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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein Mehrganggetriebe, das mindestens zwei Planetenradsätze und
mehrere kämmende
Zahnräder
aufweist, die zwei zusätzliche Planetenradsätze oder
eine Anordnung mit Vorgelegewellenkonstruktion sein können. Das
Getriebe wendet sechs Drehmomentübertragungsmechanismen
an.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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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 seinen Drehmomentbereich mehrmals durchlaufen kann. Die
Anzahl von Vorwärtsgängen, die
in dem Getriebe verfügbar
sind, bestimmt die Häufigkeit,
mit der der Drehmomentbereich des Motors wiederholt durchlaufen
werden kann. Frühe
Automatikgetriebe wiesen zwei Drehzahlbereiche auf. Dies begrenzte
den gesamten Drehzahlbereich des Fahrzeugs stark und erforderte
daher einen relativ großen
Motor, der einen breiten Drehzahl- und Drehmomentbereich erzeugen
konnte. Dies führte
dazu, dass der Motor während
der Fahrt bei einem spezifischen Kraftstoffverbrauchspunkt arbeitete,
der nicht der Punkt mit der höchsten
Wirtschaftlichkeit war. Daher waren von Hand geschaltete Getriebe
(Vorgelegewellengetriebe) am beliebtesten.
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Mit
dem Aufkommen von Drei- und Viergang-Automatikgetrieben nahm die
Beliebtheit des automatisch schaltenden (Planetenrad-)Getriebes bei
den Autofahrern 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 bei normaler Fahrzeugbeschleunigung im Wesentlichen nicht
wahrnehmbar macht.
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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
für Raghavan
und Usoro am 23. Juli 2002 erteilt wurde, offenbart.
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Sechsganggetriebe
bieten mehrere Vorteile gegenüber
Vier- und Fünfganggetrieben,
die eine verbesserte Fahrzeugbeschleunigung und eine verbesserte
Kraftstoffwirtschaftlichkeit einschließen. Während 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.
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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 Getriebe nach Haka benutzt drei
Planetenradsätze
und sechs Drehmomentübertragungseinrichtungen,
die zwei Bremsen und zwei Kupplungen umfassen, um acht Vorwärtsgänge und
einen Rückwärtsgang
bereitzustellen. Einer der Planetenradsätze wird positioniert und betrieben,
um zwei Antriebselemente mit fester Drehzahl für die verbleibenden beiden
Planetenradsätze
herzustellen. Sieben-, Acht- und Neunganggetriebe bieten weitere
Verbesserungen bei der Beschleunigung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit
gegenüber
Sechsganggetrieben. Wie bei den oben diskutierten Sechsganggetrieben
ist jedoch die Entwicklung von Sieben-, Acht- und Neunganggetrieben
aufgrund der Komplexität,
Größe und Kosten
verhindert worden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Mehrganggetriebe vorgesehen, das ein Drehzahlverhältnis an
einem Zahnradelement erreicht, das in einem Rückwärtsgang im Wesentlichen die
gleiche Größe aber
eine entgegengesetzte Richtung wie in dem ersten Vorwärtsgang
aufweist. Das Gesamt-Rückwärtsdrehzahlverhältnis des Getriebes
weist im Wesentlichen die gleiche Größe aber die entgegengesetzte
Richtung wie in dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis des
Getriebes auf. Die Zahnradzähnezahlen
sind vorzugsweise derart gewählt,
dass der Rückwärtsgang
und der erste Vorwärtsgang
relativ niedrig sind, um eine gute Zugfähigkeit bereitzustellen.
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Das
Getriebe weist ein Antriebselement, ein Abtriebselement sowie einen
ersten und zweiten Planetenradsatz auf, die jeweils ein erstes,
zweites und drittes Element besitzen und mindestens eine ständige Verbindung
dazwischen haben. Eine Vielzahl von kämmenden Zahnrädern, von
denen mindestens zwei ständig
miteinander verbunden sind, umfasst ein erstes, zweites, drittes,
viertes, fünftes
und sechstes Zahnradelement. Das vierte Zahnradelement kämmt ständig mit
dem ersten Zahnradelement oder ist von diesem drehbar gelagert.
So wie dies hierin verwendet wird, kann ein "Zahnradelement" in der beanspruchten Vielzahl von kämmenden
Zahnradelementen ein typisches Hohlrad, Sonnenrad oder Planetenrad
umfas sen und kann auch einen Träger umfassen,
der Planetenräder
lagert. Das Abtriebselement ist ständig mit einem Element des
ersten Planetenradsatzes verbunden. Das erste Zahnradelement ist
ständig
mit dem Antriebselement verbunden, und das zweite Zahnradelement
ist ständig
mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Ein erster
Drehmomentübertragungsmechanismus ist
selektiv einrückbar,
um das dritte Zahnradelement mit dem feststehenden Element, dem
Antriebselement oder dem vierten Zahnradelement zu verbinden. Das
zweite Zahnradelement rotiert mit einem ersten vorbestimmten Drehzahlverhältnis in
Bezug auf das Antriebselement in der ersten Drehrichtung, wenn der
erste Drehmomentübertragungsmechanismus
eingerückt
ist. Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus
ist selektiv einrückbar,
um das fünfte
Zahnradelement mit einem von dem feststehenden Element, dem vierten
Zahnradelement und dem sechsten Zahnradelement zu verbinden. Das zweite
Zahnradelement rotiert im Wesentlichen mit dem ersten vorbestimmten
Drehzahlverhältnis
in Bezug auf das Antriebselement in einer entgegengesetzten Drehrichtung,
wenn der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus
eingerückt
ist. Somit werden die beiden Drehmomentübertragungsmechanismen benutzt,
um das Rückwärtsdrehzahlverhältnis und
das ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis, d.h. den
Rückwärtsgang
oder den ersten Vorwärtsgang, herzustellen,
und ein Drehzahlverhältnis
mit im Wesentlichen der gleichen Größe an dem zweiten Zahnradelement
mit einer entgegengesetzten Drehrichtung bereitzustellen.
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Es
sind sechs unterschiedliche Ausführungsformen
der Erfindung vorgesehen. In zwei Ausführungsformen umfasst die Vielzahl
von kämmenden Zahnradelementen
zwei zusätzliche
Planetenradsätze,
so dass insgesamt vier Planetenradsätze benutzt werden. In zwei
von sechs bevorzugten Ausführungsformen
umfasst die Vielzahl von kämmenden Zahnradelementen
Zahnradelemente, die zwischen dem Antriebselement und den beiden Planetenradsätzen in
einer Vorgelegewellenkonstruktion angeordnet sind. Die sechs beispielhaften
bevorzugten Ausführungsformen
sind zusätzliche
Ausführungsformen
und Anordnungen, die die gleichen Übersetzungsergebnisse erreichen,
wie das Neunganggetriebe von U.S. Patent Nr. 4,683,776 das am 4.
August 1987 für
Klemen erteilt wurde.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der besten Ausführungsarten
der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen
leicht deutlich werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine Ausführungsform
eines Getriebes der vorliegenden Erfindung umfasst, die vier Planetenradsätze aufweist;
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1B ist
eine Wahrheitstabelle, die einige der Betriebseigenschaften des
in 1A gezeigten Antriebsstrangs veranschaulicht;
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1C ist
ein Schaubild, das weitere Betriebseigenschaften des in 1A gezeigten
Antriebsstrang darstellt;
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2A ist
eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine zweite
Ausführungsform
eines Getriebes der vorliegenden Erfindung mit vier Planetenradsätzen aufweist;
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2B ist
eine Wahrheitstabelle, die einige der Betriebseigenschaften des
in 2A gezeigten Antriebsstrangs veranschaulicht;
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2C ist
ein Schaubild, das einige der Betriebseigenschaften des in 2A gezeigten
Antriebsstrangs veranschaulicht;
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3A ist eine schematische Darstellung eines
Antriebsstrangs, der eine dritte Ausführungsform eines Getriebes
der vorliegenden Erfindung mit vier Planetenradsätzen aufweist;
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4A ist eine schematische Darstellung eines
Antriebsstrangs, der eine vierte Ausführungsform eines Getriebes
der vorliegenden Erfindung, die vier Planetenradsätze besitzt,
aufweist;
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5A ist
eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine fünfte Ausführungsform
eines Getriebes der vorliegenden Erfindung aufweist, die zwei Planetenradsätze und
eine Vielzahl von kämmenden
Zahnrädern
benutzt, die in einer Vorgelegewellenkonstruktion angeordnet sind;
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5B ist
eine Wahrheitstabelle, die einige der Betriebseigenschaften des
in 5A gezeigten Antriebsstrangs veranschaulicht;
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5C ist
ein Schaubild, das weitere Betriebseigenschaften des in 5A gezeigten
Antriebsstrangs darstellt;
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6A ist
eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine sechste
Ausführungsform
eines Getriebes der vorliegenden Erfindung umfasst, die zwei Planetenradsätze und
eine Vielzahl von kämmenden
Zahnrädern
aufweist, die in einer Vorgelegewellenkonstruktion angeordnet sind;
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6B ist
eine Wahrheitstabelle, die einige der Betriebseigenschaften des
in 6A gezeigten Antriebsstrangs veranschaulicht;
und
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6C ist
ein Schaubild, das weitere Betriebseigenschaften des in 6A gezeigten
Antriebsstrang darstellt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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In
den Zeichnungen, in denen sich in allen Ansichten gleiche Bezugszeichen
auf gleiche oder entsprechende Teile beziehen, ist in 1A eine
erste Ausführungsform
eines Antriebsstrangs 10 gezeigt, der einen herkömmlichen
Motor 12, ein Planetengetriebe 14 und einen herkömmlichen
Achsantrieb 16 aufweist. Wie bei den anderen fünf nachstehend
beschriebenen Ausführungsformen
ist der erste Vorwärtsgang
des Getriebes 14 ausreichend niedrig, um einen Betrieb
ohne Drehmomentwandler zu ermöglichen.
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Das
Planetengetriebe 14 umfasst ein Antriebselement oder eine
Antriebswelle 17, die ständig mit dem Motor 12 verbunden
ist, eine Planetenradanordnung 18 und ein Abtriebselement
oder eine Abtriebswelle 19, die ständig mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden
ist. Die Planetenradanordnung 18 umfasst vier Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50.
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Der
Planetenradsatz 20 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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Antriebswelle 17 ist ständig
mit dem Sonnenrad 22 über
eine Trommel 92 verbunden, mit der eine erste Zwischenwelle 94 ständig verbunden
ist. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 59 verbunden.
Das Hohlrad 24 ist ständig
mit dem Sonnenrad 32 durch ein Verbindungselement 70 verbunden.
Der Träger 29 ist
ständig
mit dem Träger 39 und mit
dem Hohlrad 44 über
ein Verbindungselement 72 verbunden. Das Verbindungselement 72 kann
eine Komponente oder separate Komponenten sein. Der Träger 49 ist
ständig
mit dem Hohlrad 54 über
ein Verbindungselement 74 verbunden. Das Sonnenrad 42 ist
ständig
mit dem Sonnenrad 52 über
ein Verbindungselement 76 verbunden.
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Gemäß der Bezeichnung
in den Ansprüchen sind
die Planetenradsätze
von rechts nach links ein erster Planetenradsatz 50, ein
zweiter Planetenradsatz 40, ein dritter Planetenradsatz 30 und
ein vierter Planetenradsatz 20. Zusätzlich bilden die Planetenradsätze 20 und 30 die
in den Ansprüchen
genannte Vielzahl von Zahnradelementen. Genauer sind die sechs Zahnradelemente
der Vielzahl von Zahnradelementen wie folgt: Das Sonnenrad 22 ist
das erste Zahnradelement, der Träger 39 ist
das zweite Zahnradelement, das Hohlrad 24 ist das dritte
Zahnradelement, das Planetenrad 27 ist das vierte Zahnradelement,
das Hohlrad 34 ist das fünfte Zahnradelement, und das
Sonnenrad 32 ist das sechste Zahnradelement. In den hier
beschriebenen Ausführungsformen
kann eine Komponente als eine spezifische Zahnradelementnummer und
als gleich oder unterschiedlich nummeriert das Element eines Planetenradsatzes
bezeichnet sein (d.h. eine Komponente kann in den Ansprüchen das
dritte Zahnradelement sein und kann das erste Element des jeweiligen
Planetenradsatzes sein).
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Das
Sonnenrad 42 ist selektiv mit der Antriebswelle 17 über die
Kupplung 60 verbindbar, die die Antriebswelle 17 mit
der innersten Welle 98 verbindet. Der Planetenträger 49 ist
selektiv mit der Antriebswelle 17 über die Kupplung 62 verbindbar,
die die Antriebswelle 17 mit der zweiten Zwischenwelle 96 verbindet.
Das Hohlrad 24 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 80 über die
Bremse 64 verbindbar. Das Hohlrad 44 ist selektiv
mit dem Getriebegehäuse 80 über die
Bremse 66 verbindbar. Das Hohlrad 54 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. Gemäß der Verwendung in den Ansprüchen ist
die Bremse 64 der erste Drehmomentübertragungsmechanismus und
die Bremse 69 ist der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus. Die
Kupplung 60 ist der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus, die
Kupplung 62 ist der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus, die
Bremse 66 ist der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus
und die Bremse 68 ist der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus.
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Wie
es in 1B und insbesondere der darin
offenbarten Wahrheitstabelle gezeigt ist, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen
selektiv in Kombinationen von zweien eingerückt, um neun Vorwärtsgänge und
einen Rückwärtsgang
bereitzustellen. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 60, 62, 64, 66, 68 und 69 sind
vorzugsweise eine Einrichtung vom Mehrscheibentyp mit fluidbetätigtem Reibungsantrieb,
die üblicherweise
in Planetengetrieben verwendet werden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 60 und 62 sind
Drehmomentübertragungsmechanismen
vom rotierenden Typ, die üblicherweise
Kupplungen genannt werden, und die Drehmomentübertragungsmechanismen 64, 66, 68 und 69 sind
Drehmomentübertragungsmechanismen vom
feststehenden Typ, die üblicherweise
Bremsen oder Reaktionskupplungen genannt werden.
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Der
Rückwärtsgang
wird durch Einrückung der
Bremsen 64 und 68 hergestellt. Die Bremse 64 verbindet
das Hohlrad 24 mit dem Getriebegehäuse 80, und die Bremse 68 verbindet
das Hohlrad 54 mit dem Getriebegehäuse 80. Das Sonnenrad 22 rotiert mit
der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Träger 29 und 39 rotieren
mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 und
das Sonnenrad 32 rotieren nicht. Der Träger 29 rotiert mit einer
Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem
Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Der Träger 49 und
das Hohlrad 54 rotieren nicht. Das Sonnenrad 42 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 52. Das Sonnenrad 42 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44 und
dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt
wird. Der Träger 59 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der
Träger 59,
und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl,
die von der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des
Rückwärtsgangs
wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 40 und 50 bestimmt.
Die Einrückung
der Kupplung 64, um das Hohlrad 24 feststehend
zu halten (und das Sonnenrad 32 über das Verbindungselement 70 feststehend
zu halten), bewirkt, dass der Träger 39 in
der gleichen Richtung wie die Antriebswelle 17 rotiert.
Unter Annahme der folgenden Zahnradelementzähnezahlen beträgt das Drehzahlverhältnis an
dem Träger 39 +0,375:
Das Sonnenrad 22 weist 73 Zähne auf, das Planetenrad 27 weist 26 Zähne auf,
das Hohlrad 24 weist 125 Zähne auf, das Sonnenrad 32 weist 57 Zähne auf, das
Planetenrad 37 weist 33 Zähne auf, und das Hohlrad 34 weist 123 Zähne auf.
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Der
erste Vorwärtsgang
wird mit dem Eingriff der Bremsen 68 und 69 hergestellt.
Die Bremse 68 verbindet das Hohlrad 54 mit dem
Getriebegehäuse 80,
und die Bremse 69 verbindet das Hohlrad 34 mit dem
Getriebegehäuse 80.
Das Sonnenrad 22 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie
die Antriebswelle 17. Der Träger 29 und der Träger 39 rotieren
mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 32. Das Hohlrad 24 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Trägers 29, der Drehzahl
des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Das Hohlrad 34 rotiert
nicht. Der Träger 39 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 32 und
dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt
wird. Der Träger 49 und
das Hohlrad 54 rotieren nicht. Das Sonnenrad 42 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 52. Das Sonnenrad 42 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44 und
dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenrad satzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der
Träger 59,
und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl,
die von der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des
ersten Vorwärtsgangs
wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50 bestimmt.
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Das
Sonnenrad 22 rotiert in der gleichen Richtung wie die Antriebswelle 17,
während
der Träger 29 und
das Hohlrad 24 in einer entgegengesetzten Richtung rotieren.
Da der Träger 29 ständig mit dem
Träger 39 über das
Verbindungselement 72 verbunden ist, rotiert der Träger 39 auch
in einer in Bezug auf das Antriebselement 17 entgegengesetzten Richtung.
Mit den oben beschriebenen Zähneverhältnissen
beträgt
das Drehzahlverhältnis
des Trägers 39 -0,375.
Somit hat das erreichte Drehzahlverhältnis des Trägers 39 in
dem ersten Vorwärtsgang
im Vergleich mit dem Rückwärtsgang
die gleiche Größe aber
eine entgegengesetzte Richtung.
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Der
zweite Vorwärtsgang
wird mit dem Eingriff der Kupplung 60 und der Bremse 68 hergestellt. Die
Kupplung 60 verbindet das Antriebselement 17 mit
dem Sonnenrad 42, und die Bremse 68 verbindet das
Hohlrad 54 mit dem Getriebegehäuse 80. Die Sonnenräder 22, 42 und 52 rotieren
mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die
Träger 29 und 39 rotieren
mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 32. Das Hohlrad 24 rotiert mit
einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Trägers 29, der Drehzahl
des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Der Träger 49 und
das Hohlrad 54 rotieren nicht. Das Hohlrad 44 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 42 und
dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt
wird. Der Träger 59 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der
Träger 59,
und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl,
die von der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des
zweiten Vorwärtsgangs
wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 40 und 50 bestimmt.
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Der
dritte Vorwärtsgang
wird mit dem Eingriff der Kupplung 60 und der Bremse 69 hergestellt.
Die Kupplung 60 verbindet die Antriebswelle 17 mit
den Sonnenrädern 42 und 52.
Die Bremse 69 verbindet das Hohlrad 34 mit dem
Getriebegehäuse 80.
Die Sonnenräder 22, 42 und 52 rotieren
mit der gleichen Drehzahl wie das Antriebselement 17. Der
Träger 29 und
der Träger 39 rotieren
mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 32. Das Hohlrad 24 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Trägers 29, der Drehzahl
des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt
wird. Das Hohlrad 34 rotiert nicht. Der Träger 39 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 32 und
dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 30 bestimmt wird. Der Träger 49 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 54. Der Träger 49 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 Träger 59 rotiert
mit der Drehzahl der Abtriebswelle 19. Der Träger 59,
und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl,
die von der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des
Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähnverhältnis des
Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des
dritten Vor wärtsgangs
wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50 bestimmt.
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Der
vierte Vorwärtsgang
wird mit dem Eingriff der Kupplung 60 und der Bremse 66 hergestellt.
Die Kupplung 60 verbindet die Antriebswelle 17 mit
dem Sonnenrad 42 (und dem Sonnenrad 52 über das
Verbindungselement 76). Die Bremse 66 verbindet
das Hohlrad 44 mit dem Getriebegehäuse 80. Die Sonnenräder 22, 42 und 52 rotieren
mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die
Träger 29 und 39 und
das Hohlrad 44 rotieren nicht. Das Hohlrad 24 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 32. Das Hohlrad 24 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 22 und
dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Der Träger 49 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 54. Der Träger 49 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 42 und
dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der
Träger 59,
und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl,
die von der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des Sonnenrads 52 und
dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des
vierten Vorwärtsgangs
wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 40 und 50 bestimmt.
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Der
fünfte
Vorwärtsgang
wird mit dem Eingriff der Kupplung 60 und der Bremse 64 hergestellt. Die
Kupplung 60 verbindet die Antriebswelle 17 mit dem
Sonnenrad 42 (und das Sonnenrad 52 über das Verbindungselement 76),
und die Bremse 64 verbindet das Hohlrad 24 mit
dem Getriebegehäuse 80.
Die Sonnenräder 22, 42 und 52 rotieren
mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die
Träger 29 und 39 rotieren
mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 und
das Sonnenrad 32 rotieren nicht. Der Träger 29 rotiert mit
einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 22 und
dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Der Träger 49 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 54. Der Träger 49 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 Träger 59 rotiert mit
der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der Träger 59,
und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl,
die von der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des
Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des
fünften
Vorwärtsgangs
wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse
der Planetenradsätze 20, 40 und 50 bestimmt.
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Der
sechste Vorwärtsgang
wird mit dem Eingriff der Kupplungen 60 und 62 hergestellt.
Die Kupplung 60 verbindet die Antriebswelle 17 mit
den Sonnenrädern 42 und 52.
Die Kupplung 62 verbindet die Antriebswelle 17 mit
dem Träger 49.
In dieser Konfiguration rotieren die Sonnenräder 22, 42 und 52 sowie
der Träger 49 und
das Hohlrad 54 mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17.
Da das Hohlrad 54 und das Sonnenrad 52 mit der
Drehzahl der Antriebswelle 17 rotieren, rotiert der Träger 59, und
daher die Abtriebswelle 19, ebenfalls mit der gleichen
Drehzahl wie die Antriebswelle 17. In dieser Konfiguration
rotieren dementsprechend die Antriebswelle 17 und die Abtriebswelle 19 mit
der gleichen Drehzahl, und der Zahlenwert des sechsten Vorwärtsgangs
beträgt
1.
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Der
siebte Vorwärtsgang
wird mit dem Eingriff der Kupplung 62 und der Bremse 64 hergestellt. Die
Kupplung 62 verbindet die Antriebswelle 17 mit dem
Träger 49,
und die Bremse 64 verbindet das Hohlrad 24 mit
dem Getriebegehäuse 80.
Das Sonnenrad 22, der Träger 49 und das Hohlrad 54 rotieren mit
der gleichen Drehzahl wie das Antriebselement 17. Der Träger 29 und
der Träger 39 rotieren
mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 und
das Sonnenrad 32 rotieren nicht. Der Träger 29 rotiert mit
einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 22 und
dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Das Sonnenrad 42 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 52. Das Sonnenrad 42 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44,
der Drehzahl des Trägers 49 und dem
Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert mit
der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der Träger 59,
und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl,
die von der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des
Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des siebten
Vorwärtsgangs
wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 40 und 50 bestimmt.
-
Der
achte Vorwärtsgang
wird mit dem Eingriff der Kupplung 62 und der Bremse 66 hergestellt.
Die Kupplung 62 verbindet die Antriebswelle 17 mit
dem Träger 49,
und die Bremse 66 verbindet das Hohlrad 44 mit
dem Getriebegehäuse 80.
Das Sonnenrad 22, der Träger 49 und das Hohlrad 54 rotieren
mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die
Träger 29, 39 und
das Hohlrad 44 rotieren nicht. Das Hohlrad 24 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 32. Das Hohlrad 24 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem
Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Das Sonnenrad 42 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 52. Das Sonnenrad 42 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Trägers 49 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planeten radsatzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der
Träger 59,
und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl,
die von der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des
Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des
achten Vorwärtsgangs
wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse des Planetenradsatzes 40 bestimmt.
-
Der
neunte Vorwärtsgang
wird mit dem Eingriff der Kupplung 62 und der Bremse 69 hergestellt. Die
Kupplung 62 verbindet die Antriebswelle 17 mit dem
Träger 49,
und die Bremse 69 verbindet das Hohlrad 34 mit
dem Getriebegehäuse 80.
Das Sonnenrad 22, der Träger 49 und das Hohlrad 54 rotieren mit
der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Träger 29 und 39 rotieren
mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 32. Das Hohlrad 24 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Trägers 29, der Drehzahl
des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Der Träger 39 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 32 und
dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 30 bestimmt wird. Das Sonnenrad 42 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 52. Das Sonnenrad 42 rotiert
mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44,
der Drehzahl des Trägers 49 und dem
Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert mit
der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der Träger 59,
und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl,
die von der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des
Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des neunten
Vorwärtsgangs
wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50 bestimmt.
-
Wie
es oben ausgeführt
wurde, ist der Einrückplan
für die
Drehmomentübertragungsmechanismen
in der Wahrheitstabelle von 1B gezeigt. Diese
Wahrheitstabelle liefert auch ein Beispiel von Drehzahlverhältnissen,
die unter Verwendung der beispielhaft in 1B angegebenen
Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse
verfügbar
sind. Mit den oben besprochenen Zahnradzähnezahlen ist das Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 20 1,71; das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 ist
2,16; das Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 40 ist 1,70; und das Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 50 ist 2,51.
-
Das
Schaubild von 1C beschreibt auch die Übersetzungsverhältnisstufen,
die unter Verwendung der angegebenen Beispielzähneverhältnisse erzielt werden. Beispielsweise
beträgt
das Stufenverhältnis
zwischen dem ersten und dem zweiten Vorwärtsgang 1,59, während das
Stufenverhältnis
zwischen dem Rückwärtsgang
und dem ersten Vorwärtsgang –0,11 beträgt. Es ist
anzumerken, dass alle Vorwärtsgangwechsel
mit einer einzigen Stufe und einer doppelten Stufe sowie der Vorwärts/Rückwärts-Gangwechsel
von der Art mit einem einzigen Übergang
sind.
-
Zweite Ausführungsform
-
2A zeigt
einen Antriebsstrang 110 mit einem herkömmlichen Motor 12 und
einem Planetengetriebe 114. Das Planetengetriebe 114 umfasst
eine Antriebswelle 17, die ständig mit dem Motor verbunden
ist, eine Planetenradanordnung 118 und eine Abtriebswelle 19,
die ständig
mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 118 umfasst
vier Planetenradsätze 120, 130, 140 und 150.
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Der
Planetenradsatz 120 umfasst ein Sonnenrad 122,
ein Hohlrad 124 und eine Planetenträgeranordnung 126.
Die Planetenträgeranordnung 126 ist
vom zusammengesetzten Typ und umfasst mehrere Planetenräder 127,
die an dem Träger 129 drehbar
montiert und in kämmende
Beziehung mit dem Sonnenrad 122 und den Planetenrädern 128 angeordnet
sind. Die Planetenräder 128 sind
in kämmender
Beziehung mit den Planetenrädern 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.
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Die
Planetenradanordnung 118 umfasst auch sechs Drehmomentübertragungsmechanismen 160, 162, 164, 166, 168 und 169.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen 160 und 162 sind
Drehmomentübertra gungsmechanismen
vom rotierenden Typ, die üblicherweise
Kupplungen genannt werden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 164, 166, 168 und 169 sind
Drehmomentübertragungsmechanismen
vom feststehenden Typ, die üblicherweise
Bremsen oder Reaktionskupplungen genannt werden.
-
Die
Antriebswelle 17 ist ständig
mit dem Sonnenrad 122 über
eine Trommel 192 und eine erste Zwischenwelle 194 verbunden,
und die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 159 verbunden.
Der Träger 129 ist
ständig
mit dem Hohlrad 134 über
das Verbindungselement 170 verbunden. Das Sonnenrad 122 ist
ständig
mit dem Sonnenrad 132 über
das Verbindungselement 172 verbunden. Der Träger 139 ist
ständig
mit dem Hohlrad 144 über
das Verbindungselement 174 verbunden. Der Träger 149 ist ständig mit
dem Hohlrad 154 über
das Verbindungselement 176 verbunden. Das Sonnenrad 142 ist
ständig
mit dem Sonnenrad 152 über
das Verbindungselement 178 verbunden.
-
Das
Sonnenrad 142 (und daher das Sonnenrad 152 aufgrund
des Verbindungselements 178) ist selektiv mit der Antriebswelle
17 durch die Kupplung 160 über eine innerste Welle 198 verbinbar.
Der Träger 149 ist
selektiv mit der Antriebswelle 17 durch die Kupplung 162 über eine
zweite Zwischenwelle 196 verbindbar. Das Hohlrad 134 ist
selektiv mit dem Getriebegehäuse 180 über die
Bremse 164 verbindbar. Das Hohlrad 144 ist selektiv
mit dem Getriebegehäuse 180 über die
Bremse 166 verbindbar. Das Hohlrad 154 ist selektiv
mit dem Getriebegehäuse 180 über die
Bremse 168 verbindbar. Das Hohlrad 124 ist selektiv
mit dem Getriebegehäuse 180 über die
Bremse 169 verbindbar.
-
So
wie es in den Ansprüchen
angegeben ist, ist die Bremse 164 der erste Drehmomentübertragungsmechanismus,
die Bremse 169 ist der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus,
die Kupplung 160 ist der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus,
die Kupplung 162 ist der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus,
die Bremse 166 ist der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus und
die Bremse 168 ist der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus.
Zusätzlich
sind die Planetenradsätze
von rechts nach links als ein erster, zweiter, dritter und vierter
Planetenradsatz 150, 140, 130 bzw. 120 bezeichnet.
Bezüglich
der Vielzahl von Zahnradelementen, die in den Ansprüchen genannt sind,
ist das Sonnenrad 122 das erste Zahnradelement, der Träger 139 ist
das zweite Zahnradelement, das Hohlrad 134 ist das dritte
Zahnradelement, das Planetenrad 127 ist das vierte Zahnradelement,
das Hohlrad 124 ist das fünfte Zahnradelement, und das Sonnenrad 132 ist
das sechste Zahnradelement. Bezüglich
der Nummerierung der Elemente der Planetenradsätze 120, 130 ist
das Sonnenrad 122 das erste Element des Planetenradsatzes 120,
der Träger 129 ist
das zweite Element des Planetenradsatzes 120 und das Hohlrad 124 ist
das dritte Element des Planetenradsatzes 120. Ähnlich ist
der Träger 139 das
erste Element des Planetenradsatzes 130. Das Sonnenrad 132 und
das Hohlrad 134 sind das zweite und dritte Element in jeder
Reihenfolge des Planetenradsatzes 130.
-
Wie
es im Besonderen in der Wahrheitstabelle von 2B angegeben
ist, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen 164 und 168 eingerückt, um
den Rückwärtsgang
herzustellen, und die Drehmomentübertragungsmechanismen 168 und 169 werden
eingerückt,
um den ersten Vorwärtsgang herzustellen.
Unter Annahme der folgenden Zähnezahlen:
Das Sonnenrad 122 mit 67 Zähnen, die Planetenräder 127, 128 mit
jeweils 26 Zähnen,
das Hohlrad 124 mit 125 Zähnen, das Sonnenrad 132 mit 73 Zähnen, das
Planetenrad 137 mit 26 Zähnen und das Hohlrad 134 mit 125 Zähnen, rotiert
der Träger 139 im
Rückwärtsgang
bei durch Aufbringung der Bremse 164 feststehend gehaltenen
Hohlrad 134 und Träger 139 und
bei ständig
verbundenen Sonnenrädern 122, 132 mit
einem Drehzahlverhältnis
von +0,375 in Bezug auf das Antriebselement 17. Im ersten
Vorwärtsgang
wird mit der Aufbringung der Bremsen 168 und 169 das
Hohlrad 124 feststehend gehalten, der Träger 129 rotiert
mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 134 und die Sonnenräder 122 und 132 rotieren
mit der gleichen Drehzahl. Somit weist der Träger 139 ein Drehzahlverhältnis von –0,371 in
Bezug auf das Antriebselement 17 auf; d.h. das Drehzahlverhältnis des
Trägers 139 hat
im Wesentlichen die gleiche Größe aber
eine entgegengesetzte Richtung wie im Rückwärtsgang.
-
Die
Wahrheitstabelle von 2B beschreibt die Einrückabfolge,
die dazu verwendet wird, neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang
in der in 2A gezeigten Planetenradanordnung 118 bereitzustellen.
Wie es oben für
die Anordnung von 1A gezeigt und beschrieben wurde,
werden Fachleute aus der Wahrheitstabelle von 2B verstehen,
wie die gezeigten Gänge
durch die Planetenradsätze 120, 130, 140 und 150 hergestellt
werden.
-
Die
Wahrheitstabelle von 2B liefert auch ein Beispiel
von Getriebegängen,
die mit dem in 2A gezeigten Planetenradsätzen unter
Verwendung der folgenden Beispielzähneverhältnisse erzielt werden können: der
Wert des Zähneverhältnisses des
Planetenradsatzes 120 beträgt 1,86; der Wert des Zähneverhältnisses
des Planetenradsatzes 130 beträgt 1,71; der Wert des Zähneverhältnisses
des Planetenradsatzes 140 beträgt 1,70; und der Wert des Zähneverhältnisses
des Planetenradsatzes 150 beträgt 2,51.
-
In 2C sind
auch die Übersetzungsverhältnisstufen
zwischen den Übersetzungsverhältnissen
mit einer einzigen Stufe in der Vorwärtsrichtung sowie die Übersetzungsverhältnisstufe
vom Rückwärtsgang
zum ersten Vorwärtsgang
gezeigt. Beispielsweise beträgt
das Stufenverhältnis
vom ersten zum zweiten Gang 1,64. Es ist anzumerken, dass alle Vorwärtsgangwechsel
mit einer einzigen Stufe und einer doppelten Stufe sowie der Vorwärts/Rückwärts-Gangwechsel
von der Art mit einem einzigen Übergang
sind.
-
Dritte Ausführungsform
-
Nach 3 umfasst
ein Antriebsstrang 210 den Motor 12, ein Planetengetriebe 214 und
einen Achsantriebsmechanismus 16. Das Planetengetriebe 214 umfasst
eine Antriebswelle 17, die ständig mit dem Motor 12 verbunden
ist, eine Planetenradanordnung 218 und eine Abtriebswelle 19,
die ständig
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 Typ eines zusammengesetzten Planetengetriebeelements und umfasst
Planetenräder 227 und 228,
die an einem Träger 229 drehbar
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 236.
Die Planetenträgeranordnung 236 umfasst
mehrere Planetenräder 237,
die drehbar an einem Träger 239 montiert
und in kämmender
Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 232 als auch dem Hohlrad 234 angeordnet
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 eine 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 sechs Drehmomentübertragungsmechanismen 260, 262, 264, 266, 268 und 269.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen 260, 262 und 264 sind Drehmomentübertragungsmechanismen
vom rotierenden Typ, die üblicherweise
Kupplungen genannt werden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 266, 268 und 269 sind
Drehmomentübertragungsmechanismen
vom feststehenden Typ, die üblicherweise
Bremsen oder Reaktionskupplungen genannt werden.
-
Die
Antriebswelle 17 ist ständig
mit dem Sonnenrad 222 über
eine Trommel 292 und eine erste Zwischenwelle 294 verbunden.
Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 259 verbunden.
Der Träger 229 ist
ständig
mit dem Sonnenrad 232 über
das Verbindungselement 270 verbunden. Der Träger 239 ist
ständig
mit dem Hohlrad 244 über
das Verbindungselement 272 verbunden. Der Träger 249 ist ständig mit
dem Hohlrad 254 über
das Verbindungselement 274 verbunden. Das Sonnenrad 242 ist ständig mit
dem Sonnenrad 252 über
das Verbindungselement 276 verbunden.
-
Das
Sonnenrad 242 (und daher das Sonnenrad 252) ist
selektiv mit der Antriebswelle 17 durch die Kupplung 260 über eine
innerste Welle 298 verbindbar. Der Träger 247 ist selektiv
mit der Antriebswelle 17 durch die Kupplung 262 über eine
zweite Zwischenwelle 296 verbindbar. Der Träger 229 ist
selektiv mit der Antriebswelle 17 über die Kupplung 264 verbindbar.
Das Hohlrad 244 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 280 über die
Bremse 266 verbindbar. Das Hohlrad 254 ist selektiv
mit dem Getriebegehäuse über die
Bremse 268 verbindbar. Das Hohlrad 224 ist selektiv
mit dem Getriebegehäuse 280 über die Bremse 269 verbindbar.
-
Gemäß der Bezeichnung
in den Ansprüchen ist
die Kupplung 264 der erste Drehmomentübertragungsmechanismus, die
Bremse 269 ist der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus, die
Kupplung 260 ist der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus, die
Kupplung 262 ist der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus, die
Bremse 266 ist der fünfte
Drehmomentübertragungsmechanismus und
die Bremse 268 ist der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus.
Zusätzlich
sind die Planetenradsätze
von rechts nach links als ein erster, zweiter, dritter und vierter
Planetenradsatz 250, 240, 230 bzw. 220 bezeichnet.
Bezüglich
der Vielzahl von Zahnradelementen, die in den Ansprüchen genannt sind,
ist das Sonnenrad 222 das erste Zahnradelement, der Träger 239 ist
das zweite Zahnradelement, der Träger 229 ist das dritte
Zahnradelement, das Planetenrad 227 ist das vierte Zahnradelement,
das Hohlrad 224 ist das fünfte Zahnradelement, und das Sonnenrad 232 ist
das sechste Zahnradelement. Bezüglich
der Nummerierung der Elemente der Planetenradsätze ist das Sonnenrad 222 das
erste Element, der Träger 229 ist
das zweite Element und das Hohlrad 224 ist das dritte Element
des Planetenradsat zes 220. Der Träger 239 ist das erste
Element des Planetenradsatzes 230 und das Sonnenrad 232 und das
Hohlrad 234 sind das zweite und dritte Element.
-
Die
Drehmomentübertragungsmechanismen 260, 262, 264, 266, 268 und 269 werden
in ähnlicher Ordnung
und Reihenfolge eingerückt
wie ähnlich nummerierte
Drehmomentübertragungsmechanismen
der Wahrheitstabellen der 1B und 2B, um
einen Rückwärtsgang
und neun Vorwärtsgänge herzustellen.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen 264 und 268 werden
eingerückt,
um den Rückwärtsgang
herzustellen, und die Drehmomentübertragungsmechanismen 268 und 269 werden
eingerückt,
um den ersten Vorwärtsgang
herzustellen. Unter Annahme der folgenden Zähnezahlen für den Planetenradsatz 220 und 230:
Das Sonnenrad 222 mit 63 Zähnen, die Planetenräder 227, 228 mit
jeweils 28 Zähnen,
das Hohlrad 224 mit 125 Zähnen, das Sonnenrad 232 mit 73 Zähnen, das
Planetenrad 237 mit 26 Zähnen und das Hohlrad 234 mit 125 Zähnen, rotieren
dann alle Elemente des Planetenradsatzes 220 und das Sonnenrad 232 im
Rückwärtsgang
bei direkt mit dem Sonnenrad 222 verbundener Antriebswelle 17 und
ständig
mit dem Sonnenrad 232 verbundenem Träger 229 in der gleichen
Richtung und mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17.
Der Träger 239 rotiert
mit einem Drehzahlverhältnis
von +0,375 in Bezug auf die Antriebswelle 17. Im ersten
Vorwärtsgang
rotiert der Träger 239 bei
feststehend gehaltenem Hohlrad 224 mit einem Drehzahlverhältnis von –0,375 in
Bezug auf das Antriebselement 17. D.h. der Träger 239 rotiert
im ersten Vorwärtsgang
in der entgegengesetzten Richtung aber mit einem Drehzahlverhältnissen
mit im Wesentlichen der gleichen Größe wie im Rückwärtsgang.
-
Vierte Ausführungsform
-
Nach 4 umfasst
ein Antriebsstrang 310 den Motor 12, ein Planetengetriebe 314 und
einen Achsantriebsmechanismus 16. Das Planetengetriebe 314 umfasst
eine Antriebswelle 17, die ständig mit dem Motor 12 verbunden
ist, eine Planetenradanordnung 318 und eine Antriebswelle 19,
die ständig
mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 318 umfasst
vier Planetenradsätze 320, 330, 340 und 350.
-
Der
Planetenradsatz 320 umfasst ein Sonnenrad 322,
ein Hohlrad 324 und eine Planetenträgeranordnung 326.
Die Planetenträgeranordnung 326 ist
vom zusammengesetzten Typ und umfasst mehrere Planetenräder 327,
die an einem Träger 329 drehbar
montiert und in kämmende
Beziehung mit dem Sonnenrad 322 und Planetenrädern 328 angeordnet
sind. Die Planetenräder 328 sind
in kämmender
Beziehung mit den Planetenrädern 327 und
dem Hohlrad 324 angeordnet.
-
Der
Planetenradsatz 330 umfasst ein Sonnenrad 332,
ein Hohlrad 334 und eine Planetenträgeranordnung 336.
Die Planetenträgeranordnung 336 umfasst
mehrere Planetenräder 337,
die drehbar an einem Träger 339 montiert
in kämmender
Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 332 als auch dem Hohlrad 334 angeordnet
sind.
-
Der
Planetenradsatz 340 umfasst ein Sonnenrad 342,
ein Hohlrad 344 und eine Planetenträgeranordnung 346.
Die Planetenträgeranordnung 346 umfasst
mehrere Planetenräder 347,
die drehbar an einem Träger 349 montiert
und in kämmender
Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 342 als auch dem Hohlrad 344 angeordnet
sind.
-
Der
Planetenradsatz 350 umfasst ein Sonnenrad 352,
ein Hohlrad 354 und eine Planetenträgeranordnung 356.
Die Planetenträgeranordnung 356 umfasst
mehrere Planetenräder 357,
die drehbar an einem Träger 359 montiert
und in kämmender
Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 352 als auch dem Hohlrad 354 angeordnet
sind.
-
Die
Planetenradanordnung 318 umfasst auch sechs Drehmomentübertragungsmechanismen 360, 362, 364, 366, 368 und 369.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen 360 und 362 sind
Drehmomentübertragungsmechanismen
vom rotierenden Typ, die üblicherweise
Kupplungen genannt werden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 364, 366, 368 und 369 sind
Drehmomentübertragungsmechanismen
vom feststehenden Typ, die üblicherweise
Bremsen oder Reaktionskupplungen genannt werden.
-
Die
Antriebswelle 17 ist ständig
mit dem Träger 329 verbunden,
und die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 359 verbunden.
Der Träger 329 ist ständig mit
dem Sonnenrad 332 über
das Verbindungselement 370 verbunden, das auch als äußerste Hohlwelle 394 bezeichnet
sein kann. Das Sonnenrad 322 ist ständig mit dem Hohlrad 334 über das
Verbindungselement 372 verbunden. Der Träger 349 ist ständig mit
dem Hohlrad 354 über
das Verbindungselement 376 verbunden. Das Sonnenrad 342 ist
ständig
mit dem Sonnenrad 352 über
das Verbindungselement 378 verbunden.
-
Die
Antriebswelle 17 ist selektiv mit dem Sonnenrad 342 (und
daher mit dem Sonnenrad 352 über das Verbindungselement 378)
durch die Kupplung 360 verbindbar, die die Antriebswelle 17 mit
dem Sonnenrad 342 durch eine innerste Welle 398 verbindet.
Die Antriebswelle 17 ist selektiv mit dem Träger 349 durch
Anwendung der Kupplung 362 verbindbar, die die Antriebswelle 17 mit
der Zwischenwelle 396 verbindet.
-
Gemäß der Bezeichnung
in den Ansprüchen umfassen
die Planetenradsätze 320 und 330 die
Vielzahl von Zahnradelementen. Der Träger 329 ist das erste
Zahnradelement, der Träger 339 ist
das zweite Zahnradelement, das Hohlrad 334 ist das dritte
Zahnradelement, das Planetenrad 327 ist das vierte Zahnradelement,
das Hohlrad 324 ist das fünfte Zahnradelement und das
Sonnenrad 332 ist das sechste Zahnradelement. Bezüglich des
ersten, zweiten und dritten Zahnradelements, die in den Ansprüchen für die Planetenradsätze 320 und 330 genannt
sind, ist der Träger 329 das
erste Element, das Sonnenrad 322 ist das zweite Element
und das Hohlrad 324 ist das dritte Element des Planetenradsatzes 320.
Der Träger 339 ist
das erste Element des Planetenradsatzes 330, und das Sonnenrad 332 und
das Hohlrad 334 sind das zweite und dritte Element des
Planetenradsatzes 330. Bezüglich der Drehmomentübertragungsmechanismen
des Getriebes 314 in den Ansprüchen ist die Bremse 369 der
erste Drehmomentübertragungsmechanismus,
die Bremse 364 ist der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus,
die Kupplung 360 ist der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus,
die Kupplung 362 ist der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus,
die Bremse 366 ist der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus
und die Bremse 368 ist der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus.
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Obwohl
für das
Getriebe 314 keine Wahrheitstabelle vorhanden ist, werden
die Drehmomentübertragungsmechanismen
in ähnlicher
Reihenfolge eingerückt
wie ähnlich
nummerierte Drehmomentübertragungsmechanismen
der Wahrheitstabellen der 1B und 2B,
um einen Rückwärtsgang
und neun Vorwärtsgänge herzustellen.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen 364 und 368 werden
eingerückt,
um den Rückwärts gang
herzustellen, und die Drehmomentübertragungsmechanismen 368 und 369 werden
eingerückt,
um den ersten Vorwärtsgang herzustellen.
Unter Annahme der folgenden Zahnradzähnezahlen: Das Sonnenrad 322 mit 58 Zähnen, die
Planetenräder 327, 328 mit
jeweils 31 Zähnen, das
Hohlrad 324 mit 125 Zähnen, das Sonnenrad 332 mit 73 Zähnen, das
Planetenrad 337 mit 26 Zähnen und das Hohlrad 334 mit 125 Zähnen, rotiert
der Träger 339 bei
feststehend gehaltenem Hohlrad 334 und somit dem Sonnenrad 322 im
Rückwärtsgang
in der gleichen Richtung wie die Antriebswelle 17 mit einem
Drehzahlverhältnis
von 0,375. Im ersten Vorwärtsgang
rotiert der Träger 339 bei
feststehend gehaltenem Hohlrad 324 mit einem Drehzahlverhältnis von –0,361,
d.h. in einer entgegengesetzten Richtung mit im Wesentlichen der
gleichen Größe wie im Rückwärtsgang.
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Fünfte Ausführungsform
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Nach 5A umfasst
ein Antriebsstrang 410 den Motor 12, ein Planetengetriebe 414 und
einen Achsantriebsmechanismus 16. Das Planetengetriebe 414 umfasst
eine Antriebswelle 17, die ständig mit dem Motor 12 verbunden
ist, eine Planetenradanordnung 418 und eine Abtriebswelle 19,
die ständig mit
dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 418 umfasst
zwei Planetenradsätze 440 und 450.
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Der
Planetenradsatz 440 umfasst ein Sonnenrad 442,
ein Hohlrad 444 und eine Planetenträgeranordnung 446.
Die Planetenträgeranordnung 446 umfasst
mehrere Planetenräder 447,
die drehbar an einem Träger 449 montiert
und in kämmender
Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 442 als auch dem Hohlrad 444 angeordnet
sind.
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Der
Planetenradsatz 450 umfasst ein Sonnenrad 452,
ein Hohlrad 454 und eine Planetenträgeranordnung 456.
Die Planetenträgeranordnung 456 umfasst
mehrere Planetenräder 457,
die drehbar an einem Träger 459 montiert
und in kämmender
Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 452 als auch dem Hohlrad 454 angeordnet
sind.
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Eine
Vielzahl miteinander kämmender
Zahnradelemente ist zwischen der Antriebswelle 17 und den
Planetenradsätzen 440 und 450 angeordnet. Genauer
ist das Zahnradelement 421 ständig mit dem Antriebselement 17 verbunden
und kämmt
mit dem Zahnradelement 423, das mit einer Vorgelegewelle 492 rotiert.
Ein Drehmomentübertragungsmechanismus 460 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnradelement 421 und das Antriebselement 17 mit
dem Sonnenrad 442 über
eine innerste Welle 496 zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus 462 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnradelement 421 und die Antriebswelle 17 mit
dem Träger 449 über eine
Zwischenwelle 494 zu verbinden. Hohlwellen 498 und 499 rotieren
konzentrisch um die Vorgelegewelle 492. Das Zahnradelement 429 rotiert
mit der Hohlwelle 498. Das Zahnradelement 433 rotiert mit
der Hohlwelle 499. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 469 ist
selektiv einrückbar,
um die Hohlwelle 498, und deshalb das Zahnradelement 429,
mit der Vorgelegewelle 492 für eine gemeinsame Rotation
mit dieser zu verbinden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 464 ist
selektiv einrückbar,
um die Hohlwelle 499 und das Zahnradelement 433 mit
der Vorgelegewelle 492 für eine gemeinsame Rotation
mit dieser zu verbinden. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 469 eingerückt ist,
wird Drehmoment von der Vorgelegewelle 492 auf das Zahnradelement 427,
das mit dem Zahnradelement 429 kämmt, und auf das Zahnradelement 425,
das mit dem Zahnradelement 427 kämmt, übertragen. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 464 eingerückt ist,
wird Drehmoment von der Vorgelegewelle 492 auf das Zahnradelement 431,
das mit dem Zahnradelement 433 kämmt, übertragen. Die Zahnradelemente 425 und 431 rotieren
mit dem Verbindungselement 470, durch das sie ständig mit
dem Hohlrad 444 verbunden sind. Das Verbindungselement 470 kann
eine Komponente oder separate Komponenten sein. Der Träger 449 ist
ständig
mit dem Hohlrad 454 über
das Verbindungselement 472 verbunden. Das Sonnenrad 442 ist
ständig
mit dem Sonnenrad 452 über
das Verbindungselement 474 verbunden.
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Gemäß der Bezeichnung
in den Ansprüchen ist
das Zahnradelement 421 das erste Zahnradelement der Vielzahl
von Zahnradelementen. Das Zahnradelement 431 ist das zweite
Zahnradelement, das Zahnradelement 433 ist das dritte Zahnradelement, das
Zahnradelement 423 ist das vierte Zahnradelement, und das
Zahnradelement 429 ist das fünfte Zahnradelement. Das Zahnradelement 422 ist
das sechste Zahnradelement, und das Zahnradelement 427 ist
das siebte Zahnradelement. Bezüglich
der Nummerierung der Drehmomentübertragungsmechanismen
in den Ansprüchen
ist die Kupplung 464 der erste Drehmomentübertragungsmechanismus, die
Kupplung 469 ist der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus, die
Kupplung 460 ist der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus, die
Kupplung 462 ist der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus, die
Bremse 466 ist der fünfte
Drehmomentübertragungsmechanismus
und die Bremse 468 ist der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus.
Zusätzlich
wird der Planetenradsatz 450 als der erste Planetenradsatz
betrachtet, und der Planetenradsatz 440 wird als der zweite
Planetenradsatz betrachtet.
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Die
Wahrheitstabelle von 5B beschreibt die Einrückabfolge,
die dazu verwendet wird, neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang
in dem in 5A gezeigten Getriebe 414 bereitzustellen.
Die Wahrheitstabelle von 5B liefert
auch ein Beispiel der Übersetzungsverhältnisse,
die mit dem in 5A gezeigten Getriebe 414 unter
Verwendung der folgenden Beispielzähneverhältnisse erzielt werden können: Das
Zahnradelement 421 weist 50 Zähne auf, das Zahnradelement 423 weist 50 Zähne auf, das
Zahnradelement 429 weist 20 Zähne auf, das Zahnradelement 427 weist 20 Zähne auf,
das Zahnradelement 425 weist 52 Zähne auf,
das Zahnradelement 431 weist 67 Zähne auf
und das Zahnradelement 433 weist 25 Zähne auf.
Um den Rückwärtsgang
herzustellen, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen 464 und 468 eingerückt. Mit
der Einrückung
des Drehmomentübertragungsmechanismus 464 wird
Drehmoment von der Antriebswelle 17 durch die miteinander
kämmenden
Zahnräder 421 und 423 auf
das Zahnradelement 433, das mit der Vorgelegewelle 492 für eine gemeinsame
Rotation mit dieser in Eingriff steht, durch Anwendung des Drehmomentübertragungsmechanismus 464 übertragen.
Das Zahnradelement 433 kämmt mit dem Zahnradelement 431,
um Drehmoment auf das Hohlrad 444 zu übertragen. Den Leistungsfluss
durch den ersten und zweiten Planetenradsatz 440 und 450 werden
Fachleute anhand der Beschreibung des Getriebes 14 mit
Bezug auf 1A gut verstehen. Mit den oben
beschriebenen Zahnradzähnezahlen
beträgt
das Drehzahlverhältnis
an dem Zahnradelement 431 (das das zweite Zahnradelement
der Ansprüche
ist) +0,373 in Bezug auf die Antriebswelle 17.
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Um
den ersten Vorwärtsgang
herzustellen, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen 469 und 468 eingerückt. Mit
der Einrückung
von Drehmomentübertragungsmechanismus 469 (der der
zweite Drehmomentübertragungsmechanismus ist,
der in den Ansprüchen
genannt wird) wird Drehmoment von der Antriebswelle 17 über die
miteinander kämmenden
Zahnradelemente 421 und 423 auf die Vorgelegewelle 492 und
auf das Zahnradelement 429 durch Einrückung der Hohlwelle 498 für eine gemeinsame
Drehung mit der Vorgelegewelle 492 übertragen. Drehmoment fließt durch
Zahnradelement 429 zu dem kämmenden Zahnradelement 427 und
dem kämmenden
Zahnradelement 425 zu dem Hohlrad 444 über das
Verbindungselement 470. Im ersten Vorwärtsgang beträgt das Übersetzungsverhältnis des
Zahnradelements 431, das mit dem Verbindungselement 470 rotiert, –0,385;
d.h. hat im Wesentlichen die gleiche Größe aber eine entgegengesetzte
Richtung wie in dem Rückwärtsgang.
Die Herstellung der übrigen
zweiten bis neunten Vorwärtsgänge ist
in der Wahrheitstabelle von 5B beschrieben.
Fachleute werden den Leistungsfluss durch das Getriebe 414 mit
dem in 5B veranschaulichten Einrückplan leicht
verstehen. Das Rückwärtsdrehzahlverhältnis des
Getriebes von –5,23
und das erste Vorwärtsdrehzahlverhältnis des
Getriebes von 5,23, die von dem Getriebe 414 erreicht werden, sind
in der Wahrheitstabelle von 5B veranschaulicht.
Zusätzlich
gibt 5C an, dass eine Übersetzungsverhältnisspreizung
von 8,86 durch das Getriebe 414 erreicht wird, und dass
verschiedene Übersetzungsverhältnisstufen,
wie etwa eine Stufe von 1,53, zwischen dem ersten und zweiten Vorwärtsgang ebenfalls
erreicht werden.
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Sechste Ausführungsform
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Nach 6a umfasst
ein Antriebsstrang 510 den Motor 12, ein Planetengetriebe 514 und
einen Achsantriebsmechanismus 16. Das Planetengetriebe 514 umfasst
eine Antriebswelle 17, die ständig mit dem Motor 12 verbunden
ist, eine Planetenradanordnung 518 und eine Abtriebswelle 19,
die ständig
mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 518 umfasst
zwei Planetenradsätze 540 und 550.
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Der
Planetenradsatz 540 umfasst ein Sonnenrad 542,
ein Hohlrad 544 und eine Planetenträgeranordnung 546.
Die Planetenträgeranordnung 546 umfasst
mehrere Planetenräder 547,
die drehbar an einem Träger 549 montiert
in kämmender
Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 542 als auch dem Hohlrad 544 angeordnet
sind.
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Der
Planetenradsatz 550 umfasst ein Sonnenrad 552,
ein Hohlrad 554 und eine Planetenträgeranordnung 556.
Die Planetenträgeranordnung 556 umfasst
mehrere Planetenräder 557,
die drehbar an einem Träger 559 montiert
und in kämmender
Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 552 als auch dem Hohlrad 554 angeordnet
sind. Gemäß der Bezeichnung
in den Ansprüchen
ist der Planetenradsatz 550 der erste Planetenradsatz,
und der Planetenradsatz 540 ist der zweite Planetenradsatz.
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Mehrere
miteinander kämmende
Zahnräder sind
zwischen der Antriebswelle 17 und den Planetenradsätzen 540 und 550 angeordnet.
Genauer ist ein erstes Zahnradelement 521 ständig mit
der Antriebswelle 17 verbunden und kämmt mit einem Zahnradelement 523,
das für
eine gemeinsame Rotation mit einer ersten Vorgelegewelle 591 verbunden ist.
Ein anderes Zahnradelement 525 kämmt auch mit dem Zahnradelement 521.
Das Zahnradelement 525 ist für eine gemeinsame Rotation
mit der zweiten Vorgelegewelle 592 verbunden. Eine Hohlwelle 598 ist konzentrisch
um die erste Vorgelegewelle 591 herum angeordnet, und mit
ihr ist ein Zahnradelement 533 für eine gemeinsame Rotation
angeordnet. Das Zahnradelement 533 kämmt ständig mit einem Zahnradelement 531.
Das Zahnradelement 531 rotiert mit einem Verbindungselement 570,
das auch ständig mit
dem Hohlrad 544 verbunden ist. Ähnlich ist eine Hohlwelle 599 konzentrisch
um die zweite Vorgelegewelle 592 herum angeordnet, und
mit ihr ist ein Zahnradelement 535 für eine gemeinsame Rotation mit
dieser angeordnet. Das Zahnradelement 535 kämmt auch
mit dem Zahnradelement 529, das mit der Hohlwelle 598 für eine gemeinsame
Rotation mit dieser verbunden ist (die Kämmung des Zahnradelements 535 und
des Zahnradelements 529 ist durch gestrichelte Linien veranschaulicht).
Der Drehmomentübertragungsmechanismus 564,
der in den Ansprüchen
als der erste Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um das Zahnradelement 523 für eine gemeinsame Rotation
mit der Hohlwelle 598 zu verbinden und dadurch Drehmoment
von dem ersten Zahnradelement 521 auf das Zahnradelement 523 und
die Zahnradelemente 529 und 533 zu übertragen.
Gleichermaßen
ist ein Drehmomentübertragungsmechanismus 569,
der in den Ansprüchen
als der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet wird, selektiv einrückbar,
um das Zahnradelement 525 mit der Hohlwelle 599 für eine gemeinsame
Rotation mit dieser zu verbinden und dadurch Drehmoment von dem
Zahnradelement 525 auf das Zahnradelement 529 über das
Zahnradelement 535 zu übertragen. Ein
anderer Drehmomentübertragungsmechanismus 560,
der eine Kupplung ist und in den Ansprüchen als der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus bezeichnet
wird, ist selektiv einrückbar,
um die Antriebswelle 17 und das Zahnradelement 521 mit
einer innersten Welle 596 zu verbinden, die ständig mit
den Sonnenrädern 542 und 552 verbunden
ist. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus 562,
der in den Ansprüchen
als der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um die Antriebswelle 17 und
das Zahnradelement 521 mit einer Zwischenhohlwelle 594 und
mit dem Träger 549,
der ständig
mit dieser verbunden ist, zu verbinden. Ein fünfter Drehmomentübertragungsmechanismus 566 ist
selektiv einrückbar,
um das Hohlrad 544 mit einem feststehenden Getriebegehäuse 580 zu
verbinden. Ein sechster Drehmomentübertragungsmechanismus 568 ist
selektiv einrückbar,
um das Hohlrad 554 mit dem Getriebegehäuse 580 zu verbinden.
Ein Verbindungselement 572 verbindet den Träger 549 ständig mit
dem Hohlrad 554. Ein Verbindungselement 574 verbindet
das Sonnenrad 542 ständig
mit dem Sonnenrad 552.
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Gemäß der Bezeichnung
in den Ansprüchen ist
in Bezug auf die Vielzahl von miteinander kämmenden Zahnradelementen das
Zahnradelement 521 das erste Zahnradelement, das Zahnradelement 531 ist
das zweite Zahnradelement, das Zahnradelement 533 ist das
dritte Zahnradelement, das Zahnradelement 523 ist das vierte
Zahnradelement, das Zahnradelement 535 ist das fünfte Zahnradelement, und
das Zahnradelement 525 kann das sechste Zahnradelement
sein.
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Die
Wahrheitstabelle von 6B beschreibt die Einrückabfolge,
die dazu verwendet wird, neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang
in dem in 6A gezeigten Getriebe 514 bereitzustellen.
Die Wahrheitstabelle von 6B liefert
auch ein Beispiel der Übersetzungsverhältnisse,
die mit dem in 6A gezeigten Getriebe 514 unter
Verwendung der folgenden Beispielzähnezahlen erhalten werden können: Das
Zahnradelement 521 weist 50 Zähne auf, das Zahnradelement 523 weist 50 Zähne auf,
das Zahnradelement 529 weist 50 Zähne auf,
das Zahnradelement 533 weist 25 Zähne auf,
das Zahnradelement 531 weist 67 Zähne auf,
das Zahnradelement 525 weist 50 Zähne auf
und das Zahnradelement 535 weist 50 Zähne auf.
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Um
den in 6B gezeigten Rückwärtsgang herzustellen,
werden die Drehmomentübertragungsmechanismen 564 und 568 eingerückt. Mit
der Einrückung
von Drehmomentübertragungsmechanismus 564 wird
Drehmoment von der Antriebswelle 17 durch die kämmenden
Zahnräder 521 und 523 auf die
Hohlwelle 598 und Zahnradelemente 529 und 533 übertragen.
Das Zahnrad 533 kämmt
mit dem Zahnradelement 531, um Drehmoment auf das Verbindungselement 570 zu übertragen.
Das Drehzahlverhältnis
des Zahnradelements 531 in dem Rückwärtsgang beträgt +0,373
in Bezug auf die Antriebswelle 17.
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Um
den ersten Vorwärtsgang
herzustellen, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen 569 und 568 eingerückt. Mit
der Einrückung
von Drehmomentübertragungsmechanismus 569 wird Drehmoment
von dem Zahnradelement 525 auf die Hohlwelle 599 übertragen.
Somit wird Drehmoment von der Antriebswelle 17 durch die
miteinander kämmenden Zahnradelemente 521 und 525 auf
die Hohlwelle 599, und dadurch auf Zahnradelement 535, Zahnradelement 529,
Zahnradelement 533 und Zahnradelement 531, auf
das Verbindungselement 570, das ständig mit diesen rotiert, übertragen.
Somit wird mit dem oben besprochenen Beispielzähnezahlen Drehmoment an dem
Zahnradelement 531 mit einem Übersetzungsverhältnis von –0,373 in
Bezug auf die Antriebswelle 17 bereitgestellt. Dementsprechend
wird im Wesentlichen die gleiche Größe aber eine entgegengesetzte
Richtung des Drehzahlverhältnisses
an dem Zahnradelement 531 zwischen dem Rückwärtsgang
und dem ersten Vorwärtsgang erreicht.
In der Wahrheitstabelle von 6B ist
veranschaulicht, dass das Rückwärtsdrehzahlverhältnis des
Getriebes –5,39
beträgt
und das erste Vorwärtsdrehzahlverhältnis des
Getriebes 5,39 beträgt.
Die zweiten bis neunten Vorwärtsgänge, die
in 6B veranschaulicht sind und den Leistungsfluss,
der notwendig ist, um derartige Übersetzungsverhältnisse zu
erreichen, werden Fachleute anhand der Beschreibung des Rückwärtsgangs
und des ersten Vorwärtsgangs
sowie der Drehzahlverhältnisse
in Bezug auf 1A verstehen.
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Nach 6C wird
eine Gesamtübersetzungsverhältnisspreizung
von 9,14 zwischen dem ersten und neunten Vorwärtsgang mit dem Getriebe 514 von 6A erreicht.
Zusätzlich
sind die Übersetzungsverhältnisstufen
zwischen den benachbarten Vorwärtsgängen sowie
zwischen dem Rückwärtsgang
und dem ersten Gang veranschaulicht.
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Jede
der obigen sechs bevorzugten Ausführungsformen des Getriebes
erreicht ein Drehzahlverhältnis
an einem Zahnradelement mit im Wesentlichen dem gleichem Wert aber
entgegengesetzter Drehrichtung in einem Rückwärtsgang wie in dem ersten Vorwärtsgang.
Es werden in jeder beispielhaften Ausführungsform insgesamt neun Vorwärtsgänge erreicht.
Jede weist zwei Planetenradsätze
und mehrere miteinander kämmende Zahnräder auf,
die entweder die zusätzlichen
zwei Planetenradsätze oder
Zahnräder,
die in einer Vorgelegewellenkonstruktion angeordnet sind, bilden.
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Obgleich
die besten Arten zur Ausführung der
Erfindung ausführlich
beschrieben worden sind, werden Fachleute, die diese Erfindung betrifft,
verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen
Ausführung
der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.