DE102010009418A1

DE102010009418A1 - Mehrganggetriebe mit einer Bremskupplung mit wählbarem Freilauf

Info

Publication number: DE102010009418A1
Application number: DE102010009418A
Authority: DE
Inventors: Chunhao J. Troy Lee; Farzad Franklin Samie; Chi-Kuan Troy Kao
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2010-09-30
Also published as: CN101839337A; US8029403B2; CN101839337B; US20100234167A1

Abstract

Es ist ein Mehrganggetriebe für ein Fahrzeug mit einer Bremskupplung mit wählbarem Freilauf (SOWBC) vorgesehen. Das Getriebe besitzt ein Eingangselement, das zur gemeinsamen Rotation mit einem der Elemente von vier Planetenradsätzen verbunden ist, und ein Ausgangselement, das zur gemeinsamen Rotation mit einem anderen der Elemente der Planetenradsätze verbunden ist. Vier Verbindungselemente verbinden unterschiedliche Elemente der Planetenradsätze zur gemeinsamen Rotation. Eine erste Bremse ist selektiv einrückbar, um das erste Element des ersten Planetenradsatzes an dem feststehenden Element auf Masse festzulegen. Eine erste, eine zweite und eine dritte rotierende Kupplung sind jeweils selektiv einrückbar, um ein jeweils unterschiedliches Paar der Elemente der Planetenradsätze zur gemeinsamen Rotation zu verbinden. Eine Bremskupplung mit wählbarem Freilauf ist ausgestaltet, um in einer Drehrichtung zu bremsen, und ist selektiv umkehrbar, um in einer entgegengesetzten Drehrichtung zu bremsen, und läuft in manchen Gängen frei.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Mehrganggetriebe mit einer Bremskupplung mit wählbarem Freilauf.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Manche Automatikgetriebe umfassen eine Niedrig/Rückwärts-Bremskupplung (d. h. eine Reibbremse), die in einem Rückwärtsgang sowie einem ersten Vorwärtsgang betätigt wird, um in der Vorwärtsrichtung sowie der Rückwärtsrichtung ein Reaktionsdrehmoment bereitzustellen. Alternativ wird eine Bremskupplung manchmal neben einer Freilaufkupplung verwendet, wobei die Freilaufkupplung eine Rotation eines Getriebebauteils, wie etwa eines Trägers, in dem ersten Gang oder dem Rückwärtsgang verhindert, und die Bremskupplung betätigt wird, um eine Rotation in dem anderen von dem ersten und dem Rückwärtsgang zu verhindern. Diese Art von Freilaufkupplung ist nicht wählbar, indem sie immer automatisch in einer Drehrichtung des Getriebebauteils bremst und in der entgegengesetzten Richtung freiläuft, d. h. zulässt, dass das Bauteil rotieren kann.
Automatische Mehrganggetriebe, die Planetenradsätze enthalten, umfassen typischerweise Kupplungen vom Mehrfachreibungstyp, um das Getriebe derart zu betätigen, dass viele Vorwärtsgänge bereitgestellt werden. Viele derartige Bauteile sind notwendig, um sechs, sieben oder acht Vor wärtsgänge vorzusehen. Die Planetenradsätze und Kupplungen werden zunehmend schwierig zu packen, da deren Anzahl zunimmt, und sie erhöhen auch das Gesamtgewicht des Getriebes.
Wie es Fachleuten auf dem Gebiet üblicherweise bekannt ist, erzeugen ausgerückte Mehrscheibenreibkupplungen, abhängig von verschiedenen Bedingungen, Widerstand, wenn es eine Relativbewegung zwischen den Sätzen Kupplungsplatten gibt. Eine Eigenschaft einer ausgerückten Mehrplattenkupplung ist, dass, wenn die Relativdrehzahl zwischen den Sätzen Kupplungsplatten zunimmt, typischerweise der Widerstand oder Durchrutsch- bzw. Umlaufverlust ebenfalls zunimmt. Dieser Umlaufverlust trägt zu einer verringerten Kraftstoffwirtschaftlichkeit bei.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Mehrganggetriebe für ein Fahrzeug vorgesehen, das eine Bremskupplung mit wählbarem Freilauf (SOWBC von selectable one-way braking clutch) aufweist, um die Komplexität, das Gewicht, die Kosten und die Umlaufverluste von Teilen zu verringern. Die SOWBC ist wählbar, so dass sie eine Reaktionskraft gegen eine Rotation in jeder Drehrichtung bereitstellen kann. Zusätzlich lässt die Wählbarkeit zu, dass die SOWBC in geeigneten Gängen freilaufen kann. Das Getriebe weist ein Eingangselement, ein Ausgangselement und ein feststehendes Element, wie etwa den Getriebekasten, auf. Es sind vier Planetenradsätze enthalten, die jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweisen. Das Eingangselement ist zur gemeinsamen Rotation mit einem der Elemente der Planetenradsätze verbunden, und das Ausgangselement ist zur gemeinsamen Rotation mit einem anderen der Elemente der Planetenradsätze verbunden. Ein erstes Verbindungselement verbindet das erste Element des ersten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes. Ein zweites Verbindungselement verbindet das zweite Element des ersten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes. Ein drittes Verbindungselement verbindet das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes. Ein viertes Verbindungselement verbindet das zweite Element des dritten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes. Eine erste Bremse ist selektiv einrückbar, um das erste Element des ersten Planetenradsatzes an dem feststehenden Element auf Masse festzulegen. Eine erste, eine zweite und eine dritte rotierende Kupplung sind jeweils selektiv einrückbar, um ein jeweils unterschiedliches Paar der Elemente der Planetenradsätze zur gemeinsamen Rotation zu verbinden. Die SOWBC ist ausgestaltet, um in einer Drehrichtung zu bremsen und ist selektiv umkehrbar, um in einer entgegengesetzten Drehrichtung zu bremsen.
Die Bremse, die rotierenden Kupplungen und die Bremskupplung mit wählbarem Freilauf können in Dreierkombinationen eingerückt sein, um einen Rückwärtsgang und acht Vorwärtsgänge zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen. Die SOWBC ist ausgestaltet, um eine Rotation des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes zu bremsen, wenn das Getriebe im Rückwärtsgang und in einem ersten der Vorwärtsgänge ist, und ist ausgestaltet, um in zumindest manchen der anderen Vorwärtsgänge freizulaufen, wobei eine Rotation des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes zugelassen wird.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen leicht deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung in Stickdiagrammform einer ersten Ausführungsform eines Getriebes, das eine SOWBC aufweist;
2 ist eine Tabelle, die einen Einrückplan für das Getriebe von 1 angibt;
3 ist eine schematische fragmentarische Querschnittsdarstellung der SOWBC von 1, die zum Bremsen einer Vorwärtsrotation ausgewählt ist;
4 ist eine schematische fragmentarische Querschnittsdarstellung der SOWBC von 1, die zum Bremsen einer Rückwärtsrotation sowie einer Vorwärtsrotation ausgewählt ist;
5 ist eine schematische Perspektivexplosionsansicht einer alternativen SOWBC zur Verwendung mit dem Getriebe der 1 und 6; und
6 ist eine schematische Darstellung in Stickdiagrammform einer zweiten Ausführungsform eines Getriebes, das eine SOWBC aufweist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile überall in den verschiedenen Ansichten verweisen, veranschaulicht 1 schematisch einen beispielhaften Antriebsstrang 10, der einen Motor 12, ein Planetengetriebe 14 und einen Achsantriebsmechanismus 16 umfasst.
Das Planetengetriebe 14 umfasst ein Eingangselement 17, das funktional mit dem Motor 12 verbunden ist, eine Planetenradanordnung 18 und ein Ausgangselement 19, das ständig mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Ein Drehmomentwandler 13 mit einer Überbrückungskupplung 15, wie sie typisch ist, kann zwischen dem Motor 12 und dem Eingangselement 17 angeordnet sein. Die Überbrückungskupplung 15 kann eingerückt werden, wenn die Betriebsbedingungen eine Richtungsverbindung zwischen dem Motor 12 und dem Eingangselement 17 gewährleisten. Wenn kein Drehmomentwandler vorhanden ist, dann kann ein Isolator zwischen dem Motor 12 und dem Eingangselement 17 angeordnet sein. Die Planetenradanordnung 18 umfasst vier Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50.
Der erste Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenrad 22, ein Hohlrad 24 und einen Planetenträger 26. Mehrere Planetenräder 27 sind drehbar an dem Planetenträger 26 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 22 als auch dem Hohlrad 24 angeordnet.
Der zweite Planetenradsatz 30 umfasst ein Sonnenrad 32, ein Hohlrad 34 und einen Planetenträger 36. Mehrere Planetenräder 37 sind drehbar an dem Planetenträger 36 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 32 als auch dem Hohlrad 34 angeordnet.
Der dritte Planetenradsatz 40 umfasst ein Sonnenrad 42, ein Hohlrad 44 und einen Planetenträger 46. Mehrere Planetenräder 47 sind drehbar an dem Träger 46 montiert. Die Planetenräder 47 sind in kämmender Beziehung mit dem Sonnenrad 42 und mit dem Hohlrad 44 angeordnet.
Der vierte Planetenradsatz 50 umfasst ein Sonnenrad 52, ein Hohlrad 54 und einen Planetenträger 56. Mehrere Planetenräder 57 sind drehbar an dem Träger 56 montiert. Die Planetenräder 57 sind in kämmender Beziehung mit dem Sonnenrad 52 und mit dem Hohlrad 54 angeordnet.
Die Planetenradanordnung 18 umfasst auch fünf Drehmomentübertragungsmechanismen 60, 62, 64, 66 und 68. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 60, 62, 64 sind Drehmomentübertragungsmechanismen vom rotierenden Typ, die üblicherweise Kupplungen genannt werden. Die Kupplungen 60, 62 und 64 sind beispielsweise Mehrplattenkupplungseinrichtungen in einer Reibungsanfahrkonfiguration. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 66 ist ein Drehmomentübertragungsmechanismus vom feststehenden Typ, der üblicherweise Bremse oder Reaktionskupplung genannt wird. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 68 ist eine SOWBC, die nachstehend ausführlicher anhand der 3, 4 und 5 besprochen wird.
Das Eingangselement 17 ist ständig mit dem Träger 36 verbunden, und das Ausgangselement 19 ist ständig mit dem Träger 56 verbunden. Verbindungselement 70 ist eine Nabe, die das Sonnenrad 22 ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 32 verbindet. Verbindungselement 72 ist eine Nabe, die den Träger 26 ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlrad 54 verbindet. Verbindungselement 74 ist eine Nabe, die das Hohlrad 34 ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 42 verbindet. Verbindungselement 76 ist eine Nabe, die das Hohlrad 44 ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 52 verbindet.
Der Träger 36 ist selektiv mit dem Sonnenrad 52 durch Einrückung der Kupplung 60 verbindbar. Der Träger 46 ist selektiv mit dem Träger 56 durch Einrückung der Kupplung 62 verbindbar. Das Sonnenrad 42 ist selektiv mit dem Sonnenrad 52 durch Einrückung der Kupplung 64 verbindbar. Das Sonnenrad 22 ist selektiv an einem feststehenden Element, dem Getriebegehäuse 80, durch Einrückung der Bremse 66 auf Masse festgelegt. Das Getriebegehäuse 80 ist nur in einer fragmentarischen Ansicht gezeigt, umgibt aber die Planetenradsätze 20, 30, 40, 50. Das Hohlrad 24 ist selektiv an dem Getriebegehäuse 80 durch Einrückung der SOWBC 68 auf Masse festgelegt.
2 ist eine Kuppeltabelle, die die Arbeitsweise der Kupplungen des Getriebes 14 in verschiedenen Gangzuständen beschreibt. In der Tabelle von 2 bezeichnet ein ”X” eine eingerückte Kupplung. Mit Bezug auf die SOWBC 68 steht ”R” für Rückwärts, ”V” steht für Vorwärts und V/Neu steht für Freilaufen in der Vorwärtsdrehrichtung. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 60, 62, 64, 66 und 68 werden selektiv in Dreierkombinationen eingerückt, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement 17 und dem Ausgangselement 19 bereitzustellen. Es wird aus 2 deutlich, dass die SOWBC 68 in dem Rückwärtsgang (RW) eingerückt ist, wenn Leistung an das Ausgangselement 19 in einer Rückwärtsdrehrichtung (R) geliefert wird, sowie wenn Leistung an das Ausgangselement 19 in fünf unterschiedlichen Vorwärtsgängen (1. bis 5.) geliefert wird. Somit stellt die SOWBC 68 ein Reaktionsdrehmoment bereit und verhindert eine Vorwärtsrotation des Hohlrads 24 in dem Rückwärtsgang und stellt ein Reaktionsdrehmoment bereit und verhindert eine Rückwärtsrotation des Hohlrads 24 im 1. bis 5. Vorwärtsgang. Im 6. bis 8. Vorwärtsgang läuft die SOWBC 68 frei (d. h. das Hohlrad 24 läuft in einer Vorwärtsdrehrichtung um, wobei die SOWBC 68 im Zustand Bremsen rückwärts ist).
Die SOWBC 68 ist in 1 schematisch gezeigt, wobei ein Schaltelement 69 in die Vorwärtsbremsstellung gewählt ist. Diese Stellung wird in dem Rückwärtsgang gewählt und bewirkt, dass das feststehende Element 80 ein Reaktionsdrehmoment bereitstellt und eine Rotation des Hohlrads 24 in der Vorwärtsrichtung verhindert. In der Rückwärtsbremsstellung von 3 wird die SOWBC 68 freilaufen, um zuzulassen, dass das Hohlrad 24 in der Vorwärtsrichtung rotiert, wenn die Einrückung von ausgewählten der andere Kupplungen 60, 62, 64 und Bremse 66 Drehmoment in der Rückwärtsrichtung auf das Hohlrad 24 aufbringt, wie etwa im sechsten, siebten und achten Vorwärtsgang.
Das Schaltelement 69 ist selektiv in die Rückwärtsbremsstellung bewegbar, die gestrichelt als 69A gezeigt ist. Diese Stellung wird in dem ersten bis fünften Vorwärtsgang gewählt und stellt ein Reaktionsdrehmoment bereit, das eine Rotation des Hohlrads 24 in der Rückwärtsrichtung verhindert. Die Rückwärtsstellung der SOWBC 68, die eine Vorwärtsrotation sowie eine Rückwärtsrotation bremst, ist in 4 gezeigt. Das erste Element 105, das eine äußere Laufbahn der SOWBC 68 darstellt, ist mit einer Kerbverzahnung an dem Getriebegehäuse 80 kerbverzahnt. Das zweite Element 110 ist eine innere Laufbahn der SOWBC 68, die an dem Hohlrad 24 kerbverzahnt ist. Ein Sprengring kann dazu verwendet werden, die SOWBC 68 an ihrem Platz zu halten.
Die SOWBC 68 kann eine Konstruktion einer steuerbaren mechanischen Diodenkupplung oder einer wählbaren Wälzkörperkupplung oder andere Kupplungen mit wählbarem (umkehrbarem) Freilauf sein. Die SOWBC kann durch einen Kolben und ein Ventil hydraulisch betätigt sein. Eine Zahl von Kupplungskonstruktionen, die in der Lage sind, als eine SOWBC zu fungieren, wird in Betracht gezogen und diese Offenbarung soll nicht auf die hierin beschriebenen besonderen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um eine SOWBC zu implementieren. Streben, Kipphebel, Wälzkörper oder Hemmschuhe sind unterschiedliche Einrichtungen, die benutzt werden können, um die Elemente der Kupplung paarweise zu koppeln oder zu entkoppeln. Die 3 und 4 veranschaulichen im Querschnitt eine SOWBC, die zwischen einem vorwärts verriegelten und rückwärts verriegelten Betrieb (4) und einem rückwärts verriegelten, vorwärts freilaufenden Betrieb (3) gemäß der vorliegenden Offenbarung wählt. Die SOWBC-Einrichtung 68 umfasst das erste Element 105, das zweite Element 110, eine Auswahleinrichtungsplatte 115, eine Auswahleinrichtungsplatten-Betätigungseinrichtung 120, ein erstes Einrückelement 130, ein zweites Einrückelement 135, zwei Rückstellfedern 140 und zwei Einrückeinrichtungen 150. Das zweite Element 110 und die Auswahleinrichtungsplatte 115 können drehbare Einrichtungen sein, die um eine gemeinsame Drehachse (die nicht gezeigt ist, die aber durch das Eingangselement 17 von 1 festgelegt ist) zentriert sind. Die Elemente 105 und 110 können flache kreisförmige Platten sein. Die Auswahleinrichtungsplatte 115 ist zwischen den beiden Elementen angeordnet und bewegt sich allgemein mit dem zweiten Element 110 oder bleibt mit diesem fest. Die Auswahleinrichtungsplatte 115 umfasst eine Auswahleinrichtungsplatten-Betätigungseinrichtung 120. Die Auswahleinrichtungsplatte 115 ist relativ zu dem ersten Element 105 um irgendeinen kleinen Drehwinkel bewegbar, um eine kalibrierte Bewegung der Auswahleinrichtungsplatten-Betätigungseinrichtung 120 bereitzustellen. Die Einrückelemente 130 und 135, die in dieser beispielhaften Ausführungsform als Streben dargestellt sind, sind drehbar an dem zweiten Element 110 angeordnet, sind im Wesentlichen senkrecht zu dem Radius des Elements 110 orientiert und stellen die Funktionen der wählbaren Kopplung und Entkopplung, die von der SOWBC 68 bedient werden, bereit. Jedes Einrückelement, wenn es sich in einer aufrechten Stellung befindet, sitzt fest gegen eine Einrückeinrichtung 150 in dem ersten Element 105 und verhindert, dass das zweite Element 110 relativ zu dem ersten Element 105 in einer Richtung rotiert. Die Einrückelemente befinden sich aufgrund von durch Rückstellfedern 140 ausgeübten Kräften normalerweise in einer aufrechten Stellung. Die Auswahleinrichtungsplatte 115 kann relativ zu den einrückenden Elementen betätigt werden, so dass die Auswahleinrichtungsplatten-Betätigungseinrichtung 120 dazu verwendet werden kann, eines der Einrückelemente in eine untere Stellung niederzudrücken. Die Betätigung der Einrückung, um eine Relativdrehung zu stoppen, hängt von der Geometrie der miteinander wechselwirkenden Einrichtungen ab. Wenn eines der Einrückelemente 130, 135 sich in einer unteren Stellung befindet, dann kann die Kupplung in der Richtung freilaufen, die normalerweise durch die Einrückeinrichtung unterbunden wird, die sich nun in der unteren Stellung befindet.
3 veranschaulicht die SOWBC 68 mit einem in einer unteren Stellung befindlichen Einrückelement und einem in einer oberen Stellung befindlichen Einrückelement. Das Einrückelement 135 befindet sich in einer oberen Stellung und ist gegen eine Einrückeinrichtung 150 gesetzt. Infolgedessen kann das zweite Element 110 nicht nach rechts relativ zu dem ersten Element 105 rotieren. Jedoch befindet sich das Einrückelement 130 in einer unteren Stellung. Die Einrückeinrichtung 135 liefert einen Widerstand von im Wesentlichen Null für das zweite Element 110, das nach links relativ zu dem ersten Element 105 rotiert. Wenn eine Relativdrehung erfolgt und das erste Element 105 in Kontakt mit dem Einrückelement 135 gelangt, erzeugt Druck auf die obere, nahezu horizontale Oberfläche des Einrückelements 135 eine Rotation des Einrückelements 135 nach unten. Diese Ratschenbewegung des Einrückelements 135 kann fortfahren, wenn das Einrückelement 135 an den nachfolgenden Einrückeinrichtungen 150 vorbei rotiert. Der Zustand der SOWBC 68 in 3 stimmt mit dem Schalter 68 überein, der die Rückwärtsbremsstellung wählt, wobei eine Rückwärtsdrehung des zweiten Elements 110, und somit des Hohlrads 24, verhindert wird, aber zugelassen wird, dass das zweite Element 110 und somit das Hohlrad 24, in einer Vorwätsdrehrichtung freilaufen.
4 veranschaulicht die SOWBC 68 mit beiden Einrückelementen 130 und 135 in einer oberen Stellung. Die Auswahleinrichtungsplatte 115 ist relativ zu den Einrückelementen derart betätigt, dass weder das Einrückelement 130 noch das Einrückelement 135 durch die Betätigungseinrichtung 120 niedergedrückt ist. Infolgedessen ist keine Rotation des zweiten Elements 110 in irgendeiner Richtung relativ zu dem ersten Element 105 möglich. Der Zustand der SOWBC 68 in 4 stimmt mit dem Schalter 69 überein, der die Vorwärtsbremsstellung wählt, wobei eine Vorwärtsrotation des zweiten Elements 110, und somit des Hohlrads 24, verhindert wird. Alternativ könnte eine SOWBC mit einem Auswahlzustand ausgestaltet sein, der ein Freilaufen in beiden Richtungen zulässt.
Es ist festzustellen, dass die Elemente einer SOWBC wahrscheinlich eine Mehrzahl von Einrichtungen, wie die SOWBC 68, aufweisen, die jeweils ähnlich betätigt werden, um eine Rotation in einer oder beiden Richtungen zuzulassen oder zu verhindern, wobei das gesamte Drehmoment, das durch die SOWBC übertragen wird, zwischen den SOWBC-Einrichtungen verteilt wird. Ähnliche SOWBC-Einrichtungen sind in der Technik bekannt für einen Kipphebelmechanismus mit einem Paar Einrückelementen, die an distalen Enden des Kipphebels angeordnet sind, welche in der Lage sind, in Kombination mit Einrückmerkmalen an einem gegenüberliegenden Element, auf der Basis einer Kippbetätigung des Kipphebels ähnlich eine Relativdrehung zu verhindern oder zu ermöglichen. Wälzkörper oder Hemmschuhe können alternativ in Elementen verwendet werden, von denen eines radial innerhalb des anderen angeordnet ist, wobei ein Spalt zwischen den Elementen vorhanden ist. Die Wälzkörper oder Hemmschuhe können derart betätigt werden, dass sie innerhalb des Spalts in Wechselwirkung stehen, um die Elemente in einer oder beiden Drehrichtungen selektiv zu koppeln.
Die Anwendung einer SOWBC, wie sie oben beschrieben ist, auf ein Automatikgetriebe kann Teile reduzieren und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhöhen. Wenn zudem die SOWBC 68 eingerückt werden muss, muss der Schlupf über die Kupplung hinweg im Wesentlichen gleich Null sein. Es kann keine Relativdrehung (d. h. Schlupf) zwischen den Elementen 105, 110 geben; d. h. beide Elemente 105, 110 der SOWBC 68 müssen feststehend sein, oder in einer Ausführungsform, in der keines auf Masse festgelegt ist, müssen sie mit der gleichen Drehzahl und in der gleichen Richtung rotieren.
5 zeigt schematisch eine alternative SOWBC 68A, die im Wesentlichen ähnlich wie die SOWBC 68 ist, die ein erstes Element als eine ringförmige Strebenplatte 105A und ein zweites Element als eine deckungsgleiche ringförmige Kerbenplatte 110A umfasst, wobei eine Auswahleinrichtungsplatte als eine deckungsgleich ringförmige Gleitplatte 120A dazwischen angeordnet ist. Die SOWBC 68A folgt dem gleichen Einrückplan, wie er für die SOWBC 68 in 2 ausgeführt wurde, wenn sie anstelle der SOWBC 68 in den Getrieben 14, 214 der 1 bzw. 6 verwendet wird.
Die Strebenplatte 105A weist eine taschenförmige Konstruktion auf, die eine erste Seite umfasst, die eine Laufbahn aufweist, in der die Gleitplatte 120A und die Kerbenplatte 110A eingebaut und vorzugsweise unter Verwendung eines Sprengrings 151 und eines Tragrings 152 an ihrem Platz gehalten sind. Die Strebenplatte 105A umfasst einen darin ausgebildeten Durchgangsschlitzabschnitt 154. Der Durchgangsschlitzabschnitt 154 umfasst eine in Umfangsrichtung orientierte, längliche Öffnung, die durch die Strebenplatte 105A verläuft, und kann an einer ringförmigen Oberfläche der Strebenplatte 105A angeordnet sein, wie es in 5 gezeigt ist, und kann alternativ an einer Außenumfangsoberfläche der Strebenplatte 105A (nicht gezeigt) angeordnet sein. Ein Stift 156, der durch eine Öffnung an der Gleitplatte 120A angebracht ist, verläuft durch den Schlitzabschnitt 154 und bewegt sich verschiebbar darin. In einer Ausführungsform gibt es eine Mehrzahl von federbetätigten zurückziehbaren Einrückelementen oder Streben 130A, 135A, die in Strebentaschen 158 angeordnet sind, die in Umfangsrichtung in dem Taschenbereich der ersten Seite der Strebenplatte 105A angeordnet sind. Die Kerbenplatte 110A umfasst mehrere in Umfangsrichtung angeordneten Kerben (nicht gezeigt), die deckungsgleich ringförmig an den zurückziehbaren Streben 130A, 135A der Strebenplatte 105A) angeordnet sind. Die Gleitplatte 120A ist ausgestaltet, um sich verschiebbar in der ringförmigen Laufbahn der Strebenplatte 105A zu bewegen, wobei sie um die gemeinsame Achse rotiert. Die Gleitplatte 120A umfasst mehrere Durchgangskerbenöffnungen 160, die den zurückziehbaren Streben 130A der Strebenplatte 105 und den Kerben der Kerbenplatte 110A entsprechen. Die Gleitplatte 120A umfasst den Stift 156, der senkrecht von einer ringförmigen Oberfläche der Gleitplatte 120A vorsteht und durch den Schlitzabschnitt 154 der Strebenplatte 105A verläuft. Die Gleitplatte 120A ist ausgestaltet, um mit Bezug auf die Strebenplatte 105A um die gemeinsame Achse drehbar zu gleiten, wobei der Betrag der Gleitbewegung der Gleitplatte 120A durch die Bewegung des Stiftes 156 und des Schlitzabschnitts 154 der Strebenplatte 105A umschrieben wird. Wenn die Gleitplatte 120A über einen Aktuator (nicht gezeigt) drehbar in eine erste Stellung mit Bezug auf die Strebenplatte 105A gleitet, ist die Gleitplatte 120A ausgestaltet, um die zurückziehbaren Streben 130A festzuhalten, und die Kerbenplatte 110A rotiert frei mit dem Hohlrad 24 in der Vorwärtsrichtung, wird aber in der Rückwärtsrichtung gebremst. Wenn die Gleitplatte 120A über einen Aktuator (nicht gezeigt) drehbar in eine zweite Stellung mit Bezug auf die Strebenplatte 105A gleitet, sind die Kerbenöffnungen 160 der Gleitplatte 120 ausgestaltet, um mit den zurückziehbaren Streben 130A zusammenzufallen, was zulässt, dass diese dort hindurch vorstehen. Die zurückziehbaren Streben 130A können mit den Kerben der Kerbenplatte 110A in Eingriff gelangen und das Hohlrad 24 von 1 fest an der Strebenplatte 105A verriegeln, wodurch dessen Rotation in jeder Richtung verhindert wird.
Fachleute können andere Ausgestaltungen zum Einrücken und Ausrücken der beispielhaften hierin beschriebenen SOWBCs 68, 68A in Betracht ziehen, indem ein Verschiebungsaktuator unter Verwendung eines Steuermoduls betätigt wird oder dessen Betätigung zurückgenommen wird.
Zweite Ausführungsform
6 zeigt eine andere Ausführungsform eines Antriebsstrangs 210. Bauteile des Antriebsstrangs 210, die identisch mit jenen des Antriebsstrangs 10 sind, sind mit identischen Bezugszeichen bezeichnet. Der Antriebsstrang 210 umfasst einen Motor 12, ein Planetengetriebe 214 und einen herkömmlichen Achsantriebsmechanismus 16.
Das Planetengetriebe 214 umfasst ein Eingangselement 17, das ständig mit dem Motor 12 verbunden ist, eine Planetenradanordnung 218 und ein Ausgangselement 19, das funktional mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Ein Drehmomentwandler 13 mit einer Überbrückungskupplung 15, wie sie typisch ist, kann zwischen dem Motor 12 und dem Eingangselement 17 angeordnet sein. Die Überbrückungskupplung 15 kann eingerückt werden, wenn die Betriebsbedingungen eine Richtungsverbindung zwischen dem Motor 12 und dem Eingangselement 17 gewährleisten. Wenn kein Drehmomentwandler vorhanden ist, dann wäre ein Isolator zwischen dem Motor 12 und dem Eingangselement 17 angeordnet. Die Planetenradanordnung 218 umfasst vier Planetenradsätze 220, 230, 240 und 250.
Der erste Planetenradsatz 220 umfasst ein Sonnenrad 222, ein Hohlrad 224 und einen Planetenträger 226. Mehrere Planetenräder 227 sind drehbar an dem Planetenträger 226 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 222 als auch dem Hohlrad 224 angeordnet.
Der zweite Planetenradsatz 230 umfasst ein Sonnenrad 232, ein Hohlrad 234 und einen Planetenträger 236. Mehrere Planetenräder 237 sind drehbar an dem Träger 236 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 232 als auch dem Hohlrad 234 angeordnet.
Der dritte Planetenradsatz 240 umfasst ein Sonnenrad 242, ein Hohlrad 244 und einen Planetenträger 246. Mehrere Planetenräder 247 sind drehbar an dem Träger 246 montiert. Die Planetenräder 247 sind in kämmender Beziehung mit dem Sonnenrad 242 angeordnet. Mehrere zweite Planetenräder 248 sind in kämmender Beziehung mit den Planetenrädern 247 und mit dem Hohlrad 244 angeordnet. Dieser Typ von Planetenradsatz wird gewöhnlich als Planetenradsatz vom Doppelplanetentyp bezeichnet.
Der vierte Planetenradsatz 250 umfasst ein Sonnenrad 252, ein Hohlrad 254 und einen Planetenträger 256. Die mehreren Planetenräder 257 sind drehbar an dem Träger 256 montiert. Die Planetenräder 257 sind in kämmender Beziehung mit dem Sonnenrad 252 und mit dem Hohlrad 254 angeordnet.
Die Planetenzahnradanordnung 218 umfasst auch fünf Drehmomentübertragungsmechanismen 60, 62, 64, 66 und 68, die oben beschrieben sind. Das Eingangselement 17 ist ständig mit dem Träger 236 verbunden, und das Ausgangselement 19 ist ständig mit dem Träger 256 verbunden. Verbindungselement 270 ist eine Nabe, die das Sonnenrad 222 ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 232 verbindet. Verbindungselement 272 ist eine Nabe, die den Träger 226 ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlrad 254 verbindet. Verbindungselement 274 ist eine Nabe, die das Hohlrad 234 ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 242 verbindet. Verbindungselement 276 ist eine Nabe, die das Hohlrad 244 ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger 256 verbindet.
Der Träger 236 ist selektiv mit dem Sonnenrad 252 durch Einrückung der Kupplung 60 verbindbar. Der Träger 246 ist selektiv mit dem Sonnenrad 252 durch Einrückung der Kupplung 62 verbindbar. Das Hohlrad 234 ist selektiv mit dem Sonnenrad 252 durch Einrückung der Kupplung 64 verbindbar. Das Sonnenrad 222 ist selektiv an dem Getriebegehäuse 80 durch Einrückung der Bremse 66 auf Masse festgelegt. Das Getriebegehäuse 80 ist nur in einer fragmentarischen Ansicht gezeigt, umgibt aber die Planetenradsätze 220, 230, 240, 250. Das Hohlrad 224 ist selektiv an dem Getriebegehäuse 80 durch Einrückung der SOWBC 68 auf Masse festgelegt, um eine Vorwärtsrotation oder eine Rückwärtsrotation zu verhindern; d. h. ist auf Vorwärtsbremsen oder Rückwärtsbremsen eingestellt (lässt aber ein Freilaufen vorwärts zu, wenn sie auf Rückwärtsbremsen eingestellt ist).
Die Drehmomentübertragungsmechanismen 60, 62, 64, 66 und 68 sind gemäß dem gleichen in 2 aufgeführten Plan einrückbar, um einen Rückwärtsgang und acht Vorwärtsgänge herzustellen. Somit wird die SOWBC 68 in dem Rückwärtsgang in die Stellung in 4 geschaltet (mit dem Schalter 69 in der in 6 gezeigten Stellung), in dem ersten bis fünften Vorwärtsgang in die Stellung von 3 geschaltet (mit dem Schalter in Stellung 69A) und läuft in dem sechsten bis achten Gang in der Stellung von 3 frei.
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 im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Mehrganggetriebe für ein Fahrzeug, umfassend: ein Eingangselement; ein Ausgangselement; ein feststehendes Element; einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Planetenradsatz, wobei jeder Planetenradsatz ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist; wobei das Eingangselement zur gemeinsamen Rotation mit einem der Elemente der Planetenradsätze verbunden ist und das Ausgangselement zur gemeinsamen Rotation mit einem anderen der Elemente der Planetenradsätze verbunden ist; ein erstes Verbindungselement, das das erste Element des ersten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet; ein zweites Verbindungselement, das das zweite Element des ersten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet; ein drittes Verbindungselement, das das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes verbindet; ein viertes Verbindungselement, das das zweite Element des dritten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet; eine erste Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das erste Element des ersten Planetenradsatzes an dem feststehenden Element auf Masse festzulegen; eine erste, eine zweite und eine dritte rotierende Kupplung, die selektiv einrückbar sind, um ein jeweils unterschiedliches Paar der Elemente der Planetenradsätze zur gemeinsamen Rotation zu verbinden; eine Bremskupplung mit wählbarem Freilauf, die ausgestaltet ist, um in einer Drehrichtung zu bremsen, und selektiv umkehrbar ist, um in einer entgegengesetzten Drehrichtung zu bremsen; und wobei die Bremskupplung mit wählbarem Freilauf ausgestaltet ist, um eine Rotation des dritten Elements des ersten Planetenradsatzes zu bremsen, wenn das Getriebe in einem Rückwärtsgang und in einem ersten Vorwärtsgang ist, und ausgestaltet ist, um in zumindest manchen der anderen Vorwärtsgänge freizulaufen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Bremse, die rotierenden Kupplungen und die Bremskupplung mit wählbarem Freilauf in Dreierkombinationen eingerückt sind, um einen Rückwärtsgang und acht Vorwärtsgänge zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die erste rotierende Kupplung das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten oder dritten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet; wobei die zweite rotierende Kupplung das dritte Element des dritten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet; und wobei die dritte rotierende Kupplung das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet.
Getriebe nach Anspruch 3, wobei das Eingangselement zur Rotation mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist und das Ausgangselement zur Rotation mit dem einen von dem zweiten und dritten Element des vierten Planetenradsatzes verbunden ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die erste rotierende Kupplung das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten oder dritten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet; wobei die zweite rotierende Kupplung das dritte Element des dritten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet; und wobei die dritte rotierende Kupplung das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei alle Planetenradsätze einfache Planetenradsätze sind.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der erste, zweite und vierte Planetenradsatz einfache Planetenradsätze sind, und der dritte Planetenradsatz ein Planetenradsatz vom Doppelplanetentyp ist.
Mehrganggetriebe für ein Fahrzeug, umfassend: ein Eingangselement; ein Ausgangselement; ein feststehendes Element; einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Planetenradsatz, die jeweils ein Sonnenrad, einen Träger und ein Hohlrad aufweisen; wobei das Eingangselement zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist; wobei das Ausgangselement zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger des vierten Planetenradsatzes verbunden ist; ein erstes Verbindungselement, das das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbindet; ein zweites Verbindungselement, das den Träger des ersten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes verbindet; ein drittes Verbindungselement, das das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbindet; ein viertes Verbindungselement, das das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes mit dem einen der Elemente des vierten Planetenradsatzes, das nicht mit dem zweiten Verbindungselement verbunden ist, verbindet; eine erste Bremse, die selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes an dem feststehenden Element auf Masse festzulegen; eine erste, eine zweite und eine dritte rotierende Kupplung, die jeweils selektiv einrückbar sind, um ein jeweils unterschiedliches Paar der Elemente der Planetenradsätze zur gemeinsamen Rotation zu verbinden; eine Bremskupplung mit wählbarem Freilauf, die ausgestaltet ist, um in einer Drehrichtung zu bremsen, und selektiv umkehrbar ist, um in einer entgegengesetzten Drehrichtung zu bremsen, wobei die Kupplung mit wählbarem Freilauf ausgestaltet ist, um eine Rota tion des Hohlrads des ersten Planetenradsatzes zu bremsen, wenn das Getriebe in dem Rückwärtsgang und dem ersten Vorwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement ist.
Getriebe nach Anspruch 8, wobei die erste rotierende Kupplung eingerückt ist und die Bremskupplung mit wählbarem Freilauf ausgewählt ist, um zu bremsen, um zuzulassen, dass Drehmoment von dem Eingangselement auf das Ausgangselement in dem ersten Gang übertragen werden kann; wobei die zweite rotierende Kupplung eingerückt ist und die Bremskupplung mit wählbarem Freilauf ausgewählt ist, um zu bremsen, um zuzulassen, dass Drehmoment von dem Eingangselement auf das Ausgangselement in dem Rückwärtsgang übertragen werden kann.
Getriebe nach Anspruch 8, wobei die erste Bremse in dem ersten sowie dem Rückwärtsgang eingerückt ist, und/oder wobei die erste rotierende Kupplung den Träger des zweiten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes verbindet; wobei die zweite rotierende Kupplung den Träger des dritten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger des vierten Planetenradsatzes oder dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes verbindet; und wobei die dritte rotierende Kupplung das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes verbindet, und/oder wobei die Bremse, die rotierenden Kupplungen und die Bremskupplung mit wählbarem Freilauf betreibbar sind, um den Rückwärtsgang und acht Vorwärtsgänge zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement bereitzustellen, die den ersten Vorwärtsgang umfassen, wobei die Bremskupplung mit wählbarem Freilauf in manchen der Vorwärtsgänge freiläuft, und/oder wobei das vierte Verbindungselement das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger des vierten Planetenradsatzes verbindet, und/oder wobei das vierte Verbindungselement das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes verbindet.