DE102008021173A1

DE102008021173A1 - 8-Ganggetriebe

Info

Publication number: DE102008021173A1
Application number: DE102008021173A
Authority: DE
Inventors: Clinton E. Monroe Carey; James M. Belleville Hart; Andrew W. Saline Phillips; Madhusudan West Bloomfield Raghavan; Scott H. Ypsilanti Wittkopp
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-05-01
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2008-12-11
Also published as: CN101298882A; US7651434B2; US20080274851A1; CN101298882B

Abstract

Das Getriebe weist mehrere Elemente auf, die in Antriebssträngen verwendbar sind, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bereitzustellen. Das Getriebe umfasst drei Planetenradsätze mit sechs Drehmomentübertragungsmechanismen, zwei festen Verbindungen und einem festgelegten Element. Der Antriebsstrang umfasst eine Maschine und einen Drehmomentwandler, der ständig mit zumindest einem der Planetenradelemente verbunden ist, und ein Abtriebselement, das ständig mit einem anderen der Planetenradelemente verbunden ist. Die sechs Drehmomentübertragungsmechanismen sehen Verbindungen zwischen verschiedenen Zahnradelementen, dem Getriebegehäuse und mit dem Antriebselement vor und werden in Kombinationen von dreien betrieben, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang herzustellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lastschaltgetriebe mit drei Planetenradsätzen, die durch sechs Drehmomentübertragungseinrichtungen gesteuert werden, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bereitzustellen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Pkw umfassen einen Antriebsstrang, der aus einer Maschine, einem Mehrganggetriebe und einem Differential- oder Achsantrieb besteht. Das Mehrganggetriebe erhöht den Gesamtbetriebsbereich des Fahrzeugs, indem es zulässt, dass die Maschine ihren Drehmomentbereich mehrmals durchlaufen kann. Die Anzahl von Vorwärtsgängen, die in dem Getriebe verfügbar ist, bestimmt die Häufigkeit, mit der der Drehmomentbereich der Maschine wiederholt durchlaufen werden kann. Frühe Automatikgetriebe wiesen zwei Drehzahlbereiche auf. Dies begrenzte den gesamten Drehzahlbereich des Fahrzeugs stark und erforderte daher eine relativ große Maschine, die einen breiten Drehzahl- und Drehmomentbereich erzeugen konnte. Dies führte dazu, dass die Maschine während der Fahrt bei einem spezifischen Kraftstoffverbrauchspunkt arbeitete, der nicht der Punkt mit der höchsten Wirtschaftlichkeit war. Daher waren von Hand geschaltete Getriebe (Vorgelegewellengetriebe) am beliebtesten.
Mit dem Aufkommen von Drei- und Viergang-Automatikgetrieben nahm die Beliebtheit des automatisch schaltenden (Planetenrad-)Getriebes bei den Autofahrern zu. Diese Getriebe verbesserten das Betriebsverhalten und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs. Die erhöhte Anzahl von Gängen verringert die Stufengröße zwischen Übersetzungsverhältnissen und verbessert daher die Schaltqualität des Getriebes, indem es die Gangwechsel für den Bediener bei normaler Fahrzeugbeschleunigung im Wesentlichen nicht wahrnehmbar macht.
Sechsganggetriebe bieten mehrere Vorteile gegenüber Vier- und Fünfganggetrieben, die eine verbesserte Fahrzeugbeschleunigung und eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit einschließen. Während viele Lkw Lastschaltgetriebe mit sechs oder mehr Vorwärtsgängen anwenden, werden Pkw aufgrund der Größe und Komplexität dieser Getriebe noch mit Drei- und Viergang-Automatikgetrieben und relativ wenigen Fünf- oder Sechsgangeinrichtungen hergestellt.
Sieben-, Acht- und Neunganggetriebe bieten weitere Verbesserungen bei der Beschleunigung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit gegenüber Sechsganggetrieben. Wie bei den oben diskutierten Sechsganggetrieben ist jedoch die Entwicklung von Sieben-, Acht- und Neunganggetrieben aufgrund der Komplexität, Größe und Kosten verhindert worden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Getriebe bereitzustellen, das drei Planetenradsätze aufweist, die gesteuert werden, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bereitzustellen.
Die Familie von elektrisch verstellbaren Getrieben der vorliegenden Erfindung weist drei Planetenradsätze auf, von denen jeder ein erstes, zweites und drittes Element aufweist, wobei die Elemente ein Sonnenrad, ein Hohlrad oder eine Planetenträgeranordnung in beliebiger Reihenfolge umfassen können.
Um in dieser Beschreibung und den Ansprüchen auf die ersten, zweiten und dritten Zahnradsätze Bezug zu nehmen, können diese Sätze in jeder Reihenfolge in den Zeichnungen (d. h. von links nach rechts, von rechts nach links, usw.) mit "erstes" bis "drittes" gezählt sein. Zusätzlich können das erste, zweite oder dritte Element jedes Zahnradsatzes in den Zeichnungen für jeden Zahnradsatz in beliebiger Reihenfolge mit "erstes" bis "drittes" gezählt sein (d. h. von oben nach unten, von unten nach oben usw.).
Jeder Träger kann entweder ein Einzelplanetenträger (einfach) oder ein Doppelplanetenträger (zusammengesetzt) sein. Ausführungsformen mit langen Planetenrädern sind ebenfalls möglich.
Ein erstes Verbindungselement verbindet das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes.
Ein zweites Verbindungselement verbindet das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes.
Das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ist ständig mit einem feststehenden Element (Getriebegehäuse/Getriebekasten) verbunden. Das Abtriebselement ist ständig mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden.
Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Bremse, verbindet das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit einem feststehenden Element (Getriebegehäuse/Getriebekasten).
Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Kupplung, verbindet das erste Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes.
Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Kupplung, verbindet das erste Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem Antriebselement.
Eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Kupplung, verbindet das zweite Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes.
Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Kupplung, verbindet das zweite Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes.
Eine sechste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Kupplung, verbindet das zweite Element des dritten Planetenradsatzes selektiv mit dem Antriebselement.
Die sechs Drehmomentübertragungsmechanismen sind in Kombinationen von dreien selektiv einrückbar, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zu erhalten.
Eine Vielfalt von Drehzahlverhältnissen und Verhältnisspreizungen können durch geeignetes Wählen der Zähneverhältnisse der Planetenradsätze realisiert werden.
Die obigen Merkmale und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen leichter deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1a ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein Planetengetriebe umfasst, gemäß der vorliegenden Erfindung; und
1b ist eine Wahrheitstabelle und ein Schaubild, die einige der Betriebseigenschaften des in 1a gezeigten Antriebsstrangs veranschaulichen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Bezug nehmend auf die Zeichnungen ist in 1a ein Antriebsstrang 10 mit einer herkömmlichen Maschine und Drehmomentwandler 12, einem Planetengetriebe 14 und einem herkömmlichen Achsantriebsmechanismus 16 gezeigt. Die Maschine 12 kann unter Verwendung verschiedener Arten von Kraftstoff mit Leistung beaufschlagt werden, um den Wirkungsgrad und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit einer bestimmten Anwendung zu verbessern. Derartige Kraftstoffe können beispielsweise Benzin; Diesel; Ethanol; Dimethylether usw. umfassen.
Das Planetengetriebe 14 umfasst ein Antriebselement 17, das ständig mit der Maschine 12 verbunden ist, eine Planetenradanordnung 18 und ein Abtriebselement 19, das ständig mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 18 umfasst drei Planetenradsätze 20, 30 und 40.
Der Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenrad 22, ein Hohlrad 24 und eine Planetenträgeranordnung 26. Die Planetenträgeranordnung 26 umfasst mehrere Planetenräder 27, die drehbar an einem Träger 29 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 22 als auch dem Hohlrad 24 angeordnet sind.
Der Planetenradsatz 30 umfasst ein Sonnenrad 32, ein Hohlrad 34 und eine Planetenträgeranordnung 36. Die Planetenträgeranordnung 36 umfasst mehrere Planetenräder 37, die drehbar an einem Träger 39 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Hohlrad 34 als auch dem Sonnenrad 32 angeordnet sind.
Der Planetenradsatz 40 umfasst ein Sonnenrad 42, ein Hohlrad 44 und eine Planetenträgeranordnung 46. Die Planetenträgeranordnung 46 umfasst mehrere Planetenräder 47, die an einem Träger 49 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Hohlrad 44 als auch dem Sonnenrad 42 angeordnet sind.
Die Planetenradanordnung umfasst auch sechs Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 53, 54, 55 und 56. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 50 ist ein Drehmomentübertragungsmechanismus vom feststehenden Typ, der üblicherweise Bremse oder Reaktionskupplung genannt wird. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 52, 53, 54, 55 und 56 sind Drehmomentübertragungsmechanismen vom rotierenden Typ, die üblicherweise Kupplungen genannt werden.
Das Abtriebselement 19 ist ständig mit dem Hohlrad 44 des Planetenradsatzes 40 verbunden. Das erste Verbindungselement 70 verbindet die Planetenträgeranordnung 36 des Planetenradsatzes 30 ständig mit der Planetenträgeranordnung 46 des Planetenradsatzes 40. Ein zweites Verbindungselement 72 verbindet das Sonnenrad 32 des Planetenradsatzes 30 ständig mit dem Sonnenrad 42 des Planetenradsatzes 40. Das Hohlrad 24 ist ständig mit dem Getriebegehäuse 60 verbunden.
Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Bremse 50, verbindet selektiv den Träger 36 des Planetenradsatzes 30 und den Träger 46 des Planetenradsatzes 40 über das Verbindungselement 70 mit dem Getriebegehäuse 60. Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 52, verbindet das Sonnenrad 22 des Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem Sonnenrad 32 des Planetenradsatzes 30. Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Antriebskupplung 53, verbindet das Sonnenrad 22 des Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem Antriebselement 17. Eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 54, verbindet die Planetenträgeranordnung 26 des Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem Hohlrad 34 des Planetenradsatzes 30. Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 55, verbindet die Planetenträgeranordnung 26 des Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem Sonnenrad 32 des Planetenradsatzes 30. Eine sechste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Antriebskupplung 56, verbindet die Planetenträgeranordnung 46 des Planetenradsatzes 40 und die Planetenträgeranordnung 36 des Planetenradsatzes 30 über das Verbindungselement 70 selektiv mit dem Antriebselement 17.
Wie es in 1b und insbesondere in der darin offenbarten Wahrheitstabelle gezeigt ist, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in Kombinationen von dreien eingerückt, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bereitzustellen, und zwar alle mit Schaltvorgängen mit einzigem Übergang, und mit doppeltem Overdrive.
Der Rückwärtsgang (Rückwärts) wird mit der Einrückung der Bremse 50 und den Kupplungen 52, 53 hergestellt. Die Bremse 50 rückt die Planetenträgeranordnung 36 und die Planetenträgeranordnung 46 über das Verbindungselement 70 mit dem Getriebegehäuse 60 ein. Die Kupplung 52 rückt das Sonnenrad 22 mit dem Sonnenrad 32 ein. Die Kupplung 53 rückt das Sonnenrad 22 mit dem Antriebselement 17 ein. Das Sonnenrad 22, das Sonnenrad 32 und das Sonnenrad 42 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Antriebselement 17. Das Hohlrad 24, die Planetenträgeranordnung 36 und die Planetenträgeranordnung 46 rotieren nicht. Das Hohlrad 44 und das Abtriebselement 19 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl des Hohlrads 44 und somit des Abtriebselements 19 wird aus der Drehzahl des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt. Der Zahlenwert des Rückwärtsdrehzahlverhältnisses wird durch Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad- Zähneverhältnisse des Planetenradsatzes 40 bestimmt.
Der erste Vorwärtsgang wird mit der Einrückung der Bremse 50 und der Kupplungen 53, 54 hergestellt. Die Bremse 50 rückt die Planetenträgeranordnung 36 und die Planetenträgeranordnung 46 über das Verbindungselement 70 mit dem Getriebegehäuse 60 ein. Die Kupplung 53 rückt das Sonnenrad 22 mit dem Antriebselement 17 ein. Die Kupplung 54 rückt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Hohlrad 34 ein. Das Sonnenrad 22 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Antriebselement 17. Das Hohlrad 24 rotiert nicht. Die Planetenträgeranordnung 26 und das Hohlrad 34 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl der Planetenträgeranordnung 26 wird aus der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt. Das Sonnenrad 32 und das Sonnenrad 42 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Planetenträgeranordnung 36 und die Planetenträgeranordnung 46 rotieren nicht. Die Drehzahl des Sonnenrads 32 wird aus der Drehzahl des Hohlrads 34 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt. Das Hohlrad 44 und das Abtriebselement 19 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl des Hohlrads 44 und somit des Abtriebselements 19 wird aus der Drehzahl des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt. Der Zahlenwert des ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnisses wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 30 und 40 bestimmt.
Der zweite Vorwärtsgang wird mit der Einrückung der Kupplungen 53, 54 und 55 hergestellt. Die Kupplung 53 rückt das Sonnenrad 22 mit dem Antriebselement 17 ein. Die Kupplung 54 rückt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Hohlrad 34 ein. Die Kupplung 55 rückt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Sonnenrad 32 ein. Das Sonnenrad 22 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Antriebselement 17. Das Hohlrad 24 rotiert nicht. Die Planetenträgeranordnung 26, der Planetenradsatz 30, der Planetenradsatz 40 und das Abtriebselement 19 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl der Planetenträgeranordnung 26 und somit des Abtriebselements 19 wird aus der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt. Der Zahlenwert des zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnisses wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse des Planetenradsatzes 20 bestimmt.
Der dritte Vorwärtsgang wird mit der Einrückung der Kupplungen 52, 53 und 54 hergestellt. Die Kupplung 52 rückt das Sonnenrad 22 mit dem Sonnenrad 32 ein. Die Kupplung 53 rückt das Sonnenrad 22 mit dem Antriebselement 17 ein. Die Kupplung 54 rückt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Hohlrad 34 ein. Das Sonnenrad 22, das Sonnenrad 32 und das Sonnenrad 42 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Antriebselement 17. Das Hohlrad 24 rotiert nicht. Die Planetenträgeranordnung 26 und das Hohlrad 34 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl der Planetenträgeranordnung 26 wird aus der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt. Die Planetenträgeranordnung 36 und die Planetenträgeranordnung 46 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl der Planetenträgeranordnung 36 wird aus der Drehzahl des Sonnenrads 32, der Drehzahl des Hohlrads 34 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt. Das Hohlrad 44 und das Abtriebselement 19 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl des Hohlrads 44 und somit des Abtriebselements 19 wird aus der Drehzahl des Sonnenrads 42, der Drehzahl der Planetenträgeranordnung 46 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt. Der Zahlenwert des dritten Vorwärtsdrehzahlverhältnisses wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 30 und 40 bestimmt.
Der vierte Vorwärtsgang wird mit der Einrückung der Kupplungen 53, 54 und 56 hergestellt. Die Kupplung 53 rückt das Sonnenrad 22 mit dem Antriebselement 17 ein. Die Kupplung 54 rückt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Hohlrad 34 ein. Die Kupplung 56 rückt die Planetenträgeranordnung 46 und die Planetenträgeranordnung 36 über das Verbindungselement 70 mit dem Antriebselement 17 ein. Das Sonnenrad 22, die Planetenträgeranordnung 36 und die Planetenträgeranordnung 46 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Antriebselement 17. Das Hohlrad 24 rotiert nicht. Die Planetenträgeranordnung 26 und das Hohlrad 34 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl der Planetenträgeranordnung 26 wird aus der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt. Das Sonnenrad 32 und das Sonnenrad 42 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl des Sonnenrads 32 wird aus der Drehzahl der Planetenträgeranordnung 36, der Drehzahl des Hohlrads 34 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt. Das Hohlrad 44 und das Abtriebselement 19 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl des Hohlrads 44 und somit des Abtriebselements 19 wird aus der Drehzahl des Sonnenrads 42, der Drehzahl der Planetenträgeranordnung 46 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt. Der Zahlenwert des vierten Vorwärtsdrehzahlverhältnisses wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 30 und 40 bestimmt.
Der fünfte Vorwärtsgang wird mit der Einrückung der Kupplungen 52, 54 und 56 hergestellt. Die Kupplung 52 rückt das Sonnenrad 22 mit dem Sonnenrad 32 ein. Die Kupplung 54 rückt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Hohlrad 34 ein. Die Kupplung 56 rückt die Planetenträgeranordnung 36 und die Planetenträgeranordnung 46 über das Verbindungselement 70 mit dem Antriebselement 17 ein. Das Hohlrad 24 rotiert nicht. Die Planetenträgeranordnung 26 und das Hohlrad 34 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Das Sonnenrad 22, das Sonnenrad 32 und das Sonnenrad 42 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl des Sonnenrads 22 wird aus der Drehzahl der Planetenträgeranordnung 26 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt. Die Planetenträgeranordnung 36 und die Planetenträgeranordnung 46 rotie ren mit der gleichen Drehzahl wie das Antriebselement 17. Die Drehzahl des Hohlrads 34 wird aus der Drehzahl der Planetenträgeranordnung 36, der Drehzahl des Sonnenrads 32 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt. Das Hohlrad 44 und das Abtriebselement 19 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl des Hohlrads 44 und somit des Abtriebselements 19 wird aus der Drehzahl des Sonnenrads 42, der Drehzahl der Planetenträgeranordnung 46 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt. Der Zahlenwert des fünften Vorwärtsdrehzahlverhältnisses wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 30 und 40 bestimmt.
Der sechste Vorwärtsgang wird mit der Einrückung der Kupplungen 52, 53 und 56 hergestellt. In dieser Konfiguration ist das Antriebselement 17 direkt mit dem Abtriebselement 19 verbunden. Der Zahlenwert des sechsten Vorwärtsdrehzahlverhältnisses beträgt 1.
Der siebte Vorwärtsgang wird mit der Einrückung der Kupplungen 53, 55 und 56 hergestellt. Die Kupplung 53 rückt das Sonnenrad 22 mit dem Antriebselement 17 ein. Die Kupplung 55 rückt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Sonnenrad 32 ein. Die Kupplung 56 rückt die Planetenträgeranordnung 36 und die Planetenträgeranordnung 46 über das Verbindungselement 70 mit dem Antriebselement 17 ein. Das Sonnenrad 22, die Planetenträgeranordnung 36 und die Planetenträgeranordnung 46 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Antriebselement 17. Das Hohlrad 24 rotiert nicht. Die Planetenträgeranordnung 26 und das Hohlrad 34 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl der Planetenträgeranordnung 26 wird aus der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt. Das Sonnenrad 32 und das Sonnenrad 42 rotieren mit der gleichen Drehzahl.
Das Hohlrad 44 und das Abtriebselement 19 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl des Hohlrads 44 und somit des Abtriebselements 19 wird aus der Drehzahl des Sonnenrads 42, der Drehzahl der Planetenträgeranordnung 46 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt. Der Zahlenwert des siebten Vorwärtsdrehzahlverhältnisses wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20 und 40 bestimmt.
Der achte Vorwärtsgang wird mit der Einrückung der Kupplungen 52, 55 und 56 hergestellt. Die Kupplung 52 rückt das Sonnenrad 22 mit dem Sonnenrad 32 ein. Die Kupplung 55 rückt die Planetenträgeranordnung 26 mit dem Sonnenrad 32 ein. Die Kupplung 56 rückt die Planetenträgeranordnung 36 und die Planetenträgeranordnung 46 über das Verbindungselement 70 mit dem Antriebselement 17 ein. Der Planetenradsatz 20, das Sonnenrad 32 und das Sonnenrad 42 rotieren nicht. Die Planetenträgeranordnung 36 und die Planetenträgeranordnung 46 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Antriebselement. Das Hohlrad 44 und das Abtriebselement 19 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Die Drehzahl des Hohlrads 44 und somit des Abtriebselements 19 wird aus der Drehzahl der Planetenträgeranordnung 46 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt. Der Zahlenwert des achten Vorwärtsdrehzahlverhältnisses wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse des Planetenradsatzes 40 bestimmt.
Wie es oben ausgeführt wurde, ist der Einrückplan für die Drehmomentübertragungsmechanismen in der Wahrheitstabelle von 1b gezeigt. Diese Wahrheitstabelle liefert auch ein Beispiel von Drehzahlverhältnissen, die unter Verwendung der beispielhaft in 1b angegebenen Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse verfügbar sind. Der N_R1/S_R1-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20; der N_R2/S_R2-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30; und der N_R3/S_R3-Wert ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40. Das Diagramm von 1b beschreibt auch die Verhältnisstufen, die unter Verwendung der Auswahl der Zähneverhältnisse erreicht werden, die für die Einrückpläne des oben beschriebenen Getriebes angegeben sind. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Vorwärtsgang 1,52, während das Stufenverhältnis zwischen dem Rückwärtsgang (Rückwärts) und dem ersten Vorwärtsgang –0,48 beträgt.
Der Antriebsstrang 10 kann Bauteile mit einem Hybridfahrzeug teilen, und eine derartige Kombination kann in einem "Ladungsentleerungsmodus" betreibbar sein. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung ist ein "Ladungsentleerungsmodus" ein Modus, bei dem das Fahrzeug primär durch einen Elektromotor/Generator mit Leistung beaufschlagt wird, so dass eine Batterie entleert oder nahezu entleert ist, wenn das Fahrzeug sein Ziel erreicht. Mit anderen Worten wird die Maschine 12 während dem Ladungsentleerungsmodus nur bis zu dem Ausmaß betrieben, das notwendig ist, um sicherzustellen, dass die Batterie nicht vor Erreichen des Ziels entleert ist. Ein herkömmliches Hybridfahrzeug arbeitet in einem "Ladungshaltemodus", bei dem, wenn das Batterieladeniveau unter ein vorbestimmtes Niveau (z. B. 25%) abfällt, die Maschine automatisch laufen gelassen wird, um die Batterie wieder aufzuladen. Indem das Hybridfahrzeug in einem Ladungsentleerungsmodus betrieben wird, kann es daher etwas oder den gesamten Kraftstoff einsparen, der ansonsten verbraucht werden würde, um das Batterieladeniveau von 25% in einem herkömmlichen Hybridfahrzeug aufrechtzuerhalten. Es ist festzustellen, dass ein Hybridfahrzeugantriebsstrang bevorzugt nur dann in dem Ladungsentleerungsmodus betrieben wird, wenn die Batterie nach Erreichen des Ziels wieder aufgeladen werden kann, indem sie an eine Energiequelle angeschlossen wird.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Mehrganggetriebe, umfassend: ein Antriebselement; ein Abtriebselement; einen ersten, zweiten und dritten Planetenradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen; wobei das Antriebselement selektiv mit zumindest einem Element der Planetenradsätze verbunden ist und das Abtriebselement ständig mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist; ein erstes Verbindungselement, das das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbindet; ein zweites Verbindungselement, das das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes verbindet; wobei das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit einem feststehenden Element verbunden ist; einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element verbindet; einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der das erste Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet; einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, der das erste Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem Antriebselement verbindet; einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus, der das zweite Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet; einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus, der das zweite Element des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet; einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus, der das zweite Element des dritten Planetenradsatzes selektiv mit dem Antriebselement verbindet; wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen in Kombinationen von dreien eingerückt sind, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement herzustellen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der erste Drehmomentübertragungsmechanismus eine Bremse umfasst und der zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Drehmomentübertragungsmechanismus Kupplungen umfassen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das erste, zweite und dritte Element des ersten, zweiten und dritten Planetenradsatzes ein Sonnenrad, eine Planetenträgeranordnung bzw. ein Hohlrad umfassen.
Mehrganggetriebe, umfassend: ein Antriebselement; ein Abtriebselement; einen ersten, zweiten und dritten Planetenradsatz, die jeweils ein Sonnenrad, eine Planetenträgeranordnung und ein Hohlrad aufweisen; wobei das Abtriebselement ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist; wobei das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ständig mit einem feststehenden Element verbunden ist; ein erstes Verbindungselement, das die Planetenträgeranordnung des zweiten Planetenradsatzes ständig mit der Planetenträgeranordnung des dritten Planetenradsatzes verbindet; ein zweites Verbindungselement, das das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbindet; einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der die Planetenträgeranordnung des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element verbindet; einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbindet; einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, der das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem Antriebselement verbindet; einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus, der die Planetenträgeranordnung des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes verbindet; einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus, der die Planetenträgeranordnung des ersten Planetenradsatzes selektiv mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbindet; einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus, der die Planetenträgeranordnung des dritten Planetenradsatzes selektiv mit dem Antriebselement verbindet; wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen in Kombinationen von dreien eingerückt sind, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement herzustellen.