DE102008053415A1

DE102008053415A1 - Zahnrad- und Kupplungsanordnung für ein Mehrganggetriebe

Info

Publication number: DE102008053415A1
Application number: DE102008053415A
Authority: DE
Inventors: Scott H. Ypsilanti Wittkopp; James M. Belleville Hart; Clinton E. Monroe Carey; Andrew W. Saline Phillips
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2009-06-10
Also published as: US8070644B2; CN101424320A; CN101424320B; US20090118057A1

Abstract

Es ist ein Getriebe vorgesehen, das ein Antriebselement, ein Abtriebselement, drei Planetenradsätze, mehrere Kopplungselemente und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Jeder der Planetenradsätze umfasst ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen umfassen Kupplungen und Bremsen, die in einem Getriebegehäuse angeordnet sind.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/984,523, die am 1. November 2007 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit aufgenommen ist.
GEBIET
Die Erfindung betrifft allgemein ein Mehrganggetriebe, das mehrere Planetenradsätze und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist, und genauer ein Getriebe, das acht oder mehr Gänge, drei Planetenradsätze und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung stehen, und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
Automatische Lastschaltgetriebe werden gegenwärtig bei Personenkraftwagen und Lastkraftwagen weitläufig verwendet. Bekanntlich bietet das Automatikgetriebe eine Vielzahl von Gängen in der Vorwärtsrichtung sowie zumindest einen Gang in der Rückwärtsrichtung. Die Gänge werden durch die Verwendung mehrerer Planetenradsätze hergestellt. Die Einrückung der Zahnradsätze wird durch eine Anzahl fluidbetätigter Drehmomentübertragungsmechanismen, zum Beispiel Kupplungen und Bremsen, gesteuert.
Es ist Standard geworden, in Automatikgetrieben zur Verwendung in Personenkraftwagen zumindest vier Vorwärtsgänge vorzusehen. In letzter Zeit haben die Kraftfahrzeughersteller die Vorwärtsgänge auf sechs und in manchen Fällen auf sieben oder acht erhöht. Dies erfordert natürlich das Hinzufügen von Planetenradsätzen. Es ist jedoch erwünscht, die Anzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen zu minimieren, um die Kosten und die Gesamtgröße des Getriebes zu verringern.
Eine Anzahl der gegenwärtig vorgeschlagenen Achtgang-Planetengetriebe stellt drei Planetenradsätze und sechs Drehmomentübertragungsmechanismen zur Verfügung. Ein Problem, dem sich Getriebekonstrukteure und -hersteller gegenübergestellt sehen, ist die Unterbringung der Planetenradsätze und der Drehmomentübertragungsmechanismen. Es ist bevorzugt, die Zahnradsätze und Drehmomentübertragungsmechanismen auf eine Weise anzuordnen, die die Gesamtgröße des Getriebes minimiert, sowie die Fertigungskomplexität verringert.
Es gibt somit einen Bedarf für ein neues und verbessertes Mehrganggetriebe. Die Anordnung der Zahnradsätze und der Drehmomentübertragungsmechanismen des Getriebes sollte die Größe und Fertigungskomplexität des Getriebes minimieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Getriebe vorgesehen, das ein Antriebselement, ein Abtriebselement, mehrere Planetenradsätze und mehrere Drehmomentübertragungsmechanismen aufweist. Die mehreren Planetenradsätze weisen jeweils ein Sonnenrad, einen Träger und ein Hohlrad auf. Die mehreren Drehmomentübertragungsmechanismen sind jeweils in spezifischen Zonen angeordnet, die durch ein Getriebegehäuse und die mehreren Planetenradsätze definiert sind.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist einer der mehreren Drehmomentübertragungsmechanismen eine Bremse.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind fünf der Drehmomentübertragungsmechanismen Reibkupplungen.
Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hierin angegebenen Beschreibung deutlich werden. Es ist zu verstehen, dass die Beschreibung und die besonderen Beispiele nur zu Darstellungszwecken vorgesehen sind und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
1 ist ein Diagramm eines Querschnitts eines Getriebes gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzungen nicht begrenzen.
In 1 ist eine Ausführungsform eines Mehrganggetriebes allgemein mit dem Bezugszeichen 10 angegeben. Das Getriebe 10 umfasst ein Getriebegehäuse 11, eine Antriebswelle oder ein Antriebselement 12 und eine Abtriebswelle oder ein Abtriebselement 14. Das Antriebselement 12 ist bevorzugt mit einem Motor (der nicht gezeigt ist) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (der nicht gezeigt ist) verbunden. Das Abtriebselement 14 ist bevorzugt mit einer Achsantriebseinheit (die nicht gezeigt ist) oder einem Verteilergetriebe (das nicht gezeigt ist) verbunden. In dem angeführten Beispiel ist das Abtriebselement 14 koaxial mit einer Längsachse, die durch das Antriebselement 12 definiert ist. Dementsprechend kann das Abtriebselement 14 das Getriebe 10 an einer dem Antriebselement 12 entgegengesetzten Seite des Getriebes 10 verlassen, wodurch zum Beispiel eine Getriebekonfiguration mit Hinterradantrieb bereitgestellt wird.
Das Getriebe 10 umfasst einen ersten Planetenradsatz 16, einen zweiten Planetenradsatz 18 und einen dritten Planetenradsatz 20. Die Planetenradsätze 16, 18 und 20 sind zwischen das Antriebselement 12 und das Abtriebselement 14 geschaltet. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Planetenradsatz 16 ein Planetenradsatz, der ein Sonnenrad 22, ein Hohlrad 24 und einen Träger 28 umfasst, der einen Satz Planetenräder 32, 34 drehbar lagert. Die Planetenräder 32, 34 sind ausgestaltet, um miteinander, mit dem Sonnenrad 22 und mit dem Hohlrad 24 zu kämmen. Außerdem ist das Sonnenrad 22 fest mit dem Getriebegehäuse 11 des Getriebes 10 verbunden, um eine Rotation des Sonnenrads 22 zu verhindern. Das Hohlrad 24 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Verbindungswelle oder einem ersten Verbindungselement 38 und einer zweiten Verbindungswelle oder einem zweiten Verbindungselement 39 verbunden. Der Träger 28 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Verbindungswelle oder einem dritten Verbindungselement 40 und einer vierten Verbindungswelle oder einem vierten Verbindungselement 45 verbunden.
Der zweite Planetenradsatz 18 umfasst ein Sonnenrad 42, ein Hohlrad 44 und einen Träger 46, der einen Satz Planetenräder 48 drehbar lagert. Die Planetenräder 48 sind ausgestaltet, um mit sowohl dem Sonnenrad 42 als auch dem Hohlrad 44 zu kämmen. Das Sonnenrad 42 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Antriebselement 12 verbunden. Der Träger 46 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Verbindungswelle oder einem fünften Verbindungselement 47 verbunden. Das Hohlrad 44 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer sechsten Verbindungswelle oder einem sechsten Verbindungselement 50 verbunden.
Der dritte Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenrad 52, ein Hohlrad 54 und einen Träger 56, der einen Satz Planetenräder 58 drehbar lagert. Die Planetenräder 58 sind ausgestaltet, um mit sowohl dem Sonnenrad 52 als auch dem Hohlrad 54 zu kämmen. Das Sonnenrad 52 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Verbindungswelle oder einem siebten Verbindungselement 60 verbunden. Das Hohlrad 54 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Abtriebselement 14 verbunden. Der Träger 56 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem fünften Verbindungselement 47 verbunden.
Das Getriebe 10 umfasst eine Vielfalt von Drehmomentübertragungsmechanismen oder -einrichtungen, die eine erste Kupplung 70, eine zweite Kupplung 72, eine dritte Kupplung 74, eine vierte Kupplung 76, eine fünfte Kupplung 78 und eine Bremse 80 umfassen. Die erste Kupplung 70 ist selektiv einrückbar, um das Antriebselement 12 mit dem vierten Verbindungselement 45 zu verbinden. Die zweite Kupplung 72 ist selektiv einrückbar, um das Antriebselement 12 mit dem fünften Verbindungselement 50 zu verbinden. Die dritte Kupplung 74 ist selektiv einrückbar, um das dritte Verbindungselement 40 mit dem siebten Verbindungselement 60 zu verbinden. Die vierte Kupplung 76 ist selektiv einrückbar, um das zweite Verbindungselement 39 mit dem siebten Verbindungselement 60 zu verbinden. Die fünfte Kupplung 78 ist selektiv einrückbar, um das erste Verbindungselement 38 mit dem sechsten Verbindungselement 50 zu verbinden. Die Bremse 80 ist selektiv einrückbar, um den Träger 56 mit dem Getriebegehäuse 11 zu verbinden und somit eine Rotation des Trägers 56 einzuschränken.
Das Getriebe 10 ist in der Lage, Drehmoment von dem Antriebselement 12 auf das Abtriebselement 14 in bevorzugt zumindest acht Vorwärtsdrehmomentverhältnissen und zwei Rückwärtsdrehmomentverhältnissen zu übertragen. Jedes der Vorwärtsdrehmomentverhältnisse und der Rückwärtsdrehmomentverhältnisse wird durch Einrückung von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen (d. h. erste Kupplung 70, zweite Kupplung 72, dritte Kupplung 74, vierte Kupplung 76, fünfte Kupplung 78 und Bremse 80) erzielt. Fachleute werden leicht verstehen, dass zu jedem Drehmomentverhältnis ein unterschiedliches Drehzahlverhältnis oder unterschiedlicher Gang gehört. Somit können durch das Getriebe 10 acht Vorwärtsgänge erzielt werden.
Das Getriebegehäuse 11 umfasst eine erste Endwand 102, eine zweite Endwand 104 und eine dritte Wand 106. Die dritte Wand 106 stellt eine Verbindung zwischen der ersten und zweiten Endwand 102 und 104 her, um einen Raum oder Hohlraum 108 vorzusehen, in dem die Planetenradsätze 16, 18 und 20 und die Drehmomentübertragungsmechanismen 70, 72, 74, 76, 78 und 80 angeordnet sind. Darüber hinaus weist der Hohlraum 108 mehrere Bereiche oder Zonen A, B, C, D und E auf, in denen die mehreren Drehmomentübertragungsmechanismen 70, 72, 74, 76, 78 und 80 gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung spezifisch positioniert sind.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Zone A durch den Bereich oder den Raum definiert, der begrenzt ist: axial links durch die erste Endwand 102, rechts durch den Planetenradsatz 16, radial innen durch eine Bezugslinie "L", die eine longitudinale Linie ist, die axial mit der Antriebswelle 12 ausgerichtet ist, und radial außen durch eine Bezugslinie "M", die eine longitudinale Linie ist, die sich benachbart zu einem Außendurchmesser oder Außenumfang der Planetenradsätze 16, 18 und 20 erstreckt. Obgleich die Bezugslinie "M" als eine gerade Linie dargestellt ist, ist festzustellen, dass die Bezugslinie "M" dem Außenumfang der Planetenradsätze 16, 18 und 20 folgt und dementsprechend abhängig von der Lage des Außenumfangs eines jeden der Planetenradsätze 16, 18 und 20 abgestuft oder nicht gerade sein kann. Zone B ist durch den Bereich definiert, der begrenzt ist: axial links durch den Planetenradsatz 16, axial rechts durch den Planetenradsatz 18, radial außen durch Bezugslinie "M", und radial innen durch Bezugslinie "L". Zone C ist durch den Bereich definiert, der begrenzt ist: axial links durch den Planetenradsatz 18, axial rechts durch den Planetenradsatz 20, radial außen durch Bezugslinie "M", und radial innen durch Bezugslinie "L". Zone D ist durch den Bereich definiert, der begrenzt ist: axial links durch den Planetenradsatz 20, axial rechts durch die zweite Endwand 104, radial außen durch Bezugslinie "M", und radial innen durch Bezugslinie "L". Zone E ist durch den Bereich definiert, der begrenzt ist: axial links durch die erste Endwand 102, axial rechts durch die zweite Endwand 104, radial innen durch Bezugslinie "M", und radial außen durch die dritte Wand 106.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen 70, 72, 74, 76, 78 und 80 sind bewusst in spezifischen Zonen angeordnet, um Vorteile bei der Gesamtgetriebegröße, eine Bauraumeffizienz und eine reduzierte Fertigungskomplexität bereitzustellen. In dem besonderen in 1 gezeigten Beispiel sind die Drehmomentübertragungsmechanismen 78, 70 und 72 in Zone B angeordnet, und die Drehmomentübertragungsmechanismen 76, 74 und 80 sind in Zone E angeordnet.
Jedoch zieht die vorliegende Erfindung andere Ausführungsformen in Betracht, in denen die Drehmomentübertragungsmechanismen 70, 72, 74, 76, 78 und 80 in den anderen Zonen angeordnet sind. Die machbaren Lagen der Drehmomentübertragungseinrichtungen 70, 72, 74, 76, 78 und 80 in Bezug auf die Zonen sind in Schaubild 1 veranschaulicht. Ein "X" in dem Schaubild gibt an, dass die vorliegende Erfindung in Betracht zieht, die besondere Drehmomentübertragungseinrichtung in den genannten Zonen anzuordnen. Ein "O" in dem Schaubild gibt an, dass die vorliegende Erfindung in Betracht zieht, dass es nicht machbar ist, die besondere Drehmomentübertragungseinrichtung in der genannten Zone anzuordnen.

DREHMOMENTÜBERTRAGUNGSEINRICHTUNGEN ZONE A ZONE B ZONE C ZONE D ZONE E

80 X O O X X

78 O X X O X

76 X X X O X

74 X O X O X

70 O X O O O

72 O X X O X

SCHAUBILD 1
Beispielsweise bietet die vorliegende Erfindung, dass die Bremse 80 in den Zonen A, D oder E angeordnet sein kann, aber nicht in den Zonen B oder C angeordnet sein kann. Es ist festzustellen, dass jede der Drehmomentübertragungseinrichtungen 70, 72, 74, 76, 78 und 80 in einer zulässigen Zone angeordnet sein kann, wie es in Schaubild 1 angegeben ist, unabhängig von der Lage von irgendeiner der anderen Drehmomentübertragungseinrichtungen 70, 72, 74, 76, 78 und 80.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, und Abwandlungen, die nicht vom Gedanken der Erfindung abweichen, sollen im Schutzumfang der Erfindung liegen. Derartige Abwandlungen sind nicht als eine Abweichung vom Geist und Schutzumfang der Erfindung anzusehen.

Claims

Getriebe, umfassend: ein Antriebselement; ein Abtriebselement; ein Getriebegehäuse, das eine erste Wand, eine zweite Wand und eine sich zwischen der ersten und zweiten Wand erstreckende dritte Wand aufweist; einen ersten, zweiten und dritten Planetenradsatz, die in dem Getriebegehäuse angeordnet sind, wobei der erste Planetenradsatz sich benachbart zu der ersten Wand befindet, der dritte Planetenradsatz sich benachbart zu der zweiten Wand befindet, und der zweite Planetenradsatz sich zwischen dem ersten und dritten Planetenradsatz befindet, wobei jeder Planetenradsatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenträger aufweist, der mehrere Planetenräder lagert, die jeweils ausgestaltet sind, um mit dem Sonnenrad und/oder dem Hohlrad zu kämmen, wobei das Abtriebselement ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist, wobei das Antriebselement ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, wobei das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes permanent mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist, wobei der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes permanent mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes gekoppelt ist, und wobei das Getriebegehäuse einen ersten Bereich aufweist, der radial innen von einem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch die erste Wand und den ersten Planetenradsatz begrenzt ist, einen zweiten Bereich, der radial innen von dem Au ßenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch den ersten und zweiten Planetenradsatz begrenzt ist, einen dritten Bereich, der radial innen von dem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch den zweiten und dritten Planetenradsatz begrenzt ist, einen vierten Bereich, der radial innen von dem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch den dritten Planetenradsatz und die zweite Wand begrenzt ist, und einen fünften Bereich, der radial innen von der dritten Wand und radial außen von dem Außenumfang der Planetenradsätze definiert ist und axial durch die erste Wand und die zweite Wand begrenzt ist; eine erste Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes zu verbinden; eine zweite Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden; eine dritte Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um den Planetenträger des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes zu verbinden; eine vierte Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes zu verbinden; eine fünfte Kupplung, die selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden; eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um den Planetenträger des dritten Planetenradsatzes mit dem Getriebegehäuse zu verbinden; wobei die erste Kupplung in dem zweiten Bereich angeordnet ist, die zweite Kupplung in dem zweiten, dritten und/oder fünften Bereich angeordnet ist, die dritte Kupplung in dem ersten, dritten und/oder fünften Bereich angeordnet ist, die vierte Kupplung in dem ersten, zweiten, dritten und/oder fünften Bereich angeordnet ist, die fünfte Kupplung in dem zweiten, dritten und/oder fünften Bereich angeordnet ist, und die Bremse in dem ersten, vierten und/oder fünften Bereich angeordnet ist; und wobei die Kupplungen und die Bremse selektiv einrückbar sind, um zumindest acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement herzustellen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die erste Kupplung in dem zweiten Bereich angeordnet ist, die zweite Kupplung in dem zweiten Bereich angeordnet ist, die dritte Kupplung in dem fünften Bereich angeordnet ist, die vierte Kupplung in dem fünften Bereich angeordnet ist, die fünfte Kupplung in dem zweiten Bereich angeordnet ist, und die Bremse in dem fünften Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die erste Kupplung in dem zweiten Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die zweite Kupplung in dem zweiten Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die zweite Kupplung in dem dritten Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die zweite Kupplung in dem fünften Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die dritte Kupplung in dem ersten Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die dritte Kupplung in dem dritten Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die dritte Kupplung in dem fünften Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die vierte Kupplung in dem ersten Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die vierte Kupplung in dem zweiten Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die vierte Kupplung in dem dritten Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die vierte Kupplung in dem fünften Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die fünfte Kupplung in dem zweiten Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die fünfte Kupplung in dem dritten Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die fünfte Kupplung in dem fünften Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Bremse in dem ersten Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Bremse in dem vierten Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Bremse in dem fünften Bereich angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der erste Planetenradsatz mehrere erste Planeten und mehrere zweite Planeten aufweist, die durch den Planetenträger drehbar gelagert sind, wobei die mehreren ersten Planeten mit dem Sonnenrad kämmen und die mehreren zweiten Planeten mit dem Hohlrad kämmen.