DE102006029735A1

DE102006029735A1 - Mehrgang-Planetenradlastschaltgetriebe

Info

Publication number: DE102006029735A1
Application number: DE102006029735A
Authority: DE
Inventors: Marc Andres
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2007-01-04
Also published as: CN1892067A; US7247119B2; CN100473867C; US20070004551A1

Abstract

Ein Lastschaltgetriebe zur Verwendung in einem Antriebsstrang weist eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, einen Antriebsplanetenradsatz und einen Abtriebsplanetenradsatz auf. Die Planetenradsätze werden durch das selektive Einrücken von sieben Drehmomentübertragungsmechanismen gesteuert, von denen drei rotierende Drehmomentübertragungsmechanismen und vier feststehende Drehmomentübertragungsmechanismen sind. Durch selektives Einrücken der Drehmomentübertragungsmechanismen in Kombination von dreien werden der Antriebsplanetenradsatz und der Abtriebsplanetenradsatz kombiniert, um acht Vorwärtsgänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle herzustellen.

Description

Diese Erfindung betrifft Lastschaltgetriebe und insbesondere Mehrgang-Planetenradlastschaltgetriebe.
Planetenradlastschaltgetriebe werden sowohl bei Pkw- als auch bei Nutzfahrzeuganwendungen verwendet. Der Antriebsstrang in diesen Fahrzeugen umfasst im Allgemeinen einen Motor, ein Mehrganggetriebe und einen Abtriebsmechanismus oder ein Differential.
Der bisherige Personenkraftwagen verwendete im Allgemeinen ein Vorgelegewellengetriebe oder ein Synchrongetriebe, um die verschiedenen Drehzahlen zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb bereitzustellen. Gegenwärtig werden in Fahrzeugantriebssträngen sowohl Vorgelegewellengetriebe als auch Planetenradgetriebe angewandt. Bei Planetenradgetrieben werden zwei oder mehr Planetenradsätze von mehreren Drehmomentübertragungsmechanismen, die üblicherweise Kupplungen und Bremsen genannt werden, gesteuert, um mehrere Drehzahlverhältnisse zwischen einem Getriebeantrieb und einem Getriebeabtrieb herzustellen.

Die Planetengetriebe begannen als Zweiganggetriebe und entwickelten sich zu Dreigang-, Viergang- und Fünfganggetrieben. Gegenwärtig gibt es eine Anzahl von Fünfganggetriebeeinheiten, die der Allgemeinheit gut bekannt sind, und auch Sechsganggetriebeeinheiten. Ein besonderes Fünfganggetriebe ist in U.S. Patent Nr. 5,106,352 zu sehen, das für Lepelletier am 21. April 1992 erteilt wurde. Das Getriebe nach Lepelletier umfasst einen Antriebszahnradmechanismus oder einen übersetzungsverhältnisgesteuerten Satz und einen Abtriebsplanetenradsatz, der mehrere Drehzahlverhältnisse bereitstellt. Das Konzept von Lepelletier wendet fünf Drehmomentübertragungsmechanismen in der Form von drei Kupplungen (rotierender Typ) und zwei Bremsen (feststehender Typ) an.

In jüngerer Zeit kam der Wunsch auf, sechs Vorwärtsgänge in das Planetengetriebe einzubauen, wodurch das Gesamtleistungsvermögen und die Gesamtwirtschaftlichkeit des Pkw verbessert werden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Mehrgang-Planetenradlastschaltgetriebe bereitzustellen, das zumindest acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bietet.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Antriebsstrang, der eine Planetenradanordnung umfasst, einen Antriebsplanetenradsatz und einen Abtriebsplanetenradsatz auf.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Antriebsplanetenradsatz betreibbar, um während vieler der Vorwärtsgänge und während des Rückwärtsbetriebs einen Antrieb mit einer Übersetzung ins Langsame (underdrive) bereitzustellen.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Abtriebsplanetenradsatz ein zusammengesetzter doppelter Planetenradsatz mit zwei Sonnenrädern, zwei Hohlrädern und einer Planetenträgeranordnung mit mehreren Planetenrädern, die die Sonnenräder und Hohlräder miteinander verbinden.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die Planetenräder mehrere lange Planetenräder und zwei Sätze von kurzen Planetenrädern, wobei die langen Planetenräder zwischen einem Sonnen rad und einem Hohlrad kämmen, wobei ein Satz von kurzen Planetenrädern zwischen den langen Planetenrädern und dem anderen Hohlrad kämmt und der andere Satz von kurzen Planetenrädern zwischen den langen Planetenrädern und dem anderen Sonnenrad kämmt.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind sieben selektiv einrückbare Drehmomentübertragungsmechanismen vorgesehen, um mehrere Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Planetengetriebes herzustellen.

Gemäß nochmals einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung dient einer der Drehmomentübertragungsmechanismen dazu, einen Abtrieb mit Reduktion des Antriebsplanetenradgetriebes herzustellen.

Gemäß nochmals einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind drei Drehmomentübertragungsmechanismen Drehmomentübertragungsmechanismen vom rotierenden Typ oder Kupplungen und vier der Drehmomentübertragungsmechanismen sind Drehmomentübertragungsmechanismen vom feststehenden Typ oder Bremsen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind drei der feststehenden Drehmomentübertragungsmechanismen betreibbar, um die Rotation von drei Elementen des Abtriebsplanetenradsatzes zu steuern, und drei der rotierenden Drehmomentübertragungsmechanismen sind betreibbar, um Eingangsantriebe für den Abtriebsplanetenradsatz zu steuern.

Gemäß nochmals einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Drehmomentübertragungsmechanismen in Kombinationen von dreien eingerückt, um neun Vorwärtsgänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Planetengetriebes herzustellen.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen ist:
1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein Lastschalt-Planetengetriebe aufweist, das die vorliegenden Erfindung enthält; und
2 ein Schaubild, das die Einrückabfolge der Drehmomentübertragungsmechanismen beschreibt, die mit dem in 1 gezeigten Getriebe betreibbar sind.
Ein Antriebsstrang 10, der in 1 gezeigt ist, umfasst einen Verbrennungsmotor 12, einen Planetenradsatz 14 und einen Abtriebsmechanismus oder ein Differential 16. Der Planetenradsatz 14 weist eine Antriebswelle 18, einen Abtriebsplanetenradsatz PG1, einen Antriebsplanetenradsatz PG3, eine Abtriebswelle 20 und sieben Drehmomentübertragungsmechanismen A, B, C, D, E, F und G auf.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen A, B und C sind Drehmomentübertragungsmechanismen vom rotierenden Typ oder Kupplungen, wohingegen die Drehmomentübertragungsmechanismen D, E, F und G Drehmomentübertragungsmechanismen vom feststehenden Typ oder Bremsen sind. Jeder der Drehmomentübertragungsmechanismen D, E, F und G weist einen Abschnitt auf, der mit einem feststehenden Element 22 verbunden ist, welches das Getriebegehäuse sein kann.
Der Abtriebsplanetenradsatz PG1 weist zwei Sonnenräder S1, S2; zwei Hohlräder R1, R2 und eine Planetenträgeranordnung PC1 auf. Die Planetenträgeranordnung PC1 umfasst einen Planetenträger CR1, an dem mehrere lange Planetenräder LP1, mehrere erste kurze Planetenräder P1 und mehrere zweite kurze Planetenräder P2 drehbar montiert sind. Die kurzen Planetenräder P1 kämmen mit dem Sonnenrad S1 und mit jeweiligen langen Planetenräder LP1, die langen Planetenräder LP1 kämmen mit dem Hohlrad R1 und dem Sonnenrad S2; und die mehreren kurzen Planetenräder P2 kämmen mit einem jeweiligen der langen Planetenräder LP1 und dem Hohlrad R2. Das Hohlrad R1 ist kontinuierlich mit der Abtriebswelle 20 verbunden.
Der Antriebsplanetenradsatz PG3 weist ein Sonnenrad S3, ein Hohlrad R3 und eine Planetenträgeranordnung PC3 auf. Die Planetenträgeranordnung PC3 weist einen Planetenträger CR3 auf, an dem mehrere Planetenräder P3 drehbar montiert sind, die kämmend mit dem Sonnenrad S3 und dem Hohlrad R3 in Eingriff stehen. Der Antriebsplanetenradsatz PG3 ist ein einfacher Planetenradsatz, und der Abtriebsplanetenradsatz PG1 ist ein zusammengesetzter doppelter Planetenradsatz, der auf die Weise eines Planetenradsatzes vom Ravigneaux-Typ aufgebaut ist.
Das Hohlrad R3 steht in kontinuierlicher Antriebsverbindung mit der Antriebswelle 18, die kontinuierlich mit dem Motor 12 über einen herkömmlichen Schwingungsdämpfer 24 verbunden ist. Das Sonnenrad S3 steht mit dem Drehmomentübertragungsmechanismus G in Wirkverbindung. Die Antriebswelle 18 und das Hohlrad R3 stehen beide mit dem Drehmomentübertragungsmechanismus C3 in Wirkverbindung, der auch mit dem Planetenträger CR1 in Wirkverbindung steht. Der Planetenträger CR3 steht mit den Drehmomentübertragungsmechanismen A und B in Wirkverbindung, die wiederum jeweils mit den Sonnenrädern S1 bzw. S2 in Wirkverbindung stehen. Der Drehmomentübertragungsmechanismus D steht mit dem Sonnenrad S2 in Wirkverbindung. Der Drehmomentübertragungsmechanismus E steht mit dem Planetenträger CR1 in Wirkverbindung. Der Drehmomentübertragungsmechanismus F steht mit dem Hohlrad R2 in Wirkverbindung.
Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus G eingerückt ist, ist das Sonnenrad S3 stationär. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus C eingerückt ist, sind die Antriebswelle 18 und das Hohlrad R3 mit dem Planetenträger CR1 verbunden. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus A eingerückt ist, ist der Planetenträger CR3 mit dem Sonnenrad S1 verbunden. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus B eingerückt ist, ist der Planetenträger CR3 mit dem Sonnenrad S2 verbunden. Wenn die Drehmomentübertragungsmechanismen D, E und F einzeln eingerückt sind, sind das Sonnenrad S3, der Planetenträger CR1 bzw. das Hohlrad R2 selektiv feststehend gehalten.
Das in 2 gezeigte Schaubild beschreibt das selektive Einrücken und den Einrückplan für die Drehmomentübertragungsmechanismen A, B, C, D, E, F und G, um ein Rückwärtsantriebsübersetzungsverhältnis und neun Vorwärtsantriebsübersetzungsverhältnisse oder Gänge bereitzustellen. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus C eingerückt ist, wird der Planetenträger CR1 mit der gleichen Drehzahl wie der Motor 12 rotiert. Wenn die Drehmomentübertragungsmechanismen A und B eingerückt sind, werden die Sonnenräder S1 bzw. S2 jeweils mit der gleichen Drehgeschwindigkeit rotieren, mit der der Planetenträger CR3 rotiert wird. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus G eingerückt ist, wird der Planetenträger CR3 mit einer reduzierten Drehzahl in Bezug auf die Antriebswelle 18 rotiert. Somit können mit den Sonnenrädern S1 und S2 Eingänge mit reduzierter Drehzahl in Verbindung stehen.
Es ist festzustellen, dass der Drehmomentübertragungsmechanismus G nur beim Steuern des Sonnenrads S3 des Antriebsplanetenradsatzes PG3 wirksam ist. Die übrigen Drehmomentübertragungsmechanismen dienen dazu, Abschnitte des Abtriebsplanetenradsatzes PG1 zu steuern, wodurch die Drehzahlverhältnisse beeinflusst werden, die in dem Planetenradsatz PG1 erzeugt werden.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen werden in Kombinationen von dreien eingerückt, um neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zu erzeugen. Das Getriebe 14 dient auch dazu, weniger als neun Vorwärtsgänge zu erzeugen, und in manchen Fällen kann ein Achtganggetriebe stärker erwünscht sein. Der Drehmomentübertragungsmechanismus G wird für den Rückwärtsgang und acht der Vorwärtsgänge eingerückt. Der Drehmomentübertragungsmechanismus A wird für sechs aufeinander folgende Vorwärtsgänge eingerückt, und der Drehmomentübertragungsmechanismus C wird für fünf aufeinander folgende Vorwärtsgänge eingerückt.
Die Gangwechsel sind alle Gangwechsel mit einem einzigen Übergang. Das heißt es wird gleichzeitig mit dem Ausrücken von nur einem Drehmomentübertragungsmechanismus nur ein Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt. Alle Drehmomentübertragungsmechanismen werden für mindestens zwei Gänge oder Drehzahlverhältnisse eingerückt. Wenn ein Siebenganggetriebe angewandt wird, kann der Drehmomentübertragungsmechanismus F (Vorwärtsgänge 2 und 9) oder der Drehmomentübertragungsmechanismus D (Vorwärtsgänge 3 und 8) weggelassen werden. Die Gangwechsel würden Gangwechsel mit einem einzigen Übergang bleiben.
Zusammenegefasst weist ein Lastschaltgetriebe zur Verwendung in einem Antriebsstrang eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, einen Antriebsplanetenradsatz und einen Abtriebsplanetenradsatz auf. Die Planetenradsätze werden durch das selektive Einrücken von sieben Drehmomentübertragungsmechanismen gesteuert, von denen drei rotierende Drehmomentübertragungsmechanismen und vier feststehende Drehmomentübertragungsmechanismen sind. Durch selektives Einrücken der Drehmomentübertragungsmechanismen in Kombinationen von dreien werden der Antriebsplanetenradsatz und der Abtriebsplanetenradsatz kombiniert, um acht Vorwärtsgänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle herzustellen.

Claims

Mehrgang-Lastschaltgetriebe umfassend: eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, einen Antriebsplanetenradsatz mit einem ersten, zweiten und dritten Element, wobei das zweite Element kontinuierlich mit der Antriebswelle verbunden ist, einen Abtriebsplanetenradsatz mit einem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Element, einen ersten selektiv einrückbaren Drehmomentübertragungsmechanismus, der das dritte Element des Antriebsplanetenradsatzes mit dem ersten Element des Abtriebsplanetenradsatzes verbindet, einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der das dritte Element des Antriebsplanetenradsatzes selektiv mit dem zweiten Element des Abtriebsplanetenradsatzes verbindet, einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv zwischen der Antriebswelle und dem fünften Element des Abtriebsplanetenradsatzes eingerückt sein kann, einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das zweite Element des Abtriebsplanetenradsatzes mit einem feststehenden Gehäuse zu verbinden, einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das fünfte Element des Abtriebsplanetenradsatzes mit dem feststehenden Gehäuse zu verbinden, einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das vierte Element des Abtriebsplanetenradsatzes mit dem Gehäuse zu verbinden, einen siebten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das erste Element des Antriebsplanetenradsatzes mit dem Gehäuse zu verbinden, wobei das dritte Element des Abtriebsplanetenradsatzes kontinuierlich mit der Abtriebswelle verbunden ist, und wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in Kombinationen von dreien eingerückt sind, um mindestens acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang in dem Planetengetriebe zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle herzustellen.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen wirksam sind, wenn sie eingerückt sind, um einen Antrieb mit reduzierter Drehzahl zwischen der Getriebeantriebswelle und dem dritten Element des Antriebsplanetenradsatzes herzustellen.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, fünfte und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den Rückwärtsgang bereitzustellen, der erste, fünfte und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den ersten Vorwärtsgang bereitzustellen, der erste, sechste und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt sind, um den zweiten Vorwärtsgang bereitzustellen, der erste, vierte und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den dritten Vorwärtsgang bereitzustellen, der erste, zweite und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den vierten Vorwärtsgang bereitzustellen, der erste, dritte und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den fünften Vorwärtsgang bereitzustellen, der erste, zweite und dritte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den sechsten Vorwärtsgang bereitzustellen, der zweite, dritte und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den siebten Vorwärtsgang bereitzustellen, und der dritte, vierte und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den achten Vorwärtsgang bereitzustellen.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsmechanismen in Kombination von dreien eingerückt sind, um neun Vorwärtsgänge bereitzustellen.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass: der zweite, fünfte und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den Rückwärtsgang bereitzustellen, der erste, fünfte und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den ersten Vorwärtsgang bereitzustellen, der erste, sechste und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt sind, um den zweiten Vorwärtsgang bereitzustellen, der erste, vierte und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den dritten Vorwärtsgang bereitzustellen, der erste, zweite und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den vierten Vorwärtsgang bereitzustellen, der erste, dritte und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den fünften Vorwärtsgang bereitzustellen, der erste, zweite und dritte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den sechsten Vorwärtsgang bereitzustellen, der zweite, dritte und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den siebten Vorwärtsgang bereitzustellen, der dritte, vierte und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den achten Vorwärtsgang bereitzustellen, und der dritte, sechste und siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv eingerückt sind, um den neunten Vorwärtsgang bereitzustellen.