DE102004030115A1

DE102004030115A1 - Siebenganggetriebe

Info

Publication number: DE102004030115A1
Application number: DE102004030115A
Authority: DE
Inventors: Paul D. Ann Arbor Stevenson
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2005-01-27
Also published as: US7014590B2; US20040266582A1

Abstract

Ein Siebenganggetriebe umfasst eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle und drei Planetenradsätze. Ein Verbindungselement bringt Elemente des zweiten und des dritten Planetenradsatzes kontinuierlich in Verbindung. Es sind sechs Drehmomentübertragungsmechanismen zwischen den Planetenradsätzen und einem Getriebegehäuse vorgesehen. Die sechs Drehmomentübertragungsmechanismen stehen in Kombinationen von jeweils zweien in Eingriff, um sieben Vorwärtsübersetzungen und eine Rückwärtsübersetzung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle herzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe mit drei Planetenradsätzen, die durch sechs Drehmomentübertragungsmechanismen gesteuert werden, um sieben Vorwärtsübersetzungen und eine Rückwärtsübersetzung bereitzustellen.
Pkw umfassen einen Antriebsstrang, der aus einem Motor, einem Mehrganggetriebe und einem Differential oder Achsantrieb besteht. Das Mehrganggetriebe erhöht den Gesamtbetriebsbereich des Fahrzeugs, indem es zulässt, dass der Motor mehrfach über seinen Drehmomentbereich hinweg arbeiten kann. Die Anzahl von Vorwärtsübersetzungen, die bei dem Getriebe verfügbar sind, bestimmt die Häufigkeit, wie oft der Motordrehmomentbereich durchlaufen werden kann. Frühe Automatikgetriebe wiesen zwei Drehzahlbereiche auf. Dies begrenzte den Gesamtdrehzahlbereich des Fahrzeugs stark und erforderte daher einen relativ großen Motor, der einen weiten Drehzahl- und Drehmomentbereich erzeugen konnte. Dies führte dazu, dass der Motor während der Fahrt an einem spezifischen Kraftstoffverbrauchspunkt arbeitete, der nicht der Punkt mit dem besten Wirkungsgrad war. Daher waren handgeschaltete Getriebe (Getriebe mit Vorgelegewelle) am beliebtesten.
Mit dem Aufkommen von Drei- und Viergang-Automatikgetrieben nahm die Beliebtheit des automatisch schaltenden Getriebes (Planetenradgetriebes) bei den Autofahrern zu. Diese Getriebe verbesserten die Arbeitsleistung und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs. Die erhöhte Anzahl von Übersetzungen reduziert die Stufengröße zwischen den Übersetzungsverhältnissen und verbessert daher die Schaltqualität des Getriebes, indem die Gangwechsel bei normaler Fahrzeugbeschleunigung für den Fahrer im Wesentlichen nicht wahrnehmbar gemacht werden.

Es ist vorgeschlagen worden, die Anzahl von Vorwärtsübersetzungen auf sechs oder mehr zu erhöhen. Sechsganggetriebe sind offenbart in U.S.-Patent Nr. 4,070,927, das an Polack am 31. Januar 1978 erteilt wurde; U.S.-Patent Nr. 6,071,208, das an Koivunen am 6. Juni 2000 erteilt wurde; U.S.-Patent Nr. 5,106,352, das an Lepelletier am 21. April 1992 erteilt wurde; und U.S.-Patent Nr. 5,599,251, das an Beim & McCarrick am 4. Februar 1997 erteilt wurde.

Sechsganggetriebe bieten mehrere Vorteile gegenüber Vier- und Fünfganggetrieben, die eine verbesserte Fahrzeugbeschleunigung und eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit umfassen. Während viele Lkw Lastschaltgetriebe mit sechs oder mehr Vorwärtsübersetzungen anwenden, werden aufgrund der Größe und Komplexität dieser Getriebe Pkw noch mit Drei- und Viergang-Automatikgetrieben und relativ wenigen Fünf- oder Sechsgangeinrichtungen hergestellt. Das Getriebe von Polack bietet sechs Vorwärtsübersetzungen mit drei Planetenradsätzen, zwei Kupplungen und drei Bremsen. Die Patente von Koivunen und Beim benutzen sechs Drehmomentübertragungseinrichtungen, die vier Bremsen und zwei Kupplungen umfassen, um sechs Vorwärtsübersetzungen und eine Rückwärtsübersetzung herzustellen. Das Patent von Lepelletier wendet drei det drei Planetenradsätze, drei Kupplungen und zwei Bremsen an, um sechs Vorwärtsübersetzungen bereitzustellen. Einer der Planetenradsätze wird derart positioniert und betrieben, dass zwei Antriebselemente mit fester Drehzahl für die verbleibenden beiden Planetenradsätze hergestellt werden.

Siebenganggetriebe sind in den U.S.-Patenten Nr. 4,709,594 an Maeda; 6,053,839 an Baldwin et al.; und 6,083,135 an Baldwin et al. offenbart. Siebenganggetriebe bieten weitere Verbesserungen in Bezug auf Beschleunigung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit gegenüber Sechsganggetrieben. Jedoch ist die Entwicklung von Sieben- und Achtganggetrieben ähnlich wie bei den oben diskutierten Sechsganggetrieben wegen der Komplexität, Größe und Kosten ausgeschlossen worden.

Es wird ein Siebenganggetriebe bereitgestellt, das einen minimalen Inhalt verwendet, und auf eine Weise, die angestrebte Gangstufen und ein breites Gesamtübersetzungsverhältnis erzielt.

Im Besonderen umfasst das Mehrganggetriebe eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle und eine Planetenradanordnung mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Planetenradsatz. Jeder Planetenradsatz weist ein erstes, ein zweites und ein drittes Element auf. Die Antriebswelle steht kontinuierlich mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung, und die Abtriebswelle steht kontinuierlich mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes in Verbindung. Das erste Element des zweiten Planetenradsatzes steht integral mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes in Verbindung. Das dritte Element des ersten Planetenradsatzes steht kontinuierlich mit einem Getriebegehäuse in Verbindung.

Ein Verbindungselement bringt das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes in Verbindung. Ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus bringt das zweite Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes in Verbindung. Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus bringt das erste Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes in Verbindung. Ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus bringt das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem Getriebegehäuse in Verbindung. Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus bringt das zweite Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung. Ein fünfter Drehmomentübertragungsmechanismus bringt das erste Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes in Verbindung. Ein sechster Drehmomentübertragungsmechanismus bringt das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem Getriebegehäuse in Verbindung.

Der erste, der zweite, der dritte, der vierte, der fünfte und der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus stehen in Kombinationen von jeweils zweien in Eingriff, um sieben Vorwärtsübersetzungen und eine Rückwärtsübersetzung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle herzustellen.

Vorzugsweise ist jedes der ersten Elemente ein Hohlrad, jedes der zweiten Elemente ist eine Planetenträgeranordnung und jedes der dritten Elemente ist ein Sonnenrad.

Die Hohlräder des zweiten und des dritten Planetenradsatzes können ein einziges lang gestrecktes Hohlrad sein oder sie können zwei Hohlräder sein, die über eine Hohlwelle miteinander verbunden und durch einen Abstandshalter und ein Federelement voneinander getrennt sind.

Der erste und der zweite Planetenradsatz sind einfache Planetenradsätze, und der dritte Planetenradsatz ist ein zusammengesetzter Planetenradsatz.

Der erste, der zweite, der vierte und der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus sind rotierende Kupplungen, und der dritte und der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus sind Bremsen.

Der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus kann zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz oder an einer Stelle angeordnet sein, die nicht zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Planetenradsatz liegt (d.h. links von dem am weitesten links angeordneten Planetenradsatz in irgendeiner der Figuren).

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen zeigt:
1 ein Hebeldiagramm eines erfindungsgemäßen Getriebes;
2 ein Stick-Diagramm, das dem Hebeldiagramm von 1 entspricht;
3a und 3b eine Wahrheitstabelle bzw. eine Tabelle der Verhältnisse von Hohlrad zu Sonnenrad, das den Diagrammen der 1 und 2 entspricht;
4 eine Ansicht im Teillängsschnitt eines Getriebes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
5 eine Ansicht im Teillängsschnitt eines Getriebes gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
6 eine Ansicht im Teillängsschnitt eines Getriebes gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt ein Hebeldiagramm eines erfindungsgemäßen Getriebes. Die Mechanismen werden hierin anhand des schematischen oder Stick-Diagramms von 2 beschrieben, in welchem sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauelemente in 1 beziehen.
In 2 ist ein Antriebsstrang 10 mit einem herkömmlichen Motor samt Drehmomentwandler 12, einem Planetengetriebe 14 und einem herkömmlichen Achsantriebsmechanismus 16 gezeigt.
Das Planetengetriebe 14 umfasst eine Antriebswelle 17, die kontinuierlich mit dem Motor samt Drehmomentwandler 12 in Verbindung steht, eine Planetenradanordnung 18 und eine Abtriebswelle 19, die kontinuierlich mit dem Achsantriebsmechanismus 16 in Verbindung steht. Die Planetenradanordnung 18 umfasst drei Planetenradsätze 20, 30 und 40.
Der Planetenradsatz 20 (der erste Planetenradsatz) umfasst ein Sonnenrad 22, ein Hohlrad 24 und eine Planetenträgeranordnung 26. Die Planetenträgeranordnung 26 umfasst mehrere Planetenräder 27, die drehbar an einem Träger 29 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 22 als auch dem Hohlrad 24 angeordnet sind.
Der Planetenradsatz 30 (der zweite Planetenradsatz) umfasst ein Sonnenrad 32, ein Hohlrad 34 und eine Planetenträgeranordnung 36. Die Planetenträgeranordnung 36 umfasst mehrere Planetenräder 37, die drehbar an einem Träger 39 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 32 als auch dem Hohlrad 34 angeordnet sind.
Der Planetenradsatz 40 (der dritte Planetenradsatz) umfasst ein Sonnenrad 42, ein Hohlrad 44 und einen Planetenradsatz 46. Das Hohlrad 34 steht integral mit dem Hohlrad 44 in Verbindung. Mit anderen Worten sind die Hohlräder 34, 44 durch ein einziges lang gestrecktes Hohlrad gebildet oder miteinander über eine Hohlwelle verbunden, mit der beide Hohlräder 34, 44 über eine Kerbverzahnung verbunden sind. Die Planetenträgeranordnung 46 umfasst mehrere Planetenräder 47, 48, die drehbar an einem Träger 49 montiert sind. Die Planetenräder 47 sind in kämmender Beziehung mit dem Hohlrad 44 angeordnet, und die Planetenräder 48 sind in kämmender Beziehung mit dem Sonnenrad 42 angeordnet. Die Planetenräder 47, 48 kämmen auch miteinander.
Die Planetenradanordnung 18 umfasst auch sechs Drehmomentübertragungsmechanismen. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 56, 58 sind rotierende Drehmomentübertragungsmechanismen, die gewöhnlich als Kupplungen bezeichnet werden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 54, 59 sind feststehende Drehmomentübertragungsmechanismen, die gewöhnlich als Bremsen oder Reaktionskupplungen bezeichnet werden.
Die Antriebswelle 17 steht kontinuierlich mit dem Hohlrad 24 in Verbindung, und die Abtriebswelle 19 steht kontinuierlich mit dem Hohlrad 44 in Verbindung. Ein Verbindungselement 70 bringt die Planetenträgeranordnung 36 kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung 46 in Verbindung. Das Sonnenrad 42 steht kontinuierlich mit dem Getriebegehäuse 60 (d.h. einem feststehenden Element) in Verbindung.
Die Planetenträgeranordnung 26 kann selektiv mit dem Sonnenrad 42 über die Kupplung 50 in Verbindung gebracht werden. Das Hohlrad 24 kann selektiv mit dem Sonnenrad 42 über die Kupplung 52 in Verbindung gebracht werden. Das Sonnenrad 32 kann selektiv mit dem Getriebegehäuse 60 über die Bremse 54 in Verbindung gebracht werden. Die Planetenträgeranordnung 26 kann selektiv mit dem Sonnenrad 32 über die Kupplung 56 in Verbindung gebracht werden. Das Hohlrad 24 kann selektiv mit der Planetenträgeranordnung 46 über die Kupplung 58 in Verbindung gebracht werden. Die Planetenträgeranordnung 36 kann selektiv mit dem Getriebegehäuse 60 über die Kupplung 59 in Verbindung gebracht werden.
Die beigefügten Ansprüche beziehen sich auf erste, zweite und dritte Elemente, die das Hohlrad, die Planetenträgeranordnung bzw. das Sonnenrad der jeweiligen Zahnradsätze sind.
Wie es in der Wahrheitstabelle (d.h. Kupplungstabelle) von 3a gezeigt ist, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56, 58, 59 selektiv in Kombinationen von jeweils zweien in Eingriff gebracht, um sieben Vorwärtsübersetzungen und eine Rückwärtsübersetzung bereitzustellen. Es ist anzumerken, dass in der Wahrheitstabelle der Drehmomentübertragungsmechanismus 59 im neutralen Zustand in Eingriff bleibt, wodurch der Vorwärts/Rückwärts-Gangwechsel vereinfacht wird.
Um die Rückwärtsübersetzung herzustellen, werden die Kupplung 56 und die Bremse 59 in Eingriff gebracht. Die Kupplung 56 bringt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Sonnenrad 32 in Verbindung, und die Bremse 59 bringt die Planetenträgeranordnung 36 mit dem Getriebegehäuse 60 in Verbindung. Wie es in der Wahrheitstabelle dargestellt ist, beträgt der Gesamtzahlenwert der Rückwärtsübersetzung –2,763.
Die erste Vorwärtsübersetzung wird mit dem Eingriff der Kupplung 50 und der Bremse 59 hergestellt. Die Kupplung 50 bringt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Sonnenrad 42 in Verbindung, und die Bremse 59 bringt die Planetenträgeranordnung 36 mit dem Getriebegehäuse 60 in Verbindung. Der Gesamtzahlenwert der ersten Vorwärtsübersetzung beträgt 4,713, wie es in der Wahrheitstabelle angegeben ist.
Die zweite Vorwärtsübersetzung wird mit dem Eingriff der Kupplung 50 und der Bremse 54 hergestellt. Die Kupplung 50 bringt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Sonnenrad 42 in Verbindung, und die Bremse 54 bringt das Sonnenrad 32 mit dem Getriebegehäuse 60 in Verbindung. Der Gesamtzahlenwert der zweiten Vorwärtsübersetzung beträgt 2,769, wie es in der Wahrheitstabelle angegeben ist.
Die dritte Vorwärtsübersetzung wird mit dem Eingriff der Kupplungen 50, 56 hergestellt. Die Kupplung 50 bringt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Sonnenrad 42 in Verbindung, und die Kupplung 56 bringt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Sonnenrad 32 in Verbindung. Der Gesamtzahlenwert der dritten Vorwärtsübersetzung beträgt 1,625, wie es in der Wahrheitstabelle angegeben ist.
Die vierte Vorwärtsübersetzung wird mit dem Eingriff der Kupplungen 50, 58 hergestellt. Wieder bringt die Kupplung 50 die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Sonnenrad 42 in Verbindung, und die Kupplung 58 bringt das Hohlrad 24 mit der Planetenträgeranordnung 46 in Verbindung. Der Gesamtzahlenwert der vierten Vorwärtsübersetzung beträgt 1,153, wie es in der Wahrheitstabelle angegeben ist.
Die fünfte Vorwärtsübersetzung wird mit dem Eingriff der Kupplungen 52, 58 hergestellt. Die Kupplung 52 bringt das Hohlrad 24 mit dem Sonnenrad 42 in Verbindung, und die Kupplung 58 bringt das Hohlrad 24 mit der Planetenträgeranordnung 46 in Verbindung. In dieser Konfiguration steht die Antriebswelle 17 direkt mit der Abtriebswelle 19 in Verbindung, so dass der Gesamtzahlenwert der fünften Vorwärtsübersetzung 1 ist, wie es in der Wahrheitstabelle angegeben ist.
Die sechste Vorwärtsübersetzung wird mit dem Eingriff der Kupplungen 56, 58 hergestellt. Die Kupplung 56 bringt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Sonnenrad 32 in Verbindung, und die Kupplung 58 bringt das Hohlrad 24 mit der Planetenträgeranordnung 46 in Verbindung. Der Gesamtzahlenwert der sechsten Vorwärtsübersetzung beträgt 0,815, wie es in der Wahrheitstabelle angegeben ist.
Die siebte Vorwärtsübersetzung wird mit dem Eingriff der Bremse 54 und der Kupplung 58 hergestellt. Die Bremse 54 bringt das Sonnenrad 32 mit dem Getriebegehäuse 60 in Verbindung, und die Kupplung 58 bringt das Hohlrad 24 mit der Planetenträgeranordnung 46 in Verbindung. Der Zahlenwert der siebten Vorwärtsübersetzung beträgt 0,630, wie es in der Wahrheitstabelle angegeben ist.
Wie es oben ausgeführt ist, sind die Eingriffspläne für die Drehmomentübertragungsmechanismen in der Wahrheitstabelle von 3a gezeigt. Diese Wahrheitstabelle liefert auch ein Beispiel von Übersetzungen, die unter Verwendung der Zähneverhältnisse von Hohlrad zu Sonnenrad verfügbar sind, die beispielhaft in der Tabelle von R/S-Verhältnissen von 3b angegeben sind. Das R1/S1-Verhältnis ist das Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40; das R2/S2-Verhältnis ist das Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradesatzes 30; und das R3/S3-Verhältnis ist das Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20. Die Wahrheitstabelle von 3a beschreibt auch die Gangstufen, die unter Verwendung der angegebenen Beispielzähneverhältnisse erzielt werden können. Beispielsweise beträgt das Gangstufenverhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Vorwärtsübersetzungsverhältnis 1,70, während das Gangstufenverhältnis zwischen dem Rückwärtsübersetzungsverhältnis und dem ersten Vorwärtsübersetzungsverhältnis –0,59 beträgt. Aus der Wahrheitstabelle von 3 kann auch leicht festgestellt werden, dass alle Vorwärtsgangwechsel mit einer einzigen Stufe von der Art mit einem einzigen Übergang sind.
Das Stick-Diagramm von 2 zeigt die Kupplung 52, die zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz 20, 30 angeordnet ist. Jedoch könnte die Kupplung 52 alternativ links von dem Planetenradsatz 20 angeordnet sein.
4 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kupplung 52 links von dem Planetenradsatz 20 angeordnet ist, im Gegensatz zu der in 2 gezeigten Ausgestaltung, bei der die Kupplung 52 rechts von dem Planetenradsatz 20 angeordnet ist. Dementsprechend befindet sich bei dieser Ausgestaltung die Kupplung 52 an eine Stelle, die nicht zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Planetenradsatz liegt.
In 4 werden gleiche Bezugszeichen dazu verwendet, sich auf gleiche Bauelemente der 1 und 2 zu beziehen.
4 zeigt den Zusammenhang zwischen den Planetenradsätzen 20, 30, 40 und den Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56, 58, 59. Die Kupplung 50 wird wie gezeigt durch den Kolben 80 gegen die Kraft der Rückstellfeder 82 aufgebracht.
Die Kupplung 52 wird durch den Kolben 84 über das Kugellager 86 und die Aufbringungsplatte 84a aufgebracht, wenn Fluid in die Aufbringungskammer 88 hineingedrückt wird. Der Kolben 84 kann sich infolge der Relativbewegung, die durch das Lager 86 zugelassen wird, mit einer anderen Geschwindigkeit als die Aufbringungsplatte 84a drehen, die mit der Geschwindigkeit des Hohlrades 24 rotiert.
Die Bremse 54 wird durch den Kolben 90 aufgebracht, wenn Fluid in die Aufbringungskammer 92 gedrückt wird.
Die Kupplung 56 wird durch das Kronenkolbenelement 94 aufgebracht.
Die Kupplung 58 wird durch den Kolben 96 aufgebracht, wenn das Fluid in die Aufbringungskammer 98 hineingedrückt wird, und der Kolben 96 bewegt sich gegen die Vorspannung der Rückstellfeder 100.
Die Bremse 59 wird durch den Kolben 102 aufgebracht, wenn Aufbringungsfluid in die Aufbringungskammer 104 gedrückt wird, was bewirkt, dass der Kolben 102 sich gegen die Vorspannung der Rückstellfeder 106 bewegt.
4 veranschaulicht auch die integrale oder einstückige Verbindung der Hohlräder 34, 44. Die Hohlräder 34, 44 sind mit einer Hohlwelle 110 über eine Kerbverzahnung verbunden und durch einen Abstandshalter 112 und eine Rückstellfeder 114 getrennt.
5 zeigt eine Ansicht im Teillängsschnitt eines Getriebes 110 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausgestaltung umfasst drei Planetenradsätze 120, 130, 140. Der erste Planetenradsatz 120 umfasst ein Sonnenrad 122, ein Hohlrad 124 und ein Planetenrad 127. Das Planetenrad 127 kämmt sowohl mit dem Sonnenrad 122 als auch mit dem Hohlrad 124 und ist durch den Träger 126 gelagert.
Der Planetenradsatz 130 umfasst ein Sonnenrad 132, ein Hohlrad 134 und ein Planetenrad (nicht gezeigt), das durch einen Träger 136 gelagert ist.
Der Planetenradsatz 140 ist ein zusammengesetzter Planetenradsatz, der ein Sonnenrad 142, ein Hohlrad 144 und Planetenräder 148 umfasst. Die Planetenräder 148 sind an einem Träger 146 gelagert, der mit dem Träger 136 durch ein Verbindungselement, welches nicht gezeigt ist (das dem Verbindungselement 70 von 1 entspricht) integral in Verbindung steht.
Die Hohlräder 134, 144 stehen integral in Verbindung, indem sie mit einer Hohlwelle 171 über eine Kerbverzahnung verbunden und durch einen Abstandshalter 173 und ein Federelement 175 getrennt sind.
Die verschiedenen Elemente der Planetenradsätze 120, 130, 140 können selektiv miteinander und mit dem Getriebegehäuse 160 über die Drehmomentübertragungsmechanismen 150, 152, 154, 156, 158 und 159 in Verbindung gebracht werden. Die Verbindungen von 5 entsprechen dem Hebeldiagramm von 2. Im Besonderen entsprechen in 5 die Drehmomentübertragungsmechanismen 150, 152, 154, 156, 158, 159 funktionell den Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56, 58 bzw. 59 aus den 1 – 3b.
Die Kupplung 150 wird durch den Kolben 162 aufgebracht, wenn Fluid in die Aufbringungskammer 164 gedrückt wird, um den Kolben 162 gegen die Kraft der Rückstellfeder 156 zu bewegen.
Die Kupplung 152 wird durch den Kolben 168 aufgebracht, wenn Fluid in die Aufbringungskammer 170 gedrückt wird. Der Kolben 168 ist an einem Gehäuseelement 172 gelagert, das integral mit dem Hohlrad 124 in Verbindung steht.
Die Kupplung 154 wird durch den Kolben 174 aufgebracht, wenn Fluid in die Aufbringungskammer 176 gedrückt wird, um den Kolben 174 gegen die Kraft der Rückstellfeder 178 zu bewegen.
Der Drehmomentübertragungsmechanismus 156 wird durch die Bewegung des Kronenkolbenelements 180 aufgebracht, wenn der Kolben 182 durch das Einspritzen von Fluid in die Aufbringungskammer 184 betätigt wird.
Die Kupplung 158 wird durch den Kolben 186 aufgebracht, wenn Fluid in die Aufbringungskammer 188 gedrückt wird, um den Kolben 186 gegen die Kraft der Rückstellfeder 190 vorzurücken.
Die Kupplung 159 wird durch den Kolben 192 aufgebracht, wenn Fluid in die Aufbringungskammer 194 gedrückt wird, um den Kolben 192 gegen die Kraft der Rückstellfeder 196 zu bewegen.
6 ist eine Ansicht im Teillängsschnitt eines Getriebes 210 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Dieses Getriebe 210 umfasst drei Planetenradsätze, obwohl nur der erste Planetenradsatz 220 gezeigt ist. Der Planetenradsatz 220 umfasst ein Sonnenrad 222, ein Hohlrad 224 und ein Planetenrad 227, das durch einen Träger 226 gelagert ist. Fünf der sechs Drehmomentsübertragungsmechanismen, die 2 entsprechen, sind in 6 dargestellt. Kupplung 250 entspricht Kupplung 50 von 2; Kupplung 252 entspricht Kupplung 52 von 2; Kupplung 254 entspricht Kupplung 54 von 2; Kupplung 256 entspricht Kupplung 56 von 2; und Kupplung 258 entspricht Kupplung 58 von 2. Eine Kupplung, die der Kupplung 59 von 2 entspricht, ist ebenfalls enthalten, aber nicht gezeigt. Ihre Lage und Funktion wäre ähnlich wie der in 5 gezeigten Kupplung 159.
Nach 6 wird die Kupplung 250 durch die Bewegung des Kolbens 272 gegen die Kraft der Rückstellfeder 274 aufgebracht, wenn Fluid in die Aufbringungskammer 276 gedrückt wird.
Die Kupplung 252 wird durch den Kolben 278 gegen die Kraft der Rückstellfeder 280 aufgebracht, wenn Fluid in die Aufbringungskammer 282 gedrückt wird.
Die Kupplung 254 wird durch die Bewegung des Kolbens 284 gegen die Kraft der Rückstellfeder 286 aufgebracht, wenn Fluid in die Aufbringungskammer 288 gedrückt wird.
Die Kupplung 256 wird durch die Kolbenelemente 290, 292 aufgebracht, wenn Fluid in die Aufbringungskammer 294 gedrückt wird, um das Kolbenelement 292 gegen die Kraft der Rückstellfeder 296 zu bewegen.
Die Kupplung 258 wird durch die Bewegung des Kolbens 298 gegen die Kraft der Rückstellfeder 300 aufgebracht, wenn Fluid in die Aufbringungskammer 302 gedrückt wird.
Die Kolbenelemente 272 und 292 sind an dem rotierenden Träger 304 gelagert, der mit dem Träger 226 in Verbindung steht.
Die in den 4 bis 6 gezeigten Getriebe werden gemäß der Wahrheitstabelle von 3a betrieben.
Ein Siebenganggetriebe umfasst eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle und drei Planetenradsätze. Ein Verbindungselement bringt Elemente des zweiten und des dritten Planetenradsatzes kontinuierlich in Verbindung. Es sind sechs Drehmomentübertragungsmechanismen zwischen den Planetenradsätzen und einem Getriebegehäuse vorgesehen. Die sechs Drehmomentübertragungsmechanismen stehen in Kombinationen von jeweils zweien in Eingriff, um sieben Vorwärtsübersetzungen und eine Rückwärtsübersetzung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle herzustellen.

Claims

Mehrganggetriebe, umfassend: eine Antriebswelle (17), eine Abtriebswelle (19), eine Planetenradanordnung (18) mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Planetenradsatz (20, 30, 40; 120, 130, 140; 220), wobei jeder Planetenradsatz ein erstes, ein zweites und ein drittes Element (24, 26, 22, 34, 36, 32, 44, 46, 42; 124, 126, 122, 134, 136, 132, 144, 146, 142; 224, 226, 222) aufweist, die Antriebswelle (17) kontinuierlich mit dem ersten Element (24; 124; 224) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) in Verbindung steht, und die Abtriebswelle (19) kontinuierlich mit dem ersten Element (44; 144) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung steht, das erste Element (34; 134) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) integral mit dem ersten Element (44; 144) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung steht, und das dritte Element (22; 122; 222) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) kontinuierlich mit einem Getriebegehäuse (60; 160) in Verbindung steht, ein Verbindungselement (70), das das zweite Element (36; 136) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) kontinuierlich mit dem zweiten Element (46; 146) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung bringt, einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus (50; 150; 250), der das zweite Element (26; 126; 226) des ersten Plane tenradsatzes (20; 120; 220) selektiv mit dem dritten Element (42; 142) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung bringt, einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus (52; 152; 252), der das erste Element (24; 124; 224) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) selektiv mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung bringt, einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus (54; 154; 254), der das dritte Element (32; 132) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) selektiv mit dem Getriebegehäuse (60; 160) in Verbindung bringt, einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus (56; 156; 256), der das zweite Element (26; 126; 226) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) selektiv mit dem dritten Element (32; 132) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) in Verbindung bringt, einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus (58; 158; 258), der das erste Element (24; 124; 224) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) selektiv mit dem zweiten Element (46; 146) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung bringt, einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus (59; 159), der das zweite Element (36; 136) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) selektiv mit dem Getriebegehäuse (60; 160) in Verbindung bringt, wobei der erste, der zweite, der dritte, der vierte, der fünfte und der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus (50, 52, 54, 56, 58, 59; 150, 152, 154, 156, 158, 159 ; 250, 252, 254, 256, 258) in Kombinationen von jeweils zweien in Eingriff stehen, um sieben Vorwärtsübersetzungen und eine Rückwärtsübersetzung zwischen der Antriebswelle (17) und der Abtriebswelle (19) herzustellen.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (34; 134) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) und das erste Element (44; 144) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) ein einziges lang gestrecktes Hohlrad umfassen.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Planetenradsatz (20, 30; 120, 130) einfache Planetenradsätze sind und der dritte Planetenradsatz (40; 140) ein zusammengesetzter Planetenradsatz ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der ersten Elemente (24, 34, 44; 124, 134, 144; 224) ein Hohlrad ist, jedes der zweiten Elemente (26, 36, 46; 126, 136, 146; 226) eine Planetenträgeranordnung ist und jedes der dritten Elemente (22, 32, 42; 122, 132, 142; 222) ein Sonnenrad ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite, der vierte und der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus (50, 52, 56, 58; 50, 152, 156, 158; 250, 252, 256, 258) rotierende Kupplungen umfassen, und der dritte und der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus (54, 59; 154, 159; 254) Bremsen umfassen.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (34; 134) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) und das erste Element (44; 144) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) Hohlräder umfassen, die integral durch eine Hohlwelle (110; 171) in Verbindung stehen, mit der beide Hohlräder über ein Kerbverzahnung verbunden sind.
Getriebe nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Abstandshalter (112; 173) und ein Federelement (114; 175), die zwischen dem ersten Element (34; 134) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) und dem ersten Element (44; 144) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) angeordnet sind.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus (52; 152; 252) zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz (20, 30; 120; 130) angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus (52) an einer Stelle angeordnet ist, die nicht zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Planetenradsatz liegt.
Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus (152) ein Kolben (168) in Eingriff steht, der von einem Gehäuseelement (172) getragen ist und mit diesem rotiert, welches integral mit dem Hohlrad (124) des ersten Planetenradsatzes (120) in Verbindung steht.
Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus (252) ein Kolben (278) in Eingriff steht, der von einem Gehäuseelement getragen ist und mit diesem rotiert, welches integral mit der Planetenträgeranordnung (226) des ersten Planetenradsatzes (220) in Verbindung steht.
Mehrganggetriebe, umfassend: eine Antriebswelle (17), eine Abtriebswelle (19), eine Planetenradanordnung (18) mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Planetenradsatz (20, 30, 40; 120, 130, 140; 220), wobei jeder Planetenradsatz ein Hohlrad (24, 34, 44; 124, 134, 144; 224), eine Planetenträgeranordnung (26, 36, 46; 126, 136, 146; 226) und ein Sonnenrad (22, 32, 42; 122, 132, 142; 222) aufweist, wobei die Antriebswelle (17) kontinuierlich mit dem Hohlrad (24, 124, 224) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) in Verbindung steht, und die Abtriebswelle (19) kontinuierlich mit dem Hohlrad (44, 144) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung steht, das Hohlrad (34, 134) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) integral mit dem Hohlrad (44, 144) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung steht, und das Sonnenrad (22, 122; 222) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) kontinuierlich mit einem Getriebegehäuse (60; 160) in Verbindung steht, ein Verbindungselement (70), das die Planetenträgeranordnung (36; 136) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung (46; 146) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung bringt, einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus (50; 150; 250), der die Planetenträgeranordnung (26; 126, 226) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) selektiv mit dem Sonnenrad (42; 142) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung bringt, einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus (52; 152; 252), der das Hohlrad (24; 124; 224) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) selektiv mit dem Sonnenrad (42; 142) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung bringt, einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus (54; 154; 254), der das Sonnenrad (32; 132) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) selektiv mit dem Getriebegehäuse (60; 160) in Verbindung bringt, einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus (56; 156; 256), der die Planetenträgeranordnung (26; 126; 226) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) selektiv mit dem Sonnrad (32; 132) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) in Verbindung bringt, einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus (58; 158; 258), der das Hohlrad (24; 124; 224) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) selektiv mit der Planetenträgeranordnung (46; 146) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung bringt, einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus (59; 159), der die Planetenträgeranordnung (36; 136) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) selektiv mit dem Getriebegehäuse (60; 160) in Verbindung bringt, wobei der erste, der zweite, der dritte, der vierte, der fünfte und der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus (50, 52, 54, 56, 58, 59; 150, 152, 154, 156, 158, 159 ; 250, 252, 254, 256, 258) in Kombinationen von jeweils zweien in Eingriff stehen, um sieben Vorwärtsübersetzungen und eine Rückwärtsübersetzung zwischen der Antriebswelle (17) und der Abtriebswelle (19) herzustellen.
Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (36; 136) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) und das Hohlrad (46; 146) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) ein einziges lang gestrecktes Hohlrad umfassen.
Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Planetenradsatz (20, 30; 120, 130) einfache Planetenradsätze sind, und der dritte Planetenradsatz (40; 140) ein zusammengesetzter Planetenradsatz ist.
Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite, der vierte und der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus (50, 52, 56, 58; 150, 152, 156, 158; 250, 252, 256, 258) rotierende Kupplungen umfassen, und der dritte und der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus (54, 59; 154, 159; 254) Bremsen umfassen.
Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (34; 134) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) und das Hohlrad (44; 144) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) integral durch eine Hohlwelle (110; 171) in Verbindung stehen, mit der beide Hohlräder (34, 44; 134, 144) über eine Kerbverzahnung verbunden sind.
Getriebe nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen Abstandshalter (112; 173) und ein Federelement (114; 175), die zwischen dem Hohlrad (34; 134) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) und dem Hohlrad (44; 144) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) angeordnet sind.
Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus (52; 252) zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz (20, 30; 220, 230) angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenträgeranordnung (136) des zweiten Planetenradsatzes (130) kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung (146) des dritten Planetenradsatzes (140) in Verbindung steht, und der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus (152) an einer Stelle angeordnet ist, die nicht zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Planetenradsatz liegt.
Mehrganggetriebe, umfassend: eine Antriebswelle (17), eine Abtriebswelle (19), eine Planetenradanordnung (18) mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Planetenradsatz (20, 30, 40; 120, 130, 140; 220, 230, 240), wobei jeder Planetenradsatz ein Hohlrad (24, 34, 44; 124, 134, 144; 224), eine Planetenträgeranordnung (26, 36, 46; 126, 136, 146; 226) und ein Sonnenrad (22, 32, 42; 122, 132, 142; 222) aufweist, wobei der zweite Planetenradsatz (30; 130) ein einfacher Planetenradsatz ist und der dritte Planetenradsatz (40; 140) ein zusammengesetzter Planetenradsatz ist, die Antriebswelle (17) kontinuierlich mit dem Hohlrad (24; 124; 224) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) in Verbindung steht, und die Abtriebswelle (19) kontinuierlich mit dem Hohlrad (44; 144) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung steht, das Hohlrad (34; 134) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) integral mit dem Hohlrad (44; 144) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung steht, und das Sonnenrad (22, 122, 222) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) kontinuierlich mit einem Getriebegehäuse (60; 160) in Verbindung steht, wobei das Hohlrad (34; 134) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) und das Hohlrad (44; 144) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) integral durch eine Hohlwelle (110; 171) in Verbindung stehen, mit der beide Hohlräder (34, 44; 134, 144) über eine Kerbverzahnung verbunden sind, und ein Abstandshalter (112; 173) und ein Federelement (114; 175) zwischen dem Hohlrad (34; 134) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) und dem Hohlrad (44; 144) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) angeordnet sind, ein Verbindungselement (70), das die Planetenträgeranordnung (36; 136) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung (46; 146) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung bringt, einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus (50; 150; 250), der die Planetenträgeranordnung (26; 126; 226) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) selektiv mit dem Sonnenrad (42; 142) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung bringt, einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus (52; 152; 252), der das Hohlrad (24; 124; 224) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) selektiv mit dem Sonnenrad (42; 142) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung bringt, wobei der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus (52; 152; 252) zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz (20, 30; 120, 130) angeordnet ist, einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus (54; 154; 254), der das Sonnenrad (32; 132) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) selektiv mit dem Getriebegehäuse (60; 160) in Verbindung bringt, einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus (56; 156; 256), der die Planetenträgeranordnung (26; 126; 226) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) selektiv mit dem Sonnrad (32; 132) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) in Verbindung bringt, einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus (58; 158; 258), der das Hohlrad (24; 124; 224) des ersten Planetenradsatzes (20; 120; 220) selektiv mit der Planetenträgeranordnung (46; 146) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung bringt, einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus (59; 159), der die Planetenträgeranordnung (36; 136) des zweiten Plane tenradsatzes (30; 130) selektiv mit dem Getriebegehäuse (60; 160) in Verbindung bringt, wobei der erste, der zweite, der dritte, der vierte, der fünfte und der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus (50, 52, 54, 56, 58, 59; 150, 152, 154, 156, 158, 159; 250, 252, 254, 256, 258) in Kombinationen von jeweils zweien in Eingriff stehen, um sieben Vorwärtsübersetzungen und eine Rückwärtsübersetzung zwischen der Antriebswelle (17) und der Abtriebswelle (19) herzustellen.
Getriebe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite, der vierte und der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus (50, 52, 56, 58; 50, 152, 156, 158; 250, 252, 256, 258) rotierende Kupplungen umfassen, und der dritte und der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus (54, 59; 154, 159; 254) Bremsen umfassen.
Getriebe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenträgeranordnung (36; 136) des zweiten Planetenradsatzes (30; 130) kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung (46; 146) des dritten Planetenradsatzes (40; 140) in Verbindung steht.