DE102014203679B4

DE102014203679B4 - Mehrstufiges getriebe

Info

Publication number: DE102014203679B4
Application number: DE102014203679.8A
Authority: DE
Inventors: Robert Scott Lippert; David Allen Janson; Donald Edward Hoffmann; Reid Alan Baldwin
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2034-03-01
Also published as: DE102014203679A1; US20140256499A1; CN104033547B; CN104033547A

Abstract

Getriebe, das Folgendes umfasst:
- ein Getriebegehäuse (14);
- eine Eingangswelle (10);
- eine Ausgangswelle (12);
- eine erste Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: eine erste und eine zweite Welle, einen ersten einfachen Planetenradsatz (40) mit einem mit der ersten Welle fest gekoppelten ersten Sonnenrad (46), einem mit der Ausgangswelle (12) fest gekoppelten ersten Hohlrad (48), einem mit der zweiten Welle fest gekoppelten ersten Planetenträger (42) und mindestens einem Planetenrad (44), das zur Drehung auf dem ersten Planetenträger (42) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem ersten Sonnenrad (46) und dem ersten Hohlrad (48) steht;
- eine zweite Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: einen zweiten einfachen Planetenradsatz (50) mit einem zweiten Sonnenrad (56), einem mit der zweiten Welle fest gekoppelten zweiten Hohlrad (58), einem mit der Ausgangswelle (12) fest gekoppelten zweiten Planetenträger (52) und mindestens einem Planetenrad (54), das zur Drehung auf dem zweiten Planetenträger (52) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem zweiten Sonnenrad (56) und dem zweiten Hohlrad (58) steht, und eine zweite Bremse (70), die dazu konfiguriert ist, das zweite Sonnenrad (56) gezielt gegen Drehung zu halten;
- eine dritte Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: eine dritte Welle (74), einen dritten einfachen Planetenradsatz (20) mit einem mit der Eingangswelle (10) gezielt gekoppelten dritten Sonnenrad (26), einem mit der dritten Welle (74) fest gekoppelten dritten Hohlrad (28), einem dritten Planetenträger (22) und mindestens einem Planetenrad (24), das zur Drehung auf dem dritten Planetenträger (22) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem dritten Sonnenrad (26) und dem dritten Hohlrad (28) steht; einen vierten einfachen Planetenradsatz (30) mit einem mit dem Getriebegehäuse (14) fest gekoppelten vierten Sonnenrad (36), einem mit dem dritten Planetenträger (22) fest gekoppelten vierten Hohlrad (38), einem mit der ersten Welle fest gekoppelten vierten Planetenträger (32) und mindestens einem Planetenrad (34), das zur Drehung auf dem vierten Planetenträger (32) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem vierten Sonnenrad (36) und dem vierten Hohlrad (38) steht; eine dritte Bremse (66), die dazu konfiguriert ist, die dritte Welle (74) gezielt gegen Drehung zu halten; eine zweite Kupplung (60), die dazu konfiguriert ist, die erste Welle gezielt mit der dritten Welle (74) zu koppeln; und
eine dritte Kupplung (62), die dazu konfiguriert ist, die Eingangswelle (10) gezielt mit der dritten Welle (74) zu koppeln;
- eine erste Bremse (72), die dazu konfiguriert ist, die zweite Welle gezielt gegen Drehung zu halten;
- eine erste Kupplung (68), die dazu konfiguriert ist, die zweite Welle gezielt mit der Eingangswelle (10) zu koppeln; und
- eine vierte Kupplung (64), wobei das dritte Sonnenrad (26) durch die vierte Kupplung (64) gezielt mit der Eingangswelle (10) gekoppelt wird.

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 eng gefassten 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.
Einige Fahrzeuge sind mit einem Verteilergetriebe ausgestattet, das die Leistung sowohl zu den Vorderrädern als auch zu den Hinterrädern leitet. Einige Verteilergetriebe stellen mehrere Verteilergetriebeübersetzungen zwischen der Getriebeausgangswelle und dem Differenzial bereit, so dass ein Fahrer einen Hochbereich und einen Niedrigbereich wählen kann. Der Hochbereich kann für den Straßentransport gewählt werden, während der Niedrigbereich dazu verwendet werden kann, höhere Gangstufen für die nicht straßengebundene Verwendung bereitzustellen. Bei einem Zweigang-Verteilergetriebe ist die Gesamtübersetzung das Produkt aus dem Übersetzungsverhältnis und der Verteilergetriebeübersetzung. In einigen Situationen, wie zum Beispiel beim Übergang von Straße zu Gelände oder von Gelände zu Straße, ist es wünschenswert, zwischen Hoch- und Niedrigbereich zu schalten, während sich das Fahrzeug bewegt, vorzugsweise ohne Unterbrechung des Leistungsflusses zu den Fahrzeugrädern. Bei einem Fahrzeug mit Front-Querantrieb schließen Raumbeschränkungen die Verwendung eines Zweigang-Verteilergetriebes in der Regel aus.
Aus der DE 10 2011 056 020 A1 ist ein Planetengetriebezug eines Automatikgetriebes für ein Fahrzeug bekannt. Der Planetengetriebezug weist auf: eine Eingangswelle, die zum Erhalten eines Motordrehmoments konfiguriert ist, eine Ausgangswelle, die zum Ausgeben eines geschalteten Drehmoments konfiguriert ist, einen ersten Verbund-Planetengetriebesatz, der aufweist: einen ersten einfachen Planetengetriebesatz mit einem ersten Sonnenrad, einem ersten Planetenträger und einem ersten Hohlrad als Rotationselemente davon; und einen zweiten einfachen Planetengetriebesatz mit einem zweiten Sonnenrad, einem zweiten Planetenträger und einem zweiten Hohlrad als Rotationselemente davon, einen zweiten Verbund-Planetengetriebesatz, der aufweist: einen dritten einfachen Planetengetriebesatz mit einem dritten Sonnenrad, einem dritten Planetenträger und einem dritten Hohlrad als Rotationselemente davon; und einen vierten einfachen Planetengetriebesatz mit einem vierten Sonnenrad, einem vierten Planetenträger und einem vierten Hohlrad als Rotationselemente davon; sieben Rotationswellen, von denen jede mit nur einem oder mehr Rotationselement/-en unter den Rotationselementen des ersten und des zweiten Verbund-Planetengetriebesatzes verbunden ist; und sieben Reibungselemente mit drei Kupplungen, von denen jede zwischen einer Rotationswelle, die unter den Rotationswellen ausgewählt ist, und der Eingangswelle angeordnet ist, um Drehmomente zu steuern, und mit vier Bremsen, von denen jede eine Rotationswelle, die unter den Rotationswellen ausgewählt ist, selektiv mit einem Getriebegehäuse verbindet.
In der DE 10 2005 010 837 A1 wird ein Mehrganggetriebe beschrieben, welches in der Lage ist, fünf Kriechgangübersetzungsverhältnisse, ein Direktantriebsübersetzungsverhältnis, vier Schnellgangübersetzungsverhältnisse sowie vier Rückwärtsantriebsübersetzungsverhältnisse bereitzustellen. Das Mehrganggetriebe weist vier miteinander verknüpfte Planetengetriebe, Lamellenkupplungen und Bremsen, welche die Getriebeelemente steuern, auf sowie eine Kupplungseinrichtung, welche zwischen Vorwärtsantrieb und Rückwärtsantrieb wechselt, indem sie Getriebekomponenten gegenüber der Rotation des Verteilergetriebes wechselweise festhält und freigibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vorteilhafte Getriebe bereitzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch Getriebe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche betreffen Ausgestaltungsvarianten der erfindungsgemäßen Lösungen.

1 ist ein Schemadiagramm einer ersten Getriebezahnradanordnung.
2 ist ein Schemadiagramm einer zweiten Getriebezahnradanordnung.
3 ist ein Schemadiagramm einer dritten Getriebezahnradanordnung.
4 ist ein Schemadiagramm einer vierten Getriebezahnradanordnung (nicht erfindungsgemäß).
5 ist ein Schemadiagramm einer fünften Getriebezahnradanordnung.

Eine Zahnradanordnung ist eine Zusammenstellung von rotierenden Elementen und Schaltelementen, die dazu konfiguriert ist, spezielle Drehzahlverhältnisse zwischen den rotierenden Elementen vorzugeben. Einige Drehzahlverhältnisse, so genannte feste Drehzahlverhältnisse, werden unabhängig vom Zustand irgendwelcher Schaltelemente vorgegeben. Andere Drehzahlverhältnisse, so genannte gezielte Drehzahlverhältnisse, werden nur vorgegeben, wenn bestimmte Schaltelemente vollständig eingerückt sind. Es besteht ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen einer geordneten Liste von rotierenden Elementen, wenn i) das erste und letzte rotierende Element in der Gruppe so beschränkt sind, dass sie die extremsten Drehzahlen aufweisen, ii) die Drehzahlen der übrigen rotierenden Elemente jeweils so beschränkt sind, dass sie ein gewichtetes Mittel des ersten und letzten Elements sind, und iii) wenn sich die Drehzahlen der rotierenden Elemente unterscheiden, sind sie so beschränkt, dass sie in der aufgeführten Reihenfolge sind, entweder aufsteigend oder abfallend. Die Drehzahl eines Elements ist positiv, wenn sich das Element in einer Richtung dreht, und negativ, wenn sich das Element in der entgegengesetzten Richtung dreht. Ein Stufenwechselgetriebe weist eine Zahnradanordnung auf, die verschiedene Gangübersetzungen zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle gezielt vorgibt.
Rotierende Elemente einer Gruppe sind fest miteinander gekoppelt, wenn sie so beschränkt sind, dass sie sich unter allen Betriebsbedingungen als eine Einheit drehen. Rotierende 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. Ein rotierendes Element oder mehrere rotierende Elemente, die alle fest miteinander gekoppelt sind, kann/können als Welle bezeichnet werden. Im Gegensatz dazu sind zwei rotierende Elemente durch ein Schaltelement gezielt gekoppelt, wenn das Schaltelement sie auf Drehung als eine Einheit beschränkt, wann immer das Schaltelement vollständig eingerückt ist, und sie sich zumindest unter einigen anderen Betriebsbedingungen mit verschiedenen Drehzahlen frei drehen können. Ein Schaltelement, das ein rotierendes Element durch gezieltes Verbinden des Elements mit dem Gehäuse gegen Drehung hält, wird als Bremse bezeichnet. Ein Schaltelement, das zwei oder mehr rotierende Elemente gezielt miteinander koppelt, wird als Kupplung bezeichnet. Schaltelemente können aktiv gesteuerte Vorrichtungen, wie hydraulisch oder elektrisch betätigte Kupplungen oder Bremsen, oder passive Vorrichtungen, wie Freilaufkupplungen oder Bremsen, sein. Zwei rotierende Elemente sind gekoppelt, wenn sie entweder fest oder gezielt gekoppelt sind.
Ein beispielhaftes Getriebe wird in 1 schematisch dargestellt. Das Getriebe verwendet vier einfache Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50. Ein Planetenträger 22 dreht sich um eine Mittelachse und stützt einen Satz von Planetenrädern 24, derart, dass sich die Planetenräder 24 bezüglich des Planetenträgers 22 drehen. Äußere Zahnradzähne an den Planetenrädern 24 kämmen mit äußeren Zahnradzähnen an einem Sonnenrad 26 und mit inneren Zahnradzähnen an einem Hohlrad 28. Das Sonnenrad 26 und das Hohlrad 28 werden zur Drehung um die gleiche Achse wie der Planetenträger 22 gestützt. Die Zahnradsätze 30, 40 und 50 sind ähnlich aufgebaut.
Ein einfacher Planetenradsatz ist eine Art von Zahnradanordnung, die ein festes lineares Drehzahlverhältnis zwischen dem Sonnenrad, dem Planetenträger und dem Hohlrad vorgibt. Andere bekannte Arten von Zahnradanordnungen geben auch ein festes lineares Drehzahlverhältnis zwischen drei rotierenden Elementen vor. Ein Doppelritzel-Planetenradsatz gibt beispielsweise ein festes lineares Drehzahlverhältnis zwischen dem Sonnenrad, dem Hohlrad und dem Planetenträger vor.
Ein empfohlenes Zahnradzähneverhältnis für jeden Planetenradsatz ist in Tabelle 1 aufgeführt. TABELLE 1

Hohlrad 28 / Sonnenrad 26 1,91

Hohlrad 38 / Sonnenrad 36 1,87

Hohlrad 48 / Sonnenrad 46 1,47

Hohlrad 58 / Sonnenrad 56 2,59
Bei dem Getriebe von 1 wird das Sonnenrad 36 gegen Drehung festgehalten, ist der Träger 22 mit dem Hohlrad 38 fest gekoppelt, ist das Hohlrad 28 mit der Zwischenwelle 74 fest gekoppelt, ist der Träger 32 mit dem Sonnenrad 46 fest gekoppelt, ist der Träger 42 mit dem Hohlrad 58 fest gekoppelt und ist die Ausgangswelle 12 mit dem Hohlrad 48 und dem Träger 52 fest gekoppelt. Die Eingangswelle 10 wird durch die Kupplung 64 gezielt mit dem Sonnenrad 26 gekoppelt und durch die Kupplung 62 gezielt mit der Zwischenwelle 74 gekoppelt. Die Zwischenwelle 74 wird durch die Bremse 66 gezielt gegen Drehung gehalten und durch die Kupplung 60 gezielt mit dem Träger 32 und dem Sonnenrad 46 gekoppelt. Der Träger 42 und das Hohlrad 58 werden durch die Bremse 72 gezielt gegen Drehung gehalten und durch die Kupplung 68 gezielt mit der Eingangswelle 10 gekoppelt. Das Sonnenrad 56 wird durch die Bremse 70 gezielt gegen Drehung gehalten.
Verschiedene Kombinationen von Zahnradsätzen, Kupplungen und Bremsen geben gezielt bestimmte Drehzahlverhältnisse vor. Die Kombination aus dem Zahnradsatz 20 und der Kupplung 64 gibt gezielt ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der Eingangswelle 10, dem Hohlrad 38 und der Zwischenwelle 74 vor. Zahnradsatz 30 gibt gezielt ein Schnellgang-Verhältnis zwischen dem Träger 32 und dem Hohlrad 38 vor. Mit anderen Worten, das Hohlrad 38 wird so beschränkt, dass es sich unter allen Betriebsbedingungen schneller dreht als der Träger 32 und in der gleichen Richtung wie dieser. Die Kombination aus den Zahnradsätzen 20 und 30, den Kupplungen 60, 62 und 64 und der Bremse 66 stellt gezielt mehrere Gangübersetzungen zwischen der Eingangswelle 10 und dem Träger 32 her. Insbesondere kann der Träger 32 darauf beschränkt werden, sich mit der gleichen Drehzahl wie die Eingangswelle 10 zu drehen, er kann gegen Drehung gehalten werden und er kann darauf beschränkt werden, sich mit 3 verschiedenen Gangübersetzungen zwischen null und eins zu drehen. Die Kombination aus dem Zahnradsatz 50 und der Bremse 70 gibt gezielt ein Schnellgang-Verhältnis zwischen der Ausgangswelle 12 und dem Träger 42 vor. Mit anderen Worten ist der Träger 42 bei eingerückter Bremse 70 darauf beschränkt, sich schneller als die Ausgangswelle 12 und in dieselbe Richtung zu drehen. Die Kombination aus den Zahnradsätzen 40 und 50, der Kupplung 68 und den Bremsen 70 und 72 stellt gezielt mehrere Gangübersetzungen zwischen dem Träger 32, der Eingangswelle 10 und der Ausgangswelle 12 her. Die Ausgangswelle 12 dreht sich bei eingerückter Bremse 72 in die entgegengesetzte Richtung zum Träger 32. Die Ausgangswelle 12 dreht sich bei eingerückter Bremse 70 in dieselbe Richtung wie der Träger 32, aber mit einer geringeren Drehzahl. Wenn die Kupplung 68 eingerückt ist, wird zwischen dem Träger 32, der Eingangswelle 10 und der Ausgangswelle 12 ein lineares Drehzahlverhältnis hergestellt.

Wie in Tabelle 2 gezeigt, erzeugt das Einrücken der Schaltelemente in Dreierkombinationen zehn Vorwärtsgangübersetzungen und vier Rückwärtsgangübersetzungen zwischen der Eingangswelle 10 und der Ausgangswelle 12. Ein X zeigt an, dass das Schaltelement erforderlich ist, um die Gangübersetzung herzustellen. Ein (X) zeigt an, dass die Kupplung betätigt werden kann, dies aber nicht erforderlich ist. Im 4. Gang stellen die Kupplung 68 und die Bremse 70 den Kraftflussweg zwischen der Eingangswelle 10 und der Ausgangswelle 12 her. Es können auch beliebige der übrigen Schaltelemente betätigt werden. Ein Betätigen der Kupplung 62 gewährleistet, dass alle einstufigen und zweistufigen Schaltungen vom 4. Gang durch Einrücken lediglich eines Schaltelements und Ausrücken lediglich eines Schaltelements erzielt werden können. Wenn die Zahnradsätze die in Tabelle 1 gezeigten Zähnezahlverhältnisse haben, haben die Gangübersetzungen die in Tabelle 2 gezeigten Werte. TABELLE 2

	60	62	64	66	68	70	72	Übersetzung	Stufe
Niedrig Rückw.			X	X			X	-6,57	75%
R1	X		X				X	-3,76
R2		X	X				X	-2,26
R3	X	X					X	-1,47
Niedrig			X	X		X		8,73
1.	X		X			X		4,99	1,75
2.		X	X			X		3,00	1,67
3.	X	X				X		1,95	1,54
4.		(X)			X	X		1,39	1,41
5.	X	X			X			1,00	1,39
6.		X	X		X			0,81	1,24
7.	X		X		X			0,71	1,14
8.			X	X	X			0,66	1,08
9.	X			X	X			0,60	1,10

Das Getriebe stellt sowohl einen Hoch- als auch Niedrigbereichbetrieb ohne ein Zweigang-Verteilergetriebe bereit. Wenn der Fahrer Drive (vorwärts) und Hochbereich wählt, wird das Getriebe durch Einrücken der Kupplungen 60 und 64 und der Bremse 70 für das Anfahren des Fahrzeugs im 1. Gang vorbereitet. Ein Schalten in den 2. Gang kann durch allmähliches Ausrücken der Kupplung 60, während die Kupplung 62 allmählich eingerückt wird, erreicht werden. Zusätzliche Hochschaltungen werden gemäß Tabelle 2 erreicht. Wenn der Fahrer Drive (vorwärts) und Niedrigbereich wählt, wird das Getriebe durch Einrücken der Kupplung 64 und der Bremsen 66 und 70 für das Anfahren des Fahrzeugs vorbereitet. Ein Schalten in den 1. Gang kann durch allmähliches Ausrücken der Bremse 66, während die Kupplung 60 allmählich eingerückt wird, erreicht werden. Wenn die Bremse 66 eine Freilaufkupplung enthält, wird die Freilaufkupplung bei Einrücken der Kupplung 60 passiv ausgerückt, wodurch keine aktive Steuerung des Ausrückens mehr erforderlich ist. Zusätzliches Schalten in die Vorwärtsgangstufen kann wie oben beschrieben für den Hochbereich erreicht werden.
Wenn der Fahrer Rückwärtsgang und Hochbereich auswählt, wird das Getriebe durch Einrücken der Kupplungen 60 und 64 und der Bremse 72 für das Anfahren des Fahrzeugs in dem ersten Gang vorbereitet. Wenn der Fahrer Rückwärtsgang und Niedrigbereich auswählt, wird das Getriebe durch Einrücken der Kupplung 64 und der Bremsen 66 und 72 für das Anfahren des Fahrzeugs vorbereitet. Schalten in den Hochbereich-Rückwärtsgang kann ohne Leistungsunterbrechung durch allmähliches Ausrücken der Bremse 66 und gleichzeitiges allmähliches Einrücken der Kupplung 60 erreicht werden. Die Bremse 72 wird in allen Rückwärtsgangstufen verwendet und in keiner der Vorwärtsgangstufen verwendet. Folglich kann die Bremse 72 eine Sperrklinke sein, die nur einen vollständig eingerückten Zustand und einen vollständig ausgerückten Zustand hat, im Gegensatz zu einer Reibbremse, die Drehmoment in einem teilweise eingerückten rutschenden Zustand übertragen kann.
Ein zweites beispielhaftes Getriebe wird in 2 dargestellt. Das Getriebe verwendet vier einfache Planetenradsätze mit vorgeschlagenen Zähnezahlverhältnissen, wie in Tabelle 1 gezeigt. Die Eingangswelle 10 ist fest mit dem Sonnenrad 26 gekoppelt, das Sonnenrad 36 wird gegen Drehung festgehalten, der Träger 22 ist fest mit dem Hohlrad 38 gekoppelt, der Träger 32 ist fest mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt, der Träger 42 ist fest mit dem Hohlrad 58 gekoppelt, und die Ausgangswelle 12 ist fest mit dem Hohlrad 48 und dem Träger 52 gekoppelt. Die Zwischenwelle 74 wird durch die Kupplung 60 gezielt mit dem Träger 32 gekoppelt, durch die Kupplung 62 gezielt mit der Eingangswelle 10 gekoppelt, durch die Kupplung 64' gezielt mit dem Hohlrad 28 gekoppelt und durch die Bremse 66 gezielt gegen Drehung gehalten. Durch die Betätigung von zwei der drei Kupplungen werden die entsprechenden beiden rotierenden Elemente gezielt gekoppelt. Durch die Betätigung von einer der drei Kupplungen und der Bremse wird das entsprechende rotierende Element gezielt gegen Drehung gehalten. Der Träger 42 und das Hohlrad 58 werden durch die Bremse 72 gezielt gegen Drehung gehalten und durch die Kupplung 68 gezielt mit der Eingangswelle 10 gekoppelt. Das Sonnenrad 56 wird durch die Bremse 70 gezielt gegen Drehung gehalten.
Das Getriebe von 2 wird auf gleiche Weise wie das Getriebe von 1 betätigt. Die optionale Freilaufbremse 76 kann die Zwischenwelle 74 passiv an einer Drehung in eine Richtung hindern, während sie eine Drehung in die andere Richtung gestattet. Wenn die Freilaufbremse 76 vorgesehen ist, dann muss die Bremse 66 nicht eingerückt werden, um Leistung entweder in Niedrig oder Niedrig Rückwärtsgang in die Vorwärtsrichtung zu übertragen. Die optionale Freilaufbremse 76 vereinfacht das Schalten von Niedrig in den ersten Gang, da es nicht erforderlich ist, ein lastabgebendes Schaltelement unter Zusammenwirkung mit einem lastannehmenden Schaltelement aktiv zu steuern.
Ein drittes beispielhaftes Getriebe wird in 3 dargestellt. Das Getriebe verwendet vier einfache Planetenradsätze mit vorgeschlagenen Zähnezahlverhältnissen, wie in Tabelle 1 gezeigt. Die Eingangswelle 10 ist fest mit dem Sonnenrad 26 gekoppelt, das Sonnenrad 36 wird gegen Drehung gehalten, das Hohlrad 28 ist fest mit der Zwischenwelle 74 gekoppelt, der Träger 32 ist fest mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt, der Träger 42 ist fest mit dem Hohlrad 58 gekoppelt, und die Ausgangswelle 12 ist fest mit dem Hohlrad 48 und dem Träger 52 gekoppelt. Die Zwischenwelle 74 wird durch die Kupplung 60 gezielt mit dem Träger 32 gekoppelt und durch die Bremse 66 gezielt gegen Drehung gehalten. Der Träger 22 wird durch die Kupplung 62' gezielt mit der Eingangswelle 10 gekoppelt, wodurch die Eingangswelle 10 gezielt und indirekt mit der Zwischenwelle 74 gekoppelt wird. Der Träger 22 wird durch die Kupplung 64" auch gezielt mit dem Hohlrad 38 gekoppelt. Der Träger 42 und das Hohlrad 58 werden durch die Bremse 72 gezielt gegen Drehung gehalten und durch die Kupplung 68 gezielt mit der Eingangswelle 10 gekoppelt. Das Sonnenrad 56 wird durch die Bremse 70 gezielt gegen Drehung gehalten. Das Getriebe von 3 wird auf gleiche Weise wie die Getriebe der 1 und 2 betätigt.
Ein viertes beispielhaftes Getriebe (nicht erfindungsgemäß) wird in 4 dargestellt. Das Getriebe verwendet vier einfache Planetenradsätze mit vorgeschlagenen Zähnezahlverhältnissen, wie in Tabelle 1 gezeigt. Die Eingangswelle 10 ist fest mit dem Sonnenrad 26 gekoppelt, das Sonnenrad 28 ist fest mit der Zwischenwelle 74 gekoppelt, der Träger 22 ist fest mit dem Hohlrad 38 gekoppelt, der Träger 32 ist fest mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt, der Träger 42 ist fest mit dem Hohlrad 58 gekoppelt, und die Ausgangswelle 12 ist fest mit dem Hohlrad 48 und dem Träger 52 gekoppelt. Die Zwischenwelle 74 wird durch die Kupplung 60 gezielt mit dem Träger 32 gekoppelt, durch die Kupplung 62 gezielt mit der Eingangswelle 10 gekoppelt und durch die Bremse 66 gezielt gegen Drehung gehalten. Das Sonnenrad 36 wird durch die Bremse 64''' gezielt gegen Drehung gehalten. Der Träger 42 und das Hohlrad 58 werden durch die Bremse 72 gezielt gegen Drehung gehalten und durch die Kupplung 68 gezielt mit der Eingangswelle 10 gekoppelt. Das Sonnenrad 56 wird durch die Bremse 70 gezielt gegen Drehung gehalten. Das Getriebe von 4 wird auf gleiche Weise wie die Getriebe der 1-3 betätigt.
Ein fünftes beispielhaftes Getriebe wird in 5 dargestellt. Dieses Getriebe verwendet drei einfache Planetenradsätze 20, 30 und 40 mit vorgeschlagenen Zähnezahlen, wie in Tabelle 1 gezeigt. Diese einfachen Planetenradsätze weisen ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Träger, die sich um eine zentrale Achse drehen, auf. Darüber hinaus werden Achsübertragungszahnräder 84 und 88 zur Drehung um diese zentrale Achse gestützt. Das Zahnrad 84 ist radial größer als das Zahnrad 88. Die Vorgelegewelle 78 erstreckt sich parallel zu der zentralen Achse, ist aber von der zentralen Achse versetzt. Die Achsübertragungszahnräder 82 und 86 werden zur Drehung um die Achse der Vorgelegewelle 78 gestützt. Die Achsübertragungszahnräder 82 und 86 kämmen kontinuierlich mit den Achsübertragungszahnrädern 84 bzw. 88.
Die Eingangswelle 10 ist fest mit dem Sonnenrad 26 gekoppelt, das Sonnenrad 36 wird gegen Drehung festgehalten, der Träger 22 ist fest mit dem Hohlrad 38 gekoppelt, der Träger 32 ist fest mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt, der Träger 42 ist fest mit dem Achsübertragungszahnrad 88 gekoppelt, das Achsübertragungszahnrad 82 ist fest mit der Vorgelegewelle 78 gekoppelt, und die Ausgangswelle 12 ist fest mit dem Hohlrad 48 und dem Achsübertragungszahnrad 84 gekoppelt. Die Zwischenwelle 74 wird durch die Kupplung 60 gezielt mit dem Träger 32 gekoppelt, durch die Kupplung 62 gezielt mit der Eingangswelle 10 gekoppelt, durch die Kupplung 64' gezielt mit dem Hohlrad 28 gekoppelt und durch die Bremse 66 gezielt gegen Drehung gehalten. Der Träger 42 und das Achsübertragungszahnrad 88 werden durch die Bremse 72 gezielt gegen Drehung gehalten und durch die Kupplung 68 gezielt mit der Eingangswelle 10 gekoppelt. Das Achsübertragungszahnrad 86 wird durch die Kupplung 70' gezielt mit der Vorgelegewelle 78 gekoppelt. Diese Anordnung kann für Vorderradantriebsgetriebe, bei dem ein Achstransfer von der Motorachse auf die Differenzialachse erforderlich ist, geeignet sein.
Verschiedene Kombinationen von Zahnradsätzen, Achsübertragungszahnrädern, Kupplungen und Bremsen geben gezielt bestimmte Drehzahlverhältnisse vor. Die Kombination aus den Achsübertragungszahnrädern 82, 84, 86, 88 und der Kupplung 70' gibt gezielt ein Schnellgang-Verhältnis zwischen der Eingangswelle 12 und dem Sonnenrad 42 vor. Mit anderen Worten ist der Träger 42 bei eingerückter Kupplung 70' darauf beschränkt, sich schneller als die Ausgangswelle 12 und in dieselbe Richtung zu drehen. Als Alternative könnte dieses Drehzahlverhältnis hergestellt werden, wenn das Achsübertragungszahnrad 86 fest mit der Vorgelegewelle 78 gekoppelt ist und eines der Zahnräder 82, 84 oder 88 gezielt mit der jeweiligen Welle gekoppelt wird. Bei einigen Ausführungsformen können die Achsübertragungszahnräder 82 und 84 zur Übertragung von Leistung von der Ausgangswelle 12 auf ein auf einer parallelen Achse positioniertes Differenzial verwendet werden. Bei diesen Ausführungsformen müssen die Zahnräder 82 und 84 fest mit den jeweiligen Wellen gekoppelt sein. Die Kombination aus dem Zahnradsatz 40, den Achsübertragungszahnrädern 82, 84, 86 und 88, den Kupplungen 68 und 70 und der Bremse 72 stellt gezielt verschiedene Drehzahlverhältnisse zwischen dem Träger 32, der Eingangswelle 10 und der Ausgangswelle 12 her. Die Ausgangswelle 12 dreht sich bei eingerückter Bremse 72 in die entgegengesetzte Richtung zum Träger 32. Die Ausgangswelle 12 dreht sich bei eingerückter Kupplung 70' in dieselbe Richtung wie der Träger 32, aber mit einer geringeren Drehzahl. Wenn die Kupplung 68 eingerückt ist, wird zwischen dem Träger 32, der Eingangswelle 10 und der Ausgangswelle 12 ein lineares Drehzahlverhältnis hergestellt. Das Getriebe von 5 wird auf gleiche Weise wie die Getriebe der 1-4 betätigt.

Claims

Getriebe, das Folgendes umfasst: - ein Getriebegehäuse (14); - eine Eingangswelle (10); - eine Ausgangswelle (12); - eine erste Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: eine erste und eine zweite Welle, einen ersten einfachen Planetenradsatz (40) mit einem mit der ersten Welle fest gekoppelten ersten Sonnenrad (46), einem mit der Ausgangswelle (12) fest gekoppelten ersten Hohlrad (48), einem mit der zweiten Welle fest gekoppelten ersten Planetenträger (42) und mindestens einem Planetenrad (44), das zur Drehung auf dem ersten Planetenträger (42) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem ersten Sonnenrad (46) und dem ersten Hohlrad (48) steht; - eine zweite Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: einen zweiten einfachen Planetenradsatz (50) mit einem zweiten Sonnenrad (56), einem mit der zweiten Welle fest gekoppelten zweiten Hohlrad (58), einem mit der Ausgangswelle (12) fest gekoppelten zweiten Planetenträger (52) und mindestens einem Planetenrad (54), das zur Drehung auf dem zweiten Planetenträger (52) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem zweiten Sonnenrad (56) und dem zweiten Hohlrad (58) steht, und eine zweite Bremse (70), die dazu konfiguriert ist, das zweite Sonnenrad (56) gezielt gegen Drehung zu halten; - eine dritte Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: eine dritte Welle (74), einen dritten einfachen Planetenradsatz (20) mit einem mit der Eingangswelle (10) gezielt gekoppelten dritten Sonnenrad (26), einem mit der dritten Welle (74) fest gekoppelten dritten Hohlrad (28), einem dritten Planetenträger (22) und mindestens einem Planetenrad (24), das zur Drehung auf dem dritten Planetenträger (22) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem dritten Sonnenrad (26) und dem dritten Hohlrad (28) steht; einen vierten einfachen Planetenradsatz (30) mit einem mit dem Getriebegehäuse (14) fest gekoppelten vierten Sonnenrad (36), einem mit dem dritten Planetenträger (22) fest gekoppelten vierten Hohlrad (38), einem mit der ersten Welle fest gekoppelten vierten Planetenträger (32) und mindestens einem Planetenrad (34), das zur Drehung auf dem vierten Planetenträger (32) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem vierten Sonnenrad (36) und dem vierten Hohlrad (38) steht; eine dritte Bremse (66), die dazu konfiguriert ist, die dritte Welle (74) gezielt gegen Drehung zu halten; eine zweite Kupplung (60), die dazu konfiguriert ist, die erste Welle gezielt mit der dritten Welle (74) zu koppeln; und eine dritte Kupplung (62), die dazu konfiguriert ist, die Eingangswelle (10) gezielt mit der dritten Welle (74) zu koppeln; - eine erste Bremse (72), die dazu konfiguriert ist, die zweite Welle gezielt gegen Drehung zu halten; - eine erste Kupplung (68), die dazu konfiguriert ist, die zweite Welle gezielt mit der Eingangswelle (10) zu koppeln; und - eine vierte Kupplung (64), wobei das dritte Sonnenrad (26) durch die vierte Kupplung (64) gezielt mit der Eingangswelle (10) gekoppelt wird.
Getriebe, das Folgendes umfasst: - ein Getriebegehäuse (14); - eine Eingangswelle (10); - eine Ausgangswelle (12); - eine erste Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: eine erste und eine zweite Welle, einen ersten einfachen Planetenradsatz (40) mit einem mit der ersten Welle fest gekoppelten ersten Sonnenrad (46), einem mit der Ausgangswelle (12) fest gekoppelten ersten Hohlrad (48), einem mit der zweiten Welle fest gekoppelten ersten Planetenträger (42) und mindestens einem Planetenrad (44), das zur Drehung auf dem ersten Planetenträger (42) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem ersten Sonnenrad (46) und dem ersten Hohlrad (48) steht; - eine zweite Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: einen zweiten einfachen Planetenradsatz (50) mit einem zweiten Sonnenrad (56), einem mit der zweiten Welle fest gekoppelten zweiten Hohlrad (58), einem mit der Ausgangswelle (12) fest gekoppelten zweiten Planetenträger (52) und mindestens einem Planetenrad (54), das zur Drehung auf dem zweiten Planetenträger (52) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem zweiten Sonnenrad (56) und dem zweiten Hohlrad (58) steht, und eine zweite Bremse (70), die dazu konfiguriert ist, das zweite Sonnenrad (56) gezielt gegen Drehung zu halten; - eine dritte Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: eine dritte Welle (74), einen dritten einfachen Planetenradsatz (20) mit einem mit der Eingangswelle (10) fest gekoppelten dritten Sonnenrad (26), einem mit der dritten Welle (74) gezielt gekoppelten dritten Hohlrad (28), einem dritten Planetenträger (22) und mindestens einem Planetenrad (24), das zur Drehung auf dem dritten Planetenträger (22) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem dritten Sonnenrad (26) und dem dritten Hohlrad (28) steht; einen vierten einfachen Planetenradsatz (30) mit einem mit dem Getriebegehäuse (14) fest gekoppelten vierten Sonnenrad (36), einem mit dem dritten Planetenträger (22) fest gekoppelten vierten Hohlrad (38), einem mit der ersten Welle fest gekoppelten vierten Planetenträger (32) und mindestens einem Planetenrad (34), das zur Drehung auf dem vierten Planetenträger (32) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem vierten Sonnenrad (36) und dem vierten Hohlrad (38) steht; eine dritte Bremse (66), die dazu konfiguriert ist, die dritte Welle (74) gezielt gegen Drehung zu halten; eine zweite Kupplung (60), die dazu konfiguriert ist, die erste Welle gezielt mit der dritten Welle (74) zu koppeln; und eine dritte Kupplung (62), die dazu konfiguriert ist, die Eingangswelle (10) gezielt mit der dritten Welle (74) zu koppeln; - eine erste Bremse (72), die dazu konfiguriert ist, die zweite Welle gezielt gegen Drehung zu halten; - eine erste Kupplung (68), die dazu konfiguriert ist, die zweite Welle gezielt mit der Eingangswelle (10) zu koppeln; und - eine vierte Kupplung (64'), wobei das dritte Hohlrad (28) durch die vierte Kupplung (64') gezielt mit der dritten Welle (74) gekoppelt wird.
Getriebe, das Folgendes umfasst: - ein Getriebegehäuse (14), - eine Eingangswelle (10); - eine Ausgangswelle (12); - eine erste Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: eine erste und eine zweite Welle, einen ersten einfachen Planetenradsatz (40) mit einem mit der ersten Welle fest gekoppelten ersten Sonnenrad (46), einem mit der Ausgangswelle (12) fest gekoppelten ersten Hohlrad (48), einem mit der zweiten Welle fest gekoppelten ersten Planetenträger (42) und mindestens einem Planetenrad (44), das zur Drehung auf dem ersten Planetenträger (42) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem ersten Sonnenrad (46) und dem ersten Hohlrad (48) steht; - eine zweite Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: einen zweiten einfachen Planetenradsatz (50) mit einem zweiten Sonnenrad (56), einem mit der zweiten Welle fest gekoppelten zweiten Hohlrad (58), einem mit der Ausgangswelle (12) fest gekoppelten zweiten Planetenträger (52) und mindestens einem Planetenrad (54), das zur Drehung auf dem zweiten Planetenträger (52) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem zweiten Sonnenrad (56) und dem zweiten Hohlrad (58) steht, und eine zweite Bremse (70), die dazu konfiguriert ist, das zweite Sonnenrad (56) gezielt gegen Drehung zu halten; - eine dritte Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: eine dritte Welle (74), einen dritten einfachen Planetenradsatz (20) mit einem mit der Eingangswelle (10) fest gekoppelten dritten Sonnenrad (26), einem mit der dritten Welle (74) fest gekoppelten dritten Hohlrad (28), einem dritten Planetenträger (22) und mindestens einem Planetenrad (24), das zur Drehung auf dem dritten Planetenträger (22) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem dritten Sonnenrad (26) und dem dritten Hohlrad (28) steht; einen vierten einfachen Planetenradsatz (30) mit einem mit dem Getriebegehäuse (14) fest gekoppelten vierten Sonnenrad (36), einem mit dem dritten Planetenträger (22) gezielt gekoppelten vierten Hohlrad (38), einem mit der ersten Welle fest gekoppelten vierten Planetenträger (32) und mindestens einem Planetenrad (34), das zur Drehung auf dem vierten Planetenträger (32) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem vierten Sonnenrad (36) und dem vierten Hohlrad (38) steht; eine dritte Bremse (66), die dazu konfiguriert ist, die dritte Welle (74) gezielt gegen Drehung zu halten; eine zweite Kupplung (60), die dazu konfiguriert ist, die erste Welle gezielt mit der dritten Welle (74) zu koppeln; und eine dritte Kupplung (62`), die dazu konfiguriert ist, die Eingangswelle (10) gezielt mit dem dritten Planetenträger (22) zu koppeln; - eine erste Bremse (72), die dazu konfiguriert ist, die zweite Welle gezielt gegen Drehung zu halten; - eine erste Kupplung (68), die dazu konfiguriert ist, die zweite Welle gezielt mit der Eingangswelle (10) zu koppeln; und - eine vierte Kupplung (64"), wobei das vierte Hohlrad (38) durch die vierte Kupplung (64") gezielt mit dem dritten Planetenträger (22) gekoppelt wird.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die dritte Bremse (66) Folgendes umfasst: eine Reibbremse; und eine passive Freilaufbremse (76).
Getriebe, das Folgendes umfasst: - ein Getriebegehäuse (14), - eine Eingangswelle (10); - eine Ausgangswelle (12); - eine erste Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: eine erste und eine zweite Welle, einen ersten einfachen Planetenradsatz (40) mit einem mit der ersten Welle fest gekoppelten ersten Sonnenrad (46), einem mit der Ausgangswelle (12) fest gekoppelten ersten Hohlrad (48), einem mit der zweiten Welle fest gekoppelten ersten Planetenträger (42) und mindestens einem Planetenrad (44), das zur Drehung auf dem ersten Planetenträger (42) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem ersten Sonnenrad (46) und dem ersten Hohlrad (48) steht; - eine zweite Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: eine Vorgelegewelle (78), die sich im Wesentlichen parallel zur Ausgangswelle (12) erstreckt; ein mit der Ausgangswelle (12) fest gekoppeltes erstes Achsübertragungszahnrad (84); ein mit der Vorgelegewelle (78) fest gekoppeltes und in ständigem Kämmeingriff mit dem ersten Achsübertragungszahnrad (84) stehendes zweites Achsübertragungszahnrad (82); ein mit der zweiten Welle fest gekoppeltes drittes Achsübertragungszahnrad (88); und ein mit der Vorgelegewelle (78) gezielt gekoppeltes und in ständigem Kämmeingriff mit dem dritten Achsübertragungszahnrad (88) stehendes viertes Achsübertragungszahnrad (86); - eine dritte Zahnradanordnung, die Folgendes umfasst: eine dritte Welle (74), einen dritten einfachen Planetenradsatz (20) mit einem mit der Eingangswelle (10) fest gekoppelten dritten Sonnenrad (26), einem mit der dritten Welle (74) gezielt gekoppelten dritten Hohlrad (28), einem dritten Planetenträger (22) und mindestens einem Planetenrad (24), das zur Drehung auf dem dritten Planetenträger (22) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem dritten Sonnenrad (26) und dem dritten Hohlrad (28) steht; einen vierten einfachen Planetenradsatz (30) mit einem mit dem Getriebegehäuse (14) fest gekoppelten vierten Sonnenrad (36), einem mit dem dritten Planetenträger (22) fest gekoppelten vierten Hohlrad (38), einem mit der ersten Welle fest gekoppelten vierten Planetenträger (32) und mindestens einem Planetenrad (34), das zur Drehung auf dem vierten Planetenträger (32) gestützt wird und in ständigem Kämmeingriff mit dem vierten Sonnenrad (36) und dem vierten Hohlrad (38) steht; eine zweite Bremse (66), die dazu konfiguriert ist, die dritte Welle (74) gezielt gegen Drehung zu halten; eine zweite Kupplung (60), die dazu konfiguriert ist, die erste Welle gezielt mit der dritten Welle (74) zu koppeln; und eine dritte Kupplung (62), die dazu konfiguriert ist, die Eingangswelle (10) gezielt mit der dritten Welle (74) zu koppeln; - eine erste Bremse (72), die dazu konfiguriert ist, die zweite Welle gezielt gegen Drehung zu halten; - eine erste Kupplung (68), die dazu konfiguriert ist, die zweite Welle gezielt mit der Eingangswelle (10) zu koppeln; - eine vierte Kupplung (64'), wobei das dritte Hohlrad (28) durch die vierte Kupplung (64') gezielt mit der dritten Welle (74) gekoppelt wird; und - eine fünfte Kupplung (70`), wobei das Achsübertragungszahnrad (86) durch die fünfte Kupplung (70') gezielt mit der Vorlegewelle (78) gekoppelt wird.
Getriebe nach Anspruch 5, wobei die zweite Bremse (66) Folgendes umfasst: eine Reibbremse; und eine passive Freilaufbremse (76).
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Bremse (72) eine Sperrklinke ist.