DE102006003148A1

DE102006003148A1 - Achtganggetriebe mit vier Planetenradsätzen

Info

Publication number: DE102006003148A1
Application number: DE102006003148A
Authority: DE
Inventors: Donald Carmel Klemen
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2005-01-24
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2026-01-24
Also published as: CN1811224A; US7163484B2; US20060166779A1; CN100478583C; DE102006003148B4

Abstract

Es sind Achtganggetriebe vorgesehen, die vier Planetenradsätze umfassen, die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen und verschiedene feste Verbindungen aufweisen, um acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang bereitzustellen. Der Antriebsstrang umfasst einen Motor und Drehmomentwandler, der kontinuierlich mit mindestens einem der Planetenradelemente verbunden ist, und ein Abtriebselement, das kontinuierlich mit einem anderen der Planetenradelemente verbunden ist. Die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen werden in Kombinationen von zweien betrieben. Es werden reduzierte Drehzahlen der Bauteile und verbesserte Übersetzungsverhältnisse erzielt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftübertragungen oder Lastschaltgetriebe mit vier Planetenradsätzen, die durch sieben Drehmomentübertragungseinrichtungen gesteuert werden, um acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang 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 mehrmals durch seinen Drehmomentbereich hindurch betrieben werden kann. Die in dem Getriebe verfügbare Anzahl von Vorwärtsgängen bestimmt die Häufigkeit, mit der der Motordrehmomentbereich wiederholt wird. Frühe Automatikgetriebe wiesen zwei Gänge oder Drehzahlbereiche auf. Dies begrenzte den gesamten Drehzahlbereich 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 bei einem spezifischen Kraftstoffverbrauchspunkt arbeitete, der nicht der Punkt mit dem höchsten Wirkungsgrad war. Daher waren von Hand geschaltete Getriebe (Vorgelegewellengetriebe) am beliebtesten.
Mit dem Aufkommen von Drei- und Viergangautomatikgetrieben nahm die Beliebtheit des automatisch schaltenden (Planetenrad-)Getriebes bei den Kraftfahrern zu. Diese Getriebe verbesserten das Betriebsverhalten und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs. Die erhöhte Anzahl von Gängen verringert die Stufengröße zwischen Übersetzungsverhältnissen und verbessert daher die Schaltqualität des Getriebes, indem es die Gangwechsel für den Bediener unter normaler Fahrzeugbeschleunigung im Wesentlichen nicht wahrnehmbar macht.

Es ist vorgeschlagen worden, die Anzahl von Vorwärtsgängen auf sechs oder mehr zu erhöhen. Sechsganggetriebe sind in U.S. Patent Nr. 4,070,927, das für Polak am 31. Januar 1978 erteilt wurde, und U.S. Patent Nr. 6,422,969, das für Raghavan und Usoro am 23. Juli 2002 erteilt wurde, offenbart.

Sechsganggetriebe bieten einige Vorteile gegenüber Vier- und Fünfganggetrieben, die eine verbesserte Fahrzeugbeschleunigung und eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit umfassen. Obwohl viele Lkw Lastschaltgetriebe mit sechs oder mehr Vorwärtsgängen anwenden, werden Pkw aufgrund der Größe und Komplexität dieser Getriebe noch mit Drei- und Viergang-Automatikgetrieben und relativ wenigen Fünf- oder Sechsgangeinrichtungen hergestellt.

Siebenganggetriebe sind in U.S. Patent Nr. 6,623,397, das für Raghavan, Bucknor und Usoro erteilt wurde, offenbart. Achtganggetriebe sind in U.S. Patent Nr. 6,425,841, das für Haka erteilt wurde, offenbart. Das Haka-Getriebe benutzt drei Planetenradsätze und sechs Drehmomentübertragungseinrichtungen, die zwei Bremsen und drei Kupplungen umfassen, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bereitzustellen. Einer der Planetenradsätze ist derart angeordnet und wird derart betrieben, dass zwei Antriebselemente mit fester Drehzahl für die verbleibenden beiden Planetenradsätze hergestellt werden. Sieben-, Acht- und Neunganggetriebe bieten weitere Verbesserungen bei der Beschleunigung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit gegenüber Sechsganggetrieben. Wie bei den oben besprochenenen Sechsganggetrieben ist jedoch die Entwicklung von Sieben-, Acht- und Neunganggetrieben aufgrund der Komplexität, Größe und Kosten ausgeschlossen worden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Achtganggetriebe mit vier Planetenradsätzen bereitzustellen, die gesteuert werden, um acht Vorwärtsgänge und mindestens einen Rückwärtsgang bereitzustellen. Vorzugsweise werden drei Rückwärtsgänge erzielt. Die verschiedenen Ausführungsformen des verbesserten Getriebes stellen enge Übersetzungsverhältnisstufen, eine insgesamt breite Übersetzung mit reduzierten internen Drehzahlen bereit. Es wird ebenfalls eine niedrige Sonnenrad- und Kupplungsbelastung erzielt. Die Getriebe können entweder als Front- oder Heckantriebstyp implementiert werden. Die für die Getriebe erforderliche Anzahl von Wellen ist minimiert.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Getriebe vier Planetenradsätze auf, von denen jeder ein erstes, zweites und drittes Element umfasst, wobei die Elemente ein Sonnenrad, ein Hohlrad oder eine Planetenträgeranordnung umfassen.

Wenn in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen auf den ersten, zweiten und dritten Zahnradsatz Bezug genommen wird, können diese Sätze in den Zeichnungen in beliebiger Reihenfolge (d.h. von links nach rechts, von rechts nach links, usw.) mit "erster" bis "dritter" gezählt werden. Zusätzlich können das erste, zweite oder dritte Element jedes Zahnradsatzes in den Zeichnungen in beliebiger Reihenfolge (d.h. von oben nach unten, von unten nach oben usw.) für jeden Zahnradsatz von "erstes" bis "drittes" gezählt werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung können, es sei denn, es ist anders festgelegt, Planetenträgeranordnungen von jedem der Planetenradsätze Einzelplanetenradträger oder Doppelplanetenradträger sein.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung verbindet ein erstes Verbindungselement ein erstes Element des ersten Planetenradsatzes kontinuierlich mit einem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung verbindet ein zweites Verbindungselement das zweite Element des ersten Planetenradsatzes kontinuierlich mit einem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes.

Gemäß einem nochmals weiteren Aspekt der Erfindung verbindet ein drittes Verbindungselement das erste Element des dritten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung verbindet ein viertes Verbindungselement das zweite Element des dritten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung verbindet ein fünftes Verbindungselement eines der zweiten und dritten Elemente des zweiten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst jedes Getriebe eine Antriebswelle, die kontinuierlich mit einem Element der Planetenradsätze verbunden ist, und eine Abtriebswelle, die kontinuierlich mit einem anderen Element der Planetenradsätze verbunden ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Bremse, betreibbar, um das dritte Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Kupplung, betreibbar, um entweder das dritte Element des vierten Planetenradsatzes oder das dritte Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit der Antriebswelle zu verbinden.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Kupplung, betreibbar, um das zweite Element des dritten Planetenradsatzes und die Antriebswelle selektiv zu verbinden.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Bremse, betreibbar, um das dritte Element des vierten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein fünfter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Bremse, betreibbar, um das zweite Element des vierten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein sechster Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Bremse, betreibbar, um das erste Element des vierten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein siebter Drehmomentübertragungsmechanismus, wie eine Bremse, betreibbar, um entweder das zweite oder das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung sind Vorwärtsgangwechsel von der Art mit einem einzigen Übergang.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das erste Element des ersten Planetenradsatzes eine Planetenträgeranordnung vom Doppelplanetenradtyp sein.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das erste Element des zweiten Planetenradsatzes eine Planetenträgeranordnung vom Doppelplanetenradtyp sein. Die Planetenträgeranordnung des ersten Planetenradsatzes und die Planetenträgeranordnung des zweiten Planetenradsatzes können eine gemeinsame Wand teilen, so dass sie kontinuierlich miteinander verbunden sind, wodurch die Doppelplanetenrad-Trägeranordnung geschaffen wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebswelle kontinuierlich mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes über eine erste Zwischenwelle verbunden. Das erste Element des ersten Planetenradsatzes ist kontinuierlich mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes über die erste Zwischenwelle verbunden. Das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes sind Sonnenräder. Eine zweite Zwischenwelle ist kontinuierlich mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden. Der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus verbindet die Antriebswelle selektiv mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes über die zweite Zwischenwelle. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Zwischenwelle koaxial angeordnet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Antriebswelle kontinuierlich mit zweien der Planetenradsätze verbunden und ist selektiv mit den anderen beiden Planetenradsätzen über einen der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen verbindbar.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung können die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in Kombinationen von zweien eingerückt werden, um acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zu erzielen.

Das resultierende Getriebe stellt eine wesentlich breitere Übersetzungsverhältnisspreizung im Vergleich mit Getrieben mit weniger Gängen bereit. Zusätzlich werden engere Übersetzungsverhältnisstufen erzielt.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen ist:
1A eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine Ausführungsform eines Planetengetriebes der vorliegenden Erfindung umfasst;
1B eine Wahrheitstabelle und ein Schaubild, die einige der Betriebseigenschaften des in 1A gezeigten Antriebsstrangs zeigen;
2A eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine zweite Ausführungsform eines Planetengetriebes der vorliegenden Erfindung aufweist;
2B eine Wahrheitstabelle und ein Schaubild, die einige der Betriebseigenschaften des in 2A gezeigten Antriebsstrangs zeigen;
3A eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine dritte Ausführungsform eines Planetengetriebes der vorliegenden Erfindung umfasst; und
3B eine Wahrheitstabelle und ein Schaubild, die einige der Betriebseigenschaften des in 3A gezeigten Antriebsstrangs zeigen.
In den Zeichnungen, in denen in allen Ansichten gleiche oder ähnliche Bezugszeichen die gleichen oder entsprechenden Teile darstellen, ist in 1A ein Antriebsstrang 10 gezeigt, der einen herkömmlichen Motor und Drehmomentwandler 12, ein Planetengetriebe 14 und einen herkömmlichen Achsantriebsmechanismus 16 aufweist.
Das Planetengetriebe 14 umfasst eine Antriebswelle 17, die kontinuierlich mit dem Motor und Drehmomentwandler 12 verbunden ist, eine Planetenradanordnung 18 und eine Abtriebswelle 19, die kontinuierlich mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 18 umfasst vier Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50.
Der Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenrad 22, ein Hohlrad 24 und eine Planetenträgeranordnung 26. Die Planetenträgeranordnung 26 um fasst 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 umfasst ein Sonnenrad 32, ein Hohlrad 34 und eine Planetenträgeranordnung 36. Die Planetenträgeranordnung 36 umfasst mehrere Planetenräder 37, die drehbar an dem Träger 39 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 32 als auch dem Hohlrad 34 angeordnet sind.
Der Planetenradsatz 40 umfasst ein Sonnenrad 42, ein Hohlrad 44 und eine Planetenträgeranordnung 46. Die Planetenträgeranordnung 46 umfasst mehrere Planetenräder 47, die drehbar an dem Träger 49 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 42 als auch dem Hohlrad 44 angeordnet sind.
Der Planetenradsatz 50 umfasst ein Sonnenrad 52, ein Hohlrad 54 und eine Planetenträgeranordnung 56. Die Planetenträgeranordnung 56 umfasst mehrere Planetenräder 57, die drehbar an dem Träger 59 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 52 als auch dem Hohlrad 54 angeordnet sind.
Die Antriebswelle 17 ist kontinuierlich mit dem Sonnenrad 22 über eine Trommel 92 verbunden, mit der eine erste Zwischenwelle 94 kontinuierlich verbunden ist. Insbesondere ist die Antriebswelle 17 auch kontinuierlich mit dem Sonnenrad 32 über ein Verbindungselement 78 verbunden, das die Sonnenräder 22 und 32 miteinander verbindet. Die Abtriebswelle 19 ist kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung 46 verbunden. Die Planetenträgeranordnung 26 ist kontinuierlich mit dem Hohlrad 34 über das Verbindungselement 70 verbunden. Die Planetenträgeranordnung 36 ist kontinuierlich mit dem Hohlrad 54 über das Verbindungselement 72 verbunden. Das Sonnenrad 42 ist kontinuierlich mit dem Sonnenrad 52 über das Verbindungselement 74 verbunden. Das Hohlrad 44 ist kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung 56 über das Verbindungselement 76 verbunden. Das Sonnenrad 32 ist kontinuierlich mit dem Sonnenrad 22 über das Verbindungselement 78 und somit mit der Antriebswelle 17 (indirekt über die erste Zwischenwelle 94 und die Trommel 92) verbunden.
Das Hohlrad 24 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 80 über die Kupplung 60 verbindbar. Das Hohlrad 24 ist selektiv mit der Antriebswelle 17 über die Kupplung 62 verbindbar. Das Hohlrad 44 ist selektiv mit der Antriebswelle 17 über die Kupplung 64 verbindbar. Das Hohlrad 54 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 80 über die Bremse 66 verbindbar. Die Planetenträgeranordnung 56 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 80 über die Bremse 67 verbindbar. Das Sonnenrad 52 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 80 über die Bremse 68 verbindbar. Das Hohlrad 34 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 80 über die Bremse 69 verbindbar.
Wie es in 1B und insbesondere in der darin offenbarten Wahrheitstabelle gezeigt ist, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in Kombinationen von zweien in Eingriff gebracht, um acht Vorwärtsgänge und drei Rückwärtsgänge bereitzustellen. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 60, 62, 64, 66, 67, 68 und 69 bestehen vorzugsweise aus einer fluidbetätigten, einen Reibungsantrieb herstellenden Einrichtung vom Mehrscheibentyp, die üblicherweise in Planetengetrieben verwendet wird.
Der Gang Rückwärts L wird mit dem Eingriff der Bremsen 67 und 69 hergestellt. Die Bremse 67 verbindet die Planetenträgeranordnung 56 mit dem Getriebegehäuse 80, und die Bremse 69 verbindet das Hohlrad 34 mit dem Getriebegehäuse 80. Das Sonnenrad 22 und das Sonnenrad 32 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Planetenträgeranordnung 36 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 54. Das Hohlrad 34 und die Planetenträgeranordnung 26 rotieren nicht. Die Planetenträgeranordnung 36 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 32 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 56 und das Hohlrad 44 rotieren nicht. Das Sonnenrad 52 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 42. Das Sonnenrad 52 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 54 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 46 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Die Planetenträgeranordnung 46, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Zahlenwert des Gangs Rückwärts L wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 30, 40 und 50 bestimmt.
Der Gang Rückwärts 1 wird mit dem Eingriff der Bremsen 60 und 67 hergestellt. Die Bremse 60 verbindet das Hohlrad 24 mit dem Getriebegehäuse 80, und die Bremse 67 verbindet die Planetenträgeranordnung 56 mit dem Getriebegehäuse 80. Das Sonnenrad 22 und das Sonnenrad 32 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Planetenträgeranordnung 26 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 34. Das Hohlrad 24 rotiert nicht. Die Planetenträgeranordnung 26 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 36 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 54. Die Planetenträgeranordnung 36 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 32, der Drehzahl des Hohlrads 34 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt wird. Das Sonnenrad 52 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 42. Die Planetenträgeranordnung 56 und das Hohlrad 44 rotieren nicht. Das Sonnenrad 52 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 54 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 46 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Die Planetenträgeranordnung 46, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Zahlenwert des Gangs Rückwärts 1 wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50 bestimmt.
Der Gang Rückwärts 2 wird mit dem Eingriff der Kupplung 62 und der Bremse 67 hergestellt. Die Kupplung 62 verbindet das Hohlrad 24 mit der Antriebswelle 17. Die Bremse 67 verbindet die Planetenträgeranordnung 56 mit dem Getriebegehäuse 80. Die Planetenradsätze 20 und 30 und das Hohlrad 54 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Planetenträgeranordnung 56 und das Hohlrad 44 rotieren nicht. Das Sonnenrad 52 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 42. Das Sonnenrad 52 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 54 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 46 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Die Planetenträgeranordnung 46, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Zahlenwert des Gangs Rückwärts 2 wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 30 und 40 bestimmt.
Der erste Vorwärtsgang, der auch als niedriger Drehzahlbereich bezeichnet wird, wird mit dem Eingriff der Bremsen 68 und 69 hergestellt. Die Bremse 68 verbindet das Sonnenrad 52 mit dem Getriebegehäuse 80, und die Bremse 69 verbindet das Hohlrad 34 mit dem Getriebegehäuse 80. Das Sonnenrad 22 und das Sonnenrad 32 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Planetenträgeranordnung 36 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 54. Das Hohlrad 34 und die Planetenträgeranordnung 26 rotieren nicht. Die Planetenträgeranordnung 36 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 32 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt wird. Die Sonnenräder 42 und 52 rotieren nicht. Die Planetenträgeranordnung 56 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Die Planetenträgeranordnung 56 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 54 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 46 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Die Planetenträgeranordnung 46 und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Zahlenwert des ersten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 30, 40 und 50 bestimmt.
Der zweite Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Bremsen 60 und 68 hergestellt. Die Bremse 60 verbindet das Hohlrad 24 mit dem Getriebegehäuse 80, und die Bremse 68 verbindet das Sonnenrad 52 mit dem Getriebegehäuse 80. Das Sonnenrad 22 und das Sonnenrad 32 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Planetenträgeranordnung 26 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 34. Das Hohlrad 24 rotiert nicht. Die Planetenträgeranordnung 26 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 36 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 54. Die Planetenträgeranordnung 56 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 34, der Drehzahl des Sonnenrads 32 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 56 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Sonnenrad 52 und das Sonnenrad 42 rotieren nicht. Die Planetenträgeranordnung 56 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 54 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 46 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Die Planetenträgeranordnung 46, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Zahlenwert des zweien Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50 bestimmt.
Der dritte Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Kupplung 62 und der Bremse 68 hergestellt. Die Kupplung 62 verbindet das Hohlrad 24 mit der Antriebswelle 17, und die Bremse 68 verbindet das Sonnenrad 52 mit dem Getriebegehäuse 80. Die Planetenradsätze 20 und 30 und das Hohlrad 54 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Sonnenräder 42 und 52 rotieren nicht. Die Planetenträgeranordnung 56 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Die Planetenträgeranordnung 56 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 54 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 46 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Die Planetenträgeranordnung 46, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Zahlenwert des dritten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 40 und 50 bestimmt.
Der vierte Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Kupplung 64 und der Bremse 68 hergestellt. Die Kupplung 64 verbindet das Hohlrad 44 mit der Antriebswelle 17, und die Bremse 68 verbindet das Sonnenrad 52 mit dem Getriebegehäuse 80. Die Sonnenräder 22 und 32, das Hohlrad 44 und die Planetenträgeranordnung 56 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Sonnenräder 42 und 52 rotieren nicht. Die Planetenträgeranordnung 46 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Die Planetenträgeranordnung 46, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Zahlenwert des vierten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung des Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisses des Planetenradsatzes 40 bestimmt.
Der fünfte Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Kupplungen 62 und 64 hergestellt. Die Kupplung 62 verbindet das Hohlrad 24 mit der Antriebswelle 17, und die Kupplung 64 verbindet das Hohlrad 44 mit der Antriebswelle 17. In dieser Ausgestaltung ist die Antriebswelle 17 mit der Abtriebswelle 19 verbunden, so dass der Zahlenwert des fünften Vorwärtsgangs 1 beträgt.
Der sechste Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Bremse 60 und der Kupplung 64 hergestellt. Die Bremse 60 verbindet das Hohlrad 24 mit dem Getriebegehäuse 80, und die Kupplung 64 verbindet das Hohlrad 44 mit der Antriebswelle 17. Die Sonnenräder 22 und 32, das Hohlrad 44 und die Planetenträgeranordnung 56 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Planetenträgeranordnung 26 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 34. Das Hohlrad 24 rotiert nicht. Die Planetenträgeranordnung 26 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 36 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 54. Die Planetenträgeranordnung 36 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrades 34, der Drehzahl des Sonnenrads 32 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt wird. Das Sonnenrad 52 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 42. Das Sonnenrad 52 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl der Planetenträgeranordnung 56, der Drehzahl des Hohlrads 54 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 46 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Die Planetenträgeranordnung 46, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44, der Drehzahl des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Zahlenwert des sechsten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50 bestimmt.
Der siebte Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Kupplung 64 und der Bremse 69 hergestellt. Die Kupplung 64 verbindet das Hohlrad 44 mit der Antriebswelle 17, und die Bremse 69 verbindet das Hohlrad 34 mit dem Getriebegehäuse 80. Die Sonnenräder 22 und 32, das Hohlrad 44 und die Planetenträgeranordnung 56 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Planetenträgeranordnung 36 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 54. Das Hohlrad 34 und die Planetenträgeranordnung 26 rotieren nicht. Die Planetenträgeranordnung 36 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 32 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt wird. Das Sonnenrad 52 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 42. Das Sonnenrad 52 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl der Planetenträgeranordnung 56, der Drehzahl des Hohlrads 54 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 46 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Die Planetenträgeranordnung 46, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44, die Drehzahl des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Zahlenwert des siebten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 30, 40 und 50 bestimmt.
Der achte Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Kupplung 64 und der Bremse 66 hergestellt. Die Kupplung 64 verbindet das Hohlrad 44 mit der Antriebswelle 17, und die Bremse 66 verbindet das Hohlrad 54 mit dem Getriebegehäuse 80. Die Sonnenräder 22 und 32, das Hohlrad 44 und die Planetenträgeranordnung 56 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Planetenträgeranordnung 36 und das Hohlrad 54 rotieren nicht. Das Hohlrad 34 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Planetenträgeranordnung 26. Das Hohlrad 34 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 32 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt wird. Das Sonnenrad 52 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 42. Das Sonnenrad 52 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl der Planetenträgeranordnung 56 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Die Planetenträgeranordnung 46 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Die Planetenträgeranordnung 46, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44, der Drehzahl des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Zahlenwert des achten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 30, 40 und 50 bestimmt.
Wie es oben ausgeführt wurde, ist der Eingriffsplan für die Drehmomentübertragungsmechanismen in der Wahrheitstabelle von 1B gezeigt. Diese Wahrheitstabelle liefert auch ein Beispiel von Drehzahlverhältnissen oder Gängen, die unter Verwendung der beispielhaft in 1B angegebenen Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse verfügbar sind. Der N_R1/S_R1-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20; der N_R2/S_R2-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30; der N_R3/S_R3-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40; und der N_R4/S_R4-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50.
Ebenfalls beschreibt das Schaubild von 1B die Übersetzungsverhältnisstufen, die unter Verwendung des angegebenen Beispiels von Zähneverhältnissen erzielt werden können. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis zwischen dem ersten und zweiten Vorwärtsgang 1,69, während das Stufenverhältnis zwischen dem Gang Rückwärts L und dem ersten Vorwärtsgang –1,01 beträgt. Ist es anzumerken, dass Vorwärtsgangwechsel mit einer einzigen und einer doppelten Stufe von der Art mit einem einzigen Übergang sind.
Das Getriebe 14 von 1A liefert eine vereinfachte Auslegung, indem die Sonnenräder 42 und 52 und das Hohlrad 44 mit der Planetenträgeranordnung 56 der Planetenradsätze 40 und 50 verbunden sind. Die Wellenanforderungen für das Getriebe 14 sind minimiert, indem die Sonnenräder 22 und 32 mit der Trommel 92, und somit der Antriebswelle 17, über die erste Zwischenwelle 94 verbunden sind, während das Hohlrad 44 und die Planetenträgeranordnung 56 selektiv mit der Trommel 92 und somit der Antriebswelle 17 über die zweite Zwischenwelle 96 verbunden sind, wenn die Kupplung 64 in Eingriff steht, und indem erste und zweite Zwischenwellen 94, 96 derart geschaffen sind, dass sie koaxial angeordnet sind. Dies lässt eine kompakte Anordnung zu. Wie es aus den in der Wahrheitstabelle von 1B gezeigten Übersetzungsverhältnissen oder Gängen deutlich wird, liefert das Getriebe 14 eine Lösung mit einem tiefen Übersetzungsverhältnis und progressiver Stufung. Die Übersetzungsverhältnisse oder Gänge für Rückwärts L und den ersten Vorwärtsgang sind nahezu identisch (jedoch in Bezug auf die Drehrichtung umgekehrt). Der erste Vorwärtsgang ist ein sehr tiefes Verhältnis mit 5,766. Dies ist für Transportanwendungen nützlich. Zusätzlich sind im Wesentlichen äquivalente Übersetzungsstufen durchgehend zusammen mit einer breiten Übersetzungsspreizung von 8,7427 vorgesehen.
2A zeigt einen Antriebsstrang 110 mit einem herkömmlichen Motor und Drehmomentwandler 12, einem Planetengetriebe 114 und einem herkömmlichen Achsantriebsmechanismus.
Das Planetengetriebe 114 umfasst eine Antriebswelle 17, die kontinuierlich mit dem Motor und Drehmomentwandler 12 verbunden ist, eine Planetenradanordnung 118 und eine Abtriebswelle 19, die kontinuierlich mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 118 umfasst vier Planetenradsätze 120, 130, 140 und 150.
Der Planetenradsatz 120 umfasst ein Sonnenrad 122, ein Hohlrad 124 und eine Planetenträgeranordnung 126. Die Planetenträgeranordnung 126 ist vom zusammengesetzten Typ und umfasst Planetenräder 127 und 128, die an einem Träger 129 montiert sind. Das Planetenrad 127 ist in kämmender Beziehung mit dem Sonnenrad 122 und dem Planetenrad 128 angeordnet. Das Planetenrad 128 ist in kämmender Beziehung mit dem Planetenrad 127 und dem Hohlrad 124 angeordnet.
Der Planetenradsatz 130 umfasst ein Sonnenrad 132, ein Hohlrad 134 und eine Planetenträgeranordnung 136. Die Planetenträgeranordnung 136 umfasst mehrere Planetenräder 137, die drehbar an dem Träger 139 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 132 als auch dem Hohlrad 134 angeordnet sind.
Der Planetenradsatz 140 umfasst ein Sonnenrad 142, ein Hohlrad 144 und eine Planetenträgeranordnung 146. Die Planetenträgeranordnung 146 umfasst mehrere Planetenräder 147, die drehbar an dem Träger 149 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 142 als auch dem Hohlrad 144 angeordnet sind.
Der Planetenradsatz 150 umfasst ein Sonnenrad 152, ein Hohlrad 154 und eine Planetenträgeranordnung 156. Die Planetenträgeranordnung 156 umfasst mehrere Planetenräder 157, die drehbar an dem Träger 159 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 152 als auch dem Hohlrad 154 angeordnet sind.
Die Planetenradanordnung 118 umfasst auch sieben Drehmomentübertragungsmechanismen 160, 162, 164, 166, 167, 168 und 169. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 162 und 164 sind rotierende Drehmomentübertragungsmechanismen, die üblicherweise Kupplungen genannt werden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 160, 166, 167, 168 und 169 sind feststehende Drehmomentübertragungsmechanismen, die üblicherweise Bremsen oder Reaktionskupplungen genannt werden.
Die Antriebswelle 17 ist kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung 126 verbunden, und die Abtriebswelle 19 ist kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung 146 verbunden. Das Hohlrad 124 ist kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung 136 über das Verbindungselement 170 verbunden. Das Sonnenrad 142 ist kontinuierlich mit dem Sonnenrad 152 über das Verbindungselement 172 verbunden. Das Hohlrad 144 ist kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung 156 über das Verbindungselement 174 verbunden. Die Planetenträgeranordnung 136 ist kontinuierlich mit dem Hohlrad 154 über das Verbindungselement 176 verbunden. Das Verbindungselement 176 kann ein Bauteil oder getrennte Bauteile sein. Das Sonnenrad 132 ist kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung 126 (und somit mit der Antriebswelle 17) über das Verbindungselement 178 verbunden.
Das Sonnenrad 122 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 180 über die Bremse 160 verbindbar. Das Hohlrad 154 ist selektiv mit der Antriebswelle 17 über die Kupplung 162 verbindbar. Das Hohlrad 144 ist selektiv mit der Antriebswelle 17 über die Kupplung 164 verbindbar. Das Hohlrad 154 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 180 über die Bremse 168 verbindbar. Die Planetenträgeranordnung 156 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 180 über die Bremse 167 verbindbar. Das Sonnenrad 152 ist selek tiv mit dem Getriebegehäuse 180 über die Bremse 168 verbindbar. Das Hohlrad 134 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 180 über die Bremse 169 verbindbar.
Die Wahrheitstabelle von 2B beschreibt die Eingriffsabfolge, die dazu benutzt wird, acht Vorwärtsgänge und drei Rückwärtsgänge in der in 2A gezeigten Planetenradanordnung 118 bereitzustellen. Wie es oben für die Ausgestaltung von 1A gezeigt und beschrieben wurde, werden Fachleute aus der Wahrheitstabelle von 2B verstehen, wie die gezeigten Übersetzungsverhältnisse oder Gänge durch die Planetenradsätze 120, 130, 140 und 150 hergestellt werden.
Die Wahrheitstabelle von 2B liefert auch ein Beispiel der Übersetzungen, die mit den in 2A gezeigten Planetenradsätzen unter Verwendung der in 2B angegebenen Beispielzähneverhältnisse erzielt werden. Der N_R1/S_R1-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 120; der N_R2/S_R2-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 130; der N_R3/S_R3-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 140; und der N_R4/S_R4-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 150.
In 2B sind auch die Übersetzungsstufen zwischen den Einzelstufenverhältnissen in der Vorwärtsrichtung sowie die Stufe Rückwärts L/erster Vorwärtsgang gezeigt. Beispielsweise beträgt die Übersetzungsstufe zwischen dem ersten und dem zweiten Gang 1,78. Es ist auch anzumerken, dass die Einzelstufen- und Doppelstufen-Vorwärtsgangwechsel von der Art mit einem einzigen Übergang sind.
Insbesondere reduziert die Anordnung des Planetengetriebes 114 die Drehzahl der Planetenträgeranordnung 126. Indem ein Verbund (Doppelplanetenräder) für die Planetenträgeranordnung 126 verwendet wird, wird die Planetenträgeranordnung 126 mit der Drehzahl der Antriebswelle 17 angetrieben. Das Hohlrad 124 ist mit der Planetenträgeranordnung 136 verbunden. Weil die zusammengesetzte oder Verbund-Planetenträgeranordnung 126 die Antriebswellendrehzahl 17 zwischen dem Planetenrad 127 und dem Planetenrad 128 "aufteilt", liefert das Getriebe 114 ein reduziertes Übersetzungsverhältnis an den Träger 136 und die verbindende Trommel 174, wenn die Kupplung 160 eingerückt ist, was dazu führt, dass ähnliche Übersetzungsverhältnisse wie in dem Getriebe 14 von 1A erzielt werden. Im vierten Vorwärtsgang sind die Kupplungen 164 und 168 eingerückt. In dieser Situation wird das Hohlrad 154 schneller als die Antriebsdrehzahl angetrieben. Diese Anordnung reduziert die Drehzahl der Planetenträgeranordnung 126.
Wenn die Kupplung 166 nicht vorgesehen wäre, würde das Getriebe 114 dennoch die ersten sieben Vorwärtsgänge mit sechs Drehmomentübertragungsmechanismen 160, 162, 164, 167, 168 und 169 bereitstellen, da die Kupplung 166 nicht dazu benutzt wird, irgendeinen der ersten sieben Vorwärtsgänge herzustellen.
Nach 3A umfasst ein Antriebsstrang 210 den Motor und Drehmomentwandler 12, ein Planetengetriebe 214 und einen Achsantriebsmechanismus 16. Das Planetengetriebe 214 umfasst eine Antriebswelle 17, die kontinuierlich mit dem Motor und Drehmomentwandler 12 verbunden ist, eine Planetenradanordnung 218 und eine Abtriebswelle 19, die kontinuierlich mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 218 umfasst vier Planetenradsätze 220, 230, 240 und 250.
Der Planetenradsatz 220 umfasst ein Sonnenrad 222, ein Hohlrad 224 und eine Planetenträgeranordnung 226. Die Planetenträgeranordnung 226 ist vom zusammengesetzten oder Verbundplanetenradtyp und umfasst Planetenräder 227 und 228, die drehbar an einem Träger 239 montiert sind. Das Planetenrad 227 ist in kämmender Beziehung mit dem Sonnenrad 222 und dem Planetenrad 228 angeordnet. Das Planetenrad 228 ist in kämmender Beziehung mit dem Planetenrad 227 und dem Hohlrad 224 angeordnet.
Der Planetenradsatz 230 umfasst ein Sonnenrad 232, ein Hohlrad 234 und eine Planetenträgeranordnung vom zusammengesetzten oder Verbundtyp 236. Die Planetenträgeranordnung 236 umfasst Planetenräder 237 und 238, die drehbar an einem Träger 239 montiert sind. Das Planetenrad 237 ist in kämmender Beziehung mit dem Sonnenrad 232 und dem Planetenrad 238 angeordnet. Das Planetenrad 238 ist in kämmender Beziehung mit dem Planetenrad 237 und dem Hohlrad 234 angeordnet. Die Planetenträgeranordnungen 226 und 236 teilen eine gemeinsame Wand 278, so dass sie für eine gemeinsame Rotation kontinuierlich verbunden sind.
Der Planetenradsatz 240 umfasst ein Sonnenrad 242, ein Hohlrad 244 und eine Planetenträgeranordnung 246. Die Planetenträgeranordnung 246 umfasst mehrere Planetenräder 247, die drehbar an einem Träger 249 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 242 als auch dem Hohlrad 244 angeordnet sind.
Der Planetenradsatz 250 umfasst ein Sonnenrad 252, ein Hohlrad 254 und einen Planetenträgeranordnung 256. Die Planetenträgeranordnung 256 umfasst mehrere Planetenräder 257, die drehbar an einem Träger 259 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 252 als auch dem Hohlrad 254 angeordnet sind.
Die Planetenradanordnung 218 umfasst auch sieben Drehmomentübertragungsmechanismen 260, 262, 264, 266, 267, 268 und 269. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 262 und 264 sind rotierende Drehmomentübertragungsmechanismen, die üblicherweise Kupplungen genannt werden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 260, 266, 267, 268 und 269 sind feststehende Drehmomentübertragungsmechanismen, die üblicherweise Bremsen oder Reaktionskupplungen genannt werden.
Die Antriebswelle 17 ist kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung 236 (und aufgrund der gemeinsamen Wand 278 auch mit der Planetenträgeranordnung 226) verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung 246 verbunden. Das Hohlrad 224 ist kontinuierlich mit dem Hohlrad 234 über das Verbindungselement 270 verbunden. Das Hohlrad 234 ist kontinuierlich mit dem Hohlrad 254 über das Verbindungselement 272 verbunden. Die Verbindungselemente 270 und 272 können einstückig ausgebildet sein. Das Hohlrad 244 ist kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung 256 über das Verbindungselement 274 verbunden. Das Sonnenrad 242 ist kontinuierlich mit dem Sonnenrad 252 über das Verbindungselement 276 verbunden. Die Planetenträgeranordnung 226 ist kontinuierlich mit der Planetenträgeranordnung 236 über die gemeinsam geteilte Gehäusewand 278 verbunden.
Das Sonnenrad 232 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 280 über die Bremse 260 verbindbar. Das Hohlrad 254 ist selektiv mit der Antriebswelle 17 über die Kupplung 262 verbindbar. Das Hohlrad 244 ist selektiv mit der Antriebswelle 17 über die Kupplung 264 verbindbar. Das Hohlrad 254 (und somit aufgrund der Verbindungselemente 270 und 272 die Hohlräder 224 und 234) ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 280 über die Bremse 266 verbindbar. Die Planetenträgeranordnung 256 (und somit aufgrund des Verbindungselements 274 das Hohlrad 244) ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 280 über die Bremse 267 verbindbar. Das Sonnenrad 252 (und somit das Sonnenrad 242 aufgrund des Verbindungselements 276) ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 280 über die Bremse 268 verbindbar. Das Sonnenrad 222 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 280 über die Bremse 269 verbindbar.
Die Wahrheitstabelle von 3B beschreibt die Eingriffsabfolge, die dazu benutzt wird, acht Vorwärtsgänge und drei Rückwärtsgänge in der in 3A gezeigten Planetenradanordnung 218 bereitzustellen. Wie es oben für die Ausgestaltung von 1A gezeigt und beschrieben wurde, werden Fachleute aus der Wahrheitstabelle von 3B verstehen, wie die Gänge oder Übersetzungsverhältnisse durch die Planetenradsätze 220, 230, 240 und 250 hergestellt werden. Die Wahrheitstabelle von 3B liefert auch ein Beispiel der Übersetzungsverhältnisse oder Gänge, die mit der in 2A gezeigten Planetenträgeranordnung 218 unter Verwendung der in 2B angegebenen Beispielzähneverhältnisse erzielt werden können. Der N_R1/S_R1-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 220; der N_R2/S_R2-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 230; der N_R3/S_R3-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 240; und der N_R4/S_R4-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 250. In 3B sind ebenfalls die Übersetzungsstufen zwischen den Einzelstufenverhältnissen in der Vorwärtsrichtung sowie die Stufe Rückwärts L/erster Vorwärtsgang gezeigt. Beispielsweise beträgt die Übersetzungsstufe zwischen dem ersten und zweiten Gang 1,50. Es ist auch anzumerken, dass Einzel- und Doppelstufen-Vorwärtsgangwechsel von der Art mit einem einzigen Übergang sind. Unter Verwendung der in 3B offenbarten Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse ist es Fachleuten ersichtlich, dass die Übersetzungen der Planetenträgeranordnungen 226 und 236 reduziert sind, um ein Getriebe mit enger Übersetzung zu erzielen. Beispielsweise beträgt das Gesamtübersetzungsverhältnis zwischen dem ersten Vorwärtsgang und dem achten Vorwärtsgang 4,34. Diese Übersetzung kann zwischen 3,5 bis 4,5, wie es für die besondere Anwendung erwünscht ist, hergestellt werden, indem unterschiedliche Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse ausgewählt werden. Der erste Vorwärtsgang (niedriger Gang) ist eine tiefe Übersetzung von 4,289. Zusätzlich werden numerisch enge Übersetzungsverhältnisstufen erzielt.
Zusammengefasst sind Achtganggetriebe vorgesehen, die vier Planetenradsätze umfassen, die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen und verschiedene feste Verbindungen aufweisen, um acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang bereitzustellen. Der Antriebsstrang umfasst einen Motor und Drehmomentwandler, der kontinuierlich mit mindestens einem der Planetenradelemente verbunden ist, und ein Abtriebselement, das kontinuierlich mit einem anderen der Planetenradelemente verbunden ist. Die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen werden in Kombinationen von zweien betrieben. Es werden reduzierte Drehzahlen der Bauteile und verbesserte Übersetzungsverhältnisse erzielt.

Claims

Mehrganggetriebe, umfassend: eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz, von denen jeder ein erstes, zweites und drittes Element aufweist, wobei die Elemente ein Sonnenrad, ein Hohlrad und eine Planetenträgeranordnung umfassen, wobei die Antriebswelle kontinuierlich mit einem Element der Planetenradsätze verbunden ist und die Abtriebswelle kontinuierlich mit einem anderen Element der Planetenradsätze verbunden ist, ein erstes Verbindungselement, das das erste Element des ersten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet, ein zweites Verbindungselement, das das zweite Element des ersten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet, ein drittes Verbindungselement, das das erste Element des dritten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet, ein viertes Verbindungselement, das das zweite Element des dritten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet, ein fünftes Verbindungselement, das eines von dem zweiten und dritten Element des zweiten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet, und sieben Drehmomentübertragungsmechanismen, die betreibbar sind, um die Elemente der Planetenradsätze selektiv mit der Antriebswelle, mit einem feststehenden Element oder mit anderen Elementen der Planetenradsätze zu verbinden, wobei die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen in Kombinationen von zweien in Eingriff stehen, um zumindest acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle herzustellen.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element der Planetenradsätze, das kontinuierlich mit der Antriebswelle verbunden ist, das erste Element des ersten Planetenradsatzes ist.
Mehrganggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Element der Planetenradsätze, das kontinuierlich mit der Abtriebswelle verbunden ist, das dritte Element des dritten Planetenradsatzes ist.
Mehrganggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenträgeranordnung des ersten Planetenradsatzes ein Doppelplanetenradträger ist.
Mehrganggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenträgeranordnung des zweiten Planetenradsatzes ein Doppelplanetenradträger ist, die Planetenträgeranordnung des ersten Planetenradsatzes und die Planetenträgeranordnung des zweiten Planetenradsatzes das erste Element des ersten Planetenradsatzes bzw. das erste Element des zweiten Planetenradsatzes sind, und das erste Verbindungselement eine gemeinsame Wand von dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes und dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes ist.
Mehrganggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen betreibbar ist, um das dritte Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden.
Mehrganggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen betreibbar ist, um eines von dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes und dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit der Antriebswelle zu verbinden.
Mehrganggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen betreibbar ist, um das zweite Element des dritten Planetenradsatzes selektiv mit der Antriebswelle zu verbinden.
Mehrganggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vierter der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen betreibbar ist, um das dritte Element des vierten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden.
Mehrganggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein fünfter der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen betreibbar ist, um das zweite Element des vierten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden.
Mehrganggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein sechster der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen betreibbar ist, um das erste Element des vierten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden.
Mehrganggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein siebter der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen betreibbar ist, um eines von dem zweiten und dritten Element des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden.
Mehrganggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schaltvorgänge von Vorwärtsübersetzungsverhältnissen von der Art mit einem einzigen Übergang sind.
Mehrganggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und fünfte Verbindungselement einstückig sind.
Mehrganggetriebe, umfassend: eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz, von denen jeder ein erstes, zweites und drittes Element aufweist, wobei die Elemente ein Sonnenrad, ein Hohlrad und eine Planetenträgeranordnung umfassen, wobei das erste Element des ersten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes und der Antriebswelle verbunden ist, das zweite Element des ersten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, das erste Element des dritten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes verbunden ist, das zweite Element des dritten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes verbunden ist, eines von dem zweiten und dritten Element des zweiten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes verbunden ist, das dritte Element des dritten Planetenradsatzes kontinuierlich mit der Abtriebswelle verbunden ist, einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der betreibbar ist, um das dritte Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit einem feststehenden Element zu verbinden, einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der betreibbar ist, um eines von dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes und dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit der Antriebswelle zu verbinden, einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, der betreibbar ist, um das zweite Element des dritten Planetenradsatzes selektiv mit der Antriebswelle zu verbinden, einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus, der betreibbar ist, um das dritte Element des vierten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden, einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus, der betreibbar ist, um das zweite Element des vierten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden, einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus, der betreibbar ist, um das erste Element des vierten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden, einen siebten Drehmomentübertragungsmechanismus, der betreibbar ist, um eines von dem zweiten und dritten Element des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu verbinden, wobei die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen in Kombinationen von zweien betreibbar sind, um acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang bereitzustellen.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element des ersten Planetenradsatzes eine Planetenträgeranordnung vom Doppelplanetenradtyp ist.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element des zweiten Planetenradsatzes eine Planetenträgeranordnung vom Doppelplanetenradtyp ist, die Planetenträgeranordnung des ersten Planetenradsatzes und die Planetenträgeranordnung des zweiten Planetenradsatzes eine gemeinsame Wand teilen, um kontinuierlich miteinander verbunden zu sein.
Mehrganggetriebe nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle kontinuierlich mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes über eine erste Zwischenwelle verbunden ist, das erste Element des ersten Planetenradsatzes kontinuierlich mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes über die erste Zwischenwelle verbunden ist, das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes Sonnenräder sind, eine zweite Zwischenwelle kontinuierlich mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist, der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus die Antriebswelle selektiv mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes über die zweite Zwischenwelle verbindet, und die erste und zweite Zwischenwelle koaxial angeordnet sind.
Mehrganggetriebe, umfassend: eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz, wobei jeder der Planetenradsätze ein erstes, zweites und drittes Element aufweist, wobei die Elemente ein Sonnenrad, eine Planetenträgeranordnung und ein Hohlrad umfassen, sieben Drehmomentübertragungsmechanismen, wobei jeder der Drehmomentübertragungsmechanismen betreibbar ist, um eines der Elemente der Planetenradsätze selektiv mit der Antriebswelle, mit einem feststehenden Element oder mit einem anderen der Elemente der Planetenradsätze zu verbinden, wobei die Antriebswelle kontinuierlich mit zweien der Planetenradsätze verbunden ist und selektiv mit den anderen beiden der Planetenradsätze über einen der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen verbindbar ist, wobei die Abtriebswelle kontinuierlich mit einem der Elemente der Planetenradsätze verbunden ist, und die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen in Kombinationen von zweien in Eingriff stehen, um zumindest acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle herzustellen.