DE102008015549B4 - Achtgang-Getriebe - Google Patents
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Abstract
Description
- GEBIET
- Die Erfindung betrifft allgemein ein Mehrganggetriebe, das mehrere Planetenradsätze und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist, und genauer ein Achtgang-Getriebe, das vier Planetenradsätze und fünf Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist.
- HINTERGRUND
- Ein typisches Mehrgang-Getriebe benutzt eine Kombination aus Reibkupplungen, Planetenradanordnungen und festen Verbindungen, um mehrere Übersetzungsverhältnisse zu erreichen. Die Anzahl und physikalische Anordnung der Planetenradsätze im Allgemeinen werden durch den Bauraum, die Kosten und die gewünschten Drehzahlverhältnisse oder Gänge vorgeschrieben. Beispielsweise beschreibt die
DE 10 2005 010 210 A1 ein Achtgang-Getriebe mit vier Planetenradsätzen und fünf Schaltelementen. Ferner beschreibt dieJP 2006-349 153 A - Obgleich gegenwärtige Getriebe ihren vorgesehenen Zweck erfüllen, ist der Bedarf nach neuen und verbesserten Getriebekonfigurationen, die ein verbessertes Leistungsvermögen, insbesondere von den Standpunkten des Wirkungsgrades, des Ansprechvermögens und des ruhigen Betriebes aus, sowie einen verbesserten Bauraum, primär reduzierte Größe und reduziertes Gewicht, zeigen, im Wesentlichen konstant. Dementsprechend gibt es einen Bedarf nach einem verbesserten, kosteneffektiven, kompakten Mehrgang-Getriebe.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Es ist ein Getriebe vorgesehen, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
- Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen deutlich werden, in denen gleiche Bezugszeichen auf das gleiche Bauteil, Element oder Merkmal verweisen.
- ZEICHNUNGEN
- Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken.
-
1 ist ein Hebeldiagramm einer Ausführungsform eines Achtgang-Getriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; -
2 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Achtgang-Getriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; und -
3 ist eine Schalttabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmoment übertragenden Kupplungen und Bremsen in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse des in den1 und2 veranschaulichten Getriebes darstellt. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur.
- Zu Beginn ist festzustellen, dass in dem besonderen bereitgestellten Beispiel das Achtgang-Getriebe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung von permanenten mechanischen Verbindungen zwischen den Elementen der vier Planetenradsätze aufweist. Ein erstes Bauteil oder Element eines ersten Planetenradsatzes ist permanent mit einem ersten Bauteil oder Element eines zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Ein zweites Bauteil oder Element eines ersten Planetenradsatzes ist permanent mit einem zweiten Bauteil oder Element eines zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Ein drittes Bauteil oder Element des zweiten Planetenradsatzes ist permanent mit einem dritten Bauteil oder Element des dritten Planetenradsatzes gekoppelt. Ein erstes Bauteil oder Element eines dritten Planetenradsatzes ist permanent mit einem ersten Bauteil oder Element eines vierten Planetenradsatzes gekoppelt.
-
1 ist eine erste Ausführungsform eines Achtgang-Getriebes10 in einem Hebeldiagrammformat. Ein Hebeldiagramm ist eine schematische Darstellung der Bauteile einer mechanischen Einrichtung, wie eines Getriebes. Jeder einzelne Hebel stellt einen Planetenradsatz dar, wobei die drei grundlegenden mechanischen Bauteile des Planetenradsatzes jeweils durch einen Knoten dargestellt sind. Daher enthält ein einzelner Hebel drei Knoten: einen für das Sonnenrad, einen für den Planetenradträger und einen für das Hohlrad. Die relative Länge zwischen den Knoten jedes Hebels kann dazu verwendet werden, das Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des jeweiligen Zahnradsatzes darzustellen. Diese Hebelverhältnisse werden wiederum dazu verwendet, die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zu verändern, um geeignete Verhältnisse und eine geeignete Verhältnisprogression zu erreichen. Mechanische Kopplungen oder Verbindungen zwischen den Knoten der verschiedenen Planetenradsätze sind durch dünne, horizontale Linien veranschaulicht, und Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie Kupplungen und Bremsen, sind als ineinander greifende Finger dargestellt. Wenn die Einrichtung eine Bremse ist, ist ein Satz der Finger nicht drehbar. Eine weitergehende Erläuterung des Formats, Zwecks und der Verwendung von Hebeldiagrammen ist in der Druckschrift SAE Paper 810102 zu finden. - Das Getriebe
10 umfasst eine Antriebswelle oder ein Antriebselement12 , einen ersten Planetenradsatz14 mit drei Knoten: einem ersten Knoten14A , einem zweiten Knoten14B und einem dritten Knoten14C , einen zweiten Planetenradsatz16 mit drei Knoten: einem ersten Knoten16A , einem zweiten Knoten16B und einem dritten Knoten16C , einen dritten Planetenradsatz18 mit drei Knoten: einem ersten Knoten18A , einem zweiten Knoten18B und einem dritten Knoten18C , einen vierten Planetenradsatz20 mit drei Knoten: einem ersten Knoten20A , einem zweiten Knoten20B und einem dritten Knoten20C und eine Abtriebswelle oder ein Abtriebselement22 . - Der erste Knoten
14A des ersten Planetenradsatzes14 ist mit dem ersten Knoten16A des zweiten Planetenradsatzes16 gekoppelt. Der zweite Knoten14B des ersten Planetenradsatzes14 ist mit dem zweiten Knoten16B des zweiten Planetenradsatzes16 gekoppelt. Der dritte Knoten16C des zweiten Planetenradsatzes16 ist mit dem dritten Knoten18C des dritten Planetenradsatzes18 gekoppelt. Der erste Knoten18A des dritten Planetenradsatzes18 ist mit dem ersten Knoten20A des vierten Planetenradsatzes20 gekoppelt. Der zweite Knoten14B des ersten Planetenradsatzes14 und der zweite Knoten16B des zweiten Planetenradsatzes16 sind mit dem Antrieb12 gekoppelt. Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement22 ist mit dem dritten Knoten20C des vierten Planetenradsatzes20 gekoppelt. - Eine erste Bremse
26 verbindet den zweiten Knoten18B des dritten Planetenradsatzes18 selektiv mit dem Getriebegehäuse50 . Eine erste Kupplung28 verbindet den dritten Knoten14C des ersten Planetenradsatzes14 selektiv mit dem zweiten Knoten18B des dritten Planetenradsatzes18 . Eine zweite Kupplung30 verbindet den dritten Knoten14C des ersten Planetenradsatzes14 selektiv mit dem ersten Knoten18A des dritten Planetenradsatzes18 . Eine zweite Bremse32 verbindet den zweiten Knoten20B des vierten Planetenradsatzes20 selektiv mit dem Gehäuse50 des Getriebes10 . Eine dritte Kupplung34 verbindet den ersten Knoten16A des zweiten Planetenradsatzes16 selektiv mit dem dritten Knoten20C des vierten Planetenradsatzes20 und mit dem Abtrieb22 . - Unter Bezugnahme auf die
2 , die eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Achtganggetriebes10 zeigt, wird das Getriebe ausführlich beschrieben. In2 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von1 übernommen. Die Kupplungen, Bremsen und Kopplungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Bauteile von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen. - Beispielsweise ist der Planetenradsatz
14 ein Planetenradsatz, der ein Hohlrad14A , einen Planetenradträger14B und ein Sonnenrad14C umfasst. Das Hohlrad14A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Verbindungswelle oder einem ersten Verbindungselement42 verbunden. Der Planetenradträger14B lagert drehbar einen Satz Planetenräder14D (nur eines ist gezeigt) und ist zur gemeinsamen Rotation mit der Antriebswelle oder dem Antriebselement12 verbunden. Das Sonnenrad14C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Verbindungswelle oder einem zweiten Verbindungselement44 verbunden. Die Planetenräder14D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad14C als auch dem Hohlrad14A zu kämmen. - Die Antriebswelle oder das Antriebselement
12 ist ständig mit einer Maschine (die nicht gezeigt ist) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (der nicht gezeigt ist) verbunden. Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement22 ist ständig mit der Achsantriebseinheit oder einem Verteilergetriebe (das nicht gezeigt ist) verbunden. - Der Planetenradsatz
16 ist ein Planetenradsatz, der ein Sonnenrad16C , einen Planetenträger16A , der einen Satz Planetenräder16D drehbar lagert, und ein Hohlrad16B umfasst. Das Sonnenrad16C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Verbindungswelle oder einem dritten Verbindungselement46 verbunden. Der Planetenträger16A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Verbindungswelle oder einem ersten Verbindungselement42 verbunden. Das Hohlrad16B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Antriebswelle oder dem Antriebselement12 verbunden. Die Planetenräder16D sind konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad16C als auch dem Hohlrad16B zu kämmen. - Der Planetenradsatz
18 ist ein Planetenradsatz, der ein Sonnenrad18C , ein Hohlrad18B und einen Planetenträger18A umfasst, der einen Satz Planetenräder18D drehbar lagert. Das Sonnenrad18C ist zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Verbindungswelle oder dem dritten Verbindungselement46 verbunden. Das Hohlrad18B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Verbindungswelle oder einem vierten Verbindungselement48 und einer fünften Verbindungswelle oder einem fünften Verbindungselement52 verbunden. Der Planetenträger18A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer sechsten Verbindungswelle oder einem sechsten Verbindungselement54 und einer siebten Verbindungswelle oder einem siebten Verbindungselement56 verbunden. Die Planetenräder18D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad18C als auch dem Hohlrad18B zu kämmen. - Der Planetenradsatz
20 ist ein Planetenradsatz, der ein Sonnenrad20B , ein Hohlrad20C und einen Planetenträger20A umfasst, der einen ersten Satz Planetenräder20D und einen zweiten Satz Planetenräder20E drehbar lagert. Das Sonnenrad20B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Verbindungswelle oder einem achten Verbindungselement58 verbunden. Das Hohlrad20C ist zur gemeinsamen Rotation mit der Abtriebswelle oder dem Abtriebselement22 verbunden. Der Planetenträger20A ist zur gemeinsamen Rotation mit der siebten Verbindungswelle oder dem siebten Verbindungselement56 verbunden. Der erste Satz Planetenräder20D ist konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad20B als auch dem zweiten Satz Planetenräder20E zu kämmen. Der zweite Satz Planetenräder20E ist konfiguriert, um mit sowohl dem Hohlrad20C als auch dem ersten Satz Planetenräder20D zu kämmen. - Die Drehmomentübertragungseinrichtungen oder Kupplungen
28 ,30 ,34 und die Bremsen26 ,32 sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Gehäuses. Beispielsweise ist die erste Bremse26 selektiv einrückbar, um die vierte Verbindungswelle oder das vierte Verbindungselement48 mit dem Getriebegehäuse50 zu verbinden, um eine Rotation der Welle oder des Elements48 relativ zu dem Gehäuse50 zu beschränken. Die erste Kupplung28 ist selektiv einrückbar, um die zweite Verbindungswelle oder das zweite Verbindungselement44 mit der fünften Verbindungswelle oder dem fünften Verbindungselement52 zu verbinden. Die zweite Kupplung30 ist selektiv einrückbar, um die zweite Verbindungswelle oder das zweite Verbindungselement44 mit der sechsten Verbindungswelle oder dem sechsten Verbindungselement54 zu verbinden. Die zweite Bremse32 ist selektiv einrückbar, um die achte Verbindungswelle oder das achte Verbindungselement58 mit dem Getriebegehäuse50 zu verbinden, um eine Rotation der Welle oder des Elements58 relativ zu dem Gehäuse50 zu beschränken. Die dritte Kupplung34 ist selektiv einrückbar, um die Abtriebswelle oder das Abtriebselement22 mit dem Planetenträger16A zu verbinden. - Nun wird unter Bezugnahme auf die
2 und3 die Arbeitsweise der Ausführungsform des Achtgang-Getriebes10 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe10 in der Lage ist, Drehmoment von der Antriebswelle oder dem Antriebselement12 auf die Abtriebswelle oder das Abtriebselement22 in acht Vorwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnissen und einem Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis wird durch Einrückung von einer oder mehreren der Drehmomentübertragungseinrichtungen (d. h. erste Kupplung28 , zweite Kupplung30 , dritte Kupplung34 , erste Bremse26 und zweite Bremse32 ) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird.3 ist eine Schalttabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungseinrichtungen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt, obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft sind, und dass sie über beträchtliche Bereiche eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien des Getriebes10 anzupassen. Ein Beispiel der Übersetzungsverhältnisse, die unter Verwendung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erhalten werden können, ist in3 ebenfalls gezeigt. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser, der gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten Zahnradkonfiguration erreichbar. - Um Verhältnisse herzustellen, werden für jeden Gangzustand drei Drehmomentübertragungseinrichtungen eingerückt. Die eingerückten Drehmomentübertragungseinrichtungen sind jeweils in jeder Zeile durch ein ”X” dargestellt. Um den Rückwärtsgang herzustellen, werden die erste Bremse
26 , die zweite Bremse32 und die dritte Kupplung34 eingerückt oder aktiviert. Die erste Bremse26 verbindet die vierte Verbindungswelle oder das vierte Verbindungselement48 mit dem Getriebegehäuse50 , um eine Rotation der Welle oder des Elements48 relativ zu dem Gehäuse50 zu beschränken. Die zweite Bremse32 verbindet die achte Verbindungswelle oder das achte Verbindungselement58 mit dem Getriebegehäuse50 , um eine Rotation der Welle oder des Elements58 relativ zu dem Gehäuse50 zu beschränken. Die dritte Kupplung34 verbindet die Abtriebswelle oder das Abtriebselement22 mit dem Planetenträger16A . Gleichermaßen werden die acht Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungseinrückung erreicht, wie es in3 gezeigt ist. - Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und der Gangzustände des Achtgang-Getriebes
10 zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen und Bremsen inaktiv oder ausgerückt sind, und zweitens während Gangschaltvorgängen, d. h. Wechseln des Gangzustands, zwischen zumindest benachbarten Gangzuständen, eine in beiden Gangzuständen eingerückte oder aktivierte Kupplung oder Bremse eingerückt oder aktiviert bleiben wird.
Claims (2)
- Getriebe (
10 ), umfassend: ein Antriebselement (12 ); ein Abtriebselement (22 ); einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz (14 ,16 ,18 ,20 ), die jeweils ein Sonnenrad (14C ,16C ,18C ,20B ), einen Träger (14B ,16A ,18A ,20A ) und ein Hohlrad (14A ,16B ,18B ,20C ) aufweisen, wobei das Antriebselement (12 ) ständig mit dem Träger (14B ) des ersten Planetenradsatzes (14 ) verbunden ist, und wobei das Abtriebselement (22 ) ständig mit dem Hohlrad (20C ) des vierten Planetenradsatzes (20 ) verbunden ist; ein erstes Verbindungselement (42 ), das das Hohlrad (14A ) des ersten Planetenradsatzes (14 ) ständig mit dem Träger (16A ) des zweiten Planetenradsatzes (16 ) verbindet; ein zweites Verbindungselement, das den Träger (14B ) des ersten Planetenradsatzes (14 ) ständig mit dem Hohlrad (16B ) des zweiten Planetenradsatzes (16 ) verbindet; ein drittes Verbindungselement (46 ), das das Sonnenrad (16C ) des zweiten Planetenradsatzes (16 ) ständig mit dem Sonnenrad (18C ) des dritten Planetenradsatzes (18 ) verbindet; ein viertes Verbindungselement (56 ), das den Träger (18A ) des dritten Planetenradsatzes (18 ) ständig mit dem Träger (20A ) des vierten Planetenradsatzes (20 ) verbindet; und eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung (26 ), die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad (18B ) des dritten Planetenradsatzes (18 ) mit einem feststehenden Element (50 ) zu verbinden; eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (28 ), die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (14C ) des ersten Planetenradsatzes (14 ) mit dem Hohlrad (18B ) des dritten Planetenradsatzes (18 ) zu verbinden; eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung (30 ), die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (14C ) des ersten Planetenradsatzes (14 ) mit dem Träger (18A ) des dritten Planetenradsatzes (18 ) zu verbinden; eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung (32 ), die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (20B ) des vierten Planetenradsatzes (20 ) mit dem feststehenden Element (50 ) zu verbinden; und eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung (34 ), die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad (20C ) des vierten Planetenradsatzes (20 ) mit dem Träger (16A ) des zweiten Planetenradsatzes (16 ) zu verbinden, und wobei die Drehmomentübertragungseinrichtungen (26 ,28 ,30 ,32 ,34 ) selektiv in Kombinationen von dreien einrückbar sind, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Antriebselement (12 ) und dem Abtriebselement (22 ) herzustellen. - Getriebe nach Anspruch 1, wobei das feststehende Element (
50 ) ein Getriebegehäuse ist.
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