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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrgang-Getriebe, z. B. ein Automatikgetriebe, eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine kinematische Anordnung von Zahnrädern, Kupplungen, Bremsen und deren Verbindungen miteinander in einem Antriebsstrang.
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Leichtlastkraftwagen wurden mit einer Vielzahl von optionalen Achsübersetzungsverhältnissen zum Verkauf angeboten. Kunden, die beabsichtigen, schwere Anhänger zu ziehen, werden üblicherweise Achsübersetzungsverhältnisse für solche Lastkraftwagen wählen, die höhere Drehmomentverhältnisse aufweisen, um ein besseres Leistungsverhalten zu erlangen, wenn das Fahrzeug stark belastet wird. Kunden, die nicht beabsichtigen, schwere Anhänger zu ziehen, wählen Achsübersetzungsverhältnisse mit weniger Drehmoment-Vervielfachung, um einen besseren Kraftstoffverbrauch bei Autobahnfahrten zu erlangen.
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Die stark abgestuften Achsübersetzungsverhältnisse verbessern das Anfahren des Fahrzeugs bei Last, senken jedoch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit, selbst wenn das Fahrzeug nicht belastet ist. Das Bereitstellen von vielfachen Übersetzungsverhältnissen erhöht die Komplexität der Fahrzeuganlage. Fahrer von Leichtlastkraftwagen mit 4 × 4 Kraftübertragung bzw. mit Allradantrieb machen selten Gebrauch von der Lastgang-Fähigkeit eines Zwei-Gang-Verteilergetriebes.
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Leichtlastkraftwagen mit 4 × 4 Kraftübertragungen (Allradantrieb) weisen innerhalb des Verteilergetriebes häufig einen geringen Übersetzungsbereich auf. Ein sehr niedriges Übersetzungsverhältnis bei dem Getriebe würde ermöglichen, dass diese Fähigkeit für Lastkraftwagen mit 4 × 2-Antrieb angeboten wird, und würde die Kosten von Verteilergetrieben reduzieren.
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Die meisten Fahrer eines solchen Fahrzeugs sind daran gewöhnt und bevorzugen es, dass das Getriebe eine kleine Abstufung zwischen dem ersten und dem zweiten Gang aufweist. Acht-Gang-Getriebe, die vorgeschlagen worden sind, weisen Getriebeeingriffsverluste auf, die jene von hoch effizienten Sechs-Gang-Getrieben übersteigen.
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Es besteht ein Bedarf hinsichtlich eines Getriebes, das einen ausreichenden Übersetzungsbereich bereitstellt, so dass alle Fahrzeuge ausgezeichnete Zug- bzw. Schlepp-Eigenschaften aufweisen und auch eine ausgezeichnete Kraftstoffwirtschaftlichkeit bei Autobahnfahrten aufweisen, wenn das Fahrzeug keine schweren Lasten zieht. Um diese Zielsetzung zu erreichen, sollte das Getriebe ähnliche Übersetzungsverhältnisse zu einem Sechs-Gang-Automatikgetriebe aus dem Stand der Technik zuzüglich eines zusätzlichen Lastgangs aufweisen.
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Die meisten Getriebe, die einen großen Übersetzungsbereich bereitstellen, weisen wenigstens eine besonders große Stufe auf. Die größte Abstufung, die bei einem Getriebe mit einem vorgeschlagenen Beta-Verhältnis erzeugt wird (Verhältnis von Hohlrad-Zähneanzahl zu Sonnenrad-Zähneanzahl), beträgt nur 1,50. Diese Anordnung verwendet nur einfache Planetengetriebesätze mit Beta-Verhältnissen, die Allgemein üblich sind. Um zusätzlich ein spezielles Last-Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis bereitzustellen, stellt diese Anordnung auch ein extra Schnellantriebs-Übersetzungsverhältnis mit kleinen Abstufungsgrößen unter den Schnellantriebs-Übersetzungsverhältnissen bereit.
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Dies ermöglicht deutlich geringere Motordrehzahlen bei typischen Autobahnfahrten und erzeugt eine im Wesentlichen verbesserte Kraftstoffausnutzung.
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Das Getriebe weist ähnliche Getriebe-Übersetzungsverhältnisse zu einem Sechs-Gang-Automatikgetriebe mit einem zusätzlichen Lastgang aus dem Stand der Technik auf.
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US 6,960,149 B2 offenbart ein Mehrgang-Getriebe für Kraftfahrzeuge, umfassend: einen Antrieb und einen Abtrieb; einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Planetengetriebesatz, wobei jeder Planetengetriebesatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Träger und Planentenräder, die an dem Träger abgestützt sind und in Zahneingriff mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad sind, aufweist,
der Träger des ersten Planetengetriebesatzes, das Hohlrad des zweiten Planetengetriebesatzes und das Sonnenrad des dritten Planetengetriebesatzes aneinander befestigt sind,
das Hohlrad des ersten Planetengetriebesatzes an dem Träger des zweiten Planetengetriebesatzes befestigt ist,
der Träger des dritten Planetengetriebesatzes an dem Hohlrad des vierten Planetengetriebesatzes befestigt ist,
das Hohlrad des dritten Planetengetriebesatzes, der Träger des vierten Planetengetriebesatzes und der Abtrieb aneinander befestigt sind,
eine erste Kupplung, um das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebesatzes mit dem Antrieb zu verbinden oder vom Antrieb zu trennen,
eine zweite Kupplung, um das Sonnenrad des vierten Planetengetriebesatzes mit dem Antrieb zu verbinden oder vom Antrieb zu trennen,
eine dritte Kupplung, um den Träger des dritten Planetengetriebesatzes und das Hohlrad des vierten Planetengetriebesatzes mit dem Antrieb zu verbinden oder vom Antrieb zu trennen,
eine erste Bremse zum Halten des Hohlrades des ersten Planetengetriebesatzes und des Trägers des zweiten Planetengetriebesatzes gegen Drehung,
eine zweite Bremse zum Halten des Sonnenrades des ersten Planetengetriebesatzes gegen Drehung, und
eine dritte Bremse zum Halten des Trägers des dritten Planetengetriebesatzes und des Hohlrads des vierten Planetengetriebesatzes gegen Drehung.
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Durch die vorliegende Erfindung werden Getriebe geschaffen, die einen ausreichenden Übersetzungsbereich bereitstellen, so dass alle Fahrzeuge ausgezeichnete Zug- bzw. Schlepp-Eigenschaften aufweisen und auch eine ausgezeichnete Kraftstoffwirtschaftlichkeit bei Autobahnfahrten aufweisen, wenn das Fahrzeug keine schweren Lasten zieht.
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Dies wird mit einem Mehrgang-Getriebe gemäß Anspruch 1 sowie mit einem Mehrgang-Getriebe gemäß Anspruch 4 erzielt. Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben. Der Geltungsbereich der Anwendbarkeit der bevorzugten Ausführungsformen wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich. Es sollte verstanden sein, dass die Beschreibung und spezielle Beispiele, obgleich sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung abbilden, diese nur veranschaulichen können. Verschiedene Änderungen und Modifikationen werden dem Fachmann von der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen im Lichte der beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden. Die Ausführungsbeispiele aus 1 bis 4 stellen keine Ausführungsformen der Erfindung als solches dar, dienen aber dem Verständnis von Beispielen der Erfindung.
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1 ist ein schematisches Diagramm, das die kinematische Anordnung eines Getriebes zeigt, das vier Planetengetriebesätze umfasst;
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2 ist ein schematisches Schalthebel-Diagramm, das Verbindungen unter den Komponenten des Getriebes aus 1 darstellt;
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3 ist eine Tabelle, die für den jeweiligen Vorwärts- und Rückwärts-Gang den Betriebszustand der Kupplungen und Bremsen zeigt, die das Getriebe aus 1 steuern;
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4 ist eine Tabelle, die bevorzugte Beta-(β)-Verhältnisse für jeden Getriebesatz des Getriebes aus 1 zeigt;
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5 ist ein schematisches Diagramm, das eine zweite Ausführungsform eines Getriebes zeigt, das vier Planetengetriebesätze umfasst;
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6 ist eine Tabelle, die für den jeweiligen Vorwärts- und Rückwärts-Gang den Betriebszustand der Kupplungen und Bremsen zeigt, die das Getriebe aus 5 steuern;
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7 ist eine Tabelle, die bevorzugte Beta-(β)-Verhältnisse für jeden Getriebesatz des Getriebes aus 5 zeigt;
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8 ist ein schematisches Diagramm, das die kinematische Anordnung eines Getriebes zeigt, das vier Planetengetriebesätze umfasst;
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9 ist eine Tabelle, die für den jeweiligen Vorwärts- und Rückwärts-Gang den Betriebszustand der Kupplungen und Bremsen zeigt, die das Getriebe aus 8 steuern; und
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10 ist eine Tabelle, die bevorzugte Beta-(β)-Verhältnisse für jeden Getriebesatz des Getriebes aus 8 zeigt.
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Mit Bezug auf die Zeichnungen ist in 1 die kinematische Anordnung eines Automatikgetriebes 10 dargestellt. Ein Drehmomentwandler weist ein beschaufeltes Pumpenrad 12, das mit der Kurbelwelle 14 eines Verbrennungsmotors verbunden ist, ein beschaufeltes Turbinenrad 16 und ein beschaufeltes Leitrad 18 auf. Das Pumpenrad 12, das Leitrad 18 und das Turbinenrad 16 definieren einen ringförmigen Fluidstromkreislauf, wobei das Pumpenrad 12 mit dem Turbinenrad 16 hydrokinetisch verbunden ist. Das Leitrad 18 ist an einer feststehenden Leitradhohlwelle 20 drehbar abgestützt, und eine Auflaufbremse 22 verankert das Leitrad 18 an der Leitradhohlwelle 20, um eine Drehung des Leitrades 18 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Pumpenrades 12 zu verhindern, obgleich eine freie Raddrehung in die entgegen gesetzte Richtung möglich ist.
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Der Drehmomentwandler weist eine Überbrückungskupplung 24 auf, die in einem Pumpengehäuse 26 des Drehmomentwandlers angeordnet ist. Wenn die Kupplung 24 in Betrieb ist, sind das Turbinenrad 16 und das Pumpenrad 12 mit einer Getriebeantriebswelle 28 mechanisch verbunden. Wenn die Kupplung 24 nicht in Betrieb ist, sind das Turbinenrad 16 und das Pumpenrad 12 hydrokinetisch miteinander verbunden und mechanisch voneinander getrennt. Das in dem Drehmomentwandler enthaltene Fluid wird dem Drehmomentwandler von dem Ausgang einer Ölpumpenanordnung (nicht gezeigt) zugeführt, zu welcher ein Einlass der Pumpe hydraulisch verbunden ist.
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Ein Planetengetriebesystem weist eine erste Getriebeeinheit 30, eine zweite Getriebeeinheit 31, eine dritte Getriebeeinheit 32 und eine vierte Getriebeeinheit 33 auf. Die erste Getriebeeinheit 30 umfasst einen Planetengetriebesatz, welcher ein Sonnenrad 34, ein Hohlrad 36, einen Träger 38 und Planetenräder 40, die an dem Träger 38 abgestützt und in Zahneingriff mit dem Sonnenrad 34 und dem Hohlrad 36 sind, aufweist. Die zweite Getriebeeinheit 31 umfasst einen Planetengetriebesatz, welcher ein Sonnenrad 42, ein Hohlrad 44, einen Träger 46 und Planetenräder 48, die an dem Träger 46 abgestützt und in Zahneingriff mit dem Sonnenrad 42 und dem Hohlrad 44 sind, aufweist. Die dritte Getriebeeinheit 32 umfasst einen Planetengetriebesatz, welcher ein Sonnenrad 50, ein Hohlrad 52, einen Träger 54 und Planetenräder 56, die an dem Träger 54 abgestützt und in Zahneingriff mit dem Sonnenrad 50 und dem Hohlrad 52 sind, aufweist. Die vierte Getriebeeinheit 33 umfasst einen Planetengetriebesatz, welcher ein Sonnenrad 58, ein Hohlrad 60, einen Träger 62 und Planetenräder 64, die an dem Träger 62 abgestützt und in Zahneingriff mit dem Sonnenrad 58 und dem Hohlrad 60 sind, aufweist.
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Der Träger 38 der ersten Getriebeeinheit 30 ist durch eine Trommel 66 an dem Hohlrad 44 befestigt, um sich als eine Einheit zu drehen. Das Hohlrad 36 der ersten Getriebeeinheit 30 und der Träger 46 sind miteinander antreibbar verbunden und ferner an dem Sonnenrad 50 befestigt, um sich als eine Einheit zu drehen. Der Träger 54 der dritten Getriebeeinheit 32 ist durch eine Trommel 68 an dem Hohlrad 60 befestigt, um sich als eine Einheit zu drehen. Das Hohlrad 52 der dritten Getriebeeinheit 32 und der Träger 62 sind miteinander antreibbar verbunden und ferner an dem Abtrieb 70 befestigt.
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Der Antrieb 28 ist durch eine Kupplung 74 (CL1) mit dem Sonnenrad 58 abwechselnd antreibbar verbunden und von diesem getrennt. Ferner ist der Antrieb 28 durch eine Kupplung 76 (CL2) mit dem Träger 54 abwechselnd antreibbar verbunden und von diesem getrennt. Darüber hinaus ist der Antrieb 28 durch eine Kupplung 78 (CL3) mit dem Sonnenrad 34 abwechselnd antreibbar verbunden und von diesem getrennt. Das Sonnenrad 42 wird, vorzugsweise an dem Getriebegehäuse 39, beim Inbetriebsetzen einer Bremse 80 (B1) abwechselnd gegen Drehung gehalten und wird beim Außerbetriebsetzen der Bremse 80 zur freien Drehung freigeben. Der Träger 38 und das Hohlrad 44 werden, vorzugsweise an dem Getriebegehäuse 39, beim Inbetriebsetzen einer Bremse 82 (B2) abwechselnd gegen Drehung gehalten und werden beim Außerbetriebsetzen der Bremse 82 zur freien Drehung freigegeben. Der Träger 54 und das Hohlrad 60 werden, vorzugsweise an dem Getriebegehäuse 39, beim Inbetriebsetzen einer Bandbremse 84 (B3) abwechselnd gegen Drehung gehalten und werden beim Außerbetriebsetzen der Bremse 84 zur freien Drehung freigegeben. Eine in eine Richtung wirkende Bremse 86 (OWB) hält abwechselnd den Träger 54 und das Hohlrad 60 gegen Drehung an dem Getriebegehäuse 39 in eine Rotationsrichtung und gibt sie in die entgegen gesetzte Richtung frei.
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Die Kupplungen 74, 76, 78 und die Bremsen 80, 82 sind vorzugsweise hydraulisch betätigte Steuereinrichtungen mit Sätzen von ineinandergreifenden Reibscheiben und Distanzblechen, wobei die Reibscheiben an einem Element der Kupplung oder der Bremse und die Distanzbleche an einem anderen Element der Kupplung oder der Bremse befestigt sind.
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Wenn der Hydraulikdruck in dem Zylinder einer das jeweilige Reibelement betätigenden Servoeinrichtung ansteigt, werden die Scheiben und Bleche des jeweiligen Reibelements durch Verschiebung des Servokolbens in gemeinsamen Reibkontakt gezwungen, wodurch eine Antriebsverbindung zwischen den Komponenten der Getriebeeinheiten erzeugt wird, an denen die Elemente der Kupplung oder der Bremse befestigt sind. Wenn der Druck von dem Servozylinder abgelassen wird, wird die Kupplung oder die Bremse außer Betrieb gesetzt und die Komponenten können sich unabhängig frei drehen. Vorzugsweise wird die Bandbremse 84 betätigt, um die Trommel 68 in Erwiderung der Größe des Hydraulikdrucks in dem Zylinder einer Servoeinrichtung in Betrieb zu setzen. Die OWB 86 kann durch eine Freilaufeinrichtung, eine Rolle, einen Kipphebel oder eine ähnliche Einrichtung in Erwiderung auf die Drehrichtung und die relative Drehzahl der Trommel 68 relativ zum Gehäuse 39 betätigt werden.
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Obgleich die in eine Richtung wirkende Bremse 86 in Betrieb ist, um ein nicht-synchrones Hochschalten vom ersten in den zweiten Gang zu erzeugen und um den Reibungswiderstand der offenen Bremse zu reduzieren, kann die Bremse 86 entfernt werden und ihre Funktion durch die Bremse 84 ersetzt werden.
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Obgleich das Getriebe 10, wie dargestellt, einen Drehmomentwandler zur Verwendung beim Anfahren eines Fahrzeugs aus einem Stillstandzustand umfasst, kann der Drehmomentwandler entfernt werden und die Kupplung 78 (CL3) kann stattdessen verwendet werden, um Leistung zwischen der Leistungsquelle, wie einem Motor oder einem Elektromotor, und einem Antrieb 28 in den niedrigsten Vorwärtsgängen und dem Rückwärtsgang während eines Zustandes des Anfahrens des Fahrzeugs zu übertragen.
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2 ist ein Schalthebeldiagramm, das zwei Schalthebel 90, 91 aufweist und ein Getriebe 10 darstellt. Beim ersten Schalthebel 90, welcher den Getriebesätzen 30 und 31 entspricht, stellt der Punkt A, ein erstes Drehelement A, ein Sonnenrad 34 dar; der Punkt B, ein zweites Drehelement B, stellt eine Trommel 66 dar, welche den Träger 38 und das Hohlrad 44 verbindet; der Punkt C, ein drittes Drehelement C, stellt ein Hohlrad 36 und einen Träger 46 dar; und der Punkt D, ein viertes Drehelement D, stellt ein Sonnenrad 42 dar. Eine Drehmomentgegenwirkung wird durch die Bremse 80 an dem Drehelement D erzeugt. Eine Drehmomentgegenwirkung wird durch die Bremse 82 an dem Drehelement B erzeugt.
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Beim zweiten Schalthebel 91, welcher den Getriebesätzen 32 und 33 entspricht, stellt der Punkt E, ein fünftes Drehelement E, ein Sonnenrad 58 dar; der Punkt F, ein sechstes Drehelement F, stellt ein Hohlrad 52, einen Träger 62 und einen Abtrieb 70 dar; der Punkt G, ein siebentes Drehelement G, stellt eine Trommel 68 dar, welche das Hohlrad 60 und den Träger 54 verbindet; und der Punkt H, ein achtes Drehelement H, stellt ein Sonnenrad 50 dar. Eine Drehmomentgegenwirkung wird durch die Bremse 84 und die OWG 86 an dem Punkt G erzeugt.
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Der Antrieb 28 ist durch die Kupplung 78 mit dem Drehelement A, durch die Kupplung 74 mit dem Drehelement E und durch die Kupplung 76 mit dem Drehelement G verbunden. Die Drehelemente C und H sind kontinuierlich miteinander verbunden.
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Als nächstes wird der Betrieb des Getriebes 10 mit Bezug auf die Eingriffs- und Außereingriffszustände der Reibelemente beschrieben, die in Kombination die jeweiligen Übersetzungsverhältnisse erzeugen. Vorzugsweise werden die Zustände der Kupplungen und der Bremsen entsprechend der Umsetzung eines Steueralgorithmus durch eine elektronische Getriebesteuereinrichtung automatisch verändert. 3 zeigt eine Tabelle, welche die Zustände des Betriebs und des Nichtbetriebs der Kupplungen und Bremsen entsprechend den jeweiligen Gängen bzw. Übersetzungsverhältnissen zeigt. In der Tabelle bezeichnet das Symbol „X” den Betrieb einer Reibungskupplung oder Reibungsbremse, die in Betrieb ist, um den entsprechenden Gang bzw. das entsprechende Übersetzungsverhältnis zu erzeugen, das Symbol „(X)” bezeichnet eine Kupplung oder eine Bremse, die in Betrieb sein kann, die aber nicht den Betrieb in dem entsprechenden Gang beeinträchtigt, und das Symbol „(ALT)” bezeichnet eine Kupplung oder eine Bremse, die abwechselnd anstelle der Kupplung oder der Bremse, die mit „(X)” gekennzeichnet ist, für den entsprechenden Gang in Betrieb sein kann. Ein Leerzeichen kennzeichnet, dass die korrespondierende Kupplung oder Bremse außer Betrieb oder freigegeben ist. Bei dem Lastgang bzw. dem langsamsten Gang bezeichnet das Symbol „X” für die OWB 86, dass die Bremse eine Antriebsverbindung zu dem Gehäuse 39 erzeugt und nicht auslöst. 3 zeigt für jeden Vorwärts- und Rückwärtsgang die Betriebszustände der Kupplungen und der Bremsen, die das Getriebe aus 1 und das Übersetzungsverhältnis der entsprechenden Gänge steuern. Das Übersetzungsverhältnis eines Getriebes ist das Verhältnis der Drehzahl seines Antriebs zu der Drehzahl seines Abtriebs.
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Das Getriebe arbeitet in einem Last-Vorwärtsgang bzw. in einem Niedrig-Vorwärtsgang, wenn die Kupplung 78 und die Bremsen 82 und 86 in Betrieb sind und die anderen Reibelemente außer Betrieb sind. Mit dem gegen Drehung gehaltenen Träger 38 der ersten Getriebeeinheit 30 und ihres direkt mit dem Antrieb 28 verbundenen Sonnenrades 34 werden das Hohlrad 36 und das Sonnenrad 50 in einer Rückwärtsrichtung relativ zu der Drehzahl und der Richtung des Antriebs 28 langsam angetrieben. Die Bremse 86 hält den Träger 54 gegen Drehung, das Drehelement F wird in eine Rückwärtsrichtung relativ zur Drehzahl und der Richtung des Hohlrades 50 langsam angetrieben. Mit dem in dem Lastgang betriebenen Getriebe beträgt das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 5,250, das durch β bestimmt wird, welches das Verhältnis der Anzahl der Zahnradzähne des Hohlrades zu der Anzahl der Zahnradzähne des Sonnenrades für die entsprechenden Getriebesätze 30 bis 33 ist, wie in 4 dargelegt ist.
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Das Getriebe arbeitet in dem ersten Vorwärtsgang, wenn die Kupplung 74 und die Bremse 86 in Betrieb sind und wenn die Kupplung 76 außer Betrieb ist. Mit dem gegen Drehung gehaltenen Hohlrad 60 der Getriebeeinheit 33 und mit ihrem direkt mit dem Antrieb 28 verbundenen Sonnenrad 58 werden der Träger 62 und der Abtrieb 70 relativ zu der Drehzahl des Antriebs 28 langsam angetrieben. Mit dem im ersten Gang betriebenen Getriebe beträgt das Verhältnis der Drehzahl des Antriebs 28 und der Drehzahl des Abtriebs 60 3,500, das durch β bestimmt wird, welches das Verhältnis der Anzahl der Zahnradzähne des Hohlrades zu der Anzahl der Zahnradzähne des Sonnenrades für die entsprechenden Getriebesätze 30 bis 33 ist, wie in 4 dargelegt ist. Für alle relativ zu der Antriebsgeschwindigkeit beschränkten Geschwindigkeitselemente muss exakt entweder die Kupplung 78, die Bremse 80 oder die Bremse 82 in Betrieb sein.
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Ein Heraufschalten in den zweiten Gang wird durch Beibehalten des Betriebes der Kupplung 74 und Inbetriebsetzen der Bremse 82 und der Kupplung 78 erreicht, so dass die in eine Richtung wirkende Bremse 86 aktiviert ist bzw. aufläuft. Das Drehelement C, das Hohlrad 56 und das Sonnenrad 50 werden in eine Rückwärtsrichtung relativ zur Geschwindigkeit und Richtung des Antriebs 28 langsam angetrieben. Das Sonnenrad 58 ist durch die Kupplung 74 mit dem Antrieb 28 verbunden. Das Drehelement F wird in eine Vorwärtsrichtung relativ zur Geschwindigkeit und Richtung des Antriebs 28 langsam angetrieben. Mit dem im zweiten Gang arbeitenden Getriebe beträgt das Verhältnis der Drehzahl des Antriebs 28 und der Drehzahl des Abtriebs 70 2,667, das durch β bestimmt wird, welches das Verhältnis der Anzahl der Zahnradzähne des Hohlrades zu der Anzahl der Zahnradzähne des Sonnenrades für die entsprechenden Getriebesätze 30 bis 33 ist, wie in 4 dargelegt ist.
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Ein Heraufschalten von dem zweiten Gang in den dritten Gang wird durch Außerbetriebsetzen der Kupplung 78, Inbetriebsetzen der Bremse 80 und Beibehalten des Betriebs der Bremse 82 und der Kupplung 74 erreicht. Mit den gegen Drehung gehaltenen Drehelementen B und D und dem mit der Drehzahl des Antriebs 28 drehenden Sonnenrad 58 wird das Drehelement F relativ zur Drehzahl des Antriebs 28 aufgrund der Geschwindigkeitsreduzierung in dem dritten und dem vierten Getriebesatz 32, 33 langsam angetrieben. Mit dem im dritten Gang arbeitenden Getriebe beträgt das Verhältnis der Drehzahl des Antriebs 28 und der Drehzahl des Abtriebs 70 1,806, das durch β bestimmt wird, welches das Verhältnis der Anzahl der Zahnradzähne des Hohlrades zu der Anzahl der Zahnradzähne des Sonnenrades für die entsprechenden Getriebesätze 30 bis 33 ist, wie in 4 dargelegt ist.
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Ein Heraufschalten von dem dritten Gang in den vierten Gang wird durch Inbetriebsetzen der Kupplung 78, Außerbetriebsetzen der Bremse 82 und Beibehalten des Betriebs der Kupplung 74 und der Bremse 80 erreicht. Mit den mit der Drehzahl des Antriebs 28 angetriebenen Sonnenrädern 34 und 58 und dem gegen Drehung gehaltenen Sonnenrad 42 wird das Drehelement F relativ zu der Drehzahl des Antriebs 28 langsam angetrieben. Während das Getriebe in dem vierten Gang arbeitet, beträgt das Verhältnis der Drehzahl des Antriebs 28 und der Drehzahl des Abtriebs 70 1,377, das durch β bestimmt wird, welches das Verhältnis der Anzahl der Zahnradzähne des Hohlrades zu der Anzahl der Zahnradzähne des Sonnenrades für die entsprechenden Getriebesätze 30 bis 33 ist, wie in 4 dargelegt ist.
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Ein Heraufschalten von dem vierten Gang in den fünften Gang wird durch Beibehalten des Betriebs der Kupplung 74, des Inbetriebsetzens der Kupplung 76 und des Außerbetriebsetzens entweder der Bremse 80 oder 78 erreicht. Mit den mit der Drehzahl des Antriebs 28 drehenden Drehelementen G und E, d. h. der Träger 54, das Hohlrad 60 und das Sonnenrad 58, die mit dem Antrieb 28 drehen, werden die Getriebesätze 32 und 33 überbrückt und die Drehzahl des Drehelements 70 ist gleich der des Antriebs 28.
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Ein Heraufschalten von dem fünften Gang in den sechsten Gang wird durch Inbetriebsetzen der Kupplung 78 und der Bremse 80, Außerbetriebsetzen der Kupplung 74 und Beibehalten des Betriebs der Kupplung 76 erreicht. Mit den so angeordneten Reibungselementen wird das Drehelement C in Vorwärtsrichtung relativ zu der Drehzahl und der Richtung des Antriebs 28 langsam angetrieben, das Drehelement G wird mit der Drehzahl des Antriebs 28 angetrieben und das Drehelement F wird relativ zu der Drehzahl des Antriebs 28 schnell angetrieben. Mit dem im sechsten Gang arbeitenden Getriebe beträgt das Verhältnis der Drehzahl des Antriebs 28 und der Drehzahl des Abtriebs 70 0,788, das durch β bestimmt wird, welches das Verhältnis der Anzahl der Zahnradzähne des Hohlrades zu der Anzahl der Zahnradzähne des Sonnenrades für die entsprechenden Getriebesätze 30 bis 33 ist, wie in 4 dargelegt ist.
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Ein Heraufschalten von dem sechsten Gang in den siebenten Gang wird durch Inbetriebsetzen der Bremse 82, Freigeben der Kupplung 78 und Beibehalten des Betriebs der Kupplung 76 und der Bremse 80 erreicht. Mit den so angeordneten Steuerelementen sind der erste und der zweite Getriebesatz 30 und 31 überbrückt und nicht drehbar aufgrund des Betriebs der Bremsen 80 und 82. Mit dem gegen Drehung gehaltenen Sonnenrad 32 und dem mit der Drehzahl des Antriebs 28 angetriebenen Träger 54 wird eine Drehzahlvervielfachung in dem Getriebesatz 32 erzielt, wodurch das Drehelement F schnell angetrieben wird. Mit dem im siebenten Gang arbeitenden Getriebe beträgt das Verhältnis der Drehzahl des Antriebs 28 und der Drehzahl des Abtriebs 70 0,677, das durch β bestimmt wird, welches das Verhältnis der Anzahl der Zahnradzähne des Hohlrades zu der Anzahl der Zahnradzähne des Sonnenrades für die entsprechenden Getriebesätze 30 bis 33 ist, wie in 4 dargelegt ist.
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Ein Heraufschalten von dem siebenten Gang in den achten Gang wird durch Inbetriebsetzen der Kupplung 78, Außerbetriebsetzen der Bremse 80 und Beibehalten des Betriebs der Kupplung 76 und der Bremse 82 erreicht. Mit den so angeordneten Reibungselementen wird der Träger 38 gegen Drehung gehalten, das Sonnenrad 34 wird mit der Drehzahl des Antriebs 28 angetrieben und das Drehelement C wird in eine Rückwärtsrichtung relativ zu der Drehzahl und Richtung des Antriebs 28 langsam angetrieben. Mit dem Träger 54 und dem Hohlrad 60, die mit der Drehzahl des Antriebs 28 drehen, und dem langsam in eine Rückwärtsrichtung angetriebenen Sonnenrad 50 wird das Drehelement F relativ zu dem Antrieb 28 schnell angetrieben. Mit dem im achten Gang arbeitenden Getriebe beträgt das Verhältnis der Drehzahl des Antriebs 28 und der Drehzahl des Abtriebs 70 0,60, das durch β bestimmt wird, welches das Verhältnis der Anzahl der Zahnradzähne des Hohlrades zu der Anzahl der Zahnradzähne des Sonnenrades für die entsprechenden Getriebesätze 30 bis 33 ist, wie in 4 dargelegt ist.
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Ein Rückwärtsgang wird beim gleichzeitigen Inbetriebsetzen der Kupplung 78 und der Bremsen 80 und 84 und Freigeben der anderen Reibungselemente erreicht. Mit den so angeordneten Reibungselementen wird der Träger 38 gegen Drehung gehalten, das Sonnenrad 34 wird mit der Drehzahl des Antriebs 28 angetrieben und das Drehelement C wird relativ zu der Drehzahl des Antriebs 28 langsam angetrieben. Mit dem gegen Drehung gehaltenen Träger 54 und dem Sonnenrad, das in einer Rückwärtsrichtung relativ zur Drehzahl und Richtung des Antriebs 28 langsam angetrieben wird, werden eine zusätzliche Drehzahlreduzierung und ein zusätzlicher Drehrichtungswechsel in dem Getriebesatz 32 erreicht, wobei das Drehelement G in eine Rückwärtsrichtung relativ zur Geschwindigkeit und Richtung des Antriebs 28 langsam angetrieben wird. Mit dem in dem Rückwärtsgang arbeitenden Getriebe beträgt das Verhältnis der Drehzahl des Antriebs 28 und der Drehzahl des Abtriebs 70 –4,822, das durch β bestimmt wird, welches das Verhältnis der Anzahl der Zahnradzähne des Hohlrades zu der Anzahl der Zahnradzähne des Sonnenrades für die entsprechenden Getriebesätze 30 bis 33 ist, wie in 4 dargelegt ist.
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5 stellt ein Getriebe 92 mit einer alternativen kinematischen Getriebeanordnung gegenüber der aus 1 dar, wobei aber dessen kinematische Anordnung in dem Schalthebeldiagramm von 1 dargestellt ist. Der Träger 38 der ersten Getriebeeinheit 30 ist durch die Trommel 94 an dem Träger 46 befestigt, um sich als eine Einheit zu drehen. Das Hohlrad 36 der ersten Getriebeeinheit 30 und das Sonnenrad 42 sind miteinander antreibbar verbunden, um sich als eine Einheit zu drehen. Der Träger 54 der dritten Getriebeeinheit 32 ist durch einen Verbinder 96 an dem Hohlrad 60 befestigt, um sich als eine Einheit zu drehen. Das Hohlrad 52 der dritten Getriebeeinheit 32 und das Hohlrad 44 der zweiten Getriebeeinheit 31 sind durch Trommel 98 miteinander antreibbar verbunden, um sich als eine Einheit zu drehen. Die Sonnenräder 50 und 58 sind miteinander antreibbar durch die Trommel 100 verbunden, um sich als eine Einheit zu drehen.
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Der Antrieb 28 ist durch die Kupplung 74 (CL1) mit dem Sonnenrad 50 abwechselnd antreibbar verbunden und getrennt. Der Antrieb 28 ist durch die Kupplung 76 (CL2) mit dem Träger 54 abwechselnd antreibbar verbunden und getrennt. Der Antrieb 28 ist durch die Kupplung 78 (CL3) mit dem Sonnenrad 42 abwechselnd antreibbar verbunden und von diesem getrennt. Das Sonnenrad 34 wird, vorzugsweise an dem Getriebegehäuse 39, beim Inbetriebsetzen der Bremse 80 (B1) abwechselnd gegen Drehung gehalten und wird zur freien Drehung beim Außerbetriebsetzen der Bremse 80 freigegeben. Der Träger 38 und der Träger 46 werden, vorzugsweise an dem Getriebegehäuse 39, beim Inbetriebsetzen der Bremse 82 (B2) abwechselnd gegen Drehung gehalten und werden zur freien Drehung beim Außerbetriebsetzen der Bremse 82 freigegeben. Der Träger 54 und das Hohlrad 60 werden, vorzugsweise an dem Getriebegehäuse 39, beim Inbetriebsetzen der Bandbremse 84 (B3) abwechselnd gegen Drehung gehalten und werden zur freien Drehung beim Außerbetriebsetzen der Bremse 84 freigegeben. Die in eine Richtung wirkende Bremse 86 (OWB) hält an dem Getriebegehäuse 39 abwechselnd den Träger 54 und das Hohlrad 60 gegen Drehung in eine Drehrichtung und gibt sie zur freien Drehung in die entgegengesetzte Richtung frei.
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Das Schalthebeldiagramm von 2 gilt auch für das Getriebe 92 aus 5. Bei dem ersten Schalthebel 90, der den Getriebesätzen 30 und 31 entspricht, stellt der Punkt A, ein erstes Drehelement A, ein Sonnenrad 42 und ein Hohlrad 36 dar; der Punkt B, ein zweites Drehelement B, stellt eine Trommel 94 dar, die den Träger 38 und den Träger 46 verbindet; der Punkt C, ein drittes Drehelement C, stellt ein Hohlrad 44 dar; und der Punkt D, ein viertes Drehelement D, stellt ein Sonnenrad 34 dar. Eine Drehmomentgegenwirkung wird durch die Bremse 80 am Drehelement D erzeugt. Eine Drehmomentgegenwirkung wird durch die Bremse 82 am Drehelement B erzeugt.
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Bei dem zweiten Schalthebel 91, der den Getriebesätzen 32 und 33 entspricht, stellt der Punkt E, ein fünftes Drehelement E, die Sonnenräder 50 und 58 dar; der Punkt F, ein sechstes Drehelement F, stellt einen Träger 62 und einen Abtrieb 70 dar; der Punkt G, ein siebentes Drehelement G, stellt einen Verbinder 96 dar, der das Hohlrad 60 und den Träger 54 verbindet; und der Punkt H, ein achtes Drehelement H, stellt ein Hohlrad 52 dar. Eine Drehmomentgegenwirkung wird durch die Bremse 84 und die OWB 86 am Drehelement G erzeugt.
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Der Antrieb 28 ist durch die Kupplung 76 mit dem Drehelement A, durch die Kupplung 74 mit dem Drehelement E und durch die Kupplung 76 mit dem Drehelement G verbunden. Die Drehelemente C und H sind kontinuierlich miteinander verbunden.
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Das Getriebe 92 arbeitet in acht Vorwärtsgängen, einem Lastgang und einem Rückwärtsgang, wenn die Kupplungen und die Bremsen die in 6 gezeigten Eingriffs- und Außereingriffszustände aufweisen, welche identisch zu denen von 3 sind. Die in jedem Gang erzeugten Übersetzungsverhältnisse, welche identisch zu denen aus 3 sind, sind auch in 6 gezeigt, die durch β bestimmt werden, welches das Verhältnis der Anzahl der Zahnradzähne des Hohlrades zu der Anzahl der Zahnradzähne des Sonnenrades für die entsprechenden Getriebesätze 30 bis 33 ist, wie in 7 dargelegt ist.
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8 stellt ein Getriebe 95 mit einer alternativen kinematischen Getriebeanordnung im Vergleich zu 1 und 5 dar, deren kinematische Anordnung in dem Schalthebeldiagramm von 2 dargestellt ist. Der Träger 38 der ersten Getriebeeinheit 30 ist durch die Trommel 94 an dem Hohlrad 44 befestigt, um sich als eine Einheit zu drehen. Das Hohlrad 36 der ersten Getriebeeinheit 30 und der Träger 46 sind miteinander antreibbar verbunden, um sich als eine Einheit zu drehen. Der Träger 54 der dritten Getriebeeinheit 32 ist durch den Verbinder 96 mit dem Hohlrad 60 verbunden, um sich als eine Einheit zu drehen. Das Hohlrad 52 der dritten Getriebeeinheit 32 und das Hohlrad 44 der zweiten Getriebeeinheit 31 sind durch die Trommel 98 miteinander antreibbar verbunden, um sich als eine Einheit zu drehen. Die Sonnenräder 50 und 58 sind durch die Trommel 100 miteinander antreibbar verbunden, um sich als eine Einheit zu drehen.
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Der Antrieb 28 ist durch die Kupplung 74 (CL1) mit dem Sonnenrad 50 abwechselnd antreibbar verbunden und von diesem getrennt. Der Antrieb 28 ist durch die Kupplung 76 (CL2) mit dem Träger 54 abwechselnd antreibbar verbunden und von diesem getrennt. Der Antrieb 28 ist durch die Kupplung 78 (CL3) mit dem Sonnenrad 42 abwechselnd antreibbar verbunden und von diesem getrennt. Das Sonnenrad 34 wird, vorzugsweise an dem Getriebegehäuse 39, beim Inbetriebsetzen der Bremse 80 (B1) abwechselnd gegen Drehung gehalten und wird beim Außerbetriebsetzen der Bremse 80 zur freien Drehung freigegeben. Der Träger 46 und das Hohlrad 36 werden, vorzugsweise an dem Getriebegehäuse 39, beim Inbetriebsetzen der Bremse 82 (B2) abwechselnd gegen Drehung gehalten und werden beim Außerbetriebsetzen der Bremse 82 zur freien Drehung freigegeben. Der Träger 54 und das Hohlrad 60 werden, vorzugsweise an dem Getriebegehäuse 39, beim Inbetriebsetzen der Bandbremse 84 (B3) abwechselnd gegen Drehung gehalten und werden beim Außerbetriebsetzen der Bremse 84 zur freien Drehung freigegeben. Die in eine Richtung wirkende Bremse 86 (OWB) halt an dem Getriebegehäuse 39 den Träger 54 und das Hohlrad 60 abwechselnd gegen Drehung in eine Drehrichtung und gibt sie zur freien Drehung in die entgegengesetze Richtung frei.
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Das Schalthebeldiagramm aus 2 gilt auch für das Getriebe 95 aus 8. Bei dem ersten Schalthebel 90, welcher den Getriebesätzen 30 und 31 entspricht, stellt Punkt A, ein erstes Drehelement A, ein Sonnenrad 42 dar; der Punkt B, ein zweites Drehelement B, stellt einen Verbinder 102 dar, welcher den Träger 46 und das Hohlrad 36 verbindet; der Punkt C, ein drittes Drehelement C, stellt eine Trommel 94 dar, welche den Träger 38 und das Hohlrad 44 verbindet; der Punkt D, ein viertes Drehelement, stellt ein Sonnenrad 34 dar. Eine Drehmomentgegenwirkung wird durch die Bremse 80 am Drehelement D erzeugt. Eine Drehmomentgegenwirkung wird durch die Bremse 82 am Drehelement B erzeugt.
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Bei dem zweiten Hebel 91, welcher den Getriebesätzen 32 und 33 entspricht, stellt der Punkt E, ein fünftes Drehelement E, die Sonnenräder 50 und 58 dar; der Punkt F, ein sechstes Drehelement F, stellt einen Träger 62 und einen Abtrieb 70 dar; der Punkt G, ein siebentes Drehelement G, stellt einen Verbinder 96 dar, der das Hohlrad 60 und den Träger 54 verbindet; und der Punkt H, ein achtes Drehelement H, stellt ein Hohlrad 52 dar. Eine Drehmomentgegenwirkung wird durch die Bremse 84 und die OWB 86 am Drehelement G erzeugt.
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Der Antrieb 28 ist durch die Kupplung 78 mit dem Drehelement A, durch die Kupplung 74 mit dem Drehelement E und durch die Kupplung 76 mit dem Drehelement G verbunden. Die Drehelemente C und H sind kontinuierlich miteinander verbunden.
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Das Getriebe 95 arbeitet in acht Vorwärtsgängen, einem Lastgang und einem Rückwärtsgang, wenn die Kupplungen und die Bremsen die Eingriffs- und Außereingriffszustände aufweisen, die in 9 gezeigt sind, welche identisch zu denen aus 3 und 6 sind. Die in jedem Gang erzeugten Übersetzungsverhältnisse, welche identisch zu denen aus 3 und 6 sind, sind auch in 9 gezeigt, die durch β bestimmt werden, welches das Verhältnis der Anzahl der Zahnradzähne des Hohlrades zu der Anzahl der Zahnradzähne des Sonnenrades für die entsprechenden Getriebesätze 30 bis 33 ist, wie in 10 dargelegt ist.
