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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein Mehrganggetriebe mit sowohl einem Differentialzahnradsatz
als auch einer Vorgelegewellen-Zahnradanordnung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ein
typisches Mehrgang-Doppelkupplungsgetriebe verwendet eine Kombination
von zwei Reibkupplungen und mehreren Klauenkupplungen/Synchroneinrichtungen,
um Schaltvorgänge
mit "anstehender
Leistung" oder dynamische
Schaltvorgänge zu
erreichen, indem zwischen einer Reibkupplung und der anderen abgewechselt
wird, wobei die Synchroneinrichtungen für das herankommende Übersetzungsverhältnis "vorgewählt" werden, bevor der dynamische
Schaltvorgang tatsächlich
vorgenommen wird. Ein Schalten mit "anstehender Leistung" bedeutet, dass der Drehmomentfluss
von der Maschine nicht unterbrochen werden muss, bevor der Schaltvorgang
vorgenommen wird. Dieses Konzept wendet typischerweise Vorgelegewellenzahnräder mit
einem unterschiedlichen, dedizierten, Zahnradpaar oder -satz an,
um jedes Vorwärtsdrehzahlverhältnis zu
erreichen (mit der Ausnahme davon, dass ein direktes Antriebsverhältnis in
einer Hinterradantriebsanwendung erreichbar ist). Dementsprechend beträgt die Gesamtzahl
von Zahnrädern,
die bei dieser typischen Konstruktion erforderlich ist, das Doppelte
der Anzahl der Vorwärtsgänge plus
drei für Rückwärts. Dies
benötigt
eine große
Anzahl von erforderlichen Zahnradpaaren, insbesondere in Getrieben,
die eine relativ große
Anzahl von Vorwärtsgängen aufweisen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Getriebe vorgesehen, das einen Differentialzahnradsatz mit
drei Antriebsdrehmomentübertragungssmechanismen,
wie etwa Reibkupplungen, aufweist, um einen Drehmomentfluss durch
den Differentialzahnradsatz zu einer Vorgelegewellen-Zahnradanordnung
unter Verwendung von Schaltvorgängen
mit anstehender Leistung zu erreichen. Im Vergleich mit einem herkömmlichen
Doppelkupplungsgetriebe sind einer der Antriebsdrehmomentübertragungsmechanismen
und der Differentialzahnradsatz hinzugefügt. Indem das Drehmomentverhältnis des
Differentialzahnradsatzes benutzt wird, sind zusätzliche Drehmomentverhältnisse
mit einer guten Stufenprogression verfügbar, wodurch die notwendige
Anzahl von Vorgelegewellenzahnradsätzen und Synchroneinrichtungen
im Vergleich mit einem Doppelkupplungsgetriebe vermindert ist, wobei
die gleiche Anzahl von Drehmomentverhältnissen bereitgestellt wird.
Es ist somit eine kürzere
axiale Länge
erzielbar.
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Genauer
ist ein Getriebe vorgesehen, das ein Antriebselement und ein Abtriebselement
umfasst. Ein Differentialzahnradsatz weist ein erstes, zweites und
drittes Element auf, und ein erster, ein zweiter und ein dritter
Drehmomentübertragungsmechanismus
sind jeweils selektiv einrückbar,
um das Antriebselement mit einem unterschiedlichen Element der Differentialzahnradsatzelemente
zu verbinden. Eine Vorgelegewellen-Zahnradanordnung ist wirksam
mit dem Differentialzahnradsatz verbunden. Die Vorgelegewellen-Zahnradanordnung
umfasst mehrere Sätze
koplanarer, kämmender
Zahnräder, mehrere
Wellen axial und mehrere Synchroneinrichtungen, die selektiv einrückbar sind,
um Drehmoment von dem Differentialzahnradsatz auf das Abtriebselement
entlang der Wellen und der Sätze
von koplanaren, miteinander kämmenden
Zahnrädern
zu übertragen.
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Indem
drei Drehmomentübertragungsmechanismen
vorgesehen sind, werden zusätzliche Drehmomentverhältnisse
in Bezug auf das Doppelkupplungsgetriebe erreicht. Im Besonderen
ist der erste Drehmomentübertragungsmechanismus
selektiv zusammen mit einer ersten der Synchroneinrichtungen einrückbar, um
ein erstes Drehmomentverhältnis
zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement herzustellen.
Der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus
ist selektiv zusammen mit einer zweiten der Synchroneinrichtungen
einrückbar,
um ein zweites Drehmomentverhältnis
zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement herzustellen.
Der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus
ist selektiv zusammen mit sowohl der ersten als auch der zweiten
Synchroneinrichtung einrückbar,
um das dritte Drehmomentverhältnis
zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement herzustellen.
Der Zahlenwert des dritten Drehmomentverhältnisses ist niedriger als
der des ersten Drehmomentverhältnisses
und größer als
der des zweiten Drehmomentverhältnisses.
Das dritte Drehmomentverhältnis
ist ein kombiniertes Verhältnis,
das durch das Drehmomentverhältnis
des Differentialzahnradsatzes sowie die Drehmomentverhältnisse der
aktiven Sätze
von koplanaren, miteinander kämmenden
Zahnrädern
bestimmt ist. Das erste und zweite Drehmomentverhältnis sind
jedoch auf der Basis von nur den Drehmomentverhältnissen der aktiven Sätze von
koplanaren, miteinander kämmenden
Zahnrädern
bestimmt. Somit werden die Sätze von
koplanaren, miteinander kämmenden
Zahnrädern,
durch die Drehmoment während
der Einrückung
des ersten oder des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus transportiert
wird, wieder verwendet, wenn der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus
eingerückt
ist, um das unter schiedliche dritte Drehmomentverhältnis bereitzustellen.
Mit anderen Worten beeinflusst das Drehmomentverhältnis des
Differentialzahnradsatzes nicht das erste und zweite Verhältnis, sondern
lässt ein Drehmomentverhältnis zwischen
dem ersten und zweiten Drehmomentverhältnis (d.h. das dritte Drehmomentverhältnis) zu.
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Innerhalb
des Schutzumfangs der Erfindung kann der Differentialzahnradsatz
ein Kegelradsatz, ein Planetenradsatz mit einfachen Planetenrädern oder
ein Planetenradsatz mit doppelten Planetenrädern sein.
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Die
Vorgelegewellen-Zahnradanordnung kann eine Zweiachsenkonstruktion
sein, die nur eine einzige Vorgelegewelle aufweist, oder eine Dreiachsenkonstruktion,
die zwei verschobene Vorgelegewellen aufweist.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung kann ein Rückwärtsdrehmomentverhältnis unter
Verwendung eines dedizierten Satzes von koplanaren, miteinander
kämmenden
Zahnrädern
erreicht werden. Jedoch wird in einer anderen Ausführungsform ein
Rückwärtsdrehmomentverhältnis erreicht,
indem eine Synchroneinrichtung hinzugefügt wird, die eines der Elemente
des Differentialzahnradsatzes selektiv mit einem feststehenden Element
verbindet, um ein Rückwärtsdrehmomentverhältnis zu
erreichen, wodurch die Notwendigkeit eines dedizierten Satzes von
miteinander kämmenden
Zahnrädern
beseitigt ist. In der letzteren Ausführungsform ist der Differentialzahnradsatz
vorzugsweise ein Planetenradsatz mit doppelten Planetenrädern und
die zusätzliche Synchroneinrichtung
legt das Hohlrad an einem feststehenden Element, wie dem Getriebegehäuse, fest.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Be schreibung der besten Ausführungsarten
in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen leicht deutlich.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
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2 ist
eine Wahrheitstabelle, die die eingerückten Drehmomentübertragungsmechanismen und
Synchroneinrichtungen für
ausgewählte
Drehmomentverhältnisse
auflistet, die von dem Getriebe von 1 erreicht
werden;
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3 ist
eine Liste von Drehmomentverhältnissen
und Stufenverhältnissen,
die von dem Getriebe von 1 entsprechend der Wahrheitstabelle
von 2 erreicht werden;
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4 ist
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
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5 ist
eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
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6 ist
eine Wahrheitstabelle, die die eingerückten Drehmomentübertragungsmechanismen und
Synchroneinrichtungen für
ausgewählte
Drehmomentverhältnisse
des Getriebes von 5 auflisten;
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7 ist
ein Verhältnisschaubild,
das die Drehmomentverhältnisse
und Verhältnisstufen
auflistet, die von dem Getriebe von 5 entsprechend der
Wahrheitstabelle von 6 erreicht werden; und
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8 ist
eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche
Bauteile beziehen, ist in 1 ein Mehrganggetriebe 10 dargestellt.
Das Getriebe 10 umfasst ein Antriebselement 12 und
ein Abtriebselement 14. In dieser Ausführungsform sind das Antriebselement 12 und
das Abtriebselement 14 Wellen, und werden als solche bezeichnet.
Fachleute werden feststellen, dass die Antriebs- und Abtriebselemente 12, 14 andere
Bauteile als Wellen sein können.
Die Antriebswelle 12 ist ständig mit einer Maschine (nicht
gezeigt) verbunden. Die Abtriebswelle 14 ist ständig mit
der Achsantriebseinheit (nicht gezeigt) verbunden. Das Getriebe 10 umfasst
eine Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 17, die Mittelwellen,
Vorgelegewellen, koplanare, miteinander kämmende Zahnradsätze und
selektiv einrückbare
Synchroneinrichtungen umfasst, wie es hierin beschrieben wird. Beispielsweise
umfasst die Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 17 eine Mittelwelle 16 und eine
Mittelwelle 18, die eine Hohlwelle ist, die konzentrisch
mit der Mittelwelle 16 ist. Die Mittelwellen 18 und 16 werden
in den Ansprüchen
jeweils als die erste bzw. zweite Mittelwelle bezeichnet. Die Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 17 umfasst
ferner eine Vorgelegewelle 20 und eine Vorgelegewelle 22. Die
Vorgelegewelle 20 wird in den Ansprüchen als die zweite Vorgelegewelle
bezeichnet, und die Vorgelegewelle 22 wird in den Ansprüchen als
die erste Vorgelegewelle bezeichnet.
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Die
Vorgelegewellen 20, 22 sind beide von der Antriebswelle 12,
der Abtriebswelle 14 und den Mittelwellen 16, 18 beabstandet
und liegen parallel zu diesen.
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Ein
Differentialzahnradsatz 30, der ein einfacher Planetenradsatz
ist, ist zwischen der Antriebswelle 12 und der Abtriebswelle 14 angeordnet
und mit diesen verbunden. Der Differentialzahnradsatz 30 umfasst
ein Sonnenrad 32 (mit S beschriftet), das zur gemeinsamen
Rotation mit der Mittelwelle 16 verbunden ist, ein Hohlrad 34 (mit
R beschriftet), das zur gemeinsamen Rotation mit der Mittelwelle 18 verbunden
ist, und einen Träger 37,
der einen Satz von Planetenrädern 39 (mit
P beschriftet) drehbar lagert, welche mit sowohl dem Sonnenrad 32 als
auch dem Hohlrad 34 kämmen.
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Die
Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 17 umfasst auch koplanare,
miteinander kämmende Zahnradsätze 40, 50, 60, 70 und 80.
Zahnradsatz 40 umfasst Zahnräder 42, 44, 46 und 48.
Das Zahnrad 42 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Mittelwelle 18 verbunden
und kämmt
mit Zahnrad 44, das um die Vorgelegewelle 22 drehbar
und selektiv mit dieser verbindbar ist. Das Zahnrad 46 ist
um die Vorgelegewelle 20 drehbar und selektiv mit dieser
verbindbar. Ein Zwischenzahnrad 48 rotiert um eine Zwischenachse
I und kämmt
mit sowohl dem Zahnrad 42 als auch dem Zahnrad 46 (Zahnrad 48 ist
nur in Kämmung
mit Zahnrad 46 gezeigt, aber Fachleute werden leicht verstehen,
dass das Zahnrad 48 tatsächlich benachbart zu und zwischen
den Zahnrädern 42 und 46 platziert
ist, um eine Drehmomentübertragung
dazwischen zuzulassen.
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Der
koplanare Zahnradsatz 50 umfasst Zahnrad 52 und
Zahnrad 54. Das Zahnrad 52 ist zur gemeinsamen
Rotation mit der Mittelwelle 18 verbun den und kämmt mit
Zahnrad 54, das um die Vorgelegewelle 22 rotiert
und selektiv mit dieser verbindbar ist.
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Zahnradsatz 60 umfasst
koplanare, miteinander kämmende
Zahnräder 62 und 66.
Das Zahnrad 62 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Mittelwelle 18 verbunden
und kämmt
mit dem Zahnrad 66, das um die Vorgelegewelle 20 rotierbar
und selektiv mit dieser verbindbar ist.
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Zahnradsatz 70 umfasst
koplanare, miteinander kämmende
Zahnräder 72 und 74.
Das Zahnrad 72 rotiert um die Mittelwelle 16 und
ist selektiv mit dieser verbindbar. Zahnrad 72 kämmt mit
dem Zahnrad 74, das zur gemeinsamen Rotation mit der Vorgelegewelle 22 verbunden
ist.
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Zahnradsatz 80 umfasst
Zahnrad 82, Zahnrad 84 und Zahnrad 86.
Das Zahnrad 82 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Abtriebswelle 14 verbunden
und ist selektiv mit der Mittelwelle 16 verbindbar. Das
Zahnrad 82 kämmt
mit sowohl dem Zahnrad 84 als auch dem Zahnrad 86.
Das Zahnrad 84 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Vorgelegewelle 22 verbunden.
Das Zahnrad 86 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Vorgelegewelle 20 verbunden.
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Das
Getriebe 10 umfasst eine Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen
oder -einrichtungen, die eine Antriebskupplung 90, eine
Antriebskupplung 91 und eine Antriebskupplung 92 umfassen.
In den Ansprüchen
wird die Antriebskupplung 90 als der erste Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet, die Antriebskupplung 92 wird als der zweite
Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet, und die Antriebskupplung 91 wird als der dritte
Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet. Die Antriebskupplung 90 ist selektiv einrückbar, um
die Antriebswelle 12 mit dem Hohlrad 34 zu verbinden.
Die Antriebskupp lung 91 ist selektiv einrückbar, um
die Antriebswelle 12 mit dem Träger 37 zu verbinden.
Die Antriebskupplung 92 ist selektiv einrückbar, um
die Antriebswelle 12 mit dem Sonnenrad 32 und
der Mittelwelle 16 zu verbinden. Das Getriebe 10 umfasst
ferner mehrere selektiv einrückbare
Synchroneinrichtungen 93, 94, 95, 96, 97 und 98. Die
Synchroneinrichtung 93 ist selektiv einrückbar, um
das Zahnrad 44 mit der Vorgelegewelle 22 zur gemeinsamen
Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 94 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 72 mit. der Mittelwelle 16 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 93 wird
in den Ansprüchen
als die erste Synchroneinrichtung bezeichnet. Die Synchroneinrichtung 94 wird
in den Ansprüchen
als die zweite Synchroneinrichtung bezeichnet. Die Synchroneinrichtung 95 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 54 mit der Vorgelegewelle 22 zu
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 96 ist selektiv
einrückbar,
um das Zahnrad 82, und somit die Abtriebswelle 14,
mit der Mittelwelle 16 zur gemeinsamen Rotation damit zu
verbinden. Die Synchroneinrichtung 97 ist selektiv einrückbar, um
das Zahnrad 66 mit der Vorgelegewelle 20 zur gemeinsamen
Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 98 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 46 mit der Vorgelegewelle 20 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden.
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Das
Getriebe 10 ist in der Lage, Drehmoment von der Antriebswelle 12 auf
die Abtriebswelle 14 mit zumindest sieben Vorwärtsdrehmomentverhältnissen
und einem Rückwärtsdrehmomentverhältnis zu übertragen,
wie es in der Wahrheitstabelle von 2 angegeben
ist. Es können
bis zu vier zusätzliche
Vorwärtsdrehmomentverhältnisse
(von denen zwei in 2 angegeben sind) für eine Summe
von elf Vorwärtsdrehmomentverhältnissen
erreicht werden, wie es nachstehend beschrieben wird. Jedes der
Vorwärtsdrehmomentverhältnisse
und das Rückwärtsdrehmomentverhältnis wird
durch Einrückung von
einem der ersten, zweiten und dritten Drehmomentübertragungsmechanismen oder
Antriebskupplungen 90, 91, 92 und einer
oder mehreren der Synchroneinrichtungen 93–98 erzielt.
Fachleute werden leicht einsehen, dass jedem Drehmomentverhältnis ein
unterschiedliches Drehzahlverhältnis
zugeordnet ist. Somit können
durch das Getriebe 10 elf Vorwärtsdrehzahlverhältnisse
oder -gänge
erzielt werden.
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Um
das Rückwärtsdrehmomentverhältnis (Gang
REV) herzustellen, werden die Antriebskupplungen und Synchroneinrichtungen
wie in der Tabelle von 2 ausgeführt ausgewählt. Die Antriebskupplung 90 und
die Synchroneinrichtung 98 werden eingerückt. Die
Antriebskupplung 90 verbindet das Hohlrad 34 mit
der Antriebswelle 12. Die Synchroneinrichtung 98 verbindet
das Zahnrad 46 zur gemeinsamen Rotation mit der Vorgelegewelle 20.
Somit wird Drehmoment von der Antriebswelle 12 durch das
Hohlrad 34 von Zahnrad 42 und Mittelwelle 18 auf
Zahnrad 46 und Vorgelegewelle 20 durch Zwischenzahnrad 48 übertragen.
Drehmoment wird dann von Zahnrad 86 auf Zahnrad 82 und
dadurch auf die Abtriebswelle 14 übertragen.
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Optional
sind zwei zusätzliche
Rückwärtsdrehmomentverhältnisse
erhältlich,
die in der Wahrheitstabelle von 2 nicht
angegeben sind. Das erste optionale Rückwärtsdrehmomentverhältnis wird
erreicht durch eine in 2 aufgelistete Einrückungskombination
von Synchroneinrichtungen für das
Rückwärtsdrehmomentverhältnis, das
als Gang REV aufgelistet ist, und das Vorwärtsdrehmomentverhältnis, das
als Gang 2 aufgelistet ist (d.h. die Synchroneinrichtungen 94 und 98),
sowie die Antriebskupplung 91. Bei dieser Anordnung fließt Drehmoment
durch den Träger 37,
die Planetenräder 39 und
das Hohlrad 34 zur Mittelwelle 18. Das Drehmoment
wird dann durch den Rückwärtszahnradsatz 40 auf
die Vorgelegewelle 20 aufgrund der Einrückung der Synchroneinrichtung 98 und dann
auf die Abtriebswelle 14 durch den Zahnradsatz 80 übertragen. Drehmoment
fließt
auch durch den Träger 37,
die Planetenräder 39 und
das Sonnenrad 32 zur Mittelwelle 16, durch den
Zahnradsatz 70 aufgrund der Einrückung der Synchroneinrichtung 94 und
dann von der Vorgelegewelle 22 zur Abtriebswelle 14 durch
den Zahnradsatz 80.
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Das
zweite optionale Rückwärtsdrehmomentverhältnis wird
erreicht durch eine in 2 aufgelistete Einrückungskombination
der Synchroneinrichtungen für
das Rückwärtsdrehmomentverhältnis, das
als Gang REV aufgelistet ist, und das Vorwärtsdrehmomentverhältnis, das
in 2 als Gang 5 aufgelistet ist (d.h. Synchroneinrichtungen 96 und 98), sowie
Antriebskupplung 91. Bei dieser Anordnung fließt Drehmoment
durch den Träger 37,
die Planetenräder 39 und
das Hohlrad 34 zur Mittelwelle 18. Das Drehmoment
wird dann durch den Rückwärtszahnradsatz 40 auf
die Vorgelegewelle 20 aufgrund der Einrückung der Synchroneinrichtung 98 und dann
auf die Abtriebswelle 14 durch den Zahnradsatz 80 übertragen.
Drehmoment fließt
auch durch den Träger 37,
die Planetenräder 39 und
das Sonnenrad 32 zur Mittelwelle 16 direkt zur
Abtriebswelle 14 über Einrückung der
Synchroneinrichtung 96.
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Ein
erstes Vorwärtsdrehmomentverhältnis (das
in der Wahrheitstabelle von 2 als Gang 1 aufgelistet
ist) wird durch Einrückung
der Antriebskupplung 90 und der Synchroneinrichtung 93 erreicht.
Bei dieser Anordnung wird Drehmoment von der Antriebswelle 12 durch
das Hohlrad 34 auf die Mittelwelle 18 durch Einrückung der
Antriebskupplung 90 und durch Zahnradsatz 40 auf
die Vorgelegewelle 22 durch Einrückung der Synchroneinrichtung 93 übertragen.
Dann wird Drehmoment auf die Abtriebswelle 14 durch den
Zahnradsatz 80 übertragen.
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Ein
zweites optionales Vorwärtsdrehmomentverhältnis (in 2 als
Gang 1' angegeben) kann
durch Einrückung
der Antriebskupplung 91 und der Synchroneinrichtungen 93 und 94 erhalten
werden. Dementsprechend wird zum Schalten von Gang 1 in
Gang 1' die
Antriebskupplung 90 ausgerückt, die Antriebskupplung 91 wird
eingerückt
und die Synchroneinrichtung 94 wird eingerückt, während die Synchroneinrichtung 93 eingerückt bleibt.
Somit fließt
in dem optionalen Vorwärtsdrehmomentverhältnis 1' Drehmoment
von der Antriebswelle 12 durch den Träger 37 des Differentialzahnradsatzes 30 durch
Einrückung
der Antriebskupplung 91 und dadurch durch das Sonnenrad 32 und
das Hohlrad 34 zu der Mittelwelle 16 bzw. der
Mittelwelle 18. Das Drehmoment längs der Mittelwelle 16 wird
durch den Zahnradsatz 70 auf die Vorgelegewelle 22 durch
Einrückung
der Synchroneinrichtung 94 und durch den Zahnradsatz 80 auf
die Abtriebswelle 14 übertragen. Das
Drehmoment an der Mittelwelle 18 wird auf die Vorgelegewelle 22 durch
den Zahnradsatz 40 durch Einrückung der Synchroneinrichtung 93 übertragen. Dann
wird Drehmoment durch den Zahnradsatz 80 auf die Abtriebswelle 14 übertragen.
Wie es in 2 angemerkt ist, ist in dem
Drehmomentverhältnis
für Gang 1 die
Synchroneinrichtung 94 offen, d.h. sie überträgt kein Drehmoment. Dementsprechend
kann die Synchroneinrichtung 94 in die notwendige Position
des herankommenden Drehmomentverhältnisses für Gang 1' (oder Gang 2)
vorgewählt
werden, bevor die Drehmomentstrecke über die Antriebskupplungen 90, 91, 92 tatsächlich geschaltet
wird, wie es in 2 angegeben ist.
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Ein
nachfolgendes Vorwärtsdrehmomentverhältnis, das
in 2 als Gang 2 angegeben ist, wird durch
Einrückung
der Antriebskupplung 92 und der Synchroneinrichtung 94 hergestellt.
Gang 2 kann entweder direkt von Gang 1 oder von
Gang 1' erreicht werden,
wenn Gang 1' nach
Gang 1 ausgewählt
wird. Jeder Fall kann ohne mechanisches Blockieren des Getriebes 10 erreicht
werden. In Gang 2 wird Drehmoment von der Antriebswelle 12 auf
die Mittelwelle 16 über
die eingerückte
Antriebskupplung 92 übertragen.
Drehmoment wird entlang des Zahnradsatzes 70, der Vorgelegewelle 22 und
des Zahnradsatzes 80 auf die Abtriebswelle 14 aufgrund
der Einrückung
der Synchroneinrichtung 94 übertragen.
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Das
nachfolgende Drehmomentverhältnis, das
in der Wahrheitstabelle von 2 als Gang 3 angegeben
ist, wird durch die Einrückung
der Antriebskupplung 91, der Synchroneinrichtung 94 und
der Synchroneinrichtung 95 hergestellt. Somit wird beim Schalten
von Gang 2 nach Gang 3 Antriebskupplung 92 gelöst und Antriebskupplung 91 eingerückt. Die Synchroneinrichtung 94 bleibt
eingerückt,
und die Synchroneinrichtung 95, die in Gang 2 offen
war, wird in Gang 3 eingerückt. Die Antriebskupplung 91 lenkt Drehmoment
durch den Träger 37 des
Differentialzahnradsatzes 30 und die Planetenräder 39 zu
sowohl der Mittelwelle 16 als auch der Mittelwelle 18 über das
Sonnenrad 32 bzw. das Hohlrad 34. Das Drehmoment,
das entlang der Mittelwelle 16 transportiert wird, wird
auf die Vorgelegewelle 22 durch den Zahnradsatz 70 und
dann durch den Zahnradsatz 80 aufgrund der Einrückung der
Synchroneinrichtung 94 auf die Abtriebswelle 14 übertragen. Drehmoment,
das entlang der Mittelwelle 18 transportiert wird, wird
auf die Vorgelegewelle 22 durch den Zahnradsatz 50 aufgrund
der Einrückung
der Synchroneinrichtung 95 und durch den Zahnradsatz 80 auf
die Abtriebswelle 14 übertragen.
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Das
nächst
nachfolgende Vorwärtsdrehmomentverhältnis, das
in der Wahrheitstabelle von 2 als Gang 4 angegeben
ist, wird mit der Einrückung
der Antriebskupplung 90 und der Synchroneinrichtung 95 hergestellt.
Somit werden beim Schalten von Gang 3 nach Gang 4 die
Antriebskupplung 91 und die Synchroneinrichtung 94 gelöst, während die Antriebskupplung 90 eingerückt wird
und die Synchroneinrichtung 95 einge rückt bleibt. Drehmoment wird
von der Antriebswelle 12 auf die Mittelwelle 18 durch
das Hohlrad 34 aufgrund der eingerückten Antriebskupplung 90 übertragen.
Dann wird Drehmoment durch den Zahnradsatz 50 auf die Vorgelegewelle 22 aufgrund
der Einrückung
der Synchroneinrichtung 95 übertragen. Drehmoment wird
durch den Zahnradsatz 80 auf die Abtriebswelle 14 übertragen.
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Das
nächst
nachfolgende Drehmomentverhältnis
kann wahlweise in Gang 4' erreicht
werden, oder es kann alternativ ein Schaltvorgang von Gang 4 direkt
nach Gang 5 vorgenommen werden. Unter der Annahme, dass
ein Schaltvorgang von Gang 4 nach Gang 4' vorgenommen
wird, wird die Antriebskupplung 91 zusammen mit den Synchroneinrichtungen 95 und 96 eingerückt. Somit
wird beim Schalten von Gang 4 nach Gang 4' die Antriebskupplung 90 gelöst, während die
Antriebskupplung 91 eingerückt wird, die Synchroneinrichtung 95 eingerückt bleibt und
die Synchroneinrichtung 96 eingerückt wird. Drehmoment wird von
der Antriebswelle 12 durch den Differentialzahnradsatz 30 über Einrückung der Antriebskupplung 91 und
auf die Mittelwellen 16 und 18 übertragen.
Das Drehmoment, das auf der Mittelwelle 16 transportiert
wird, wird aufgrund der Einrückung
der Synchroneinrichtung 96, die die Abtriebswelle 14 und
das Zahnrad 82 wirksam mit der Mittelwelle 16 verbindet,
auf die Abtriebswelle 14 übertragen. Das Drehmoment,
das auf der Mittelwelle 18 transportiert wird, wird durch
den Zahnradsatz 50 auf die Vorgelegewelle 22 und
durch den Zahnradsatz 80 aufgrund der Einrückung der
Synchroneinrichtung 95 auf die Abtriebswelle 14 übertragen.
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Ein
nachfolgendes Vorwärtsdrehmomentverhältnis, das
in 2 als Gang 5 angegeben ist, wird mit
der Einrückung
der Antriebskupplung 92 und der Synchroneinrichtung 96 hergestellt.
Wenn Gang 5 in einem Schaltvorgang von Gang 4' erreicht wird,
wird die Antriebskupplung 91 gelöst, während die Antriebskupplung 92 eingerückt wird,
wobei die Synchroneinrichtung 96 eingerückt bleibt. Wenn alternativ Gang 5 in
einem Schaltvorgang von Gang 4 erreicht wird, wird die
Antriebskupplung 90 gelöst,
während die
Antriebskupplung 92 eingerückt wird, und die Synchroneinrichtung 95 wird
gelöst,
während
die Synchroneinrichtung 96 eingerückt wird. Drehmoment wird von
der Antriebswelle 12 entlang der Mittelwelle 16 direkt
auf die Abtriebswelle 14 aufgrund der Einrückung der
Antriebskupplung 92 und der Synchroneinrichtung 96 übertragen.
Somit wird ein direktes Antriebsverhältnis erreicht, wobei die Drehzahl
und das Drehmoment der Abtriebswelle 14 und die Drehzahl
und das Drehmoment der Antriebswelle 12 gleich sind.
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Ein
nachfolgendes Vorwärtsdrehmomentverhältnis, das
in der Wahrheitstabelle von 2 als Gang 6 angegeben
ist, wird mit der Einrückung
der Antriebskupplung 91 und der Synchroneinrichtungen 96 und 97 hergestellt.
Somit wird beim Schalten von Gang 5 nach Gang 6 die
Antriebskupplung 92 gelöst, während die
Antriebskupplung 91 eingerückt wird, wobei die Synchroneinrichtung 96 eingerückt bleibt und
die Synchroneinrichtung 97 eingerückt wird. Drehmoment wird von
der Antriebswelle 12 durch den Differentialzahnradsatz 30 durch
Einrückung
der Antriebskupplung 91 durch das Sonnenrad 32 bzw. das
Hohlrad 34 auf beide Mittelwellen 16 und 18 übertragen.
Das Drehmoment, das auf der Mittelwelle 16 transportiert
wird, wird durch Einrückung
der Synchroneinrichtung 96 auf die Abtriebswelle 14 übertragen.
Das Drehmoment, das auf der Mittelwelle 18 transportiert
wird, wird durch Einrückung
der Synchroneinrichtung 97 über den Zahnradsatz 60 auf die
Vorgelegewelle 20 und dann durch den Zahnradsatz 80 auf
die Abtriebswelle 14 übertragen.
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Um
das nächst
nachfolgende Drehmomentverhältnis
herzustellen, das in der Wahrheitstabelle von 2 als
Gang 7 angegeben ist, wird die An triebskupplung 90 eingerückt und
die Synchroneinrichtung 97 wird eingerückt. Somit wird zum Schalten von
Gang 6 nach Gang 7 die Antriebskupplung 91 gelöst, während die
Antriebskupplung 90 eingerückt wird, wobei die Synchroneinrichtung 97 eingerückt bleibt.
Drehmoment wird von der Antriebswelle 12 durch die Antriebskupplung 90 und
das Hohlrad 34 auf die Mittelwelle 18 übertragen.
Dann wird Drehmoment durch den Zahnradsatz 60 aufgrund
der Einrückung
der Synchroneinrichtung 97 entlang der Vorgelegewelle 20 durch
den Zahnradsatz 80 auf die Abtriebswelle 14 übertragen.
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Zusätzlich zu
den neun Vorwärtsdrehmomentverhältnissen,
die in der Wahrheitstabelle von 2 angegeben
sind, sind zwei zusätzliche
Vorwärtsdrehmomentverhältnisse
für eine
Summe von elf Vorwärtsdrehmomentverhältnissen
erreichbar. Ein zusätzliches
Vorwärtsdrehmomentverhältnis wird zahlenmäßig zwischen
Gang 1' und
Gang 2 durch Kombinieren der Einrückung der Synchroneinrichtungen,
die in Gang 1 und Gang 5 in der Wahrheitstabelle
von 2 angegeben sind, zusammen mit der Antriebskupplung 91 erreicht.
Somit wird ein optionales Drehmomentverhältnis, das als Gang 1" bezeichnet werden
kann, mit einem Zahlenwert zwischen dem von Gang 1' und Gang 2' durch Einrückung der
Antriebskupplung 91 und der Synchroneinrichtungen 93 und 96 erreicht.
Ein anderes optionales Drehmomentverhältnis, das in der Wahrheitstabelle
von 2 nicht gezeigt ist, tritt zahlenmäßig zwischen Gang 4' und Gang 5 auf
und kann als Gang 4'' bezeichnet
werden. Gang 4'' wird durch
eine Einrückungskombination
der Synchroneinrichtungen, die in den Vorwärtsgängen 2 und 7 in
der Wahrheitstabelle von 2 angegeben sind, zusammen mit
der Antriebskupplung 91 erreicht. Somit tritt Gang 4'' durch Einrückung der Antriebskupplung 91 und
der Synchroneinrichtungen 94 und 97 auf.
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In 3 sind
Drehmomentverhältnisse
(d.h. das Verhältnis
des Drehmoments des Abtriebselements 14 zu dem des Antriebselements 12)
entsprechend einem jeden der in der Wahrheitstabelle von 2 gezeigten
Gänge aufgelistet.
Diese Drehmomentverhältnisse
werden unter Verwendung der folgenden beispielhaften Bauteildrehmomentverhältnisse
erreicht, die wiederum von Zähnezahlen
der Zahnräder
des Getriebes 10 abhängen:
das Hohlrad/Sonnenrad-Differentialzahnradsatz-Drehmomentverhältnis beträgt 1,86;
das Drehmomentverhältnis
von Zahnrad 44 zu Zahnrad 42 beträgt 2,60;
das Drehmomentverhältnis
von Zahnrad 46 zu Zahnrad 42 (durch Zwischenzahnrad 48 übertragen)
beträgt
2,25; das Drehmomentverhältnis
von Zahnrad 50 zu Zahnrad 52 beträgt 0,84;
das Drehmomentverhältnis
von Zahnrad 66 zu Zahnrad 62 beträgt 0,41;
das Drehmomentverhältnis
von Zahnrad 72 zu Zahnrad 74 beträgt 1,57;
das Drehmomentverhältnis
von Zahnrad 82 zu entweder Zahnrad 84 oder Zahnrad 86 beträgt 1,57.
Die Verhältnisstufen
zwischen aufeinander folgenden Drehmomentverhältnissen sind in 3 mit einem
Gesamtdrehmomentverhältnis
von 6,40 angegeben. Es ist aus der Wahrheitstabelle von 2 und dem
Verhältnisschaubild
von 3 ersichtlich, das Drehmomentverhältnisse,
die unter Verwendung der Antriebskupplung 91 erzielt werden
(d.h. mit der Antriebskupplung 91 im eingerückten Zustand)
einen Zahlenwert zwischen aufeinander folgenden herankommenden und
weggehenden Drehmomentverhältnissen
aufweisen. Somit werden unter Verwendung der Antriebskupplung 91 und
des Differentialzahnradsatzes 30 zusätzliche Drehmomentverhältnisse erreicht
als allein mit den Antriebskupplungen 90 und 92 erreichbar
wären,
da letztere dazu führen,
dass die Drehmomentverhältnisse
nur von den Verhältnissen
der Vorgelegewellenzahnradsätze
und nicht des Differentialzahnradsatzes 30 abhängen.
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Die
Stufe von Gang 1 zu Gang 2 beträgt 1,65,
wohingegen die Stufe von Gang 1' zu Gang 2 1,43 beträgt (in Klammern
angegeben). Die Stufe von Gang 4 zu Gang 5 beträgt 1,31,
wohingegen die Stufe von Gang 4' zu Gang 5 1,20 beträgt (in Klammern angegeben).
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Zweite Ausführungsform
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In 4 ist
ein Mehrganggetriebe 100 dargestellt. Das Getriebe 100 umfasst
ein Antriebselement 12 und ein Abtriebselement 14.
In dieser Ausführungsform
sind das Antriebselement 12 und das Abtriebselement 14 Wellen
und werden als solche bezeichnet. Fachleute werden feststellen,
dass die Antriebs- und Abtriebselemente 12, 14 andere
Bauteile als Wellen sein können.
Die Antriebswelle 12 ist ständig mit einer Maschine (nicht
gezeigt) verbunden. Die Abtriebswelle 14 ist ständig mit
der Achsantriebseinheit (nicht gezeigt) verbunden. Das Getriebe 100 umfasst
eine Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 117, die Mittelwellen,
eine Vorgelegewelle, koplanare, miteinander kämmende Zahnradsätze und selektiv
einrückbare
Synchroneinrichtungen umfasst, wie es hierin beschrieben wird. Beispielsweise
umfasst die Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 117 eine Mittelwelle 116 und
eine Mittelwelle 118, die eine Hohlwelle ist, die konzentrisch
mit der Mittelwelle 116 ist. Die Mittelwellen 118 und 116 werden
in den Ansprüchen
als die erste bzw. zweite Mittelwelle bezeichnet. Die Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 117 umfasst
ferner eine Vorgelegewelle 122. Die Vorgelegewelle 122 wird
in den Ansprüchen
als die erste Vorgelegewelle bezeichnet. Die Vorgelegewelle 122 ist
von der Antriebswelle 12, der Abtriebswelle 14 und den
Mittelwellen 116, 118 beabstandet sowie parallel zu
diesen gelegen.
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Ein
Differentialzahnradsatz 130, der ein einfacher Planetenradsatz
ist, ist zwischen der Antriebswelle 12 und der Abtriebswelle 14 angeordnet
und mit diesen verbunden. Der Differentialzahnradsatz 130 umfasst
ein Sonnenrad 132 (mit S beschriftet), das zur gemeinsamen
Rotation mit der Mittelwelle 116 verbunden ist, ein Hohlrad 134 (mit
R beschriftet), das zur gemeinsamen Rotation mit der Mittelwelle 118 verbunden
ist, und einen Träger 137,
der einen Satz Planetenräder 139 (mit
P beschriftet) drehbar lagert, welche mit sowohl dem Sonnenrad 132 als
auch dem Hohlrad 134 kämmen.
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Die
Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 117 umfasst koplanare,
miteinander kämmende Zahnradsätze 140, 141, 150, 160, 170 und 180.
Der Zahnradsatz 140 umfasst Zahnräder 142 und 144. Das
Zahnrad 142 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Mittelwelle 118 verbunden
und kämmt
mit dem Zahnrad 144, das um die Vorgelegewelle 122 rotierbar
und selektiv mit dieser verbindbar ist. Der Zahnradsatz 141 umfasst
Zahnrad 145, Zahnrad 146 und Zwischenzahnrad 148.
Das Zahnrad 146 ist um die Vorgelegewelle 122 rotierbar
und selektiv mit dieser verbindbar. Das Zwischenzahnrad 148 rotiert
um die Zwischenachse I und kämmt
mit sowohl dem Zahnrad 145 als auch dem Zahnrad 146.
(Das Zahnrad 148 ist nur mit dem Zahnrad 146 in
Kämmung
gezeigt, Fachleute werden jedoch leicht verstehen, dass das Zahnrad 148 tatsächlich benachbart
zu und zwischen den Zahnrädern 145 und 146 platziert
ist, um eine Drehmomentübertragung
dazwischen zuzulassen.) Der koplanare Zahnradsatz 150 umfasst Zahnrad 152 und
Zahnrad 154. Das Zahnrad 152 ist zur gemeinsamen
Rotation mit der Mittelwelle 118 verbunden und kämmt mit
dem Zahnrad 154, das um die Vorgelegewelle 122 rotiert
und selektiv mit dieser verbindbar ist.
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Der
Zahnradsatz 160 umfasst koplanare, miteinander kämmende Zahnräder 162 und 164.
Das Zahnrad 162 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Mittelwelle 118 verbunden
und kämmt
mit dem Zahnrad 164, das um die Vorgelegewelle 122 rotierbar
und selektiv mit dieser verbindbar ist.
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Der
Zahnradsatz 170 umfasst koplanare, miteinander kämmende Zahnräder 172 und 174.
Das Zahnrad 172 rotiert um die Mittelwelle 116 und
ist selektiv mit dieser verbindbar. Das Zahnrad 172 kämmt mit
dem Zahnrad 174, das zur gemeinsamen Rotation mit der Vorgelegewelle 122 verbunden
ist.
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Der
Zahnradsatz 180 umfasst Zahnrad 182 und Zahnrad 184.
Das Zahnrad 182 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Abtriebswelle 14 verbunden und
selektiv mit der Mittelwelle 116 verbindbar. Das Zahnrad 182 kämmt mit
dem Zahnrad 184. Das Zahnrad 184 ist zur gemeinsamen
Rotation mit der Vorgelegewelle 122 verbunden.
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Das
Getriebe 100 umfasst eine Vielfalt von Drehmomentübertragungsmechanismen
oder -einrichtungen, die eine Antriebskupplung 190, eine
Antriebskupplung 191 und eine Antriebskupplung 192 umfassen.
In den Ansprüchen
wird die Antriebskupplung 190 als der erste Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet, die Antriebskupplung 192 wird als der zweite
Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet, und die Antriebskupplung 191 wird als der dritte
Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet. Die Antriebskupplung 190 ist selektiv einrückbar, um
die Antriebswelle 12 mit dem Hohlrad 134 zu verbinden.
Die Antriebskupplung 191 ist selektiv einrückbar, um
die Antriebswelle 12 mit dem Träger 137 zu verbinden.
Die Antriebskupplung 192 ist selektiv einrückbar, um
die Antriebswelle 12 mit dem Sonnenrad 132 und
der Mittelwelle 116 zu verbinden. Das Getriebe 100 umfasst
ferner mehrere selektiv einrückbare
Synchroneinrichtungen 193, 194, 195, 196, 197 und 198.
Die Synchroneinrichtung 193 ist selektiv einrückbar, um
das Zahnrad 144 mit der Vorgelegewelle 122 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 193 wird
in den Ansprüchen
als die erste Synchroneinrichtung bezeichnet. Die Synchroneinrichtung 194 ist selektiv
einrückbar,
um das Zahnrad 172 mit der Mittelwelle 116 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 194 wird
in den Ansprüchen
als die zweite Synchroneinrichtung bezeichnet. Die Synchroneinrichtung 195 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 154 mit der Vorgelegewelle 122 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 196 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 182 und somit die Abtriebswelle 14,
mit der Mittelwelle 116 zur gemeinsamen Rotation damit
zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 197 ist selektiv
einrückbar,
um das Zahnrad 164 mit der Vorgelegewelle 122 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 198 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 146 mit der Vorgelegewelle 122 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden.
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Das
Getriebe 100 ist in der Lage, Drehmoment von der Antriebswelle 12 auf
die Abtriebswelle 14 mit den neun Vorwärtsdrehmomentverhältnissen und
einem Rückwärtsdrehmomentverhältnis, die
in 2 angegeben sind, zu übertragen. Die zwei zusätzlichen
Vorwärtsdrehmomentverhältnisse
und die zwei extra Rückwärtsdrehmomentverhältnisse,
die oben in Bezug auf das Getriebe 10 von 1 beschrieben
wurden, können
für eine
Summe von elf Vorwärtsdrehmomentverhältnissen
und drei Rückwärtsdrehmomentverhältnissen
erreicht werden. Fachleute werden anhand der Beschreibung des Getriebes 10 leicht
verstehen, wie diese Drehmomentverhältnisse erreicht werden.
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Dritte Ausführungsform
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In 5 ist
ein Mehrganggetriebe 200 dargestellt. Das Getriebe 200 umfasst
ein Antriebselement 12 und ein Abtriebselement 14.
In dieser Ausführungsform
sind das Antriebselement 12 und das Abtriebselement 14 Wellen
und werden als solche bezeichnet. Fachleute werden feststellen,
dass die Antriebs- und Abtriebselemente 12, 14 andere
Bauteile als Wellen sein können.
Die Antriebswelle 12 ist ständig mit einer Maschine (nicht
gezeigt) verbunden. Die Abtriebswelle 14 ist ständig mit
der Achsantriebseinheit (nicht gezeigt) verbunden. Das Getriebe 200 umfasst
eine Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 217, die Mittelwellen,
Vorgelegewellen, koplanare, miteinander kämmende Zahnradsätze und
selektiv einrückbare
Synchroneinrichtungen umfasst, wie es hierin beschrieben wird. Beispielsweise
umfasst die Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 217 eine Mittelwelle 216 und
eine Mittelwelle 218, die eine Hohlwelle ist, die konzentrisch
mit der Mittelwelle 216 ist. Die Mittelwellen 218 und 216 werden
in den Ansprüchen
jeweils als die erste bzw. zweite Mittelwelle bezeichnet. Die Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 217 umfasst
ferner eine Vorgelegewelle 220 und eine Vorgelegewelle 222.
Die Vorgelegewelle 222 wird in den Ansprüchen als
die zweite Vorgelegewelle bezeichnet, und die Vorgelegewelle 220 wird
in den Ansprüchen
als die erste Vorgelegewelle bezeichnet. Die Vorgelegewellen 220, 222 sind
beide von der Antriebswelle 12, der Abtriebswelle 14 und den
Mittelwellen 216, 218 beabstandet und parallel zu
diesen gelegen.
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Ein
Differentialzahnradsatz 230, der ein Planetenradsatz mit
doppelten Planetenrädern
ist, ist zwischen der Antriebswelle 12 und der Abtriebswelle 14 angeordnet
und mit diesen verbunden. Der Differentialzahnradsatz 230 umfasst
ein Sonnenrad 232 (mit S beschriftet), das zur gemeinsamen
Rotation mit der Mittelwelle 216 verbunden ist, ein Hohlrad 234 (mit
R beschriftet) und einen Träger 237,
der zur gemeinsamen Rotation mit der Mittelwelle 218 verbunden
ist und zwei Sätze
von Planetenrädern 238, 239 (jeweils
mit P1 bzw. P2 beschriftet) drehbar lagert. Die Planetenräder 238 kämmen mit
dem Sonnenrad 232 und mit den Planetenrädern 239. Die Planetenräder 239 kämmen mit
dem Hohlrad 234.
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Die
Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 217 umfasst auch koplanare,
miteinander kämmende Zahnradsätze 240, 250, 260, 270 und 280.
Der Zahnradsatz 240 umfasst Zahnräder 242 und 246.
Das Zahnrad 242 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Mittelwelle 218 verbunden
und kämmt
mit dem Zahnrad 246, das um die Vorgelegewelle 220 drehbar
und selektiv mit dieser verbindbar ist.
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Der
koplanare Zahnradsatz 250 umfasst Zahnrad 252 und
Zahnrad 254. Das Zahnrad 252 ist zur gemeinsamen
Rotation mit der Mittelwelle 218 verbunden und kämmt mit
dem Zahnrad 254, das um die Vorgelegewelle 222 rotiert
und selektiv mit dieser verbindbar ist.
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Der
Zahnradsatz 260 umfasst koplanare, miteinander kämmende Zahnräder 262 und 266.
Das Zahnrad 262 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Mittelwelle 216 verbunden
und kämmt
mit dem Zahnrad 266, das um die Vorgelegewelle 220 drehbar
und selektiv mit dieser verbindbar ist.
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Der
Zahnradsatz 270 umfasst koplanare, miteinander kämmende Zahnräder 272 und 274.
Das Zahnrad 272 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Mittelwelle 216 verbunden.
Das Zahnrad 272 kämmt mit
dem Zahnrad 274, das um die Vorgelegewelle 222 rotiert
und selektiv mit dieser verbindbar ist.
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Der
Zahnradsatz 280 umfasst Zahnrad 282, Zahnrad 284 und
Zahnrad 286. Das Zahnrad 282 ist zur gemeinsamen
Rotation mit der Abtriebswelle 14 verbunden und selektiv
mit der Mittelwelle 216 verbindbar. Das Zahnrad 282 kämmt mit
sowohl dem Zahnrad 284 als auch dem Zahnrad 286.
Das Zahnrad 284 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Vorgelege welle 222 verbunden.
Das Zahnrad 286 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Vorgelegewelle 220 verbunden.
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Das
Getriebe 200 umfasst eine Vielfalt von Drehmomentübertragungsmechanismen
oder -einrichtungen, die eine Antriebskupplung 290, eine
Antriebskupplung 291 und eine Antriebskupplung 292 umfassen.
In den Ansprüchen
wird die Antriebskupplung 290 als der erste Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet, die Antriebskupplung 292 wird als der zweite
Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet, und die Antriebskupplung 291 wird als der dritte
Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet. Die Antriebskupplung 290 ist selektiv einrückbar, um
die Antriebswelle 12 mit dem Sonnenrad 232 zu
verbinden. Die Antriebskupplung 291 ist selektiv einrückbar, um
die Antriebswelle 12 mit dem Hohlrad 234 zu verbinden.
Die Antriebskupplung 292 ist selektiv einrückbar, um
die Antriebswelle 12 mit dem Träger 237 zu verbinden.
Das Getriebe 200 umfasst ferner mehrere selektiv einrückbare Synchroneinrichtungen 293, 294, 295, 296, 297 und 298.
Die Synchroneinrichtung 293 ist selektiv einrückbar, um
das Zahnrad 266 mit der Vorgelegewelle 220 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 293 wird
in den Ansprüchen
als die erste Synchroneinrichtung bezeichnet. Die Synchroneinrichtung 294 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 254 mit der Vorgelegewelle 222 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 294 wird
in den Ansprüchen
als die zweite Synchroneinrichtung bezeichnet. Die Synchroneinrichtung 295 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 282, und somit die Abtriebswelle 214,
mit der Mittelwelle 216 zur gemeinsamen Rotation damit zu
verbinden. Die Synchroneinrichtung 296 ist selektiv einrückbar, um
das Zahnrad 246 mit der Vorgelegewelle 220 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 297 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 274 mit der Vorgelegewelle 220 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 298 ist
selektiv einrückbar, um
das Hohlrad 234 an dem feststehenden Getriebegehäuse 299 festzulegen.
Die Synchroneinrichtung 298 wird in den Ansprüchen als
die zusätzliche
Synchroneinrichtung bezeichnet.
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Das
Getriebe 200 ist in der Lage, Drehmoment von der Antriebswelle 12 auf
die Abtriebswelle 14 mit mindestens sieben Vorwärtsdrehmomentverhältnissen
und einem Rückwärtsdrehmömentverhältnis zu übertragen,
wie es in der Wahrheitstabelle von 6 angegeben
ist. Es können
bis zu vier zusätzliche
Vorwärtsdrehmomentverhältnisse
(von denen zwei in 6 angegeben sind) für eine Summe
von elf Vorwärtsdrehmomentverhältnissen
erreicht werden. Die anderen beiden zusätzlichen Vorwärtsdrehmomentverhältnisse
werden auf die gleiche Weise wie die Verhältnisse erreicht, die in der
Beschreibung des Getriebes 10 von 1 als 1'' und 4'' bezeichnet wurden
(d.h. Verhältnis 1'' wird erreicht, indem
die eingerückten
Synchroneinrichtungen der Gänge 1 und 5 zusammen
mit der Antriebskupplung 291 kombiniert werden, und Verhältnis 4'' wird erreicht, indem die eingerückten Synchroneinrichtungen
der Gänge 2 und 7 zusammen
mit der Antriebskupplung 291 kombiniert werden). Fachleute
werden auf der Basis der Beschreibung des Getriebes 10 leicht
erkennen, wie die Drehmomentverhältnisse
von 6 erreicht werden.
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In
Bezug auf das Rückwärtsdrehmomentverhältnis REV
wird dieses Verhältnis
erreicht, indem die Antriebskupplung 292 und die Synchroneinrichtungen 293 und 298 eingerückt werden.
Da das Hohlrad 234 festgelegt wird, indem die Synchroneinrichtung 298 eingerückt wird,
wird Drehmoment, das dem Träger 237 über Einrückung der
Antriebskupplung 292 geliefert wird, durch Planetenräder 238 und 239 abgegeben,
so dass die Mittelwelle 216 in einer entgegengesetzten
Richtung wie die Antriebswelle 12 rotiert. Das Drehmoment,
das durch den Zahnradsatz 260 über Einrü ckung der Synchroneinrichtung 293 eingespeist
wird, wird dann von der Vorgelegewelle 220 durch den Zahnradsatz 280 auf
die Abtriebswelle 14 abgegeben, so dass die Abtriebswelle 14 in
einer Richtung entgegengesetzt zu der der Antriebswelle 12 rotiert.
Die Verwendung der Synchroneinrichtung 298 in Kombination
mit dem Planetenradsatz 230 mit Doppelplanetenrädern, um
das Rückwärtsdrehmomentverhältnis REV
bereitzustellen, lässt
zu, dass eine separate, dedizierte Ebene für Rückwärtszahnräder beseitigt werden kann.
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In 7 sind
die Drehmomentverhältnisse und
Verhältnisstufen
für jedes
der neun Vorwärtsdrehmomentverhältnisse
und das Rückwärtsdrehmomentverhältnis, die
in 6 angegeben sind, gezeigt. Die Stufe von Gang 1 zu
Gang 2 beträgt
1,51, wohingegen die Stufe von Gang 1' zu Gang 2 1,27 beträgt (in Klammern
gezeigt). Die Stufe von Gang 4 zu Gang 5 beträgt 1,38,
wohingegen die Stufe von Gang 4' zu Gang 5 1,20 beträgt (in Klammern
gezeigt). Optional können
bis zu vier zusätzliche
Rückwärtsverhältnisse
durch Einrückung
der Antriebskupplung 292 und der Synchroneinrichtung 298 zusammen
mit jeweils einer der anderen vier Synchroneinrichtungen 294, 295, 296 bzw. 297 erreicht
werden.
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Vierte Ausführungsform
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In 8 ist
ein Mehrganggetriebe 300 dargestellt. Das Getriebe 300 umfasst
ein Antriebselement 12 und ein Abtriebselement 14.
In dieser Ausführungsform
sind das Antriebselement 12 und das Abtriebselement 14 Wellen
und werden als solche bezeichnet. Fachleute werden feststellen,
dass die Antriebs- und Abtriebselemente 12, 14 andere
Bauteile als Wellen sein können.
Die Antriebswelle 12 ist ständig mit einer Maschine (nicht
gezeigt) verbunden. Die Abtriebswelle 14 ist ständig mit
der Achsantriebseinheit (nicht gezeigt) verbunden. Das Getriebe 300 umfasst
eine Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 317, die Mittelwellen,
eine Vorgelegewelle, koplanare, miteinander kämmende Zahnräder und
selektiv einrückbare
Synchroneinrichtungen umfasst, wie es hierin beschrieben wird. Beispielsweise
umfasst die Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 317 eine Mittelwelle 316 und
eine Mittelwelle 318, die eine Hohlwelle ist, die konzentrisch
mit der Mittelwelle 316 ist. Die Mittelwellen 318 und 316 werden
in den Ansprüchen
jeweils als die erste bzw. zweite Mittelwelle bezeichnet. Die Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 317 umfasst
ferner eine Vorgelegewelle 322. Die Vorgelegewelle 322 wird
in den Ansprüchen als
die erste Vorgelegewelle bezeichnet. Die Vorgelegewelle 322 ist
von der Antriebswelle 12, der Abtriebswelle 14 und
den Mittelwellen 316, 318 beabstandet.
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Ein
Differentialzahnradsatz 330, der ein Planetenradsatz mit
doppelten Planetenrädern
ist, ist zwischen der Antriebswelle 12 und der Abtriebswelle 14 angeordnet
und mit diesen verbunden. Der Differentialzahnradsatz 330 umfasst
ein Sonnenrad 332 (mit S beschriftet), das zur gemeinsamen
Rotation mit der Mittelwelle 316 verbunden ist, ein Hohlrad 334 (mit
R beschriftet) und einen Träger 337,
der zur gemeinsamen Rotation mit der Mittelwelle 18 verbunden
ist und der zwei Sätze
von Planetenrädern 338, 339 (jeweils
mit P1 bzw. P2 beschriftet) drehbar lagert. Die Planetenräder 338 kämmen mit
dem Sonnenrad 332 und mit den Planetenrädern 339. Die Planetenräder 339 kämmen mit
dem Hohlrad 334.
-
Die
Vorgelegewellen-Zahnradanordnung 317 umfasst auch koplanare,
miteinander kämmende Zahnradsätze 340, 350, 360, 370 und 380.
Der Zahnradsatz 340 umfasst Zahnräder 342 und 344.
Das Zahnrad 342 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Mittelwelle 318 verbunden
und kämmt
mit dem Zahnrad 344, das um die Vorgelegewelle 322 drehbar
und selektiv mit dieser verbindbar ist.
-
Der
koplanare Zahnradsatz 350 umfasst Zahnrad 352 und
Zahnrad 354. Das Zahnrad 352 ist zur gemeinsamen
Rotation mit der Mittelwelle 318 verbunden und kämmt mit
dem Zahnrad 354, das um die Vorgelegewelle 322 rotiert
und selektiv mit dieser verbindbar ist.
-
Der
Zahnradsatz 360 umfasst koplanare, miteinander kämmende Zahnräder 362 und 364.
Das Zahnrad 362 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Mittelwelle 316 verbunden
und kämmt
mit dem Zahnrad 364, das um die Vorgelegewelle 322 drehbar
und selektiv mit dieser verbindbar ist.
-
Der
Zahnradsatz 370 umfasst koplanare, miteinander kämmende Zahnräder 372 und 374.
Das Zahnrad 372 rotiert um die Mittelwelle 316 und
ist selektiv mit dieser verbindbar. Das Zahnrad 372 kämmt mit
dem Zahnrad 374, das selektiv mit der Vorgelegewelle 322 verbindbar
ist.
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Der
Zahnradsatz 380 umfasst Zahnrad 382 und Zahnrad 384.
Das Zahnrad 382 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Abtriebswelle 14 verbunden und
selektiv mit der Mittelwelle 316 verbindbar. Das Zahnrad 382 kämmt mit
dem Zahnrad 384. Das Zahnrad 384 ist zur gemeinsamen
Rotation mit der Vorgelegewelle 322 verbunden.
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Das
Getriebe 300 umfasst eine Vielfalt von Drehmomentübertragungsmechanismen
oder -einrichtungen, die eine Antriebskupplung 390, eine
Antriebskupplung 391 und eine Antriebskupplung 392 umfassen.
In den Ansprüchen
wird die Antriebskupplung 390 als der erste Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet, die Antriebskupplung 392 wird als der zweite
Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet, und die Antriebskupplung 391 wird als der dritte
Drehmomentübertragungsmechanismus
bezeichnet. Die Antriebskupplung 390 ist selektiv einrückbar, um
die Antriebswelle 12 mit dem Sonnenrad 332 zu
verbinden. Die An triebskupplung 391 ist selektiv einrückbar, um
die Antriebswelle 12 mit dem Hohlrad 334 zu verbinden.
Die Antriebskupplung 392 ist selektiv einrückbar, um
die Antriebswelle 12 mit dem Sonnenrad 332 zu
verbinden. Das Getriebe 300 umfasst ferner mehrere selektiv
einrückbare
Synchroneinrichtungen 393, 394, 395, 396, 397 und 398.
Die Synchroneinrichtung 393 ist selektiv einrückbar, um
das Zahnrad 364 mit der Vorgelegewelle 322 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 393 wird
in den Ansprüchen
als die erste Synchroneinrichtung bezeichnet. Die Synchroneinrichtung 394 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 354 mit der Vorgelegewelle 322 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 395 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 382, und somit die Abtriebswelle 14,
mit der Mittelwelle 316 zur gemeinsamen Rotation damit zu
verbinden. Die Synchroneinrichtung 396 ist selektiv einrückbar, um
das Zahnrad 344 mit der Vorgelegewelle 322 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 397 ist
selektiv einrückbar,
um das Zahnrad 374 mit der Vorgelegewelle 322 zur
gemeinsamen Rotation damit zu verbinden. Die Synchroneinrichtung 398 ist
selektiv einrückbar, um
das Hohlrad 334 mit dem feststehenden Getriebegehäuse 399 zu
verbinden. Die Synchroneinrichtung 398 wird in den Ansprüchen als
die zusätzliche Synchroneinrichtung
bezeichnet. Die Synchroneinrichtung 398 wird zusammen mit
der Antriebskupplung 392 und der Synchroneinrichtung 393 eingerückt, um
ein Rückwärtsdrehmomentverhältnis bereitzustellen,
das in Bezug auf entsprechend nummerierte Bauteile des Getriebes 200 von 5 beschrieben
ist.
-
Das
Getriebe 300 ist in der Lage, Drehmoment von der Antriebswelle 12 auf
die Abtriebswelle 14 mit zumindest sieben Vorwärtsdrehmomentverhältnissen
und einem Rückwärtsdrehmomentverhältnis mit
einem Einrückplan
zu übertragen,
der in der Wahrheitstabelle von 6 in Bezug auf
entsprechend nummerierte Bauteile des Getriebes 200 von 5 angegeben
ist. Bis zu vier zusätzliche
Vorwärtsdrehmomentverhältnisse
(von denen zwei in 6 angegeben sind) können für eine Summe
von elf Vorwärtsdrehmomentverhältnissen
erreicht werden.
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Obgleich
die besten Ausführungsarten
der Erfindung ausführlich
beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung
verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen
Ausführung
der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.