes. In a further alternative structural design of the Vorschaltradsatzes may be provided in the automatic transmission according to the invention that a first element of the first planetary gear set via the first switching element on the transmission housing and connectable via the second switching element to the drive shaft that a second element of the first planetary gear set constantly connected to a third element of the second planetary gear set and via the third switching element on the transmission housing and connectable via the fourth switching element to the drive shaft, that a third element of the first planetary gear set and a second element of the second planetary gear set form a common element, which constantly via the connecting shaft is connected to the first element of the fourth planetary gear set, and that a first element of the second planetary gear set via the fifth switching element is connectable to the drive shaft. In terms of its design, this transfer gearset is a so-called two-bridge four-shaft planetary gearbox with two coupling shafts, in the design of a so-called Ravigneaux planetary gearset.
Um mit sieben Schaltelementen elf Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang darzustellen, kann folgende Schaltlogik bzw. Ganglogik vorgesehen sein: Im ersten Vorwärtsgang sind das zweite, fünfte und sechste Schaltelement drehmomentführend. Im zweiten Vorwärtsgang sind das vierte, fünfte und sechste Schaltelement drehmomentführend. Im dritten Vorwärtsgang sind das zweite, vierte und sechste Schaltelement drehmomentführend. Im vierten Vorwärtsgang sind das erste, vierte und sechste Schaltelement drehmomentführend. Im fünften Vorwärtsgang sind das erste, sechste und siebte Schaltelement drehmomentführend. Im sechsten Vorwärtsgang sind das erste, vierte und siebte Schaltelement drehmomentführend. Im siebten Vorwärtsgang sind das zweite, vierte und siebte Schaltelement drehmomentführend. Im achten Vorwärtsgang sind das vierte, fünfte und siebte Schaltelement drehmomentführend. Im neunten Vorwärtsgang sind das zweite, fünfte und siebte Schaltelement drehmomentführend. Im zehnten Vorwärtsgang sind das dritte, fünfte und siebte Schaltelement drehmomentführend. Im elften Vorwärtsgang sind das zweite, dritte und siebte Schaltelement drehmomentführend. Im Rückwärtsgang sind das zweite, dritte und sechste Schaltelement drehmomentführend. Auch diese Schaltlogik ermöglicht, dass nur im fünften Vorwärtsgang beide Einzel-Planetenradsätze des Hauptradsatzes gleichzeitig drehmomentführend sind, während in allen anderen Gängen stets nur einer der beiden Einzel-Planetenradsätze des Hauptradsatzes drehmomentführend sind, was zu einem spürbaren Wirkungsgradgewinn führt. To represent eleven forward gears and one reverse gear with seven shift elements, the following shift logic or gear logic can be provided: In the first forward gear, the second, fifth and sixth shift element are torque-conducting. In the second forward gear, the fourth, fifth and sixth switching element are torque-conducting. In the third forward gear, the second, fourth and sixth switching element are torque-conducting. In the fourth forward gear, the first, fourth and sixth switching element are torque-conducting. In the fifth forward gear, the first, sixth and seventh switching element are torque-conducting. In the sixth forward gear, the first, fourth and seventh switching element are torque-conducting. In the seventh forward gear, the second, fourth and seventh switching element are torque-leading. In the eighth forward gear, the fourth, fifth and seventh switching element are torque-leading. In the ninth forward gear, the second, fifth and seventh switching element are torque-conducting. In the tenth forward gear, the third, fifth and seventh switching element are torque-conducting. In the eleventh forward gear, the second, third and seventh switching element are torque-conducting. In reverse, the second, third and sixth switching element are torque-conducting. This switching logic allows that only in the fifth forward both planetary gear sets of the main gearset are simultaneously conducting torque, while in all other courses always only one of the two individual planetary gear sets of the main gear are torque-leading, resulting in a noticeable gain in efficiency.
Sofern die erfindungsgemäße Kinematik der Koppelung der vier Planetenradsätzen untereinander, zu den verschiedenen Schaltelementen, zur Antriebswelle und zur Abtriebswelle beibehalten wird, ist der konstruktive Aufbau der vier Planetenradsätze in weiten Grenzen variierbar. So können einzelne oder mehrere der so genannten Minus-Planetenradsätze, deren jeweilige Planetenräder mit Sonnenrad und Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes kämmen, auch durch jeweils einen so genannten Plus-Planetenradsatz ersetzt werden, was alternative räumliche Anordnung einzelner Schaltelemente innerhalb des Getriebegehäuses ermöglicht. Bekanntlich weist ein Plus-Planetenradsatz einen Planetenradträger mit daran drehbar gelagerten inneren und äußeren Planetenrädern auf, wobei jedes der inneren Planetenräder mit jeweils einem äußeren Planetenrad und mit dem Sonnenrad des Plus-Planetenradsatzes kämmt, während jedes der äußeren Planetenräder mit jeweils einem inneren Planetenrad und mit dem Hohlrad des Plus-Planetenradsatzes kämmt. If the kinematics according to the invention the coupling of the four planetary gear sets with each other, to the various switching elements, the drive shaft and the output shaft is maintained, the structural design of the four planetary gear sets can be varied within wide limits. Thus, one or more of the so-called minus planetary gear sets, whose respective planetary gears mesh with the sun gear and ring gear of the respective planetary gear set, can also be replaced by a so-called plus planetary gear set, which allows alternative spatial arrangement of individual switching elements within the transmission housing. As is well known, a positive planetary gearset includes a planetary carrier having inner and outer planetary gears rotatably mounted thereon, each of the inner planetary gears meshing with an outer planetary gear and the sun gear of the plus planetary gear while each of the outer planetary gears each having an inner planetary gear and the ring gear of the positive planetary gear meshes.
Zur Gewährleistung der gleichen Kinematik des beanspruchten Radsatzsystems ist ausreichend, dass das erste Element jedes Minus-Planetenradsatzes und das erste Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Sonnenrad ausgebildet ist, dass das zweite Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Planetenradträger ausgebildet ist, während das zweite Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet ist, und dass das dritte Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet ist, während das dritte Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Planetenradträger ausgebildet ist. To ensure the same kinematics of the claimed wheelset system is sufficient that the first element of each negative planetary gear set and the first element of each plus planetary gear is formed as a sun gear, that the second element of each negative planetary gear set is designed as a planet carrier, while the second element each Plus planetary gear set is designed as a ring gear, and that the third element of each negative planetary gear set is designed as a ring gear, while the third element of each plus planetary gear set is designed as a planet carrier.
Hinsichtlich der räumlichen Anordnung der vier Planetenradsätze im Gehäuse des Automatgetriebes wird in einer Ausgestaltung vorgeschlagen, alle vier Planetenradsätze koaxial zueinander nebeneinander in der definierten Reihenfolge „erster, zweiter, dritter, vierter Planetenradsatz“ anzuordnen, wodurch es möglich ist, alle Kupplungen in einfacher Weise leckagearm mit dem zur hydraulischen Betätigung erforderlichen Druckmittel zu versorgen. Für eine Anwendung mit koaxial zueinander verlaufender Antriebs- und Abtriebswelle ist es in diesem Fall zweckmäßig, dass der erste Planetenradsatz der dem Antrieb des Automatgetriebes zugewandte Planetenradsatz der Planetenradsatzgruppe ist. With regard to the spatial arrangement of the four planetary gear sets in the housing of the automatic transmission is proposed in one embodiment, all four planetary gear coaxial with each other next to each other in the order defined "first, second, third, fourth planetary gear" to arrange whereby it is possible to supply all the couplings in a simple manner low-leakage with the pressure medium required for hydraulic actuation. For an application with coaxially extending drive and output shaft, it is expedient in this case that the first planetary gear set of the drive of the automatic transmission facing planetary gear is the planetary gear set.
Selbstverständlich sind auch andere räumliche Anordnungen der vier Planetenradsätze und der sieben Schaltelemente im Gehäuse des Automatgetriebes möglich. Of course, other spatial arrangements of the four planetary gear sets and the seven switching elements in the housing of the automatic transmission are possible.
Alle vorgeschlagenen Ausführungen und Ausgestaltungen eines Automatgetriebes gemäß der Erfindung weisen insbesondere für Personenkraftwagen in der Praxis brauchbare Übersetzungen mit sehr großer Gesamtspreizung in hinsichtlich der Fahrbarkeit günstiger Gangabstufung auf, was sich auf den angestrebt niedrigen Kraftstoffverbrauch positiv auswirkt. Darüber hinaus zeichnet sich das erfindungsgemäße Automatgetriebe durch eine gemessen an der Gangzahl geringe Anzahl an Schaltelementen und einen vergleichsweise geringen Bauaufwand aus. Weiterhin zeichnet sich das erfindungsgemäße Automatgetriebe durch einen guten Wirkungsgrad aus, insbesondere dadurch, dass in zehn der elf Vorwärtsgängen nur einer der beiden Einzel-Planetenradsätze des Hauptradsatzes drehmomentführend ist, während der andere dieser beiden Einzel-Planetenradsätze lastlos ist und somit die Verzahnungsverluste in den außerdem einfach aufgebauten Einzel-Planetenradsätzen minimiert sind. Positiv auf den Wirkungsgrad wirken sich auch die geringen Schleppverluste an den Schaltelementen aus, da in jedem Gang jeweils drei der Schaltelemente im Eingriff sind. All proposed embodiments and embodiments of an automatic transmission according to the invention have in particular for passenger cars in practice useful translations with very large overall spread in terms of drivability favorable gear ratio, which has a positive effect on the desired low fuel consumption. In addition, the automatic transmission according to the invention is characterized by a small number of switching elements measured on the number of gears and a comparatively low construction cost. Furthermore, the automatic transmission according to the invention is characterized by a good efficiency, in particular the fact that in ten of the eleven forward gears only one of the two individual planetary gear sets of the main gear is torque conducting, while the other of these two individual planetary gear sets is without load and thus the gear losses in the addition simply constructed single planetary gear sets are minimized. The low drag losses on the shift elements also have a positive effect on efficiency, since in each gear three of the shift elements are engaged.
In vorteilhafter Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Automatgetriebe möglich, ein Anfahren des Kraftfahrzeugs sowohl mit einem getriebeexternen Anfahrelement als auch mit einem getriebeinternen Reibschaltelement zu realisieren. Ein getriebeexternes Anfahrelement kann in an sich bekannter Weise beispielsweise als hydrodynamischer Drehmomentwandler (vorzugsweise mit Wandlerüberbrückungskupplung), als so genannte trockene Anfahrkupplung, als so genannte nasse Anfahrkupplung, als Magnetpulverkupplung oder als Fliehkraftkupplung ausgebildet sein. Alternativ zur Anordnung eines derartigen Anfahrelement in Kraftflussrichtung zwischen Antriebsmotor und Automatgetriebe kann das getriebeexterne Anfahrelement in Kraftflussrichtung auch hinter dem Automatgetriebe angeordnet sein, wobei in diesem Fall die Antriebswelle des Automatgetriebe ständig verdrehfest oder verdrehelastisch mit der Kurbelwelle des Antriebsmotors verbunden ist. Als getriebeinternes Anfahrelement eignet sich insbesondere das als Bremse ausgebildete sechste Schaltelement, das in den ersten fünf Vorwärtsgängen und im Rückwärtsgang drehmomentführend ist. Advantageously, it is possible with the automatic transmission according to the invention to realize a start of the motor vehicle both with a gear-external starting element and with a transmission-internal friction switching element. A gear-external starting element can be configured in a manner known per se, for example as a hydrodynamic torque converter (preferably with a torque converter lockup clutch), as a so-called dry starting clutch, as a so-called wet starting clutch, as a magnetic powder clutch or as a centrifugal clutch. As an alternative to the arrangement of such a starting element in the direction of power flow between the drive motor and the automatic transmission, the transmission-external starting element can also be arranged downstream of the automatic transmission in the direction of flow of force, in which case the drive shaft of the automatic transmission is permanently rotationally or rotationally connected to the crankshaft of the drive motor. As a gear-internal starting element is in particular designed as a brake sixth switching element, which is in the first five forward gears and in reverse torque conducting.
Außerdem ist das erfindungsgemäße Automatgetriebe derart konzipiert, dass eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Triebstrangausgestaltungen sowohl in Kraftflussrichtung als auch in räumlicher Hinsicht ermöglicht wird. So können sich bei gleichem Getriebeschema, je nach Standgetriebeübersetzung der einzelnen Planetensätze, unterschiedliche Gangsprünge ergeben, so dass eine anwendungs- bzw. fahrzeugspezifische Variation ermöglicht wird. Weiterhin ist es ohne besondere konstruktive Maßnahmen möglich, Antrieb und Abtrieb des Automatgetriebes wahlweise koaxial oder achsparallel zueinander anzuordnen. Auf der Antriebsseite oder auf der Abtriebsseite des Automatgetriebes können ein Achsdifferential und/oder ein Verteilerdifferential angeordnet werden. Es ist zudem möglich, an jeder geeigneten Stelle des Automatgetriebes zusätzliche Freiläufe vorzusehen, beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse oder um zwei Wellen gegebenenfalls zu verbinden. Auch kann auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle oder auf der Abtriebswelle, eine verschleißfreie Bremse, wie z.B. ein hydraulischer oder elektrischer Retarder oder dergleichen, angeordnet sein, welche insbesondere für den Einsatz in Nutzkraftfahrzeugen von besonderer Bedeutung ist. Auch kann zum Antrieb von zusätzlichen Aggregaten auf jeder Welle, bevorzugt auf der Antriebswelle oder der Abtriebswelle, ein Nebenabtrieb vorgesehen sein. In addition, the automatic transmission according to the invention is designed such that an adaptability to different drive train configurations is made possible both in the power flow direction as well as in space. Thus, with the same transmission scheme, depending on the stationary gear ratio of the individual planetary gear sets, different gear jumps result, so that an application- or vehicle-specific variation is made possible. Furthermore, it is possible without special design measures to arrange drive and output of the automatic transmission either coaxially or axially parallel to each other. On the drive side or on the output side of the automatic transmission, an axle differential and / or a distributor differential can be arranged. It is also possible to provide at any suitable point of the automatic transmission additional freewheels, for example between a shaft and the housing or to connect two shafts optionally. Also, on each shaft, preferably on the drive shaft or on the output shaft, a wear-free brake, e.g. a hydraulic or electric retarder or the like may be arranged, which is of particular importance for use in commercial vehicles. Also may be provided to drive additional units on each shaft, preferably on the drive shaft or the output shaft, a power take-off.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Automatgetriebes besteht darin, dass an jeder Welle zusätzlich eine elektrische Maschine als Generator und/oder als zusätzliche Antriebsmaschine anbringbar ist. Generell ist es in konstruktiv sehr einfacher Weise möglich, eine solche elektrische Maschine direkt an die Antriebswelle oder auch direkt an die Abtriebswelle des Automatgetriebes anzukoppeln. Das vorgeschlagene Radsatzkonzept ermöglicht aber auch, eine solche elektrische Maschine in konstruktiv sehr einfacher Weise direkt an das erste Element des ersten Planetenradsatzes anzukoppeln. Auch die Ankopplung eine solche elektrische Maschine direkt an die Verbindungswelle, die den Vorschaltradsatz ständig mit dem Hauptradsatz verbindet, ist in konstruktiv sehr einfacher Weise möglich. Another advantage of the automatic transmission according to the invention is that on each shaft additionally an electric machine as a generator and / or as an additional drive machine can be attached. In general, it is possible in a structurally very simple way to couple such an electric machine directly to the drive shaft or directly to the output shaft of the automatic transmission. However, the proposed wheel set concept also makes it possible to couple such an electric machine in a structurally very simple manner directly to the first element of the first planetary gear set. The coupling of such an electric machine directly to the connecting shaft, which constantly connects the transfer gearset with the main gear, is possible in a structurally very simple manner.
Die eingesetzten Schaltelemente können als lastschaltende Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein. Insbesondere können kraftschlüssige Kupplungen oder Bremsen – wie z.B. Lamellenkupplungen, Bandbremsen und/oder Konuskupplungen – verwendet werden. Als Schaltelemente können aber auch formschlüssige Bremsen und/oder Kupplungen – wie z.B. Synchronisierungen oder Klauenkupplungen – eingesetzt werden. The switching elements used can be designed as a load-shifting clutches or brakes. In particular, non-positive clutches or brakes such as e.g. Multi-plate clutches, band brakes and / or cone clutches - can be used. As switching elements but also positive brakes and / or clutches - such. Synchronizers or jaw clutches - are used.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Gleiche bzw. vergleichbare Bauteile sind dabei auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings by way of example. Identical or comparable components are also provided with the same reference numerals. Show it:
In
Die vier Planetenradsätze RS1 bis RS4 des Getriebes GE sind räumlich gesehen beispielhaft axial hintereinander angeordnet, hierbei beispielhaft in Reihenfolge „RS1-RS2-RS3-RS4“. Der erste und zweite Planetenradsatz RS1, RS2 bilden kinematisch einen Vorschaltradsatz VS, der in Art eines so genannten schaltbaren Zwei-Steg-Vier-Wellen-Planetengetriebes mit vier drehbaren Wellen wv1, wv2, wv3, wv4 ausgebildet ist. Konstruktiv sind beide Einzel-Planetenradsätze RS1, RS2 dieses Vorschaltradsatzes VS beispielhaft als so genannte Minus-Planetenradsätze ausgeführt, jeweils umfassend drei Elemente. Ein Sonnenrad SO1 bildet das erste Element des ersten Planetenradsatzes RS1, ein Sonnenrad SO2 das erste Element des zweiten Planetenradsatzes RS2. Ein Planetenradträger ST1 bildet das zweite Element des ersten Planetenradsatzes RS1, ein Planetenradträger ST2 das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes RS2. Ein Hohlrad HO1 bildet das dritte Element des ersten Planetenradsatzes RS1, ein Hohrad HO2 das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes RS2. An dem Planetenradträger ST1 sind (in der Figur nicht näher bezeichnete) Planetenräder des ersten Planetenradsatzes RS1 drehbar gelagert, die jeweils mit Sonnenrad SO1 und Hohlrad HO1 in Zahneingriff sind. An dem Planetenradträger ST2 sind (in der Figur nicht näher bezeichnete) Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes RS2 drehbar gelagert, die jeweils mit Sonnenrad SO2 und Hohlrad HO2 in Zahneingriff sind. The four planetary gear sets RS1 to RS4 of the transmission GE are spatially arranged, for example, axially one behind the other, here by way of example in the order "RS1-RS2-RS3-RS4". The first and second planetary gear set RS1, RS2 kinematically form a transfer gearset VS, which is designed in the manner of a so-called switchable two-land four-shaft planetary gear with four rotatable shafts wv1, wv2, wv3, wv4. In terms of design, both individual planetary gear sets RS1, RS2 of this transfer gearset VS are embodied by way of example as so-called minus planetary gear sets, each comprising three elements. A sun gear SO1 forms the first element of the first planetary gearset RS1, a sun gear SO2 the first element of the second planetary gearset RS2. A planet carrier ST1 forms the second element of the first planetary gearset RS1, a planet carrier ST2 the second element of the second planetary gearset RS2. A ring gear HO1 forms the third element of the first planetary gearset RS1, a hooter HO2 the third element of the second planetary gearset RS2. Planetary gears of the first planetary gear set RS1 are rotatably mounted on the planet carrier ST1 (unspecified in the figure), which are in meshing engagement with the sun gear SO1 and the ring gear HO1. Planetary gears of the second planetary gearset RS2 are rotatably mounted on the planet carrier ST2 (unspecified in the figure), which are in meshing engagement with the sun gear SO2 and the ring gear HO2.
Das Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 bildet die erste drehbare Welle wv1 des Vorschaltradsatzes VS. Als zweite drehbare Welle wv2 des Vorschaltradsatzes VS sind der Planetenradträger ST1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und das Hohlrad HO2 in Art einer ersten Koppelwelle ständig miteinander verbunden. Als dritte drehbare Welle wv3 des Vorschaltradsatzes VS sind das Hohlrad HO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und der Planetenradträger ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 in Art einer zweiten Koppelwelle ständig miteinander verbunden. Das Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 bildet die vierte drehbare Welle wv4 des Vorschaltradsatzes VS. The sun gear SO1 of the first planetary gearset RS1 forms the first rotatable shaft wv1 of the transfer gearset VS. As the second rotatable shaft wv2 of the transfer gearset VS, the planet carrier ST1 of the first planetary gear set RS1 and the ring gear HO2 are continuously connected to one another in the manner of a first coupling shaft. As the third rotatable shaft wv3 of the transfer gearset VS, the ring gear HO1 of the first planetary gear set RS1 and the planet carrier ST2 of the second planetary gearset RS2 are continuously interconnected in the manner of a second coupling shaft. The sun gear SO2 of the second planetary gearset RS2 forms the fourth rotatable shaft wv4 of the transfer gearset VS.
Schaltbar ist dieser Vorschaltradsatz VS über die fünf Schaltelemente C, B, D, E und A, die in
Der dritte und vierte Planetenradsatz RS3, RS4 bilden kinematisch einen Hauptradsatz HS mit fünf drehbaren Wellen wh1, wh2, wh3, wh4 und wh5. Konstruktiv sind beide Einzel-Planetenradsätze RS1, RS2 dieses Vorschaltradsatzes VS beispielhaft als so genannte Minus-Planetenradsätze ausgeführt, jeweils umfassend drei Elemente. Ein Sonnenrad SO3 bildet das erste Element des dritten Planetenradsatzes RS3, ein Sonnenrad SO4 das erste Element des vierten Planetenradsatzes RS4. Ein Planetenradträger ST3 bildet das zweite Element des dritten Planetenradsatzes RS3, ein Planetenradträger ST4 das zweite Element des vierten Planetenradsatzes RS4. Ein Hohlrad HO3 bildet das dritte Element des dritten Planetenradsatzes RS3, ein Hohlrad HO4 das dritte Element des vierten Planetenradsatzes RS4. Entsprechend der Ausbildung als Minus-Planetenradsatz sind am Planetenradträger ST3 (in der Figur nicht näher bezeichnete) Planetenräder des dritten Planetenradsatzes RS3 drehbar gelagert, wobei jedes dieser Planetenräder mit Sonnenrad SO3 und Hohlrad HO3 in Zahneingriff ist. In gleicher Weise sind am Planetenradträger ST4 (in der Figur ebenfalls nicht näher bezeichnete) Planetenräder des vierten Planetenradsatzes RS4 drehbar gelagert, wobei jedes dieser Planetenräder mit Sonnenrad SO4 und Hohlrad HO4 in Zahneingriff ist. Als technische Besonderheit weist der Hauptradsatz HS keine Koppelwelle auf. The third and fourth planetary gear sets RS3, RS4 kinematically form a main gearset HS with five rotatable shafts wh1, wh2, wh3, wh4 and wh5. In terms of design, both individual planetary gear sets RS1, RS2 of this transfer gearset VS are embodied by way of example as so-called minus planetary gear sets, each comprising three elements. A sun gear SO3 forms the first element of the third planetary gearset RS3, a sun gear SO4 the first element of the fourth planetary gearset RS4. A planet carrier ST3 forms the second element of the third planetary gearset RS3, a planet carrier ST4 the second element of the fourth planetary gearset RS4. A ring gear HO3 forms the third element of the third planetary gearset RS3, a ring gear HO4 the third element of the fourth planetary gearset RS4. Corresponding to the design as minus planetary gear set planetary gears of the third planetary gearset RS3 are rotatably mounted on the planet ST3 (unspecified in the figure), wherein each of these planet gears with sun gear SO3 and ring gear HO3 is in meshing engagement. In the same way, planetary gears of the fourth planetary gearset RS4 are rotatably mounted on the planet carrier ST4 (also unspecified in the figure), wherein each of these planetary gears with sun gear SO4 and ring gear HO4 is in meshing engagement. As a technical feature, the main gearset HS has no coupling shaft.
Das Sonnenrad SO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 bildet die erste drehbare Welle wh1 des Hauptradsatzes HS. Der Planetenradträger ST4 des vierten Planetenradsatzes RS4 bildet die zweite drehbare Welle wh2 des Hauptradsatzes HS. Der Planetenradträger ST3 des dritten Planetenradsatzes RS3 bildet die dritte drehbare Welle wh3 des Hauptradsatzes HS, die zudem ständig mit der Abtriebswelle AB des Getriebes GE verbunden ist. Das Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS bildet die vierte drehbare Welle wh4 des Hauptradsatzes HS. Das Hohlrad HO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 bildet die fünfte drehbare Welle wh5 des Hauptradsatzes HS. Das Hohlrad HO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 ist am Getriebegehäuse ständig festgesetzt. The sun gear SO4 of the fourth planetary gearset RS4 forms the first rotatable shaft wh1 of the main gearset HS. The planet carrier ST4 of the fourth planetary gearset RS4 forms the second rotatable shaft wh2 of the main gearset HS. The planet carrier ST3 of the third planetary gearset RS3 forms the third rotatable shaft wh3 of the main gearset HS, which is also constantly connected to the output shaft AB of the transmission GE. The sun gear SO3 of the third planetary gearset RS forms the fourth rotatable shaft Wh4 of the main gearset HS. The ring gear HO4 of the fourth planetary gear set RS4 forms the fifth rotatable shaft Wh5 of the main gearset HS. The ring gear HO3 of the third planetary gearset RS3 is permanently fixed to the transmission housing.
Schaltbar ist dieser Hauptradsatz HS über die beiden Schaltelemente M und H, die in
Durch dieses Radsatzschema des Getriebes GE ergibt sich, dass das erste, dritte und fünfte Schaltelement C, D, A ständig mit dem Vorschaltradsatz VS direkt verbunden sind, ohne mit dem Hauptradsatz HS direkt verbunden zu sein, dass das zweite, vierte und sechste Schaltelement B, E, M ständig mit dem Vorschaltradsatz VS und dem Hauptradsatz HS direkt verbunden sind, und dass das siebte Schaltelement H ständig mit dem Hauptradsatz HS direkt verbunden ist, ohne mit dem Vorschaltradsatz VS direkt verbunden zu sein. By this Radsatzschema the transmission GE shows that the first, third and fifth switching element C, D, A are constantly connected to the transfer gearset VS directly, without being directly connected to the main gearset HS that the second, fourth and sixth switching element B , E, M are constantly connected directly to the transfer gearset VS and the main gearset HS, and that the seventh shift element H is constantly directly connected to the main gearset HS without being directly connected to the transfer gearset VS.
Hinsichtlich der räumlichen Anordnung der Schaltelemente ist in
Die beiden Bremsen C und D sind beispielhaft auf großem Durchmesser axial nebeneinander im Bereich der Außenwand des Getriebegehäuses GG nahe dem Vorschaltradsatz VS angeordnet, beispielhaft nahe dem ersten Planetenradsatz RS1, wobei die Bremse D näher am ersten Planetenradsatz RS1 angeordnet ist als die Bremse C und die Bremse D. In bekannter Weise können die Außenlamellenträger der beiden Bremsen C, D dabei im Getriebegehäuse GG integriert sein. Vorteilhaft ist auch die konstruktive sehr einfache Zugänglichkeit für die Ansteuerung dieser beiden Bremsen C, D. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Lamellenpakete der Bremsen C, D räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen der Kupplungsbaugruppe E/B und dem Vorschaltradsatz VS angeordnet, was einen besonders großen Lamellendurchmesser für die beiden Kupplungen E, B ermöglicht. Zur Einsparung von Getriebebaulänge können die beiden Bremsen C, D beispielsweise aber auch in axialer Richtung gesehen in einem Bereich radial über der Kupplungsbaugruppe E/B angeordnet sein, oder auch in axialer Richtung gesehen zumindest teilweise radial über dem Vorschaltradsatz VS. The two brakes C and D are arranged by way of example on a large diameter axially next to one another in the region of the outer wall of the gear housing GG near the transfer gearset VS, for example near the first planetary gearset RS1, wherein the brake D is arranged closer to the first planetary gearset RS1 than the brake C and the Brake D. In a known manner, the outer disk carrier of the two brakes C, D can be integrated in the transmission housing GG. Also advantageous is the constructive very easy accessibility for the control of these two brakes C, D. In the illustrated embodiment, the two disc packs of the brakes C, D are arranged spatially in a range axially between the clutch assembly E / B and the transfer gearset VS, which a particularly large disk diameter for the two clutches E, B allows. In order to save gear length, the two brakes C, D but also, for example, in the axial direction can be arranged in a region radially above the clutch assembly E / B, or viewed in the axial direction at least partially radially over the transfer gearset VS.
Die Bremse A ist beispielhaft auf großem Durchmesser im Bereich der Außenwand des Getriebegehäuses GG angeordnet, beispielhaft in einem Bereich axial zwischen Vorschaltradsatz VS und Hauptradsatz HS, konkret axial zwischen dem zweiten und dritten Planetenradsatz RS2, RS3. Zur Einsparung von Getriebebaulänge kann die Bremse A beispielsweise auch in axialer Richtung gesehen zumindest teilweise radial über dem Vorschaltradsatz VS angeordnet sein. In bekannter Weise kann der Außenlamellenträger der Bremse A im Getriebegehäuse GG integriert sein. Vorteilhaft ist auch die konstruktiv sehr einfache Zugänglichkeit für die Ansteuerung dieser Bremse A. The brake A is arranged by way of example on a large diameter in the region of the outer wall of the gear housing GG, for example in a range axially between the transfer gearset VS and main gearset HS, specifically axially between the second and third planetary gearset RS2, RS3. To save gear length, the brake A can be arranged, for example, also in the axial direction at least partially radially over the transfer gearset VS. In known manner, the outer disk carrier of the brake A may be integrated in the transmission housing GG. Also advantageous is the structurally very easy accessibility for the control of this brake A.
Die Kupplung M ist beispielhaft auf kleinem Durchmesser nahe dem Sonnenrad SO3 des dritten Planetenradsatzes RS3 angeordnet, was insbesondere dann günstig ist, wenn die Kupplung M als Klauenkupplung ausgebildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kupplung M jedoch als Lamellenkupplung ausbildet, mit einem Innenlamellenträger, der zusammen mit dem Sonnenrad SO3 ein gemeinsames Bauteil bildet, sowie mit einem Außenlamellenträger, der einen Abschnitt der erste Welle wh1 des Hauptradsatzes HS bildet. Mit Druck- und Schmiermittel für hydraulische Ansteuerung und Kühlung kann die Kupplung M in vergleichsweise einfacher Weise von der Antriebswelle AN her kommend über diese die Antriebswelle AN radial umschließende Welle wh1. Vorteilhaft für die Dimensionierung der Kupplung M ist der geringe Stützfaktor an dem Sonnenrad SO3. The clutch M is arranged by way of example on a small diameter near the sun gear SO3 of the third planetary gear set RS3, which is particularly favorable when the clutch M is designed as a dog clutch. In the illustrated embodiment, however, the clutch M is formed as a multi-plate clutch, with an inner disk carrier which forms a common component together with the sun gear SO3, and with an outer disk carrier which forms a portion of the first wave wh1 of the main gearset HS. With pressure and lubricant for hydraulic control and cooling, the clutch M can in a comparatively simple manner coming from the drive input shaft AN forth on this shaft wh1 radially enclosing the drive shaft AN. An advantage for the dimensioning of the clutch M is the low support factor on the sun gear SO3.
Weiterhin ist bei dem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass zumindest das Lamellenpaket der Kupplung H in axialer Richtung gesehen überwiegend radial über dem vierten Planetenradsatz RS4 angeordnet ist, was in fertigungstechnisch und kostengünstiger Weise ermöglicht, den Innenlamellenträger der Kupplung H und das Hohlrad HO4 des vierten Planetenradsatzes RS4 als gemeinsames Bauteil – beispielsweise einstückig – auszuführen. Der Außenlamellenträger der Kupplung H bildet einen Abschnitt der dritten Welle wh3 des Hauptradsatzes HS. Mit Druck- und Schmiermittel für hydraulische Ansteuerung und Kühlung kann die Kupplung H in konstruktiv einfacher und leckagesparender Weise über die mit dieser Welle wh3 ständig verbundene Abtriebswelle AB versorgt werden. Furthermore, it is provided in the embodiment that at least the disk set of the clutch H seen in the axial direction is arranged predominantly radially over the fourth planetary RS4, which allows in manufacturing technology and cost-effective manner, the inner disk carrier of the clutch H and the ring gear HO4 of the fourth planetary gear set RS4 common component - for example in one piece - execute. The outer disk carrier of the clutch H forms a portion of the third shaft wh3 of the main gearset HS. With pressure and lubricant for hydraulic control and cooling, the clutch H in structurally simple and leak-saving way over supplied with this wave wh3 constantly connected output shaft AB.
Im Prinzip ist die räumliche Anordnung der sieben Schaltelemente C, B, D, E, A, M, H innerhalb des Getriebegehäuses GG in weiten Grenzen variabel und wird nur durch die Abmessungen und die äußere Formgebung des Getriebegehäuses GG begrenzt. Entsprechend ist die in
Gemäß dieser Schaltlogik werden bei sequentieller Schaltweise – also bei Hoch- oder Zurückschalten um jeweils einen Gang – so genannte Gruppenschaltungen vermieden, da zwei in der Schaltlogik benachbarte Gangstufen stets zwei Schaltelemente gemeinsam benutzen. Insgesamt können zumindest elf Vorwärtsgänge und zumindest ein Rückwärtsgang mit für die Praxis sinnvollen Übersetzungen geschaltet werden. Dass in jedem Gang drei Schaltelemente geschlossen sind, wirkt sich – infolge der Minimierung der an geöffneten Reibschaltelementen obligatorisch auftretenden Schleppverluste – auf den Wirkungsgrad des Getriebes positiv aus. According to this switching logic so-called group switching is avoided in sequential switching mode - ie when switching up or down by one gear - since two in the shift logic adjacent gear stages always use two switching elements together. Overall, at least eleven forward gears and at least one reverse gear can be switched with useful for practical translations. The fact that three shift elements are closed in each gear has a positive effect on the efficiency of the transmission due to the minimization of the drag losses that are obligatory on open friction shift elements.
Selbstverständlich sind die in den
Auch hat die in
Ausgehend von der Erkenntnis, dass es prinzipiell möglich ist, einen so genannten Minus-Planetenradsatz durch einen kinematisch gleichwertigen Plus-Planetenradsatz zu ersetzen, sofern es die Ankopplung von Sonnenrad, Planetenradträger und Hohlrad dieses Planetenradsatzes an die andern Planetenradsätze und die Schaltelemente und gegebenenfalls an das Gehäuse räumlich zulässt, wird der Fachmann bei Bedarf einzelne oder mehrere der in den Figuren dargestellten Minus-Planetenradsätze vier Planetenradsätze durch einen Plus-Planetenradsatz bzw. mehrere Plus-Planetenradsätze ersetzen. Bekanntlich ist bei einem Minus-Planetenradsatz jedes seiner Planetenräder sowohl mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in Zahneingriff, während bei einem Plus-Planetenradsatz jedes seiner inneren Planetenräder mit einem seiner äußeren Planetenräder und dem Sonnenrad in Zahneingriff ist und jedes seiner äußeren Planetenräder mit einem seiner inneren Planetenräder und dem Hohlrad in Zahneingriff ist. Based on the finding that it is possible in principle to replace a so-called minus planetary gear set by a kinematic equivalent plus planetary gear, provided that the coupling of sun, planet and ring gear of this planetary gear set to the other planetary gear sets and the switching elements and optionally to the If space permits, the person skilled in the art will, if necessary, replace one or more of the negative planetary gear sets shown in the figures by four planetary gear sets by one plus planetary gearset or more plus planetary gear sets. As is known in a minus planetary gear set each of its planetary gears meshing with both the sun gear and the ring gear, while in a plus planetary gear set, each of its inner planet gears mesh with one of its outer planet gears and the sun gear, and each of its outer planet gears mesh with one of its inner planet gears and the ring gear ,
Zur Beibehaltung des Kinematik des Radsatzsystems muss hierbei lediglich das erste Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Sonnenrad, das zweite Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Planetenradträger und das dritte Element jedes Minus-Planetenradsatzes als Hohlrad ausgebildet sein, während das erste Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Sonnenrad, das zweite Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Hohlrad und das dritte Element jedes Plus-Planetenradsatzes als Planetenradträger ausgebildet sein muss. Alle derartig generierten Varianten können mit der in
Das erfindungsgemäße Getriebekonzept eignet sich auch vorzüglich für den Einbau in einen Hybridantriebstrang, was nachfolgend anhand der
Antreibbar ist das Getriebe GE zum einen von einem Verbrennungsmotor VM, dessen Kurbelwelle VN über eine Anfahrkupplung AK mit der Antriebswelle AN des Getriebes GE verbindbar ist. Zur Schwingungsentkoppelung ist im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle VN und der Anfahrkupplung AK ein mechanischer Torsionsdämpfer TD vorgesehen. Zum anderen ist das Getriebe GE von einer zusätzlichen Elektromaschine EM antreibbar, die ihrerseits von einem Steuergerät EMC angesteuert und geregelt wird und beim Antreiben des Getriebes GE Energie aus einem Akkumulator EB bezieht. Im so genannten Rekuperationsbetrieb kann das Getriebe GE Energie über die dann vom Getriebe GE angetriebene Elektromaschine EM in diesen Akkumulator EB einspeisten. Hierzu ist ein Rotor EMR der Elektromaschine EM ständig mit der Antriebswelle AN des Getriebes GE direkt verbunden. Ein Stator EMS der Elektromaschine EM ist getriebegehäusefest. The gearbox GE is drivable on the one hand by an internal combustion engine VM, whose crankshaft VN can be connected via a starting clutch AK to the drive shaft AN of the transmission GE. For vibration decoupling, a mechanical torsional damper TD is provided in the force flow between the crankshaft VN and the starting clutch AK. On the other hand, the transmission GE can be driven by an additional electric machine EM, which in turn is controlled and regulated by a control unit EMC and, when driving the transmission GE, draws energy from an accumulator EB. In the so-called recuperation operation, the transmission GE can feed energy via the electric machine EM then driven by the transmission GE into this accumulator EB. For this purpose, a rotor EMR of the electric machine EM is constantly directly connected to the drive shaft AN of the transmission GE. An electric machine EM stator EMS is gearbox fixed.
Der besondere Vorteil der in
Räumlich gesehen ist die Elektromaschine EM in dem in
Entsprechend ist das Getriebe GE zum einen von einem Verbrennungsmotor VM antreibbar, dessen Kurbelwelle VN unter Zwischenschaltung eines zur Schwingungsentkoppelung vorgesehenen mechanischen Torsionsdämpfers TD über eine getriebeexterne Anfahrkupplung AK mit der Antriebswelle AN des Getriebes GE verbindbar ist. Zum anderen ist das Getriebe GE von einer zusätzlichen Elektromaschine EM antreibbar, die ihrerseits von einem Steuergerät EMC angesteuert und geregelt wird und beim Antreiben des Getriebes GE Energie aus einem Akkumulator EB bezieht. Im so genannten Rekuperationsbetrieb kann das Getriebe GE Energie über die dann vom Getriebe GE angetriebene Elektromaschine EM in diesen Akkumulator EB einspeisen. Hierzu ist ein Rotor EMR der Elektromaschine EM ständig mit der ersten Welle wv1 des Vorschaltradsatzes VS – also mit dem Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 – verbunden. Ein Stator EMS der Elektromaschine EM ist getriebegehäusefest. Correspondingly, the transmission GE can be driven, on the one hand, by an internal combustion engine VM, whose crankshaft VN can be connected to the drive shaft AN of the transmission GE by means of a mechanical torsion damper TD provided for decoupling vibration via a transmission-external starting clutch AK. On the other hand, the gear GE is driven by an additional electric machine EM, which in turn is controlled and regulated by a control unit EMC and the Driving the transmission GE draws energy from an accumulator EB. In the so-called recuperation operation, the transmission GE can feed energy via the then driven by the gear GE electric machine EM in this accumulator EB. For this purpose, a rotor EMR of the electric machine EM is constantly connected to the first shaft wv1 of the transfer gearset VS, ie to the sun gear SO1 of the first planetary gear set RS1. An electric machine EM stator EMS is gearbox fixed.
Diese kinematische Ankopplung der gegenüber dem gattungsgemäßen Automatgetriebe zusätzlichen Elektromaschine EM ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise ein so genanntes elektrodynamisches Gangschalten, bei dem die Elektromaschine EM die Lastschaltung übernimmt, also das im Schaltungsverlauf an der ersten Welle wv1 des Vorschaltradsatzes VS auftretende Stützmoment übernimmt. This kinematic coupling of the relative to the generic automatic transmission additional electric machine EM allows in a particularly advantageous manner, a so-called electrodynamic gearshift, in which the electric machine EM takes over the load circuit, that takes over the circuit in the course of the first wave wv1 of the Vorschaltradsatzes VS supporting moment.
Da über die Elektromaschine EM auch zwei rein elektrische Vorwärtsgänge möglich sind, beide mit zum Anfahren günstigen kurzen Getriebeübersetzung, kann in einer zu
Konkret ist ein erster rein elektrischer Fahrgang möglich, wenn das fünfte Schaltelement A und das sechste Schaltelement M gleichzeitig geschlossen bzw. zumindest drehmomentführend sind, wobei sowohl die vierte Welle wv4 des Vorschaltradsatzes VS (hier also das Sonnenrad SO2) als auch die vierte Welle wh4 des Hauptradsatzes HS (hier also das Hohlrad HO3) am Getriebegehäuse GG festgesetzt sind. Ein zweiter rein elektrischer Fahrgang ist möglich, wenn das dritte Schaltelement D und das sechste Schaltelement M gleichzeitig geschlossen bzw. zumindest drehmomentführend sind, wodurch die zweite Welle wv2 des Vorschaltradsatzes VS (hier also Planetenradträger ST1) am Getriebegehäuse GG festgesetzt ist und zeitgleich die vierte Welle wh4 des Hauptradsatzes HS (hier also das Sonnenrad SO4) mit der ersten Welle wh1 des Hauptradsatzes HS (hier also mit dem Sonnenrad SO3) verbunden ist. Concretely, a first purely electric driving gear is possible if the fifth shifting element A and the sixth shifting element M are simultaneously closed or at least torque-carrying, both the fourth shaft wv4 of the transfer gearset VS (here the sun gear SO2) and the fourth shaft wh4 of the Main gearset HS (here, the ring gear HO3) are fixed to the transmission housing GG. A second purely electrical drive is possible if the third switching element D and the sixth switching element M are closed simultaneously or at least torque-conducting, whereby the second wave wv2 of the transfer gearset VS (here planet carrier ST1) is fixed to the transmission housing GG and at the same time the fourth wave wh4 of the main gearset HS (in this case the sun gear SO4) is connected to the first shaft wh1 of the main gearset HS (in this case to the sun gear SO3).
Sodann kann der Verbrennungsmotor durch die Elektromaschine EM gestartet werden, wenn die Anfahrkupplung AK, das vierte Schaltelement E und das fünfte Schaltelement A zeitgleich geschlossen bzw. drehmomentführend sind, also wenn die zweite Welle wv2 des Vorschaltradsatzes VS (hier also Planetenradträger ST1) mit der Antriebswelle AN verbunden ist und zweitgleich die vierte Welle wh4 des Vorschaltradsatzes VS (hier also das Sonnenrad SO2) am Getriebegehäuse GG festgesetzt ist. Then, the internal combustion engine can be started by the electric machine EM, when the starting clutch AK, the fourth switching element E and the fifth switching element A are simultaneously closed or torque leading, so if the second wave WV2 the Vorschaltradsatzes VS (here planet carrier ST1) with the drive shaft AN is connected and at the same time the fourth wave wh4 of the transfer gearset VS (here, the sun gear SO2) is fixed to the transmission housing GG.
In dem in
Bei einer zu
Entsprechend ist das Getriebe GE zum einen von einem Verbrennungsmotor VM antreibbar, dessen Kurbelwelle VN unter Zwischenschaltung eines zur Schwingungsentkoppelung vorgesehenen mechanischen Torsionsdämpfers TD und einer separaten Anfahrkupplung AK mit der Antriebswelle AN des Getriebes GE verbunden ist. Zum anderen ist das Getriebe GE von einer zusätzlichen Elektromaschine EM antreibbar, die ihrerseits von einem Steuergerät EMC angesteuert und geregelt wird und beim Antreiben des Getriebes GE Energie aus einem Akkumulator EB bezieht. Im so genannten Rekuperationsbetrieb kann das Getriebe GE Energie über die dann vom Getriebe GE angetriebene Elektromaschine EM in diesen Akkumulator EB einspeisen. Hierzu ist ein Rotor EMR der Elektromaschine EM an die Verbindungswelle W angekoppelt, die ihrerseits den Vorschaltradsatz VS ständig mit dem Hauptradsatz HS verbindet. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rotor EMR ständig mit der dritten Welle wv3 des Vorschaltradsatzes VS verbunden. Ein Stator EMS der Elektromaschine EM ist getriebegehäusefest. Correspondingly, the transmission GE can be driven on the one hand by an internal combustion engine VM, whose crankshaft VN is provided with the interposition of a mechanical torsional damper TD provided for vibration decoupling separate starting clutch AK is connected to the drive shaft AN of the transmission GE. On the other hand, the transmission GE can be driven by an additional electric machine EM, which in turn is controlled and regulated by a control unit EMC and, when driving the transmission GE, draws energy from an accumulator EB. In the so-called recuperation operation, the transmission GE can feed energy via the then driven by the gear GE electric machine EM in this accumulator EB. For this purpose, a rotor EMR of the electric machine EM is coupled to the connecting shaft W, which in turn continuously connects the transfer gearset VS to the main gearset HS. In the embodiment shown here, the rotor EMR is constantly connected to the third wave wv3 of the transfer gearset VS. An electric machine EM stator EMS is gearbox fixed.
Auch diese kinematische Ankopplung der gegenüber dem gattungsgemäßen Automatgetriebe zusätzlichen Elektromaschine EM ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise ein so genanntes elektrodynamisches Gangschalten, bei dem die Elektromaschine EM die Lastschaltung übernimmt, also das im Schaltungsverlauf an der dritten Welle wv3 des Vorschaltradsatzes VS auftretende Stützmoment übernimmt. Also, this kinematic coupling of the relative to the generic automatic transmission additional electric machine EM allows in a particularly advantageous manner, a so-called electrodynamic gearshift, in which the electric machine EM takes over the load circuit, so the occurring in the circuit during the third wave wv3 of the transfer gearset VS supporting torque takes over.
Da über die Elektromaschine EM auch zwei rein elektrische Vorwärtsgänge möglich sind, beide mit im Fahrbetrieb gut nutzbarer Getriebeübersetzung, kann in einer zu
Konkret ist ein erster rein elektrischer Fahrgang möglich, wenn das das sechste Schaltelement M geschlossen bzw. zumindest drehmomentführend ist, wobei die vierte Welle wh4 des Hauptradsatzes HS (hier also das Hohlrad HO3) am Getriebegehäuse GG festgesetzt ist. Ein zweiter rein elektrischer Fahrgang ist möglich, wenn das siebte Schaltelement H geschlossen bzw. zumindest drehmomentführend ist, wodurch die fünfte Welle wh5 des Hauptradsatzes HS (hier also das Hohlrad HO4) sowohl mit der dritten Welle wh3 des Hauptradsatzes HS (hier also mit dem Planetenradträger ST2) als auch mit der Abtriebswelle AB verbunden ist. Specifically, a first purely electrical drive is possible if the sixth switching element M is closed or at least torque-conducting, the fourth wave Wh4 of the main gearset HS (here, the ring gear HO3) is fixed to the transmission housing GG. A second purely electrical drive is possible when the seventh switching element H is closed or at least torque-conducting, whereby the fifth wave wh5 of the main gearset HS (here, the ring gear HO4) both with the third wave Wh3 of the main gearset HS (here so with the planet ST2) and also connected to the output shaft AB.
Sodann kann der Verbrennungsmotor VM durch die Elektromaschine EM gestartet werden, wenn die Anfahrkupplung AK, das erste Schaltelement C und das vierte Schaltelement E zeitgleich geschlossen bzw. drehmomentführend sind, also wenn die erste Welle wh1 des Vorschaltradsatzes VS (hier also Sonnenrad SO1) am Getriebegehäuse GG festgesetzt ist und zeitgleich die zweite Welle wv2 des Vorschaltradsatzes VS (hier also Planetenradträger ST1 und Hohlrad HO2) mit der Antriebswelle AN verbunden ist. Then, the engine VM can be started by the electric machine EM, when the starting clutch AK, the first switching element C and the fourth switching element E are simultaneously closed or torque leading, so if the first wave Wh1 of the transfer gearset VS (here sun gear SO1) on the transmission housing GG is fixed and at the same time the second wave wv2 of the transfer gearset VS (in this case, therefore, planet carrier ST1 and ring gear HO2) is connected to the drive input shaft AN.
Als Alternative oder Ergänzung zur Möglichkeit, den Verbrennungsmotor VM durch die Elektromaschine EM zu starten, ist in
In dem in
Je nach den gegebenen Einbaubedingungen des Getriebes GE im Fahrzeug kann es auch zweckmäßig sein, die Elektromaschine EM alternativ zu
Der den ersten und zweiten Planetenradsatz RS1, RS2 umfassende Vorschaltradsatz VS ist nunmehr in Art eines so genannten schaltbaren Zwei-Steg-Fünf-Wellen-Planetengetriebes mit fünf drehbaren Wellen wv1, wv2, wv3, wv4, wv5 ausgebildet. Konstruktiv sind beide Einzel-Planetenradsätze RS1, RS2 dieses Vorschaltradsatzes VS beispielhaft als so genannte Minus-Planetenradsätze ausgeführt. Als konstruktive Besonderheit umfasst der erste Planetenradsatz RS1 vier Elemente, während der zweite Planetenradsatz RS2 in „klassischer“ Weise drei Elemente umfasst. Dabei bildet ein erstes Sonnenrad SO1A das erste Element des ersten Planetenradsatzes RS1, ein Planetenradträger ST1 das zweite Element des ersten Planetenradsatzes RS1, ein Hohlrad HO1 das dritte Element des ersten Planetenradsatzes RS1 und ein zweites Sonnenrad SO1B das vierte Element des ersten Planetenradsatzes RS1, während ein Sonnenrad SO2 das erste Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 bildet, ein Planetenradträger ST2 das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 und ein Hohrad HO2 das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes RS2. An dem Planetenradträger ST1 sind (in der Figur nicht näher bezeichnete) Planetenräder des ersten Planetenradsatzes RS1 drehbar gelagert, die jeweils mit dem ersten Sonnenrad SO1A, dem zweiten Sonnenrad SO1B und dem Hohlrad HO1 in Zahneingriff sind. An dem Planetenradträger ST2 sind (in der Figur nicht näher bezeichnete) Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes RS2 drehbar gelagert, die jeweils mit Sonnenrad SO2 und Hohlrad HO2 in Zahneingriff sind. The master gearset VS comprising the first and second planetary gear set RS1, RS2 is now designed in the form of a so-called switchable two-land five-shaft planetary gear set with five rotatable shafts wv1, wv2, wv3, wv4, wv5. In terms of design, both individual planetary gear sets RS1, RS2 of this transfer gearset VS are embodied by way of example as so-called negative planetary gear sets. As a constructional feature, the first planetary gearset RS1 comprises four elements, while the second planetary gearset RS2 comprises three elements in a "classical" manner. A first sun gear SO1A forms the first element of the first planetary gear set RS1, a planet carrier ST1 the second element of the first planetary gearset RS1, a ring gear HO1 the third element of the first planetary gear set RS1 and a second sun gear SO1B the fourth element of the first planetary gear set RS1 Sun gear SO2, the first element of the second planetary gearset RS2 forms, a planet carrier ST2, the second element of the second planetary gearset RS2 and a Hooh HO2 the third element of the second planetary gearset RS2. Planetary gears of the first planetary gear set RS1, which are in meshing engagement with the first sun gear SO1A, the second sun gear SO1B and the ring gear HO1, are rotatably mounted on the planet carrier ST1 (unspecified in the figure). Planetary gears of the second planetary gearset RS2 are rotatably mounted on the planet carrier ST2 (unspecified in the figure), which are in meshing engagement with the sun gear SO2 and the ring gear HO2.
Das erste Sonnenrad SO1A des ersten Planetenradsatzes RS1 bildet die erste drehbare Welle wv1 des Vorschaltradsatzes VS. Der Planetenradträger ST1 des ersten Planetenradsatzes RS1 bildet die zweite drehbare Welle wv2 des Vorschaltradsatzes VS. Als dritte drehbare Welle wv3 des Vorschaltradsatzes VS sind das Hohlrad HO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und der Planetenradträger ST2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 in Art einer ersten Koppelwelle ständig miteinander verbunden. Das Hohlrad HO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 bildet die vierte drehbare Welle wv4 des Vorschaltradsatzes VS. Als fünfte drehbare Welle wv5 des Vorschaltradsatzes VS sind das zweite Sonnenrad SO1B des ersten Planetenradsatzes RS1 und das Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 in Art einer zweiten Koppelwelle ständig miteinander verbunden. Die dritte drehbare Welle wv3 des Vorschaltradsatzes VS ist – wie in
Schaltbar ist der in
Die in
Der den ersten und zweiten Planetenradsatz RS1, RS2 umfassende Vorschaltradsatz VS ist wie in
Als hervorzuhebendes Konstruktionsdetail des Vorschaltradsatzes VS ist in
Hinsichtlich seiner fünf drehbaren Wellen wv1, wv2, wv3, wv4, wv5 unterscheidet sich der in
Schaltbar ist der in
Der wesentliche Unterschied zwischen dem in 6 vorgeschlagenen Vorschaltradsatz VS und dem in
Der besondere Vorteil der in
Die in den
Wie zuvor auch bei dem in
Der den ersten und zweiten Planetenradsatz RS1, RS2 umfassende Vorschaltradsatz VS ist nunmehr in Art eines so genannten schaltbaren Zwei-Steg-Vier-Wellen-Planetengetriebes mit vier drehbaren Wellen wv1, wv2, wv3, wv4 ausgebildet, konstruktiv in Bauart des bekannten Ravigneaux-Planetenradsatzes mit zwei Sonnenrädern SO1 und SO2, einem gekoppelten Planetenradträger ST12 und einem Hohlrad HO12. Der erste Planetenradsatz RS1 ist hierbei als Minus-Planetenradsatz ausgebildet, während der zweite Planetenradsatz RS2 als Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist. Das Sonnenrad SO1 bildet ein erstes Element des ersten Planetenradsatzes RS1 Das Sonnenrad SO2 bildet ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes RS2. Der Planetenradträger ST12 bildet einerseits ein zweites Element des ersten Planetenradsatzes RS1, andererseits auch ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes RS2. Das Hohlrad HO12 bildet einerseits ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes RS1, andererseits auch ein zweites Element des zweiten Planetenradsatzes RS2. An dem Planetenradträger ST12 sind sowohl (in der Figur nicht näher bezeichnete) Planetenräder des ersten Planetenradsatzes RS1 drehbar gelagert als auch (in der Figur ebenfalls nicht näher bezeichnete) innere und äußere Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes RS2. Entsprechend seiner Ausbildung als Minus-Planetenradsatz kämmt beim ersten Planetenradsatzes RS1 jedes seiner Planetenräder mit dem Sonnenrad SO1 und mit dem Hohlrad HO12. Entsprechend seiner Ausbildung als Plus-Planetenradsatz kämmt beim zweiten Planetenradsatzes RS2 jedes seiner inneren Planetenräder mit dem Sonnenrad SO2 und einem der äußeren Planetenräder, während jedes seiner äußeren Planetenräder mit dem Hohlrad HO12 und einem der inneren Planetenräder kämmt. The master gearset VS comprising the first and second planetary gear set RS1, RS2 is now designed in the form of a so-called switchable two-land four-shaft planetary gearwheel with four rotatable shafts wv1, wv2, wv3, wv4, designed in the manner of the known Ravigneaux planetary gearset with two sun gears SO1 and SO2, a coupled planet carrier ST12 and a ring gear HO12. The first planetary gearset RS1 is hereby designed as a minus planetary gear set, while the second planetary gearset RS2 is designed as a plus planetary gearset. The sun gear SO1 forms a first element of the first planetary gearset RS1. The sun gear SO2 forms a first element of the second planetary gearset RS2. The planet ST12 on the one hand forms a second element of the first planetary gearset RS1, on the other hand, a third element of the second planetary gearset RS2. The ring gear HO12 forms on the one hand a third element of the first planetary gearset RS1, on the other hand, a second element of the second planetary gearset RS2. At the planet ST12 both planetary gears of the first planetary gear set RS1 (unspecified in the figure) are rotatably mounted as well (in the figure also unspecified) inner and outer planet gears of the second planetary gear set RS2. According to its design as a minus planetary gear set meshes with the first planetary gearset RS1 each of its planetary gears with the sun gear SO1 and with the ring gear HO12. Corresponding to its design as a plus planetary gear set, in the second planetary gearset RS2, each of its inner planetary gears meshes with the sun gear SO2 and one of the outer planetary gears, while each of its outer planet gears meshes with the ring gear HO12 and one of the inner planetary gears.
Das Sonnenrad SO1 des ersten Planetenradsatzes RS1 bildet die erste drehbare Welle wv1 des Vorschaltradsatzes VS. Der für den ersten und zweiten Planetenradsatz RS1, RS2 gemeinsame Planetenradträger ST12 bildet die zweite drehbare Welle wv2 des Vorschaltradsatzes VS. Das Sonnenrad SO2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 bildet die vierte drehbare Welle wv4 des Vorschaltradsatzes VS. Das für den ersten und zweiten Planetenradsatz RS1, RS2 gemeinsame Hohlrad HO12 bildet die dritte drehbare Welle wv3 des Vorschaltradsatzes VS. Die dritte drehbare Welle wv3 des Vorschaltradsatzes VS ist – wie in
Schaltbar ist der in
Hinsichtlich der räumlichen Anordnung der Schaltelemente ist in
Die beiden Bremsen C und D sind beispielhaft auf großem Durchmesser axial nebeneinander im Bereich der Außenwand des Getriebegehäuses GG nahe dem Vorschaltradsatz VS angeordnet, beispielhaft nahe dem ersten Planetenradsatz RS1, wobei die Bremse D näher am ersten Planetenradsatz RS1 angeordnet ist als die Bremse C und die Bremse D. In bekannter Weise können die Außenlamellenträger der beiden Bremsen C, D dabei im Getriebegehäuse GG integriert sein. Vorteilhaft ist auch die konstruktive sehr einfache Zugänglichkeit für die Ansteuerung dieser beiden Bremsen C, D. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Lamellenpakete der Bremsen C, D räumlich gesehen in einem Bereich axial zwischen der Kupplungsbaugruppe E/A/B und dem Vorschaltradsatz VS angeordnet, was einen besonders großen Lamellendurchmesser für die drei Kupplungen E, A, B ermöglicht. Zur Einsparung von Getriebebaulänge können die beiden Bremsen C, D beispielsweise aber auch in axialer Richtung gesehen in einem Bereich radial über der Kupplungsbaugruppe E/A/B angeordnet sein, oder auch in axialer Richtung gesehen zumindest teilweise radial über dem Vorschaltradsatz VS. The two brakes C and D are arranged by way of example on a large diameter axially next to one another in the region of the outer wall of the gear housing GG near the transfer gearset VS, for example near the first planetary gearset RS1, wherein the brake D is arranged closer to the first planetary gearset RS1 than the brake C and the Brake D. In a known manner, the outer disk carrier of the two brakes C, D can be integrated in the transmission housing GG. Also advantageous is the constructive very easy accessibility for the control of these two brakes C, D. In the illustrated embodiment, the two disc packs of the brakes C, D are arranged spatially in a range axially between the clutch assembly I / A / B and the transfer gearset VS , which allows a particularly large disk diameter for the three clutches E, A, B. To save gear length, the two brakes C, D but also, for example, in the axial direction can be arranged in a region radially above the clutch assembly I / A / B, or viewed in the axial direction at least partially radially over the transfer gearset VS.
Wie zuvor auch bei dem in
Auch das in
Auch lässt sich das in
Bezugszeichen reference numeral
-
- EBEB
- Akkumulator accumulator
- EMEM
- Elektromaschine electric machine
- EMCEMC
- Steuergerät der Elektromaschine Control unit of the electric machine
- EMREMR
- Rotor der Elektromaschine Rotor of the electric machine
- EMSEMS
- Stator der Elektromaschine Stator of the electric machine
- SGSG
- Elektrostarter/-Generator Electric starter / generator
- VMVM
- Verbrennungsmotor internal combustion engine
- VNVN
- Kurbelwelle des Verbrennungsmotors Crankshaft of the internal combustion engine
- AKAK
- Anfahrkupplung clutch
- TDTD
- Torsionsdämpfer Dampers
- WDWD
- Drehmomentwandler torque converter
- WKWK
- Wandlerüberbrückungskupplung Converter lockup clutch
- GEGE
- Getriebe transmission
- GGGG
- Getriebegehäuse gearbox
- ABFROM
- Abtriebswelle des Getriebes Output shaft of the transmission
- ANAT
- Antriebswelle des Getriebes Drive shaft of the transmission
- HSHS
- Hauptradsatz des Getriebes Main gearset of the gearbox
- wh1wh1
- erste Welle des Hauptradsatzes first shaft of the main gearset
- wh2wh2
- zweite Welle des Hauptradsatzes second shaft of the main gearset
- wh3VP3
- dritte Welle des Hauptradsatzes third wave of the main gearset
- wh4VP4
- vierte Welle des Hauptradsatzes fourth wave of the main gearset
- wh5WH5
- fünfte Welle des Hauptradsatzes fifth wave of the main gearset
- VSVS
- Vorschaltradsatz des Getriebes Gearset of the gearbox
- wv1WV1
- erste Welle des Vorschaltradsatzes first wave of the transfer gearset
- wv2wv2
- zweite Welle des Vorschaltradsatzes second shaft of the transfer gearset
- wv3WV3
- dritte Welle des Vorschaltradsatzes third wave of the transfer gearset
- wv4PE4
- vierte Welle des Vorschaltradsatzes fourth wave of the transfer gearset
- wv5WV5
- fünfte Welle des Vorschaltradsatzes fifth wave of the transfer gearset
- WW
- Verbindungswelle zwischen Vorschaltradsatz und Hauptradsatz Connecting shaft between the transfer gearset and the main gearset
- AA
- fünftes Schaltelement, verbunden mit dem Vorschaltradsatz fifth switching element connected to the transfer gearset
- BB
- zweites Schaltelement, verbunden mit dem Vorschaltradsatz second switching element, connected to the Vorschaltradsatz
- CC
- erstes Schaltelement, verbunden mit dem Vorschaltradsatz first switching element connected to the Vorschaltradsatz
- DD
- drittes Schaltelement, verbunden mit dem Vorschaltradsatz third switching element connected to the transfer gearset
- Ee
- viertes Schaltelement, verbunden mit dem Vorschaltradsatz fourth shift element connected to the transfer gearset
- HH
- siebtes Schaltelement, verbunden mit dem Hauptradsatz seventh switching element, connected to the main gearset
- MM
- sechstes Schaltelement, verbunden mit dem Hauptradsatz sixth switching element, connected to the main gearset
- RS1RS1
- erster Planetenradsatz first planetary gear set
- SO1SO1
- Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes Sun gear of the first planetary gear set
- SO1ASO1A
- erstes Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes first sun gear of the first planetary gear set
- SO1BSO1B
- zweites Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes second sun gear of the first planetary gear set
- ST1ST1
- Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes Planetary carrier of the first planetary gear set
- HO1HO1
- Hohlrad des ersten Planetenradsatzes Ring gear of the first planetary gear set
- RS2RS2
- zweiter Planetenradsatz second planetary gear set
- SO2SO2
- Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes Sun gear of the second planetary gear set
- ST2ST2
- Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes Planet carrier of the second planetary gear set
- ST12ST12
- gemeinsamer Planetenradträger des ersten und zweiten Planetenradsatzes common planet carrier of the first and second planetary gear set
- HO2HO2
- Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes Ring gear of the second planetary gear set
- HO12HO12
- gemeinsames Hohlrad des ersten und zweiten Planetenradsatzes common ring gear of the first and second planetary gear set
- RS3RS3
- dritter Planetenradsatz third planetary gear set
- SO3SO3
- Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes Sun gear of the third planetary gear set
- ST3ST3
- Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes Planet carrier of the third planetary gear set
- HO3HO3
- Hohlrad des dritten Planetenradsatzes Ring gear of the third planetary gear set
- RS4RS4
- vierter Planetenradsatz fourth planetary gear set
- SO4SO4
- Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes Sun gear of the fourth planetary gear set
- ST4ST4
- Planetenradträger des vierten Planetenradsatzes Planet carrier of the fourth planetary gear set
- HO4HO4
- Hohlrad des vierten Planetenradsatzes Ring gear of the fourth planetary gear set
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 2015/0099603 A1 [0004] US 2015/0099603 A1 [0004]
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