DE102013214974A1

DE102013214974A1 - Mehrstufiges Getriebe

Info

Publication number: DE102013214974A1
Application number: DE102013214974.3A
Authority: DE
Inventors: Gregory Daniel Goleski
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2014-02-06
Anticipated expiration: 2033-08-01
Also published as: CN103573935B; CN103573935A; DE102013214974B4; US8574113B1

Abstract

Eine Gruppe von Getrieben erzeugt mindestens acht Vorwärtsgangübersetzungen und eine Rückwärtsgangübersetzung durch gezieltes Einrücken verschiedener Kombinationen aus drei Kupplungen oder Bremsen. Jedes Getriebe enthält zwei feste Zahnradanordnungen, die feste Drehzahlverhältnisse zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle und vier anderen Elementen herstellen. Insbesondere ist die Eingangswelle auf Drehung mit einer Drehzahl zwischen der des ersten und des zweiten Elements beschränkt, während die Ausgangswelle auf Drehung mit einer Drehzahl zwischen der des dritten und des vierten Elements beschränkt ist. Zusätzliche Zahnradanordnungen, Kupplungen und Bremsen stellen gezielte Drehzahlverhältnisse zwischen diesen Elementen her.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet der Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft die Offenbarung eine Anordnung von Zahnrädern, Kupplungen und die Verbindungen zwischen ihnen in einem Leistungsgetriebe.
Viele Fahrzeuge werden über einen weiten Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten hinweg, sowohl beim Vorwärts- als auch Rückwärtsfahren, verwendet. Einige Motorarten können jedoch nur innerhalb eines enggefassten Geschwindigkeitsbereichs effizient betrieben werden. Deshalb werden häufig Getriebe eingesetzt, die Leistung bei verschiedenen Gangübersetzungen effizient übertragen können. Ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig, wird das Getriebe üblicherweise mit einer hohen Gangübersetzung betrieben, so dass es das Motordrehmoment zur verbesserten Beschleunigung verstärkt. Bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglicht ein Betrieb des Getriebes mit einer niedrigen Gangübersetzung eine Motordrehzahl, die mit ruhigem und kraftstoffeffizientem Fahren einhergeht. In der Regel weist ein Getriebe ein Gehäuse, das an der Fahrzeugstruktur befestigt ist, eine Eingangswelle, die durch eine Motorkurbelwelle angetrieben wird, und eine Ausgangswelle, die die Fahrzeugräder antreibt, oftmals mittels einer Differenzialanordnung, die es ermöglicht, dass sich das linke und das rechte Rad beim Wenden des Fahrzeugs mit geringfügig unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, auf.
Eine Zahnradanordnung ist eine Zusammenstellung von rotierenden Elementen und Kupplungen, die so ausgelegt ist, dass sie spezielle Drehzahlverhältnisse zwischen Elementen vorgibt. Einige Drehzahlverhältnisse, so genannte feste Drehzahlverhältnisse, werden unabhängig vom Zustand irgendwelcher Kupplungen vorgegeben. Eine Zahnradanordnung, die nur feste Verhältnisse vorgibt, wird als feste Zahnradanordnung bezeichnet. Andere Drehzahlverhältnisse werden nur vorgegeben, wenn bestimmte Kupplungen vollständig eingerückt sind. Eine Zahnradanordnung, die Drehzahlverhältnisse gezielt vorgibt, wird als schaltbare Zahnradanordnung bezeichnet. Ein Getriebe mit getrennter Übersetzung weist eine schaltbare Zahnradanordnung auf, die verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle gezielt vorgibt.
Elemente einer Gruppe sind fest miteinander gekoppelt, wenn sie so beschränkt sind, dass sie sich unter allen Betriebsbedingungen als eine Einheit drehen. Elemente können durch Keilverzahnungsverbindungen, Schweißen, Presspassung, Herausarbeiten aus gemeinsamem Vollmaterial oder anderweitig fest gekoppelt sein. Es können geringfügige Abweichungen bei der Drehverschiebung zwischen fest gekoppelten Elementen auftreten, wie Verschiebung durch Spiel oder Wellennachgiebigkeit. Im Gegensatz dazu sind zwei Elemente durch eine Kupplung gezielt gekoppelt, wenn die Kupplung sie auf Drehung als eine Einheit beschränkt, wann immer die Kupplung vollständig eingerückt ist, und sie sich zumindest unter einigen anderen Betriebsbedingungen mit verschiedenen Drehzahlen frei drehen können. Kupplungen umfassen aktiv gesteuerte Vorrichtungen, wie hydraulisch oder elektrisch betätigte Kupplungen, und passive Vorrichtungen, wie Freilaufkupplungen. Eine Kupplung, die ein Element durch gezieltes Verbinden des Elements mit dem Gehäuse gegen Drehung hält, kann als Bremse bezeichnet werden. Elemente einer Gruppe sind gekoppelt, wenn sie fest oder gezielt gekoppelt sind.
Es wird eine Gruppe von Getriebezahnradanordnungen offenbart. Jedes Getriebe enthält eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle, mehrere rotierende Elemente und Zahnradanordnungen und Kupplungen, die festgelegte feste und wählbare Drehzahlverhältnisse vorgeben.
Bei einer Ausführungsform enthält ein Getriebe vier einfache Planetenradsätze. Die Eingangswelle ist mit dem zweiten Planetenträger fest gekoppelt und wird mit dem vierten Sonnenrad gezielt gekoppelt. Die Ausgangswelle ist mit dem vierten Planetenträger fest gekoppelt und wird mit dem dritten Planetenträger gekoppelt. Das zweite Sonnenrad wird mit dem Getriebegehäuse gezielt gekoppelt und ist mit dem ersten Sonnenrad gekoppelt. Das erste Hohlrad ist mit dem Getriebegehäuse gekoppelt. Das vierte Hohlrad ist mit dem ersten Planetenträger gekoppelt und wird mit dem zweiten Hohlrad gezielt gekoppelt. Das zweite Hohlrad ist mit dem dritten Sonnenrad gekoppelt und wird mit dem vierten Sonnenrad gezielt gekoppelt. Schließlich ist das dritte Hohlrad mit dem vierten Sonnenrad gekoppelt.
Bei einer anderen Ausführungsform enthält ein Getriebe zusätzlich zu der Eingangswelle und Ausgangswelle mindestens ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Element. Eine erste Zahnradanordnung beschränkt die Drehzahl der Eingangswelle fest derart, dass sie zwischen den Drehzahlen des ersten und des zweiten Elements liegt. Die erste Zahnradanordnung kann zum Beispiel ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad als das zweite Element, einem mit der Eingangswelle fest gekoppelten Planetenträger und einem Hohlrad als das erste Element sein. Eine zweite Zahnradanordnung beschränkt die Drehzahl der Ausgangswelle fest derart, dass sie zwischen den Drehzahlen des dritten und des vierten Elements liegt, und beschränkt die Drehzahl des vierten Elements fest derart, dass sie zwischen den Drehzahlen des dritten und des fünften Elements liegt. Die zweite Zahnradanordnung kann zum Beispiel eine Anordnung sein, die zwei einfache Planetenradsätze mit miteinander verbundenen Elementen aufweist. In diesem Beispiel ist das dritte Element die Kombination aus dem ersten Sonnenrad und dem zweiten Hohlrad, die fest miteinander gekoppelt sind, ist die Ausgangswelle fest mit den Trägern gekoppelt, die fest miteinander gekoppelt sind, ist das vierte Element das erste Hohlrad und das fünfte Element das zweite Sonnenrad. Eine dritte Zahnradanordnung beschränkt die Drehzahl des vierten Elements gezielt darauf, dass sie zwischen null und der Drehzahl des zweiten Elements liegt. Die dritte Zahnradanordnung kann zum Beispiel ein einfacher Planetenradsatz mit einem mit dem zweiten Element fest gekoppelten Sonnenrad, einem durch eine Kupplung mit dem vierten Element gezielt gekoppelten Planetenträger und einem gegen Drehung festgehaltenen Hohlrad sein. Achtgang-Ausführungsformen haben Kupplungen und Bremsen, die das zweite Element gezielt gegen Drehung halten, das dritte Element gezielt mit der Eingangswelle koppeln, das erste Element gezielt mit dem fünften Element koppeln und das erste Element gezielt mit dem dritten Element koppeln. Zehngang-Ausführungsformen weisen zusätzlich eine Kupplung auf, die das erste Element gezielt mit dem vierten Element koppelt.
Bei einer anderen Ausführungsform enthält ein Getriebe zusätzlich zu der Eingangswelle und der Ausgangswelle mindestens ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes, ein siebtes und ein achtes Element. Eine erste Zahnradanordnung beschränkt die Drehzahl der Eingangswelle fest derart, dass sie zwischen den Drehzahlen des ersten und des zweiten Elements liegt. Die erste Zahnradanordnung kann zum Beispiel ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad als das zweite Element, einem mit der Eingangswelle fest gekoppelten Planetenträger und einem Hohlrad als das erste Element sein. Eine zweite Zahnradanordnung beschränkt die Drehzahl der Ausgangswelle fest derart, dass sie zwischen den Drehzahlen des dritten und des vierten Elements liegt, und beschränkt die Drehzahl des vierten Elements fest derart, dass sie zwischen den Drehzahlen des dritten und des fünften Elements liegt. Die zweite Zahnradanordnung kann zum Beispiel ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad als das dritte Element, einem mit der Ausgangswelle fest gekoppelten Planetenträger und einem Hohlrad als das vierte Element sein. Eine dritte Zahnradanordnung beschränkt die Drehzahl der Ausgangswelle fest derart, dass sie zwischen den Drehzahlen des siebten und des achten Elements liegt. Das siebte Element ist mit dem dritten Element gekoppelt, und das achte Element ist mit dem ersten Element gekoppelt. Die dritte Zahnradanordnung kann zum Beispiel ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad als das mit dem ersten Element fest gekoppelte achte Element, einem mit der Ausgangswelle fest gekoppelten Planetenträger und einem Hohlrad als das mit dem dritten Element gezielt gekoppelte siebte Element sein. Als Alternative dazu kann die vierte Zahnradanordnung als anderes Beispiel ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad als das mit dem ersten Element gezielt gekoppelte achte Element, einem mit der Ausgangswelle fest gekoppelten Planetenträger und einem Hohlrad als das mit dem dritten Element gezielt gekoppelte siebte Element sein. Eine vierte Zahnradanordnung beschränkt die Drehzahl des vierten Elements fest derart, dass sie zwischen null und der Drehzahl des zweiten Elements liegt. Die vierte Zahnradanordnung kann zum Beispiel als ein einfacher Planetenradsatz mit einem mit dem zweiten Element fest gekoppelten Sonnenrad, einem mit dem vierten Element gezielt gekoppelten Planetenträger und einem gegen Drehung festgehaltenen Hohlrad sein. Als Alternative dazu kann die vierte Zahnradanordnung als anderes Beispiel ein einfacher Planetenradsatz mit einem mit dem zweiten Element fest gekoppelten Sonnenrad, einem mit dem vierten Element fest gekoppelten Planetenträger und einem gegen Drehung festgehaltenen Hohlrad sein. Kupplungen und Bremsen halten das zweite Element gezielt gegen Drehung, koppeln das dritte Element gezielt mit der Eingangswelle, koppeln das erste Element gezielt mit dem dritten Element und koppeln das erste Element gezielt mit dem vierten Element.
1 ist ein Schemadiagramm einer ersten Getriebezahnradanordnung.
2 ist ein Schemadiagramm einer zweiten Getriebezahnradanordnung.
3 ist ein Schemadiagramm einer dritten Getriebezahnradanordnung; und
4 ist ein Hebeldiagramm, das der Zahnradanordnung von 3 entspricht.
Es werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hierin offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise auszuüben ist. Für einen Durchschnittsfachmann liegt auf der Hand, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit anderen Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen liefern Ausführungsbeispiele für typische Anwendungen. Es können jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
Ein beispielhaftes Getriebe wird in 1 schematisch dargestellt. Das Getriebe verwendet vier einfache Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50. Ein einfacher Planetenradsatz ist eine Art von fester Zahnradanordnung. Ein Planetenträger 22 dreht sich um eine Mittelachse und stützt einen Satz von Planetenrädern 24, derart, dass sich die Planetenräder bezüglich des Planetenträgers drehen. Äußere Zahnradzähne an den Planetenrädern kämmen mit äußeren Zahnradzähnen am Sonnenrad 26 und mit inneren Zahnradzähnen an einem Hohlrad 28. Das Sonnenrad und das Hohlrad werden zur Drehung um die gleiche Achse wie der Träger gestützt. Ein einfacher Planetenradsatz gibt das feste Drehzahlverhältnis so vor, dass die Drehzahl des Trägers zwischen der Drehzahl des Sonnenrads und der Drehzahl des Hohlrads liegt. (Dieses Verhältnis umfasst definitionsgemäß den Zustand, in dem sich alle drei mit derselben Drehzahl drehen.) Insbesondere ist die Drehzahl des Trägers ein gewichtetes Mittel der Drehzahl des Sonnenrads und der Drehzahl des Hohlrads, wobei die Gewichtungsfaktoren durch die Anzahl der Zähne an jedem Zahnrad bestimmt werden. Ähnliche Drehzahlverhältnisse werden durch andere bekannte Arten von festen Zahnradanordnungen vorgegeben. Ein Doppelritzel-Planetenradsatz beschränkt beispielsweise die Drehzahl des Hohlrads auf ein gewichtetes Mittel zwischen der Drehzahl des Sonnenrads und der Drehzahl des Trägers. Ein vorgeschlagenes Zähneverhältnis für jeden Planetenradsatz in 1 ist in Tabelle 1 aufgeführt. TABELLE 1

Hohlrad 28/Sonnenrad 26 1,80

Hohlrad 38/Sonnenrad 36 1,71

Hohlrad 48/Sonnenrad 46 2,00

Hohlrad 58/Sonnenrad 56 3,70
Die Eingangswelle 10 ist fest mit dem Träger 32 gekoppelt. Die Ausgangswelle 12 ist fest mit dem Träger 42 und dem Träger 52 gekoppelt. Der Träger 22 ist fest mit dem Hohlrad 58 gekoppelt. Das Sonnenrad 26 ist fest mit dem Sonnenrad 36 gekoppelt. Das Hohlrad 38 ist fest mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt. Die Bremse 60 hält das Sonnenrad 26 und das Sonnenrad 36 gezielt gegen Drehung. Die Bremse 62 hält das Hohlrad 28 gezielt gegen Drehung. Das Sonnenrad 56 wird durch die Kupplung 64 gezielt mit der Eingangswelle 10 und dem Träger 32 gekoppelt, durch die Kupplung 66 gezielt mit dem Sonnenrad 46 und dem Hohlrad 38 gekoppelt und durch die Kupplung 68 gezielt mit dem Hohlrad 48 gekoppelt. Die Kupplung 70 koppelt das Hohlrad 58 und den Träger 22 gezielt mit dem Hohlrad 38 und dem Sonnenrad 46.

Wie in Tabelle 2 gezeigt, erzeugt das Einrücken der Kupplungen und Bremsen in Dreierkombinationen zehn Vorwärtsgangübersetzungen und eine Rückwärtsgangübersetzung zwischen der Eingangswelle 10 und der Ausgangswelle 12. Ein X zeigt an, dass die Kupplung eingerückt ist, um die Gangübersetzung herzustellen. Wenn die Radsätze von 1 die in Tabelle 1 gezeigten Zähnezahlen haben, haben die Gangübersetzungen die in Tabelle 2 gezeigten Werte. TABELLE 2

	60	62	64	66	68	70	Verhältnis	Stufe
Rückwärts	X	X			X		–4,04	86%
1.	X	X	X				4,70
2.	X	X		X			2,97	1,58
3.		X	X	X			2,03	1,46
4.		X		X		X	1,66	1,22
5.		X	X			X	1,46	1,14
6.		X	X		X		1,26	1,16
7.			X		X	X	1,00	1,26
8.	X		X		X		0,84	1,19
9.	X		X			X	0,69	1,22
10.	X				X	X	0,63	1,09

Alle Schaltungen zwischen benachbarten Gangübersetzungen können durch die koordinierte Freigabe einer Kupplung oder Bremse und das Einrücken einer anderen Kupplung oder Bremse erreicht werden. Ebenso können alle zweistufigen Schaltungen, außer 4. zu 6., und viele der dreistufigen Schaltungen durch die koordinierte Freigabe eines Reibelements und das Einrücken eines anderen Reibelements erreicht werden. Durch Verwendung anderer Kombinationen von Kupplungen für bestimmte Gangübersetzungen sind zusätzliche Schaltungen möglich. Insbesondere kann der 4. Gang durch Einrücken der Kupplung 62 unter Einrücken jeglicher zwei Kupplungen 66, 68 und 70 hergestellt werden. Ebenso kann der 7. Gang durch Einrücken der Kupplung 64, während jegliche zwei Kupplungen 66, 68 und 70 eingerückt werden, hergestellt werden, und der 10. Gang kann durch Einrücken der Bremse 60, während jegliche zwei Kupplungen 66, 68 und 70 eingerückt werden, hergestellt werden. Zum Beispiel kann ein Schalten vom 4. Gang in den 6. Gang durch Einrücken der Kupplung 68, dann Freigeben der Kupplung 66 und dann Koordinieren der Freigabe der Kupplung 70 mit dem Einrücken der Kupplung 64 erreicht werden.
Ein anderes beispielhaftes Getriebe wird in 2 dargestellt. Das Getriebe verwendet vier einfache Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50. Die Eingangswelle 10 ist fest mit dem Träger 32 gekoppelt. Die Ausgangswelle 12 ist fest mit dem Träger 52 gekoppelt. Der Träger 22 ist fest mit dem Hohlrad 58 gekoppelt. Das Sonnenrad 26 ist fest mit dem Sonnenrad 36 gekoppelt. Das Hohlrad 38 ist fest mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt, und das Hohlrad 48 ist fest mit dem Sonnenrad 56 gekoppelt. Die Bremse 60 hält das Sonnenrad 26 und das Sonnenrad 36 gezielt gegen Drehung. Die Bremse 62 hält das Hohlrad 28 gezielt gegen Drehung. Die Kupplung 68 koppelt das Hohlrad 48 und das Sonnenrad 56 gezielt mit der Eingangswelle 10 und dem Träger 32. Das Hohlrad 38 und das Sonnenrad 46 werden durch die Kupplung 70 gezielt mit dem Träger 22 und dem Hohlrad 58 gekoppelt und durch die Kupplung 72 gezielt mit dem Träger 42 gekoppelt. Die Kupplung 74 koppelt den Träger 42 gezielt mit dem Träger 52 und der Ausgangswelle 12.
Obgleich die Kupplung 72 das Hohlrad 38 nicht direkt mit dem Sonnenrad 56 koppelt, wird das Hohlrad 38 durch die Kupplung 72 mit dem Sonnenrad 56 wirkgekoppelt. Wenn die Kupplung 72 eingerückt ist, werden das Sonnenrad 46, der Träger 42 und das Hohlrad 48 zur Drehung als eine Einheit gezwungen. Da das Hohlrad 38 fest mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt ist und das Sonnenrad 56 fest mit dem Hohlrad 48 gekoppelt ist, werden das Hohlrad 38 und das Sonnenrad 46 zur Drehung mit der gleichen Drehzahl gezwungen, wenn die Kupplung 72 eingerückt ist.

Wie in Tabelle 2 gezeigt, erzeugt das Einrücken der Kupplungen und Bremsen in Dreierkombinationen zehn Vorwärtsgangübersetzungen und eine Rückwärtsgangübersetzung zwischen der Eingangswelle 10 und der Ausgangswelle 12. Wenn die Radsätze von 2 die in Tabelle 1 gezeigten Zähnezahlen haben, haben die Gangübersetzungen die in Tabelle 3 gezeigten Werte. TABELLE 3

	60	62	64	70	72	74	Verhältnis	Stufe
Rückwärts	X	X				X	–4,04	86%
1.	X	X	X				4,70
2.	X	X			X		2,97	1,58
3.		X	X		X		2,03	1,46
4.		X		X	X		1,66	1,22
5.		X	X	X			1,46	1,14
6.		X	X			X	1,26	1,16
7.			X	X		X	1,00	1,26
8.	X		X			X	0,84	1,19
9.	X		X	X			0,69	1,22
10.	X			X		X	0,63	1,09

Ein drittes beispielhaftes Getriebe wird in 3 dargestellt. Das Getriebe verwendet vier einfache Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50. Die Eingangswelle 10 ist fest mit dem Träger 32 gekoppelt. Die Ausgangswelle 12 ist fest mit dem Träger 42 und dem Träger 52 gekoppelt. Das Hohlrad 28 wird durch das Getriebegehäuse 14 gegen Drehung festgehalten. Das Sonnenrad 26 ist fest mit dem Sonnenrad 36 gekoppelt. Das Hohlrad 48 ist fest mit dem Sonnenrad 56 gekoppelt. Die Bremse 60 hält das Sonnenrad 26 und das Sonnenrad 36 gezielt gegen Drehung. Das Hohlrad 58 wird durch die Kupplung 70 gezielt mit dem Hohlrad 38 und dem Sonnenrad 46 gekoppelt und durch die Kupplung 76 gezielt mit dem Träger 22 gekoppelt. Die Kupplung 64 koppelt die Eingangswelle 10 gezielt mit dem Sonnenrad 56. Das Hohlrad 38 wird durch die Kupplung 66 gezielt mit dem Hohlrad 48 und dem Sonnenrad 56 gekoppelt und durch die Kupplung 78 gezielt mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt.

Wie in Tabelle 2 gezeigt, erzeugt das Einrücken der Kupplungen und Bremsen in Dreierkombinationen zehn Vorwärtsgangübersetzungen und eine Rückwärtsgangübersetzung zwischen der Eingangswelle 10 und der Ausgangswelle 12. Wenn die Radsätze von 3 die in Tabelle 1 gezeigten Zähnezahlen haben, haben die Gangübersetzungen die in Tabelle 4 gezeigten Werte. TABELLE 4

	60	64	66	70	76	78	Verhältnis	Stufe
Rückwärts	X				X	X	–4,04	86%
1.	X	X			X		4,70
2.	X		X		X		2,97	1,58
3.		X	X		X		2,03	1,46
4.			X	X	X		1,66	1,22
5.		X		X	X		1,46	1,14
6.		X			X	X	1,26	1,16
7.		X		X		X	1,00	1,26
8.	X	X				X	0,84	1,19
9.	X	X		X			0,69	1,22
10.	X			X		X	0,63	1,09

4 beschreibt die Getriebe von 3 in Form eines Hebeldiagramms. Es werden Zahnradelemente, die sich um eine gemeinsame Achse drehen und Drehzahlen mit einem festen linearen Verhältnis haben, entlang einem Hebel gemäß ihrer relativen Drehzahlen gezeigt. Die beiden Elemente, die die extremsten Drehzahlen haben, werden an den Endpunkten des Hebels gezeigt. Die verbleibenden Elemente werden an Zwischenpunkten gemäß den Gewichtungsfaktoren gezeigt. Der Hebel 90 entspricht dem Radsatz 20 mit dem Sonnenrad 26 als das 8. Element, dem Träger 22 als 9. Element und dem Hohlrad 28 als das 10. Element. Ebenso entspricht der Hebel 92 dem Radsatz 30 mit dem Sonnenrad 36 als das 2. Element und dem Hohlrad 38 als das 1. Element. Schließlich entspricht der Hebel 94 den Radsätzen 40 und 50, wobei das 3. Element dem Hohlrad 48 und dem Sonnenrad 56 entspricht, das 4. Element dem Hohlrad 58 entspricht und das 5. Element dem Sonnenrad 46 entspricht. Jede feste Zahnradanordnung mit vier Elementen, die die vorgegebenen Drehzahlverhältnisse mit geeigneten Gewichtungsfaktoren vorgibt, kann anstelle der Radsätze 40 und 50 von 3 verwendet werden, ohne dass sich dies auf die Getriebegangübersetzungen auswirkt. Jegliche Kombination aus zwei Planetenradsätzen mit zwei Elementen, die jeweils fest mit zwei Elementen der anderen verbunden sind, bilden eine feste Zahnradanordnung mit vier Elementen. Einige feste Zahnradanordnungen sind hinsichtlich Packaging, Leistung und Planetenraddrehzahlen gegenüber anderen bevorzugt.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen, die von den Ansprüchen umfasst werden, beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Verschiedene Ausführungsformen könnten zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften beschrieben worden sein, jedoch können, wie für den Durchschnittsfachmann offensichtlich ist, zwischen einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, die von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig sind. Diese Merkmale können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Fig. 4

In

Ein

Out

Aus

1st

1.

2nd

2.

3rd

3.

4th

4.

5th

5.

8th

8.

9th

9.

10th

10.

Claims

Getriebe, das Folgendes umfasst: eine Eingangswelle; eine Ausgangswelle; ein Getriebegehäuse; und einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten einfachen Planetenradsatz, wobei jeder einfache Planetenradsatz ein Sonnenrad, einen Planetenträger, ein Hohlrad und mehrere Planetenräder aufweist, die zur Drehung bezüglich des Planetenträgers gestützt werden und in ständigem Kämmeingriff sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad stehen, wobei die Eingangswelle mit dem zweiten Planetenträger fest gekoppelt ist und mit dem vierten Sonnenrad gezielt gekoppelt wird; die Ausgangswelle mit dem vierten Planetenträger fest gekoppelt ist und mit dem dritten Planetenträger gezielt gekoppelt wird; das zweite Sonnenrad mit dem Getriebegehäuse gezielt gekoppelt wird und mit dem ersten Sonnenrad gekoppelt ist; das erste Hohlrad mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist; das vierte Hohlrad mit dem ersten Planetenträger gekoppelt ist und mit dem zweiten Hohlrad gezielt direkt gekoppelt wird; das zweite Hohlrad mit dem dritten Sonnenrad gekoppelt ist und mit dem vierten Sonnenrad gezielt gekoppelt wird; und das dritte Hohlrad mit dem vierten Sonnenrad gekoppelt ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das erste Sonnenrad mit dem zweiten Sonnenrad fest gekoppelt ist; der erste Planetenträger mit dem vierten Hohlrad fest gekoppelt ist; und das erste Hohlrad mit dem Getriebegehäuse gezielt gekoppelt wird.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Sonnenrad mit dem zweiten Sonnenrad fest gekoppelt ist; der erste Planetenträger mit dem vierten Hohlrad gezielt gekoppelt wird; und das erste Hohlrad mit dem Getriebegehäuse fest gekoppelt ist.
Getriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dritte Sonnenrad mit dem zweiten Hohlrad fest gekoppelt ist; der dritte Planetenträger mit der Ausgangswelle fest gekoppelt ist; und das dritte Hohlrad mit dem vierten Sonnenrad gezielt gekoppelt wird.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das dritte Sonnenrad mit dem zweiten Hohlrad fest gekoppelt ist; der dritte Planetenträger mit der Ausgangswelle gezielt gekoppelt wird; und das dritte Hohlrad mit dem vierten Sonnenrad fest gekoppelt ist.
Getriebe nach nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: das dritte Sonnenrad mit dem zweiten Hohlrad gezielt gekoppelt wird; der dritte Planetenträger mit der Ausgangswelle fest gekoppelt ist; und das dritte Hohlrad mit dem vierten Sonnenrad fest gekoppelt ist.
Getriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite Hohlrad mit dem vierten Sonnenrad gezielt gekoppelt wird.
Getriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das zweite Hohlrad mit dem dritten Sonnenrad fest gekoppelt ist; das dritte Hohlrad mit dem vierten Sonnenrad fest gekoppelt ist; und eine Kupplung den dritten Planetenträger gezielt direkt mit dem dritten Sonnenrad oder dem dritten Hohlrad koppelt.
Getriebe, das Folgendes umfasst: eine Eingangswelle; eine Ausgangswelle; eine erste feste Zahnradanordnung, die dazu konfiguriert ist, die Eingangswelle auf Drehung mit einer Drehzahl zwischen den Drehzahlen eines ersten Elements und eines zweiten Elements fest zu beschränken; eine zweite feste Zahnradanordnung, die dazu konfiguriert ist, die Ausgangswelle auf Drehung mit einer Drehzahl zwischen den Drehzahlen eines dritten Elements und eines vierten Elements fest zu beschränken und das vierte Element auf Drehung mit einer Drehzahl zwischen den Drehzahlen eines dritten Elements und eines vierten Elements fest zu beschränken und das vierte Element auf Drehung mit einer Drehzahl zwischen den Drehzahlen des dritten Elements und eines fünften Elements fest zu beschränken; eine erste schaltbare Zahnradanordnung, die dazu konfiguriert ist, das vierte Element auf Drehung mit einer Drehzahl zwischen null und einer Drehzahl des zweiten Elements gezielt zu beschränken; und eine erste Kupplung, die das erste Element gezielt mit dem vierten Element koppelt.
Getriebe nach Anspruch 9, das weiterhin Folgendes umfasst: eine erste Bremse, die das zweite Element gezielt gegen Drehung hält; eine zweite Kupplung, die das dritte Element gezielt mit der Eingangswelle koppelt; eine dritte Kupplung, die das erste Element gezielt mit dem fünften Element koppelt; und eine vierte Kupplung, die das erste Element gezielt mit dem dritten Element koppelt.
Getriebe nach Anspruch 9 oder 10, wobei die erste feste Zahnradanordnung einen einfachen Planetenradsatz mit einem Sonnenrad als das zweite Element, einem mit der Eingangswelle fest gekoppelten Planetenträger, einem Hohlrad als das erste Element und mehreren Planetenrädern, die zur Drehung bezüglich des Planetenträgers gestützt werden und in ständigem Kämmeingriff sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad stehen, umfasst.
Getriebe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die zweite schaltbare Zahnradanordnung Folgendes umfasst: einen ersten einfachen Planetenradsatz mit einem ersten Sonnenrad als das dritte Element, einem mit der Ausgangswelle fest gekoppelten ersten Planetenträger, einem ersten Hohlrad als das vierte Element und mehreren ersten Planetenrädern, die zur Drehung bezüglich des ersten Planetenträgers gestützt werden und in ständigem Kämmeingriff sowohl mit dem ersten Sonnenrad als auch mit dem ersten Hohlrad stehen; einen zweiten einfachen Planetenradsatz mit einem zweiten Sonnenrad als das fünfte Element, einem mit der Ausgangswelle fest gekoppelten zweiten Planetenträger, einem mit dem ersten Sonnenrad fest gekoppelten zweiten Hohlrad und mehreren zweiten Planetenrädern, die zur Drehung bezüglich des zweiten Planetenträgers gestützt werden und in ständigem Kämmeingriff sowohl mit dem zweiten Sonnenrad als auch mit dem zweiten Hohlrad stehen.
Getriebe nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die erste schaltbare Zahnradanordnung Folgendes umfasst: einen einfachen Planetenradsatz mit einem mit dem zweiten Element fest gekoppelten Sonnenrad, einem Planetenträger, einem gegen Drehung festgehaltenen Hohlrad und mehreren Planetenrädern, die zur Drehung bezüglich des Planetenträgers gestützt werden und in ständigem Kämmeingriff sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad stehen; und eine fünfte Kupplung, die den Planetenträger gezielt mit dem vierten Element koppelt.