DE102007033727B4 - Mehrgang-Vorgelegewellengetriebe mit einem Planetenradsatz - Google Patents

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Abstract

Getriebe (14), umfassend: ein Antriebselement (28); ein Abtriebselement (32); eine Hauptwelle (34), die zur gemeinsamen Rotation mit dem Antriebselement (28) verbunden ist; eine erste und eine zweite Vorgelegewelle (36, 38), die jeweils von der Hauptwelle beabstandet sind und parallel zu dieser liegen; mehrere Zahnräder (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62) zum Übertragen von Drehmoment zwischen der Hauptwelle, der ersten Vorgelegewelle (36) und der zweiten Vorgelegewelle (38), wobei die mehreren Zahnräder (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62) mehrere jeweils in sich koplanare, kämmende Zahnradsätze bilden; wobei jede der Vorgelegewellen (36, 38) verschiedene der kämmenden Zahnräder (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62) aufweist, die mit dieser konzentrisch sind und die nicht mehr als vier der Zahnradsätze teilweise bilden; wobei die Zahnradsätze umfassen: einen ersten Stirnrädersatz (40, 42), der einen ersten der Zahnradsätze bildet, um Drehmoment von der Hauptwelle (34) nur zu der ersten Vorgelegewelle (36) zu übertragen; einen zweiten Stirnrädersatz (44, 46), der einen zweiten der Zahnradsätze bildet, um Drehmoment von der Hauptwelle (34) nur zu der zweiten Vorgelegewelle (38) zu übertragen; einen dritten und einen vierten Stirnrädersatz (52, 56, 60; 54, 58, 62), von denen ein jeder ein um die erste Vorgelegewelle (36) drehbares Zahnrad (60; 62), ein damit kämmendes und um die Hauptwelle (34) drehbares Zahnrad (56; 58) sowie ein damit kämmendes und um die zweite Vorgelegewelle (38) drehbares Zahnrad (52; 54) umfasst, wobei die um die Hauptwelle (34) drehbaren Zahnräder (56; 58) des dritten und vierten Stirnrädersatzes (52, 56, 60; 54, 58, 62) über eine Hohlwelle (80) miteinander verbunden sind; einen Planetenradsatz (70), dessen Sonnenrad (72) über ein Nabenelement (82) mit der Hohlwelle (80) verbunden ist, die die um die Hauptwelle (34) drehbaren Zahnräder (56; 58) des dritten und vierten Stirnrädersatzes (52, 56, 60; 54, 58, 62) miteinander verbindet, wobei der Planetenradsatz (70) funktional zwischen das Antriebselement (28) und das Abtriebselement (32) geschaltet ist, das zur gemeinsamen Rotation mit einem Träger (76) des Planetenradsatzes (70) verbunden ist; wobei alle Zahnradsätze axial zwischen dem Antriebselement (28) und dem Planetenradsatz (70) beabstandet sind; und ...

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein Mehrganggetriebe mit einer ersten und einer zweiten Vorgelegewelle und einem Planetenradsatz, wie beispielsweise aus der DE 10 2004 046 074 A1 bekannt.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Kraftfahrzeuge 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 Vorwärtsdrehzahlverhältnissen, die in dem Getriebe verfügbar ist, bestimmt die Häufigkeit, mit der der Drehmomentbereich des Motors wiederholt durchlaufen wird. Frühe Automatikgetriebe wiesen zwei Drehzahlbereiche auf. Dies begrenzte den Gesamtdrehzahlbereich 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 dem höchsten Wirkungsgrad war. Daher war von Hand geschaltete (Vorgelegewellen-)Getriebe 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 Drehzahlverhältnissen verringert die Stufengröße zwischen Gängen und verbessert dadurch die Schaltqualität des Getriebes, indem die Gangwechsel für den Bediener bei normaler Fahrzeugbeschleunigung im Wesentlichen nicht wahrnehmbar gemacht werden.
  • Eine Vielfalt von unterschiedlichen Typen von Getrieben wurde verwendet, um mehrere Drehzahlverhältnisse oder Gänge bereitzustellen, einschließlich Handschaltgetriebe, automatisierte Handschaltgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe und Planetengetriebe. Beispielsweise verwendet ein typisches Mehrgang-Doppelkupplungsgetriebe eine Kombination aus zwei Reibkupplungen und mehreren Klauenkupplungen/Synchroneinrichtungen, um dynamische Schaltvorgänge oder Schaltvorgänge mit ”anstehender Leistung” (power-on) zu erreichen, indem zwischen einer Reibkupplung und der anderen abgewechselt wird, wobei die Synchroneinrichtungen für das herankommende Übersetzungsverhältnis ”vorgewählt” werden, bevor das dynamische Schalten tatsächlich vorgenommen wird. Dieses Konzept verwendet typischerweise Vorgelegewellenzahnräder mit einem unterschiedlichen, dedizierten Zahnradpaar, um jeden Vorwärtsdrehzahlverhältnis zu erreichen (mit der Ausnahme, in der Lage zu sein, ein direktes Antriebsübersetzungsverhältnis in einer Hinterradantriebsanwendung zu erreichen). Das Getriebe, das für eine spezifische Anwendung benutzt wird, kann von vielen Faktoren abhängen, wie etwa eine Minimierung von erforderlichen Bauteilen, Packungsbeschränkungen, Übersetzungsverhältnisabdeckung und Drehmomentanforderungen zum Anfahren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Vorgelegewellen und Planetenradsatz-Getriebekombination vorgesehen, die neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und vorzugsweise zumindest ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis erreicht. Das Getriebe weist die Merkmale der Ansprüche 1, 14 oder 17 auf und umfasst eine Hauptwelle, die funktional mit einem Antriebselement verbunden ist, sowie eine erste und eine zweite Vorgelegewelle, die jeweils von der Hauptwelle beabstandet sind und im Wesentlichen parallel zu dieser liegen. Das Getriebe umfasst mehrere Zahnräder, die unterschiedliche, koplanare, kämmende Zahnradsätze bilden, wobei jedes der Zahnräder um die Hauptwelle, die erste Vorgelegewelle oder die zweite Vorgelegewelle konzentrisch ist. Die Zahnräder, die mit der ersten Vorgelegewelle konzentrisch sind, sind in nicht mehr als fünf (und in den meisten Ausführungsformen nicht mehr als vier) koplanaren, kämmenden Zahnradsätzen ausgerichtet, und die Zahnräder, die mit der zweiten Vorgelegewelle konzentrisch sind, sind in nicht mehr als vier koplanaren, kämmenden Zahnradsätzen ausgerichtet. Das Getriebe umfasst vorzugsweise nicht mehr als insgesamt fünf koplanare, kämmende Zahnradsätze. Das Getriebe benötigt nur acht Drehmomentübertragungsmechanismen, um die neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und das zumindest eine Rückwärtsdrehzahlverhältnis zu erreichen.
  • In einem Aspekt der Erfindung zeichnet sich das Getriebe durch das Fehlen von Doppelantriebs- oder Doppelabtriebs-Drehmomentübertragungsmechanismen aus, wobei statt dessen ein erster und zweiter Stirnrädersatz verwendet werden, die ein Übersetzungsverhältnis bereitstellen, um Drehmoment jeweils auf die erste bzw. zweite Vorgelegewelle zu übertragen. Der erste Stirnrädersatz bildet zumindest teilweise einen ersten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, und der zweite Stirnrädersatz bildet zumindest teilweise einen zweiten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz. So wie dies hierin verwendet wird, ist ein ”Stirnrädersatz” ein Satz kämmender Zahnräder, der Drehmoment von dem Antriebselement auf eine Vorgelegewelle in dem Getriebe überträgt. Indem der erste und zweite Stirnrädersatz sowie der Planetenradsatz verwendet werden, ist die Anzahl von Zahnrädern, die an den Vorgelegewellen erforderlich sind, verringert, wodurch die Gesamtlänge der Vorgelegewellen minimiert wird.
  • Ein Rückwärtsgang kann auf eine unterschiedliche Anzahl von Wegen bereitgestellt werden. Beispielsweise kann einer der acht Drehmomentübertragungsmechanismen ein Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus sein, der eine Zweiwege-Klauenkupplung ist, die mit der ersten Vorgelegewelle konzentrisch ist und von dieser getragen ist. Die Zweiwege-Klauenkupplung ist in einer Richtung verschiebbar, um ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis herzustellen, und in einer entgegengesetzten Richtung verschiebbar, um ein Vorwärtsdrehzahlverhältnis herzustellen. Die Zweiwege-Klauenkupplung ist vorzugsweise zwischen dem ersten Stirnrädersatz und einen dritten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz gepackt und ist im Allgemeinen mit dem zweiten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz ausgerichtet. Da der axiale Raum an der ersten Vorgelegewelle, in den die Klauenkupplung gepackt ist, sonst unbenutzt wäre, ist keine zusätzliche Länge zum Packen der Zweiwege-Klauenkupplung erforderlich.
  • Alternativ kann eine Rückwärtswelle vorgesehen sein, um Drehmoment von entweder dem ersten oder dem zweiten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz zu dem dritten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz zu übertragen. Die Rückwärtswelle kann eine rotierende Kupplung umfassen, um die Drehmomentübertragung herzustellen. In einer anderen alternativen Ausführungsform kann die rotierende Kupplung von der ersten Vorgelegewelle getragen sein, um Drehmoment über die Rückwärtswelle zu übertragen.
  • In einer nochmals anderen alternativen Ausführungsform kann der Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus eine rotierende Kupplung sein, die von der ersten Vorgelegewelle getragen ist und die selektiv einrückbar ist, um Drehmoment direkt von einem ersten Zahnrad, das mit der ersten Vorgelegewelle konzentrisch ist und um diese herum getragen ist, zu einem zweiten Zahnrad zu übertragen, das mit der zweiten Vorgelegewelle konzentrisch ist und um diese herum zur Rotation getragen ist, wobei das erste und zweite Zahnrad ständig miteinander kämmen. Die erste und zweite Vorgelegewelle sind nicht in der gleichen Ebene wie die Hauptwelle angeordnet, was es ermöglicht, dass das erste und zweite Zahnrad ohne Störung durch die Hauptwelle kämmen. Dieses erste und zweite Zahnrad, die von Vorgelegewelle zu Vorgelegewelle kämmen, können auch mit der oben beschriebenen Zweiwege-Klauenkupplungsanordnung angewandt werden.
  • Es werden vorzugsweise nur zwei rotierende Kupplungen auf jeder der ersten und zweiten Vorgelegewelle benötigt, um die Vorwärtsdrehzahl verhältnisse herzustellen. In manchen Ausführungsformen wird eine zusätzliche rotierende Kupplung auf einer der Vorgelegewellen benötigt, um das Rückwärtsdrehzahlverhältnis oder die Rückwärtsdrehzahl verhältnisse herzustellen.
  • In einem anderen Aspekt der Erfindung ist einer der Drehmomentübertragungsmechanismen ein Direktantriebs-Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um Drehmoment direkt von dem Antriebselement auf den Planetenradsatz zu übertragen, wodurch die Vorgelegewellen umgangen werden.
  • In nochmals einem anderen Aspekt der Erfindung ist einer der Drehmomentübertragungsmechanismen eine Sperrkupplung, die selektiv einrückbar ist, um irgendwelche zwei Elemente des Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation zu verbinden, wodurch bewirkt wird, dass der gesamte Planetenradsatz mit der gleichen Drehzahl rotiert (d. h. der Planetenradsatz gesperrt wird).
  • In nochmals einem anderen Aspekt der Erfindung ist einer der Drehmomentübertragungsmechanismen eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um ein Hohlrad des Planetenradsatzes an dem feststehenden Element, wie einem Getriebegehäuse, festzulegen. Die Bremse kann auch als eine auf Masse gelegte Kupplung oder festgelegte bzw. stationäre Kupplung bezeichnet werden.
  • Zusätzlich zu seiner kompakten Konstruktion hat das Getriebe viele zusätzliche Vorteile. Das Getriebe weist eine angemessene Übersetzungsverhältnisabdeckung auf, um sowohl Startanforderungen als auch Autobahnfahranforderungen mit niedriger Motordrehzahl eines Linienverkehrsfahrzeugs gerecht zu werden, obwohl seine Verwendung nicht auf Linienverkehrsfahrzeuge beschränkt ist. Die höchsten drei Übersetzungsverhältnisse sind sehr eng, was eine genauere Modulation der Motordrehzahl bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten zulässt, wenn die Kraftstoffwirtschaftlichkeit am entscheidensten ist. Die Konfiguration der Kombination aus einer Vorgelegewelle und einem Planetenradsatz erlaubt eine potentielle Zunahme der Kraftstoffwirtschaftlichkeit gegenüber einem traditionellen Planetengetriebe. Die breite Übersetzungsverhältnisabdeckung und relativ schmale Übersetzungsverhältnisstufen werden ein Überbrücken eines zugehörigen Drehmomentwandlers in dem ersten Gang sowie ein Schalten während der Drehmomentwandlerüberbrückung ermöglichen. Die Fähigkeit, mit überbrücktem Drehmomentwandler zu arbeiten, verringert die Kühlanforderungen des Getriebes beträchtlich.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, leicht deutlich werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
  • 2 ist eine Wahrheitstabelle, die die eingerückten Drehmomentübertragungsmechanismen und Drehmomentverhältnisse für jeden der Drehzahlbereiche des Getriebes von 1 und Verhältnisstufen zwischen Vorwärtsdrehmomentverhältnissen auflistet;
  • 3A und 3B sind schematische Darstellungen einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes, das gemäß dem Einrückplan von 2 arbeitet, jedoch mit nur zwei Rückwärtsdrehzahlverhältnissen und mit den Drehmomentverhältnissen und Verhältnisstufen, die in 4 angegeben sind;
  • 4 ist ein Schaubild, das die Drehmomentverhältnisse und Stufenverhältnisse für jedes der Drehzahlverhältnisse des Getriebes von 3A und 3B auflistet;
  • 5 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
  • 6 ist eine Wahrheitstabelle, die die eingerückten Drehmomentübertragungsmechanismen und Drehmomentverhältnisse für jedes der Drehzahlverhältnisse des Getriebes von 5 und Verhältnisstufen zwischen Vorwärtsdrehmomentverhältnissen auflistet;
  • 7 ist eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes, das gemäß dem Einrückplan der Wahrheitstabelle von 6 betrieben wird, wobei aber unterschiedliche Drehmomentverhältnisse und Verhältnisstufen durch die Zähnezahlen festgelegt sind;
  • 8A und 8B sind schematische Darstellungen einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
  • 9 ist ein Schaubild, das die Drehmomentverhältnisse und Verhältnisstufen für jedes der Drehzahlverhältnisse des Getriebes von 8 auflistet, das gemäß dem Einrückplan von 6 arbeitet;
  • 10A und 10B sind schematische Darstellungen einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes, das gemäß dem Einrückplan der Wahrheitstabelle von 6 betrieben wird, wobei jedoch durch die Zahnradzähnezahlen unterschiedliche Drehmomentverhältnisse und Verhältnisstufen festgelegt sind; und
  • 11A und 11B sind schematische Darstellungen einer siebten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes, das gemäß dem Einrückplan der Wahrheitstabelle von 6 betrieben wird, wobei jedoch durch die Zahnradzähnezahlen unterschiedliche Drehmomentverhältnisse und Verhältnisstufen festgelegt sind.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In den Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile beziehen, veranschaulicht 1 einen Antriebsstrang 10, der einen Motor 12 umfasst, der funktional mit einem Getriebe 14 über einen Drehmomentwandler 16 verbunden ist. Der Drehmomentwandler 16 umfasst einen Pumpenradabschnitt 18, der zur Rotation mit einer Motorwelle 20 verbunden ist, einen Statorabschnitt 22, der an einem feststehenden Element, wie dem Getriebegehäuse oder Getriebekasten 24, festgelegt ist, und einen Turbinenradabschnitt 26. Wie es Fachleute auf dem Gebiet verstehen, ist der Drehmomentwandler 16 eine Fluidkupplung, die eine Drehmomentvervielfachung zwischen dem Pumpenradabschnitt 18 und dem Turbinenradabschnitt 26 bereitstellt. Der Turbinenradabschnitt 26 ist zur Rotation mit einem Antriebselement 28 des Getriebes 14 verbunden. Der Drehmomentwandler 16 umfasst eine Überbrückungskupplung 30. Wenn die Überbrückungskupplung 30 eingerückt ist, besteht eine direkte Leistungsflussverbindung von der Motorwelle 20 zu dem Antriebselement 28, wobei die Fluidkupplung und die Drehmomentvervielfachung des Pumpenradabschnitts 18 und des Turbinenradabschnitts 26 umgangen werden.
  • Das Getriebe 14 ist betreibbar, um neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und vier Rückwärtsdrehzahlverhältnisse, zwischen dem Antriebselement 28 und einem Abtriebselement 32 bereitzustellen. Jedes Drehzahlverhältnis entspricht einem jeweiligen ”Gang” in der ersten Spalte von 2 und einem entsprechenden Drehmomentverhältnis, das in der zweiten Spalte von 2 gezeigt ist, wie es Fachleute verstehen werden.
  • Das Getriebe 14 umfasst eine Hauptwelle 34, eine erste Vorgelegewelle 36 und eine zweite Vorgelegewelle 38. Das Antriebselement 28 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Hauptwelle 34 verbunden. Die erste und zweite Vorgelegewelle 36, 38 sind allgemein parallel zu der Hauptwelle 34 angeordnet. Das Getriebe 14 umfasst mehrere kämmende Zahnräder, wie es hierin beschrieben wird. Die Hauptwelle 34 weist ein Zahnrad 40 auf, das zur gemeinsamen Rotation mit dieser verbunden ist und ständig mit Zahnrad 42 kämmt. Zahnrad 42 ist mit der ersten Vorgelegewelle 36 konzentrisch und um diese drehbar. Die Zahnräder 40 und 42 können als ein erster Stirnrädersatz bezeichnet werden und bilden einen ersten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz. Die koplanare Natur der Zahnräder 40, 42 ist durch die Ebene P1A angegeben. Die hierin beschriebenen koplanaren, kämmenden Zahnradsätze umfassen vorzugsweise: (i) zumindest ein Zahnrad, das mit der Hauptwelle 34 konzentrisch ist bzw. ein Zahnrad, das mit einer der Vorgelegewellen 36, 38 konzentrisch ist, oder (ii) ein Zahnrad, das mit einer Rückwärtswelle, wie etwa Rückwärtswelle 164, die anhand von 3B unten beschrieben wird, konzentrisch ist.
  • Die Hauptwelle 34 weist ein Zahnrad 44 auf, das zur gemeinsamen Rotation mit dieser verbunden ist. Das Zahnrad 44 kämmt ständig mit einem Zahnrad 46, das zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 38 verbunden ist. Die Zahnräder 44 und 46 werden hierin als ein zweiter Stirnrädersatz bezeichnet und bilden einen zweiten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P2A angegeben ist.
  • Ein Zahnrad 48 ist mit der ersten Vorgelegewelle 36 konzentrisch und um diese drehbar. Das Zahnrad 48 kämmt ständig mit Zahnrad 50, das zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 38 verbunden ist. Es ist zu verstehen, dass die Hauptwelle 34 und die Vorgelegewellen 36, 38 sich in unterschiedlichen Ebenen, in einer dreieckigen Formation befinden, so dass das Zahnrad 48 ständig mit Zahnrad 50 kämmen kann, ohne die Hauptwelle 34 zu stören. Dies ist in 1 angedeutet, indem ein Abschnitt des Zahnrads 48 gestrichelt gezeigt ist, um anzudeuten, dass es sich hinter der Hauptwelle 34 befindet. Die Zahnräder 48 und 50 bilden einen dritten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P3A angegeben ist.
  • Eine Zweiwege-Klauenkupplung D ist auf der ersten Vorgelegewelle 36 getragen. Die Klauenkupplung D ist in zwei Richtungen entlang der ersten Vorgelegewelle 36 verschiebbar. Die Klauenkupplung D ist nach links verschiebbar, um das Zahnrad 42 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 36 zu verbinden. Die Klauenkupplung D ist nach rechts verschiebbar, um das Zahnrad 48 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 36 zu verbinden. Wenn die Klauenkupplung D nach links verschoben wird, stellt sie teilweise ein Vorwärtsdrehzahlverhältnis her, wie es in 2 in der mit DF markierten Spalte angegeben ist. Wenn eine Klauenkupplung D nach rechts verschoben wird, stellt sie ein erstes Drehzahlverhältnis her, wie es in 2 in der Spalte DR angegeben ist. In einem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (Gang 1, der in der ersten Spalte von 2 angegeben ist) kann die Klauenkupplung D entweder nach links oder nach rechts verschoben werden. Wenn die Klauenkupplung D nach links verschoben wird, wird Drehmoment von dem Antriebselement 28 entlang dem ersten Stirnrädersatz, Zahnräder 40 und 42 in P1A, zu der ersten Vorgelegewelle 36 übertragen. Wenn die Klauenkupplung D alternativ nach rechts verschoben wird, wird Drehmoment von dem Antriebselement 28 durch den zweiten Stirnrädersatz, Zahnräder 44 und 46 in P2A, zu der zweiten Vorgelegewelle 38 und dann durch die kämmenden Zahnräder 50 und 48 zu der ersten Vorgelegewelle 36 übertragen.
  • Die Klauenkupplung D wird vorzugsweise durch einen unabhängigen Aktor (der nicht gezeigt ist), wie etwa in einem hydraulischen Steuersystem, betätigt, um die Zweiwege-Klauenkupplung D wie besprochen entweder nach rechts oder nach links zu bewegen. Die Zweiwege-Klauenkupplung D wird durch die erste Vorgelegewelle 36 nicht betätigt, d. h. sie wird nicht bewegt, indem die erste Vorgelegewelle 36 bewegt wird.
  • Zusätzliche Bauteile des Getriebes 14 umfassen Zahnräder 52 und 54, die mit der zweiten Vorgelegewelle 38 konzentrisch und um diese drehbar sind. Das Zahnrad 52 ist auf einer Hohlwelle 53 getragen und rotiert mit dieser. Das Zahnrad 54 ist auf einer Hohlwelle 55 getragen und rotiert mit dieser. Das Zahnrad 52 kämmt mit einem Zahnrad 56, das mit der Hauptwelle 34 konzentrisch ist und um diese drehbar ist. Das Zahnrad 54 kämmt mit Zahnrad 58, das mit der Hauptwelle 34 konzentrisch ist und um diese drehbar ist. Das Zahnrad 56 kämmt auch mit Zahnrad 60, das mit der ersten Vorgelegewelle 36 konzentrisch ist und um diese drehbar ist. Ein Zahnrad 60 ist auf einer Hohlwelle 61 getragen und rotiert mit dieser. Ein Zahnrad 62 ist auf einer Hohlwelle 63 getragen und mit dieser drehbar. Das Zahnrad 58 kämmt mit dem Zahnrad 62, das um die erste Vorgelegewelle 36 drehbar ist. Die Zahnräder 52, 56 und 60 bilden einen vierten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P4A angegeben ist. Die Zahnräder 54, 58 und 62 bilden einen fünften koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P5A angegeben ist.
  • Das Getriebe 14 umfasst ferner einen Planetenradsatz 70. Der Planetenradsatz 70 umfasst ein Sonnenrad 72, ein Hohlrad 74 und einen Träger 76, der mehrere Planetenräder 77 drehbar trägt. Das Sonnenrad 72 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit den Zahnrädern 56 und 58 über eine Hohlwelle 80 und ein Nabenelement 82 verbunden. Der Träger 76 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Abtriebselement 32 verbunden.
  • Das Getriebe 14 umfasst acht Drehmomentübertragungsmechanismen. Die Zweiwege-Klauenkupplung D ist einer dieser acht Drehmomentübertragungsmechanismen. Die anderen sieben Drehmomentübertragungsmechanismen werden hierin als C1, C2, C3, C4, C5, C6 und C7 bezeichnet. C1 ist eine rotierende Kupplung, die auf der zweiten Vorgelegewelle 38 getragen ist und selektiv einrückbar ist, um das Zahnrad 54 zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 38 zu verbinden. C2 ist eine rotierende Kupplung, die auf der ersten Vorgelegewelle 36 getragen ist und selektiv einrückbar ist, um das Zahnrad 62 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 36 zu verbinden. C3 ist eine rotierende Kupplung, die auf der zweiten Vorgelegewelle 38 getragen ist und selektiv einrückbar ist, um das Zahnrad 52 zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 38 zu verbinden. C4 wird hierin als ein Umgehungsdrehmomentübertragungsmechanismus oder eine Umgehungskupplung bezeichnet, die selektiv einrückbar ist, um die Hauptwelle 34 direkt mit dem Sonnenrad 72 zu verbinden, wobei die erste und zweite Vorgelegewelle 36, 38 umgangen werden. C5 ist eine rotierende Kupplung, die auf der ersten Vorgelegewelle 36 getragen ist und selektiv einrückbar ist, um das Zahnrad 60 mit der ersten Vorgelegewelle 36 zur gemeinsamen Rotation zu verbinden. C6 ist eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad 74 mit dem Getriebegehäuse 24 zu verbinden. C7 wird hierin als ein Sperrdrehmomentübertragungsmechanismus oder eine rotierende Kupplung bezeichnet, die selektiv einrückbar ist, um den Planetenradsatz 70 zu sperren, indem die Zahnräder 56 und 58 zur gemeinsamen Rotation mit sowohl dem Sonnenrad 72 als auch dem Hohlrad 74 über die Hohlwelle 80 und das Nabenelement 82 verbunden werden, wodurch bewirkt wird, dass der gesamte Planetenradsatz 70 mit der gleichen Drehzahl wie die Zahnräder 56 und 58 rotiert.
  • In 2 ist der Einrückplan der Drehmomentübertragungsmechanismen angegeben, um vier Rückwärtsdrehzahlverhältnisse und neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse zu erreichen. Das Getriebe 14 könnte zehn Vorwärtsdrehzahlverhältnisse erreichen, wenn nach Gang 3 Kupplung C4 eingerückt werden würde, während Kupplung C3 ausgerückt werden würde und Kupplung C6 und die Zweiwege-Klauenkupplung D in der Vorwärtsposition eingerückt blieben. Dies würde ein Drehmomentverhältnis mit einem Zahlenwert zwischen dem liefern, der für Gang 3 und Gang 4 in 2 angegeben ist. In dem Einrückplan von 2 ist jedoch dieser alternative Gang übersprungen, und C4 ist während irgendeinem der Drehzahlbereiche 1 bis 4 nicht eingerückt. C7 wird während der Drehzahlbereiche 5 bis 9 betätigt, um den Planetenradsatz 70 zu sperren, indem die Zahnräder 56 und 58 über die Hohlwelle 80 und das Nabenelement 82 direkt mit sowohl dem Hohlrad 74 als auch dem Sonnenrad 72 verbunden werden. Fachleute werden verstehen, dass, wenn irgendwelche zwei Elemente des Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation verbunden sind, der gesamte Planetenradsatz mit der gleichen Drehzahl rotiert. Wenn C7 betätigt ist, um den Planetenradsatz 70 zu sperren, können die Kupplungen C1, C2, C3, C4 und C5 selektiv der Reihe nach eingerückt werden, wobei zusätzliche fünf Drehzahlverhältnisse bereitgestellt werden, die als Gänge 5 bis 9 in 2 angegeben sind. Somit werden neun oder zehn Vorwärtsdrehzahlverhältnisse unter Verwendung von nur zwei rotierenden Kupplungen an jeder der Vorgelegewellen 36 und 38 erreicht. Jede der Vorgelegewellenkupplungen wird beim Erreichen der zehn Vorwärtsdrehzahlverhältnisse wieder verwendet. Dies ermöglicht es, dass die Vorgelegewellen 36 und 38 eine kürzere Gesamtlänge besitzen können. Die Zweiwege-Klauenkupplung D ist in einen ansonsten unbenutzten Raum zwischen der ersten und dritten Ebene P1A und P3A gepackt, wodurch die erforderliche Länge der ersten Vorgelegewelle 36 nicht ausgedehnt wird. Die Übersetzungsverhältnisänderung, die durch den ersten und zweiten Stirnrädersatz bereitgestellt wird und die durch den Planetenradsatz 70 verfügbar ist, ermöglicht es, dass zehn Vorwärtsdrehzahlverhältnisse unter Verwendung von nur vier Vorgelegewellenkupplungen erreicht werden.
  • Wie es in 1 deutlich wird, weist die erste Vorgelegewelle 36 Zahnräder in nur vier der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze auf, wie es durch die Ebenen P1A, P3A, P4A und P5A angegeben ist. Gleichermaßen umfasst die zweite Vorgelegewelle 38 Zahnräder in nur vier der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze, wie es durch die Ebenen P2A, P3A, P4A und P5A angegeben ist. Das Getriebe 14 umfasst nur insgesamt fünf koplanare, kämmende Zahnradsätze, wie es durch die Ebenen P1A, P2A, P3A, P4A und P5A angegeben ist, plus den Planetenradsatz 70, wodurch die Kompaktheit maximiert wird.
  • Wie es in 2 angegeben ist, wird eine relativ hohe Gesamtübersetzungsverhältnisabdeckung (GÜVA) von 8,658 durch das Getriebe 14 zwischen dem Antriebselement 28 und dem Abtriebselement 32 erreicht (d. h. ohne irgendwelche Drehmomentverhältnis verstärkende Effekte des Drehmomentwandlers 16). Zusätzlich werden kleine Übersetzungsverhältnisstufen erreicht, insbesondere bei höheren Drehmomentverhältnissen, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit bei Autobahn- bzw. Überlandfahrt zu maximieren. Ein hoher Drehmomentverhältniswert wird in dem ersten Vorwärtsgang, Gang 1, erreicht, wodurch eine angemessene Übersetzungsverhältnisabdeckung zum Starten bereitgestellt wird, insbesondere bei einem kommerziellen Linienverkehrsfahrzeug für den Betrieb auf und abseits der Autobahn. Die Übersetzungsverhältnisstufen sind klein genug, um zu ermöglichen (i) ein Überbrücken des Drehmomentwandlers 16 (durch Einrücken der Überbrückungskupplung 30) während des ersten Gangs (Gang 1) und (ii) Schaltvorgänge mit Sperrung zu Sperrung bei höheren Gängen, was den Kühlbedarf des Getriebes beträchtlich verringert.
  • Die Drehmomentverhältnisse und Drehmomentverhältnisstufen, die in 2 angegeben sind, werden unter Verwendung der folgenden Zähnezahlen erreicht: Zahnrad 40 weist 54 Zähne auf; Zahnrad 42 weist 44 Zähne auf; Zahnrad 44 weist 48 Zähne auf; Zahnrad 46 weist 53 Zähne auf; Zahnrad 48 weist 73 Zähne auf; Zahnrad 50 weist 72 Zähne auf; Zahnrad 52 weist 48 Zähne auf; Zahnrad 54 weist 34 Zähne auf; Zahnrad 56 weist 50 Zähne auf; Zahnrad 58 weist 66 Zähne auf; Zahnrad 60 weist 48 Zähne auf; Zahnrad 62 weist 34 Zähne auf; das Hohlrad 74 weist 85 Zähne auf, und das Sonnenrad 72 weist 35 Zähne auf. Wie es Fachleuten deutlich sein wird, können andere Zähnezahlen, die zu anderen Drehmomentverhältnis-, Verhältnisstufen- und Gesamtübersetzungsverhältnisabdeckungswerten führen, verwendet werden.
  • In den 3A und 3B ist eine andere Ausführungsform eines Antriebsstrangs 110 mit einem Getriebe 114 dargestellt. Das Getriebe 114 arbeitet gemäß dem Einrückplan von 2, um das Drehmomentverhältnis und die Verhältnisstufen zwischen dem Antriebselement 128 und dem Abtriebselement 132 zu erreichen, wie es in 4 angegeben ist, mit der Ausnahme, dass Gang RW L und Gang RW H gemäß dem Einrückplan für die Gänge RW 2 bzw. RW 4 in 2 erreicht werden und die Klauenkupplung D100 nur in der Vorwärtsrichtung (DF) in den Gängen 4 und 9 eingerückt werden muss. Ein optionales zehntes Vorwärtsdrehzahlverhältnis kann erreicht werden, indem C4 eingerückt, C3 ausgerückt und C6 nach Gang 3 eingerückt gehalten wird.
  • Der Motor 12 ist über den Drehmomentwandler 16 durch die Motorwelle 20 mit dem Getriebeantriebselement 128 verbunden. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 30 kann betätigt werden, um die Motorabtriebswelle 20 direkt mit dem Antriebselement 128 zu verbinden, wobei der das Übersetzungsverhältnis verstärkende Effekt des Drehmomentwandlers 16 umgangen wird. Der Drehmomentwandler 16 umfasst einen Pumpenradabschnitt 18, einen Statorabschnitt 22, der an dem Getriebegehäuse 124 festgelegt ist, und einen Turbinenradabschnitt 26. Der Drehmomentwandler 16 umfasst einen Pumpenradabschnitt 18, einen Statorabschnitt 22, der an dem Getriebegehäuse 124 festgelegt ist, und einen Turbinenradabschnitt 26. Der Drehmomentwandler 16 arbeitet wie in Bezug auf 1 beschrieben.
  • Das Getriebe 114 umfasst eine Hauptwelle 134, eine erste Vorgelegewelle 136 und eine zweite Vorgelegewelle 138. Das Antriebselement 128 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Hauptwelle 134 verbunden. Ein Zahnrad 140 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Hauptwelle 134 verbunden und kämmt ständig mit einem Zahnrad 142, das zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 136 verbunden ist. Die Zahnräder 140 und 142 können als ein erster Stirnrädersatz bezeichnet werden, der ein erster koplanarer, kämmender Zahnradsatz ist, dessen koplanare Natur durch die Ebene P1B angegeben ist.
  • Ein Zahnrad 144 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Hauptwelle 134 verbunden und kämmt ständig mit einem Zahnrad 146, das zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 138 verbunden ist. Die Zahnräder 144 und 146 werden als ein zweiter Stirnrädersatz bezeichnet, der ein zweiter koplanarer, kämmender Zahnradsatz ist, der durch die Ebene P2B angegeben ist. Ein Zahnrad 152 ist mit der zweiten Vorgelegewelle 138 konzentrisch und um diese drehbar und kämmt mit einem Zahnrad 156, das mit der Hauptwelle 134 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 152 ist auf einer Hohlwelle 153 getragen und rotiert mit dieser. Das Zahnrad 156 kämmt mit einem Zahnrad 160, das mit der ersten Vorgelegewelle 136 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 156 ist auf einer Hohlwelle 180 getragen und rotiert mit dieser. Die Zahnräder 152, 156 und 160 bilden einen dritten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P3B angegeben ist.
  • 3B zeigt einen anderen Abschnitt des Getriebes 114. Das Getriebe 114 umfasst eine Rückwärtswelle 164, mit der Zahnräder 165 und 168 zur gemeinsamen Rotation damit verbunden sind. Die Rückwärtswelle 164 ist derart gelegen, dass das Zahnrad 165 mit dem Zahnrad 156 kämmt und in der dritten Ebene P3B ausgerichtet ist, und das Zahnrad 168 mit einem Zahnrad 167 kämmt, wie es in 3B angegeben ist. Das Zahnrad 165 wird als das erste Zahnrad der Rückwärtswelle bezeichnet. Das Zahnrad 167 ist mit der ersten Vorgelegewelle 136 konzentrisch und rotiert um diese. Die Zahnräder 168 und 167 bilden einen vierten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P4B angegeben ist. Die Rückwärtswelle 164 ist von der Hauptwelle 134 und der ersten Vorgelegewelle 136 verschoben und ist in 3B der Klarheit wegen separat gezeigt.
  • Die Klauenkupplung D100 ist eine Zweiwege-Klauenkupplung, die nach links in 3A verschiebbar ist, um das Zahnrad 167 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 136 zu verbinden. Wenn sie nach links verschoben wird, stellt die Klauenkupplung D100 teilweise die Gänge RW L und RW H, die in 4 angegeben sind, gemäß dem Einrückplan von 6 für RW L und RW H her. Die Klauenkupplung D100 ist nach links verschiebbar, um das Zahnrad 160 zur gemeinsamen Rotation mit der Hohlwelle 161 zu verbinden.
  • Ein Zahnrad 154 ist mit der zweiten Vorgelegewelle 138 konzentrisch und um diese drehbar und kämmt ständig mit einem Zahnrad 158, das mit der Hauptwelle 134 konzentrisch ist und um diese drehbar ist. Das Zahnrad 154 ist auf einer Hohlwelle 155 getragen und rotiert mit dieser. Das Zahnrad 158 kämmt ständig mit einem Zahnrad 162, das mit der ersten Vorgelegewelle 136 konzentrisch ist und um diese drehbar ist. Die Zahnräder 156 und 158 sind auf der Hohlwelle 180 getragen und rotieren mit dieser. Das Zahnrad 162 ist auf der Hohlwelle 163 getragen und rotiert mit dieser. Die Zahnräder 154, 158 und 162 bilden einen fünften koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P5B angegeben ist.
  • Das Getriebe 114 umfasst einen Planetenradsatz 170. Der Planetenradsatz 170 umfasst ein Sonnenrad 172, ein Hohlrad 174 und einen Träger 176, der mehrere Planetenräder 177 drehbar trägt, die in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 172 als auch dem Hohlrad 174 angeordnet sind.
  • Zusätzlich zu der Klauenkupplung D100 umfasst das Getriebe 114 sieben zusätzliche Drehmomentübertragungsmechanismen für eine Summe von acht Drehmomentübertragungsmechanismen. Die Kupplung C1 ist selektiv einrückbar, um das Zahnrad 154 zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 138 zu verbinden. Die Kupplung C2 ist selektiv einrückbar, um das Zahnrad 152 zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 138 zu verbinden. Die Kupplung C3 ist selektiv einrückbar, um das Zahnrad 162 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 136 zu verbinden. Die Kupplung C4 ist eine Umgehungskupplung, die selektiv einrückbar ist, um die Hauptwelle 134 direkt mit dem Sonnenrad 172 zu verbinden, wobei die Vorgelegewellen 136 und 138 umgangen werden. Die Kupplung C5 ist selektiv einrückbar, um die Hohlwelle 161 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 136 zu verbinden. Die Kupplung C6 ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 174 an dem feststehenden Getriebegehäuse 124 festzulegen. Die Kupplung C7 ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad 172 und das Hohlrad 174 zur gemeinsamen Rotation mit den Zahnrädern 156 und 158 über die Hohlwelle 180 und das Nabenelement 182 zu verbinden, wobei der Planetenradsatz 170 derart gesperrt wird, dass er, ebenso wie das Abtriebselement 132, mit der gleichen Drehzahl wie die Zahnräder 156 und 158 und die Hohlwelle 180 rotiert.
  • Die Drehmomentverhältnisse und die Verhältnisstufen von 4 werden erreicht, indem die folgenden Zahnradzähnezahlen an den Zahnrädern der 3A und 3B verwendet werden: Zahnrad 140 weist 57 Zähne auf; Zahnrad 142 weist 55 Zähne auf; Zahnrad 144 weist 41 Zähne auf; Zahnrad 146 weist 59 Zähne auf; Zahnrad 167 weist 42 Zähne auf; Zahnrad 168 weist 47 Zähne auf; Zahnrad 165 weist 25 Zähne auf; Zahnrad 152 weist 48 Zähne auf; Zahnrad 156 weist 52 Zähne auf; Zahnrad 160 weist 59 Zähne auf; Zahnrad 154 weist 39 Zähne auf; Zahnrad 158 weist 59 Zähne auf; Zahnrad 162 weist 50 Zähne auf; Hohlrad 174 weist 85 Zähne auf und Sonnenrad 172 weist 35 Zähne auf. Wie es Fachleuten deutlich sein wird, können andere Zahnradzähnezahlen, die zu anderen Drehmomentverhältnis-, Verhältnisstufen- und Gesamtübersetzungsverhältnisabdeckungswerten führen, die verwendet werden.
  • Wie es in 3A deutlich wird, umfasst jede Vorgelegewelle 136 und 138 Zahnräder, die in nicht mehr als vier der koplanaren, kämmenden Zahnradsätzen angeordnet sind. Die erste Vorgelegewelle 136 weist Zahnräder in vier der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze auf, wie es durch die Ebenen P1B, P3B, P4B und P5B angegeben ist. Die zweite Vorgelegewelle 138 weist Zahnräder in nur drei der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze auf, wie es durch die Ebenen P2B, P3B und P5B angegeben ist. Somit wird durch die Benutzung des ersten Stirnrädersatzes von Zahnrädern 140 und 142, des zweiten Stirnrädersatzes von Zahnrädern 144 und 146 und des Planetenradsatzes 170 die Gesamtlänge, die für die erste und zweite Vorgelegewelle 136, 138 erforderlich ist, minimiert.
  • In 5 ist eine andere Ausführungsform eines Antriebsstrangs 210 in einem Getriebe 214 dargestellt. Der Antriebsstrang 210 umfasst einen Motor 12 mit einer Motorwelle 20, die über einen Drehmomentwandler 16 mit einem Antriebselement 228 des Getriebes 214 verbunden ist. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 30 kann betätigt werden, um die Motorabtriebswelle 20 direkt mit dem Antriebselement 228 zu verbinden, wobei der das Übersetzungsverhältnis verstärkende Effekt des Drehmomentwandlers 16 umgangen wird. Der Drehmomentwandler 16 umfasst einen Pumpenradabschnitt 18, einen Statorabschnitt 22, der an dem Getriebegehäuse 224 festgelegt ist, und einen Turbinenradabschnitt 26. Der Drehmomentwandler 16 arbeitet wie anhand von 1 beschrieben.
  • Das Getriebe 214 ist betreibbar, um neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und zwei Rückwärtsdrehzahlverhältnisse zwischen dem Antriebselement 228 und dem Getriebeabtriebselement 232 bereitzustellen, wie es durch die Drehmomentverhältnisse angegeben ist, die in der Wahrheitstabelle von 6 aufgelistet sind, und gemäß dem Einrückplan von 6 wie es hierin besprochen wird.
  • Das Antriebselement 228 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Hauptwelle 234 verbunden. Das Getriebe 214 umfasst ferner eine erste Vorgelegewelle 236 und eine zweite Vorgelegewelle 238, die beide von der Hauptwelle 234 beabstandet sind und im Wesentlichen parallel zu dieser liegen. Die Hauptwelle 234 weist ein Zahnrad 240 auf, das zur gemeinsamen Rotation mit dieser verbunden ist. Das Zahnrad 240 kämmt mit einem Zahnrad 242, das zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 236 verbunden ist. Das Zahnrad 240 und das Zahnrad 242 bilden einen ersten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, wie es durch die Ebene P1C angegeben ist. Die Zahnräder 240 und 242 können als ein erster Stirnrädersatz bezeichnet werden.
  • Ein Zahnrad 244 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Hauptwelle 234 verbunden. Das Zahnrad 244 kämmt ständig mit einem Zahnrad 246, das zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 238 verbunden ist. Das Zahnrad 244 kämmt auch mit einem Zahnrad 267, das mit der ersten Vorgelegewelle 236 konzentrisch ist und um diese drehbar ist. Das Zahnrad 244, das Zahnrad 246 und das Zahnrad 267 bilden einen zweiten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, wie es durch die Ebene P2C angegeben ist. Die kämmenden Zahnräder 244, 246 und 267 können als ein zweiter Stirnrädersatz bezeichnet werden.
  • Ein Zahnrad 248 ist mit der ersten Vorgelegewelle 236 konzentrisch und um diese drehbar. Das Zahnrad 248 kämmt ständig mit einem Zahnrad 250, das auf einer Hohlwelle 253 getragen ist, so dass es mit der zweiten Vorgelegewelle 238 konzentrisch ist und um diese drehbar ist. Die Vorgelegewellen 236 und 238 und die Hauptwelle 234 sind in einer dreieckigen Formation angeordnet, die zulässt, dass die Zahnräder 248 und 252 kämmen, ohne die Hauptwelle 234 zu stören. Dies ist in 5 durch Zahnrad 248 angegeben, das teilweise gestrichelt hinter der Hauptwelle 234 erscheint.
  • Ein Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus CR, der eine rotierende Kupplung ist, ist mit der ersten Vorgelegewelle 236 konzentrisch und zur Rotation um diese getragen. Die Kupplung CR ist selektiv einrückbar, um das Zahnrad 267 zur gemeinsamen Rotation mit dem Zahnrad 248 zu verbinden. Wenn die Kupplung CR eingerückt ist, kann Drehmoment von der Hauptwelle 234 durch den zweiten Stirnrädersatz zu Zahnrad 248 übertragen werden. Das Zahnrad 248 und das Zahnrad 250 bilden einen dritten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, wie es durch die Ebene P3C angegeben ist.
  • Das Getriebe 214 umfasst ferner ein Zahnrad 252 und ein Zahnrad 254, die beide mit der zweiten Vorgelegewelle 238 konzentrisch sind und um diese rotieren. Das Zahnrad 252 kämmt ständig mit einem Zahnrad 256, das mit der Hohlwelle 280 konzentrisch ist und zur gemeinsamen Rotation um die Hauptwelle 234 auf dieser getragen ist. Ähnlich ist das Zahnrad 254 auf der Hohlwelle 255 getragen und rotiert mit dieser und kämmt ständig mit einem Zahnrad 258, das mit der Hohlwelle 280 konzentrisch ist und auf dieser zur gemeinsamen Rotation um die Hauptwelle 234 getragen ist. Das Zahnrad 256 kämmt auch ständig mit einem Zahnrad 260, das mit der ersten Vorgelegewelle 236 konzentrisch ist und zur gemeinsamen Rotation um diese auf der Hohlwelle 261 getragen ist. Das Zahnrad 258 kämmt auch mit einem Zahnrad 262, das um die erste Vorgelegewelle 236 konzentrisch ist und zur gemeinsamen Rotation um diese auf der Hohlwelle 263 getragen ist. Das Zahnrad 252, das Zahnrad 256 und das Zahnrad 260 bilden einen vierten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P4C angegeben ist. Das Zahnrad 254, das Zahnrad 258 und das Zahnrad 262 bilden einen fünften koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, wie es durch die Ebene P5C angegeben ist.
  • Das Getriebe 214 umfasst ferner einen Planetenradsatz 270. Der Planetenradsatz 270 umfasst ein Sonnenrad 272, ein Hohlrad 274 und einen Träger 276, der mehrere Planetenräder 277 drehbar trägt. Die Planetenräder 277 kämmen mit sowohl dem Sonnenrad 272 als auch dem Hohlrad 274. Der Träger 276 ist ständig mit dem Abtriebselement 232 verbunden. Das Sonnenrad 272 ist zur gemeinsamen Rotation mit sowohl dem Zahnrad 256 als auch dem Zahnrad 258 über die Hohlwelle 280 und ein Nabenelement 282 verbunden.
  • Das Getriebe 214 umfasst acht Drehmomentübertragungsmechanismen, die gemäß dem Einrückplan in der Wahrheitstabelle von 6 einrückbar sind, um neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und zwei Rückwärtsdrehzahlverhältnisse zwischen dem Antriebselement 228 und dem Abtriebselement 232 herzustellen. Zusätzlich zu dem Drehmomentübertragungsmechanismus, Kupplung CR, sind sieben zusätzliche Drehmomentübertragungsmechanismen C1, C2, C3, C4, C5, C6 und C7 enthalten. Ein optionales zehntes Vorwärtsdrehzahlverhältnis kann hergestellt werden, indem C4 eingerückt, C3 ausgerückt und C6 nach Gang 3 eingerückt gehalten wird.
  • C1 ist eine rotierende Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Zahnrad 252 zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 238 zu verbinden. C2 ist eine rotierende Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Zahnrad 254 zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 238 zu verbinden. C3 ist eine rotierende Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Zahnrad 260 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 236 zu verbinden. C4 ist eine rotierende Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um die Hauptwelle 234 zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 272 zu verbinden, wodurch die Vorgelegewellen 236 und 238 umgangen werden. C5 ist selektiv einrückbar, um das Zahnrad 262 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 236 zu verbinden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus C6 ist eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad 274 an dem Getriebegehäuse 224 festzulegen. C7 ist eine rotierende Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um den Planetenradsatz 270 zu sperren, indem die Hohlwelle 280, und dadurch die Zahnräder 256 und 258, mit sowohl dem Hohlrad 274 als auch dem Sonnenrad 272 verbunden wird, was bewirkt, dass sowohl das Sonnenrad 272 als auch das Hohlrad 274, und somit der gesamte Planetenradsatz 270, sowie das Abtriebselement 232, mit der gleichen Drehzahl rotieren.
  • Nach 6 werden neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und zwei Rückwärtsdrehzahlverhältnisse gemäß dem darin gezeigten Einrückplan erreicht. Die Drehmomentverhältniszahlenwerte werden mit den folgenden Zahnradzähnezahlen erreicht: Zahnrad 240 weist 57 Zähne auf; Zahnrad 242 weist 55 Zähne auf; Zahnrad 246 weist 59 Zähne auf; Zahnrad 244 weist 41 Zähne auf; Zahnrad 267 weist 70 Zähne auf; Zahnrad 250 weist 72 Zähne auf; Zahnrad 248 weist 75 Zähne auf; Zahnrad 252 weist 39 Zähne auf; Zahnrad 256 weist 59 Zähne auf; Zahnrad 260 weist 50 Zähne auf; Zahnrad 254 weist 48 Zähne auf; Zahnrad 258 weist 52 Zähne auf; Zahnrad 262 weist 59 Zähne auf; das Hohlrad 274 weist 85 Zähne auf, und das Sonnenrad 272 weist 35 Zähne auf. Wie es Fachleuten deutlich sein wird, können andere Zahnradzähnezahlen, die zu anderen Drehmomentverhältnis-, Verhältnisstufen- und Gesamtübersetzungsverhältnisabdeckungswerten führen, verwendet werden.
  • Die Vorgelegewelle 236 trägt Zahnräder, die in nur fünf koplanaren, kämmenden Zahnradsätzen angeordnet sind, und die Vorgelegewelle 238 trägt Zahnräder, die in nur vier koplanaren, kämmenden Zahnradsätzen angeordnet sind. Beispielsweise trägt die erste Vorgelegewelle 236 die Zahnräder 242, 267, 248, 260 und 262, die in nur fünf der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze angeordnet sind, wie es durch die Ebenen P1C, P2C, P3C, P4C bzw. P5C angegeben ist. Die zweite Vorgelegewelle 238 trägt die Zahnräder 246, 250, 252 und 254, die in nur vier der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze angeordnet sind, wie es durch die Ebenen P2C, P3C, P4C bzw. P5C angegeben ist. Indem der erste und zweite Stirnrädersatz dazu benutzt werden, eine Übersetzungsverhältnisänderung bereitzustellen, ist keine separate Kupplung für jedes der Zahnräder, die auf der ersten und zweiten Vorgelegewelle 236 und 238 getragen sind, erforderlich, um neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und zwei Rückwärtsdrehzahlverhältnisse bereitzustellen.
  • 7 veranschaulicht eine andere Ausführungsform eines Antriebsstrangs 310 mit einem Getriebe 314. Der Antriebsstrang 310 umfasst einen Motor 12 mit einer Motorwelle 20, die über einen Drehmomentwandler 16 mit einem Antriebselement 328 des Getriebes 314 verbunden ist. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 30 kann betätigt werden, um die Motorabtriebswelle 20 direkt mit dem Antriebselement 28 zu verbinden, wodurch der das Übersetzungsverhältnis verstärkende Effekt des Drehmomentwandlers 16 umgangen wird. Der Drehmomentwandler 16 umfasst einen Pumpenradabschnitt 18, einen Statorabschnitt 22, der an einem Getriebegehäuse 324 festgelegt ist, und einen Turbinenradabschnitt 26. Der Drehmomentwandler 16 arbeitet wie anhand von 1 beschrieben.
  • Das Antriebselement 328 ist mit einer Hauptwelle 334 verbunden. Das Getriebe 314 umfasst ferner eine erste Vorgelegewelle 336 und eine zweite Vorgelegewelle 338. Sowohl die erste als auch die zweite Vorgelegewelle 336, 338 sind von der Hauptwelle 334 beabstandet und liegen im Wesentlichen parallel zu dieser. Das Getriebe 314 ist betreibbar, um neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse (ein optionales zehntes Vorwärtsdrehzahlverhältnis) und zwei Rückwätsdrehzahlverhältnisse zwischen dem Antriebselement 328 und einem Abtriebselement 332 gemäß dem gleichen Einrückplan, wie er in der Wahrheitstabelle von 6 dargestellt und hierin besprochen wurde, bereitzustellen, obwohl die erreichten Verhältnisse aufgrund unterschiedlicher Zahnradzähnezahlen verschieden sein werden, was hierin besprochen wird.
  • Ein Zahnrad 340 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Hauptwelle 334 verbunden und kämmt ständig mit einem Zahnrad 342, das zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 336 verbunden ist. Die Zahnräder 340 und 342 werden als ein erster Stirnrädersatz bezeichnet und bilden einen ersten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P1D angegeben ist.
  • Ein Zahnrad 344 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Hauptwelle 334 verbunden und kämmt ständig mit einem Zahnrad 346, das zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 338 verbunden ist. Die Zahnräder 344 und 346 werden als ein zweiter Stirnrädersatz bezeichnet und bilden einen zweiten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P2D angegeben ist.
  • Ein Zahnrad 348 ist von der Hohlwelle 366 getragen und rotiert mit dieser, so dass es mit der ersten Vorgelegewelle 336 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 348 kämmt mit einem Zahnrad 350, das zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 338 verbunden ist. Die Vorgelegewellen 336 und 338 und die Hauptwelle 334 sind in einer dreieckigen Formation angeordnet, was zulässt, dass die Zahnräder 348 und 350 kämmen, ohne die Hauptwelle 334 zu stören, wie es in 7 angedeutet ist, indem das Zahnrad 348 teilweise gestrichelt hinter der Hauptwelle 334 gezeigt ist. Die Zahnräder 348 und 350 bilden einen dritten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P3D angegeben ist.
  • Ein Zahnrad 352 ist auf einer Hohlwelle 353 derart getragen, dass es mit der zweiten Vorgelegewelle 338 konzentrisch ist und mit dieser rotiert. Ein Zahnrad 354 ist an einer Hohlwelle 355 derart getragen, dass es mit der zweiten Vorgelegewelle 338 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 352 kämmt ständig mit einem Zahnrad 356, das auf einer Hohlwelle 380 derart getragen ist, dass es mit der Hauptwelle 334 konzentrisch ist und um diese rotiert. Ein Zahnrad 358 ist auf der Hohlwelle 380 getragen und kämmt ständig mit einem Zahnrad 354. Ein Zahnrad 360 ist auf einer Hohlwelle 361 derart getragen, dass es um die erste Vorgelegewelle 336 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 360 kämmt ständig mit dem Zahnrad 356. Das Zahnrad 352, das Zahnrad 356 und das Zahnrad 360 bilden einen vierten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P4B angegeben ist. Ein Zahnrad 362 ist auf einer Hohlwelle 363 derart getragen, dass es mit der ersten Vorgelegewelle 336 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 362 kämmt ständig mit dem Zahnrad 358. Das Zahnrad 354, das Zahnrad 358 und das Zahnrad 362 bilden einen fünften koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P5D angegeben ist.
  • Das Getriebe 314 umfasst ferner einen Planetenradsatz 370. Der Planetenradsatz 370 umfasst ein Sonnenrad 372, ein Hohlrad 374 und einen Träger 376. Der Träger 376 trägt drehbar mehrere Planetenräder 377, die mit sowohl dem Sonnenrad 372 als auch dem Hohlrad 374 kämmen. Das Sonnenrad 372 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit den Zahnrädern 356 und 358 über die Hohlwelle 380 und ein Nabenelement 382 verbunden. Der Träger 376 ist ständig mit dem Abtriebselement 332 verbunden.
  • Das Getriebe 314 umfasst acht Drehmomentübertragungsmechanismen. Einer dieser acht Drehmomentübertragungsmechanismen ist ein Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus CR, der eine rotierende Kupplung ist, die auf einer Hohlwelle 361 getragen ist und selektiv einrückbar ist, um das Zahnrad 348 zur gemeinsamen Rotation mit der Hohlwelle 361 zu verbinden. Wenn CR eingerückt ist, kann Drehmoment von dem dritten Satz koplanarer, kämmender Zahnräder, die in der Ebene P3D ausgerichtet sind, zu dem vierten Satz koplanarer, kämmender Zahnräder, die in der Ebene P4D ausgerichtet sind, übertragen werden. Die rotierende Kupplung CR ist in einen ansonsten leeren Raum zwischen dem ersten und vierten Satz koplanarer, kämmender Zahnräder gepackt (d. h. zwischen den Ebenen P1D und P4D) an der ersten Vorgelegewelle 336.
  • Zusätzlich zu dem Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus CR ist eine rotierende Kupplung C1 selektiv einrückbar, um das Zahnrad 352 und die Hohlwelle 353 zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 328 zu verbinden. Die rotierende Kupplung C2 ist selektiv einrückbar, um das Zahnrad 360 und die Hohlwelle 361 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 336 zu verbinden. Die rotierende Kupplung C3 ist selektiv einrückbar, um das Zahnrad 354 und die Hohlwelle 355 mit der zweiten Vorgelegewelle 338 zur gemeinsamen Rotation zu verbinden. Die Kupplung C4 ist eine Umgehungskupplung, die selektiv einrückbar ist, um die Hauptwelle 334 direkt mit dem Sonnenrad 372 zu verbinden, wobei die erste und zweite Vorgelegewelle 336, 338 umgangen werden. Die Kupplung C5 ist eine rotierende Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um die Hohlwelle 363 und das Zahnrad 362 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 336 zu verbinden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus C6 ist eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad 374 mit dem Getriebegehäuse 324 zu verbinden. Die rotierende Kupplung C7 wird als eine Sperrkupplung bezeichnet, da sie selektiv einrückbar ist, um sowohl das Hohlrad 374 als auch das Sonnenrad 372 zur gemeinsamen Rotation zu verbinden, wodurch bewirkt wird, dass der gesamte Planetenradsatz 370 und das Abtriebselement 332 mit der gleichen Drehzahl wie die Hohlwelle 380 und die Zahnräder 356 und 358 rotieren.
  • Wie es aus der obigen Besprechung und aus 7 deutlich ist, trägt die erste Vorgelegewelle 336 Zahnräder in nur vier der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze, wie es durch die Ebenen P1D, P2D, P4D und P5D angegeben ist. Die zweite Vorgelegewelle 338 trägt Zahnräder in vier der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze, wie es durch die Ebenen P2D, P3D, P4D und P5D angegeben ist. Durch die Benutzung des ersten Stirnrädersatzes (Zahnräder 340 und 342) und des zweiten Stirnrädersatzes (Zahnräder 344 und 346), um ein Übersetzungsverhältnis bereitzustellen, und durch Benutzung des Planetenradsatzes 370, kann die Anzahl von Kupplungen und Zahnrädern, die angeordnet und von den Vorgelegewellen 336 und 338 getragen werden müssen, minimiert werden, wodurch eine Minimierung der Gesamtlänge der Vorgelegewellen 336 und 338 zugelassen wird.
  • In den 8A und 8B ist eine andere Ausführungsform des Getriebes 414 dargestellt. Ein Antriebsstrang 410 umfasst einen Motor 12, der über eine Motorwelle 22 und einen Drehmomentwandler 16 mit einem Antriebselement 428 des Getriebes 414 verbunden ist. Das Getriebe 414 liefert neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse (und ein optionales zehntes Vorwärtsdrehzahlverhältnis) und zwei Rückwärtsdrehzahlverhältnisse zwischen dem Antriebselement 428 und dem Abtriebselement 432 gemäß dem Einrückplan von 6, wie es hierin besprochen wird, wobei aber die Drehmomentverhältnisse und Verhältnisstufen bereitgestellt werden, die in dem Schaubild von 9 aufgelistet sind. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 30 kann betätigt werden, um die Motorabtriebswelle 20 direkt mit dem Antriebselement 428 zu verbinden, wobei der das Übersetzungsverhältnis verstärkende Effekt des Drehmomentwandlers 16 umgangen wird. Der Drehmomentwandler 16 umfasst einen Pumpenradabschnitt 18, einen Statorabschnitt 22, der an einem Getriebegehäuse 424 festgelegt ist, und einen Turbinenradabschnitt 26. Der Drehmomentwandler 16 arbeitet, wie es anhand von 1 beschrieben ist.
  • Das Getriebe 414 umfasst eine Hauptwelle 434 und eine erste und zweite Vorgelegewelle 436 bzw. 438, die von der Hauptwelle 434 beabstandet sind und im Wesentlichen parallel zu dieser liegen. Ein Zahnrad 440 ist zur gemeinsamen Rotation auf der Hauptwelle 434 getragen und kämmt mit einem Zahnrad 442, das zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 436 getragen ist. Die Zahnräder 440 und 442 bilden einen ersten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur ersten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P1E angegeben ist. Die Zahnräder 440 und 442 werden hierin als ein erster Stirnrädersatz bezeichnet. Ein Zahnrad 444 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Hauptwelle 434 getragen und kämmt mit einem Zahnrad 446, das zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 438 getragen ist. Das Zahnrad 444 und das Zahnrad 446 bilden einen zweiten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P2E angegeben ist. Die Zahnräder 444 und 446 werden hierin als ein zweiter Stirnrädersatz bezeichnet.
  • Ein Zahnrad 452 ist von einer Hohlwelle 453 derart getragen, dass es mit der zweiten Vorgelegewelle 438 konzentrisch ist und um diese rotiert. Ein Zahnrad 454 ist von einer Hohlwelle 455 derart getragen, dass es mit der zweiten Vorgelegewelle 438 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 452 kämmt ständig mit einem Zahnrad 456, das von der Hohlwelle 480 derart getragen ist, dass es mit der Hauptwelle 434 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 454 kämmt ständig mit einem Zahnrad 458, das auch zur Rotation mit der Hohlwelle 480 derart getragen ist, dass es mit der Hauptwelle 434 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 456 kämmt ständig mit einem Zahnrad 460, das zur Rotation mit einer Hohlwelle 461 derart getragen ist, dass es mit der ersten Vorgelegewelle 436 konzentrisch ist und um diese rotiert. Ein Zahnrad 458 kämmt ständig mit einem Zahnrad 462, das zur Rotation mit einer Hohlwelle 463 derart getragen ist, dass es mit der ersten Vorgelegewelle 436 konzentrisch ist und um diese rotiert. Die Zahnräder 452, 456 und 460 bilden teilweise einen dritten koplanaren kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P3E angegeben ist.
  • Ein zusätzliches Zahnrad 467 ist an einer Hohlwelle 466 zur Rotation derart getragen, dass es mit der ersten Vorgelegewelle 436 konzentrisch ist und um diese rotiert. In Bezug auf 8B ist ein Rückwärtsclusterzahnrad mit einer Welle 464, die als eine Rückwärtswelle bezeichnet werden kann, von der Hauptwelle 434 und den Vorgelegewellen 436 und 438 verschoben. Die Rückwärtswelle 464 trägt ein Zahnrad 468 zur gemeinsamen Rotation damit sowie ein Zahnrad 465 zur gemeinsamen Rotation damit. Die Rückwärtswelle 464 ist derart positioniert, dass das Zahnrad 468 ständig mit dem Zahnrad 467 kämmt und das Zahnrad 465 ständig mit dem Zahnrad 456 kämmt, wie es in 8B angegeben ist. Das Getriebe 414 umfasst acht Drehmomentübertragungsmechanismen. Einer der acht Drehmomentübertragungsmechanismen ist ein Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus CR, der selektiv einrückbar ist, um die Hohlwelle 466 und das Zahnrad 467 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 436 zu verbinden. Wenn CR eingerückt ist, kann Drehmoment von dem ersten Satz koplanarer, kämmender Zahnräder, die in der Ebene P2E ausgerichtet sind (d. h. Zahnräder 440 und 442) durch Zahnrad 467 mit den Zahnrädern, die an der Rückwärtswelle 464 getragen sind (d. h. Zahnräder 468 und 465), zu Zahnrad 456 in den dritten Satz koplanarer, kämmender Zahnräder, die in der Ebene P3E ausgerichtet sind, übertragen werden. Auf diese Weise wird Drehmoment von dem ersten Satz koplanarer, kämmender Zahnräder zu dem dritten Satz koplanarer, kämmender Zahnräder übertragen. Das Zahnrad 467 und das Zahnrad 468 bilden einen vierten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P4E angegeben ist. Das Zahnrad 465 bildet teilweise den dritten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, der in der Ebene P3E ausgerichtet ist. Die Zahnräder 454, 458 und 462 bilden einen fünften koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P5E angegeben ist.
  • Das Getriebe 414 umfasst ferner einen Planetenradsatz 470. Der Planetenradsatz 470 umfasst ein Sonnenrad 472, ein Hohlrad 474 und einen Träger 476, der mehrere Planetenräder 477 in kämmendem Eingriff mit sowohl dem Sonnenrad 472 als auch dem Hohlrad 474 drehbar trägt. Das Sonnenrad 482 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Zahnrad 456 und dem Zahnrad 458 über die Hohlwelle 480 und ein Nabenelement 482 verbunden. Der Träger 476 ist ständig mit dem Abtriebselement 432 verbunden.
  • Zusätzlich zu dem Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus CR umfasst das Getriebe 414 sieben zusätzliche Drehmomentübertragungsmechanismen. Eine rotierende Kupplung C1 ist auf der zweiten Vorgelegewelle 438 getragen und selektiv einrückbar, um das Zahnrad 452 und die Hohlwelle 453 mit der zweiten Vorgelegewelle 438 zur gemeinsamen Rotation zu verbinden. Zusätzlich ist eine rotierende Kupplung C2 auf der zweiten Vorgelegewelle 438 getragen und selektiv einrückbar, um das Zahnrad 454 und die Hohlwelle 455 zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 438 zu verbinden. Eine rotierende Kupplung C5 ist auf der ersten Vorgelegewelle 436 getragen und selektiv einrückbar, um das Zahnrad 462 und die Hohlwelle 463 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 436 zu verbinden. Eine rotierende Kupplung C3 ist auf der ersten Vorgelegewelle 436 getragen und selektiv einrückbar, um das Zahnrad 460 und die Hohlwelle 461 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 436 zu verbinden. Eine rotierende Kupplung C4 kann als ein Umgehungsdrehmomentübertragungsmechanismus bezeichnet werden und ist selektiv einrückbar, um die Hauptwelle 434 direkt mit dem Sonnenrad 472 zu verbinden, wobei die erste und zweite Vorgelegewelle 436, 438 umgangen werden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C6 ist eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad 474 an dem Getriebegehäuse 424 festzulegen. Eine rotierende Kupplung C7 ist hierin als eine Sperrkupplung bezeichnet, da sie selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad 472 zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlrad 474 sowie mit der Hohlwelle 480 und den Zahnrädern 456 und 454 zu verbinden. Da das Hohlrad 474 und das Sonnenrad 472 mit der gleichen Drehzahl rotieren, rotiert der gesamte Planetenradsatz 470 mit der gleichen Drehzahl, und man sagt, dass er ”gesperrt” ist. Deshalb rotiert auch das Abtriebselement 432 mit der gleichen Drehzahl wie die Hohlwelle 480.
  • Es wird aus den 8A und 8B und der obigen Diskussion deutlich, dass die erste Vorgelegewelle 436 Zahnräder in nur vier der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze trägt, wie es durch die Ebenen P1E, P3E, P4E und P5E angegeben ist. Die zweite Vorgelegewelle 438 trägt Zahnräder in nur drei der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze, wie es durch die Ebenen P2E, P3E und P5E angegeben ist. Da der erste und zweite Stirnrädersatz, d. h. die Zahnräder 440 und 442 bzw. die Zahnräder 444 und 446, jeweils verwendet werden, um eine Übersetzungsverhältnisänderung vorzusehen, und der Planetenradsatz 470 für eine weitere Übersetzungsverhältnisabdeckung benutzt werden kann, ist die Anzahl von Bauteilen, die an der ersten und zweiten Vorgelegewelle 436, 438 erforderlich ist, minimiert, was eine Minimierung der Gesamtlänge der Vorgelegewellen 436 und 438 ermöglicht.
  • Die Drehmomentverhältnisse und Verhältnisstufen, die in 9 dargestellt sind, werden unter Verwendung der folgenden Zahnradzähnezahlen erreicht: Zahnrad 440 weist 57 Zähne auf; Zahnrad 442 weist 55 Zähne auf; Zahnrad 444 weist 41 Zähne auf; Zahnrad 446 weist 59 Zähne auf; Zahnrad 452 weist 39 Zähne auf; Zahnrad 454 weist 48 Zähne auf; Zahnrad 454 weist 59 Zähne auf; Zahnrad 458 weist 52 Zähne auf; Zahnrad 460 weist 50 Zähne auf; Zahnrad 462 weist 59 Zähne auf; Zahnrad 465 weist 34 Zähne auf; Zahnrad 467 weist 35 Zähne auf; Zahnrad 468 weist 45 Zähne auf; das Hohlrad 474 weist 85 Zähne auf; und das Sonnenrad 472 weist 35 Zähne auf. In den 10A und 10B ist eine andere Ausführungsform eines Antriebsstrangs 510 des Getriebes 514 dargestellt. Der Antriebsstrang 510 umfasst einen Motor 12, der mit einer Motorabtriebswelle 20 verbunden ist, die über einen Drehmomentwandler 16 mit einem Antriebselement 528 des Getriebes 514 verbunden ist. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 30 kann betätigt werden, um die Motorabtriebswelle 20 direkt mit dem Antriebselement 528 zu verbinden, wobei der das Übersetzungsverhältnis verstärkende Effekt des Drehmomentwandlers 16 umgangen wird. Der Drehmomentwandler 16 umfasst einen Pumpenradabschnitt 18, einen Statorabschnitt 22, der an einem Getriebegehäuse 524 festgelegt ist, und einen Turbinenradabschnitt 26. Der Drehmomentwandler 16 arbeitet wie anhand von 1 beschrieben. Das Getriebe 514 ist betreibbar, um neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse (und ein optionales zehntes Vorwärtsdrehzahlverhältnis) und zwei Rückwärtsdrehzahlverhältnisse gemäß dem Einrückplan von 6 und wie es hierin beschrieben ist, bereitzustellen, liefert aber unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufgrund der hierin angegebenen unterschiedlichen Zahnradzähnezahlen. Fachleute werden leicht verstehen, wie die Drehzahl- und Drehmomentverhältnisse zu berechnen sind, die unter Verwendung der hierin angegebenen Zahnradzähnezahlen erreicht werden.
  • Das Getriebe 514 umfasst eine Hauptwelle 534 und eine erste bzw. zweite Vorgelegewelle 536, 538, die von der Hauptwelle 534 beabstandet sind und im Allgemeinen parallel zu dieser liegen. Ein Zahnrad 540 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Hauptwelle 534 getragen und kämmt ständig mit einem Zahnrad 542, das zur gemeinsamen Rotation von der ersten Vorgelegewelle 536 getragen ist. Die Zahnräder 540 und 542 bilden teilweise einen ersten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P1F angegeben ist. Die Zahnräder 540 und 542 werden hierin als ein erster Stirnrädersatz bezeichnet. Ein Zahnrad 544 ist zur gemeinsamen Rotation auf der Hauptwelle 534 getragen. Das Zahnrad 544 kämmt ständig mit einem Zahnrad 546, das zur gemeinsamen Rotation auf der zweiten Vorgelegewelle 538 getragen ist. Die Zahnräder 544 und 546 werden hierin als ein zweiter Stirnrädersatz bezeichnet. Die Zahnräder 544 und 546 bilden einen zweiten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P2F angegeben ist. Ein Zahnrad 552 ist auf der Hohlwelle 553 derart getragen, dass es mit der zweiten Vorgelegewelle 538 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 552 kämmt ständig mit einem Zahnrad 556, das auf der Hohlwelle 580 derart getragen ist, dass es mit der Hauptwelle 534 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 556 kämmt ständig mit einem Zahnrad 560, das auf einer Hohlwelle 561 derart getragen ist, dass es mit der ersten Vorgelegewelle 536 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 552, das Zahnrad 556 und das Zahnrad 560 bilden teilweise einen dritten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P3F angegeben ist.
  • Ein Zahnrad 554 ist zur Rotation auf einer Hohlwelle 555 derart getragen, dass es mit der zweiten Vorgelegewelle 538 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 554 kämmt ständig mit einem Zahnrad 558, das zur Rotation mit der Hohlwelle 580 derart getragen ist, dass es mit der Hauptwelle 534 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 558 kämmt ständig mit einem Zahnrad 562, das an einer Hohlwelle 563 derart getragen ist, dass es mit der ersten Vorgelegewelle 536 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 554, das Zahnrad 558 und das Zahnrad 562 bilden einen vierten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P4F angegeben ist.
  • Nach 10B ist eine Rückwärtswelle 564 in einer anderen Ebene als die Hauptwelle 534 und die Vorgelegewellen 536 und 538 angeordnet. Die Rückwärtswelle 564 weist ein Zahnrad 568 auf, das zur gemeinsamen Rotation auf dieser getragen ist. Ein Zahnrad 565 ist von einer Hohlwelle 566 derart getragen, dass es mit der Rückwärtswelle 564 konzentrisch ist und um diese rotiert. Die Rückwärtswelle 564 ist derart angeordnet, dass das Zahnrad 568 ständig mit dem Zahnrad 540 kämmt und Teil des ersten koplanaren, kämmenden Zahnradsatzes ist, dessen koplanare Natur durch die Ebene P1F angegeben ist. Zusätzlich kämmt ein Zahnrad 567 ständig mit dem Zahnrad 565 und ist positioniert, um mit dem Zahnrad 556 zu kämmen. Somit bilden beide Zahnräder 565 und 567 teilweise den dritten koplanaren kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P3F angegeben ist.
  • Das Getriebe 514 umfasst acht Drehmomentübertragungsmechanismen, die einen Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus CR umfassen, der eine rotierende Kupplung ist, die auf einer Hohlwelle 566 getragen ist und selektiv einrückbar ist, um das Zahnrad 565 und die Hohlwelle 566 zur gemeinsamen Rotation mit der Rückwärtswelle 564 zu verbinden. Die selektive Einrückung der Kupplung CR ermöglicht eine Übertragung von Drehmoment von dem Zahnrad 540 des ersten Satzes koplanarer, kämmender Zahnräder in Ebene P1F zu dem Zahnrad 556 des dritten Satzes koplanarer, kämmender Zahnräder in Ebene P3F.
  • Wieder nach 10A umfasst das Getriebe 514 auch einen Planetenradsatz 570. Der Planetenradsatz 570 umfasst ein Sonnenrad 572, ein Hohlrad 574 und einen Träger 576, der mehrere Planetenräder 577 drehbar trägt, die mit sowohl dem Sonnenrad 572 als auch dem Hohlrad 574 kämmen. Das Sonnenrad 572 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Zahnrad 556 und dem Zahnrad 558 über die Hohlwelle 580 und ein Nabenelement 582 verbunden. Der Träger 576 ist ständig mit dem Abtriebselement 532 verbunden.
  • Zusätzlich zu der Rückwärtskupplung CR umfasst das Getriebe 514 eine rotierende Kupplung C1, die von der zweiten Vorgelegewelle 538 getragen ist und selektiv einrückbar ist, um das Zahnrad 554 und die Hohlwelle 555 zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 538 zu verbinden. Das Getriebe 514 umfasst ferner eine rotierende Kupplung C2, die auf der ersten Vorgelegewelle 536 getragen ist und selektiv einrückbar ist, um das Zahnrad 562 und die Hohlwelle 563 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 536 zu verbinden. Eine rotierende Kupplung C3 ist auf der zweiten Vorgelegewelle 538 getragen und selektiv einrückbar, um das Zahnrad 552 und die Hohlwelle 553 zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 538 zu verbinden. Eine rotierende Kupplung C4 wird hierin als eine Umgehungskupplung bezeichnet und ist selektiv einrückbar, um die Hauptwelle 534 mit dem Sonnenrad 572 zu verbinden, wodurch die erste bzw. die zweite Vorgelegewelle 536, 538 umgangen werden. Eine rotierende Kupplung C5 ist auf der ersten Vorgelegewelle 536 getragen und selektiv einrückbar, um das Zahnrad 560 und die Hohlwelle 561 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 536 zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C6 ist eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad 574 an dem Getriebegehäuse 524 festzulegen. Eine rotierende Kupplung C7 wird hierin als eine Sperrkupplung bezeichnet, da sie selektiv einrückbar ist, um sowohl das Hohlrad 574 als auch das Sonnenrad 572 zur gemeinsamen Rotation mit den Zahnrädern 556 und 558 und der Hohlwelle 580 zu verbinden. Da das Sonnenrad 572 und das Hohlrad 574 mit der gleichen Drehzahl rotieren, rotieren der gesamte Planetenradsatz 570 und das Abtriebselement 532 mit der gleichen Drehzahl wie die Hohlwelle 580. Wie es aus den 10A und 10B und der obigen Besprechung deutlich< wird, trägt die erste Vorgelegewelle 536 Zahnräder in nur drei der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze, die durch die Ebenen P1F, P3F und P4F angegeben sind. Die zweite Vorgelegewelle 538 trägt Zahnräder in nur drei der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze, die durch die Ebenen P2F, P3F und P4F angegeben sind. Somit sind durch Benutzung der ersten und zweiten Stirnrädersätze, d. h. des ersten Stirnrädersatzes (Zahnräder 540 und 542) und des zweiten Stirnrädersatzes (Zahnräder 544 und 546), um einen Übersetzungsverhältniswechsel herzustellen, und durch Vorsehen eines Planetenradsatzes 570, um einen Übersetzungsverhältniswechsel bereitzustellen, nur zwei rotierende Kupplungen an jeder der Vorgelegewellen 536, 538 notwendig, um neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse (und ein optionales zehntes Vorwärtsdrehzahlverhältnis) und zwei Rückwärtsdrehzahlverhältnisse bereitzustellen.
  • Das Getriebe 514 wird gemäß dem Einrückplan von 6 betrieben, liefert aber unterschiedliche Drehmomentverhältnisse und Stufen gemäß den folgenden Zahnradzähnezahlen: Zahnrad 540 weist 54 Zähne auf; Zahnrad 542 weist 44 Zähne auf; Zahnrad 544 weist 48 Zähne auf; Zahnrad 546 weist 53 Zähne auf; Zahnrad 552 weist 48 Zähne auf; Zahnrad 556 weist 50 Zähne auf; Zahnrad 560 weist 48 Zähne auf; Zahnrad 554 weist 34 Zähne auf; Zahnrad 558 weist 66 Zähne auf; Zahnrad 562 weist 34 Zähne auf; Zahnrad 568 weist 58 Zähne auf; Zahnrad 565 weist 34 Zähne auf; Zahnrad 567 ist ein Zwischenrad und kann irgendeine Anzahl von Zähnen aufweisen, ohne das Drehmomentverhältnis zu beeinflussen; das Hohlrad 574 weist 85 Zähne auf; und das Sonnenrad 572 weist 35 Zähne auf. Wie es Fachleuten deutlich sein wird, können andere Zahnradzähnezahlen, die zu anderen Drehmomentverhältnis-, Verhältnisstufen- und Gesamtübersetzungsverhältnisabdeckungswerten führen, verwendet werden.
  • Die 11A und 11B veranschaulichen eine andere Ausführungsform eines Getriebes 614. Ein Antriebsstrang 610 umfasst einen Motor 12 mit einer Motorabtriebswelle 12, die durch einen Drehmomentwandler 16 mit einem Antriebselement 628 des Getriebes 614 verbunden ist. Das Getriebe 614 ist betreibbar, um zumindest neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse (und ein optionales zehntes Vorwärtsdrehzahlverhältnis) und zwei Rückwärtsdrehzahlverhältnisse zwischen dem Antriebselement 628 und dem Abtriebselement 632 gemäß dem Einrückplan der Wahrheitstabelle von 6 bereitzustellen, aber mit unterschiedlichen Zahlenwerten und unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisstufen gemäß den Zahnradzähnezahlen, die hierin beschrieben werden. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 30 kann betätigt werden, um die Motorabtriebswelle 20 direkt mit dem Antriebselement 628 zu verbinden, wobei der das Übersetzungsverhältnis verstärkende Effekt des Drehmomentwandlers 16 umgangen wird. Der Drehmomentwandler 16 umfasst einen Pumpenradabschnitt 18, einen Statorabschnitt 22, der an dem Getriebegehäuse 624 festgelegt ist, und einen Turbinenradabschnitt 26. Der Drehmomentwandler 16 arbeitet wie anhand von 1 beschrieben.
  • Das Getriebe 614 umfasst eine Hauptwelle 634 und eine erste und zweite Vorgelegewelle 636 bzw. 638, die von der Hauptwelle 634 beabstandet sind und im Wesentlichen parallel zu dieser liegen. Ein Zahnrad 644 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Hauptwelle 634 verbunden und kämmt ständig mit einem Zahnrad 646, das zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 638 verbunden ist. Das Zahnrad 644 und das Zahnrad 646 bilden teilweise einen zweiten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P2G angegeben ist.
  • Das Zahnrad 644 und das Zahnrad 646 werden hierin als ein zweiter Stirnrädersatz bezeichnet.
  • Ein Zahnrad 640 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Hauptwelle 634 getragen. Das Zahnrad 640 kämmt ständig mit einem Zahnrad 642, das zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 636 getragen ist. Das Zahnrad 640 und das Zahnrad 642 werden hierin als der erste Stirnrädersatz bezeichnet. Das Zahnrad 640 und das Zahnrad 642 bilden einen ersten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P1G angegeben ist.
  • Ein Zahnrad 652 ist von einer Hohlwelle 653 derart getragen, dass es mit der zweiten Vorgelegewelle 638 konzentrisch ist und um diese drehbar ist. Das Zahnrad 652 kämmt ständig mit einem Zahnrad 656, das von einer Hohlwelle 680 derart getragen ist, dass es mit der Hauptwelle 634 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 656 kämmt ständig mit dem Zahnrad 652. Das Zahnrad 656 kämmt mit einem Zahnrad 660, das von einer Hohlwelle 661 derart getragen ist, dass es mit der ersten Vorgelegewelle 636 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 652, das Zahnrad 656 und das Zahnrad 660 bilden teilweise einen dritten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P3G angegeben ist.
  • Ein Zahnrad 654 ist von einer Hohlwelle 655 derart getragen, dass es um die zweite Vorgelegewelle 638 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 654 kämmt ständig mit einem Zahnrad 658, das von einer Hohlwelle 680 derart getragen ist, dass es mit der Hauptwelle 634 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 658 kämmt ständig mit einem Zahnrad 662, das von einer Hohlwelle 663 derart getragen ist, dass es mit der ersten Vorgelegewelle 636 konzentrisch ist und um diese rotiert. Das Zahnrad 654, das Zahnrad 658 und das Zahnrad 662 bilden einen vierten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz, dessen koplanare Natur durch die Ebene P4G angegeben ist.
  • Nach 11B umfasst das Getriebe 614 darüber hinaus eine Rückwärtswelle 664, die von der Hauptwelle 634 und den Vorgelegewellen 636 und 638 verschoben ist. Ein Zahnrad 668 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Rückwärtswelle 664 getragen. Die Rückwärtswelle 664 ist derart positioniert, dass das Zahnrad 668 ständig mit dem Zahnrad 646 kämmt und teilweise den zweiten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz bildet. Ein Zahnrad 665 ist auf einer Hohlwelle 666 derart getragen, dass es mit der Rückwärtswelle 664 konzentrisch ist und um diese drehbar ist. Das Zahnrad 665 kämmt ständig mit dem Zahnrad 656 und bildet teilweise den dritten koplanaren, kämmenden Zahnradsatz.
  • Das Getriebe 614 umfasst acht Drehmomentübertragungsmechanismen, die eine rotierende Kupplung CR, den Rückwartsdrehmomentübertragungsmechanismus, umfassen, die selektiv einrückbar ist, um das Zahnrad 665 und die Hohlwelle 666 zur gemeinsamen Rotation mit der Rückwärtswelle 664 zu verbinden. Die Einrückung der Kupplung CR ermöglicht eine Übertragung von Drehmoment von dem Zahnrad 646 des zweiten koplanaren, kämmenden Zahnradsatzes zu dem Zahnrad 656 des dritten koplanaren, kämmenden Zahnradsatzes über die Rückwärtswelle 664 und die Zahnräder 668 und 665.
  • Nach 11A umfasst das Getriebe 614 einen Planetenradsatz 670, der ein Sonnenrad 672, ein Hohlrad 674 und einen Träger 676 aufweist, der mehrere Planetenräder 677 drehbar trägt, die ständig mit dem Sonnenrad 672 und dem Hohlrad 674 kämmen. Der Träger 676 ist ständig mit dem Abtriebselement 632 verbunden. Die Zahnräder 656 und das Zahnrad 658 sind ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 672 über die Hohlwelle 680 und ein Nabenelement 682 verbunden.
  • Zusätzlich zu der Kupplung CR, dem Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus, umfasst das Getriebe 614 eine rotierende Kupplung C1, die auf der zweiten Vorgelegewelle 638 getragen ist und selektiv einrückbar ist, um das Zahnrad 652 und die Hohlwelle 653 zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 638 zu verbinden. Eine rotierende Kupplung C2 ist auf der ersten Vorgelegewelle 636 getragen und selektiv einrückbar, um das Zahnrad 660 und die Hohlwelle 661 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 636 zu verbinden. Eine rotierende Kupplung C3 ist auf der zweiten Vorgelegewelle 638 getragen und selektiv einrückbar, um das Zahnrad 654 und die Hohlwelle 655 zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 638 zu verbinden. Eine rotierende Kupplung C4 ist hierin als eine Umgehungskupplung bezeichnet und ist selektiv einrückbar, um die Hauptwelle 634 direkt mit dem Sonnenrad 672 zu verbinden, wodurch die erste und zweite Vorgelegewelle 636 bzw. 638 umgangen werden. Eine rotierende Kupplung C5 ist auf der ersten Vorgelegewelle 636 getragen und selektiv einrückbar, um das Zahnrad 662 und die Hohlwelle 663 zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle 636 zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus C6 ist eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad 674 an dem Getriebegehäuse 624 festzulegen. Eine rotierende Kupplung C7 wird hierin als eine Sperrkupplung bezeichnet und ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 674 zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 672 zu verbinden, wodurch bewirkt wird, dass der gesamte Planetenradsatz 670 und das Abtriebselement 632 mit der gleichen Drehzahl wie die Zahnräder 656, 658 und die Hohlwelle 680 rotieren.
  • Wie es aus den 11A und 11B und der obigen Besprechung deutlich wird, trägt die erste Vorgelegewelle 636 Zahnräder in nur drei der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze, wie es durch die Ebenen P1G, P3G und P4G angegeben ist. Die zweite Vorgelegewelle 638 trägt Zahnräder in nur drei der koplanaren, kämmenden Zahnradsätze, wie es durch die Ebenen P2G, P3G und P4G angegeben ist. Durch die Benutzung des ersten Stirnrädersatzes (Zahnräder 640 und 642) und des zweiten Stirnrädersatzes (Zahnräder 644 und 646), um einen Übersetzungsverhältniswechsel bereitzustellen, und durch Vorsehen des Planetenradsatzes 670, der einen Übersetzungsverhältniswechsel bereitstellt, sind nur zwei rotierende Kupplungen an jeder der Vorgelegewellen 636, 638 notwendig, wodurch die Gesamtlänge der Vorgelegewellen 636, 638 minimiert wird.
  • Das Getriebe 614 der 11A und 11B wird gemäß dem Einrückplan der Wahrheitstabelle von 6 betrieben, liefert aber unterschiedliche Zahlenwerte für die Drehmomentverhältnisse, Drehzahlverhältnisse und Verhältnisstufen gemäß den folgenden Zahnradzähnezahlen: Zahnrad 640 weist 54 Zähne auf; Zahnrad 642 weist 44 Zähne auf; Zahnrad 644 weist 48 Zähne auf; Zahnrad 646 weist 53 Zähne auf; Zahnrad 652 weist 34 Zähne auf; Zahnrad 654 weist 48 Zähne auf; Zahnrad 656 weist 66 Zähne auf; Zahnrad 658 weist 50 Zähne auf; Zahnrad 660 weist 34 Zähne auf; Zahnrad 662 weist 48 Zähne auf; Zahnrad 668 weist 48 Zähne auf; Zahnrad 665 weist 35 Zähen auf; das Hohlrad 674 weist 85 Zähne auf; und das Sonnenrad 672 weist 35 Zähne auf. Wie es Fachleuten deutlich sein wird, können andere Zahnradzähnezahlen, die zu anderen Drehmomentverhältnis-, Verhältnisstufen- und Gesamtübersetzungsverhältnisabdeckungswerten führen, verwendet werden. Jede der hierin beschriebenen Getriebeausführungsformen zeichnet sich durch das Fehlen von Doppelantriebskupplungen und Doppelabtriebskupplungen aus. Fachleute werden leicht verstehen, dass ”Doppelantriebskupplungen” abwechselnd selektiv einrückbare Kupplungen sind, die Drehmoment abwechselnd zu den beiden Vorgelegewellen in einem herkömmlichen Vorgelegewellengetriebe übertragen. Ähnlich sind ”Doppelabtriebskupplungen” abwechselnd selektiv einrückbare Kupplungen, die auf den beiden Vorgelegewellen eines herkömmlichen Vorgelegewellengetriebes getragen sind, die abwechselnd einrückbar sind, um Drehmoment von den jeweiligen Vorgelegewellen auf das Abtriebselement zu übertragen.

Claims (19)

  1. Getriebe (14), umfassend: ein Antriebselement (28); ein Abtriebselement (32); eine Hauptwelle (34), die zur gemeinsamen Rotation mit dem Antriebselement (28) verbunden ist; eine erste und eine zweite Vorgelegewelle (36, 38), die jeweils von der Hauptwelle beabstandet sind und parallel zu dieser liegen; mehrere Zahnräder (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62) zum Übertragen von Drehmoment zwischen der Hauptwelle, der ersten Vorgelegewelle (36) und der zweiten Vorgelegewelle (38), wobei die mehreren Zahnräder (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62) mehrere jeweils in sich koplanare, kämmende Zahnradsätze bilden; wobei jede der Vorgelegewellen (36, 38) verschiedene der kämmenden Zahnräder (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62) aufweist, die mit dieser konzentrisch sind und die nicht mehr als vier der Zahnradsätze teilweise bilden; wobei die Zahnradsätze umfassen: einen ersten Stirnrädersatz (40, 42), der einen ersten der Zahnradsätze bildet, um Drehmoment von der Hauptwelle (34) nur zu der ersten Vorgelegewelle (36) zu übertragen; einen zweiten Stirnrädersatz (44, 46), der einen zweiten der Zahnradsätze bildet, um Drehmoment von der Hauptwelle (34) nur zu der zweiten Vorgelegewelle (38) zu übertragen; einen dritten und einen vierten Stirnrädersatz (52, 56, 60; 54, 58, 62), von denen ein jeder ein um die erste Vorgelegewelle (36) drehbares Zahnrad (60; 62), ein damit kämmendes und um die Hauptwelle (34) drehbares Zahnrad (56; 58) sowie ein damit kämmendes und um die zweite Vorgelegewelle (38) drehbares Zahnrad (52; 54) umfasst, wobei die um die Hauptwelle (34) drehbaren Zahnräder (56; 58) des dritten und vierten Stirnrädersatzes (52, 56, 60; 54, 58, 62) über eine Hohlwelle (80) miteinander verbunden sind; einen Planetenradsatz (70), dessen Sonnenrad (72) über ein Nabenelement (82) mit der Hohlwelle (80) verbunden ist, die die um die Hauptwelle (34) drehbaren Zahnräder (56; 58) des dritten und vierten Stirnrädersatzes (52, 56, 60; 54, 58, 62) miteinander verbindet, wobei der Planetenradsatz (70) funktional zwischen das Antriebselement (28) und das Abtriebselement (32) geschaltet ist, das zur gemeinsamen Rotation mit einem Träger (76) des Planetenradsatzes (70) verbunden ist; wobei alle Zahnradsätze axial zwischen dem Antriebselement (28) und dem Planetenradsatz (70) beabstandet sind; und acht Drehmomentübertragungsmechanismen (C1–C7, D), von denen vier (C1, C2, C3, C5) selektiv einrückbar sind, um die um die beiden Vorgelegewellen (36, 38) drehbaren Zahnräder des dritten und vierten Stirnrädersatzes (52, 56, 60; 54, 58, 62) selektiv zur gemeinsamen Rotation mit der jeweiligen Vorgelegewelle (36, 38) zu verbinden, von denen eine (C4) selektiv einrückbar ist, um die Hauptwelle (34) mit einem Sonnenrad (72) des Planetenradsatzes (70) zu verbinden, von denen eine (C6) selektiv einrückbar ist, um ein Hohlrad (74) des Planetenradsatzes (70) mit einem Getriebegehäuse (24) zu verbinden, und von denen eine (C7) selektiv einrückbar ist, um den Planetenradsatz (70) zu sperren, wobei die acht Drehmomentübertragungsmechanismen (C1–C7, D) selektiv einrückbar sind, um zumindest teilweise zumindest neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und zumindest ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis zwischen dem Antriebselement (28) und dem Abtriebselement (32) herzustellen.
  2. Getriebe nach Anspruch 1, wobei die mehreren Zahnräder (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62) ein erstes Zahnrad (48), das mit der ersten Vorgelegewelle (36) konzentrisch ist, und ein zweites Zahnrad (50), das mit der zweiten Vorgelegewelle (38) konzentrisch ist, umfassen, um Drehmoment zwischen den Vorgelegewellen (36, 38) zu übertragen; wobei das erste und zweite Zahnrad (48, 50) zumindest teilweise einen dritten der Zahnradsätze bilden; wobei der erste und zweite Stirnrädersatz axial zwischen dem Antriebselement (28) und dem dritten der Zahnradsätze beabstandet sind; und wobei einer der acht Drehmomentübertragungsmechanismen ein Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus ist, der selektiv einrückbar ist, um zumindest teilweise das Rückwärtsdrehzahlverhältnis herzustellen, indem Drehmoment von einem der Stirnrädersätze (40, 42; 44, 46) zu zumindest einem der Zahnräder (48, 50), das teilweise den dritten der Zahnradsätze bildet, übertragen wird.
  3. Getriebe nach Anspruch 2, wobei der Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus (D) eine Zweiwege-Klauenkupplung ist, die mit der ersten Vorgelegewelle (36) konzentrisch ist und von dieser getragen ist, die in einer Richtung verschiebbar ist, um teilweise das Rückwärtsdrehzahlverhältnis herzustellen, und in einer entgegengesetzten Richtung verschiebbar ist, um zumindest teilweise die neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse herzustellen.
  4. Getriebe nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Rückwärtswelle (164); ein erstes Zahnrad (165), das zur gemeinsamen Rotation mit der Rückwärtswelle (164) verbunden ist und teilweise den dritten der Zahnradsätze bildet; ein zweites Zahnrad (168), das zur gemeinsamen Rotation mit der Rückwärtswelle (164) verbunden ist; ein weiteres Zahnrad (167), das konzentrisch mit der ersten Vorgelegewelle (136) ist und mit dem zweiten Zahnrad (168) kämmt, das zur gemeinsamen Rotation mit der Rückwärtswelle (164) verbunden ist; und wobei Drehmoment über die Rückwärtswelle (164) durch Einrückung des Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus (D) übertragbar ist.
  5. Getriebe nach Anspruch 2, wobei das erste Zahnrad (48), das mit der ersten Vorgelegewelle (36) konzentrisch ist, und das zweite Zahnrad (50), das mit der zweiten Vorgelegewelle (38) konzentrisch ist, ständig miteinander kämmen.
  6. Getriebe nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine Rückwärtswelle (464); wobei der Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus (CR) eine rotierende Kupplung ist, die mit der Rückwärtswelle (464) konzentrisch ist; und Zahnräder (465, 468), die mit der Rückwärtswelle konzentrisch sind und teilweise den ersten und den dritten der Zahnradsätze bilden.
  7. Getriebe nach Anspruch 2, wobei der Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus (CR) eine rotierende Kupplung ist, die mit der ersten Vorgelegewelle (236) konzentrisch ist.
  8. Getriebe nach Anspruch 7, ferner umfassend: eine Rückwärtswelle (164); ein erstes Zahnrad (165), das zur gemeinsamen Rotation mit der Rückwärtswelle (164) verbunden ist und teilweise den dritten der Zahnradsätze bildet; ein zweites Zahnrad (168), das zur gemeinsamen Rotation mit der Rückwärtswelle (164) verbunden ist; ein weiteres Zahnrad (167), das mit der ersten Vorgelegewelle (136) konzentrisch ist und mit dem zweiten Zahnrad (168), das zur gemeinsamen Rotation mit der Rückwärtswelle (164) verbunden ist, kämmt; und wobei Drehmoment über die Rückwärtswelle (164) über Einrückung des Rückwärtsdrehmomentübertragungsmechanismus übertragbar ist.
  9. Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Getriebe (14) sich durch das Fehlen von Doppelantriebskupplungen und das Fehlen von Doppelabtriebskupplungen auszeichnet.
  10. Getriebe nach Anspruch 1, wobei die acht Drehmomentübertragungsmechanismen (C1–C7, D) vier Drehmomentübertragungsmechanismen (C1, C2, C3, C5) umfassen, von denen jeder eine rotierende Kupplung ist, die mit einer der Vorgelegewellen (36, 38) verbunden ist und konzentrisch mit dieser ist und selektiv einrückbar ist, um ein unterschiedliches der Zahnräder, das mit der einen der Vorgelegewellen (36, 38) konzentrisch ist, zur Rotation mit der einen der Vorgelegewellen (36, 38) zu verbinden.
  11. Getriebe nach Anspruch 1, wobei die acht Drehmomentübertragungsmechanismen (C1–C7, D) einen Drehmomentübertragungsmechanismus umfassen, der selektiv einrückbar ist, um Drehmoment direkt von dem Antriebselement (28) zu dem Planetenradsatz (70) zu übertragen, wodurch die Vorgelegewellen (36, 38) umgangen werden.
  12. Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Planetenradsatz (70) ein Hohlrad (74), einen Träger (76) und ein Sonnenrad (71) umfasst; und wobei die acht Drehmomentübertragungsmechanismen (C1–C7, D) eine Bremse (C6) umfassen, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad (74) an einem feststehenden Element (24) festzulegen.
  13. Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Planetenradsatz (70) ein Hohlrad (74), einen Träger (76) und ein Sonnenrad (72) umfasst; und wobei die acht Drehmomentübertragungsmechanismen (C1–C7, D) einen Sperrdrehmomentübertragungsmechanismus (C7) umfassen, der selektiv einrückbar ist, um irgendwelche zwei der Elemente des Planetenradsatzes (70) für eine gemeinsame Rotation zu verbinden.
  14. Getriebe (14), umfassend: ein Antriebselement (28); ein Abtriebselement (32); eine Hauptwelle (34), die zur gemeinsamen Rotation mit dem Antriebselement (28) verbunden ist; eine erste und eine zweite Vorgelegewelle (36, 38), die jeweils von der Hauptwelle (34) beabstandet sind und parallel zu dieser liegen; mehrere Zahnräder (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62), die in nur fünf jeweils in sich koplanaren, kämmenden Zahnradsätzen angeordnet sind, wobei jedes der Zahnräder (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62) um eine Welle aus der Gruppe von Wellen, die aus der Hauptwelle (34), der ersten Vorgelegewelle (36) und der zweiten Vorgelegewelle (38) besteht, konzentrisch ist, wobei die fünf jeweils in sich koplanaren, kämmenden Zahnradsätzen umfassen: einen dritten und einen vierten Stirnrädersatz (52, 56, 60; 54, 58, 62), von denen ein jeder ein um die erste Vorgelegewelle (36) drehbares Zahnrad (60; 62), ein damit kämmendes und um die Hauptwelle (34) drehbares Zahnrad (56; 58) sowie ein damit kämmendes und um die zweite Vorgelegewelle (38) drehbares Zahnrad (52; 54) umfasst, wobei die um die Hauptwelle (34) drehbaren Zahnräder (56; 58) des dritten und vierten Stirnrädersatzes (52, 56, 60; 54, 58, 62) über eine Hohlwelle (80) miteinander verbunden sind; einen Planetenradsatz (70), dessen Sonnenrad (72) über ein Nabenelement (82) mit der Hohlwelle (80) verbunden ist, die die um die Hauptwelle (34) drehbaren Zahnräder (56; 58) des dritten und vierten Stirnrädersatzes (52, 56, 60; 54, 58, 62) miteinander verbindet, wobei ein Träger des Planetenradsatzes (70) direkt mit dem Abtriebselement (32) verbunden ist; und acht Drehmomentübertragungsmechanismen (C1–C7, D), von denen vier (C1, C2, C3, C5) selektiv einrückbar sind, um die um die beiden Vorgelegewellen (36, 38) drehbaren Zahnräder des dritten und vierten Stirnrädersatzes (52, 56, 60; 54, 58, 62) selektiv zur gemeinsamen Rotation mit der jeweiligen Vorgelegewelle (36, 38) zu verbinden, von denen eine (C4) selektiv einrückbar ist, um die Hauptwelle (34) mit einem Sonnenrad (72) des Planetenradsatzes (70) zu verbinden, von denen eine (C6) selektiv einrückbar ist, um ein Hohlrad (74) des Planetenradsatzes (70) mit einem Getriebegehäuse (24) zu verbinden, und von denen eine (C7) selektiv einrückbar ist, um den Planetenradsatz (70) zu sperren, wobei die acht Drehmomentübertragungsmechanismen (C1–C7, D) selektiv einrückbar sind, um zumindest neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse zwischen dem Antriebselement (28) und dem Abtriebselement (32) herzustellen.
  15. Getriebe nach Anspruch 14, wobei einer der Drehmomentübertragungsmechanismen (C1–C7, D) eine Klauenkupplung (D) ist, die verschiebbar ist, um eines der Zahnräder zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle (36) zu verbinden, um teilweise das Rückwärtsdrehzahlverhältnis herzustellen.
  16. Getriebe nach Anspruch 14, wobei sich das Getriebe (14) durch das Fehlen einer separaten Rückwärtswelle und das Fehlen eines Zwischenzahnrads auszeichnet.
  17. Getriebe (14), umfassend: ein Antriebselement (28); ein Abtriebselement (32); eine Hauptwelle (34), die zur gemeinsamen Rotation mit dem Antriebselement (28) verbunden ist; eine erste und eine zweite Vorgelegewelle (36, 38), die jeweils von der Hauptwelle (34) beabstandet sind und parallel zu dieser liegen; mehrere Zahnräder (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62), die mehrere jeweils in sich koplanare, kämmende Zahnradsätze bilden, wobei jedes der Zahnräder (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62) um eine Welle aus der Gruppe von Wellen, die aus der Hauptwelle (34), der ersten Vorgelegewelle (36) und der zweiten Vorgelegewelle (38) besteht, konzentrisch ist, wobei die Zahnräder, die mit der ersten Vorgelegewelle (36) konzentrisch sind, drei oder vier der Zahnradsätze teilweise bilden; wobei die Zahnräder, die mit der zweiten Vorgelegewelle (38) konzentrisch sind, drei oder vier der Zahnradsätze teilweise bilden; wobei die Zahnradsätze umfassen: einen dritten und einen vierten Stirnrädersatz (52, 56, 60; 54, 58, 62), von denen ein jeder ein um die erste Vorgelegewelle (36) drehbares Zahnrad (60; 62), ein damit kämmendes und um die Hauptwelle (34) drehbares Zahnrad (56; 58) sowie ein damit kämmendes und um die zweite Vorgelegewelle (38) drehbares Zahnrad (52; 54) umfasst, wobei die um die Hauptwelle (34) drehbaren Zahnräder (56; 58) des dritten und vierten Stirnrädersatzes (52, 56, 60; 54, 58, 62) über eine Hohlwelle (80) miteinander verbunden sind; einen Planetenradsatz (70), dessen Sonnenrad (72) über ein Nabenelement (82) mit der Hohlwelle (80) verbunden ist, die die um die Hauptwelle (34) drehbaren Zahnräder (56; 58) des dritten und vierten Stirnrädersatzes (52, 56, 60; 54, 58, 62) miteinander verbindet, wobei ein Träger des Planetenradsatzes (70) direkt mit dem Abtriebselement (32) verbunden ist; und acht Drehmomentübertragungsmechanismen (C1–C7, D), von denen vier (C1, C2, C3, C5) selektiv einrückbar sind, um die um die beiden Vorgelegewellen (36, 38) drehbaren Zahnräder des dritten und vierten Stirnrädersatzes (52, 56, 60; 54, 58, 62) selektiv zur gemeinsamen Rotation mit der jeweiligen Vorgelegewelle (36, 38) zu verbinden, von denen eine (C4) selektiv einrückbar ist, um die Hauptwelle (34) mit einem Sonnenrad (72) des Planetenradsatzes (70) zu verbinden, von denen eine (C6) selektiv einrückbar ist, um ein Hohlrad (74) des Planetenradsatzes (70) mit einem Getriebegehäuse (24) zu verbinden, und von denen eine (C7) selektiv einrückbar ist, um den Planetenradsatz (70) zu sperren, wobei die acht Drehmomentübertragungsmechanismen (C1–C7, D) selektiv einrückbar sind, um zumindest neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse zwischen dem Antriebselement (28) und dem Abtriebselement (32) herzustellen.
  18. Getriebe nach Anspruch 17, wobei die acht Drehmomentübertragungsmechanismen vier rotierende Kupplungen (C1, C2, C3–C5) umfassen; wobei die Zahnräder, die mit der ersten Vorgelegewelle (36) konzentrisch sind, zwei Zahnräder (60, 62) umfassen, die selektiv zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Vorgelegewelle (36) durch zwei der vier rotierenden Kupplungen (C2, C5) verbindbar sind; und wobei die Zahnräder, die mit der zweiten Vorgelegewelle (38) konzentrisch sind, zwei Zahnräder (52, 54) umfassen, die selektiv zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle (38) durch weitere zwei der vier rotierenden Kupplungen (C3, C5) verbindbar sind.
  19. Getriebe nach Anspruch 18, wobei einer der acht Drehmomentübertragungsmechanismen eine Klauenkupplung (D) ist, die mit der ersten Vorgelegewelle (38) konzentrisch ist und in einer Richtung verschiebbar ist, um zumindest teilweise ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis herzustellen, und in einer anderen Richtung verschiebbar ist, um zumindest teilweise zumindest neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse herzustellen; und wobei sich die Vorgelegewellen (36, 38) durch das Fehlen irgendwelcher zusätzlicher Drehmomentübertragungsmechanismen auszeichnen.
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