DE102007003473A1

DE102007003473A1 - Mehrganggetriebe

Info

Publication number: DE102007003473A1
Application number: DE102007003473A
Authority: DE
Inventors: Matthieu Rihn; Herve Schreiber
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2007-08-09
Also published as: US20070179009A1; CN101008432B; CN101008432A; US7384365B2

Abstract

Es ist ein Getriebe vorgesehen, das einen Planetenradsatz mit einem jeweiligen ersten, zweiten und dritten Element und einen zusammengesetzten Zahnradsatz mit einem jeweiligen ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Element aufweist. Das Getriebe umfasst auch mehrere selektiv einrückbare Drehmomentübertragungseinrichtungen, die konfiguriert sind, um ausgewählte Elemente des Planetenradsatzes und des zusammengesetzten Zahnradsatzes selektiv zur Rotation als eine Einheit zu verbinden, um dadurch mehrere Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement bereitzustellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft Lastschaltgetriebe mit einer Planetenradanodnung und einer Zahnradanordnung in Ravigneaux-Stil.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Pkw umfassen einen Antriebsstrang, der aus einem Motor, einem Mehrganggetriebe und einem Differenzial- 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 ist, 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.
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.

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

Sechsganggetriebe bieten 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.

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 übrigen beiden Planetenradsätze herzustellen. Sieben-, Acht- und Neunganggetriebe bieten weitere Verbesserungen bei der Beschleunigung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit ge genüber Sechsganggetrieben. Wie bei den oben diskutierten Sechsganggetrieben ist jedoch die Entwicklung von Sieben-, Acht- und Neunganggetrieben aufgrund der Komplexität, Größe und Kosten verhindert worden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es wird ein Getriebe bereitgestellt, das ein Antriebselement, ein Abtriebselement und ein feststehendes Element aufweist. Ein Planetenradsatz umfasst ein jeweiliges erstes, zweites und drittes Element. Ein zusammengesetzter Zahnradsatz umfasst ein jeweiliges erstes, zweites, drittes, viertes und fünftes Element. Das erste Element des Planetenradsatzes ist ständig mit dem Antriebselement zur Rotation als eine Einheit damit verbunden. Das erste Element des zusammengesetzten Zahnradsatzes ist ständig wirksam mit dem Abtriebselement zur Rotation als eine Einheit damit verbunden.

Das Getriebe umfasst ferner eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte Drehmomentübertragungseinrichtung, die betreibbar sind, um Elemente des Planetenradsatzes und des zusammengesetzten Zahnradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element oder mit anderen Elementen des Planetenradsatzes oder des zusammengesetzten Zahnradsatzes zu verbinden, um zumindest sieben Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bereitzustellen.

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.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; und
2 ist ein Übersetzungsverhältnisschaubild und eine Wahrheitstabelle, die eine Schaltlogik zur Verwendung mit dem Getriebe von 1 zeigen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In 1 ist ein Getriebe 10 für ein Fahrzeug schematisch gezeigt. Das Getriebe 10 umfasst einen Planetenradsatz 14 und einen zusammengesetzten Zahnradsatz 16. Der Planetenradsatz 14 umfasst ein Sonnenrad 18, ein Hohlrad 22 und einen Planetenträger 26. Der Planetenträger 26 lagert drehbar ein Planetenrad 30, das kämmend mit sowohl dem Hohlrad 22 als auch dem Sonnenrad 18 in Eingriff steht.
Der zusammengesetzte Zahnradsatz 16 umfasst ein Sonnenrad 34, ein Sonnenrad 38, ein Hohlrad 42, ein Hohlrad 46 und einen Planetenträger 50. Der Planetenträger 50 lagert drehbar ein Planetenrad 54 und ein Planetenrad 58. Das Planetenrad 54 steht kämmend mit dem Sonnenrad 38 und dem Hohlrad 46 in Eingriff. Das Planetenrad 58 steht kämmend mit dem Sonnenrad 34, dem Hohlrad 42 und dem Planetenrad 54 in Eingriff. Der zusammengesetzte Zahnradsatz 16 ist ein Ravigneaux-Zahnradsatz, bei dem das lange Planetenrad 54 nicht zu der gleichen kinematischen Kette zwischen dem Sonnenrad 34 und dem Hohlrad 42 gehört.
Es ist anzumerken, dass sich dort, wo es in den Ansprüchen verwendet wird, erstes, zweites, drittes, viertes und fünftes Element von Planetenrad- oder zusammengesetzten Zahnradsätzen verwendet wird, dies nicht notwendigerweise auf ein Element von einem besonderen Typ bezieht; so kann beispielsweise ein erstes Element irgendein Element von einem Hohlrad, Sonnenrad oder Planetenträger sein.
Das Getriebe umfasst ein Antriebselement, wie eine Antriebswelle 62. Die Antriebswelle 62 ist ständig mit dem Sonnenrad 18 zur Rotation als eine Einheit damit verbunden. Die Antriebswelle 62 ist mit einem Abtriebselement eines Motors (nicht gezeigt), wie einer Kurbelwelle, entweder direkt oder durch einen Drehmomentwandler (nicht gezeigt) verbindbar. Ein Abtriebselement, wie eine Abtriebswelle 66, ist ständig mit dem Hohlrad 42 zur Rotation als eine Einheit damit verbunden. Die Abtriebswelle 66 ist mit einem Fahrzeugachsantriebssystem (nicht gezeigt) verbindbar, um Fahrzeugräder (nicht gezeigt) oder eine andere Traktionseinrichtung anzutreiben. Eine Welle 70 ist ständig mit dem Planetenträger 50 zur Rotation als eine Einheit damit verbunden. Eine Hülse 74 ist konzentrisch um die Welle 70 herum angeordnet und ständig mit dem Sonnenrad 34 zur Rotation als eine Einheit damit verbunden.
Das Getriebe 10 umfasst mehrere selektiv einrückbare Drehmomentübertragungseinrichtungen oder Kupplungen C1–C7. Die Kupplung C1 ist eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad 22 an einem feststehenden Element, wie dem Getriebegehäuse 78, festzulegen. Die Kupplung C2 ist eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um den Planetenträger 26 an dem Getriebegehäuse 78 festzulegen. Die Kupplung C3 ist selektiv einrückbar, um den Planetenträger 26 mit dem Sonnenrad 38 zur Rotation als eine Einheit damit zu koppeln. Die Kupplung C4 ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 22 mit dem Hohlrad 46 zur Rotation als eine Einheit damit zu koppeln. Die Kupplung C5 ist selektiv einrückbar, um den Planetenträger 26 mit der Hülse 74 und dem Sonnenrad 34 zur Rota tion als eine Einheit zu koppeln. Die Kupplung C6 ist selektiv einrückbar, um die Antriebswelle 62 und das Sonnenrad 18 mit der Hülse 74 und dem Sonnenrad 34 zur Rotation als eine Einheit zu koppeln. Die Kupplung C7 ist selektiv einrückbar, um die Antriebswelle 62 und das Sonnenrad 18 mit der Welle 70 und dem Planetenträger 50 zur Rotation als eine Einheit zu koppeln.
Eine elektronische Steuereinheit (nicht gezeigt) wird bevorzugt angewandt, um die Einrückung der Drehmomentübertragungseinrichtungen C1–C7 über eine hydraulische Betätigung auf eine Fachleuten bekannte Weise zu steuern.
In 2 ist eine Schaltlogikabfolge für die Kupplungen C1–C7 gezeigt, die sieben Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Antriebselement 62 und dem Abtriebselement 66 bereitstellt. Nach den 1 und 2 wird ein erster Vorwärtsgang erreicht, wenn die Kupplungen C1, C3 und C4 eingerückt sind. Ein zweiter Vorwärtsgang wird erreicht, wenn die Kupplungen C1, C3 und C5 eingerückt sind. Ein dritter Vorwärtsgang wird erreicht, wenn die Kupplungen C1, C3 und C6 eingerückt sind. Ein vierter Vorwärtsgang wird erreicht, wenn die Kupplungen C1, C3 und C7 eingerückt sind. Ein fünfter Vorwärtsgang wird erreicht, wenn die Kupplungen C1, C7 und C6 eingerückt sind. Ein sechster Vorwärtsgang wird erreicht, wenn die Kupplungen C1, C7 und C5 eingerückt sind. Ein siebter Vorwärtsgang wird erreicht, wenn die Kupplungen C2, C5 und C7 eingerückt sind. Ein Rückwärtsgang wird erreicht, wenn die Kupplungen C2, C3 und C4 eingerückt sind.
Es ist anzumerken, dass, wie es aus 2 deutlich wird, einstufige Gangwechsel zwischen allen Vorwärtsgängen durch Schaltvorgänge mit einem einzigen Übergang bewerkstelligt werden, wobei nur eine Kupplung gelöst und nur eine Kupplung eingerückt wird, um den Gangschaltvorgang vorzunehmen. Es ist ferner anzumerken, dass der Planetenradsatz im ersten bis sechsten Gang Übersetzungsverhältnisse ins Langsame erzeugt.
Obgleich die besten Arten zur Ausführung 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.

Claims

Getriebe, umfassend: ein Antriebselement; ein Abtriebselement; ein feststehendes Element; einen Planetenradsatz, der ein jeweiliges erstes, zweites und drittes Element aufweist; einen zusammengesetzten Zahnradsatz, der ein jeweiliges erstes, zweites, drittes, viertes und fünftes Element aufweist; wobei das erste Element des Planetenradsatzes ständig wirksam mit dem Antriebselement zur Rotation als eine Einheit damit verbunden ist; wobei das erste Element des zusammengesetzten Planetenradsatzes ständig wirksam mit dem Abtriebselement zur Rotation als eine Einheit damit verbunden ist; eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte Drehmomentübertragungseinrichtung, die betreibbar sind, um Elemente des Planetenradsatzes und des zusammengesetzten Zahnradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element oder mit anderen Elementen des Planetenradsatzes oder des zusammengesetzten Zahnradsatzes zu verbinden, um zumindest sieben Vorwärtsgänge bereitzustellen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die erste Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um das zweite Element des Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu koppeln; wobei die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um das dritte Element des Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element zu koppeln; wobei die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um das zweite Element des zusammengesetzten Zahnradsatzes selektiv mit dem dritten Element des Planetenradsatzes zur Rotation als eine Einheit zu koppeln; wobei die vierte Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um das zweite Element des Planetenradsatzes und das dritte Element des zusammengesetzten Zahnradsatzes selektiv zur Rotation als eine Einheit zu koppeln; wobei die fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um das dritte Element des Planetenradsatzes und das vierte Element des zusammengesetzten Zahnradsatzes selektiv zur Rotation als eine Einheit zu koppeln; wobei die sechste Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um das Antriebselement und das erste Element des Planetenradsatzes selektiv mit dem vierten Element des zusammengesetzten Zahnradsatzes zur Rotation als eine Einheit zu koppeln; und wobei die siebte Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um das Antriebselement und das erste Element des Planetenradsatzes selektiv mit dem fünften Element des zusammengesetzten Zahnradsatzes zur Rotation als eine Einheit zu koppeln.
Getriebe nach Anspruch 2, wobei der zusammengesetzte Zahnradsatz ein erstes Sonnenrad, ein zweites Sonnenrad, ein erstes Hohlrad, ein zweites Hohlrad; einen ersten Planetenträger, ein erstes Planetenrad, das drehbar in Bezug auf den ersten Planetenträger verbunden ist und kämmend mit dem ersten Sonnenrad und dem zweiten Hohlrad in Eingriff steht, und ein zweites Planetenrad umfasst, das drehbar in Bezug auf den ersten Planetenträger verbunden ist und kämmend mit dem zweiten Sonnenrad, dem ersten Planetenrad und dem ersten Hohlrad in Eingriff steht.
Getriebe nach Anspruch 3, wobei das erste Element des zusammengesetzten Zahnradsatzes das erste Hohlrad ist; wobei das zweite Element des zusammengesetzten Zahnradsatzes das erste Sonnenrad ist; wobei das dritte Element des zusammengesetzten Zahnradsatzes das zweite Hohlrad ist; wobei das vierte Element des Ravigneaux-Zahnradsatzes das zweite Sonnenrad ist; und wobei das fünfte Element des Planetenradsatzes der erste Planetenträger ist.
Getriebe nach Anspruch 4, wobei der Planetenradsatz ein drittes Sonnenrad, ein drittes Hohlrad und einen zweiten Planetenträger umfasst; und wobei das erste Element des Planetenradsatzes das dritte Sonnenrad ist; wobei das zweite Element des Planetenradsatzes das dritte Hohlrad ist; und wobei das dritte Element des Planetenradsatzes der zweite Planetenträger ist.
Getriebe nach Anspruch 2, wobei einstufige Gangwechsel zwischen benachbarten Vorwärtsgängen durch Gangwechsel mit einem einzigen Übergang bewerkstelligt werden.
Getriebe, umfassend: ein Antriebselement; ein Abtriebselement; ein feststehendes Element; einen Planetenradsatz, der ein erstes Sonnenrad, ein erstes Hohlrad und einen ersten Planetenträger umfasst; einen zusammengesetzten Zahnradsatz, der ein zweites Sonnenrad, ein drittes Sonnenrad, ein zweites Hohlrad, ein drittes Hohlrad; einen zweiten Planetenträger, ein erstes Planetenrad, das drehbar in Bezug auf den zweiten Planetenträger verbunden ist und kämmend mit dem zweiten Sonnenrad und dem zweiten Hohlrad in Eingriff steht, und ein zweites Planetenrad umfasst, das drehbar in Bezug auf den zweiten Planetenträger verbunden ist und kämmend mit dem dritten Sonnenrad, dem ersten Planetenrad und dem dritten Hohlrad in Eingriff steht; wobei das erste Sonnenrad ständig wirksam mit dem Antriebselement verbunden ist; das dritte Hohlrad ständig wirksam mit dem Abtriebselement verbunden ist; und eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte Drehmomentübertragungseinrichtung, die betreibbar sind, um Elemente des Planetenradsatzes und des zusammengesetzten Zahnradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element oder mit anderen Elementen des Planetenradsatzes oder des zusammengesetzten Zahnradsatzes zu verbinden, um zumindest sieben Vorwärtsgänge bereitzustellen.
Getriebe nach Anspruch 7, wobei die erste Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um das erste Hohlrad selektiv mit dem feststehenden Element zu koppeln; wobei die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um den ersten Planetenträger selektiv mit dem fest stehenden Element zu koppeln; wobei die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um den ersten Planetenträger und das zweite Sonnenrad selektiv zur Rotation als eine Einheit zu koppeln; wobei die vierte Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad selektiv zur Rotation als eine Einheit zu koppeln; wobei die fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um den ersten Planetenträger und das dritte Sonnenrad selektiv zur Rotation als eine Einheit zu koppeln; wobei die sechste Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um das Antriebselement und das erste Sonnenrad selektiv mit dem dritten Sonnenrad zur Rotation als eine Einheit zu koppeln; und wobei die siebte Drehmomentübertragungseinrichtung konfiguriert ist, um das Antriebselement und das erste Sonnenrad selektiv mit dem zweiten Planetenträger zur Rotation als eine Einheit zu koppeln.
Getriebe, umfassend: ein Antriebselement; ein Abtriebselement; ein feststehendes Element; einen Planetenradsatz, der ein erstes Sonnenrad, ein erstes Hohlrad und einen ersten Planetenträger umfasst; einen zusammengesetzten Zahnradsatz, der ein zweites Sonnenrad, ein drittes Sonnenrad, ein zweites Hohlrad, ein drittes Hohlrad; einen zweiten Planetenträger, ein erstes Planetenrad, das drehbar in Bezug auf den zweiten Planetenträger verbunden ist und kämmend mit dem zweiten Sonnenrad und dem zweiten Hohlrad in Eingriff steht, und ein zweites Planetenrad umfasst, das drehbar in Bezug auf den zweiten Planetenträger verbunden ist und kämmend mit dem dritten Sonnenrad, dem ersten Planetenrad und dem dritten Hohlrad in Eingriff steht; wobei das erste Sonnenrad ständig wirksam mit dem Antriebselement verbunden ist; das dritte Hohlrad ständig wirksam mit dem Abtriebselement verbunden ist; eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, die konfiguriert ist, um das erste Hohlrad selektiv mit dem feststehenden Element zu koppeln; eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, die konfiguriert ist, um den ersten Planetenträger selektiv mit dem feststehenden Element zu koppeln; eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, die konfiguriert ist, um den ersten Planetenträger und das zweite Sonnenrad selektiv zur Rotation als eine Einheit zu koppeln; eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, die konfiguriert ist, um das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad selektiv zur Rotation als eine Einheit zu koppeln; eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, die konfiguriert ist, um den ersten Planetenträger und das dritte Sonnenrad selektiv zur Rotation als eine Einheit zu koppeln; eine sechste Drehmomentübertragungseinrichtung, die konfiguriert ist, um das Antriebselement und das erste Sonnenrad selektiv mit dem dritten Sonnenrad zur Rotation als eine Einheit zu koppeln; und eine siebte Drehmomentübertragungseinrichtung, die konfiguriert ist, um das Antriebselement und das erste Sonnenrad selektiv mit dem zweiten Planetenträger zur Rotation als eine Einheit zu koppeln.