DE102013204906A1

DE102013204906A1 - Mehrganggetriebe

Info

Publication number: DE102013204906A1
Application number: DE102013204906A
Authority: DE
Inventors: Edward W. Mellet; Scott William Heitzenrater; Andrew W. Phillips; James M. Hart
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2013-09-26
Also published as: US8409045B1; CN103322140A; CN103322140B

Abstract

Es ist ein Getriebe vorgesehen, das ein Eingangselement, ein Ausgangselement, zumindest vier Planetenradsätze, eine Mehrzahl von Kopplungselementen und eine Mehrzahl von Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Jeder der Planetenradsätze umfasst ein erstes, zweites und drittes Element. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen umfassen Kupplungen und Bremsen, die in Kombinationen von zweien betätigbar sind, um zumindest elf Vorwärtsübersetzungsverhältnisse und ein Rückwärtsübersetzungsverhältnis herzustellen.

Description

GEBIET
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Mehrganggetriebe, und genauer ein Getriebe mit einer Mehrzahl von Gängen, Planetenradsätzen und Drehmomentübertragungseinrichtungen.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung stehen, und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
Ein typisches Mehrganggetriebe benutzt eine Kombination aus Reibkupplungen, Planetenradanordnungen und festen Verbindungen, um eine Mehrzahl von Übersetzungsverhältnissen zu erreichen. Die Anzahl und physikalische Anordnung der Planetenradsätze im Allgemeinen werden durch den Bauraum, die Kosten und die gewünschten Drehzahlverhältnisse oder Gänge vorgeschrieben.
Obgleich gegenwärtige Getriebe ihren vorgesehenen Zweck erfüllen, ist der Bedarf für neue und verbesserte Getriebekonfigurationen, die ein verbessertes Leistungsvermögen, insbesondere von den Standpunkten des Wirkungsgrades, des Ansprechvermögens und des ruhigen Betriebes aus, sowie einen verbesserten Bauraum, primär reduzierte Größe und reduziertes Gewicht, zeigen, im Wesentlichen konstant. Dementsprechend gibt es einen Bedarf für ein verbessertes, kostengünstiges und kompaktes Mehrganggetriebe.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Getriebe vorgesehen, das ein Eingangselement, ein Ausgangselement, zumindest vier Planetenradsätze, eine Mehrzahl von Kopplungselementen und eine Mehrzahl von Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Jeder der Planetenradsätze umfasst ein erstes, zweites und drittes Element. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen können zum Beispiel Kupplungen und Bremsen sein.
In einer Abwandlung, die mit den anderen hierin beschriebenen Abwandlungen kombiniert oder separat von diesen sein kann, weist ein Getriebe ein Eingangselement, ein Ausgangselement, einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz mit jeweils einem ersten, zweiten und dritten Element, zumindest fünf Verbindungselemente und zumindest sieben Drehmomentübertragungsmechanismen auf. Das erste Verbindungselement verbindet das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes. Das zweite Verbindungselement verbindet das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes. Das dritte Verbindungselement verbindet das erste Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes. Das vierte Verbindungselement verbindet das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes. Das fünfte Verbindungselement verbindet das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes. Die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen sind jeweils selektiv einrückbar, um zumindest eines von den ersten, zweiten und dritten Elementen mit zumindest einem anderen von den ersten, zweiten, dritten Elementen und einem feststehenden Element zu verbinden. Die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen sind selektiv in Kombinationen von zumindest zweien einrückbar, um zumindest elf Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
In einer anderen Abwandlung, die mit den anderen hierin beschriebenen Abwandlungen kombiniert oder separat von diesen sein kann, umfasst ein Getriebe ein feststehendes Element, zumindest vier Planetenradsätze (die jeweils ein Sonnenradelement, ein Planetenradträgerelement und ein Hohlradelement aufweisen), ein Eingangselement, das ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Sonnenradelement und dem vierten Planetenradträgerelement verbunden ist, ein Ausgangselement, das ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem ersten Planetenradträgerelement und dem dritten Hohlradelement verbunden ist, zumindest drei Verbindungselemente, zumindest drei Kupplungen und zumindest vier Bremsen. Das erste Verbindungselement verbindet das erste Sonnenradelement ständig mit dem vierten Sonnenradelement. Das zweite Verbindungselement verbindet das erste Hohlradelement ständig mit dem zweiten Planetenradträgerelement. Das dritte Verbindungselement verbindet das zweite Hohlradelement ständig mit dem dritten Planetenradträgerelement. Die erste Kupplung ist selektiv einrückbar, um das dritte Sonnenradelement mit dem Eingangselement, dem zweiten Sonnenradelement und dem vierten Planetenradträgerelement zu verbinden. Die zweite Kupplung ist selektiv einrückbar, um das zweite Hohlradelement und das dritte Planetenradträgerelement mit dem Eingangselement, dem zweiten Sonnenradelement und dem vierten Planetenradträgerelement zu verbinden. Die dritte Kupplung ist selektiv einrückbar, um das dritte Planetenradträgerelement und das zweite Hohlradelement mit dem Ausgangselement, dem dritten Hohlradelement und dem ersten Planetenradträgerelement zu verbinden. Die erste Bremse ist selektiv einrückbar, um das dritte Sonnenradelement mit dem feststehenden Element zu verbinden. Die zweite Bremse ist selektiv einrückbar, um das dritte Planetenradträgerelement und das zweite Hohlradelement mit dem feststehenden Element zu verbinden. Die dritte Bremse ist selektiv einrückbar, um das erste Sonnenradelement und das vierte Sonnenradelement mit dem feststehenden Element zu verbinden. Die vierte Bremse ist selektiv einrückbar, um das vierte Hohlradelement mit dem feststehenden Element zu verbinden. Die erste, zweite und dritte Kupplung und die erste, zweite, dritte und vierte Bremse sind selektiv in Kombination von zumindest zweien einrückbar, um zumindest zwölf Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
In einer nochmals anderen Abwandlung, die mit den anderen hierin beschriebenen Abwandlungen kombiniert oder separat von diesen sein kann, umfasst ein Getriebe ein feststehendes Element, zumindest vier Planetenradsätze (die jeweils ein Sonnenradelement, ein Planetenradträgerelement und ein Hohlradelement aufweisen), ein Eingangselement, das ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Sonnenradelement und dem vierten Planetenradträgerelement verbunden ist, ein Ausgangselement, das ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem ersten Planetenradträgerelement und dem dritten Hohlradelement verbunden ist, zumindest drei Verbindungselemente, zumindest drei Kupplungen und zumindest vier Bremsen. Das erste Verbindungselement verbindet das erste Sonnenradelement ständig mit dem vierten Sonnenradelement. Das zweite Verbindungselement verbindet das erste Hohlradelement ständig mit dem zweiten Planetenradträgerelement. Das dritte Verbindungselement verbindet das zweite Hohlradelement ständig mit dem dritten Planetenradträgerelement. Die erste Kupplung ist selektiv einrückbar, um das dritte Sonnenradelement mit dem Eingangselement, dem zweiten Sonnenradelement und dem vierten Planetenradträgerelement zu verbinden. Die zweite Kupplung ist selektiv einrückbar, um das zweite Hohlradelement und das dritte Planetenradträgerelement mit dem Eingangselement, dem zweiten Sonnenradelement und dem vierten Planetenradträgerelement zu verbinden. Die dritte Kupplung ist selektiv einrückbar, um das dritte Planetenradträgerelement und das zweite Hohlradelement mit dem dritten Sonnenradelement zu verbinden. Die erste Bremse ist selektiv einrückbar, um das dritte Sonnenradelement mit dem feststehenden Element zu verbinden. Die zweite Bremse ist selektiv einrückbar, um das dritte Planetenradträgerelement und das zweite Hohlradelement mit dem feststehenden Element zu verbinden. Die dritte Bremse ist selektiv einrückbar, um das erste Sonnenradelement und das vierte Sonnenradelement mit dem feststehenden Element zu verbinden. Die vierte Bremse ist selektiv einrückbar, um das vierte Hohlradelement mit dem feststehenden Element zu verbinden. Die erste, zweite und dritte Kupplung und die erste, zweite, dritte und vierte Bremse sind selektiv in Kombination von zumindest zweien einrückbar, um zumindest zwölf Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen deutlich werden, in denen gleiche Bezugszeichen auf die gleiche Komponente, das gleiche Element oder das gleiche Merkmal verweisen.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
1 ist ein Hebeldiagramm einer Ausführungsform eines Getriebes gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Darstellung einer Abwandlung des Getriebes von 1 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Wahrheitstabelle, die ein Beispiel eines Einrückungszustandes von verschiedenen Drehmomentübertragungselementen in Vorwärts- und Rückwärtsgängen oder -übersetzungsverhältnissen der in den 1–2 veranschaulichten Getriebe darstellt;
4 ist ein Hebeldiagramm einer anderen Ausführungsform eines Getriebes gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine schematische Darstellung einer Abwandlung des Getriebes von 4 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung; und
6 ist ein Wahrheitstabelle, die ein Beispiel eines Einrückungszustandes von verschiedenen Drehmomentübertragungselementen in Vorwärts- und Rückwärtsgängen oder -übersetzungsverhältnissen des in den 4–5 veranschaulichten Getriebes darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzungen nicht beschränken.
In manchen Formen der vorliegenden Offenbarung ist ein Elf- oder Zwölfganggetriebe in einem relativ kleinen Bauraum vorgesehen, indem elf oder zwölf Vorwärtsgänge mit vier Planetenradsätzen, vier Bremsen und drei Kupplungen erreicht werden. In anderen Abwandlungen können jedoch zusätzliche Bremsen, Kupplungen, Planetenradsätze oder andere Komponenten hinzugefügt sein.
Zu Beginn ist festzustellen, dass die Ausführungsformen der Elf- oder Zwölfgang-Automatikgetriebe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung von permanenten mechanischen Verbindungen zwischen den Elementen der vier Planetenradsätze aufweisen. So wie es hierin verwendet wird, bezieht sich Kopplung oder Verbindung auf eine direkte, ständige und permanente Kopplung oder Verbindung, zum Beispiel durch ein starres Element oder eine starre Welle, zwischen Elementen. Eine selektive Kopplung oder Verbindung andererseits bezieht sich auf eine selektive Kopplung durch eine Kupplung oder Bremse, wobei die Kupplung oder Bremse eingerückt und ausgerückt werden kann, so dass, wenn sie eingerückt ist, die selektiv gekoppelten oder verbundenen Elemente gemeinsam rotieren, jedoch wenn sie ausgerückt ist, die selektiv gekoppelten oder verbundenen Elemente frei sind, unabhängig zu rotieren.
In einer Ausführungsform ist eine erste Komponente oder ein erstes Element eines ersten Planetenradsatz permanent mit einer zweiten Komponente oder einem zweiten Element eines zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Eine zweite Komponente oder ein zweites Element des ersten Planetenradsatzes ist permanent mit einer dritten Komponente oder einem dritten Element eines dritten Planetenradsatzes gekoppelt. Eine dritte Komponente oder ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes ist permanent mit einer dritten Komponente oder einem dritten Element eines vierten Planetenradsatzes gekoppelt. Eine dritte Komponente oder ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes ist permanent mit einer zweiten Komponente oder einem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes gekoppelt. Eine erste Komponente oder ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes ist permanent mit einer zweiten Komponente oder einem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes gekoppelt.
Nun unter Bezugnahme auf 1 ist eine Ausführungsform eines Zwölfganggetriebes 10 in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Ein Hebeldiagramm ist eine schematische Darstellung der Komponenten einer mechanischen Einrichtung, wie eines Automatikgetriebes. Jeder einzelne Hebel stellt einen Planetenradsatz dar, wobei die drei grundlegenden mechanischen Komponenten des Planetengetriebes jeweils durch einen Knoten dargestellt sind. Daher enthält ein einzelner Hebel drei Knoten: einen für das Sonnenrad, einen für den Planetenradträger und einen für das Hohlrad. In manchen Fällen können zwei Hebel zu einem einzigen Hebel, der mehr als drei Knoten (in der Regel vier Knoten) aufweist, kombiniert sein. Wenn zum Beispiel zwei Knoten an zwei unterschiedlichen Hebeln durch eine feste Verbindung verbunden sind, können sie als ein einziger Knoten an einem einzigen Hebel dargestellt werden. Die relative Länge zwischen den Knoten jedes Hebels kann dazu verwendet werden, jeweils das Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis jedes entsprechenden Zahnradsatzes darzustellen. Diese Hebelverhältnisse werden wiederum dazu verwendet, die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zu verändern, um geeignete Verhältnisse und eine geeignete Verhältnisprogression zu erreichen. Mechanische Kopplungen oder Verbindungen zwischen den Knoten der verschiedenen Planetenradsätze sind durch dünne, horizontale Linien veranschaulicht, und Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie Kupplungen und Bremsen, sind als ineinander greifende Finger dargestellt. Eine weitergehende Erläuterung des Formats, Zwecks und der Verwendung von Hebeldiagrammen ist in SAE Paper 810102 "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis" von Benford und Leising zu finden, die hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
Das Getriebe 10 umfasst eine Eingangswelle oder ein Eingangselement 12, einen ersten Planetenradsatz 14, einen zweiten Planetenradsatz 16, einen dritten Planetenradsatz 18, einen vierten Planetenradsatz 20 und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement 22. In dem Hebeldiagramm von 1 weist der erste Planetenradsatz 14 drei Knoten auf: einen ersten Knoten 14A, einen zweiten Knoten 14B und einen dritten Knoten 14C. Der zweite Planetenradsatz 16 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 16A, einen zweiten Knoten 16B und einen dritten Knoten 16C. Der dritte Planetenradsatz 18 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 18A, einen zweiten Knoten 18B und einen dritten Knoten 18C. Der vierte Planetenradsatz 20 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 20A, einen zweite Knoten 20B und einen dritten Knoten 20C.
Das Eingangselement 12 ist ständig mit dem ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 und dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt. Das Ausgangselement 22 ist ständig mit dem dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 und dem zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 gekoppelt.
Der erste Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Der zweite Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt. Der dritte Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt.
Der erste Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 ist mit dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt. Der dritte Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 ist mit dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt.
Eine erste Kupplung 26 verbindet das Eingangselement oder die Eingangswelle 12, den ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 und den zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem ersten Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18. Eine zweite Kupplung 28 verbindet das Eingangselement oder die Eingangswelle 12, den ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 und den zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 und dem dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16. Eine dritte Kupplung 30 verbindet das Ausgangselement oder die Ausgangswelle 22, den dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 und den zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit dem dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 und dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18.
Eine erste Bremse 32 verbindet den ersten Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine zweite Bremse 34 verbindet den dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 und den zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine dritte Bremse 36 verbindet den dritten Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 und den dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine vierte Bremse 38 verbindet den ersten Knoten 20A des vierten Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50.
Nun unter Bezugnahme auf 2 stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout einer Ausführungsform des Zwölfganggetriebes 10 gemäß einer Form der vorliegenden Erfindung dar. In 2 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 1 übernommen. Die Kupplungen und Kopplungseinrichtungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Komponenten von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen.
Zum Beispiel umfasst der erste Planetenradsatz 14 ein erstes Sonnenradelement 14C, ein erstes Hohlradelement 14A und ein erstes Planetenradträgerelement 14B, das einen ersten Satz Planetenräder 14D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Der erste Planetenradsatz 14 ist in dieser Abwandlung ein einfacher Planetenradsatz, jedoch könnte in anderen Abwandlungen der vorliegenden Erfindung der erste Planetenradsatz 14 ein zusammengesetzter Planetenradsatz sein. Das erste Sonnenradelement 14C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 42 verbunden. Das erste Hohlradelement 14A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Das erste Planetenträgerelement 14B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 22 verbunden. Die ersten Planetenräder 14D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem ersten Sonnenradelement 14C als auch dem ersten Hohlradelement 14A zu kämmen.
Der zweite Planetenradsatz 16 umfasst ein zweites Sonnenradelement 16A, ein zweites Hohlradelement 16C und ein zweites Planetenradträgerelement 16B, das einen zweiten Satz Planetenräder 16D (von denen nur jeweils eines gezeigt ist) drehbar lagert. Der zweite Planetenradsatz 16 ist in dieser Abwandlung ein einfacher Planetenradsatz, jedoch könnte in anderen Abwandlungen der vorliegenden Erfindung der zweite Planetenradsatz 16 ein zusammengesetzter Planetenradsatz sein, der mehr als einen Satz Planetenräder aufweist, die durch das Trägerelement 16B abgestützt sind. Das zweite Sonnenradelement 16A ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 verbunden. Das zweite Planetenträgerelement 16B ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Das zweite Hohlradelement 16C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 46 verbunden. Der zweite Satz Planetenräder 16D ist konfiguriert, um mit sowohl dem zweiten Hohlradelement 16C als auch dem zweiten Sonnenradelement 16A zu kämmen.
Der dritte Planetenradsatz 18 umfasst ein drittes Sonnenradelement 18A, ein drittes Hohlradelement 18C und ein drittes Planetenradträgerelement 18B, das einen dritten Satz Planetenräder 18D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Mit anderen Worten ist in dieser Abwandlung der dritte Planetenradsatz 18 ein einfacher Planetenradsatz, jedoch könnte der dritte Planetenradsatz 18 in anderen Abwandlungen der vorliegenden Erfindung ein zusammengesetzter Planetenradsatz sein. Das dritte Sonnenradelement 18A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 48 verbunden. Das dritte Planetenträgerelement 18B ist zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 46 und einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 52 verbunden. Das dritte Hohlradelement 18C ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 22 verbunden. Zusätzlich ist das dritte Hohlradelement 18C zur gemeinsamen Rotation mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 54 verbunden. Die dritten Planetenräder 18D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem dritten Sonnenradelement 18A als auch dem dritten Hohlradelement 18C zu kämmen.
Der vierte Planetenradsatz 20 umfasst ein viertes Sonnenradelement 20C, ein viertes Hohlradelement 20A und ein viertes Planetenradträgerelement 20B, das einen vierten Satz Planetenräder 20D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Mit anderen Worten ist in dieser Abwandlung der vierte Planetenradsatz 20 ein einfacher Planetenradsatz, jedoch könnte der vierte Planetenradsatz 20 in anderen Abwandlungen der vorliegenden Erfindung ein zusammengesetzter Planetenradsatz sein. Das vierte Sonnenradelement 20C ist zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Welle oder dem ersten Verbindungselement 42 verbunden. Das vierte Hohlradelement 20A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 56 verbunden. Das vierte Planetenradträgerelement 20B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 verbunden. Die vierten Planetenräder 20D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem vierten Sonnenradelement 20C als auch dem vierten Hohlradelement 20A zu kämmen.
Die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 ist ständig mit einer Antriebsquelle, wie etwa einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (nicht gezeigt), verbunden. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 ist ständig mit einem anderen Ausgang, wie etwa der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (nicht gezeigt), verbunden.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen, die die erste, zweite und dritte Kupplung 26, 28, 30 und die erste, zweite, dritte und vierte Bremse 32, 34, 36, 38 umfassen, sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente 42, 44, 46, 48, 52, 54, 56 der Planetenradsätze 14A–C, 16A–C, 18A–C, 20A–C und des Gehäuses 50.
Zum Beispiel ist die erste Kupplung 26 selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 48 zu verbinden. Die zweite Kupplung 28 ist selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 46 zu verbinden. Die dritte Kupplung 30 ist selektiv einrückbar, um die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 52 mit der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 54 zu verbinden.
Die erste Bremse 32 ist selektiv einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 48 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 48 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die zweite Bremse 34 ist selektiv einrückbar, um die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 52 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 52 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die dritte Bremse 36 ist selektiv einrückbar, um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 42 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 42 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die vierte Bremse 38 ist selektiv einrückbar, um die siebte Welle oder das siebte Verbindungselement 56 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 56 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die Zahnradelemente wiederum, die mit jedem der Verbindungselemente verbunden sind, sind ebenfalls entsprechend verbunden oder eingeschränkt.
Nun wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 die Arbeitsweise der Ausführungsform des Getriebes 10 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 10 in der Lage ist, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 in elf, zwölf oder mehr Vorwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnissen (Vorwärtsgängen) und zumindest einem Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis (Rückwärtsgang) zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis wird durch Einrückung von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen (d. h. erste Kupplung 26, zweite Kupplung 28, dritte Kupplung 30, erste Bremse 32, zweite Bremse 34, dritte Bremse 36 und vierte Bremse 38) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird.
3 ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. Ein ”X” in dem Kasten bedeutet, dass die besondere Kupplung oder Bremse eingerückt ist, um den gewünschten Gangzustand zu erreichen. Ein ”O” in dem Kasten bedeutet, dass eine besondere Kupplung oder Bremse eingerückt ist, aber kein Drehmoment transportiert (in 3 sind keine ”O”s vorhanden). Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt, obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft sind und dass sie über beträchtliche Bereiche eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien des Getriebes 10 anzupassen. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser, der gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten Zahnradkonfiguration erreichbar.
Um zum Beispiel einen Rückwärtsgang herzustellen, werden die erste Kupplung 26 und die zweite Bremse 34 eingerückt oder aktiviert. Die erste Kupplung 26 verbindet die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 48. Die zweite Bremse 34 verbindet die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 52 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 52 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken, was eine Rotation des dritten Planetenradträgerelements 18B und des zweiten Hohlradelements 16C relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einschränkt. Gleichermaßen werden zwölf Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht, wie es in 3 beispielhaft gezeigt ist.
Nun unter Bezugnahme auf 4 ist eine andere Ausführungsform eines Zwölfganggetriebes 110 in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Das Getriebe 110 umfasst eine Eingangswelle oder ein Eingangselement 112, einen ersten Planetenradsatz 114, einen zweiten Planetenradsatz 116, einen dritten Planetenradsatz 118, einen vierten Planetenradsatz 120 und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement 122. Wie das Hebeldiagramm von 1 weist in dem Hebeldiagramm von 4 jeder der Planetenradsätze 114, 116, 118, 120 erste, zweite und dritte Knoten 114A–C, 116A–C, 118A–C, 120A–C auf.
Das Eingangselement 112 ist ständig mit dem ersten Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 und dem zweiten Knoten 120B des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt. Das Ausgangselement 122 ist ständig mit dem dritten Knoten 118C des dritten Planetenradsatzes 118 und dem zweiten Knoten 114B des ersten Planetenradsatzes 114 gekoppelt. Der erste Knoten 114A des ersten Planetenradsatzes 114 ist mit dem zweiten Knoten 116B des zweiten Planetenradsatzes 116 gekoppelt. Der zweite Knoten 114B des ersten Planetenradsatzes 114 ist mit dem dritten Knoten 118C des dritten Planetenradsatzes 118 gekoppelt. Der dritte Knoten 114C des ersten Planetenradsatzes 114 ist mit dem dritten Knoten 120C des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt.
Der erste Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 ist mit dem zweiten Knoten 120B des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt. Der dritte Knoten 116C des zweiten Planetenradsatzes 116 ist mit dem zweiten Knoten 118B des dritten Planetenradsatzes 118 gekoppelt.
Eine erste Kupplung 126 verbindet das Eingangselement oder die Eingangswelle 112, den ersten Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 und den zweiten Knoten 120B des vierten Planetenradsatzes 120 selektiv mit dem ersten Knoten 118A des dritten Planetenradsatzes 118. Eine zweite Kupplung 128 verbindet das Eingangselement oder die Eingangswelle 112, den ersten Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 und den zweiten Knoten 120B des vierten Planetenradsatzes 120 selektiv mit dem zweiten Knoten 118B des dritten Planetenradsatzes 118 und dem dritten Knoten 116C des zweiten Planetenradsatzes 116. Eine dritte Kupplung 130 verbindet den ersten Knoten 118A des dritten Planetenradsatzes 118 selektiv mit dem zweiten Knoten 118B des dritten Planetenradsatzes 118 und dem dritten Knoten 116C des zweiten Planetenradsatzes 116.
Eine erste Bremse 132 verbindet den ersten Knoten 118A des dritten Planetenradsatzes 118 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150. Eine zweite Bremse 134 verbindet den dritten Knoten 116C des zweiten Planetenradsatzes 116 und den zweiten Knoten 118B des dritten Planetenradsatzes 118 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150. Eine dritte Bremse 136 verbindet den dritten Knoten 114C des ersten Planetenradsatzes 114 und den dritten Knoten 120C des vierten Planetenradsatzes 120 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150. Eine vierte Bremse 138 verbindet den ersten Knoten 120A des vierten Planetenradsatzes 120 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150.
Nun unter Bezugnahme auf 5 stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout einer Ausführungsform des Zwölfganggetriebes 110 von 4 gemäß einer Form der vorliegenden Erfindung dar. Es ist zu verstehen, dass alternativ andere unterschiedliche Prinzipdiagramme in Verbindung mit dem Hebeldiagramm von 4 verwendet werden könnten. In 5 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 4 übernommen. Die Kupplungen und Kopplungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Komponenten von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen.
Zum Beispiel umfasst das Prinzipdiagramm in 5 ähnlich wie das Prinzipdiagramm in 2 einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz 114, 116, 118, 120, wobei jeder ein Sonnenradelement 114C, 116A, 118A, 120C, ein Planetenträgerelement 114B, 116B, 118B, 120B mit Planetenrädern 114D, 116D, 118D, 120D und ein Hohlradelement 114A, 116C, 118C, 120A umfasst. Die Planetenräder 114D, 116D, 118D, 120D kämmen jeweils mit sowohl einem Sonnenradelement 114C, 116A, 118A, 120C als auch einem Hohlradelement 114A, 116C, 118C, 120A. Jeder der Planetenradsätze 114, 116, 118, 120 ist in dieser Abwandlung ein einfacher Planetenradsatz, jedoch könnten einer oder mehrere der Planetenradsätze 114, 116, 118, 120 in anderen Abwandlungen der vorliegenden Erfindung zusammengesetzte Planetenradsätze sein. Die Eingangswelle oder das Eingangselement 112 ist ständig mit einer Antriebsquelle verbunden, und die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 122 ist ständig mit einem anderen Ausgang verbunden.
Das erste Sonnenradelement 114C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 142 verbunden. Das erste Hohlradelement 114A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 144 verbunden. Das erste Planetenträgerelement 114B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 122 verbunden.
Das zweite Sonnenradelement 116A ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 112 verbunden. Das zweite Planetenträgerelement 116B ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement 144 verbunden. Das zweite Hohlradelement 116C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 146 verbunden.
Das dritte Sonnenradelement 118A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 148 verbunden. Das dritte Hohlrad 118C ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 122 verbunden. Das dritte Planetenträgerelement 118B ist zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 146 und einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 152 verbunden.
Das vierte Sonnenradelement 120C ist zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Welle oder dem ersten Verbindungselement 142 verbunden. Das vierte Hohlradelement 120A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 156 verbunden. Das vierte Planetenradträgerelement 120B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 112 verbunden.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen, die die erste, zweite und dritte Kupplung 126, 128, 130 und die erste, zweite, dritte und vierte Bremsen 132, 134, 136, 138 umfassen, sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Gehäuses. Zum Beispiel ist die erste Kupplung 126 selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 112 mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 148 zu verbinden. Die zweite Kupplung 128 ist selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 112 mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 146 zu verbinden. Die dritte Kupplung 130 ist selektiv einrückbar, um die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 152 mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 148 zu verbinden.
Die erste Bremse 132 ist selektiv einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 148 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden. Die zweite Bremse 134 ist selektiv einrückbar, um die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 152 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden. Die dritte Bremse 136 ist selektiv einrückbar, um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 142 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden. Die vierte Bremse 138 ist selektiv einrückbar, um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 156 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden.
Nun wird unter Bezugnahme auf die 5–6 die Arbeitsweise der veranschaulichten Ausführungsform des Getriebes 110 beschrieben. Das Getriebe 110 ist in der Lage, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement 112 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 122 in elf, zwölf oder mehr Vorwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnissen (Vorwärtsgängen) und zumindest einem Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis (Rückwärtsgang) zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis wird durch Einrückung von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen (d. h. erste Kupplung 126, zweite Kupplung 128, dritte Kupplung 130, erste Bremse 132, zweite Bremse 134, dritte Bremse 136 und vierte Bremse 138) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird.
Wie 3 ist 6 eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen, außer dass 6 dem Getriebe 110 von 4–5 statt dem Getriebe 10 von 1–2 entspricht. Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt, obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft sind und dass sie über beträchtliche Bereiche eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien des Getriebes 110 anzupassen. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser, der gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten Zahnradkonfiguration erreichbar.
Um zum Beispiel einen Rückwärtsgang herzustellen, werden die erste Kupplung 126 und die zweite Bremse 134 eingerückt oder aktiviert. Die erste Kupplung 126 verbindet die Eingangswelle oder das Eingangselement 112 mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 148. Die zweite Bremse 134 verbindet die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 152 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150, um eine Rotation des Elements 152 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken, was auch eine Rotation des dritten Planetenradträgerelements 118B und des zweiten Hohlradelements 116C relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einschränkt. Gleichermaßen können zwölf Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht werden, wie es in 6 gezeigt ist.
Zum Beispiel sind in den Kupplungstabellen von 3 sowie 6 die zweite Bremse 34, 134 und die dritte Bremse 36, 136 selektiv zusammen einrückbar, um ein erstes Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das größer als das Drehzahlverhältnis zwischen dem Eingangs- und Ausgangselement für das zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis ist. Die erste Bremse 32, 132 und die dritte Bremse 36, 136 sind selektiv zusammen einrückbar, um das zweite Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist. Die dritte Bremse 36, 136 und die dritte Kupplung 30, 130 sind selektiv zusammen einrückbar, um das dritte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste und zweite Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das vierte, fünfte, sechste, siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist.
Die dritte Bremse 36, 136 und die erste Kupplung 26, 126 sind selektiv zusammen einrückbar, um das vierte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite und dritte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das fünfte, sechste, siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist. Die dritte Bremse 36, 136 und die zweite Kupplung 28, 128 sind selektiv zusammen einrückbar, um das fünfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte und vierte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das sechste, siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist. In der in den 3 und 6 veranschaulichten Abwandlung sind das erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis Drehzahlverhältnisse ins Langsame zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement, jedoch könnten alternativ andere Abwandlungen verwendet werden.
In beiden 3 und 6 sind die erste und zweite Kupplung 26, 126, 28, 128 selektiv zusammen einrückbar, um das sechste Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist. Das sechste Vorwärtsdrehzahlverhältnis beträgt zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement in dieser Abwandlung 1:1, jedoch ist zu verstehen, dass das sechste Vorwärtsdrehzahlverhältnis alternativ ein Drehzahlverhältnis ins Langsame oder ins Schnelle sein könnte.
Die zweite und vierte Bremse 34, 134, 38, 138 sind selektiv zusammen einrückbar, um das siebte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist. Die erste Bremse 32, 132 und die zweite Kupplung 28, 128 sind selektiv zusammen einrückbar, um das achte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist. Die vierte Bremse 38, 138 und die zweite Kupplung 28, 128 sind selektiv zusammen einrückbar, um das neunte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte und achte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist.
Die erste Bremse 32, 132 und die vierte Bremse 38, 138 sind selektiv zusammen einrückbar, um das zehnte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte und neunte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das elfte und das zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist. Die vierte Bremse 38, 138 und die erste Kupplung 26, 126 sind selektiv zusammen einrückbar, um das elfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte, neunte und zehnte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist. Die vierte Bremse 38, 138 und die dritte Kupplung 30, 130 sind selektiv zusammen einrückbar, um das zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte, neunte, zehnte und elfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist. In den 3 und 6 sind das siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis Overdrive-Drehzahlverhältnisse (Drehzahlverhältnisse ins Schnelle) zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen, jedoch könnte alternativ ein Drehzahlverhältnis ins Langsame oder ein Direktantriebsdrehzahlverhältnis verwendet werden.
Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und der Gangzustände der Getriebe 10, 110 zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen inaktiv oder ausgerückt sind, und zweitens während Gangschaltvorgängen, d. h. Wechseln des Gangzustands, zwischen zumindest benachbarten Gangzuständen, eine in beiden Gangzuständen eingerückte oder aktivierte Kupplung eingerückt oder aktiviert bleiben wird.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, und Abwandlungen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, sollen im Umfang der Erfindung liegen. Derartige Abwandlungen sind nicht als eine Abweichung von Gedanken und Umfang der Erfindung anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

SAE Paper 810102 ”The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis” von Benford und Leising [0021]

Claims

Getriebe, umfassend: ein Eingangselement; ein Ausgangselement; einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen; ein erstes Verbindungselement, das das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet; ein zweites Verbindungselement, das das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbindet; ein drittes Verbindungselement, das das erste Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet; ein viertes Verbindungselement, das das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbindet; ein fünftes Verbindungselement, das das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet; und sieben Drehmomentübertragungsmechanismen, die jeweils selektiv einrückbar sind, um zumindest eines von den ersten, zweiten und dritten Elementen mit zumindest einem anderen vonden ersten, zweiten, dritten Elementen und einem feststehenden Element zu verbinden, und wobei die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in Kombinationen von zumindest zweien einrückbar sind, um zumindest elf Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei ein erster der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das erste Element des dritten Planetenradsatzes mit dem Eingangselement, dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes und dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden, wobei ein zweiter der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes und das zweite Element des dritten Planetenradsatzes mit dem Eingangselement, dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes und dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden, wobei ein dritter der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das erste Element des dritten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden, wobei ein vierter der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das zweite Element des dritten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden, wobei ein fünfter der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das dritte Element des vierten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden, und wobei ein sechster der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das erste Element des vierten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden.
Getriebe nach Anspruch 2, wobei das Eingangselement ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes und dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, wobei das Ausgangselement ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist.
Getriebe nach Anspruch 3, wobei das dritte Element des ersten Planetenradsatzes, das dritte Element des vierten Planetenradsatzes, das erste Element des zweiten Planetenradsatzes und das erste Element des dritten Planetenradsatzes Sonnenradelemente sind; wobei die zweiten Elemente des ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatzes Planetenradträgerelement sind; und wobei das erste Element des ersten Planetenradsatzes, das erste Element des vierten Planetenradsatzes, das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes Hohlradelemente sind, wobei der erste, zweite, dritte und vierte Planetenradsatz einfache Planetenradsätze sind, wobei ein siebter der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das dritte Element des dritten Planetenradsatzes und das zweite Element des ersten Planetenradsatzes mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes und dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden, und wobei ein siebter der sieben Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das erste Element des dritten Planetenradsatzes mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes und dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden.
Getriebe nach Anspruch 4, wobei der vierte und der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv zusammen einrückbar sind, um ein erstes Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das größer als das Drehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen für das zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis ist; wobei der dritte und der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv zusammen einrückbar sind, um das zweite Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist. und wobei der fünfte und der siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv zusammen einrückbar sind, um das dritte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste und das zweite Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das vierte, fünfte, sechste, siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist.
Getriebe nach Anspruch 5, wobei der erste und der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv zusammen einrückbar sind, um das vierte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite und dritte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das fünfte, sechste, siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist; wobei der zweite und der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv zusammen einrückbar sind, um das fünfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte und vierte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das sechste, siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist; und wobei der erste und der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv zusammen einrückbar sind, um das sechste Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist.
Getriebe nach Anspruch 6, wobei der vierte und der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv zusammen einrückbar sind, um das siebte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist; wobei der zweite und der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv zusammen einrückbar sind, um das achte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist; wobei der zweite und der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv zusammen einrückbar sind, um das neunte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte und achte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist.
Getriebe nach Anspruch 7, wobei der dritte und der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv zusammen einrückbar sind, um das zehnte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte und neunte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das elfte und das zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist; wobei der erste und der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv zusammen einrückbar sind, um das elfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte, neunte und zehnte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen und größer als das zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist; und wobei der sechste und der siebte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv zusammen einrückbar sind, um das zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen herzustellen, das kleiner als das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte, neunte, zehnte und elfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen ist.
Getriebe nach Anspruch 4, wobei das siebte, achte, neunte, zehnte, elfte und zwölfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis Drehzahlverhältnisse ins Schnelle zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen sind, das sechste Vorwärtsdrehzahlverhältnis zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement 1:1 beträgt und das erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Vorwärtsdrehzahlverhältnis Drehzahlverhältnisse ins Langsame zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement sind.