DE102010019649A1

DE102010019649A1 - Acht-, Neun- und Zehngang-Automatikgetriebe

Info

Publication number: DE102010019649A1
Application number: DE102010019649A
Authority: DE
Inventors: Andrew W. Rochester Phillips; Clinton E. Highland Carey
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2010-05-06
Publication date: 2011-01-05
Also published as: CN101886688A; CN101886688B; US20090221394A1; US8388488B2

Abstract

Ein Automatikgetriebe umfasst vier Planetenradsätze, mehrere Reib- und Synchronkupplungen und zwei Antriebsanordnungen. Eingangsdrehmoment wird an vier Kupplungen geliefert, die selektiv Drehmoment an verschiedene Elemente der ersten und zweiten Planetenradanordnungen liefern. Ähnlich liefern verschiedene Elemente der ersten und zweiten Planetenradanordnung Leistung an die zwei Antriebsanordnungen, die entweder Kettenantriebs- oder Zahnradanordnungen sein können. Die Ausgänge der Antriebsanordnungen treiben Sonnenräder der dritten und vierten Planetenradanordnung an. Der Getriebeausgang ist mit den Planetenträgern der dritten und vierten Planetenradanordnung verbunden und wird von diesen angetrieben. Eine in einer Folge ablaufende Betätigung der Reib- und Synchronkupplungen stellt acht, neun oder zehn Vorwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse bereit.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug, und im Besonderen Acht-, Neun- und Zehngang-Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge mit vier Planetenradsätzen und mehreren Reib- und Synchronkupplungen.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformation, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung steht, und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
Viele gegenwärtige Mehrgang-Automatikgetriebe für PKW umfassen eine Kombination aus Planetenradsätzen und selektiv eingerückten Kupplungen und Bremsen, die mehrere Vorwärtsdrehmoment- oder -übersetzungsverhältnisse bereitstellen.
Obgleich Drei- und Viergang-Automatikgetriebe einmal üblich waren und als geeignet angesehen wurden, die erforderliche Flexibilität und das erforderliche Leistungsvermögen bereitzustellen, treiben zunehmend anspruchsvolle Wirtschaftlichkeits- und Leistungsvermögensziele sowie Verbrauchervorlieben fortwährend die Forschung und Entwicklung von Automatikgetrieben an. Ein Ergebnis dieser Bemühungen ist eine Zunahme der von dem Getriebe bereitgestellten Anzahl von verfügbaren Vorwärtsgängen oder -drehzahlverhältnissen gewesen. Zunehmend sind Sechs-, Sieben- und Achtgang-Automatikgetriebe verfügbar.
Da sie die Leistungs- und Drehmomentkurven einer Maschine so genau an die Fahrzeuggeschwindigkeit und -last anpassen, bieten derartige Sechs-, Sieben- und Achtganggetriebe signifikante Verbesserungen des Leistungsvermögens und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
Untersuchungen dieser Getriebekonfigurationen decken jedoch auf, dass Verbesserungen möglich sind. Beispielsweise trägt jede der selektiv eingerückten Reibkopplungen, d. h. die Kupplungen und die Bremsen, zu Reibungsverlusten, die als Umlaufverluste bezeichnet werden, bei, wenn sie nicht eingerückt ist. Derartige Umlaufverluste sind das Ergebnis einer Relativdrehung zwischen den mehreren ineinander greifenden Platten oder Scheiben derartiger Einrichtungen. Zwei primäre Faktoren beeinflussen Umlaufverluste: Die Größe oder Drehmomentkapazität der Kupplung oder Bremse und die Drehzahldifferenz über die Kupplung oder Bremse hinweg. Ein Verringern derartiger Umlaufverluste bietet daher einen verbesserten Getriebewirkungsgrad, was sehr erwünscht ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Automatikgetriebe mit acht, neun und zehn Vorwärtsgängen für ein Kraftfahrzeug bereit, das vier Planetenradsätze, mehrere Reib- und Synchronkupplungen und zwei Ketten- oder Zahnradantriebsanordnungen umfasst. Das Getriebe ist längs zweier paralleler Drehachsen angeordnet: eine erste Achse, die durch die Eingangswelle definiert ist, und eine zweite Achse, die durch die Ausgangswelle definiert ist. Die Ketten-oder Zahnradantriebsanordnungen übertragen Leistung zwischen Kettenrädern auf den beiden Achsen. Alternativ können Paare von schräg verzahnten oder Stirnrädern anstelle der Kettenantriebsanordnungen verwendet werden.
Eingangsdrehmoment wird üblicherweise an vier Eingangskupplungen und durch Einrückung von einer von vier Eingangskupplungen an ein Element einer zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung geliefert, die eine erste Planetenradanordnung und eine zweite Planetenradanordnung umfasst. In der ersten, zweiten, dritten und fünften Ausführungsform umfasst die zweite Planetenradanordnung nur ein Sonnenrad und einen Planetenradträger, der mehrere längliche, gestufte Planetenräder aufweist, die sich in den Planetenträger der benachbarten ersten Planetenradanordnung hinein erstrecken. In der vierten Ausführungsform umfasst die zusammengesetzte Eingangszahnradanordnung eine Doppelplaneten-Planetenradanordnung, deren Planetenradträger mit dem Planetenradträger einer benachbarten Einzelplaneten-Planetenradanordnung verbunden ist.
Es ist festzustellen, dass zusätzlich zu den zwei oben zusammengefassten und nachstehend ausführlicher beschriebenen Konfigurationen Fachleuten bekannt ist, dass es verschiedene Möglichkeiten und Konfigurationen gibt, die Planetenradbauteile und -anordnungen benutzen, um einen Vierknotenhebel zu bauen und zu erreichen, wie es nachstehend beschrieben ist. Derartige verschiedene Möglichkeiten und Konfigurationen sollen im Schutzumfang der Erfindung liegen.
In der ersten, zweiten, dritten und fünften Ausführungsform sind das Sonnenrad und das Hohlrad der ersten Planetenradanordnung mit einem jeweiligen Paar Kettenrädern oder Zahnrädern gekoppelt, die um die Eingangsachse herum angeordnet sind. In der vierten Ausführungsform sind die zwei Sonnenräder miteinander gekoppelt und treiben ein erstes Kettenrad an, und das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes treibt ein zweites Kettenrad an. Die Kettenräder und Ketten oder Zahnräder übertragen Drehmoment auf ein jeweiliges Paar Kettenräder oder Zahnräder auf einer von zwei benachbarten parallelen Achsen.
Das Kettenrad oder Zahnrad, das von dem Sonnenrad der ersten Planetenradanordnung oder den Sonnenrädern der ersten und zweiten Planetenradanordnung in dem Fall der vierten Ausführungsform angetrieben wird, treibt ein Sonnenrad eines dritten Planetenradsatzes, der als ein erstes Teilgetriebe wirkt, direkt an. Das Kettenrad oder Zahnrad, das von dem Hohlrad der ersten Planetenrad angetrieben wird, treibt ein Sonnenrad einer vierten Planetenradanordnung, das als ein zweites Teilgetriebe wirkt, direkt an. Der Getriebeausgang ist gemeinsam mit einem Planetenradträger der dritten Planetenradanordnung und einem Planetenradträger der vierten Planetenradanordnung verbunden und wird von diesen angetrieben. Die Einrückung von verschiedenen Kombinationen der Eingangskupplungen und mehrerer Synchronkupplungen stellt acht, neun oder zehn Vorwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse und mehrere Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse bereit.
Im Besonderen sind die Ausgänge der vier Eingangskupplungen mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad der ersten Planetenradanordnung, dem gemeinsamen Planetenradträger der ersten und zweiten Planetenradanordnung und dem Sonnenrad der zweiten Planetenradanordnung verbunden und bilden aufgrund der Zahnradsatzrandbedingungen einen geordneten Satz an Gängen. Das Hohlrad der ersten Planetenradanordnung ist mit einem ersten Antriebskettenrad oder Antriebszahnrad auf der Eingangsachse verbunden, das wiederum ein erstes angetriebenes Kettenrad oder Zahnrad auf einer anderen Achse antreibt. Das erste angetriebene Kettenrad oder Zahnrad ist mit dem Sonnenrad der dritten Planetenradanordnung verbunden, deren Planetenradträger mit der Ausgangswelle verbunden ist. Eine Synchronkupplung verbindet das Hohlrad der dritten Planetenradanordnung selektiv mit Masse, wobei ein großer mechanischer Hebel (Übersetzung ins Langsame oder Underdrive) bereitgestellt wird, und eine andere Synchronkupplung verbindet das Hohlrad der dritten Planetenradanordnung selektiv mit dem Sonnenrad der dritten Planetenradanordnung, wodurch ein direkter Antrieb bereitgestellt wird. Zusammen bilden die dritte Planetenradanordnung und die zwei Synchronkupplungen ein erstes Zweigang-Teilgetriebe. Ähnlich ist das Sonnenrad der ersten Planetenradanordnung mit einem zweiten Kettenrad oder Zahnrad, und einem zweiten angetriebenen Kettenrad oder Zahnrad verbunden, welches ein Sonnenrad einer vierten Planetenradanordnung antreibt. Ein Paar Synchronkupplungen verbindet das Hohlrad der vierten Planetenradanordnung selektiv entweder mit Masse oder mit dem Sonnenrad der vierten Planetenradanordnung. Die vierte Planetenradanordnung und das Paar Synchronkupplungen bilden ein zweites Zweigang-Teilgetriebe. Somit gibt es zwei Drehmomentstrecken zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle durch die zwei unabhängigen Zweigang-Teilgetriebe.
Die Übersetzungsverhältnisse der Planetenradanordnungen und die Verhältnisse der Kettenräder oder Zahnräder sind derart gewählt, dass die folgende ”grobe” Progression mit vier Drehzahlverhältnissen bereitgestellt wird, um das Drehzahlverhältnis zu erhöhen (abnehmender mechanischer Hebel), wobei zwischen Teilgetrieben abgewechselt wird: Eingangskupplung zu dem Sonnenrad der ersten Planetenradanordnung und Hohlrad der dritten Planetenradanordnung auf Masse festgelegt – Übersetzung ins Langsame (Underdrive); Eingangskupplung zu dem Hohlrad der ersten Planetenradanordnung und das Hohlrad der vierten Planetenradanordnung auf Masse festgelegt – Übersetzungsverhältnis ins Langsame (Underdrive); Eingangskupplung zu dem Sonnenrad der ersten Planetenradanordnung und das Hohlrad und das Sonnenrad der dritten Planetenradanordnung miteinander verbunden – Direktantrieb; und Eingangskupplung zu dem Hohlrad der ersten Planetenradanordnung und das Hohlrad und das Sonnenrad der vierten Planetenradanordnung miteinander verbunden – Direktantrieb. In der vorstehenden Beschreibung gilt ”Direktantrieb” nur für das jeweilige Teilgetriebe; der gesamte mechanische Hebel hängt von den Kettenrad- oder Außenradübersetzungsverhältnissen ab.
Es sind zwei zusätzliche gemischte oder virtuelle Übersetzungsverhältnisse zwischen jedem aufeinanderfolgenden Paar von ”groben” Übersetzungsverhältnissen verfügbar, indem die zwei weiteren Eingangskupplungen verwendet werden, die den gemeinsamen Planetenradträger der ersten und zweiten Planetenradanordnung und das Sonnenrad der zweiten Planetenradanordnung antreiben. Die Wirkung ist derart, dass die Drehmomentverhältnisse gemäß den besonderen Übersetzungsverhältnissen der Planetenradanordnungen an der Eingangswelle und der Wahl der Eingangskupplung interpoliert werden.
Somit ist zusätzlich zu dem Acht- und Neungangbetrieb eine Zehngangprogression definiert, die mit einem Kupplung-zu-Kupplung-Schalten mit einem einzigen Übergang zwischen den Eingangskupplungen erreicht werden kann, wobei die Synchronkupplungen Übersetzungsverhältnisse an den jeweiligen Teilgetrieben nur ändern, wenn die gesamte Leistung und das gesamte Drehmoment durch das andere Teilgetriebe übertragen werden.
Rückwärtsübersetzungsverhältnisse werden unter Verwendung einer Synchronkupplung erreicht, die den Planetenradträger der ersten Planetenradanordnung auf Masse festlegt. Dies bewirkt, dass die Sonnenräder der ersten und der zweiten Planetenradanordnung rückwärts rotieren, wenn die Eingangskupplung, die dem Hohlrad der ersten Planetenradanordnung zugeordnet ist, eingerückt ist, und dass das Hohlrad der ersten Planetenradanordnung rückwärts rotiert, wenn eine der Eingangskupplungen, die dem Sonnenrad der ersten oder der zweiten Planetenradanordnung zugeordnet ist, eingerückt ist. Somit gibt es potenziell sechs unterschiedliche Rückwärtsübersetzungsverhältnisse, die erreicht werden können: jede der Eingangskupplungen, die dem Sonnenrad und dem Hohlrad der ersten Planetenradanordnung und dem Sonnenrad der zweiten Planetenradanordnung zugeordnet ist, kann ein Zweigang-Teilgetriebe in einer Rückwärtsrichtung antreiben.
In einer ersten Implementierung der vorliegenden Erfindung wird das fünfte Vorwärtsübersetzungsverhältnis (das erste interpolierte Übersetzungsverhältnis zwischen einem Übersetzungsverhältnis ins Langsame durch das Hohlrad der ersten Planetenradanordnung und einem direkten Antrieb durch das Sonnenrad der ersten Planetenradanordnung) übersprungen, um die Verhältnisprogression zu glätten, wobei ein Neunganggetriebe bereitgestellt wird, das eine ausgezeichnete Verhältnisprogression aufweist, die einen Gesamtbereich von ungefähr 7:1 bis 9:1 überspannt.
In einer zweiten Implementierung der vorliegenden Erfindung mit geringfügig anderen Planetenradanordnungs- und Kettenradübersetzungsverhältnissen werden sowohl der fünfte als auch der sechste Gang übersprungen, wodurch ein Achtganggetriebe mit breiterem Übersetzungsverhältnis mit einer ähnlich glatten Progression bereitgestellt wird, die einen Gesamtbereich von ungefähr 10:1 bis 13:1 überspannt.
In jeder Implementierung gibt es eine gute Zweigang-Kupplung-zu-Kupplung-Rückwärtsprogression, wobei der niedrigste Rückwärtsgang zumindest so viel mechanischen Hebel wie der erste Gang bietet. Zusätzlich werden der niedrigste Vorwärtsgang und der niedrigste Rückwärtsgang durch Einrücken der gleichen Kupplung erreicht. Somit bilden diese Getriebe eine ideale Plattform für Anwendungen mit sogenanntem ”Reibungsanfahren”, die den Drehmomentwandler beseitigen, der zu traditionellen Automatikgetrieben gehört.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, das neun Vorwärtsgänge bietet.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, das acht, neun oder zehn Vorwärtsgänge bietet.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, das eine Eingangswelle auf einer ersten Achse und eine Ausgangswelle auf einer zweiten versetzten, parallelen Achse aufweist.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, das vier Planetenradsätze und mehrere Reib- und Synchronkupplungen aufweist.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, das ein Paar Kettenantriebe aufweist, die Bauteile verbinden, die um ein Paar parallele, voneinander beabstandete Achsen herum angeordnet sind.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Anwendbarkeitsbereiche werden aus der hierin angegebenen Beschreibung deutlich werden. Es ist zu verstehen, dass die Beschreibung und die besonderen Beispiele lediglich zu Veranschaulichungszwecken 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. Gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren beziehen sich durchwegs auf das gleiche Element, Bauteil oder Merkmal.
1 ist ein Hebeldiagramm eines Mehrgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Neungang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Neungang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von eingerückten Kupplungen und Bremsen darstellt, die einen gegebenen Vorwärts- oder Rückwärtsgang oder ein gegebenes Vorwärts- oder Rückwärtsdrehzahlverhältnis in der ersten und zweiten Ausführungsform eines Neungang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung erreichen;
5 ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von eingerückten Kupplungen und Bremsen darstellt, die einen gegebenen Vorwärts- oder Rückwärtsgang oder ein gegebenes Vorwärts- oder Rückwärtsdrehzahlverhältnis in einer dritten Ausführungsform eines Achtgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung erreichen.
6 ist ein Hebeldiagramm einer vierten Ausführungsform eines Mehrgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform eines Mehrgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von eingerückten Kupplungen und Bremsen darstellt, die einen gegebenen Vorwärts- oder Rückwärtsgang oder ein gegebenes Vorwärts- oder Rückwärtsdrehzahlverhältnis in der vierten Ausführungsform eines Mehrgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung erreichen.
9 ist ein Hebeldiagramm einer fünften Ausführungsform eines Mehrgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine schematische Ansicht einer fünften Ausführungsform eines Mehrgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; und
11 ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von eingerückten Kupplungen und Bremsen darstellt, die einen gegebenen Vorwärts- oder Rückwärtsgang oder ein gegebenes Vorwärts- oder Rückwärtsdrehzahlverhältnis in der fünften Ausführungsform eines Mehrgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung erreichen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzungen nicht einschränken.
Nun unter Bezugnahme auf 1 ist ein Mehrgang-, z. B. Acht- oder Neungang-, Automatikgetriebe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Hebeldiagramm veranschaulicht. Ein Hebeldiagramm ist eine schematische Darstellung der Bauteile eines Automatikgetriebes, wobei bestimmte Bauteile, wie etwa Planetenrad- und Kettenantriebsanordnungen durch Knoten dargestellt sind. Die relativen Längen der vertikalen Balken zwischen Knoten eines gegebenen Bauteils stellen die Übersetzungsverhältnisse zwischen den Bauteilen dar. Mechanische Kopplungen oder Verbindungen zwischen den Knoten der verschiedenen Bauteile sind durch horizontale Linien veranschaulicht, und Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie etwa Reibkupplungen, sind durch ineinander greifende oder ineinander eingebettete Finger, und Synchronkupplungen durch Paare paralleler, schräger Linien gezeigt. Eine weitere Erläuterung des Formats, Zwecks und der Verwendung von Hebeldiagrammen ist in SAE Paper Nr. 810102 mit dem Titel ”The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis” von Genford und Leising zu finden, deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
Das Mehrgang-Automatikgetriebe 10 umfasst eine Eingangswelle 12, die mit einer ersten Reibkupplung 14, einer zweiten Reibkupplung 16, einer dritten Reibkupplung 18 und einer vierten Reibkupplung 20 gekoppelt ist und diese direkt und gemeinsam antreibt. Antriebsdrehmoment von dem Getriebe 10 wird an eine Ausgangswelle 22 geliefert. Die Ausgänge der Kupplungen 14, 16, 18 und 20 sind mit einer zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 30 gekoppelt. Der Ausgang der ersten Reibkupplung 14 ist mit einem ersten Knoten 30A der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 30 gekoppelt, der Ausgang der zweiten Reibkupplung 16 ist mit einem zweiten Knoten 30B der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 30 gekoppelt, der Ausgang der dritten Reibkupplung 18 ist mit einem dritten Knoten 30C der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 30 gekoppelt, und der Ausgang der vierten Reibkupplung 20 ist mit einem vierten Knoten 30D der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 30 gekoppelt.
Der erste Knoten 30A der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 30 ist mit einem ersten Knoten 50A einer ersten Kettenantriebsanordnung 50 gekoppelt. Ein zweiter Knoten 50B der ersten Kettenantriebsanordnung 50 ist mit einem ersten Knoten 60A einer dritten Planetenradanordnung 60 gekoppelt. Der dritte Knoten 50C der ersten Kettenantriebsanordnung 50 ist auf Masse festgelegt. Der vierte Knoten 30D der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 30 ist mit einem zweiten Knoten 70B einer zweiten Kettenantriebsanordnung 70 gekoppelt. Ein erster Knoten 70A der zweiten Kettenantriebsanordnung 70 ist mit einem ersten Knoten 80A einer vierten Planetenradanordnung 80 gekoppelt. Der dritte Knoten 70C der zweiten Kettenantriebsanordnung 70 ist auf Masse festgelegt. Ein zweiter Knoten 60B der dritten Planetenradanordnung 60und ein zweiter Knoten 80B der vierten Planetenradanordnung 80 sind mit der Ausgangswelle 22 gekoppelt.
Der dritte Knoten 30C der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 30 ist selektiv mit Masse durch eine erste Synchronkupplung 92 verbunden. Der dritte Knoten 60C der dritten Planetenradanordnung 60 ist selektiv mit Masse durch eine zweite Synchronkupplung 94 verbunden. Der dritte Knoten 80C der vierten Planetenradanordnung 80 ist selektiv mit Masse durch eine dritte Synchronkupplung 96 verbunden. Der zweite Knoten 50B der ersten Kettenantriebsanordnung 50 und der erste Knoten 60A der dritten Planetenradanordnung 60 sind selektiv mit dem dritten Knoten 60C der dritten Planetenradanordnung 60 durch eine vierte Synchronkupplung 98 verbunden. Schließlich sind der erste Knoten 70A der zweiten Kettenantriebsanordnung 70 und der erste Knoten 80A der vierten Planetenradanordnung 80 selektiv mit dem dritten Knoten 80C der vierten Planetenradanordnung 80 durch eine fünfte Synchronkupplung 100 verbunden.
Mit Bezug auf 2 ist eine erste Ausführungsform eines Neungang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Automatikgetriebe 10 umfasst das Eingangselement oder die Eingangswelle 12, die mit beispielsweise dem Ausgang eines Motors (nicht veranschaulicht) oder dem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (nicht veranschaulicht) gekoppelt ist und von diesem angetrieben wird. Das Automatikgetriebe 10 umfasst auch die Ausgangswelle 22, die ein erstes und ein zweites Ende 22A und 22B aufweist. Wenn das Getriebe 10 längs in einem Fahrzeug eingebaut ist, kann eines der Enden 22A oder 22B benutzt werden, um eine Achsantriebseinheit (nicht veranschaulicht) an der Vorderseite oder Heckseite eines Fahrzeugs anzutreiben, oder beide können benutzt werden, um Achsantriebseinheiten an der Vorderseite sowie der Heckseite eines Fahrzeugs anzutreiben. Falls alternativ das Getriebe 10 quer in einem Fahrzeug eingebaut ist, kann eines oder können beide der Enden 22A und 22B benutzt werden, um Antriebsdrehmoment an eine oder beide Seiten des Fahrzeugs zu liefern.
Das Automatikgetriebe 10 umfasst auch einen ersten zusammengesetzten Eingangszahnradsatz oder eine erste zusammengesetzte Eingangszahnradanordnung 30, der bzw. die um die Achse der Eingangswelle 12 herum angeordnet ist, einen dritten einfachen Planetenradsatz oder eine dritte einfache Planetenradanordnung 60, die um die Achse der Ausgangswelle 22 herum angeordnet ist, und einen vierten einfachen Planetenradsatz oder eine vierte einfache Planetenradanordnung 80, der bzw. die ebenfalls um die Achse der Ausgangswelle 22 herum angeordnet ist.
Die erste zusammengesetzte Eingangszahnradanordnung 30 umfasst eine erste einfache Planetenradanordnung 31, die ein erstes Sonnenrad 32, einen ersten Planetenradträger 34 und ein erstes Hohlrad 36 aufweist. In dem ersten Planetenradträger 34 sind mehrere längliche, gestufte, erste Planetenräder 38 drehbar angeordnet, von denen eines in 2 veranschaulicht ist. Jedes der mehreren ersten Planetenräder 38 kämmt ständig mit dem ersten Sonnenrad 32 und dem ersten Hohlrad 36, umfasst Zahnradzähne mit zwei unterschiedlichen Teilkreisdurchmessern und erstreckt sich aus dem ersten Planetenradträger 34 heraus. Die erste zusammengesetzte Eingangszahnradanordnung 30 umfasst auch eine zweite partielle Planetenradanordnung 40 mit einem zweiten Sonnenrad 42, einem zweiten Planetenradträger 44 und den Enden der mehreren ersten Planetenräder 38, von denen eines in 2 veranschaulicht ist. Es gibt in der zweiten Planetenradanordnung 40 kein Hohlrad. Der erste Planetenradträger 34 und der zweite Planetenradträger 44 sind gekoppelt und rotieren miteinander. Jedes der mehreren ersten Planetenräder 38 kämmt ständig mit dem zweiten Sonnenrad 42. Es ist festzustellen, dass andere Zahnradkonfigurationen benutzt werden können, um eine andere Arbeitsweise der ersten zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 30 als die veranschaulichte Anordnung zu erreichen.
Die dritte einfache Planetenradanordnung 60 umfasst ein drittes Sonnenrad 62, einen dritten Planetenradträger 64 und ein drittes Hohlrad 66. In dem dritten Planetenradträger 64 sind mehrere dritte Planetenräder 68 drehbar angeordnet, von denen eines in 2 veranschaulicht ist. Jedes der mehreren dritten Planetenräder 68 ist in konstanter Kämmung mit dem dritten Sonnenrad 62 und dem dritten Hohlrad 66. Die vierte einfache Planetenradanordnung 80 umfasst ein viertes Sonnenrad 82, einen vierten Planetenradträger 84 und ein viertes Hohlrad 86. In dem vierten Planetenradträger 84 sind mehrere vierte Planetenräder 88 drehbar angeordnet, von denen eines in 2 veranschaulicht ist. Jedes der mehreren vierten Planetenräder 88 ist in konstanter Kämmung mit dem vierten Sonnenrad 82 und dem vierten Hohlrad 86.
Das Automatikgetriebe 10 umfasst auch eine erste Kettenantriebsanordnung 50, die ein erstes Antriebskettenrad 52 aufweist, das mit dem ersten Hohlrad 36 der ersten Planetenradanordnung 31 gekoppelt ist und direkt von diesem angetrieben wird. Das erste Kettenantriebs-Kettenrad 52 treibt eine erste mehrgliedrige Kette 54 und ein erstes angetriebenes Kettenrad 56 an, das auf der Achse der Ausgangswelle 22 angeordnet ist und direkt mit dem dritten Sonnenrad 62 der dritten Planetenradanordnung 60 gekoppelt ist. Benachbart zu der ersten Kettenantriebsanordnung 50 befindet sich eine zweite Kettenantriebsanordnung 70, die ein zweites Antriebsketten-Kettenrad 72 aufweist, das mit dem ersten Sonnenrad 32 der ersten Planetenradanordnung 31 gekoppelt ist und direkt von diesem angetrieben wird. Das zweite Kettenantriebs-Kettenrad 72 treibt eine zweite mehrgliedrige Kette 74 und ein zweites angetriebenes Kettenrad 76 an, das auf der Achse der Ausgangswelle 22 angeordnet ist und direkt mit dem vierten Sonnenrad 82 der vierten Planetenradanordnung 80 gekoppelt ist.
Es ist zu verstehen, dass die Kettenantriebsanordnungen 50 und 70 sowohl der ersten Ausführungsform von 2 als auch der zweiten Ausführungsform von 3 durch Paare von schräg verzahnten oder Stirnrädern ersetzt werden können. Mit einer solchen Änderung würde natürlich die Rotation der Ausgangswelle 22 ”rückwärts” oder unüblich gegenüber herkömmlicher Praxis sein.
Das Automatikgetriebe 10 umfasst ferner mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie Reibkupplungen und Synchronkupplungen. So wie es hierin benutzt wird, bezieht sich der Ausdruck ”Reibkupplung” auf eine Drehmomentübertragungseinrichtung, die mehrere erste und zweite ineinander greifende Reibplatten oder -scheiben aufweist, die durch eine zugehörige Betätigungseinrichtung oder ein zugehöriges Stellglied zusammengedrückt werden, und die in der Lage ist, hohe Drehmomentniveaus zu transportieren, d. h. das tatsächliche Drehmoment, das von dem Automatikgetriebe 10 transportiert wird. Andererseits bezieht sich eine ”Synchronkupplung”, wie hierin benutzt, auf eine Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine Synchroneinrichtung mit begrenzter Drehmomentkapazität aufweist, die in der Lage ist, ausreichend Drehmoment zu transportieren, um die Trägheit eines zugehörigen Zahnrades zu überwinden und somit dieses mit einer Welle und einer formschlüssigen Kupplung, wie etwa einer Klauenkupplung, zu synchronisieren, die in Eingriff gelangt, um das Zahnrad und die Welle formschlüssig zu koppeln, und die in der Lage ist, hohe Drehmomentniveaus zu transportieren. Darüber hinaus ist zu verstehen, dass, obgleich diese Einrichtungen als Synchronkupplungen bezeichnet werden, was nahe legt, dass sie zwei rotierende Elemente synchronisieren und verbinden, drei der Synchronkupplungen tatsächlich als Bremsen benutzt werden, d. h. sie verlangsamen ein rotierbares Element und verbinden es mit einem festgelegten oder stationären Element, wodurch eine Rotation des rotierbaren Elements verhindert wird. In der folgenden Beschreibung werden diejenigen Synchronkupplungen, die als Bremsen fungieren, durch den eingeschobenen Zusatz des Wortes ”Bremse” gekennzeichnet.
Es ist auch festzustellen, dass die Verwendung der Reibkupplungen und Synchronkupplungen, wie sie hierin beschrieben ist, zu den niedrigen Umlaufverlusten beiträgt, die die Getriebe der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Reibkupplungen besitzen eine relativ niedrige Drehmomentkapazität und im Allgemeinen niedrige Schlupfdrehzahlen. Ähnlich weisen Synchronkupplungen inhärent relativ niedrige Umlaufverluste auf, und ihre Verwendung an vielen Stellen in den Getrieben der vorliegenden Erfindung verringert Umlaufverluste bezüglich anderer Automatikgetriebekonfigurationen.
Die erste Reibkupplung mit hoher Drehmomentkapazität 14, die, wie angemerkt, mehrere ineinandergreifende Reibkupplungsplatten oder -scheiben aufweist, ist funktional zwischen der Eingangswelle 12 und einer ersten Welle, einer ersten Hohlwelle oder einem ersten konzentrischen Element 104 angeordnet und verbindet diese selektiv, die bzw. das mit dem ersten Sonnenrad 32 der ersten Planetenradanordnung 31 und dem zweiten Antriebskettenrad 72 der zweiten Kettenradantriebsanordnung 70 gekoppelt ist und diese antreibt. Die zweite Reibkupplung mit hoher Drehmomentkapazität 16 ist funktional zwischen der Eingangswelle 12 und einer zweiten Welle, einer zweiten Hohlwelle oder einem zweiten konzentrischen Element 106 angeordnet und verbindet diese selektiv, die bzw. das mit dem zweiten Sonnenrad 42 der zweiten partiellen Planetenradanordnung 40 gekoppelt ist und diese antreibt. Die dritte Reibkupplung mit hoher Drehmomentkapazität 18 ist funktional zwischen der Eingangswelle 12 und einer dritten Welle, einer dritten Hohlwelle oder einem dritten konzentrischen Element 108 angeordnet und verbindet diese selektiv, die bzw. das mit dem ersten Planetenradträger 34 der ersten Planetenradanordnung 31 und dem zweiten Planetenradträger 44 der zweiten partiellen Planetenradanordnung 40 gekoppelt ist und diese antreibt. Die vierte Reibkupplung mit hoher Drehmomentkapazität 20 ist funktional zwischen der Eingangswelle 12 und einer vierten Welle, einer vierten Hohlwelle oder einem vierten konzentrischen Element 110 angeordnet und verbindet diese selektiv, die bzw. das mit dem ersten Hohlrad 36 der ersten Planetenradanordnung 31 gekoppelt ist und dieses antreibt.
Eine erste Synchronkupplung (Bremse) 92, die, wie oben angemerkt, eine Synchroneinrichtung und formschlüssige Kupplung aufweist, ist funktional zwischen dem ersten Planetenradträger 34 der ersten Planetenradanordnung 31 und einem feststehenden Gehäuse 120 des Automatikgetriebes 10 angeordnet und verbindet diese selektiv oder legt den ersten an dem zweiten auf Masse fest. Eine zweite Synchronkupplung (Bremse) 94 ist funktional zwischen dem dritten Hohlrad 66 der dritten Planetenradanordnung 60 und dem feststehenden Gehäuse 120 angeordnet und verbindet dieses selektiv oder legt den ersten an dem zweiten auf Masse fest. Eine dritte Synchronkupplung (Bremse) 96 ist funktional zwischen dem vierten Hohlrad 86 der vierten Planetenradanordnung 80 und dem feststehenden Gehäuse 120 angeordnet und verbindet dieses selektiv oder legt den ersten an dem zweiten auf Masse fest. Eine vierte Synchronkupplung 98 ist funktional zwischen dem dritten Hohlrad 66 der dritten Planetenradanordnung 60 und einer fünften Welle, einer fünften Hohlwelle oder einem fünften konzentrischen Element 112 angeordnet und verbindet diese selektiv, die bzw. das mit dem dritten Sonnenrad 62 der dritten Planetenradanordnung 60 und dem ersten angetriebenen Kettenrad 56 der ersten Kettenradantriebsanordnung 50 gekoppelt ist. Eine fünfte Synchronkupplung 100 ist funktional zwischen dem vierten Hohlrad 86 der vierten Planetenradanordnung 80 und einer sechsten Welle, einer sechsten Hohlwelle oder einem sechsten konzentrischen Element 114 angeordnet und verbindet diese selektiv. Die sechste Welle, die sechste Hohlwelle oder das sechste konzentrische Element 114 ist mit dem vierten Sonnenrad 82 der vierten Planetenradanordnung 80 und dem zweiten angetriebenen Kettenrad 76 der zweiten Kettenantriebsanordnung 70 gekoppelt.
Wie es in 2 mit in der Zeichnung links liegender Eingangswelle 12 veranschaulicht ist, stellt die linke Seite den Eingang oder typischerweise das vordere Ende des Automatikgetriebes 10 dar. Aus verschiedenen Gründen, die vorwiegend mit dem Bauraum in Beziehung stehen, kann es vorteilhaft sein, die Bauteile des Automatikgetriebes 10 anders als in 2 dargestellt anzuordnen. Beispielsweise hat das Anordnen der ersten und zweiten Kettenantriebe 50 und 70 in Richtung der Heckseite des Getriebes 10 und der dritten und vierten Planetenradanordnung 60 und 80 in Richtung der Vorderseite das Potenzial, die Größe des hinteren Abschnitts des Getriebegehäuses 120 zu verringern. Eine derartige Konfiguration ist in 3 als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Nun unter Bezugnahme auf 3 ist die zweite Ausführungsform des Mehrgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnet. Der Eingangsabschnitt (die obere Hälfte der Zeichnungen) der zweiten Ausführungsform des Mehrgang-Automatikgetriebes 200 ist identisch mit dem entsprechenden Abschnitt der ersten Ausführungsform des Automatikgetriebes 10. Als solches umfasst das Automatikgetriebe 200 der zweiten Ausführungsform die Eingangswelle 12, die erste Reibkupplung 14, die zweite Reibkupplung 16, die dritte Reibkupplung 18, die vierte Reibkupplung 20 und die Ausgangswelle 22, die das erste Ende 22A und das zweite Ende 22B aufweist.
Das Automatikgetriebe 200 umfasst auch die erste zusammengesetzte Eingangszahnradanordnung 30, die die erste einfache Planetenradanordnung 31 aufweist, die das erste Sonnenrad 32, den ersten Planetenradträger 34, das erste Hohlrad 36 und die mehreren ersten länglichen Planetenräder 38 umfasst. Jedes der ersten Planetenräder 38 ist in konstanter Kämmung mit dem ersten Sonnenrad 32 und dem ersten Hohlrad 36, ist axial länglich, umfasst Zahnradzähne mit zwei unterschiedlichen Teilkreisdurchmessern und erstreckt sich aus dem ersten Planetenradträger 34 heraus. Die erste zusammengesetzte Eingangszahnradanordnung 30 umfasst auch die zweite partielle Planetenradanordnung 40, die ein zweites Sonnenrad 42 und den zweiten Planetenradträger 44 aufweist, der mit dem ersten Planetenradträger 34 gekoppelt ist und mit diesem rotiert. In dem zweiten Planetenradträger 44 sind die Enden der mehreren ersten Planetenräder 38 des ersten Planetenradträgers 34 drehbar angeordnet. Jedes der mehreren ersten Planetenräder 36 ist in konstanter Kämmung mit dem zweiten Sonnenrad 42.
Das Automatikgetriebe 200 der zweiten Ausführungsform umfasst auch die erste Kettenantriebsanordnung 50, die das erste Antriebsketten-Kettenrad 52 aufweist. Das erste Kettenantriebs-Kettenrad 52 treibt die erste mehrgliedrige Kette 54 und das erste angetriebene Kettenrad 56 an. Benachbart zu der ersten Kettenantriebsanordnung 50 befindet sich die zweite Kettenantriebsanordnung 70, die das zweite Antriebsketten-Kettenrad 72 aufweist. Das zweite Kettenantriebs-Kettenrad 72 treibt die zweite mehrgliedrige Kette 74 und das zweite angetriebene Kettenrad 76 an.
Wie es oben angemerkt wurde, unterscheidet sich der Ausgangsabschnitt des Automatikgetriebes 200 der zweiten Ausführungsform (der untere Abschnitt der Zeichnungen) bezüglich des Layouts aber nicht der Arbeitsweise von dem Automatikgetriebe 10 der ersten Ausführungsform. Die dritte Planetenradanordnung 60 und die vierte Planetenradanordnung 80 sind benachbart zueinander angeordnet. Die dritte einfache Planetenradanordnung 60 umfasst das dritte Sonnenrad 62, den dritten Planetenradträger 64 und das dritte Hohlrad 66. In dem dritten Planetenradträger 64 sind die mehreren dritten Planetenräder 68 drehbar angeordnet, von denen eines in 3 veranschaulicht ist. Die vierte einfache Planetenradanordnung 80 umfasst das vierte Sonnenrad 82, den vierten Planetenradträger 84 und das vierte Hohlrad 86. In dem vierten Planetenradträger 84 sind die mehreren vierten Planetenräder 88 drehbar angeordnet, von denen eines in 3 veranschaulicht ist.
Benachbart zu der vierten Planetenradanordnung 80 befindet sich die oben beschriebene erste Kettenantriebsanordnung 50. Benachbart zu der ersten Kettenantriebsanordnung 50 und der Heckseite des Automatikgetriebes 200 (die rechte Seite in 3) befindet sich die zweite Kettenantriebsanordnung 70. Das Automatikgetriebe 200 der zweiten Ausführungsform umfasst auch die erste Synchronkupplung (Bremse) 92, die zweite Synchronkupplung (Bremse) 94, die dritte Synchronkupplung (Bremse) 96, die vierte Synchronkupplung 98 und die fünfte Synchronkupplung 100. Ebenfalls vorhanden sind die erste Welle, die erste Hohlwelle oder das erste konzentrische Element 104, die zweite Welle, die zweite Hohlwelle oder das zweite konzentrische Element 106, die dritte Welle, die dritte Hohlwelle oder das dritte konzentrische Element 108, die vierte Welle, die vierte Hohlwelle oder das vierte konzentrische Element 110, eine fünfte Welle, eine fünfte Hohlwelle oder ein fünftes konzentrisches Element 112', eine sechste Welle, eine sechste Hohlwelle oder ein sechstes konzentrisches Element 114' und das Gehäuse 120.
Nun wird unter Bezugnahme auf die 2, 3, und 4 die Arbeitsweise beider Ausführungsformen 10 und 200 des Neungang-Automatikgetriebes beschrieben. Es ist festzustellen, dass die Getriebe 10 und 200 in der Lage sind, Drehmoment von ihren Eingangswellen 12 auf ihre Ausgangswellen 22 in zumindest neun Vorwärtsdrehzahlverhältnissen, neun Vorwärtsdrehmomentverhältnissen oder neun Vorwärtsübersetzungsverhältnissen und mehreren Rückwärtsdrehzahlverhältnissen, Rückwärtsdrehmomentverhältnissen oder Rückwärtsübersetzungsverhältnissen zu übertragen. Jedes Vorwärts- oder Rückwärtsübersetzungsverhältnis wird durch Aktivierung oder Einrückung verschiedener Kombinationen von dreien der Kupplungen erzielt, wie es nachstehend erläutert wird. 4 ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Reib- und Synchronkupplungen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Vorwärts- und Rückwärtsübersetzungsverhältnisse zu erreichen. Übersetzungsverhältnisse und Verhältnisstufen sind ebenfalls vorgesehen, obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte rein zu Beispiel- und Darstellungszwecken präsentiert werden, und dass derartige Werte über beträchtliche Bereiche eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien der Automatikgetriebe 10 und 200 anzupassen.
In Neutral sind keine der Kupplungselemente aktiviert oder eingerückt.
Im Rückwärtsgang, mit RW bezeichnet, sind die erste Reibkupplung 14, die erste Synchronkupplung (Bremse) 92 und die dritte Synchronkupplung (Bremse) 96 aktiviert oder eingerückt.
Aus Neutral wird der erste Gang erreicht, indem die erste Reibkupplung 14, die zweite Synchronkupplung (Bremse) 94 und die dritte Synchronkupplung (Bremse) 96 aktiviert oder eingerückt werden. Obwohl, wie es in 4 mit dem ”O” gekennzeichnet ist, die dritte Synchronkupplung (Bremse) 96 eingerückt ist, transportiert sie kein Drehmoment.
Der zweite Gang wird erreicht, indem die erste Reibkupplung 14 deaktiviert oder ausgerückt wird und die zweite Reibkupplung 16 aktiviert oder eingerückt wird, während die Einrückung der zweiten Synchronkupplung (Bremse) 94 und der dritten Synchronkupplung (Bremse) 96 aufrechterhalten wird. Im zweiten Gang transportiert die dritte Synchronkupplung (Bremse) 96 Drehmoment.
Der dritte Gang wird erreicht, indem die zweite Reibkupplung 16 deaktiviert oder ausgerückt wird und die dritte Reibkupplung 18 aktiviert oder eingerückt wird, während die Einrückung der zweiten Synchronkupplung (Bremse) 94 und der dritten Synchronkupplung (Bremse) 96 aufrechterhalten wird.
Der vierte Gang wird erreicht, indem die dritte Reibkupplung 18 und die zweite Synchronkupplung (Bremse) 94 deaktiviert oder ausgerückt werden und die vierte Reibkupplung 20 und die vierte Synchronkupplung 98 aktiviert oder eingerückt werden, während die Einrückung der dritten Synchronkupplung (Bremse) 96 aufrechterhalten wird. Obwohl die vierte Synchronkupplung 98 eingerückt ist, transportiert sie wieder kein Drehmoment.
Der fünfte Gang wird erreicht, indem die vierte Reibkupplung 20 deaktiviert oder ausgerückt wird und die zweite Reibkupplung 16 aktiviert oder eingerückt wird, während die Aktivierung oder Einrückung der dritten Synchronkupplung (Bremse) 96 und der vierten Synchronkupplung 98 aufrechterhalten wird.
Der sechste Gang wird erreicht, indem die zweite Reibkupplung 16 und die dritte Synchronkupplung (Bremse) 96 deaktiviert oder ausgerückt werden und die erste Reibkupplung 14 und die fünfte Synchronkupplung 100 aktiviert oder eingerückt werden, während die Aktivierung oder Einrückung der vierten Synchronkupplung 98 aufrechterhalten wird. Im sechsten Gang transportiert die fünfte Synchronkupplung 100 kein Drehmoment.
Die Einrückung von Kupplungen in den übrigen Vorwärtsgängen, nämlich dem siebten, achten und neunten, wird leicht anhand von 4 ermittelt, und schreitet gemäß den oben beschriebenen Schritten fort und wird daher nicht weiter erläutert.
Nun unter Bezugnahme auf 5 ist eine Wahrheitstabelle für eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Zahnradanordnung der ersten und zweiten Ausführungsform 10 und 200 des Automatikgetriebes ist derart, dass sie einfach angepasst werden kann, um andere Schaltkonfigurationen, z. B. Acht- oder Zehngangbetrieb und Betrieb mit mehreren Rückwärtsgängen, vorzusehen. Die Wahrheitstabelle von 5 stellt ein Kupplungseinrückprogramm mit acht Vorwärtsgängen oder Übersetzungen bereit. Im Wesentlichen ist der fünfte Gang der Wahrheitstabelle von 4 entfernt worden, und die übrigen höheren Gänge, nämlich sechster bis neunter, erscheinen nun als Gänge fünf bis acht und stellen diese bereit.
Es ist festzustellen, dass die vorstehenden Erläuterungen der Konfiguration, der Arbeitsweise und der Gangzustände der ersten und zweiten Ausführungsform 10 und 200 des Neungang-Automatikgetriebes insgesamt und genau für die Konfiguration und Arbeitsweise der dritten Ausführungsform des Mehrganggetriebes der vorliegenden Erfindung gelten. Darüber hinaus geht die Erläuterung der Arbeitsweise davon aus, dass alle in einem gegebenen Übersetzungsverhältnis nicht speziell genannten Kupplungen inaktiv oder ausgerückt sind. Die Erläuterung geht auch davon aus, dass während Gangschaltvorgängen zwischen zumindest benachbarten Übersetzungsverhältnissen eine Kupplung, die in beiden Übersetzungsverhältnissen aktiviert oder eingerückt ist, während des Schaltens aktiviert oder eingerückt bleiben wird. Schließlich geht die vorstehende Erläuterung davon aus, dass Herunterschaltvorgänge im Wesentlichen der entgegengesetzten Abfolge der entsprechenden Hochschaltvorgänge folgen, und dass mehrere Schaltvorgänge mit Überspringen und anstehender Last, z. B. von dem ersten in den dritten, möglich sind.
Nun unter Bezugnahme auf 6 ist eine vierte Ausführungsform eines Mehrgang-, z. B. Acht-, Neun- oder Zehngang-, Automatikgetriebes 300 gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Hebeldiagramm veranschaulicht. Das Mehrgang-Automatikgetriebe 300 umfasst eine Eingangswelle 312, die mit einer ersten Reibkupplung 314, einer zweiten Reibkupplung 316, einer dritten Reibkupplung 318 und einer vierten Reibkupplung 320 gekoppelt ist und diese direkt und gemeinsam antreibt. Antriebsdrehmoment von dem Getriebe 300 wird an eine Ausgangswelle 322 geliefert. Die Ausgänge der Kupplungen 314, 316 318 und 320 sind mit einer zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 330 gekoppelt. Der Ausgang der ersten Reibkupplung 314 ist mit einem ersten Knoten 330A der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 330 gekoppelt, der Ausgang der zweiten Reibkupplung 316 ist mit einem zweiten Knoten 330B der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 330 gekoppelt, der Ausgang der dritten Reibkupplung 318 ist mit einem dritten Knoten 330C der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 330 gekoppelt, und der Ausgang der vierten Reibkupplung 320 ist mit einem vierten Knoten 330D der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 330 gekoppelt.
Der erste Knoten 330A der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 330 ist mit einem dritten Knoten 360C der ersten Ketten- oder Zahnradantriebsanordnung 360 gekoppelt. Ein zweiter Knoten 360B der ersten Ketten- oder Zahnradantriebsanordnung 360 ist auf Masse festgelegt. Ein erster Knoten 360A der ersten Ketten- oder Zahnradantriebsanordnung 360 ist mit einem ersten Knoten 370A einer dritten Planetenradanordnung 370 gekoppelt. Der vierte Knoten 330D der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 330 ist mit einem dritten Knoten 380C einer zweiten Ketten- oder Zahnradantriebsanordnung 380 gekoppelt. Ein zweiter Knoten 380B der zweiten Ketten- oder Zahnradantriebsanordnung 380 ist auf Masse festgelegt. Ein erster Knoten 380A der zweiten Ketten- oder Zahnradantriebsanordnung 380 ist mit einem ersten Knoten 390A einer vierten Planetenradanordnung 390 gekoppelt. Ein zweiter Knoten 370B der dritten Planetenradanordnung 370 und ein zweiter Knoten 390B der vierten Planetenradanordnung 390 sind mit der Ausgangswelle 322 gekoppelt.
Der dritte Knoten 330C der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 330 ist selektiv mit Masse durch eine erste Synchronkupplung 400 verbunden. Der dritte Knoten 370C der dritten Planetenradanordnung 370 ist selektiv mit dem ersten Knoten 360A der ersten Ketten- oder Zahnradantriebsanordnung 360 und dem ersten Knoten 370A der dritten Planetenradanordnung 370 durch eine zweite Synchronkupplung 402 und mit Masse durch eine dritte Synchronkupplung 404 verbunden. Der dritte Knoten 390C der vierten Planetenradanordnung 390 ist selektiv mit dem ersten Knoten 380A der zweiten Ketten- oder Zahnradantriebsanordnung 380 und dem ersten Knoten 390A der vierten Planetenradanordnung 390 durch eine vierte Synchronkupplung 406 und mit Masse durch eine fünfte Synchronkupplung 408 verbunden.
Unter Bezugnahme auf 7 ist die vierte Ausführungsform eines Mehrgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und, wie angeführt, mit dem Bezugszeichen 300 bezeichnet. Das Automatikgetriebe 300 umfasst ein Gehäuse 310, das das Eingangselement oder die Eingangswelle 312 örtlich festlegt und lagert, die beispielsweise mit dem Ausgang eine Maschine (nicht veranschaulicht) oder mit dem Turbinenrad eines Drehmomentwandler (nicht veranschaulicht) sowie anderen Bauteilen des Getriebes 300 gekoppelt ist und von diesen angetrieben wird. Die Eingangswelle oder das Eingangselement 312 ist mit den Eingängen der ersten Reibkupplung 314, der zweiten Reibkupplung 314, der dritten Reibkupplung 316 und der vierten Reibkupplung 320 gekoppelt und treibt diese direkt an. Das Automatikgetriebe 300 umfasst auch die Ausgangswelle 322, einen ersten einfachen Planetenradsatz oder eine erste einfache Planetenradanordnung 331, der bzw. die um die Achse der Eingangswelle 312 herum angeordnet ist, einen zweiten zusammengesetzten Planetenradsatz oder eine zweite zusammengesetzte Planetenradanordnung 350, der bzw. die ebenfalls um die Achse der Eingangswelle 312 herum angeordnet ist, einen dritten einfachen Planetenradsatz oder eine dritte einfache Planetenradanordnung 370, der bzw. die um die Achse der Ausgangswelle 322 herum angeordnet ist, und einen vierten einfachen Planetenradsatz oder eine vierte einfache Planetenradanordnung 390, der bzw. die ebenfalls um die Achse der Ausgangswelle 322 herum angeordnet ist. Die Ausgangswelle 322 kann ein Ausgangszahnrad 324 oder ein anderes geeignetes Bauteil umfassen, das Antriebsenergie von dem Getriebe 300 an beispielsweise eine Achsantriebsanordnung (nicht veranschaulicht) abgibt.
Der erste einfache Planetenradsatz oder die erste einfache Planetenradanordnung 331 umfasst ein erstes Sonnenrad 332, einen ersten Planetenradträger 334 und ein erstes Hohlrad 336.
In dem ersten Planetenradträger 334 sind mehrere erste Planetenräder 338 drehbar angeordnet. Die mehreren ersten Planetenräder 338 sind in konstanter Kämmung mit dem ersten Sonnenrad 332 sowie dem ersten Hohlrad 336. Das erste Sonnenrad 332 ist mit einem ersten Antriebselement, einer ersten Hohlwelle oder einem ersten Rohr 344 gekoppelt, das bzw. die auch mit einem Ausgang der ersten Reibkupplung 314 gekoppelt ist. Der Ausgang der ersten Reibkupplung 314 ist auch mit einem ersten Zahnrad oder Kettenrad 362 der ersten Zahnrad- oder Kettenantriebsanordnung 360 gekoppelt und treibt diese an.
Die zweite zusammengesetzte Planetenradanordnung 350 umfasst ein zweites Sonnenrad 352, einen zweiten Planetenradträger 354 und ein zweites Hohlrad 356. In dem zweiten Planetenradträger 354 sind mehrere Paare zweite Planetenräder 358A und 358B drehbar angeordnet. Eines von jedem der Paare erster Planetenräder 358A ist in konstanter Kämmung mit dem zweiten Sonnenrad 352. Das andere von jedem der Paare zweiter Planetenräder 358B ist in konstanter Kämmung mit dem zweiten Hohlrad 356. Jedes Zahnrad der Paare zweite Planetenräder 358A und 358B ist in konstanter Kämmung mit dem anderen Zahnrad des Paars.
Das zweite Sonnenrad 352 ist mit dem ersten Antriebselement, der ersten Hohlwelle oder dem ersten Rohr 344 gekoppelt, das bzw. die koaxial um die Eingangswelle 322 herum angeordnet ist. Der zweite Planetenradträger 354 ist mit dem ersten Planetenradträger 334 gekoppelt oder kann einstückig damit ausgebildet sein. Der zweite Planetenradträger 354 ist auch mit dem Ausgang der dritten Reibkupplung 318 durch ein zweites Antriebselement, eine zweite Hohlwelle oder ein zweites Rohr 346 gekoppelt. Darüber hinaus sind beide Planetenradträger 334 und 354 mit der ersten Synchronkupplungsanordnung 400 gekoppelt, die den ersten und zweiten Planetenradträger 334 und 354 selektiv mit Masse, d. h. dem Gehäuse 310, verbindet. Das zweite Hohlrad 356 ist mit dem Ausgang der zweiten Reibkupplung 316 durch ein drittes Antriebselement, eine dritte Hohlwelle oder ein drittes Rohr 348 gekoppelt.
Die dritte einfache Planetenradanordnung 370 umfasst ein drittes Sonnenrad 372, einen dritten Planetenradträger 374 und ein drittes Hohlrad 376. In dem dritten Planetenradträger 374 sind mehrere dritte Planetenräder 378 drehbar angeordnet. Jedes der mehreren dritten Planetenräder 378 ist in konstanter Kämmung mit dem dritten Sonnenrad 372 und dem dritten Hohlrad 376. Das dritte Hohlrad 376 ist mit der zweiten Synchronkupplung 402 und der dritten Synchronkupplung 404 durch ein viertes Antriebselement, eine vierte Hohlwelle oder ein viertes Rohr 410 gekoppelt. Die andere Seite der vierten Synchronkupplung ist mit Masse verbunden. Die vierte einfache Planetenradanordnung 390 umfasst ein viertes Sonnenrad 392, einen vierten Planetenradträger 394 und ein viertes Hohlrad 396. Der vierte Planetenradträger 394 ist mit dem dritten Planetenradträger 374 gekoppelt oder kann einstückig mit diesem gebildet sein und beide sind mit der Ausgangswelle 322 gekoppelt und treiben diese direkt an. In dem vierten Planetenradträger 394 sind mehrere vierte Planetenräder 398 drehbar angeordnet. Jedes der mehreren vierten Planetenräder 398 ist in konstanter Kämmung mit dem vierten Sonnenrad 392 und dem vierten Hohlrad 396.
Das Automatikgetriebe 300 umfasst auch die erste Ketten- oder Zahnradantriebsanordnung 360, die das erste Antriebsketten-Kettenrad oder Antriebszahnrad 362 aufweist, das mit dem Ausgang der ersten Reibkupplung 314 und dem ersten Antriebselement, Hohlrad oder Rohr 344 gekoppelt ist und direkt von diesem angetrieben wird, das mit dem ersten und zweiten Sonnenrad 332 und 352 gekoppelt ist. Wenn die Antriebskonfiguration ein Kettenantrieb ist, treibt das erste Kettenantriebs-Kettenzahnrad 362 eine erste mehrgliedrige Kette 364 an, die mit einem ersten angetriebenen Kettenrad 366 in Eingriff steht, das auf der Achse der Ausgangswelle 322 angeordnet ist und das direkt mit dem dritten Sonnenrad 372 der dritten Planetenradanordnung 370 durch ein fünftes Antriebselement oder eine fünfte Flanschwelle 412 sowie mit der zweiten Synchronkupplung 402 gekoppelt ist. Wenn die Antriebskonfiguration ein Zahnradantrieb ist, ist das erste Antriebskettenrad 362 ein Zahnrad, das direkt mit einem ersten angetriebenen Zahnrad 366 kämmt und das fünfte Antriebselement oder die fünfte Flanschwelle 412 und das dritte Sonnenrad 372 antreibt.
Benachbart zu dem Eingangsende der Eingangswelle 312 befindet sich eine zweite Ketten- oder Zahnradantriebsanordnung 380, die ein zweites Antriebskettenrad 382 aufweist, das mit dem ersten Hohlrad 336 der ersten Planetenradanordnung 331 durch ein sechstes Antriebselement, eine sechste Hohlwelle oder ein sechstes Rohr 414 gekoppelt ist und von diesem bzw. dieser direkt angetrieben wird, die bzw. das auch mit dem Ausgang der vierten Reibkupplung 320 gekoppelt ist. Wenn die Antriebskonfiguration ein Kettenantrieb ist, treibt das zweite Kettenantriebzahnrad 382 eine zweite mehrgliedrige Kette 384 an und ein zweites angetriebenes Kettenrad 386 an, das koaxial mit der Achse der Ausgangswelle 322 ist und direkt mit dem vierten Sonnenrad 392 des vierten Planetenradsatzes 390 durch ein siebtes Antriebselement, Hohlrad oder Rohr 416 gekoppelt ist. Wenn die Antriebskonfiguration ein Zahnradantrieb ist, ist das zweite Antriebskettenrad 382 ein Zahnrad, das direkt mit einem zweiten angetriebenen Zahnrad 386 kämmt und das siebte Antriebselement, Hohlrad oder Rohr 416 und das vierte Sonnenrad 392 antreibt. Das zweite angetriebene Kettenrad oder Zahnrad 386 ist auch mit der vierten Synchronkupplung 406 gekoppelt. Ein achtes Antriebselement, Hohlrad oder Rohr 418 koppelt die vierte Synchronkupplung 406 und die fünfte Synchronkupplung 408 mit dem vierten Hohlrad 396. Die andere Seite der fünften Synchronkupplung 408 ist mit Masse verbunden.
Es ist zu verstehen, dass, wie oben angeführt, im Hinblick auf die Ketten- oder Zahnradantriebsanordnungen 360 und 380, eine Drehrichtungsumkehr zwischen der Eingangswelle 312 und der Ausgangswelle 322 auftritt, wenn kämmende Zahnräder benutzt werden, wohingegen keine Drehrichtungsumkehr auftritt, wenn Kettenräder und die Ketten 364 und 384 benutzt werden. Diese zahnradbezogene Drehrichtungsumkehr kann bei bestimmten Anwendungen vorteilhaft sein und bei anderen Anwendungen leicht kompensiert werden.
Nun unter Bezugnahme auf 8 ist eine Wahrheitstabelle für die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das Automatikgetriebe 300, dargestellt. Die Zahnradanordnung der ersten und zweiten Ausführungsform 10 und 200 des Automatikgetriebes ist derart, dass sie einfach angepasst werden kann, um andere Schaltkonfigurationen, z. B. Acht- oder Zehngangbetrieb und Betrieb mit mehreren Rückwärtsgängen, vorzusehen. Die Wahrheitstabelle von 8 stellt ein Kupplungseinrückprogramm mit neun Vorwärtsgängen oder -übersetzungen bereit. Mit nur geringfügen Unterschieden ist die Wahrheitstabelle von 8 im Wesentlichen die gleiche wie die oben beschriebene Neunganggetriebe-Wahrheitstabelle von 4.
Um beispielsweise einen Rückwärtsgang zu erreichen, werden die erste Reibkupplung 314, die erste Synchronkupplung 400 und die fünfte Synchronkupplung 408 eingerückt. In Neutral sind keine Kupplungen eingerückt. Um den ersten Gang einzulegen, werden die erste Reibkupplung 314, die dritte Synchronkupplung 404 und die fünfte Synchronkupplung 408 eingerückt, aber die fünfte Synchronkupplung 408 transportiert kein Drehmoment. Um von dem ersten Gang in den zweiten Gang zu schalten, wird die erste Reibkupplung 314 ausgerückt und die zweite Reibkupplung 316 wird eingerückt, während die dritte Synchronkupplung 404 und die fünfte Synchronkupplung 408 eingerückt bleiben. Im zweiten Gang transportiert die fünfte Synchronkupplung 408 Drehmoment. Die Hochschaltfolge durch die Gänge setzt sich gemäß der in 8 dargestellten Wahrheitstabelle fort, wie es diejenigen, die mit dem Betrieb von Automatikgetrieben vertraut sind, leicht feststellen und verstehen werden.
Es ist auch festzustellen, dass andere Details der Konfiguration, des Betriebs und der Gangzustände der ersten und zweiten Ausführungsformen 10 und 200 des Neungang-Automatikgetriebes, einschließlich der gemischten Verhältnisse und des Betriebes der Teilgetriebe, allgemein auf die Konfiguration und den Betrieb der vierten Ausführungsform des Mehrganggetriebes 300 der vorliegenden Erfindung anwendbar sind.
Nun unter Bezugnahme auf 9 ist eine fünfte Ausführungsform eines Mehrgang-, z. B. eines Acht-, Neun oder Zehngang-, Automatikgetriebes 500 gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Hebeldiagramm veranschaulicht. Das Mehrgang-Automatikgetriebe 500 umfasst eine Eingangswelle 512, die mit einer ersten Reibkupplung 514, einer zweiten Reibkupplung 516, einer dritten Reibkupplung 518 und einer vierten Reibkupplung 520 gekoppelt ist und diese direkt und gemeinsam antreibt. Antriebsdrehmoment von dem Getriebe 500 wird an eine Ausgangswelle 522 geliefert, die mit einer Achsantriebsanordnung (nicht veranschaulicht) gekoppelt ist und diese antreibt. Die Ausgänge der Kupplungen 514, 516, 518 und 520 sind mit einer zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 530 gekoppelt. Der Ausgang der ersten Reibkupplung 514 ist mit einem ersten Knoten 530A der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 530 gekoppelt, der Ausgang der zweiten Reibkupplung 516 ist mit einem zweiten Knoten 530B der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 530 gekoppelt, der Ausgang der dritten Reibkupplung 518 ist mit einem dritten Knoten 530C der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 530 gekoppelt, und der Ausgang der vierten Reibkupplung 520 ist mit einem vierten Knoten 530D der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 530 gekoppelt.
Der erste Knoten 530A der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 530 ist mit einem dritten Knoten 560C einer ersten Zahnradantriebsanordnung 560 gekoppelt. Ein zweiter Knoten 560B der ersten Zahnradantriebsanordnung 560 ist auf Masse festgelegt. Ein erster Knoten 560A der ersten Zahnradantriebsanordnung 560 ist mit einem ersten Knoten 570A einer dritten Planetenradanordnung 570 gekoppelt. Ein zweiter Knoten 570B der dritten Planetenradanordnung 570 ist mit einem ersten Knoten 580A einer zweiten Zahnradantriebsanordnung 580 gekoppelt. Ein zweiter Knoten 580B der zweiten Zahnradantriebsanordnung 580 ist auf Masse festgelegt. Ein dritter Knoten 580C der zweiten Zahnradantriebsanordnung 580 ist mit der Ausgangswelle 522 gekoppelt und treibt diese an.
Der vierte Knoten 530D der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 530 ist mit einem dritten Knoten 610C einer dritten Zahnradantriebsanordnung 610 gekoppelt. Ein zweiter Knoten 610B der dritten Zahnradantriebsanordnung 610 ist auf Masse festgelegt. Ein erster Knoten 610A der dritten Zahnradantriebsanordnung 610 ist mit einem ersten Knoten 620A einer vierten Planetenradanordnung 620 gekoppelt. Der zweite Knoten 620B des vierten Planetenradsatzes 620 ist mit einem dritten Knoten 630C einer vierten Zahnradantriebsanordnung 630 gekoppelt. Der zweite Knoten 630B der vierten Zahnradantriebsanordnung 630 ist auf Masse festgelegt. Der erste Knoten 630A der vierten Zahnradantriebsanordnung 630 ist mit der Ausgangswelle 522 gekoppelt und treibt diese an.
Der dritte Knoten 530C der zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 530 ist selektiv mit Masse durch eine erste Synchronkupplung 650 verbunden. Der dritte Knoten 570C der dritten Planetenradanordnung 570 ist selektiv mit dem ersten Knoten 560A der ersten Zahnradantriebsanordnung 560 und dem ersten Knoten 570A der dritten Planetenradanordnung 570 durch eine zweite Synchronkupplung 652 und mit Masse durch eine dritte Synchronkupplung 654 verbunden. Der dritte Knoten 620C der vierten Planetenradanordnung 620 ist selektiv mit dem ersten Knoten 610A der dritten Zahnradantriebsanordnung 610 und dem ersten Knoten 620A der vierten Planetenradanordnung 620 durch eine vierte Synchronkupplung 656 und mit Masse durch eine fünfte Synchronkupplung 658 verbunden.
Nun unter Bezugnahme auf 10 umfasst die fünfte Ausführungsform 500 eines Mehrgang-Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 510, das das Eingangselement oder die Eingangswelle 512 örtlich festlegt und lagert, die beispielsweise mit dem Ausgang einer Maschine (nicht veranschaulicht) oder dem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (ebenfalls nicht veranschaulicht) sowie anderen Bauteilen des Getriebes 500 gekoppelt ist und von diesen angetrieben wird. Obgleich in einer ebenen Auslegung veranschaulicht, wird das Automatikgetriebe 500 üblicherweise in einer ”Umwicklungs”-Konfiguration gebaut sein, wobei verschiedene Welle in unterschiedlichen Ebenen verschoben sind oder rotieren.
Die Eingangswelle oder das Eingangselement 512 ist mit den Eingängen der ersten Reibkupplung 514, der zweiten Reibkupplung 514, der dritten Reibkupplung 516 und der vierten Reibkupplung 520 gekoppelt und treibt diese direkt an. Das Automatikgetriebe 500 umfasst auch eine erste zusammengesetzte Eingangszahnradanordnung 530, die einen ersten einfachen Planetenradsatz oder eine erste einfache Planetenradanordnung 531, der bzw. die um die Achse der Eingangswelle 512 herum angeordnet ist, und einen zweiten partiellen Planetenradsatz oder eine zweite partielle Planetenradanordnung 540 umfasst, der bzw. die ebenfalls um die Achse der Eingangswelle 512 herum angeordnet ist. Das Automatikgetriebe 500 umfasst ferner einen dritten einfachen Planetenradsatz oder eine dritte einfache Planetenradanordnung 570, der bzw. die um eine zweite Achse herum angeordnet ist, die von der Achse der Eingangswelle 512 verschoben und parallel zu dieser ist, und einen vierten einfachen Planetenradsatz oder eine vierte einfache Planetenradanordnung 620, der bzw. die um eine dritte Achse herum angeordnet ist, die von sowohl der Achse der Eingangswelle 512 als auch der zweiten Achse verschoben und parallel zu dieser ist.
Die erste zusammengesetzte Eingangszahnradanordnung 530 umfasst einen ersten einfachen Planetenradsatz oder eine erste einfache Planetenradanordnung 531, die ein erstes Sonnenrad 532, einen ersten Planetenradträger 534 und ein erstes Hohlrad 536 aufweist. In dem ersten Planetenradträger 534 sind mehrere längliche, gestufte Planeten 538 drehbar angeordnet, die jeweils entsprechend mehrere erste Planetenräder 538A mit einem ersten Teilkreisdurchmesser an ersten Enden definieren. Jedes der mehreren ersten Planetenräder 538A ist in konstanter Kämmung mit dem ersten Sonnenrad 532 und dem ersten Hohlrad 536 und jeder der gestuften Planeten 538 erstreckt sich aus dem ersten Planetenradträger 534 in Richtung eines benachbarten zweiten partiellen Planetenradsatzes oder einer benachbarten zweiten partiellen Planetenradanordnung 540.
Die zweite partielle Planetenradanordnung 540 umfasst ein zweites Sonnenrad 542 und einen zweiten Planetenradträger 544. Es gibt in der zweiten partiellen Planetenradanordnung 540 kein Hohlrad. Der zweite Planetenträger 544 nimmt die zweiten Enden der mehreren länglichen, gestuften Planeten 538 auf, die jeweils ein zweites Planetenrad 546 umfassen. Die zweiten Planetenräder 546 definieren einen zweiten Teilkreisdurchmesser, der sich von dem ersten Teilkreisdurchmesser der ersten Planetenräder 538A unterscheidet. Jedes der mehreren zweiten Planetenräder 546 ist in konstanter Kämmung mit dem zweiten Sonnenrad 542. Der erste Planetenradträger 534 und der zweite Planetenradträger 544 sind gekoppelt und rotieren miteinander oder können einstückig sein. Es ist festzustellen, dass andere Zahnradkonfigurationen benutzt werden können, um eine andere Arbeitsweise der ersten zusammengesetzten Eingangszahnradanordnung 530 als die veranschaulichte Anordnung zu erreichen.
Der Ausgang der ersten Reibkupplung 514 ist mit einer ersten Welle oder einem ersten Antriebselement 552 gekoppelt und treibt diese bzw. dieses an, das bzw. die auf der Achse der Eingangswelle 512 angeordnet ist, die mit dem ersten Sonnenrad 532 gekoppelt ist und dieses antreibt und sich darüber hinaus erstreckt. Der Ausgang der zweiten Reibkupplung 516 ist mit einer zweiten Hohlwelle, einem zweiten Antriebsrohr oder einem zweiten Antriebselement 554 gekoppelt und treibt diese bzw. dieses an, die bzw. das mit dem zweiten Sonnenrad 542 gekoppelt ist und dieses antreibt. Der Ausgang der dritten Reibkupplung 518 ist mit einer dritten Hohlwelle, einem dritten Antriebsrohr oder einem dritten Antriebselement 556 gekoppelt und treibt diese bzw. dieses an, die bzw. das mit dem zweiten Planetenradträger 544 gekoppelt ist und diesen antreibt. Wie es oben angeführt wurde, sind der erste Planetenradträger 534 und der zweite Planetenradträger 544 miteinander verbunden, und die dritte Hohlwelle, das dritte Antriebsrohr oder das dritte Antriebselement 556 erstreckt sich über den ersten Planetenradträger 534 hinaus. Der Ausgang der vierten Reibkupplung 520 ist mit einer vierten Hohlwelle, einem vierten Antriebsrohr oder einem vierten Antriebselement 558 gekoppelt und treibt diese bzw. dieses an, die bzw. das mit dem ersten Hohlrad 536 gekoppelt ist und dieses antreibt, und erstreckt sich darüber hinaus.
Die erste Zahnradantriebsanordnung 560 umfasst ein erstes Antriebszahnrad 562, das mit der ersten Welle oder dem ersten Antriebselement 552 gekoppelt ist und von dieser bzw. diesem angetrieben wird. Das erste Antriebszahnrad 562 ist in konstanter Kämmung mit einem ersten angetriebenen Zahnrad 564, das mit einer fünften Welle oder einem fünften Antriebselement 566 gekoppelt ist. Der dritte einfache Planetenradsatz oder die dritte einfache Planetenradanordnung 570 umfasst ein drittes Sonnenrad 572, einen dritten Planetenradträger 574 und ein drittes Hohlrad 576. In dem Planetenradträger 574 sind mehrere dritte Planetenräder 578 drehbar angeordnet, die in konstanter Kämmung mit dem dritten Sonnenrad 572 und dem dritten Hohlrad 576 sind. Das dritte Sonnenrad 572 ist mit der fünften Welle oder dem fünften Antriebselement 566 gekoppelt und wird von dieser bzw. diesem angetrieben. Das dritte Hohlrad 576 ist mit einer sechsten Hohlwelle, einem sechsten Antriebsrohr oder einem sechsten Antriebselement 568 gekoppelt, die bzw. das selektiv mit dem zweiten angetriebenen Zahnrad 564 und der fünften Welle oder dem fünften Antriebselement 566 durch die zweite Synchronkupplung 652 und mit Masse, nämlich dem Gehäuse 510, durch die dritte Synchronkupplung 654 verbunden ist. Der dritte Planetenradträger 574 ist mit einem zweiten Antriebszahnrad 582 der zweiten Zahnradantriebsanordnung 580 durch eine siebte Welle oder ein siebtes Antriebselement 584 gekoppelt. Das zweite Antriebszahnrad 582 kämmt mit einem Zahnrad (nicht veranschaulicht), das ein Abschnitt der Achsantriebsanordnung ist oder diese antreibt.
Die dritte Zahnradantriebsanordnung 610 umfasst ein drittes Antriebszahnrad 612, das mit einem vierten Hohlrad, Antriebsrohr oder Antriebselement 558 gekoppelt ist und von diesem angetrieben wird. Das dritte Antriebszahnrad 612 ist in konstanter Kämmung mit einem dritten angetriebenen Zahnrad 614, das mit einer achten Welle oder einem achten Antriebselement 616 gekoppelt ist. Der vierte einfache Planetenradsatz oder die vierte einfache Planetenradanordnung 620 umfasst ein viertes Sonnenrad 622, einen vierten Planetenradträger 624 und ein viertes Hohlrad 626. In dem vierten Planetenradträger 624 sind mehrere vierte Planetenräder 628 drehbar angeordnet, die in konstanter Kämmung mit dem vierten Sonnenrad 622 und dem vierten Hohlrad 626 sind. Das vierte Sonnenrad 622 ist mit der achten Welle oder dem achten Antriebselement 616 gekoppelt und wird von dieser bzw. diesem angetrieben. Das vierte Hohlrad 626 ist mit einer neunten Hohlwelle, einem neunten Antriebsrohr oder einem neunten Antriebselement 618 gekoppelt, die bzw. das selektiv mit dem dritten angetriebenen Zahnrad 614 und der achten Welle oder dem achten Wellenelement 616 durch die vierte Synchronkupplung 656 und mit Masse, nämlich dem Gehäuse 510, durch die fünfte Synchronkupplung 658 verbunden ist. Der vierte Planetenradträger 624 ist mit einem vierten Antriebszahnrad 632 der vierten Zahnradantriebsanordnung 630 durch eine zehnte Welle oder ein zehntes Antriebselement 634 gekoppelt. Das vierte Antriebszahnrad 632 kämmt mit einem Zahnrad (nicht veranschaulicht), das ein Abschnitt der Achsantriebsanordnung ist oder diese antreibt. Da, wie angeführt, dies eine ”Umwicklungs-”Getriebekonfiguration sein kann, kann das Zahnrad, das von dem vierten Antriebszahnrad 632 angetrieben wird, das gleiche sein wie das Zahnrad, das von dem zweiten Antriebszahnrad 582 angetrieben wird.
Nun unter Bezugnahme auf 11 ist eine Wahrheitstabelle für die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das Getriebe 500, dargestellt. Die Zahnradanordnung der ersten, zweiten und vierten Ausführungsform 10, 200 und 300 des Automatikgetriebes ist derart, dass sie einfach angepasst werden kann, um andere Schaltkonfigurationen, z. B. Acht- oder Zehngangbetrieb und Betrieb mit mehreren Rückwärtsgängen, vorzusehen. Die Wahrheitstabelle von 11 stellt ein Kupplungseinrückprogramm mit neun Vorwärtsgängen oder -übersetzungen bereit. Mit nur geringfügen Unterschieden ist die Wahrheitstabelle von 11 im Wesentlichen die gleiche wie die oben beschriebenen Neunganggetriebe-Wahrheitstabellen der 4 und 8.
Um beispielsweise einen Rückwärtsgang in dem Automatikgetriebe 500 zu erreichen, werden die erste Reibkupplung 514, die erste Synchronkupplung 650 und die fünfte Synchronkupplung 658 eingerückt. In Neutral sind keine Kupplungen eingerückt. Um den ersten Gang einzulegen, werden die erste Reibkupplung 514, die dritte Synchronkupplung 654 und die fünfte Synchronkupplung 658 eingerückt, aber die fünfte Synchronkupplung 568 transportiert kein Drehmoment. Um von dem ersten Gang in den zweiten Gang zu schalten, wird die erste Reibkupplung 514ausgerückt und die zweite Reibkupplung 516 wird eingerückt, während die dritte Synchronkupplung 654 und die fünfte Synchronkupplung 658 eingerückt bleiben. Im zweiten Gang transportiert die fünfte Synchronkupplung 658 Drehmoment. Die Hochschaltfolge in höhere Gänge setzt sich gemäß den Kupplungseinrückungen und -ausrückungen fort, die in der Wahrheitstabelle von 11 dargestellt sind, wie es diejenigen, die mit dem Betrieb von Automatikgetrieben vertraut sind, leicht feststellen und verstehen werden.
Es ist auch festzustellen, dass andere Details der Konfiguration, der Arbeitsweise und der Gangzustände der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsformen 10, 200 und 300 des Mehrgang-Automatikgetriebes, einschließlich der überblendeten Verhältnisse und des Betriebes der Teilgetriebe, allgemein auf die Konfiguration und den Betrieb der fünften Ausführungsform des Mehrganggetriebes 500 der vorliegenden Erfindung anwendbar sind.
Darüber hinaus geht die Erläuterung der Arbeitsweise davon aus, dass alle in einem gegebenen Übersetzungsverhältnis nicht speziell genannten Kupplungen inaktiv oder ausgerückt sind. Die Erläuterung geht auch davon aus, dass während Gangschaltvorgängen zwischen zumindest benachbarten Übersetzungsverhältnissen eine Kupplung, die in beiden Übersetzungsverhältnissen aktiviert oder eingerückt ist, während des Schaltens aktiviert oder eingerückt bleiben wird. Schließlich geht die vorstehende Erläuterung davon aus, dass Herunterschaltvorgänge im Wesentlichen der entgegengesetzten Abfolge der entsprechenden Hochschaltvorgänge folgen, und dass mehrere Schaltvorgänge mit Überspringen und anstehender Last, z. B. von dem ersten in den dritten, möglich sind.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, und Abwandlungen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, sollen im Schutzumfang der Erfindung liegen. Derartige Abwandlungen sind nicht als eine Abweichung vom Gedanken und Schutzumfang der Erfindung anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- SAE Paper Nr. 810102 [0039]

Claims

Mehrgang-Automatikgetriebe, umfassend, in Kombination, ein Eingangselement, ein Ausgangselement, eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Planetenradanordnung, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen, ein erstes und zweites Mittel zum Übertragen von Leistung von einer ersten Achse auf zumindest eine parallele, beabstandete Achse, ein erstes Verbindungselement zum Verbinden eines der Elemente der ersten Planetenradanordnung mit einem der Elemente der zweiten Planetenradanordnung, ein zweites Verbindungselement zum Verbinden eines anderen der Elemente der ersten Planetenradanordnung mit einem anderen der Elemente der zweiten Planetenradanordnung, ein drittes Verbindungselement, das mit noch einem anderen der Elemente der ersten Planetenradanordnung verbunden ist, ein viertes Verbindungselement, das mit einem der Elemente der dritten Planetenradanordnung verbunden ist, ein fünftes Verbindungselement zum Verbinden des ersten Leistungsübertragungsmittels mit einem anderen der Elemente der dritten Planetenradanordnung, ein sechstes Verbindungselement zum Verbinden noch eines anderen der Elemente der zweiten Planetenradanordnung mit dem zweiten Leistungsübertragungsmittel, ein siebtes Verbindungselement zum Verbinden des zweiten Leistungsübertragungsmittels mit einem der Elemente der vierten Planetenradanordnung, ein achtes Verbindungselement, das mit einem anderen der Elemente der vierten Planetenradanordnung verbunden ist, wobei das Ausgangselement mit noch einem anderen der Elemente der dritten Planetenradanordnung und mit noch einem anderen der Elemente der vierten Planetenradanordnung verbunden ist, mehrere Drehmomentübertragungsmechanismen, die selektiv einrückbar sind, um das Eingangselement mit dem ersten, zweiten, dritten und sechsten Verbindungselement, das zweite Verbindungselement mit Masse, das vierte Verbindungselement mit dem fünften Verbindungselement und dem ersten Mittel zum Übertragen von Leistung, das vierte Verbindungselement mit Masse, das achte Verbindungselement mit dem siebten Verbindungselement und dem zweiten Mittel zum Übertragen von Leistung und das achte Verbindungselement mit Masse zu verbinden.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen, die das erste, zweite, dritte und sechste Verbindungselement mit dem Eingangselement verbinden, Reibkupplungen sind.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei das erste, zweite und dritte Element der Planetenradanordnungen eines von einem Sonnenrad, einem Planetenradträger und einem Hohlrad sind.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei die Masse ein Gehäuse ist, das das Getriebe umgibt.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei das erste und zweite Mittel zum Übertragen von Leistung Kettenantriebsanordnungen umfassen, die jeweils ein Paar mit einer Kette in Eingriff stehende Kettenräder und eine Kette aufweisen.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei das erste und zweite Mittel zum Übertragen von Leistung jeweils ein Paar kämmende Zahnräder umfassen.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Planetenradanordnung und ein Abschnitt des ersten und des zweiten Mittels zum Übertragen von Leistung auf einer ersten Achse angeordnet sind, und die dritte und vierte Planetenradanordnung und ein anderer Abschnitt des ersten und zweiten Mittels zum Übertragen von Leistung auf einer zweiten Achse angeordnet sind.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei die erste Planetenradanordnung eine zusammengesetzte Planetenradanordnung ist, und die zweite, dritte und vierte Planetenradanordnung einfache Planetenradanordnungen sind.
Mehrgang-Automatikgetriebe, umfassend, in Kombination, ein Eingangselement, das eine erste Achse definiert, ein Ausgangselement, das eine zweite Achse parallel zu der ersten Achse definiert, eine erste zusammengesetzte Planetenradanordnung, die ein erstes, zweites und drittes Element aufweist, eine zweite, dritte und vierte einfache Planetenradanordnung, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen, ein erstes und zweites Mittel zum Übertragen von Leistung von der ersten Achse auf die zweite Achse, ein erstes Verbindungselement zum Verbinden eines der Elemente der ersten Planetenradanordnung mit einem der Elemente der zweiten Planetenradanordnung, ein zweites Verbindungselement zum Verbinden eines anderen der Elemente der ersten Planetenradanordnung mit einem anderen der Elemente der zweiten Planetenradanordnung, ein drittes Verbindungselement, das mit noch einem anderen der Elemente der ersten Planetenradanordnung verbunden ist, ein viertes Verbindungselement, das mit einem der Elemente der dritten Planetenradanordnung verbunden ist, ein fünftes Verbindungselement zum Verbinden des ersten Leistungsübertragungsmittels mit einem anderen der Elemente der dritten Planetenradanordnung, ein sechstes Verbindungselement zum Verbinden noch eines anderen der Elemente der zweiten Planetenradanordnung mit dem zweiten Leistungsübertragungsmittel, ein siebtes Verbindungselement zum Verbinden des zweiten Leistungsübertragungsmittels mit einem der Elemente der vierten Planetenradanordnung, ein achtes Verbindungselement, das mit einem anderen der Elemente der vierten Planetenradanordnung verbunden ist, wobei das Ausgangselement mit noch einem anderen der Elemente der dritten Planetenradanordnung und mit noch einem anderen der Elemente der vierten Planetenradanordnung verbunden ist, mehrere Reibkupplungen zum selektiven Verbinden des Eingangselements mit dem ersten, zweiten, dritten und sechsten Verbindungselement, und mehrere Synchronkupplungen zum Verbinden des zweiten Verbindungselements mit Masse, des viertes Verbindungselements mit dem fünften Verbindungselement und dem ersten Mittel zum Übertragen von Leistung, des vierten Verbindungselements mit Masse, des achten Verbindungselements mit dem siebten Verbindungselement und dem zweiten Mittel zum Übertragen von Leistung und des achten Verbindungselements mit Masse.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 9, wobei die ersten Elemente der Planetenradanordnungen Sonnenräder sind, die zweiten Elemente der Planetenradanordnungen Planetenträger sind und die dritten Elemente der Planetenradanordnungen Hohlräder sind.