DE102013207014A1

DE102013207014A1 - Verfahren zum Regeln von Rangierschaltvorgängen

Info

Publication number: DE102013207014A1
Application number: DE102013207014A
Authority: DE
Inventors: Vijay A. Neelakantan; Nathaniel E. Wilke; Ryan A. Bruss
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2013-10-24
Also published as: CN103375576A; CN103375576B; US20130281246A1; US8840520B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Schalten eines Getriebes, das ein Eingangselement, ein Ausgangselement, vier Planetenradsätze, eine Mehrzahl von Kopplungselementen und eine Mehrzahl von Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist, zur Verfügung gestellt. Zumindest eine der Drehmomentübertragungseinrichtungen ist eine Klauenkupplung oder eine Bandkupplung. Das Verfahren umfasst das Einrücken eines Drehmomentübertragungsmechanismus, um ein erstes Element eines Planetenradsatzes mit einem anderen Element eines Planetenradsatzes oder einem feststehenden Element zu verbinden. Das Verfahren umfasst auch das Einrücken der Klauenkupplung oder Bandkupplung, um ein zweites Element eines Planetenradsatzes mit einem anderen Element eines Planetenradsatzes oder einem feststehenden Element zu verbinden, nachdem der erste Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt worden ist. Nachdem die Klauen- oder Bandkupplung eingerückt worden ist, wird der Drehmomentübertragungsmechanismus ausgerückt.

Description

GEBIET
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren zum Schalten eines Mehrganggetriebes, und genauer ein Verfahren zum Schalten eines Getriebes, das eine Mehrzahl von Planetenradsätzen und eine Mehrzahl von Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist, wobei eine der Drehmomentübertragungseinrichtungen eine Hochleistungskupplung ist.
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.
Eine Klauenkupplung, Bandkupplung oder andere Hochleistungskupplung kann in einem Getriebe verwendet werden, wenn es erwünscht ist, Schlupfen zu begrenzen oder zu beseitigen. Bei Außereingriffstehen ist der Umlaufverlustbeitrag von der Klauenkupplung oder Bandkupplung verglichen mit einer Mehrplatten-Reibkupplung minimal. Zusätzlich können manche Hochleistungskupplungen erwünscht sein, weil sie weniger Raum als eine Reibkupplung einnehmen können.
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 der Geschmeidigkeit aus, sowie einen verbesserten Bauraum, primär reduzierte Größe und reduziertes Gewicht, zeigen, im Wesentlichen konstant. Obwohl Klauenkupplungen, Bandkupplungen oder andere Hochleistungskupplungen weniger Raum als eine Reibkupplung einnehmen können, kann deren Ineingriffbringen bei umlaufenden Elementen des Getriebes schwierig oder von einem rauen Schalten begleitet sein. Dementsprechend besteht ein Bedarf für ein Getriebe mit Effizienz und geringem Bauraum, das ein geschmeidiges Schalten zur Verfügung stellt.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Verfahren zum Schalten eines Getriebes für den Typ von Getriebe vorgesehen, der ein Eingangselement, ein Ausgangselement, zumindest drei Planetenradsätze, eine Mehrzahl von Kopplungselementen und eine Mehrzahl von Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Jeder der Planetenradsätze umfasst ein erstes, zweites und drittes Element. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen sind zum Beispiel Kupplungen und Bremsen. Eine der Drehmomentübertragungseinrichtungen ist eine Hochleistungskupplung, wie etwa eine Klauenkupplung oder eine Bandkupplung. Das Verfahren ist zum geschmeidigen Einrücken der Hochleistungskupplung vorgesehen.
Die hierin diskutierten Schaltvorgänge umfasst jedes Schalten, das durch Bewegen des PRNDL-Schalthebels aus irgendeinem Zustand in die Zustände ”Fahren” (Drive oder D) oder ”Rückwärts” (Reverse oder R) aktiviert werden könnte. Dies umfasst auch Getriebe mit drahtgebundenem Schalten, bei denen die Schaltvorgänge von dem Fahrer aus einem Parken-, Neutral-, Rückwärts- oder Fahrzustand in einen Fahr- oder Rückwärtszustand befohlen werden könnten.
In einer Abwandlung ist ein Verfahren zum Schalten ein Getriebes eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, um ein Getriebe zu schalten, das eine Mehrzahl oder eine Gruppe Planetenradsätze aufweist, wobei jeder der Planetenradsätze ein erstes, zweites und drittes Element aufweist. Das Verfahren umfasst einen Schritt eines Einrückens eines Drehmomentübertragungsmechanismus, um ein erstes Element einer Gruppe Planetenradsätze mit einem anderen Element der Gruppe Planetenradsätze oder einem feststehenden Element zu verbinden. Das Verfahren umfasst auch einen Schritt eines Einrückens einer Hochleistungskupplung, um ein zweites Element der Gruppe Planetenradsätze mit einem anderen Element der Gruppe Planetenradsätze oder dem feststehenden Element zu verbinden, was das Einrücken der Hochleistungskupplung umfasst, während der Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist. Die Hochleistungskupplung kann zum Beispiel eine Klauenkupplung oder eine Bandkupplung sein. Das Verfahren umfasst einen Schritt eines Ausrückens des Drehmomentübertragungsmechanismus während die Hochleistungskupplung eingerückt ist.
In einer anderen Abwandlung, die mit anderen hierin beschriebenen Abwandlungen kombiniert oder separat von diesen sein kann, ist ein Verfahren zum Schalten eines Getriebes vorgesehen, das eine Mehrzahl oder Gruppe Planetenradsätze aufweist. Jeder der Planetenradsätze weist ein erstes, zweites und drittes Element auf. Das Verfahren umfasst einen Schritt eines Einrückens eines Drehmomentübertragungsmechanismus, um ein erstes Element der Gruppe Planetenradsätze mit einem anderen Element der Gruppe Planetenradsätze oder einem feststehenden Element zu verbinden. Das Verfahren umfasst auch einen Schritt eines Ermittelns der Ist-Drehzahl eines zweiten Elements von der Gruppe Planetenradsätze. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt eines Vergleichens der Ist-Drehzahl des zweiten Elements mit einem vorbestimmten oberen Schwellenwert. Wenn die Ist-Drehzahl des zweiten Elements den vorbestimmten oberen Schwellenwert überschreitet, umfasst das Verfahren das Einstellen des Fluiddrucks, der auf den Drehmomentübertragungsmechanismus aufgebracht wird. Das Verfahren umfasst das Wiederholen des Schrittes eines Ermittelns der Ist-Drehzahl des zweiten Elements, des Schrittes eines Vergleichens der Ist-Drehzahl des zweiten Elements mit dem vorbestimmten oberen Schwellenwert und des Schrittes eines Einstellens des Fluiddrucks, der auf den Drehmomentübertragungsmechanismus aufgebracht wird, bis die Ist-Drehzahl des zweiten Elements unter den vorbestimmten oberen Schwellenwert fällt oder gleich diesem ist. Wenn die Ist-Drehzahl des zweiten Elements kleiner als oder gleich dem vorbestimmten oberen Schwellenwert ist, umfasst das Verfahren einen Schritt eines Einrückens einer Hochleistungskupplung, wie etwa einer Klauenkupplung oder einer Bandkupplung, um das zweite Element mit einem anderen Element der Gruppe Planetenradsätze oder dem feststehenden Element zu verbinden, während der Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist. Das Verfahren umfasst auch einen Schritt eines Ausrückens des Drehmomentübertragungsmechanismus nachdem die Hochleistungskupplung eingerückt ist.
Diese Erfindung umfasst auch unterschiedliche Verfahren zum Ausführen der vorgesehenen Schaltvorgänge abhängig davon, ob das Fahrzeug steht oder mit langsamen Geschwindigkeiten rollt, oder ob es einen Drehmomentwandler oder eine Fluidkopplungseinrichtung zwischen der Kraftmaschine und dem Getriebe gibt, oder ob das Fahrzeug unter Verwendung einer Reibkupplung angefahren wird.
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.
1A ist ein Hebeldiagramm eines Zehnganggetriebes, das für eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
1B ist eine schematische Darstellung eines Zehnganggetriebes, das für eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
1C ist eine Wahrheitstabelle, die den Eingriffszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungselemente in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse der in den 1–2 veranschaulichten Getriebe darstellt;
2A ist ein Hebeldiagramm des Getriebes von 1A, das das Getriebe von 1A, das in der Neutralstellung arbeitet, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigt;
2B ist ein Hebeldiagramm des Getriebes der 1A und 2A, das die Anwendung einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist ein Schaltdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Schalten des Getriebes der 1A–1B, wenn der Eingang mit einem Drehmomentwandler verbunden ist, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
5A ist ein Hebeldiagramm des Getriebes von 1A, das das Getriebe von 1A, das in der Rückwärtsstellung rollt, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigt;
5B ist ein Hebeldiagramm des Getriebes der 1A und 5A, das die partielle Anwendung einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Schaltdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Schalten des Getriebes der 1A–1B, wenn der Eingang direkt mit der Kraftmaschine oder dem Motor ohne einen Drehmomentwandler verbunden ist, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
7A ist ein Hebeldiagramm des Getriebes der 1A, wobei das Getriebe von 1A in der Neutralstellung arbeitet und direkt mit einer Kraftmaschine oder einem Motor ohne einen Drehmomentwandler verbunden ist, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
7B ist ein Hebeldiagramm des Getriebes der 1A und 7A, das die partielle Anwendung einer Ausführungsform eines Verfahrens gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigt;
7C ist ein schematisches Diagramm eines Steuersystems zur Verwendung mit dem Verfahren von 4 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
7D ist eine graphische Darstellung, die Ergebnisse einer Implementierung einer Ausführungsform eines Verfahrens gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
8A ist ein Hebeldiagramm eines Neunganggetriebes, das für eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
8B ist eine schematische Darstellung eines Neunganggetriebes, das für eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
8C ist eine Wahrheitstabelle, die den Eingriffszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungselemente in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse der in den 8A–8B veranschaulichten Getriebe darstellt;
9A ist ein Schaltdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Schalten des Getriebes der 8A–8B, wenn der Eingang mit einem Drehmomentwandler verbunden ist, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
9B ist ein Schaltdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Schalten des Getriebes der 8A–8B, wenn der Eingang direkt mit einer Kraftmaschine oder einem Motor ohne einen Drehmomentwandler verbunden ist, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
10A ist ein Hebeldiagramm eines Zehnganggetriebes, das für eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
10B ist eine schematische Darstellung eines Zehnganggetriebes, das für eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
10C ist eine Wahrheitstabelle, die den Eingriffszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungselemente in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse der in den 10A–10B veranschaulichten Getriebe darstellt;
11A ist ein Schaltdiagramm, das ein Verfahren zum Schalten des Getriebes der 10A–10C, wenn der Eingang mit einem Drehmomentwandler verbunden ist, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
11B ist ein Schaltdiagramm, das ein Verfahren zum Schalten des Getriebes der 10A–10C, wenn der Eingang direkt mit einer Kraftmaschine oder einem Motor ohne einen Drehmomentwandler verbunden ist, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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 Neun- oder Zehnganggetriebe in einem relativ kleinen Bauraum vorgesehen, indem neun oder zehn Vorwärtsgange mit vier Planetenradsätzen, vier Bremsen und drei Kupplungen erreicht werden. In anderen Abwandlungen können jedoch zusätzliche Bremsen, Kupplungen, Planetenradsätze oder andere Komponenten hinzugefügt sein, und diese Erfindung kann in Getrieben mit einer geringeren oder höheren Zahl von Gangzuständen verwendet werden, da Rangierschaltvorgängen unabhängig von der Zahl von in dem Getriebe vorhandenen Gangzuständen sein könnten.
Die hierin veranschaulichten Neun- oder Zehngang-Automatikgetriebe weisen eine Anordnung von permanenten mechanischen Verbindungen zwischen den Elementen der vier Planetenradsätze auf. 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 in Eingriff und außer Eingriff gebracht werden kann, so dass, wenn sie in Eingriff steht, die selektiv gekoppelten oder verbundenen Elemente gemeinsam rotieren, jedoch wenn sie außer Eingriff steht, die selektiv gekoppelten oder verbundenen Elemente frei sind, unabhängig zu rotieren.
Nun unter Bezugnahme auf 1A ist eine Ausführungsform eines Zehnganggetriebes 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. Deshalb 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 Zahnredsatzes 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 Genford 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 1A 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 zweiten Knoten 20B und einen dritten Knoten 20C.
Das Eingangselement 12 ist ständig mit dem ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 und dem dritten Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 gekoppelt. Das Ausgangselement 22 ist ständig mit dem dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 und dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 14 gekoppelt. Der erste Knoten 20A des vierten Planetenradsatzes 20 ist mit dem zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Der zweite Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20 ist mit dem dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt. Der dritte Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20 ist mit dem zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 gekoppelt. Der dritte Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 ist mit dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt.
Eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie etwa eine erste Bremse 36, verbindet den ersten Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine zweite Bremse 34 verbindet den dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20 und den zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50.
Die zweite Bremse 34 ist eine Hochleistungskupplung, wie etwa eine Klauenkupplung oder eine Bandkupplung. Zum Beispiel kann die zweite Bremse 34 auch bei einem niedrigen darauf aufgebrachten Druck ein hohes Drehmoment zeigen. Die Hochleistungskupplung 34 kann nach vollem Eingriff hohe Niveaus an Drehmoment transportieren. Ein Beispiel einer Hochleistungskupplung 34 umfasst eine Klauenkupplung, die vernachlässigbare Umlaufverluste oder Umlaufverluste nahe bei Null aufweist. Die Klauenkupplung kann Zähne mit darin gebildeten Nuten aufweisen, die selektiv mit einem zweiten Satz Nuten, die in einem anderen Satz Zähnen an der Fläche des feststehenden Elements 50 gebildet sind, in Eingriff gebracht werden können, jedoch kann die Klauenkupplung jede andere geeignete Form haben. Somit kann die Klauenkupplung zwei Hälften von gegenüberliegenden Zähnen und Nuten aufweisen, von denen eine Hälfte mit dem feststehenden Element 50 oder einem anderen Element verbunden ist, und von denen die andere Hälfte mit einer Welle 42 verbunden ist. Die Klauenkupplung steht nicht durch Reibung sondern durch Formschluss und Kämmen der Zähne und Nuten der Hälften der Klauenkupplung in Eingriff. In einer anderen Abwandlung kann die Hochleistungskupplung 34 beispielhaft eine Bandkupplung sein, die ein Reibband oder Nicht-Reibband aufweist, das um eine Welle oder Trommel gespannt ist.
Eine erste Kupplung 26 verbindet das Eingangselement oder die Eingangswelle 12, den ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 und den dritten Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 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 dritten Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 und dem dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16.
Eine dritte Bremse 30 verbindet den ersten Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine vierte Bremse 32 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.
Die erste und zweite Kupplung 26, 28 und die erste, dritte und vierte Bremse 36, 30, 32 können Reibscheibenkupplungen sein, zum Beispiel eine Mehrzahl von ineinandergreifenden Reib- und/oder Nicht-Reibscheiben in einem Kupplungspaket. Die Reibkupplungen können Schlupfen aufweisen, wenn sie eingerückt werden, was für einen geschmeidigen Schaltübergang sorgt.
Nun unter Bezugnahme auf 1B stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout einer Ausführungsform des Zehnganggetriebes 10' gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In 1B wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 1A 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. 1B ist eine mögliche Ausführungsform des in dem Hebeldiagramm von 1A veranschaulichten Getriebes.
Zum Beispiel umfasst der Planetenradsatz 20 ein Sonnenradelement 20C, ein Hohlradelement 20A und ein Planetenradträgerelement 20B, das einen Satz Planetenräder 20D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Der vierte Planetenradsatz 20 ist in dieser Abwandlung ein einfacher Planetenradsatz, aber in anderen Abwandlungen der vorliegenden Erfindung könnte der vierte Planetenradsatz 20 ein zusammengesetzter Planetenradsatz sein. Das Sonnenradelement 20C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 42 verbunden. Das Hohlradelement 20A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Das Planetenträgerelement 20B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 22 verbunden. Die Planetenräder 20D sind in dieser Ausführungsform jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 20C als auch dem Hohlradelement 20A zu kämmen.
Der Planetenradsatz 16 umfasst ein Sonnenradelement 16A, ein Hohlradelement 16C und ein Planetenradträgerelement 16B, das einen Satz Planetenräder 16D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Der zweite Planetenradsatz 16 ist in dieser Abwandlung ein einfacher Planetenradsatz, aber in anderen Abwandlungen der vorliegenden Erfindung könnte der zweite Planetenradsatz 16 ein zusammengesetzter Planetenradsatz sein. Das Sonnenradelement 16A ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 verbunden. Das Hohlradelement 16C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 46 verbunden. Das Planetenträgerelement 16B ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Die Planetenräder 16D sind in dieser Ausführungsform jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 16A als auch dem Hohlradelement 16C zu kämmen.
Der Planetenradsatz 18 umfasst ein Sonnenradelement 18A, ein Hohlradelement 18C und ein Planetenradträgerelement 18B, das einen Satz Planetenräder 18D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Der dritte Planetenradsatz 18 ist in dieser Abwandlung ein einfacher Planetenradsatz, aber in anderen Abwandlungen der vorliegenden Erfindung könnte der dritte Planetenradsatz 18 ein zusammengesetzter Planetenradsatz sein. Das Sonnenradelement 18A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 48 verbunden. Das Hohlradelement 18C ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 22 verbunden. Das 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. Die Planetenräder 18D sind in dieser Abwandlung jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 18A als auch dem Hohlradelement 18C zu kämmen.
Der Planetenradsatz 14 umfasst ein Sonnenradelement 14B, ein Hohlradelement 14A und ein Planetenradträgerelement 14C, das einen 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 Sonnenradelement 14B ist zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Welle oder dem ersten Verbindungselement 42 verbunden. Das Hohlradelement 14A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 54 verbunden. Das Planetenträgerelement 14C ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 verbunden. Die Planetenräder 14D sind in dieser Ausführungsform jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 14B als auch dem Hohlradelement 14A zu kämmen.
Die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 ist ständig mit einer Kraftmaschine (nicht gezeigt), mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (nicht gezeigt) oder mit einem Elektromotor (nicht gezeigt) verbunden. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 ist ständig mit der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (nicht gezeigt) verbunden.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 26, 28 und Bremsen 30, 32, 34 und 36 sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Getriebegehäuses. Zum Beispiel kann die erste Kupplung 26 selektiv in Eingriff gebracht werden, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 48 zu verbinden. Die zweite Kupplung 28 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 46 zu verbinden.
Die dritte Bremse 30 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, 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 vierte Bremse 32 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, 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 zweite Bremse 34, die eine Hochleistungskupplung, wie etwa eine Klauenkupplung oder Bandkupplung ist, kann selektiv in Eingriff gebracht werden, 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 erste Bremse 36 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 54 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 54 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken.
Nun unter Bezugnahme auf die 1B und 1C wird die Arbeitsweise des Zehnganggetriebes 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 zumindest zehn Vorwärtsgang-Drehmomentverhältnissen und zumindest einem Rückwärtsgang oder -drehmomentverhältnis zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis wird durch Eingriff von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen (d. h. erste Kupplung 26, zweite Kupplung 28, erste Bremse 36, zweite Bremse 34, dritte Bremse 30 und vierte Bremse 32) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird.
1C ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt, die aktiviert oder in Eingriff gebracht werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. Ein ”X” in dem Kasten bedeutet, dass die besondere Kupplung oder Bremse in Eingriff steht, um den gewünschten Gangzustand zu erreichen. Ein ”O” dar, dass die besondere Drehmomentübertragungseinrichtung (d. h. eine Bremse oder Kupplung) ein oder aktiv ist, aber kein Drehmoment transportiert. In 1C werden keine ”O” verwendet. 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 vierte Bremse 32 in Eingriff gebracht oder aktiviert. Die erste Kupplung 26 verbindet die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 48.
Die vierte Bremse 32 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. Gleichermaßen werden die zehn Vorwärtsübersetzungsverhältnisse durch unterschiedliche Kombinationen eines Kupplungs- und Bremseneingriffs erreicht, wie es in 1C gezeigt ist.
Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und Gangzustände des Zehnganggetriebes 10' zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen inaktiv oder außer Eingriff sind, und zweitens während Gangschaltvorgängen, d. h. Wechseln des Gangzustands, zwischen zumindest benachbarten Gangzuständen, eine in beiden Gangzuständen in Eingriff stehende oder aktivierte Kupplung in Eingriff oder aktiviert bleiben wird.
Nun unter Bezugnahme auf 2A, 2B, 3 und 4 wird ein Verfahren zum Betreiben des Getriebes 10' beschrieben. 2A veranschaulicht das Hebeldiagramm des Getriebes 10 oder 10', wenn die Kraftmaschine oder der Elektromotor des Fahrzeugs eingeschaltet ist. In dieser Ausführungsform veranschaulicht 2A ein Getriebe für einen Antriebsstrang, der einen Drehmomentwandler aufweist. Von daher nimmt das Eingangselement 12 Drehmoment von der Kraftmaschine oder dem Motor durch den Drehmomentwandler auf, und übersetzt das Drehmoment durch die Zahnradsätze 14, 16, 18, 20 des Getriebes 10, 10' hindurch. Die Winkelverschiebung der Hebel aus ihren vertikalen Stellungen, gibt die Bewegung der Knoten an, die von den vertikalen Linien, die jedem Hebel zugeordnet sind, verschoben sind. Knoten links von der vertikalen Linie, die ihren Hebeln zugeordnet sind, laufen in einer negativen Richtung um, und Knoten rechts von der vertikalen Linie, die ihren Hebeln zugeordnet sind, laufen in einer positiven Richtung um.
In 2A ist das Fahrzeug in Neutral. Wie es in 2A gezeigt ist, erfahren die folgenden Knoten eine Bewegung, wenn das Fahrzeug eingeschaltet und in der Neutralstellung ist: 14A, 14B, 14C, 20A, 20C, 16A und 16B, da jeder dieser Knoten von der vertikalen Linie, die ihrem Hebel zugeordnet ist, verschoben ist. Genauer laufen die Knoten 14A, 14C, 20A, 16A und 16B in einer positiven Richtung um; und die Knoten 14B und 20C laufen in einer negativen Richtung um. Wenn das Fahrzeug in der Neutralstellung ist, läuft die Ausgangswelle 22 nicht um, und gleichermaßen laufen die Knoten 18A, 18B, 18C, 16C und 20B in der Neutralstellung nicht um. Die vierte Bremse 32 kann in manchen Ausführungsformen auf eine stetige Weise überall in der Rückwärts-, Fahr- und Neutralstellung angewandt werden, um die Knoten 18B und 16C zu bremsen.
Wie es oben mit Bezug auf die Hochleistungskupplung 34 erläutert wurde, kann es erwünscht sein, die Hochleistungskupplung 34 bei einer Umlaufdrehzahl von Null oder bei einer niedrigen Umlaufdrehzahl in Eingriff zu bringen, um die gegenüberliegenden Flächen (bei einer Klauenkupplung) der Hochleistungskupplung 34 in Eingriff zu bringen, und/oder die Hochleistungskupplung 34 ohne ein abruptes Gefühl eines schweren Schaltens in Eingriff zu bringen, das für Fahrzeuginsassen deutlich werden würde. Dementsprechend kann es erwünscht sein, den Knoten 14B, an dem die Hochleistungskupplung 34 wirkt, zu verlangsamen oder anzuhalten, bevor die Hochleistungskupplung 34 eingerückt wird.
Deshalb ist ein Verfahren 100 zum Schalten eines Getriebes, zum Beispiel des Getriebes 10, eines Kraftfahrzeugs in 4 gezeigt. Das Verfahren 100 kann mit den oben beschriebenen Getrieben 10, 10' oder mit anderen Getrieben verwendet werden. Zur Erleichterung des Verständnisses wird das Verfahren 100 zunächst zur Verwendung mit dem Getriebe 10 beschrieben. Das Verfahren 100 umfasst einen Schritt 102 eines Einrückens einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie etwa einer ersten Bremse 36, um ein erstes Element mit einem anderen Element der Mehrzahl von Planetenradsätzen zu verbinden. Deshalb kann das Verfahren 100 in dem Getriebe 10 implementiert werden, indem die erste Bremse 36 mit dem ersten Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 eingerückt wird.
Wie es in 2B gezeigt ist, wenn die erste Bremse 36 eingerückt ist, hört der erste Knoten 14A auf, umzulaufen, und die anderen Knoten 14C, 14B des ersten Hebels hören ebenfalls auf, umzulaufen. Deshalb wird der zweite Knoten 14B angehalten, mit anderen Worten beträgt die Schlupfdrehzahl über die herankommende Kupplung 34 Null oder ist vernachlässigbar, und die Hochleistungskupplung 34 (die eine Klauenkupplung oder eine Bandkupplung sein kann) kann leicht und geschmeidig an den Knoten 14B mit der sehr niedrigen Drehzahl oder der Drehzahl von Null eingerückt werden. Somit umfasst das Verfahren 100 einen Schritt 104 eines Einrückens der Hochleistungskupplung 34, um das zweite Element 14B des ersten Planetenradsatzes 14 mit dem feststehenden Element 50 zu verbinden, während die erste Bremse 36 eingerückt ist. Das Eingangselement 12 wird auch angehalten, indem die erste Bremse 36 in der Neutralstellung eingerückt wird, wenn der dritte Knoten 14C damit verbunden wird.
In dieser Ausführungsform, und in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen, kann auf die Drehmomentübertragungseinrichtungen Druck aufgebracht werden, ohne sie vollständig einzurücken, um das Verfahren 100 der vorliegenden Offenbarung zu implementieren. Zum Beispiel kann in manchen Abwandlungen auf die erste Bremse 36 Druck aufgebracht werden, um erste Bremse 36 teilweise, aber nicht vollständig, in Eingriff zu bringen, wodurch der Knoten 14A verlangsamt wird, aber etwas Schlupfen zugelassen wird. In einem solchen Fall wird der zweite Knoten 14B verlangsamt, aber nicht notwendigerweise vollständig angehalten werden. In anderen Ausführungsformen kann die erste Bremse 36 vollständig in Eingriff gebracht und gesperrt werden, bevor die zweite Bremse 34 eingerückt wird.
In der Ausführungsform von 1B ist der erste Knoten 14A das Hohlradelement 14A, der zweite Knoten 14B ist das Sonnenradelement 14B, und der dritte Knoten 14C ist das Planetenradträgerelement 14C. Von daher wird die erste Bremse 36 an das Hohlradelement 14A angelegt, um die Knoten 14A, 14B, 14C des ersten Planetenradsatzes 14 anzuhalten, und dann kann die zweite Bremse 34 (die eine Hochleistungskupplung, wie etwa eine Klauenkupplung oder eine Bandkupplung ist) geschmeidig an das Sonnenradelement 14B angelegt werden.
Unter Bezugnahme auf 1C wird die erste Bremse 36 in der Neutralstellung, dem ersten Gang oder dem Rückwärtsgang in der Regel nicht eingerückt. Dementsprechend, nachdem die Hochleistungskupplung 34 eingerückt ist, umfasst das Verfahren 100 einen Schritt 106 eines Ausrückens des Drehmomentübertragungsmechanismus, der zuerst eingerückt wurde. In dieser Ausführungsform umfasst Schritt 106 ein Ausrücken der ersten Bremse 36, nachdem die Hochleistungskupplung 34, d. h. die zweite Bremse 34, eingerückt worden ist.
Nun unter Bezugnahme auf 3 veranschaulicht ein Schaltdiagramm Anwendungen des Verfahrens 100 auf das Getriebe 10, das mit einem Drehmomentwandler verbunden ist. Um aus der Neutralstellung in die Fahrstellung zu schalten, kann die erste Bremse 36 eingerückt und dann die zweite Bremse 34 eingerückt werden, wie es oben erläutert wurde. Die erste Bremse 36 kann vollständig in Eingriff gebracht werden, oder auf sie kann lediglich derart Druck aufgebracht werden, dass sie teilweise in Eingriff steht und schlupft. Mit anderen Worten kann die erste Bremse 36 eingerückt, aber nicht vollständig in Eingriff gebracht oder gesperrt werden; aber in anderen Abwandlungen kann sie vollständig eingerückt und gesperrt werden.
Nun unter Bezugnahme auf die 5A–5B legt ein Fahrer für ein Roll-Rangierschalten, wenn das Getriebe in dem Rückwärtsgang-Drehzahlverhältnis rollt, in dem Getriebe 10 die Fahrstellung ein, so dass das Getriebe 10 in den ersten Gang wechseln muss. In diesem Fall umfasst das Verfahren 100 einen anderen Schritt eines Einrückens der dritten Bremse 30 bevor die zweite Bremse 34, die die Hochleistungskupplung aufweist, eingerückt wird. Dies ist der Fall, weil in dem Rückwärtsgang-Drehzahlverhältnis der Ausgang 22 umläuft und deshalb die Knoten 18C und 20B, die mit dem Ausgang 22 verbunden sind, umlaufen. Das Anlegen einer Bremse an das erste Element 18A des dritten Planetenradsatzes, zusammen mit den anderen eingerückten Bremsen hilft beim Verringern der Schlupfdrehzahl des zweiten Knotens 14B des ersten Planetenradsatzes 14, was erwünscht ist, bevor die zweite Bremse 34 (die eine Klauenkupplung oder Bandkupplung ist) eingerückt wird. Nachdem die zweite Bremse 34 eingerückt worden ist, kann das Verfahren 100 einen Schritt eines Ausrückens der dritten Bremse 30 umfassen.
Die vierte Bremse 32 kann zum Beispiel in dieser Drehmomentwandleranwendung auf eine stetige Weise überall in dem Neutral-, Rückwärts- und ersten Übersetzungsverhältnis eingerückt werden. Mit anderen Worten wird die vierte Bremse 32 an den zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 und den dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 angelegt. Dementsprechend bleibt die vierte Bremse 32 überall in dem Rückwärts Neutral-, und ersten Gang in Eingriff. Mit anderen Worten bleibt die vierte Bremse 32 während der Schritte eines Einrückens der ersten, zweiten und dritten Bremse 36, 34, 30 und der Schritte eines Ausrückens der ersten und dritten Bremse 36, 30 eingerückt. Deshalb ist das Ergebnis, wenn dritte Bremse 30 eingerückt wird, dass das Ausgangselement 22 aufhören wird, umzulaufen, weil der dritte Knoten 18C mit dem Ausgangselement 22 verbunden ist, und die anderen zwei Knoten 18A, 18B des dritten Planetenradsatzes 18 durch die dritte und vierte Bremse 30, 32 angehalten werden.
Zum Beispiel, unter Bezugnahme auf 5A, ist der Ausgang 22 so gezeigt, dass er in der Rückwärtsrichtung umläuft. Dementsprechend veranschaulicht 5A die Bewegung der Knoten der Hebel, wenn sich in einer Rückwärtsrichtung bewegt wird, bevor in die Fahrstellung geschaltet wird. Sowohl der Eingang 12 als auch der Ausgang 22 laufen um, ebenso wie die Knoten 18A, 18C, 16A, 16B, 20A, 20B, 20C, 14A, 14B und 14C. Genauer laufen die Knoten 18C, 20B, 20C und 14B in der negativen Richtung um, und die Knoten 18A, 16A, 16B, 20A, 14A und 14C laufen in einer positiven Richtung um.
Unter Bezugnahme auf 5B wird Schritt 102 ausgeführt, um die erste Bremse 36 einzurücken, was das Umlaufen des ersten Knotens 14A (oder das erste Element) des ersten Planetenradsatzes 14 beendet. Die vierte Bremse 32 wird in 5B auch als eine stationäre Bremse eingerückt, was das Umlaufen der Knoten 18B und 16C beendet. Dies führt jedoch nicht dazu, dass das zweite Element 14B des ersten Planetenradsatzes 14 aufhört, umzulaufen. Wie es oben festgestellt wurde, ist das Ziel der Einrückung der Hochleistungskupplung 34, das zweite Element 14B auf einer Drehzahl bei Null, einer vernachlässigbaren Drehzahl oder einer niedrigen Drehzahl zu haben. Wie es in 5B gezeigt ist, hat das Einrücken der ersten Bremse 36 den Effekt, das das zweite Element 14B verlangsamt wird (verglichen mit 5A, bei der der Pfeil von der vertikalen Linie des Hebels für den ersten Planetenradsatz 14 in 5B kürzer ist als verglichen mit dem gleichen Pfeil in 5A, was anzeigt, dass das zweite Element 14B nach Einrücken der ersten Bremse 36 mit einer niedriger Rate umläuft). Jedoch läuft das zweite Element 14B noch mit einer Drehzahl um, die höher ist als es zum Aktivieren der Hochleistungskupplung 34 erwünscht ist, weil ein ”hartes Schalten” (obgleich nicht ganz so hart) resultieren würde, wenn nur die erste Bremse 36 eingerückt wird, bevor die Hochleistungskupplung 34 eingerückt wird. In manchen Abwandlungen der vorliegenden Offenbarung wird ein weniger hartes Schalten annehmbar sein, und dies bildet eine Abwandlung der vorliegenden Offenbarung.
Jedoch kann es in anderen Abwandlungen erwünscht sein, das zweite Element 14B weiter auf eine Schlupfdrehzahl von Null oder nahe Null zu verlangsamen, bevor die Hochleistungskupplung 34 eingerückt wird. Deshalb wird zusätzlich zum Einrücken der ersten Bremse 36, und während die vierte Bremse 32 in einem stetigen Zustand eingerückt ist, die dritte Bremse 30 ebenfalls eingerückt. Die dritte Bremse 30 beendet das Umlaufen des ersten Knotens 18A des dritten Planetenradsatzes 18. Weil von daher die vierte Bremse 32 auch als eine stationäre Kupplung eingerückt wird, wie es in 5B gezeigt ist, werden zwei von drei Knoten des dritten Planetenradsatzes 18 gebremst (18A und 18B). Weil die ersten zwei Knoten 18A, 18B des dritten Planetenradsatzes 18 gebremst werden, wird der dritte Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 auch aufhören, umzulaufen. Da der dritte Knoten 18C zur gemeinsamen Rotation mit dem Ausgangselement 22 verbunden ist, ist das Ergebnis, dass das Ausgangselement 22 auch aufhören wird, umzulaufen. Im Wesentlichen kann das Fahrzeug durch Einrücken der vierten Bremse 32 an den zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 und Anlegen der dritten Bremse 30 an den ersten Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes angehalten werden. Wenn sich das Ausgangselement 22 auf einer Drehzahl bei Null (oder nahe Null) befindet, dann dient die erste Bremse 36 dazu, das Umlaufen des zweiten Elements 14B zu beenden, wie es mit Bezug auf die 2A und 2B oben erläutert und veranschaulicht wurde.
3 zeigt auch, dass die erste Kupplung 26 eingerückt wird, wenn aus der Rückwärtsstellung in die Fahrstellung geschaltet wird. Dies ist der Fall, weil gemäß der Wahrheitstabelle in 1C die erste Kupplung 26 in Eingriff gebracht wird, während in dem Getriebe 10 ein Rückwärtsübersetzungsverhältnis eingelegt ist.
In einer anderen Abwandlung kann statt oder zusätzlich zum Einrücken der dritten Bremse 30, wenn ein Roll-Rangierschalten aus der Rückwärtsstellung in die Fahrstellung ausgeführt wird, das Fahrzeug einfach über das Fahrzeugbremssystem gebremst werden, bevor die zweite Bremse (Hochleistungskupplung) 34 eingerückt wird. Zum Beispiel kann ein Fahrzeugbremsbefehl gesendet werden, um das Fahrzeug aus dem Rollen in dem Rückwärtsgang anzuhalten, nachdem der Rückwärtsstellung-in-Fahrstellung-Schaltbefehl empfangen worden ist. In einem solchen Szenario wird der dritte Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 von der Ausgangswelle 22 aufgrund der betätigten Fahrzeugbremsen im Wesentlichen gebremst. Deshalb wird in dieser Abwandlung die erste Bremse 36 eingerückt und das Fahrzeug wird über das Bremssystem gebremst. Die vierte Bremse 32 kann auch konstant eingerückt sein, wie es oben erläutert wurde. Das Ergebnis ist, dass die Schlupfdrehzahl über den zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 hinweg Null oder vernachlässigbar ist, und die Hochleistungskupplung (die zweite Bremse 34) dann geschmeidig eingerückt werden kann. Um diese Abwandlung ohne Benutzereingriff zu bewerkstelligen, könnte das Verfahren 100 das Senden eines Signals an das Fahrzeugbremssystem umfassen, um zu bewirken, dass das Fahrzeug[Bremssystem] das Kraftfahrzeug, wie etwa durch das Fahrzeugtraktionssteuersystem, automatisch bremst. Dementsprechend kann ein Fahrer, der im Rückwärtsgang rollt und dann in dem Fahrzeug die Fahrstellung einlegt, und die Hochleistungskupplung 34 kann geschmeidig und ohne merklichen Schalteffekt auf den Fahrer eingerückt werden.
Gemäß einer nochmals anderen Abwandlung wird der Drehmomentwandler weggelassen und es wird der Drehmomentübertragungsmechanismen verwendet, um das Fahrzeug anzufahren. Unter Bezugnahme 6 veranschaulicht ein Schaltdiagramm die verschiedenen Drehmomentübertragungsmechanismen, die auf eine aktive oder stetige Weise in unterschiedlichen Schaltszenarien eingerückt werden. In der Ausführungsform von 6 wird die vierte Bremse 32 verwendet, um das Fahrzeug unter Verwendung des Getriebes 10 anzufahren. Die vierte Bremse 32 ist in der Neutralstellung eingerückt, und in der Fahrstellung ist die Hochleistungskupplung 34 eingerückt.
Wenn ein Rangierschalten ausgeführt wird, in welchem das Fahrzeug entweder im Rückwärtsgang angehalten wird oder im Rückwärtsgang rollt, und in welchem der Fahrer in dem Fahrzeug die Fahrstellung einlegt, kann ein ”hartes Schalten” aus dem Einrücken der Hochleistungskupplung 34 resultieren, wenn die Hochleistungskupplung 34 allein mit der vierten Bremse 32 eingerückt wird. Deshalb wird das Verfahren 100 verwendet, wobei die erste Bremse 36 eingerückt wird (Schritt 102), bevor die zweite Bremse 34 eingerückt wird (Schritt 104), und dann erste Bremse 36 ausgerückt wird, nachdem die zweite Bremse 34 eingerückt worden ist (Schritt 106). Jede Drehmomentübertragungseinrichtung kann teilweise in Eingriff gebracht werden, indem Fluid auf diese aufgebracht wird, ohne sie vollständig in Eingriff zu bringen und zu sperren; oder in anderen Ausführungsformen können die Drehmomentübertragungseinrichtungen vollständig in Eingriff stehen.
Jedoch können zusätzliche Schritte des Verfahrens 100 für ein Getriebe 10 verwendet werden, das nicht mit einem Drehmomentwandler gekoppelt ist und stattdessen direkt mit einer Motor oder Kraftmaschinen-Ausgangswelle gekoppelt ist, wenn aus der Rückwärtsstellung oder Rollen in der Rückwärtsstellung in die Fahrstellung geschaltet wird. Dies ist der Fall, weil die erste Bremse 36 nicht den Effekt haben wird, das Umlaufen des dritten Knotens 14C oder des zweiten Knotens 14B des ersten Planetenradsatzes 14 zu beenden, da das Eingangselement 12 nicht angehalten werden kann (ohne den Motor/die Kraftmaschine zu überlasten). Deshalb wird der Eingang 12 ohne Drehmomentwandler zusammen mit einem Motor- oder Kraftmaschinenausgang in Bewegung bleiben müssen.
Zum Beispiel ist unter Bezugnahme auf 7A–7B das Hebeldiagramm für das Getriebe 10 veranschaulicht, bei dem das Eingangselement 12 direkt über einen Motor oder eine Kraftmaschine angetrieben wird, ohne dass ein Drehmomentwandler zwischen der Kraftmaschine und dem Getriebe 10 angeordnet ist. 7A zeigt die Bewegung der Getriebeknoten, des Eingangs und des Ausgangs, wenn in dem Fahrzeug die Neutralstellung eingelegt ist. Von daher ist das Ausgangselement 22 bewegungslos, und das Eingangselement 12 muss zu rotieren fortfahren, um ein Überlasten des Motors oder der Kraftmaschine zu vermeiden. Die Knoten 18A, 18B, 16A, 16B, 20A, 14C und 14A rotieren in einer positiven Richtung, und die Knoten 20C und 14B rotieren in einer negativen Richtung.
Von daher läuft ähnlich wie bei den oben gezeigten und beschriebenen Abwandlungen das zweite Element 14B des ersten Planetenradsatzes 14 in negativer Richtung um, was zum Einrücken der Hochleistungskupplung 34 unerwünscht sein kann. Um die Hochleistungskupplung 34 geschmeidig in Eingriff zu bringen (so dass das Getriebe 10 in den ersten Gang fortfahren kann), kann es erwünscht sein, das Umlaufen des zweiten Elements 14B zu beenden. Das Verfahren 100 kann verwendet werden, um die erste Bremse 36 einzurücken, bevor die zweite Bremse (Hochleistungskupplung) 34 eingerückt wird. Jedoch kann unter Bezugnahme auf 7B in dieser Ausführungsform das Eingangselement 12 nicht aufhören, zu rotieren (ohne Überlastung), und der dritte Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Eingangselement 12 verbunden, so dass das dritte Element 14C auch nicht aufhören wird, umzulaufen. Somit muss das zweite Element 14B auch fortfahren, umzulaufen, und kann nicht angehalten werden. Dementsprechend, wenn die erste Bremse 36 an das erste Element 14A angelegt wird, fahren das zweite und dritte Element 14B, 14C fort, umzulaufen, aber das zweite Element 14B des ersten Planetenradsatzes 14 wechselt von negativem zu positivem Umlaufen, wobei es die Drehzahl von Null passiert.
Dementsprechend umfasst das Verfahren 100 in dieser Ausführungsform das Einrücken der zweiten Bremse (Hochleistungskupplung) 34, wenn das zweite Element 14B eine Drehzahl von Null oder nahe Null erreicht, bevor es in einer positiven Richtung umläuft, wie es in 7B gezeigt ist. Deshalb kann, nun unter Bezugnahme auf 7C, ein Algorithmus und ein Regelungssystem 200 verwendet werden, um zu ermitteln, wann das zweite Element 14B bei einer Drehzahl bei Null oder nahe bei Null liegt. Ein vorbestimmter oberer Schwellenwert 202 für die Soll-Drehzahl des zweiten Knotens 14B wird in das Regelungssystem 200 eingegeben. In manchen Abwandlungen liegt die vorbestimmte obere Schwellendrehzahl 202 nahe bei Null.
Um das zweite Element 14B auf eine Drehzahl zu bringen, die nahe bei oder unter dem vorbestimmten oberen Schwellenwert 202 liegt, wird Druck auf die erste Bremse 36 aufgebracht, ohne die erste Bremse 36 vollständig einzurücken. Wie es in 7A–7B veranschaulicht ist, wenn die erste Bremse 36 nicht eingerückt ist, läuft der zweite Knoten 14B in einer negativen Richtung um (7A), und wenn die erste Bremse 36 vollständig in Eingriff steht (7B), läuft der zweite Knoten 14B in einer positiven Richtung um; deshalb, wenn die erste Bremse 36 teilweise in Eingriff gebracht wird, durch Aufbringen eines Betrages an Druck, der niedriger als ihr voller Eingriffsdruck ist (zwischen dem Druck, der in 7A (Null) und in 7B (voll) aufgebracht wird). Damit der Soll-Druckbetrag auf die erste Bremse 36 aufgebracht wird, kann das Regelungssystem 200 verwendet werden (siehe 7C).
Somit umfasst das Verfahren 100 zusätzliche Schritte eines Ermittelns der Ist-Drehzahl des zweiten Elements 14B bei Kasten 204 in dem Regelungssystem. Die Ist-Drehzahl kann auf jede geeignete Weise, wie etwa durch Messen oder Schätzen, ermittelt werden. Das Verfahren 100 umfasst ein Vergleichen des Absolutwerts der Ist-Drehzahl des zweiten Elements 14B mit der vorbestimmten oberen Schwellendrehzahl 202. Das Verfahren 100 könnte zum Beispiel das Liefern der Ist-Drehzahl des zweiten Elements 14B und des vorbestimmten oberen Schwellenwerts 204 an einen PID-Regler 206 umfassen.
Wenn der Absolutwert (oder die Größe) der Ist-Drehzahl des zweiten Elements 14B den vorbestimmten oberen Schwellenwert 202 überschreitet, schätzt der PID-Regler 206 einen Betrag an Druck oder einen Betrag an Druckänderung, um die erste Bremse 36 durch das Getriebe 10 aufzubringen. Dementsprechend sendet der PID-Regler 206 ein Signal an das Getriebe 10, um dem Getriebe 10 zu befehlen, einen geschätzten Soll-Fluiddruck auf die erste Bremse 36 aufzubringen, der auf der Ist-Drehzahl des zweiten Elements 14B und dem vorbestimmten oberen Schwellenwert 202 beruht.
In manchen Abwandlungen wird der PID-Regler 206 nicht verwendet, um den geschätzten Druck zu ermitteln, aber ein starkes Befehlsprofil unter Verwendung eines PID-Reglers 206 kann helfen, die Ist-Drehzahl näher und näher zu Null ohne Überschießen in den positiven Umlaufbereich zu bewegen, was hilft, das Ergebnis zu stabilisieren. Zum Beispiel, wie es in 7D gezeigt ist, ist die Drehzahl auf einer vertikalen Achse dargestellt, wobei die Zeit auf einer horizontalen Achse dargestellt ist. Das Ist-Drehzahlprofil A liegt unter der Zeitachse T, weil das zweite Element 14B in einer negativen Richtung umläuft (es sei denn, es überschießt das Ziel von Null, was in 7C nicht gezeigt ist). Der PID-Regler 206 kann bewirken, dass die Ist-Drehzahl A des zweiten Elements 14B sich Null (oder dem vorbestimmten oberen Schwellenwert 202, der bevorzugt näher bei Null liegt) ohne Überschießen in einen positiven Drehzahlbereich annähert.
Die Schritte eines Ermittelns der Ist-Drehzahl A des zweiten Elements 14B, eines Vergleichens des Absolutwerts der Ist-Drehzahl A mit einem vorbestimmten oberen Schwellenwert 202 und eines Einstellens des Fluiddrucks, der auf die erste Bremse 36 aufgebracht wird, werden wiederholt, bis der Absolutwert der Ist-Drehzahl A unter den vorbestimmten oberen Schwellenwert 202 fällt oder gleich diesem wird.
Wieder unter Bezugnahme auf 6 ist eine Schalttabelle für verschiedene Szenarien des Getriebes 10, das nicht mit einem Drehmomentwandler verbunden ist, veranschaulicht. Wenn zum Beispiel aus der Rückwärtsstellung in die Fahrstellung geschaltet wird, werden die erste Kupplung 26, die erste Bremse 36, die vierte Bremse 32 und die zweite Bremse 34 eingerückt. Vor dem Einrücken der zweiten Bremse 34, wird die erste Bremse 36 in Eingriff gebracht, wie es oben erläutert wurde, und ein Controller, wie etwa PID-Regler 206, ermittelt, wie viel Fluiddruck auf die erste Bremse 36 aufzubringen ist, um zu einer Schlupfdrehzahl von Null oder nahe Null über das zweite Element 14B zu führen. Sobald die Soll-Schlupfdrehzahl vorliegt, wird die zweite Bremse 34 eingerückt. Dann wird die erste Bremse 36 ausgerückt. Die vierte Bremse 32 und die erste Kupplung 26 werden ebenfalls ausgerückt, und sie können ausgerückt werden, bevor oder nachdem die zweite Bremse 34 eingerückt wird.
Wie es in 6 veranschaulicht ist, wird, wenn ein Fahrzeug in der Rückwärtsstellung rollt und das Fahrzeug in die Fahrstellung geschaltet wird, eine zusätzliche Bremse (die dritte Bremse 30) eingerückt. Dies erfolgt, um das Ausgangselement 22 zu bremsen, ähnlich dem oben mit Bezug auf die 5A und 5B beschriebenen Szenario, außer dass 6 für das Getriebe 10 zur Verwendung ohne einen Drehmomentwandler gilt, wie es in den 7A–7D veranschaulicht ist. Deshalb werden sowohl die erste als auch die dritte Bremse 36, 30 eingerückt, bevor die zweite Bremse 34 eingerückt wird, und dann werden die erste und dritte Bremse 36, 30 ausgerückt. Alternativ könnte das Ausgangselement 22 mit dem Fahrzeugbremssystem gebremst werden, wie es oben erläutert wurde. Für eine Fahrstellung zum Anfahren im ersten Gang wird die zweite Bremse 34 auf eine stetige Weise eingerückt und es wird die vierte Bremse 32 eingerückt. Für eine Schalten in eine Fahrstellung in einem stetigen ersten Gang werden die zweite und vierte Bremse 34, 32 auf eine stetige Weise eingerückt.
Nun unter Bezugnahme auf die 8A–8C ist eine andere Ausführungsform eines Getriebes 110 gemäß der vorliegenden Offenbarung in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Das Getriebe 110 kann ein Neunganggetriebe sein. 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.
Der erste Planetenradsatz 114 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 114A, einen zweiten Knoten 114B und einen dritten Knoten 114C. Der zweite Planetenradsatz 116 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 116A, einen zweiten Knoten 116B und einen dritten Knoten 116C. In dem Hebeldiagramm von 8A sind die Hebel für den dritten Planetenradsatz 118 und den vierten Planetenradsatz 120 zu einem einzigen Vierknotenhebel kombiniert worden, der aufweist: einen ersten Knoten 118A, einen zweiten Knoten 120A, einen dritten Knoten 118B, 120B und einen vierten Knoten 118C, 120C. Somit ist das zweite Element 118B des dritten Planetenradsatzes 118 direkt mit dem zweiten Element 120B des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt, und das dritte Element 118C des dritten Planetenradsatzes 118 ist direkt mit dem dritten Element 120C des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt.
Das Eingangselement 112 ist ständig mit dem dritten Knoten 116C des zweiten Planetenradsatzes 116 gekoppelt. Das Ausgangselement 122 ist mit dem ersten Knoten 114A des ersten Planetenradsatzes 114 und dem vierten Knoten 118C, 120C der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 118, 120 gekoppelt (was alternativ als zwei dritte Knoten 118C, 120C von zwei unterschiedlichen Hebeln dargestellt werden könnte). Der dritte Knoten 114C des ersten Planetenradsatzes 114 ist mit dem zweiten Knoten 116B des zweiten Planetenradsatzes 116 gekoppelt. Der erste Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 ist mit dem dritten Knoten 118B, 120B der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 118, 120 gekoppelt (was alternativ als zwei unterschiedliche zweite Knoten 118B, 120B von zwei unterschiedlichen Hebeln dargestellt werden könnte).
Eine erste Kupplung 126 verbindet den dritten Knoten 116C des zweiten Planetenradsatzes 116 und das Eingangselement oder die Eingangswelle 112 selektiv mit dem dritten Knoten 118B, 120B der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 118, 120 und dem ersten Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116. Eine zweite Kupplung 124 verbindet den dritten Knoten 116C des zweiten Planetenradsatzes 116 und das Eingangselement oder die Eingangswelle 112 selektiv mit dem ersten Knoten 118A der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 118, 120. Eine dritte Kupplung 128 verbindet den ersten Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 und den dritten Knoten 118B, 120B der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 118, 120 selektiv mit dem vierten Knoten 118C, 120C der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 118, 120 und dem ersten Knoten 114A des ersten Planetenradsatzes 114.
Eine erste Bremse 136 verbindet den zweiten Knoten 114B des ersten Planetenradsatzes 114 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150. Eine vierte Bremse 130 verbindet den ersten Knoten 118A der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 118, 120 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150. Eine zweite Bremse 132 verbindet den zweiten Knoten 120A der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 118, 120 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150. Eine dritte Bremse 134 verbindet den dritten Knoten 118B, 120B der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 118, 120 und den ersten Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150.
In einer alternativen Ausführungsform zieht die vorliegende Offenbarung den Einschluss einer Einwegkupplung 138 in Betracht. Die Einwegkupplung 138 verbindet den dritten Knoten 118B, 120B der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 118, 120 und den ersten Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150.
Nun unter Bezugnahme auf 8B stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout einer Ausführungsform des Neunganggetriebes 110 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. In 8B wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 8A übernommen. Die Kupplungen und Kopplungen sind entsprechend dargestellt, und die Knoten der Planetenradsätze erscheinen nun als Bauteile von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die vier Planetenradsätze 114, 116, 118 und 120 einfache Planetenradsätze, wie es nachstehend beschrieben wird. Jedoch zieht die vorliegende Erfindung andere Ausführungsformen in Betracht, die die einfachen Planetenradsätze durch alle oder eine Kombination aus zusammengesetzten Planetenradsätzen ersetzen, die zwei oder mehr Sätze Planetenritzel aufweisen, die durch ein einziges Trägerelement gelagert sind.
Der Planetenradsatz 114 umfasst ein Sonnenradelement 114B, ein Hohlradelement 114C und ein Planetenradträgerelement 114A, das einen Satz Planetenräder 114D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 114B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 142 verbunden. Das Hohlradelement 114C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 144 verbunden. Das Planetenträgerelement 114A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 146 und der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 122 verbunden. Die Planetenräder 114D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 114B als auch dem Hohlradelement 114C zu kämmen.
Der Planetenradsatz 116 umfasst ein Sonnenradelement 116C, ein Hohlradelement 116A und ein Planetenradträgerelement 116B, das einen Satz Planetenräder 116D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 116C ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 112 verbunden. Das Hohlradelement 116A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 148 verbunden. Das Planetenträgerelement 116B ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement 144 verbunden. Die Planetenräder 116D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 116C als auch dem Hohlradelement 116A zu kämmen.
Der Planetenradsatz 118 umfasst ein Sonnenradelement 118A, ein Hohlradelement 118C und ein Planetenradträgerelement 118B, das einen Satz Planetenräder 118D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 118A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 152 verbunden. Das Hohlradelement 118C ist zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 146 und mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 154 verbunden. Das Planetenträgerelement 118B ist zur gemeinsamen Rotation mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 148 und mit einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 156 verbunden. Die Planetenräder 118D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 118A als auch dem Hohlradelement 118C zu kämmen.
Der Planetenradsatz 120 umfasst ein Sonnenradelement 120A, ein Hohlradelement 120C und ein Planetenradträgerelement 120B, das einen Satz Planetenräder 120D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 120A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Welle oder einem achten Verbindungselement 158 verbunden. Das Hohlradelement 120C ist zur gemeinsamen Rotation mit der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 154 und mit einer neunten Welle oder einem neunten Verbindungselement 160 verbunden. Das Planetenträgerelement 120B ist zur gemeinsamen Rotation mit der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 156 und mit einer zehnten Welle oder einem zehnten Verbindungselement 162 verbunden. Die Planetenräder 120D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 120A als auch dem Hohlradelement 120C zu kämmen.
Die Eingangswelle oder das Eingangselement 112 ist ständig mit einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) durch ein Turbinenrad eines Drehmomentwandlers, eine Fluidkopplung, eine Reibungsanfahrkupplung oder andere Startvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden oder kann direkt mit der Kraftmaschinen-Ausgangswelle oder einem Elektromotor verbunden sein. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 122 ist ständig mit der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (nicht gezeigt) verbunden.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 124, 126, 128 und Bremsen 130, 132, 134, 136 sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Getriebegehäuses. Die Kupplungen 124, 126, 128 und Bremsen 130, 132, 134, 136 können Mechanismen vom Reibungs-, Klauen- oder Synchroneinrichtungstyp oder dergleichen sein. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die erste Bremse 136 eine Hochleistungskupplung, wie etwa eine Klauenkupplung oder eine Bandkupplung, von dem Typ, der oben mit Bezug auf die 1A–1B beschrieben wurde, und der Rest der Kupplungen 124, 126, 128 und Bremsen 130, 132, 134 sind Reibkupplungen, wie es vorstehend beschrieben wurde.
Die erste Kupplung 126 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 112 mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 148 zu verbinden. Die zweite Kupplung 124 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 112 mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 152 zu verbinden. Die dritte Kupplung 128 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die neunte Welle oder das neunte Verbindungselement 160 mit der zehnten Welle oder dem zehnten Verbindungselement 162 zu verbinden.
Die erste Bremse 136 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 142 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 142 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken. Die zweite Bremse 132 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die achte Welle oder das achte Verbindungselement 158 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 158 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken. Die dritte Bremse 134 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die zehnte Welle oder das zehnte Verbindungselement 162 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 162 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken. Die vierte Bremse 130 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 152 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 152 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken.
Alternativ verbindet in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Einwegkupplung oder der Freilauf 138 die Trägerelemente 118B und 120B des dritten und vierten Planetenradsatzes 118, 120 und das Hohlrad 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 selektiv mit dem Getriebegehäuse 150. Dementsprechend wird ein Schalten von einem ersten in ein zweites Übersetzungsverhältnis durch die Verwendung des Freilaufs 138 erreicht. In der vorliegenden Ausführungsform wird dann die dritte Bremse 134 im Rückwärtsgang und ersten Gang nicht eingerückt, wie es in der Tabelle von 8C gezeigt ist.
Nun unter Bezugnahme auf 8B und 8C wird die Arbeitsweise des Neunganggetriebes 110 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 110 in der Lage ist, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement 112 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 122 in zumindest neun Vorwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnissen und zumindest einem Rückwärtsdrehzahl oder -drehmomentverhältnis zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis wird durch Eingriff von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen (d. h. erste Kupplung 126, zweite Kupplung 124, dritte Kupplung 128, erste Bremse 136, zweite Bremse 132, dritte Bremse 134 und vierte Bremse 130) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird.
8C ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt, die aktiviert oder in Eingriff gebracht werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. 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.
Unter besonderer Bezugnahme auf 8C ist eine Wahrheitstabelle dargestellt, die einen Eingriffszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungselemente in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse des Getriebes 110 veranschaulicht. Dementsprechend wird ein Rückwärtsgang durch den Eingriff oder die Aktivierung der zweiten Kupplung 124 und der dritten Bremse 134 hergestellt. Die zweite Kupplung 124 verbindet die Eingangswelle oder das Eingangselement 112 mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 152. Die dritte Bremse 134 verbindet die zehnte Welle oder das zehnte Verbindungselement 162 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150, um eine Rotation des Elements 162 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken. Gleichermaßen werden die neun Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen eines Kupplungs- und Bremseneingriffs erreicht, wie es in 8C gezeigt ist.
Obwohl in 8B zehn Verbindungselemente 142, 144, 146, 148, 152, 154, 156, 158, 160, 162 gezeigt und beschrieben sind, sollte es zu verstehen sein, dass jegliche der Verbindungselemente, die zusammen rotieren, als ein Stück mit den Elementen, mit denen sie verbunden sind, gebildet sein können oder auf andere Weise mit diesen verbunden sein können. Zum Beispiel können die Verbindungselemente 148, 156 und 162 alternativ als ein einziges Verbindungselement beschrieben oder gebildet sein, weil sie miteinander und den Elementen 120B, 118B, 116A, mit denen sie verbunden sind, rotieren.
Nun unter Bezugnahme auf 9A veranschaulicht ein Schaltdiagramm eine Implementierung des Verfahrens 100 zum Schalten eines Getriebes, das mit einem Drehmomentwandler verbunden ist, zur Verwendung mit dem Getriebe 110 der 8A–8C. Somit wird das in 4 veranschaulichte Verfahren 100 auf das in den 8A–8C veranschaulichte Getriebe 110 angewandt. Wie es oben beschrieben wurde, umfasst das Verfahren 100 einen Schritt 102 eines Einrückens eines Drehmomentübertragungsmechanismus, um ein erstes Element mit einem anderen Element eines Planetenradsatzes zu verbinden. In der Abwandlung des Getriebes 110 der 8A–8B kann das erste Element irgendeines der Elemente sein, die mit der ersten Kupplung 126 verbunden sind. Von daher kann das erste Element das Hohlradelement 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 oder ein Planetenradträgerelement 118B, 120B des dritten oder vierten Planetenradsatzes 118, 120, die üblicherweise auf einer Seite der ersten Kupplung 126 verbunden sind, oder das Sonnenradelement 116C, das mit dem Eingangselement 112 auf der anderen Seite der ersten Kupplung 126 verbunden ist, sein.
Das Verfahren 100 umfasst ferner einen Schritt 104 eines Einrückens einer Hochleistungskupplung (Klauenkupplung oder Bandkupplung), um ein zweites Element mit einem anderen Element zu verbinden, während der Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist. Deshalb wird in dieser Ausführungsform, während die erste Kupplung 126 eingerückt ist, die erste Bremse 136 (die die Hochleistungskupplung ist) an das zweite Element 114B des ersten Planetenradsatzes 114 angelegt, wodurch das zweite Element 114B mit dem feststehenden Element 150 verbunden wird. Wie es in 9A zu sehen ist, sind die erste Kupplung 126 und die erste Bremse 136 aktiv, um von der Neutralstellung in die Fahrstellung zu schalten. Die dritte Bremse 134 wird in dieser Ausführungsform auch auf eine stetige Weise während der Neutral-, Rückwärts- und Fahrstellung und Schaltungen dazwischen eingerückt. Dementsprechend verlangsamt, ähnlich wie es oben tiefer gehend mit Bezug auf das Getriebe 10 der 1A–1B besprochen wurde, das Ineingriffbringen der ersten Kupplung 126 vor dem Außereingriffbringen der ersten Bremse 136 (während dritte Bremse 134 stetig eingerückt ist) das zweite Element 114 des ersten Planetenradsatzes 114 oder hält es an, bevor die erste Bremse 136 eingerückt wird, wodurch ein geschmeidiger Schaltübergang geschaffen wird. Nachdem die erste Bremse 136 eingerückt worden ist, wird die erste Kupplung 126 ausgerückt.
Der Rest des Schaltdiagramms veranschaulicht die verschiedenen anderen Schaltelemente, die aktiv oder auf eine stetige Weise eingerückt werden, um das Verfahren 100 mit Bezug auf den Planetenradsatz 110 zu implementieren, mit dessen Eingangselement 112 ein Drehmomentwandler verbunden ist. Anders als die exakten Drehmomentübertragungselemente, die eingerückt werden, gilt die Beschreibung oben mit Bezug auf das Schaltdiagramm von 6 genauso für das Schaltdiagramm von 9A. Um zum Beispiel von der Rückwärtsstellung in die Fahrstellung zu schalten, umfasst das Verfahren 100 in dieser Ausführungsform ein Einrücken der ersten und zweiten Kupplung 126, 124, bevor die erste Bremse 136 eingerückt wird (während die dritte Bremse 134 in einem stetigen Zustand eingerückt ist). Während die erste und zweite Kupplungen 126, 124 eingerückt sind, wird dann die erste Bremse 136 eingerückt. Nachdem die erste Bremse 136 eingerückt worden ist, umfasst das Verfahren 100 das Ausrücken der ersten und zweiten Kupplung 126, 124.
In einem Roll-Rangierschatten aus der Rückwärtsstellung in die Fahrstellung umfasst das Verfahren 100 in dieser Ausführungsform ein Einrücken der dritten Bremse 134 auf eine stetige Weise. Das Verfahren 100 umfasst auch das Einrücken der ersten und zweiten Kupplung 126, 124 vor dem Einrücken der ersten Bremse 136. Zusätzlich umfasst das Verfahren 100 das Einrücken entweder der dritten Kupplung 128 oder der zweiten Bremse 132 vor dem Einrücken der ersten Bremse 136. Während die erste und zweite Kupplung 126, 124 und entweder die dritte Kupplung 128 oder die zweite Bremse 132 eingerückt sind, wird dann die erste Bremse 136 eingerückt. Nachdem die erste Bremse 136 eingerückt worden ist, umfasst das Verfahren 100 das Ausrücken der ersten und zweiten Kupplung 126, 124 und der dritten Kupplung 128 oder der zweiten Bremse 132.
Schließlich veranschaulicht 9A, dass in einer Fahrstellung zum Anfahren im ersten Gang die dritte Bremse 134 und die erste Bremse 136 auf eine stetige Weise eingerückt sind; und in einer Fahrstellung in einem stetigen ersten Gang die dritte Bremse 134 und die erste Bremse 136 auf eine stetige Weise eingerückt sind.
Nun unter Bezugnahme auf 9B veranschaulicht ein anderes Schaltdiagramm die Implementierung des Verfahrens 100 für ein Getriebe 110, das keinen Drehmomentwandler aufweist, und wobei das Eingangselement 112 direkt mit der Kraftmaschinen-Ausgangswelle und/oder einer Elektromotorwelle verbunden ist. Um somit zum Beispiel von der Neutralstellung in die Fahrstellung zu schalten, werden die erste Kupplung 126 und die dritte Bremse 134 eingerückt, und dann wird die Hochleistungskupplung 136 eingerückt. Genauer werden zuerst die erste Kupplung 126 und die dritte Bremse 134 eingerückt, und während diese eingerückt sind, wird die erste Bremse 136 eingerückt. Nachdem die erste Bremse 136 eingerückt worden ist, werden die erste Kupplung 126 und die dritte Bremse 134 ausgerückt. Der Rest der Szenarien für das Rangierschalten ist in 9B für ein Getriebe 110 ohne Drehmomentwandler veranschaulicht.
Anders als die exakten Drehmomentübertragungselemente, die eingerückt werden, gilt die Beschreibung oben mit Bezug auf das Schaltdiagramm von 6 genauso für das Schaltdiagramm von 9B. Um zum Beispiel aus der Rückwärtsstellung in die Fahrstellung zu schalten, umfasst das Verfahren 100 in dieser Ausführungsform ein Einrücken der ersten und zweiten Kupplung 126, 124 und der dritten Bremse 134 vor dem Einrücken der ersten Bremse 136. Während die erste und zweite Kupplung 126, 124 und die dritte Bremse 134 eingerückt sind, wird dann die erste Bremse 136 eingerückt. Nachdem die erste Bremse 136 eingerückt worden ist, umfasst das Verfahren 100 das Ausrücken der ersten und zweiten Kupplung 126, 124 und der dritten Bremse 134.
In einem Roll-Rangierschalten aus der Rückwärtsstellung in die Fahrstellung umfasst das Verfahren 100 in dieser Ausführungsform ein Einrücken der ersten und zweiten Kupplung 126, 124 und der dritten Bremse 134 vor dem Einrücken der ersten Bremse 136. Zusätzlich umfasst das Verfahren 100 das Einrücken entweder der dritten Kupplung 128 oder der zweiten Bremse 132 vor dem Einrücken der ersten Bremse 136. Während die erste und zweite Kupplung 126, 124, die dritte Bremse 134 und entweder die dritte Kupplung 128 oder die zweite Bremse 132 eingerückt sind, wird dann die erste Bremse 136 eingerückt. Nachdem die erste Bremse 136 eingerückt worden ist, umfasst das Verfahren 100 das Ausrücken der ersten und zweiten Kupplung 126, 124, der dritten Bremse 134 und der dritten Kupplung 128 oder zweiten Bremse 132.
Schließlich veranschaulicht 9B, dass in einer Fahrstellung zum Anfahren im ersten Gang die erste Bremse 136 auf eine stetige Weise eingerückt wird und die dritte Bremse 134 aktiv ist; und in einer Fahrstellung in einem stetigen ersten Gang die dritte Bremse 134 und die erste Bremse 136 auf eine stetige Weise eingerückt sind.
Es ist zu verstehen, dass das Verfahren 100, wie es hierin beschrieben ist, einschließlich seine verschiedenen optionalen Schritte, die zuvor beschrieben wurden, gleichermaßen mit Bezug auf die Ausführungsform der 8A–8C und 9A–9B gelten, ohne dass dies in den Absätzen, die diese Figuren beschreiben, beschrieben wird. Somit kann das Verfahren 100 für das Getriebe 110 der 8A–8C die Verwendung des in 7C veranschaulichten Regelungssystems 200 umfassen, um einen Soll-Druck zur Aufbringung auf die erste Kupplung 126 zu ermitteln. Zusätzlich kann das Verfahren 100 beispielhaft das Bremsen des Ausgangselements 122 unter Verwendung des Fahrzeugbremssystems oder das Bremsen des Ausgangselements 122 mit einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen umfassen, wie es oben beschrieben wurde.
Wie oben kann auf jede der aktiven Kupplungen und/oder stetig eingerückten Kupplungen in 9A–9B ein Druck aufgebracht werden, so dass sie wie gewünscht teilweise in Eingriff gebracht werden, oder sie können vollständig in Eingriff gebracht oder gesperrt werden.
Nun unter Bezugnahme auf die 10A–10C ist eine andere Ausführungsform eines Getriebes 210 gemäß der vorliegenden Offenbarung in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Das Getriebe 210 ist ein Zehnganggetriebe 210 und ist in 10A in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Das Getriebe 210 umfasst eine Eingangswelle oder ein Eingangselement 212, einen ersten Planetenradsatz 214, einen zweiten Planetenradsatz 216, einen dritten Planetenradsatz 218, einen vierten Planetenradsatz 220 und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement 222. In dem Hebeldiagramm von 10A weist der erste Planetenradsatz 214 drei Knoten auf: einen ersten Knoten 214A, einen zweiten Knoten 214B und einen dritten Knoten 214C. Der zweite Planetenradsatz 216 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 216A, einen zweiten Knoten 216B und einen dritten Knoten 126C. Der dritte Planetenradsatz 218 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 218A, einen zweiten Knoten 218B und einen dritten Knoten 218C. Der vierte Planetenradsatz 220 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 220A, einen zweiten Knoten 220B und einen dritten Knoten 220C.
Das Eingangselement 212 ist ständig mit dem dritten Knoten 216C des zweiten Planetenradsatzes 216 gekoppelt. Das Ausgangselement 222 ist mit dem ersten Knoten 214A des ersten Planetenradsatzes 214 und dem dritten Knoten 218C des dritten Planetenradsatzes 218 gekoppelt. Der erste Knoten 214A des ersten Planetenradsatzes 214 ist mit dem dritten Knoten 218C des dritten Planetenradsatzes 218 gekoppelt. Der dritte Knoten 214C des ersten Planetenradsatzes 214 ist mit dem zweiten Knoten 216B des zweiten Planetenradsatzes 216 gekoppelt. Der erste Knoten 216A des zweiten Planetenradsatzes 216 ist mit dem zweiten Knoten 218B des dritten Planetenradsatzes 218 gekoppelt. Der erste Knoten 218A des dritten Planetenradsatzes 218 ist mit dem ersten Knoten 220A des vierten Planetenradsatzes 220 gekoppelt. Der zweite Knoten 218B des dritten Planetenradsatzes 218 ist mit dem zweiten Knoten 220B des vierten Planetenradsatzes 220 gekoppelt.
Eine erste Kupplung 228 verbindet das Eingangselement oder die Eingangswelle 212 und den dritten Knoten 216C des zweiten Planetenradsatzes 216 selektiv mit dem ersten Knoten 216A des zweiten Planetenradsatzes 216, dem zweiten Knoten 218B des dritten Planetenradsatzes 218 und dem zweiten Knoten 220B des vierten Planetenradsatzes 220. Eine zweite Kupplung 226 verbindet das Eingangselement oder die Eingangswelle 212 und den dritten Knoten 216C des zweiten Planetenradsatzes 216 selektiv mit dem ersten Knoten 218A des dritten Planetenradsatzes 218 und dem ersten Knoten 220A des vierten Planetenradsatzes 220. Eine dritte Kupplung 230 verbindet den ersten Knoten 216A des zweiten Planetenradsatzes 216, den zweiten Knoten 218B des dritten Planetenradsatzes 218 und den zweiten Knoten 220B des vierten Planetenradsatzes 220 selektiv mit dem dritten Knoten 218C des dritten Planetenradsatzes 218, dem ersten Knoten 214A des ersten Planetenradsatzes 214 und dem Ausgangselement 222.
Eine erste Bremse 238 verbindet den zweiten Knoten 214B des ersten Planetenradsatzes 214 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 250. Eine zweite Bremse 234 verbindet den ersten Knoten 218A des dritten Planetenradsatzes 218 und den ersten Knoten 220A des vierten Planetenradsatzes 220 selektiv mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 250. Eine dritte Bremse 236 verbindet den ersten Knoten 216A des zweiten Planetenradsatzes 216, den zweiten Knoten 218B des dritten Planetenradsatzes 218 und den zweiten Knoten 220B des vierten Planetenradsatzes 220 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 250. Eine vierte Bremse 232 verbindet den dritten Knoten 220C des vierten Planetenradsatzes 220 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 250.
Die erste Bremse 238 ist eine Hochleistungskupplung, wie etwa eine Klauenkupplung oder Bandkupplung, die oben beschrieben sind. Der Rest der Kupplungen 226, 228, 230 und Bremsen 232, 234, 236 kann Reibkupplungen sein, wenn dies erwünscht ist, oder irgendein anderer Typ einer geeigneten Kupplung.
Nun unter Bezugnahme auf 10B stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout einer Ausführungsform des Zehnganggetriebes 210 zur Verwendung mit dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung dar. In 10B wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 10A 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. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die vier Planetenradsätze 214, 216, 218 und 220 einfache Planetenradsätze, wie es nachstehend beschrieben wird. Jedoch zieht die vorliegende Erfindung andere Ausführungsformen in Betracht, die die einfachen Planetenradsätze durch alle oder eine Kombination aus zusammengesetzten Planetenradsätzen ersetzen, die zwei oder mehr Sätze Planetenritzel aufweisen, die durch ein einziges Trägerelement gelagert sind.
Zum Beispiel umfasst der Planetenradsatz 214 ein Sonnenradelement 214B, ein Hohlradelement 214C und ein Planetenradträgerelement 214A, das einen Satz Planetenräder 214D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 214B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 242 verbunden. Das Hohlradelement 214C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 244 verbunden. Das Planetenträgerelement 214A ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 222 verbunden. Die Planetenräder 214D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 214B als auch dem Hohlradelement 214C zu kämmen.
Der Planetenradsatz 216 umfasst ein Sonnenradelement 216C, ein Hohlradelement 216A und ein Planetenradträgerelement 216B, das einen Satz Planetenräder 216D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 216C ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 212 verbunden. Das Hohlradelement 216A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 246 verbunden. Das Planetenträgerelement 216B ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement 244 verbunden. Die Planetenräder 216D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 216C als auch dem Hohlradelement 216A zu kämmen.
Der Planetenradsatz 218 umfasst ein Sonnenradelement 218A, ein Hohlradelement 218C und ein Planetenradträgerelement 218B, das einen Satz Planetenräder 218D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 218A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 248 und einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 252 verbunden. Das Hohlradelement 218C ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 222 verbunden. Das Planetenträgerelement 218B ist zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 246 und mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 254 verbunden. Die Planetenräder 218D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 218A als auch dem Hohlradelement 218C zu kämmen.
Der Planetenradsatz 220 umfasst ein Sonnenradelement 220C, ein Hohlradelement 220B und ein Planetenradträgerelement 220A, das einen Satz Planetenräder 220D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 220C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 256 verbunden. Das Hohlradelement 220B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Welle oder einem achten Verbindungselement 258 und mit der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 254 verbunden. Das Planetenträgerelement 220A ist zur gemeinsamen Rotation mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 252 und mit einer neunten Welle oder einem neunten Verbindungselement 260 verbunden. Die Planetenräder 220D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 220C als auch dem Hohlradelement 220B zu kämmen.
Die Eingangswelle oder das Eingangselement 212 ist ständig mit einer Kraftmaschine (nicht gezeigt), mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (nicht gezeigt) oder mit einem Elektromotor (nicht gezeigt) verbunden. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 222 ist ständig mit der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (nicht gezeigt) verbunden.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 226, 228, 230 und Bremsen 232, 234, 236, 238 sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Getriebegehäuses. Zum Beispiel kann die erste Kupplung 228 selektiv in Eingriff gebracht werden, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 212 mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 246 zu verbinden. Die zweite Kupplung 226 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 212 mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 248 zu verbinden. Die dritte Kupplung 230 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 222 mit der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 254 zu verbinden.
Die erste Bremse 238 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 242 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 250 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 242 relativ zu dem Getriebegehäuse 250 einzuschränken. Die vierte Bremse 232 kann selektiv in Eingriff gebracht wer den, um die siebte Welle oder das siebte Verbindungselement 256 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 250 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 256 relativ zu dem Getriebegehäuse 250 einzuschränken. Die zweite Bremse 234 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die neunte Welle oder das neunte Verbindungselement 260 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 250 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 260 relativ zu dem Getriebegehäuse 250 einzuschränken. Die dritte Bremse 236 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, um die achte Welle oder das achte Verbindungselement 258 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 250 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 258 relativ zu dem Getriebegehäuse 250 einzuschränken.
Nun unter Bezugnahme auf die 10B und 10C wird die Arbeitsweise des Zehnganggetriebes 210 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 210 in der Lage ist, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement 212 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 222 in zumindest zehn Vorwärtsdrehzahl- oder Vorwärtsdrehmomentverhältnissen und zumindest einem Rückwärtsdrehzahl- oder Rückwärtsdrehmomentverhältnis zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis wird durch Eingriff von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen (d. h. erste Kupplung 228, zweite Kupplung 226, dritte Kupplung 230, erste Bremse 238, zweite Bremse 234, dritte Bremse 236 und vierte Bremse 232) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird.
10C ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt, die aktiviert oder in Eingriff gebracht werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. 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 210 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 zweite Kupplung 226 und die dritte Bremse 236 in Eingriff gebracht oder aktiviert. Die zweite Kupplung 226 verbindet die Eingangswelle oder das Eingangselement 212 mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 248. Die dritte Bremse 236 verbindet die achte Welle oder das achte Verbindungselement 258 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 250, um eine Rotation des Elements 258 relativ zu dem Getriebegehäuse 250 einzuschränken. Gleichermaßen werden die zehn Vorwärtsübersetzungsverhältnisse durch unterschiedliche Kombinationen eines Kupplungs- und Bremseneingriffs erreicht, wie es in 10 gezeigt ist.
Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und Gangzustände des Zehnganggetriebes 210, wie es in 10C veranschaulicht ist, zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen inaktiv oder außer Eingriff sind, und zweitens während Gangschaltvorgängen, d. h. Wechseln des Gangzustands, zwischen zumindest benachbarten Gangzuständen, eine in beiden Gangzuständen in Eingriff gebrachte oder aktivierte Kupplung in Eingriff oder aktiviert bleiben wird.
Nun unter Bezugnahme auf 11a veranschaulicht ein Schaltdiagramm eine Implementierung des Verfahrens 100 zum Schalten eines Getriebes, das mit einem Drehmomentwandler verbunden ist, für das Getriebe 210 der 10A–10C. Somit wird das in 4 veranschaulichte Verfahren 100 auf das in den 10A–10C veranschaulichte Getriebe 210 angewandt. Wie es oben beschrieben ist, umfasst das Verfahren 100 einen Schritt 102 eines Einrückens eines Drehmomentübertragungsmechanismus, um ein erstes Element mit einem anderen Element eines Planetenradsatzes zu verbinden. In der Abwandlung des Getriebes 210 der 10A–10B kann das erste Element irgendeines der Elemente sein, die mit der ersten Kupplung 228 verbunden sind. Von daher kann das erste Element das Hohlradelement 216A, 216B des zweiten oder vierten Planetenradsatzes 216, 220 oder das Planetenradträgerelement 218B, des dritten Planetenradsatzes 118, die üblicherweise auf einer Seite der ersten Kupplung 228 verbunden sind, oder das Sonnenradelement 216C, das mit dem Eingangselement 212 auf der anderen Seite der ersten Kupplung 228 verbunden ist, sein.
Das Verfahren 100 umfasst ferner einen Schritt 104 eines Einrückens einer Hochleistungskupplung (Klauenkupplung oder Bandkupplung), um ein zweites Element mit einem anderen Element zu verbinden, während der Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist. Deshalb wird in dieser Ausführungsform, während die erste Kupplung 228 eingerückt ist, die erste Bremse 238 (die die Hochleistungskupplung ist) an das zweite Element 214B des ersten Planetenradsatzes 214 angelegt, wodurch das zweite Element 214B mit dem feststehenden Element 250 verbunden wird. Wie es in 11A zu sehen ist, sind die erste Kupplung 228 und die erste Bremse 238 aktiv, um von der Neutralstellung in die Fahrstellung zu schalten. Die dritte Bremse 236 wird während der Rückwärts-, Neutral- und Fahrstellung ebenfalls auf eine stetige Weise eingerückt. Nachdem die erste Bremse 238 eingerückt worden ist, wird die erste Kupplung 228 ausgerückt.
Der Rest des Schaltdiagramms veranschaulicht die verschiedenen anderen Schaltelemente, die aktiv oder auf eine stetige Weise eingerückt werden, um das Verfahren 100 mit Bezug auf das Getriebe 210 zu implementieren, mit dessen Eingangselement 212 ein Drehmomentwandler verbunden ist. Anders als die exakten Drehmomentübertragungselemente, die eingerückt werden, gilt die Beschreibung oben mit Bezug auf das Schaltdiagramm von 6 genauso für das Schaltdiagramm von 11A.
Um zum Beispiel aus der Rückwärtsstellung in die Fahrstellung zu schalten, umfasst das Verfahren 100 in dieser Ausführungsform ein Einrücken der ersten und zweiten Kupplung 228, 226 vor dem Einrücken der ersten Bremse 238. Wie oben festgestellt, wird die dritte Bremse 236 während der Rückwärts-, Neutral- und Fahrstellung ebenfalls auf eine stetige Weise eingerückt. Während die erste und zweite Kupplung 228, 226 und die dritte Bremse 236 eingerückt sind, wird dann die erste Bremse 238 eingerückt. Nachdem die erste Bremse 238 eingerückt worden ist, umfasst das Verfahren 100 das Ausrücken der ersten und zweiten Kupplung 228, 226 (jedoch bleibt die dritte Bremse 236 auf eine stetige Weise eingerückt).
In einem Roll-Rangierschalten aus der Rückwärtsstellung in die Fahrstellung umfasst das Verfahren 100 in dieser Ausführungsform ein Einrücken der ersten und zweiten Kupplung 228, 226 vor dem Einrücken der ersten Bremse 238. Wieder bleibt die dritte Bremse 236 in der Rückwärts-, Neutral- und Fahrstellung, zumindest für den ersten Gang, auf eine stetige Weise eingerückt, wie es in dem Diagramm veranschaulicht ist. Zusätzlich umfasst das Verfahren 100 das Einrücken entweder der dritten Kupplung 230 oder der zweiten Bremse 234 vor dem Einrücken der ersten Bremse 238. Während die erste und zweite Kupplung 228, 226, die dritte Bremse 236 und entweder die dritte Kupplung 230 oder die zweite Bremse 234 eingerückt sind, wird dann die erste Bremse 238 eingerückt. Nachdem die erste Bremse 238 eingerückt worden ist, umfasst das Verfahren 100 das Ausrücken der ersten und zweiten Kupplung 228, 226, der dritte Bremse 236 und der dritten Kupplung 230 oder der zweiten Bremse 234.
Schließlich veranschaulicht 11A, dass in einer Fahrstellung zum Anfahren im ersten Gang die erste Bremse 238 und die dritte Bremse 236 auf eine stetige Weise eingerückt sind; und in einer Fahrstellung in einem stetigen ersten Gang die erste Bremse 238 und die dritte Bremse 236 auf eine stetige Weise eingerückt sind.
Nun unter Bezugnahme auf 11B veranschaulicht ein anderes Schaltdiagramm die Implementierung des Verfahrens 100 für ein Getriebe 210, das keinen Drehmomentwandler aufweist, und wobei das Eingangselement 212 direkt mit der Kraftmaschinen-Ausgangswelle und/oder einer Elektromotorwelle verbunden ist. Um somit zum Beispiel von der Neutralstellung in die Fahrstellung zu schalten, werden die erste Kupplung 228 und die dritte Bremse 236 eingerückt, und dann wird die Hochleistungskupplung 238 eingerückt. Genauer werden zuerst die erste Kupplung 228 und die dritte Bremse 236 eingerückt, und während diese eingerückt sind, wird die erste Bremse 238 eingerückt. Nachdem die erste Bremse 238 eingerückt worden ist, werden die erste Kupplung 228 und die dritte Bremse 236 ausgerückt. Der Rest der Szenarien für das Rangierschalten ist in 11B für ein Getriebe 210 ohne Drehmomentwandler veranschaulicht.
Anders als die exakten Drehmomentübertragungselemente, die eingerückt werden, gilt die Beschreibung oben mit Bezug auf das Schaltdiagramm von 6 genauso für das Schaltdiagramm von 11B. Um zum Beispiel aus der Rückwärtsstellung in die Fahrstellung zu schalten, umfasst das Verfahren 100 in dieser Ausführungsform ein Einrücken der ersten und zweiten Kupplung 228, 226 und der dritten Bremse 236 vor dem Einrücken der ersten Bremse 238. Während die erste und zweite Kupplung 228, 226 und die dritte Bremse 236 eingerückt sind, wird dann die erste Bremse 238 eingerückt. Nachdem die erste Bremse 238 eingerückt worden ist, umfasst das Verfahren 100 das Ausrücken der ersten und zweiten Kupplung 228, 226 und der dritten Bremse 236.
In einem Roll-Rangierschalten aus der Rückwärtsstellung in die Fahrstellung umfasst das Verfahren 100 in dieser Ausführungsform ein Einrücken der ersten und zweiten Kupplung 228, 226 und der dritten Bremse 236 vor dem Einrücken der ersten Bremse 136. Zusätzlich umfasst das Verfahren 100 das Einrücken entweder der dritten Kupplung 230 oder der zweiten Bremse 234 vor dem Einrücken der ersten Bremse 238. Während die erste und zweite Kupplung 228, 226, die dritte Bremse 236 und entweder die dritte Kupplung 230 oder die zweite Bremse 234 eingerückt sind, wird dann die erste Bremse 238 eingerückt. Nachdem die erste Bremse 238 eingerückt worden ist, umfasst das Verfahren 100 das Ausrücken der ersten und zweiten Kupplung 228, 226, der dritte Bremse 236 und der dritten Kupplung 230 oder der zweiten Bremse 234.
Schließlich veranschaulicht 11B, dass in einer Fahrstellung zum Anfahren im ersten Gang die erste Bremse 238 auf eine stetige Weise eingerückt ist und die dritte Bremse 236 aktiv ist; und in einer Fahrstellung in einem stetigen ersten Gang die dritte Bremse 236 und die erste Bremse 238 auf eine stetige Weise eingerückt sind.
Es ist zu verstehen, dass das Verfahren 100, wie es hierin beschrieben ist, einschließlich seine verschiedenen optionalen Schritte, die zuvor beschrieben wurden, gleichermaßen mit Bezug auf die Ausführungsform der 10A–10C und 11A–11B gelten, ohne dass dies in den Absätzen, die diese Figuren beschreiben, beschrieben ist. Somit kann das Verfahren 100 für das Getriebe 210 der 10A–10C die Verwendung des in 7C veranschaulichten Regelsystems 200 umfassen, um einen Soll-Druck zur Aufbringung auf die erste Kupplung 228 zu ermitteln. Zusätzlich kann das Verfahren 100 beispielhaft das Bremsen des Ausgangselements 222 unter Verwendung des Fahrzeugbremssystems oder das Bremsen des Ausgangselements 222 mit einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen umfassen, wie es oben beschrieben wurde.
Wie oben kann auf jede der aktiven Kupplungen und/oder stetig eingerückten Kupplungen in 11A–11B ein Druck aufgebracht werden, so dass sie wie gewünscht teilweise in Eingriff gebracht werden, oder sie können vollständig in Eingriff gebracht oder gesperrt werden.
Während das Verfahren 100 zur Verwendung mit dem in den 1A–1C, 8A–8C und 10A–10C veranschaulichten Getriebe veranschaulicht ist, könnte zusätzlich das hierin beschriebene Verfahren 100 mit jedem anderen geeigneten Getriebe verwendet werden. 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 vom Gedanken und Umfang 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 810102 ”The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis” von Genford und Leising [0040]

Claims

Verfahren zum Schalten eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei das Getriebe eine Mehrzahl von Planetenradsätzen aufweist, wobei jeder der Planetenradsätze ein erstes, zweites und drittes Element aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Einrücken eines Drehmomentübertragungsmechanismus, um ein erstes Element der Mehrzahl der Planetenradsätze mit einem anderen von den ersten, zweiten und dritten Elementen oder einem feststehenden Element zu verbinden; nachdem der Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt worden ist, Einrücken einer Hochleistungskupplung, um ein zweites Element der Mehrzahl der Planetenradsätze mit einem anderen von den ersten, zweiten und dritten Elementen oder dem feststehenden Element zu verbinden, wobei die Hochleistungskupplung eine Klauenkupplung oder eine Bandkupplung ist; und nachdem die Hochleistungskupplung eingerückt worden ist, Ausrücken des Drehmomentübertragungsmechanismus.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste und zweite Element als Bauelemente eines ersten Planetenradsatzes der Mehrzahl der Planetenradsätze vorgesehen sind, wobei der Drehmomentübertragungsmechanismus als eine erste Bremse vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens des Drehmomentübertragungsmechanismus das Verbinden des ersten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element umfasst; und wobei die Hochleistungskupplung als eine zweite Bremse vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens der Hochleistungskupplung das Verbinden des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst: Einrücken einer dritten Bremse vor dem Schritt eines Einrückens der Hochleistungskupplung; und nach dem Schritt eines Einrückens der Hochleistungskupplung, Ausrücken der dritten Bremse, wobei der Schritt eines Einrückens der dritten Bremse ein Verbinden eines ersten Elements eines dritten Planetenradsatzes der Mehrzahl der Planetenradsätze mit dem feststehenden Element umfasst, das ferner ein Einrücken einer vierten Bremse während der Schritte eines Einrückens der ersten, zweiten und dritten Bremse und der Schritte eines Ausrückens der ersten und dritten Bremse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Drehmomentübertragungsmechanismus als eine erste Bremse vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens des Drehmomentübertragungsmechanismus das Verbinden des ersten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element umfasst; und wobei die Hochleistungskupplung als eine zweite Bremse vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens der Hochleistungskupplung ein Verbinden des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element umfasst, wobei das Verfahren ferner ein Bremsen des Kraftfahrzeugs vor dem Einrücken der zweiten Bremse umfasst, wobei der Schritt eines Bremsens des Kraftfahrzeugs vor dem Einrücken der zweiten Bremse das Senden eines Signals an ein Fahrzeugbremssystem umfasst, um zu bewirken, dass das Fahrzeugbremssystem das Kraftfahrzeug automatisch bremst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Drehmomentübertragungsmechanismus als eine erste Bremse vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens des Drehmomentübertragungsmechanismus das Verbinden des ersten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element umfasst; und wobei die Hochleistungskupplung als eine zweite Bremse vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens der Hochleistungskupplung das Verbinden des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst, Vorsehen: eines Eingangselements; eines Ausgangselements; eines ersten Verbindungselements, das ein erstes Element eines vierten Planetenradsatzes der Mehrzahl der Planetenradsätze ständig mit einem zweiten Element eines zweiten Planetenradsatzes der Mehrzahl der Planetenradsätze verbindet; eines zweiten Verbindungselements, das ein zweites Element des vierten Planetenradsatzes ständig mit einem dritten Element eines dritten Planetenradsatzes der Mehrzahl der Planetenradsätze verbindet; eines dritten Verbindungselements, das ein drittes Element des vierten Planetenradsatzes ständig mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbindet; eines vierten Verbindungselements, das ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit einem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbindet; eines fünften Verbindungselements, das ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit einem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbindet; und einer ersten Kupplung, einer zweiten Kupplung, einer dritten Bremse und einer vierten Bremse, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Bremse und die erste und zweite Kupplung jeweils selektiv in Eingriff gebracht werden können, um zumindest eines von den ersten, zweiten und dritten Elementen mit zumindest einem anderen von den ersten, zweiten und dritten Elementen und dem feststehenden Element zu verbinden, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Bremse und die erste und zweite Kupplung selektiv in Kombinationen von zumindest zweien in Eingriff gebracht werden können, um zumindest zehn Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen, das ferner umfasst: Vorsehen der ersten Kupplung, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um ein erstes Element des dritten Planetenradsatzes mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes, dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem Eingangselement zu verbinden; Vorsehen der zweiten Kupplung, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes und das zweite Element des dritten Planetenradsatzes mit dem Eingangselement, dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes und dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes zu verbinden; Vorsehen der dritten Bremse, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um das erste Element des dritten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden; und Vorsehen der vierten Bremse, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um das zweite Element des dritten Plarietenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden, wobei das dritte Element des vierten Planetenradsatzes, das zweite Element des ersten Planetenradsatzes, die ersten Elemente des zweiten und dritten Planetenradsatzes als Sonnenradelemente vorgesehen sind; wobei die zweiten Elemente des zweiten, dritten und vierten Planetenradsatzes und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes als Planetenradträgerelemente vorgesehen sind; und wobei die ersten Elemente des ersten und vierten Planetenradsatzes und die dritten Elemente des zweiten und dritten Planetenradsatzes als Hohlradelemente vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Element als ein Element eines zweiten Planetenradsatzes der Mehrzahl der Planetenradsätze vorgesehen ist, und das zweite Element als ein Element eines ersten Planetenradsatzes der Mehrzahl der Planetenradsätze vorgesehen ist, wobei der Drehmomentübertragungsmechanismus als eine erste Kupplung vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens des Drehmomentübertragungsmechanismus das Verbinden des ersten Elements des zweiten Planetenradsatzes mit einem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes und einem Eingangselement umfasst; und wobei die Hochleistungskupplung als eine erste Bremse vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens der Hochleistungskupplung ein Verbinden des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst: Einrücken eines dritten Drehmomentübertragungsmechanismus vor dem Einrücken der ersten Bremse, um von einem Rückwärtsübersetzungsverhältnis in ein Vorwärtsübersetzungsverhältnis zu schalten, wobei der Schritt eines Einrückens der Hochleistungskupplung das Einrücken der ersten Bremse umfasst, während der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist; und nach dem Schritt eines Einrückens der Hochleistungskupplung, Ausrücken des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, wobei der Schritt eines Einrückens des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus das Verbinden eines ersten Elements eines vierten Planetenradsatzes der Mehrzahl der Planetenradsätze mit dem feststehenden Element umfasst, das ferner das Einrücken eines vierten Drehmomentübertragungsmechanismus, um ein zweites Element des vierten Planetenradsatzes, ein zweites Element eines dritten Planetenradsatzes der Mehrzahl der Planetenräder und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden, während der Schritte eines Einrückens der ersten Bremse, der ersten Kupplung und des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus und die Schritte eines Ausrückens der ersten Kupplung und des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Drehmomentübertragungsmechanismus als eine erste Kupplung vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens des Drehmomentübertragungsmechanismus das Verbinden des ersten Elements des zweiten Planetenradsatzes mit einem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes und einem Eingangselement umfasst; und wobei die Hochleistungskupplung als eine erste Bremse vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens der Hochleistungskupplung ein Verbinden des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element umfasst, wobei das Verfahren ferner ein Bremsen des Kraftfahrzeugs vor dem Einrücken der ersten Bremse umfasst, wobei der Schritt eines Bremsens des Kraftfahrzeugs vor dem Einrücken der ersten Bremse das Senden eines Signals an ein Fahrzeugbremssystem umfasst, um zu bewirken, dass das Fahrzeugbremssystem das Kraftfahrzeug automatisch bremst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Drehmomentübertragungsmechanismus als eine erste Kupplung vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens des Drehmomentübertragungsmechanismus das Verbinden des ersten Elements des zweiten Planetenradsatzes mit einem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes und einem Eingangselement umfasst; und wobei die Hochleistungskupplung als eine erste Bremse vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens der Hochleistungskupplung ein Verbinden des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst, Vorsehen: eines ersten Verbindungselements, das ein erstes Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit einem dritten Element eines dritten Planetenradsatzes der Mehrzahl der Planetenradsätze, einem dritten Element eines vierten Planetenradsatzes der Mehrzahl der Planetenradsätze und einem Ausgangselement verbindet; eines zweiten Verbindungselements, das das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit einem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet; eines dritten Verbindungselements, das das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit einem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes und einem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet; und einer zweiten Kupplung, einer dritten Kupplung, einer zweiten Bremse, einer dritten Bremse und einer vierten Bremse, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Bremse und die erste, zweite und dritte Kupplung jeweils selektiv in Eingriff gebracht werden können, um zumindest eines von den ersten, zweiten und dritten Elementen mit zumindest einem anderen von den ersten, zweiten und dritten Elementen und dem feststehenden Element zu verbinden, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Bremse und die erste, zweite und dritte Kupplung selektiv in Kombinationen von zumindest zweien in Eingriff gebracht werden können, um zumindest neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und zumindest einen Rückwärtsdrehzahlverhältnis zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen, das ferner umfasst: Vorsehen der zweiten Kupplung, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um das erste Element des dritten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes und dem Eingangselement zu verbinden; Vorsehen der dritten Kupplung, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um das dritte Element des vierten Planetenradsatzes, das dritte Element des dritten Planetenradsatzes, das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das Ausgangselement mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes, dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes und dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden; Vorsehen der zweite Bremse, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um das erste Element des vierten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden; Vorsehen der dritten Bremse, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um das erste Element des zweiten Planetenradsatzes und das zweite Elemente des dritten und vierten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden; und Vorsehen der vierten Bremse, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um das erste Element des dritten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden, wobei die ersten Elemente des dritten und vierten Planetenradsatzes, das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes als Sonnenradelemente vorgesehen sind; wobei die zweiten Elemente des zweiten, dritten und vierten Planetenradsatzes und das erste Element des ersten Planetenradsatzes als Planetenradträgerelemente vorgesehen sind; und wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes und die dritten Elemente des ersten, dritten und vierten Planetenradsatzes als Hohlradelemente vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Drehmomentübertragungsmechanismus als eine erste Kupplung vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens des Drehmomentübertragungsmechanismus das Verbinden des ersten Elements des zweiten Planetenradsatzes mit einem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes und einem Eingangselement umfasst; und wobei die Hochleistungskupplung als eine erste Bremse vorgesehen ist, und der Schritt eines Einrückens der Hochleistungskupplung ein Verbinden des zweiten Elements des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst, Vorsehen: eines ersten Verbindungselements, das ein erstes Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit einem dritten Element eines dritten Planetenradsatzes der Mehrzahl der Planetenradsätze und einem Ausgangselement verbindet; eines zweiten Verbindungselements, das das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit einem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet; eines dritten Verbindungselements, das das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit einem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes und einem zweiten Element eines vierten Planetenradsatzes der Mehrzahl der Planetenradsätze verbindet; eines vierten Verbindungselements, das ein erstes Element des dritten Planetenradsatzes ständig mit einem ersten Element des vierten Planetenradsatzes verbindet; und einer zweiten Kupplung, einer dritten Kupplung, einer zweiten Bremse, einer dritten Bremse und einer vierten Bremse, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Bremse und die erste, zweite und dritte Kupplung jeweils selektiv in Eingriff gebracht werden können, um zumindest eines von den ersten, zweiten und dritten Elementen mit zumindest einem anderen von den ersten, zweiten und dritten Elementen und dem feststehenden Element zu verbinden, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Bremse und die erste, zweite und dritte Kupplung selektiv in Kombinationen von zumindest zweien in Eingriff gebracht werden können, um zumindest zehn Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und zumindest ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen, umfassend: Vorsehen der zweiten Kupplung, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um die ersten Elemente des dritten und vierten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes und dem Eingangselement zu verbinden; Vorsehen der dritten Kupplung, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um das dritte Element des dritten Planetenradsatzes, das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das Ausgangselement mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes, dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes und dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden; Vorsehen der zweiten Bremse, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um die ersten Elemente des dritten und vierten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden; Vorsehen der dritten Bremse, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um das erste Element des zweiten Planetenradsatzes und die zweiten Elemente des dritten und vierten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden; und Vorsehen der vierten Bremse, so dass sie selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um ein drittes Element des vierten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden, wobei das erste Element des dritten Planetenradsatzes, das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und die dritten Elemente des zweiten und vierten Planetenradsatzes als Sonnenradelemente vorgesehen sind; wobei die zweiten Elemente des zweiten und dritten Planetenradsatzes und die ersten Elemente des ersten und vierten Planetenradsatzes als Planetenradträgerelemente vorgesehen sind; und wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes, das zweite Element des vierten Planetenradsatzes und die dritten Elemente des ersten und dritten Planetenradsatzes als Hohlradelemente vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Ermitteln einer Ist-Drehzahl des zweiten Elements; Vergleichen eines Absolutwerts der Ist-Drehzahl des zweiten Elements mit einem vorbestimmten oberen Schwellenwert; falls der Absolutwert der Ist-Drehzahl des zweiten Elements den vorbestimmten oberen Schwellenwert überschreitet, Einstellen des Fluiddrucks, der auf den Drehmomentübertragungsmechanismus aufgebracht wird; und falls der Absolutwert der Ist-Drehzahl des zweiten Elements kleiner als oder gleich dem vorbestimmten oberen Schwellenwert ist, Ausführen des Schrittes eines Einrückens der Hochleistungskupplung.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend ein Wiederholen des Schrittes eines Ermittelns der Ist-Drehzahl des zweiten Elements, des Schrittes eines Vergleichens des Absolutwerts der Ist-Drehzahl des zweiten Elements mit dem vorbestimmten oberen Schwellenwert und des Schrittes eines Einstellens des Fluiddrucks, der auf den Drehmomentübertragungsmechanismus aufgebracht wird, bis der Absolutwert der Ist-Drehzahl des zweiten Elements unter den vorbestimmten oberen Schwellenwert fällt oder gleich diesem ist, das ferner umfasst: Liefern der Ist-Drehzahl des zweiten Elements an einen PID-Regler; und Liefern des vorbestimmten oberen Schwellenwerts an den PID-Regler, wobei der Schritt eines Einstellens des Fluiddrucks, der auf den Drehmomentübertragungsmechanismus aufgebracht wird, das Wählen eines Soll-Fluiddrucks zur Aufbringung auf den Drehmomentübertragungsmechanismus auf der Basis eines geschätzten Soll-Fluiddrucks, der durch den PID-Regler ermittelt wird, umfasst.