DE102011011376A1

DE102011011376A1 - Mehrgang-Planetengetriebe mit bis zu zehn Vorwärtsgängen

Info

Publication number: DE102011011376A1
Application number: DE102011011376A
Authority: DE
Inventors: Alexander Filippovich Kraynev; Vladimir Konstantinovich Astashev; Konstantin Borisovich Salamandra; Madhusudan Raghavan
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2031-02-17
Also published as: US8360922B2; CN102168743B; RU2010107093A; CN102168743A; US20110207573A1; DE102011011376B4

Abstract

Es ist ein Mehrganggetriebe vorgesehen, das ein Eingangselement, ein Ausgangselement, ein feststehendes Element, einen ersten und einen zweiten zusammengesetzten Planetenradsatz umfasst. Der erste zusammengesetzte Planetenradsatz weist ein erstes, zweites, drittes, viertes und fünftes Element auf. Der zweite zusammengesetzte Planetenradsatz weist ein erstes, zweites, drittes und viertes Element auf. Das erste Element des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Ausgangselement verbunden. Das zweite Element des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes ist ständig an dem feststehenden Element festgelegt. Keines der Elemente des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit irgendwelchen der Elemente des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes verbunden. Sieben Drehmomentübertragungsmechanismen sind in Dreierkombinationen einrückbar, um bis zu zehn Vorwärtsgänge zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement bereitzustellen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der russischen Patentanmeldung Nr. 2010107093 , die am 25. Februar 2010 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Mehrgang-Planetengetriebe mit sieben Drehmomentübertragungsmechanismen und zwei zusammengesetzten Planetenradsätzen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Kraftfahrzeuge umfassen einen Antriebsstrang, der aus einer Maschine, einem Mehrganggetriebe und einem Differenzial- oder Achsantrieb besteht. Das Mehrganggetriebe erhöht den Gesamtbetriebsbereich des Fahrzeugs, indem es zulässt, dass die Maschine ihren Drehmomentbereich mehrmals durchlaufen kann. Die Anzahl von Vorwärtsgängen oder -drehzahlverhältnissen, die in dem Getriebe verfügbar ist, bestimmt die Häufigkeit, mit der der Drehmomentbereich der Maschine wiederholt durchlaufen werden kann. Frühe Automatikgetriebe wiesen zwei Drehzahlbereiche auf. Dies begrenzte den gesamten Drehzahlbereich des Fahrzeugs stark und erforderte daher eine relativ große Maschine, die einen breiten Drehzahl- und Drehmomentbereich erzeugen konnte. Dies führte dazu, dass der Motor während der Fahrt bei einem spezifischen Kraftstoffpunkt arbeitete, der nicht der Punkt mit der höchsten Wirtschaftlichkeit war. Daher waren von Hand geschaltete Getriebe (Vorgelegewellengetriebe) am beliebtesten.
Mit dem Aufkommen von Drei- und Viergang-Automatikgetrieben nahm die Beliebtheit des automatisch schaltenden (Planetenrad-)Getriebes bei den Autofahrern zu. Diese Getriebe verbesserten das Betriebsverhalten und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs. Die erhöhte Anzahl von Gängen verringert die Stufengröße zwischen Übersetzungsverhältnissen und verbessert daher die Schaltqualität des Getriebes, indem es die Übersetzungsverhältniswechsel für den Bediener bei normaler Fahrzeugbeschleunigung im Wesentlichen nicht wahrnehmbar macht.
Mehrganggetriebe mit mehr als vier Gängen bieten weitere Verbesserungen bei der Beschleunigung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit gegenüber Drei- und Vierganggetrieben. Jedoch sind die typischerweise zunehmende Komplexität, Größe und Kosten derartiger Getriebe widerstreitende Faktoren, die deren Gebrauch in manchen Anwendungen verhindern können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Mehrganggetriebe vorgesehen, das bis zu zehn Vorwärtsgänge mit relativ niedrigem Inhalt und in einer relativ kompakten Auslegung, insbesondere im Vergleich mit einer Gegenwellenkonstruktion, die die gleiche Zahl von Vorwärtsgängen bietet, zur Verfügung stellen kann. Das Getriebe umfasst ein Eingangselement, ein Ausgangselement und ein feststehendes Element. Das Getriebe umfasst ferner einen ersten und einen zweiten zusammengesetzten Planetenradsatz. Der erste zusammengesetzte Planetenradsatz weist ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Element auf. Der zweite zusammengesetzte Planetenradsatz weist ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Element auf. Bei dem Verweis auf die Elemente der zusammengesetzten Planetenradsätze auf diese Weise können die Elemente als ”erstes” bis ”viertes” oder ”erstes” bis ”fünftes” (z. B. von oben nach unten, von unten nach oben usw.) in beliebiger Reihenfolge gezählt sein. Die Elemente der zusammengesetzten Planetenradsätze sind Sonnenradelemente, Hohlradelemente und Trägerelemente.
Das erste Element des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Ausgangselement verbunden. Das zweite Element des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes ist ständig an dem feststehenden Element festgelegt. Keines der Elemente des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit irgendwelchen der Elemente des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes verbunden. So wie es hierin verwendet wird, bedeutet ”gemeinsame Rotation” eine Rotation mit der gleichen Drehzahl (d. h. keine Relativdrehung).
Das Getriebe umfasst sieben Drehmomentübertragungsmechanismen, die selektiv einrückbar sind, um jeweilige der Elemente des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes mit dem Eingangselement, dem feststehenden Element oder jeweiligen der Elemente des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes zu verbinden. Die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen sind in Dreierkombinationen einrückbar, um bis zu zehn Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement bereitzustellen.
Das Eingangselement ist selektiv mit dem ersten und dem zweiten Element des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes über Einrückung eines ersten bzw. eines zweiten der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen verbindbar. Das dritte und vierte Element des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes sind jeweils selektiv an dem feststehenden Element über Einrückung eines dritten bzw. eines vierten der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen festgelegt. Ein fünfter, ein sechster und ein siebter der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen sind jeweils selektiv einrückbar, um das fünfte Element des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes mit dem ersten, dem dritten bzw. dem vierten Element des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes zu verbinden. Schaltungen zwischen zumindest einigen der Vorwärtsgänge sind Schaltungen mit einem einzigen Übergang.
Der erste und zweite Drehmomentübertragungsmechanismus können axial benachbart zueinander gelegen sein, wobei keines der Planetenradsatzelemente und keiner der anderen Drehmomentübertragungsmechanismen dazwischen liegt. Dies minimiert die Komplexität des Getriebes und vereinfacht die hydraulische Versorgung für die Drehmomentübertragungsmechanismen, wodurch das erforderliche Pumpenfördervolumen potenziell verringert wird. Darüber hinaus können der erste und vierte Drehmomentübertragungsmechanismus axial benachbart zueinander gelegen sein, wobei keines der Planetenradsatzelemente und keiner der weiteren Drehmomentübertragungsmechanismen dazwischen liegt. Ähnlich sind der fünfte, der sechste und der siebte Drehmomentübertragungsmechanismus axial benachbart zueinander gelegen, wobei keines der Planetenradsatzelemente und keiner der weiteren Drehmomentübertragungsmechanismen dazwischen liegt.
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 Prinzipdiagrammform eines Antriebsstrangs mit einem Mehrgang-Planetengetriebe; und
2 ist eine Wahrheitstabelle, die einige der Betriebseigenschaften des in 1 gezeigten Getriebes zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile verweisen, zeigt 1 den Antriebsstrang 10 mit einer Maschine 12 (mit E beschriftet), einem Planetengetriebe 14 und einem Achsantriebsmechanismus 16 (mit FD beschriftet). Die Maschine 12 kann mit verschiedenen Arten von Kraftstoff beaufschlagt werden, um den Wirkungsgrad und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit einer besonderen Anwendung zu verbessern. Derartige Kraftstoffe können zum Beispiel Benzin, Diesel, ein Ethanol, Dimethylether usw. umfassen. Das Planetengetriebe 14 umfasst ein Eingangselement 17, das ständig mit einem Ausgangselement der Maschine 12, wie etwa einer Kurbelwelle, optional durch einen Drehmomentwandler verbunden ist. Das Planetengetriebe 14 umfasst ferner eine Planetenradanordnung 18 und ein Ausgangselement 19, das ständig mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist, um Vortriebsleistung an Fahrzeugräder zu liefern.
Die Planetenradanordnung 18 umfasst zwei zusammengesetzte Planetenradsätze: einen ersten zusammengesetzten Planetenradsatz 20 und einen zweiten zusammengesetzten Planetenradsatz 30. Der erste zusammengesetzte Planetenradsatz 20 umfasst zwei Sonnenradelemente 22, 23, zwei Hohlradelemente 24, 25 und ein Trägerelement 26, das einen ersten und zweiten Satz Planetenräder 27, 28 drehbar lagert. Planetenräder 27 kämmen mit Sonnenradelement 22 und Hohlradelement 24 sowie mit Planetenrädern 28. Planetenräder 28 kämmen mit dem Sonnenradelement 23 und Hohlradelement 25. Das Hohlradelement 24 wird als erstes Element des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes 20 bezeichnet, das Hohlradelement 25 wird als das zweite Element des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes 20 bezeichnet. Das Sonnenradelement 23 und das Sonnenradelement 22 werden jeweils als das dritte bzw. das vierte Element des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes 20 bezeichnet. Das Trägerelement 26 wird als das fünfte Element des zusammengesetzten Planetenradsatzes 20 bezeichnet.
Der zweite zusammengesetzte Planetenradsatz 30 umfasst zwei Sonnenradelemente 32, 33, ein Hohlradelement 34 und ein Trägerelement 36, das einen ersten und zweiten Satz Planetenräder 37, 38 drehbar lagert. Der erste Satz Planetenräder 37 kämmt mit Sonnenradelement 32, mit Hohlradelement 34, sowie mit dem zweiten Satz Planetenräder 38. Planetenräder 38 kämmen mit Sonnenradelement 33. Hohlradelement 34 ist ständig an einem feststehenden Element 40, wie etwa einem Getriebekasten, festgelegt. Der zusammengesetzte Planetenradsatz 30 wird gemeinhin als Ravigneaux-Planetenradsatz bezeichnet. Das Trägerelement 36 wird als ein erstes Element des zusammengesetzten Planetenradsatzes 30 bezeichnet. Das Hohlradelement 34 wird als ein zweites Element des zusammengesetzten Planetenradsatzes 30 bezeichnet. Das Sonnenradelement 32 wird als das dritte Element des zusammengesetzten Planetenradsatzes 30 bezeichnet. Das Hohlradelement 34 wird als das vierte Element des zusammengesetzten Planetenradsatzes 30 bezeichnet.
Das Getriebe 14 umfasst ferner sieben Drehmomenwbertragungsmechanismen: einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus C1, einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus C2, einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus C3, einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus C4, einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus C5, einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus C6 und einen siebten Drehmomentübertragungsmechanismus C7. Die Drehmomentübertragungsmechanismen C1, C2, C5, C6 und C7 sind Kupplungen vom rotierenden Typ. Drehmomentübertragungsmechanismen C3 und C4 sind Kupplungen vom feststehenden Typ, die auch als Bremsen bezeichnet werden. In 1 ist nur ein Abschnitt des Getriebes 14 oberhalb der durch das Eingangselement 17 hergestellten Drehachse gezeigt. Die Planetenradsätze 20, 30 und Drehmomentübertragungsmechanismen C1, C2, C3, C4, C5, C6 und C7 sind an einem Abschnitt unterhalb des Eingangselement 17, nicht gezeigt, im Wesentlichen symmetrisch. In anderen Ausführungsformen können verschiedene der Drehmomentübertragungsmechanismen Reibkupplungen, Synchroneinrichtungen, Bandkupplungen, wählbare Einwegkupplungen, Klauenkupplung und andere mögliche Typen von Drehmomentübertragungsmechanismen sein.
Wie es aus 1 ersichtlich ist, ist das Eingangselement 17 nicht ständig zur Rotation mit irgendeinem der Zahnradelemente verbunden. Das Ausgangselement 19 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement 36 verbunden. Keines der Zahnradelemente des zusammengesetzten Planetenradsatzes 20 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit irgendeinem der Zahnradelemente des zusammengesetzten Planetenradsatzes 30 verbunden.
Der erste Drehmomentübertragungsmechanismus C1, der auch als Kupplung C1 bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um das Eingangselement 17 zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlradelement 24 zu verbinden. Der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus C2, der auch als Kupplung C2 bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um das Eingangselement 17 zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlradelement 25 zu verbinden. Der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus C3, der auch als Bremse C3 bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um das Sonnenradelement 23 an dem feststehenden Element 40 festzulegen. Der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus C4, der auch als Bremse C4 bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um das Sonnenradelement 22 an dem feststehenden Element 40 festzulegen. Der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus C5, der auch als Kupplung C5 bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um das Trägerelement 26 zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement 36 zu verbinden. Der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus C6, der auch als Kupplung C6 bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um das Trägerelement 26 zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenradelement 32 zu verbinden. Der siebte Drehmomentübertragungsmechanismus C7, der auch als Kupplung C7 bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um das Trägerelement 26 zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenradelement 33 zu verbinden.
Wie es in der Wahrheitstabelle von 2 gezeigt ist, sind die Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in Dreierkombinationen (als Gangzustände aufgelistet) einrückbar, um zehn Vorwärtsgänge oder Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und einen Rückwärtsgang oder ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis bereitzustellen. Entsprechende numerische Übersetzungsverhältnisse, die in 2 aufgeführt sind, resultieren aus den folgenden Zahnradzähnezahlen für den ersten zusammengesetzten Planetenradsatz 20: Hohlradelement 24 weist 72 Zähne auf, Sonnenradelement 22 weist 36 Zähne auf, Hohlradelement 25 weist 81 Zähne auf und Sonnenradelement 23 weist 18 Zähne auf. Somit beträgt das Übersetzungsverhältnis von dem Hohlradelement 24 zu dem Sonnenradelement 22 mit angehaltenem Trägerelement 26 (lediglich zu Berechnungszwecken) 2,0. Das Übersetzungsverhältnis von dem Hohlradelement 25 zu dem Sonnenradelement 23 mit angehaltenem Trägerelement 26 (lediglich zu Berechnungszwecken) beträgt 4,5. Die Zähnezahlen für den zweiten Planetenradsatz 30 sind derart gewählt, dass das Übersetzungsverhältnis von dem Hohlradelement 34 zu dem Sonnenradelement 32 –2,6 beträgt, und das Übersetzungsverhältnis von dem Hohlradelement 34 zu dem Sonnenradelement 33 4,0 beträgt, wobei in beiden Fällen angenommen wird, dass das Trägerelement 36 angehalten ist (lediglich zu Berechnungszwecken).
Unter der Annahme, dass Drehmoment an dem Eingangselement 17 T ist, ist die Konstruktion des Getriebes 14 derart, dass Drehmoment, das von den Drehmomentübertragungsmechanismen, wenn sie eingerückt sind, und von den damit verbundenen Elementen transportiert wird, mit der Ausnahme des Drehmoments an dem festgelegten Hohlradelement 34 nicht größer als T ist. Ein Fachmann würde leicht verstehen, wie das Drehmoment an den verschiedenen Elementen auf der Basis eines gegebenen Eingangsdrehmoments zu berechnen wäre. Indem Drehmoment an den Drehmomentübertragungsmechanismen auf niedriger als oder gleich dem Eingangsdrehmoment gehalten wird, können kleinere Drehmomentübertragungsmechanismen verwendet werden und es ist weniger hydraulische Leistung erforderlich.
Somit gibt es sieben Drehzahlverhältnisse ins Langsame (1. bis 7.), einen direkten Antrieb (8.) und zwei Overdrive-Drehzahlverhältnisse (9. und 10). Mit den oben aufgelisteten Zähnezahlen werden die in 2 aufgelisteten Übersetzungsverhältnisstufen erreicht. Wie es aus 2 ersichtlich ist, sind die Übersetzungsverhältnisstufen in den Vorwärtsgängen sehr gleichmäßig, was zu einem glatten Schaltgefühl und zu einer erhöhten Kraftstoffwirtschaftlichkeit führt, da die Maschine 12 in jedem Gang nur über einen engen Drehzahlbereich arbeiten muss.
Andere Zahnradzähnezahlen und entsprechende Übersetzungsverhältnisse können gewählt werden, um Drehzahlverhältnisse bzw. Gänge und Übersetzungsverhältnisstufen zu bewerkstelligen, die für die besondere Getriebeanwendung vorteilhaft sind. Ein Fachmann der Getriebekonstruktion würde verstehen, wie die erwünschten Zähnezahlen zu wählen wären.
Um den Rückwärtsgang herzustellen, werden Kupplungen C1 und C7 und Bremse C4 eingerückt. Drehmoment wird von dem Eingangselement 17 durch den ersten zusammengesetzten Planetenradsatz 20 längs einer Zwischenwelle 50 durch die eingerückte Kupplung C7 längs Zwischenwelle 52 zu Sonnenradelement 33 und durch den zweiten zusammengesetzten Planetenradsatz 30 zu dem Ausgangselement 19 transportiert. Das Ausgangselement 19 rotiert in einer entgegengesetzten Richtung bezüglich des Eingangselements 17.
Um den ersten Gang herzustellen, werden Kupplungen C1 und C6, sowie Bremse C4 eingerückt. Drehmoment wird von dem Eingangselement 17 zu der Zwischenwelle 50 wie im Rückwärtsgang transportiert, es wird aber durch die eingerückte Kupplung C6 zu der Zwischenwelle 54 und dem Sonnenradelement 32, durch den zusammengesetzten Planetenradsatz 30 zu Ausgangselement 19 transportiert. Eingangselement 17 und Ausgangselement 19 rotieren in der gleichen Richtung, wie in allen Vorwärtsgängen.
In einem zweiten Vorwärtsgang sind Kupplungen C2 und C6 und Bremse C3 eingerückt. Das Schalten von dem ersten Vorwärtsgang in den zweiten Vorwärtsgang ist ein Schalten mit einem doppelten Übergang, indem in dem zweiten Vorwärtsgang zwei andere Drehmomentübertragungsmechanismen als in dem ersten Vorwärtsgang eingerückt sind.
In einem dritten Vorwärtsgang sind Kupplungen C1, C2 und C6 eingerückt. Drehmoment wird von dem Eingangselement 17 durch den zusammengesetzten Planetenradsatz 20 zu beiden Hohlradelementen 24, 25, durch Zwischenwelle 50, zu Zwischenwelle 54, zu Sonnenradelement 32 und durch den zweiten zusammengesetzten Planetenradsatz 30 zu dem Ausgangselement 19 geliefert. Das Schalten von dem zweiten Vorwärtsgang in den dritten Vorwärtsgang ist ein Schalten mit einem einzigen Übergang, indem nur ein Drehmomentübertragungsmechanismus ausgerückt und ein anderer eingerückt wird, um zwischen den Gängen zu schalten. Der erste Planetenradsatz 20 ist inaktiv, indem er den resultierenden dritten Vorwärtsgang nicht beeinflusst, da weder C3 noch C4 eingerückt ist.
In einem vierten Vorwärtsgang sind Kupplungen C1, C6, sowie Bremse C3 eingerückt. Drehmoment wird von dem Eingangselement 17 zu Hohlradelement 24, durch den ersten zusammengesetzten Planetenradsatz 20, und längs Zwischenwellen 50 und 54 zu Sonnenradelement 32, durch den zweiten zusammengesetzten Planetenradsatz 30 zu dem Ausgangselement 19 transportiert. Das Schalten von dem dritten Vorwärtsgang in den vierten Vorwärtsgang ist ein Schalten mit einem einzigen Übergang.
In einem fünften Vorwärtsgang sind Kupplungen C2 und C6, sowie Bremse C4 eingerückt. Drehmoment wird von dem Eingangselement 17 durch den ersten zusammengesetzten Planetenradsatz 20 an Hohlradelement 25, und längs Zwischenwellen 50 und 54 zu Sonnenradelement 32, durch den zweiten zusammengesetzten Planetenradsatz 30 zu dem Ausgangselement 19 transportiert. Das Schalten von dem vierten Vorwärtsgang in den fünften Vorwärtsgang ist ein Schalten mit einem doppelten Übergang.
In dem sechsten Vorwärtsgang sind Kupplungen C1 und C5, sowie Bremse C4 eingerückt. Drehmoment wird von dem Eingangselement 17 durch den ersten zusammengesetzten Planetenradsatz 20 an Hohlradelement 24 und längs Zwischenwelle 50 zu Trägerelement 36 und zu Ausgangselement 19 transportiert. Das Schalten von dem fünften in den sechsten Vorwärtsgang ist ein Schalten mit einem doppelten Übergang.
In einem siebten Vorwärtsgang sind Kupplungen C2 und C5, sowie Bremse C3 eingerückt. Drehmoment wird von dem Eingangselement 17 zu dem Sonnenradelement 25, durch den ersten zusammengesetzten Planetenradsatz 20, längs Zwischenwelle 50 zu dem Trägerelement 36 und zu dem Ausgangselement 19 transportiert. Das Schalten von dem sechsten Vorwärtsgang in den siebten Vorwärtsgang ist ein Schalten mit einem doppelten Übergang.
Im achten Vorwärtsgang sind Kupplungen C1, C2 und C5 eingerückt. Drehmoment wird von dem Eingangselement 17 durch den zusammengesetzten Planetenradsatz 20 zu beiden Hohlradelementen 24, 25, durch den zusammengesetzten Planetenradsatz 20 zu den Zwischenwellen 50 zu dem Trägerelement 36 und zu dem Ausgangselement 19 geliefert. Das Schalten von dem siebten Vorwärtsgang in den achten Vorwärtsgang ist ein Schalten mit einem einzigen Übergang. Der erste Planetenradsatz 20 ist inaktiv, indem er den resultierenden achten Vorwärtsgang nicht beeinflusst, da weder C3 noch C4 eingerückt ist.
In einem neunten Vorwärtsgang sind Kupplungen C1 und C5, sowie Bremse C3 eingerückt. Drehmoment wird von dem Eingangselement 17 durch den ersten zusammengesetzten Planetenradsatz 20 zu Hohlradelement 24 und längs Zwischenwelle 50 zu Trägerelement 36 und zu dem Ausgangselement 19 transportiert. Das Schalten von dem achten Vorwärtsgang in den neunten Vorwärtsgang ist ein Schalten mit einem einzigen Übergang.
In einem zehnten Vorwärtsgang sind Kupplungen C2 und C5, sowie Bremse C4 eingerückt. Drehmoment wird von dem Eingangselement 17 zu dem Hohlradelement 25 durch den zusammengesetzten Planetenradsatz 20 und Zwischenwelle 50 zu dem Trägerelement 36 und zu dem Ausgangselement 19 transportiert. Das Schalten von dem neunten Vorwärtsgang in den zehnten Vorwärtsgang ist ein Schalten mit einem doppelten Übergang.
Obwohl zehn Vorwärtsgänge verfügbar sind, kann das Getriebe 14 gesteuert werden, um als Sechsganggetriebe, Siebenganggetriebe, Achtganggetriebe, Neunganggetriebe oder Zehnganggetriebe zu arbeiten. Um zum Beispiel das Getriebe 14 als Sechsganggetriebe zu betreiben, kann ein Algorithmus, der in einem Controller gespeichert ist, der die Ventile steuert, um eine Hydraulikfluidströmung zu den Drehmomentübertragungsmechanismen zu steuern, nur den Rückwärtsgang und den zweiten, dritten, vierten, sechsten, achten und neunten Vorwärtsgang herzustellen, die oben als erster, zweiter, dritter, vierter, fünfter und sechster Gang beschrieben wurden. In einem derartigen Sechsganggetriebe gäbe es nur eine Schaltung mit einem doppelten Übergang von dem dritten in den vierten Vorwärtsgang (d. h. von dem vierten Vorwärtsgang in den sechsten Vorwärtsgang von 2).
Um das Getriebe 14 als Siebenganggetriebe zu betreiben, würden die sechs Vorwärtsgänge, die für das Sechsganggetriebe beschrieben wurden, sowie der zehnte Vorwärtsgang, der in 2 gezeigt ist, benutzt werden. In einem derartigen Siebenganggetriebe, gäbe es nur zwei Schaltungen mit einem doppelten Übergang zwischen dem dritten und vierten Vorwärtsgang, (d. h. zwischen dem vierten und sechsten Vorwärtsgang, der oben beschrieben wurde), sowie zwischen dem sechsten und siebten Vorwärtsgang (d. h. zwischen dem neunten und zehnten Vorwärtsgang von 2).
Um das Getriebe 14 als Achtganggetriebe zu betreiben, würden die sieben Vorwärtsgänge, die für das Siebenganggetriebe beschrieben wurden, sowie der siebte Vorwärtsgang, der in 2 gezeigt ist, benutzt werden. In einem derartigen Achtganggetriebe gäbe es drei Schaltungen mit einem doppelten Übergang zwischen dem dritten und vierten Vorwärtsgang, (d. h. zwischen dem vierten und sechsten Vorwärtsgang, die oben beschrieben wurden), zwischen dem vierte und fünften Vorwärtsgang (d. h. zwischen dem sechstes und siebten Vorwärtsgang von 2), sowie zwischen dem siebten und achten Vorwärtsgang (d. h. zwischen dem neunten und zehnten Vorwärtsgang von 2).
Um das Getriebe 14 als Neunganggetriebe zu betreiben, würden die acht Vorwärtsgänge, die für das Achtganggetriebe beschrieben wurden, sowie der fünfte Vorwärtsgang, der in 2 gezeigt ist, benutzt werden. In einem derartigen Neunganggetriebe gäbe es vier Schaltungen mit einem einzigen Übergang: zwischen dem dritten und vierten Vorwärtsgang (d. h. zwischen dem vierten und fünften Vorwärtsgang von 2), zwischen dem vierten und fünften Vorwärtsgang (d. h. zwischen dem fünften und sechsten Vorwärtsgang von 2), zwischen dem fünften und sechsten Vorwärtsgang (d. h. zwischen dem sechsten und siebten Vorwärtsgang von 2), sowie zwischen dem achten und neunten Vorwärtsgang (d. h. zwischen dem neunten und zehnten Vorwärtsgang von 2). Das Getriebe 14 könnte auch mit weniger als sechs Vorwärtsgängen betrieben werden.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ersichtlich, dass die Kupplung C7 nur im Rückwärtsgang in Eingriff steht. Die Stellung der Kupplung C7 zwischen einer sich radial erstreckenden Nabe 56 und einer anderen sich radial erstreckenden Nabe 58 erlaubt die Verwendung einer Klauenkupplung oder einer wählbaren Einwegkupplung für die Kupplung C7.
Es wird aus 1 deutlich, dass rotierende Kupplungen C1 und C2 axial benachbart zueinander gelegen sind, wobei sich keine weiteren Kupplungen oder Bremsen und keine Elemente der Planetenradsätze zwischen den Kupplungen befinden. Das Anordnen der Kupplungen C1 und C2 benachbart zueinander auf diese Weise ermöglicht es, dass eine Hydraulikfluidströmung zu den Kupplungen C1 und C2 durch die gewöhnlichsten Zufuhrkanäle erfolgen kann. Eine Vereinfachung der hydraulischen Zufuhrkanäle und das Verringern der Gesamtlänge der Zufuhrkanäle vereinfacht die Produktion des Getriebes 14 und kann eine kleinere Pumpe für das hydraulische System ermöglichen. Gleichermaßen sind die Bremsen C3 und C4 axial benachbart zueinander gelegen, wobei keine weiteren Drehmomentübertragungsmechanismen oder Planetenradsatzelemente dazwischen liegen. Ähnlich sind Kupplungen C5, C6 und C7 axial benachbart zueinander (und axial benachbart zu Bremsen C3 und C4) gelegen, wobei keine weiteren Drehmomentübertragungsmechanismen oder Planetenradsatzelemente dazwischen liegen. Das Anordnen der Bremsen C3, C4 und der Kupplungen C5, C6 und C7 auf diese Weise vereinfacht die Produktion von Zufuhrkanälen weiter und kann die erforderliche Pumpengröße verringern. Die Kupplungen C1 und C2 können als Eingangskupplungen bezeichnet werden, da sie das Eingangselement 17 zur Rotation mit unterschiedlichen Elementen des zusammengesetzten Planetenradsatzes 20 verbinden. Die Kupplungen C5, C6 und C7 können als Bereichskupplungen bezeichnet werden, da sie Elemente des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes 20 zur gemeinsamen Rotation mit Elementen des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes 30 verbinden.
Der Antriebsstrang 10 kann sich Bauteile mit einem Hybridfahrzeug teilen, und eine derartige Kombination kann in einem ”Ladungsentleerungsmodus” betreibbar sein. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung ist ein ”Ladungsentleerungsmodus” ein Modus, bei dem das Fahrzeug vorwiegend durch einen Elektromotor/Generator mit Leistung beaufschlagt wird, so dass eine Batterie entleert oder nahezu entleert ist, wenn das Fahrzeug sein Ziel erreicht. Mit anderen Worten wird die Maschine 12 während des Ladungsentleerungsmodus nur bis zu dem Ausmaß betrieben, das notwendig ist, um sicherzustellen, dass die Batterie nicht vor Erreichen des Ziels entleert ist. Ein herkömmliches Hybridfahrzeug arbeitet in einem ”Ladungshaltemodus”, bei dem, wenn das Batterieladeniveau unter ein vorbestimmtes Niveau (z. B. 25%) abfällt, die Maschine automatisch laufen gelassen wird, um die Batterie wieder aufzuladen. Indem das Hybridfahrzeug in einem Ladungsentleerungsmodus betrieben wird, kann es daher etwas oder den gesamten Kraftstoff einsparen, der ansonsten verbraucht werden würde, um in einem herkömmlichen Hybridfahrzeug das Batterieladeniveau von 25% aufrechtzuerhalten. Es ist festzustellen, dass ein Hybridfahrzeug-Antriebsstrang bevorzugt nur dann in dem Ladungsentleerungsmodus betrieben wird, wenn die Batterie nach Erreichen des Ziels wieder aufgeladen werden kann, indem sie in eine Energiequelle eingesteckt wird.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

RU 2010107093 [0001]

Claims

Mehrganggetriebe, umfassend: ein Eingangselement; ein Ausgangselement; ein feststehendes Element; einen ersten und einen zweiten zusammengesetzten Planetenradsatz; wobei der erste zusammengesetzte Planetenradsatz ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Element aufweist; wobei der zweite zusammengesetzte Planetenradsatz ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Element aufweist; wobei die Elemente der Planetenradsätze Sonnenradelemente, Hohlradelemente und Trägerelemente sind; wobei das erste Element des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Ausgangselement verbunden ist; wobei das zweite Element des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes ständig an dem feststehenden Element festgelegt ist; wobei keines der Elemente des ersten Planetenradsatzes ständig zur gemeinsamen Rotation mit irgendeinem der Elemente des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist; und sieben Drehmomentübertragungsmechanismen, die selektiv einrückbar sind, um jeweilige der Elemente des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes mit dem Eingangselement, dem feststehenden Element oder jeweiligen der Elemente des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes zu verbinden, wobei die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen in Dreierkombinationen einrückbar sind, um bis zu zehn Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 1, wobei das Eingangselement selektiv mit dem ersten und dem zweiten Element des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes über Einrückung eines ersten bzw. eines zweiten der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen verbindbar ist.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 2, wobei der erste und zweite Drehmomentübertragungsmechanismus axial benachbart zueinander gelegen sind, wobei keines der Planetenradsatzelemente und keiner der weiteren Drehmomentübertragungsmechanismen dazwischen liegt.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 1, wobei das dritte und vierte Element des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes jeweils selektiv an dem feststehenden Element über Einrückung eines dritten bzw. eines vierten der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen festgelegt sind.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 4, wobei der dritte und vierte Drehmomentübertragungsmechanismus axial benachbart zueinander gelegen sind, wobei keines der Planetenradsatzelemente und keiner der weiteren Drehmomentübertragungsmechanismen dazwischen liegt.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 1, wobei ein fünfter, ein sechster und ein siebter der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen jeweils selektiv einrückbar sind, um das fünfte Element des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes jeweils mit dem ersten, dem dritten bzw. dem vierten Element des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes zu verbinden.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 6, wobei der fünfte, der sechste und der siebte Drehmomentübertragungsmechanismus axial benachbart zueinander gelegen sind, wobei keines der Planetenradsatzelemente und keiner der weiteren Drehmomentübertragungsmechanismen dazwischen liegt.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 6, wobei der siebte Drehmomentübertragungsmechanismus nur im Rückwärtsgang eingerückt ist und eine Klauenkupplung oder eine wählbare Einwegkupplung ist.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 1, wobei Schaltungen zwischen zumindest einigen der Vorwärtsgänge Schaltungen mit einem einzigen Übergang sind.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 1, wobei das erste, das zweite, das dritte, das vierte und das fünfte Element des ersten zusammengesetzten Planetenradsatzes ein erstes Hohlradelement, ein zweites Hohlradelement, ein erstes Sonnenradelement, ein zweites Sonnenradelement bzw. ein erstes Trägerelement sind; wobei das erste Trägerelement einen ersten und zweiten Satz Planetenräder, die miteinander kämmen, drehbar lagert; wobei der erste Satz Planetenräder mit dem ersten Hohlradelement und dem zweiten Sonnenradelement kämmt; wobei der zweite Satz Planetenräder mit dem zweiten Hohlradelement und dem ersten Sonnenradelement kämmt; wobei das erste, das zweite, das dritte und das vierte Element des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes jeweils ein zweites Trägerelement, ein drittes Hohlradelement, ein drittes Sonnenradelement bzw. ein viertes Sonnenradelement sind; wobei das zweite Trägerelement den ersten und zweiten Satz Planetenräder drehbar lagert; wobei der erste Satz Planetenräder des zweiten zusammengesetzten Planetenradsatzes mit dem dritten Hohlradelement, dem dritten Sonnenradelement und dem zweiten Satz Planetenräder kämmt; und wobei der zweite Satz Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes auch mit dem vierten Sonnenradelement kämmt.