DE102014212959A1

DE102014212959A1 - Mehrstufiges Getriebe

Info

Publication number: DE102014212959A1
Application number: DE201410212959
Authority: DE
Inventors: Donald Edward Hoffman
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2015-01-15
Anticipated expiration: 2034-07-04
Also published as: CN104279277A; DE102014212959B4; CN104279277B; US8986155B2; US20150018156A1

Abstract

Eine Gruppe von Getriebezahnradanordnungen erzeugt mehrere Vorwärtsgangübersetzungen und eine oder mehrere Rückwärtsgangübersetzungen durch gezieltes Einrücken von Schaltelementen in verschiedenen Kombinationen. Ein Eingang und ein Ausgang sind vorgesehen. Drei Planetenradsätze sind an einer bezüglich der Eingangsachse und der Ausgangsachse versetzten Stelle positioniert. Achsübertragungszahnräder sind zum Übertragen von Drehenergie vom Eingang auf einen der Planetenradsätze und von einem der Planetenradsätze auf den Ausgang vorgesehen.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende 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 Kraft 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 an der Fahrzeugstruktur angebrachtes Gehäuse, einen durch eine Motorkurbelwelle oftmals über eine Anfahrvorrichtung, wie zum Beispiel einen Drehmomentwandler, angetriebenen Eingang und einen die Fahrzeugräder oftmals über eine Differenzialanordnung, die gestattet, dass sich das linke und das rechte Rad mit leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, wenn das Fahrzeug abbiegt, antreibenden Ausgang auf. Bei Fahrzeugen mit Vorderradantrieb mit quer angebrachten Motoren ist die Motorkurbelwellenachse in der Regel von der geometrischen Achse der Achse versetzt.
Eine gebräuchliche Art von Automatikgetriebe verwendet eine Zusammenstellung von Kupplungen und Bremsen. Verschiedene Untergruppen der Kupplungen und Bremsen werden zur Herstellung der verschiedenen Gangübersetzungen eingerückt. Eine gebräuchliche Kupplungsart verwendet ein Kupplungspaket mit Trennplatten, die durch eine Keilverbindung mit einem Gehäuse verbunden und von durch eine Keilverbindung mit einer rotierenden Schale verbundenen Reibplatten durchsetzt sind. Wenn die Trennplatten und die Reibplatten zusammengedrückt werden, kann Drehmoment zwischen dem Gehäuse und der Schale übertragen werden. In der Regel wird eine Trennplatte, die so genannte Reaktionsplatte, an einem Ende des Kupplungspakets axial am Gehäuse gehalten. Ein Kolben legt am gegenüberliegenden Ende des Kupplungspakets eine Axialkraft an eine Trennplatte, die so genannte Druckplatte, an, wodurch das Kupplungspaket komprimiert wird. Die Kolbenkraft wird durch Zufuhr von Druckfluid zu einer Kammer zwischen dem Gehäuse und dem Kolben erzeugt. Bei einer Bremse kann das Gehäuse in das Getriebegehäuse integriert sein. Bei einer Kupplung dreht sich das Gehäuse. Während das Druckfluid von dem stationären Getriebegehäuse zu dem rotierenden Gehäuse strömt, muss es möglicherweise eine oder mehrere Grenzflächen zwischen Komponenten überqueren, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen. An jeder Grenzfläche leiten Dichtungen die Strömung von einer Öffnung in einer Komponente in eine Öffnung in der damit zusammenwirkenden Komponente.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Getriebe einen zur Drehung um eine Eingangsachse konfigurierten Eingang und einen zur Drehung um eine Ausgangsachse konfigurierten Ausgang. Ein drittes Achsübertragungszahnrad ist am Eingang befestigt. Ein viertes Achsübertragungszahnrad ist zur Drehung um die Ausgangsachse konfiguriert und in ständigem Kämmeingriff mit dem dritten Achsübertragungszahnrad. Ein zweiter einfacher Planetenradsatz enthält ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Träger und ein fest mit dem Ausgang gekoppeltes zweites Hohlrad. Ein dritter einfacher Planetenradsatz enthält ein drittes Sonnenrad, einen dritten Träger und ein fest mit dem vierten Achsübertragungszahnrad gekoppeltes drittes Hohlrad. Ein zweites Schaltelement ist dazu konfiguriert, das zweite Sonnenrad gezielt mit dem dritten Träger zu koppeln. Ein drittes Schaltelement ist dazu konfiguriert, das dritte Sonnenrad gezielt gegen Drehung zu halten. Ein viertes Schaltelement ist dazu konfiguriert, den zweiten Träger gezielt gegen Drehung zu halten. Ein sechstes Schaltelement ist dazu konfiguriert, das zweite Sonnenrad gezielt mit dem dritten Sonnenrad zu koppeln. Ein erstes Achsübertragungszahnrad ist am Eingang befestigt und ein zweites Achsübertragungszahnrad ist zur Drehung um die Ausgangsachse konfiguriert und in ständigem Kämmeingriff mit dem ersten Achsübertragungszahnrad.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Getriebe ferner ein fünftes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, den zweiten Träger gezielt mit dem zweiten Achsübertragungszahnrad zu koppeln.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Getriebe ferner einen ersten einfachen Planetenradsatz, der ein fest mit dem zweiten Sonnenrad gekoppeltes erstes Sonnenrad, einen fest mit dem Ausgang gekoppelten ersten Träger und ein erstes Hohlrad aufweist, und ein erstes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, das erste Hohlrad gezielt mit dem dritten Träger zu koppeln.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Getriebe ferner einen ersten einfachen Planetenradsatz, der ein erstes Sonnenrad, einen fest mit dem Ausgang gekoppelten ersten Träger und ein fest mit dem zweiten Träger gekoppeltes erstes Hohlrad aufweist, und ein erstes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, das erste Sonnenrad gezielt mit dem dritten Träger zu koppeln.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Getriebe ferner einen ersten einfachen Planetenradsatz, der ein erstes Sonnenrad, einen ersten Träger und ein erstes Hohlrad aufweist, und ein erstes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, den ersten Träger gezielt mit dem Ausgang zu koppeln.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Getriebe ferner einen ersten einfachen Planetenradsatz, der ein erstes Sonnenrad, einen ersten Träger und ein fest mit dem dritten Träger gekoppeltes erstes Hohlrad aufweist, und ein erstes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, das erste Sonnenrad gezielt mit dem zweiten Sonnenrad zu koppeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Getriebe einen Eingang, einen Ausgang und eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte Welle. Eine dritte Zahnradanordnung ist dazu konfiguriert, ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der dritten Welle, der vierten Welle, der Ausgangswelle und der zweiten Welle fest vorzugeben. Eine vierte Zahnradanordnung ist dazu konfiguriert, ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der fünften Welle, der sechsten Welle und der siebten Welle fest vorzugeben. Ein zweites Schaltelement ist dazu konfiguriert, die dritte Welle gezielt mit der sechsten Welle zu koppeln. Ein viertes Schaltelement ist dazu konfiguriert, die vierte Welle gezielt gegen Drehung zu halten. Ein sechstes Schaltelement ist dazu konfiguriert, die dritte Welle gezielt mit der fünften Welle zu koppeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Getriebe einen Eingang, einen Ausgang und eine erste, dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte Welle. Eine vierte Zahnradanordnung ist dazu konfiguriert, ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der dritten Welle, der vierten Welle und dem Ausgang fest vorzugeben. Eine fünfte Zahnradanordnung ist dazu konfiguriert, ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der fünften Welle, der sechsten Welle und der siebten Welle fest vorzugeben. Ein zweites Schaltelement ist dazu konfiguriert, die dritte Welle gezielt mit der sechsten Welle zu koppeln. Ein drittes Schaltelement ist dazu konfiguriert, die fünfte Welle gezielt gegen Drehung zu halten. Ein viertes Schaltelement ist dazu konfiguriert, die vierte Welle gezielt gegen Drehung zu halten. Ein sechstes Schaltelement ist dazu konfiguriert, die dritte Welle gezielt mit der fünften Welle zu koppeln.
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.
5 ist ein Schemadiagramm einer fünften Getriebezahnradanordnung.
6 ist ein Schemadiagramm einer sechsten Getriebezahnradanordnung.
7 ist ein Schemadiagramm einer siebten Getriebezahnradanordnung.
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 in dieser Anmeldung offenbart werden, sollen daher nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einem 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 beliebige 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.
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 selektive 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 Übersetzungsverhältnisse 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 werden 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 gekoppelt sind oder gezielt gekoppelt werden.
Ein Element ist ein Getriebeeingang, wenn es dazu ausgeführt ist, fest entweder mit einer Antriebsquelle oder dem Ausgang einer Anfahrvorrichtung gekoppelt zu sein. Eine Antriebsquelle kann zum Beispiel ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor sein. Eine Anfahrvorrichtung kann zum Beispiel ein Drehmomentwandler oder eine Anfahrkupplung sein. Der Eingang kann über einen zum Absorbieren von Torsionsschwingungen ausgeführten Dämpfer mit der Antriebsquelle oder Anfahrvorrichtung gekoppelt sein. Ein Element ist ein Getriebeausgang, wenn es zum Übertragen von Kraft auf Komponenten außerhalb des Getriebes, wie zum Beispiel Fahrzeugräder, ausgeführt ist. Es kann zwischen dem Ausgangselement und der angetriebenen Komponente ein festes Übersetzungsverhältnis bestehen, das nicht 1:1 ist.
Ein beispielhaftes Getriebe wird in 1 schematisch dargestellt. Bei diesem Getriebe dreht sich der Eingang 10 um eine Eingangsachse und wird durch den Motor, vorzugsweise über eine Anfahrvorrichtung wie einen Drehmomentwandler oder eine Anfahrkupplung, angetrieben. Der Ausgang 12 dreht sich um eine Ausgangsachse und überträgt Drehmoment aus dem Getriebe zu beispielsweise einem Differenzial. Ein nicht gezeigtes zusätzliches Zahnrad oder Kettenrad überträgt Kraft vom Ausgang auf das Differenzial, das auf einer dritten Achse angeordnet ist.
Es können verschiedene Vorgelegewellen oder Achsübertragungszahnräder vorgesehen sein. Beispielsweise ist ein erstes Achsübertragungszahnrad 16 am Eingang 10 befestigt und zur Drehung um die Eingangsachse konfiguriert. Ein zweites Achsübertragungszahnrad 17 ist zur Drehung um die Ausgangsachse konfiguriert und in ständigem Kämmeingriff mit dem ersten Achsübertragungszahnrad 16. Das erste und das zweite Achsübertragungszahnrad 16, 17 bilden eine Zahnradanordnung zur Übertragung der Drehung des Eingangs 10 auf eine andere Achse, die von der Eingangsachse versetzt ist. Das erste und das zweite Achsübertragungszahnrad 16, 17 können unterschiedliche Durchmesser aufweisen und können jeweils eine andere Anzahl an Zahnradzähnen enthalten, um Drehenergie von dem ersten Achsübertragungszahnrad 16 auf das zweite Achsübertragungszahnrad 17 bei Änderung der Drehzahl zu übertragen. Als Alternative dazu kann diese Funktion durch andere Arten von Zahnradanordnungen, wie z. B. Ketten und Kettenräder, bereitgestellt werden.
Ähnlich wie das erste und das zweite Achsübertragungszahnrad 16, 17 kann ein drittes Achsübertragungszahnrad 18 auch am Eingang befestigt und in ständigem Kämmeingriff mit einem vierten Achsübertragungszahnrad 19 sein. Das dritte und das vierte Achsübertragungszahnrad 18, 19 wirken auch dahingehend zusammen, Drehung des Eingangs 10 auf die Ausgangsachse zu übertragen. Das erste Achsübertragungszahnrad 16 und das dritte Achsübertragungszahnrad 18 können auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen, um die Erzeugung verschiedener Drehzahlen von verschiedenen Sätzen von Achsübertragungszahnrädern zu ermöglichen. Es können auch weitere Sätze von Achsübertragungszahnrädern vorgesehen sein.
Das Getriebe von 1 verwendet drei einfache Planetenradsätze 20, 30 und 40. Ein einfacher Planetenradsatz ist eine Art feste Zahnradanordnung, obwohl sich der Begriff "Zahnradanordnung" auf einen oder mehrere einfache Planetenradsätze beziehen kann. 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 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 Träger 22 gestützt. Die Zahnradsätze 30 und 40 sind ähnlich dem Zahnradsatz 20 strukturiert und enthalten jeweils Planetenträger 32 bzw. 42, Planetenräder 34 bzw. 44, Sonnenräder 36 bzw. 46 und Hohlräder 38 bzw. 48.
Ein einfacher Planetenradsatz, wie z. B. Zahnradsatz 20, gibt ein festes Drehzahlverhältnis vor. Die Drehzahl des Trägers ist derart beschränkt, dass sie zwischen der Drehzahl des Sonnenrads und der Drehzahl des Hohlrads liegt. 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 von anderen Arten von festen Zahnradanordnungen vorgegeben, die in anderen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung implementiert werden können. Ein Doppelritzel-Planetenradsatz beschränkt beispielsweise die Drehzahl des Hohlrads auf ein gewichtetes Mittel zwischen der Drehzahl des Sonnenrads und der Drehzahl des Trägers.
Die Kombination aus den Achsübertragungszahnrädern 16 und 17 kann als eine erste Zahnradanordnung bezeichnet werden. Die Kombination aus den Achsübertragungszahnrädern 18 und 19 kann als eine zweite Zahnradanordnung bezeichnet werden. Die Planetenradsätze 20, 30 und 40 können als dritte, vierte bzw. fünfte Zahnradanordnung bezeichnet werden.
Ein vorgeschlagenes Zahnradzähneverhältnis für jeden Planetenradsatz und jeden Achsübertragungszahnradsatz ist nachstehend in Tabelle 1 angeführt. TABELLE 1

Hohlrad 28/Sonnenrad 26 2,872

Hohlrad 38/Sonnenrad 36 1,936

Hohlrad 48/Sonnenrad 46 2,300

Zahnrad 17/Zahnrad 16 0,973

Zahnrad 19/Zahnrad 18 1,434
Im Getriebe von 1 ist das Sonnenrad 26 fest mit dem Sonnenrad 36 gekoppelt. Der Träger 22 ist fest mit dem Hohlrad 38 und dem Ausgang 12 gekoppelt. Das Hohlrad 48 ist fest mit dem vierten Achsübertragungszahnrad 19 gekoppelt.
Es werden mehrere Schaltelemente, wie zum Beispiel Kupplungen und Bremsen, im ganzen Getriebe verwendet, um verschiedene Elemente des Planetenradsatzes gezielt zu koppeln und/oder die verschiedenen Elemente gezielt gegen Drehung zu halten. Beispielsweise wird das Hohlrad 28 durch eine Kupplung 60 gezielt mit dem Träger 42 gekoppelt. Die Sonnenräder 26, 36 werden durch eine Kupplung 62 gezielt mit dem Träger 42 gekoppelt. Das Sonnenrad 46 und der Träger 32 werden durch Bremsen 64 bzw. 66 gezielt gegen Drehung gehalten. Eine Kupplung 68 koppelt den Eingang 10 durch das von den Achsübertragungszahnrädern 16 und 17 bereitgestellte Übersetzungsverhältnis gezielt mit dem Träger 32; das Achsübertragungszahnrad 16 kann am Eingang 10 befestigt sein, während das Achsübertragungszahnrad 17 durch die Kupplung 68 gezielt mit dem Träger 32 gekoppelt wird; als Alternative wird das Achsübertragungszahnrad 16 durch die Kupplung 68 gezielt mit dem Eingang 10 gekoppelt, während das Achsübertragungszahnrad 17 am Träger 32 befestigt ist. Die Sonnenräder 26, 36 werden durch eine Kupplung 70 gezielt mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt.
Ein rotierendes Element oder mehrere rotierende Elemente, die alle fest miteinander gekoppelt sind, kann/können als Welle bezeichnet werden. Beispielsweise erstreckt sich eine erste Welle zwischen dem Achsübertragungszahnrad 17 und der Kupplung 68. Eine zweite Welle erstreckt sich zwischen dem Hohlrad 28 und der Kupplung 60. Eine dritte Welle erstreckt sich zwischen den Sonnenrädern 26, 36 und den Kupplungen 62, 70. Eine vierte Welle erstreckt sich zwischen dem Träger 32 und der Bremse 66, der Kupplung 68. Eine fünfte Welle erstreckt sich zwischen dem Sonnenrad 46 und der Bremse 64, der Kupplung 70. Eine sechste Welle erstreckt sich zwischen dem Träger 42 und den Kupplungen 60, 62. Eine siebte Welle erstreckt sich zwischen dem Hohlrad 48 und dem Achsübertragungszahnrad 19.
Die Zahnradsätze 20 und 30 geben zusammen ein festes lineares Drehzahlverhältnis zwischen der dritten Welle, der vierten Welle, der Ausgangswelle und der zweiten Welle vor. Ein ähnliches lineares Drehzahlverhältnis zwischen vier Wellen kann durch andere Arten von Zahnradanordnungen vorgegeben werden. Insbesondere geben zwei beliebige Planetenradsätze, bei denen zwei Elemente des ersten Zahnradsatzes mit zwei Elementen des zweiten Zahnradsatzes fest gekoppelt sind, ein derartiges Verhältnis vor.
Wie in Tabelle 2 unten gezeigt, erzeugt das Einrücken der Schaltelemente in Dreierkombinationen elf Vorwärtsgangübersetzungen und zwei Rückwärtsgangübersetzungen zwischen dem Eingang 10 und dem Ausgang 12. Ein "X" zeigt an, dass das Schaltelement erforderlich ist, um die Gangübersetzung herzustellen. Wenn die Zahnradsätze die in Tabelle 1 gezeigten Zähnezahlen haben, haben die Gangübersetzungen die in Tabelle 2 gezeigten Werte.
TABELLE 2
Obgleich in Tabelle 2 zusammen mit der oben angeführten Beschreibung ein 11-Gang-Getriebe beispielhaft dargestellt wird, versteht sich, dass durch Entfernen zum Beispiel der Kupplung 70 ein 5-Gang-Getriebe erreicht werden kann. Es werden andere solche Änderungen am 11-Gang-Getriebe in Betracht gezogen, und die 11-Gang-Konfiguration ist lediglich beispielhaft.
Verschiedene andere Getriebe sind in 2–7 dargestellt und im Folgenden beschrieben. Diese Getriebe können das vorgeschlagene Zahnradzähneverhältnis für die Planetenradsätze, wie oben in Tabelle 1 bereitgestellt, verwenden. Diese Getriebe können auch den oben in Tabelle 2 bereitgestellten Schaltplan verwenden, um zu einem Getriebe mit elf Vorwärtsgangübersetzungen und zwei Rückwärtsgangübersetzungen zu gelangen.
Im Getriebe von 2 ist das Sonnenrad 26 fest mit dem Sonnenrad 36 gekoppelt. Das Hohlrad 28 ist fest mit dem Träger 42 gekoppelt. Das Hohlrad 38 ist fest mit dem Ausgang 12 gekoppelt. Das Hohlrad 48 ist fest mit dem vierten Achsübertragungszahnrad 19 gekoppelt.
Der Träger 22 wird durch die Kupplung 60 gezielt mit dem Hohlrad 38 und dem Ausgang 12 gekoppelt. Die Sonnenräder 26, 36 werden durch eine Kupplung 62 gezielt mit dem Träger 42 gekoppelt. Das Sonnenrad 46 und der Träger 32 werden durch Bremsen 64 bzw. 66 gezielt gegen Drehung gehalten. Der Träger 32 wird durch die Kupplung 68 gezielt mit dem zweiten Achsübertragungszahnrad 17 gekoppelt. Die Sonnenräder 26, 36 werden durch die Kupplung 70 gezielt mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt.
Im Getriebe von 3 ist der Träger 22 fest mit dem Hohlrad 38 und dem Ausgang 12 gekoppelt. Das Hohlrad 28 ist fest mit dem Träger 42 gekoppelt. Das Hohlrad 48 ist fest mit dem vierten Achsübertragungszahnrad 19 gekoppelt.
Das Sonnenrad 26 wird durch die Kupplung 60 gezielt mit dem Sonnenrad 36 gekoppelt. Das Sonnenrad 36 wird durch die Kupplung 62 gezielt mit dem Träger 42 und dem Hohlrad 28 gekoppelt. Das Sonnenrad 46 wird durch die Bremsen 64 gezielt gegen Drehung gehalten. Der Träger 32 wird durch die Bremse 66 gezielt gegen Drehung gehalten und durch die Kupplung 68 gezielt mit dem zweiten Achsübertragungszahnrad 17 gekoppelt. Das Sonnenrad 36 wird durch die Kupplung 70 gezielt mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt.
Im Getriebe von 4 ist der Träger 22 fest mit dem Hohlrad 38 und dem Ausgang 12 gekoppelt. Das Hohlrad 28 ist fest mit dem Träger 32 gekoppelt. Das Hohlrad 48 ist fest mit dem vierten Achsübertragungszahnrad 19 gekoppelt.
Das Sonnenrad 26 wird durch die Kupplung 60 gezielt mit dem Träger 42 gekoppelt. Das Sonnenrad 36 wird durch die Kupplung 62 gezielt mit dem Träger 42 gekoppelt. Das Sonnenrad 46 wird durch die Bremse 64 gezielt gegen Drehung gehalten. Der Träger 32 und das Hohlrad 28 werden durch die Bremse 66 gezielt gegen Drehung gehalten und durch die Kupplung 68 gezielt mit dem zweiten Achsübertragungszahnrad 17 gekoppelt. Das Sonnenrad 36 wird durch die Kupplung 70 gezielt mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt.
Im Getriebe von 5 ist das Sonnenrad 26 fest mit dem Träger 42 gekoppelt. Das Hohlrad 28 ist fest mit dem Träger 32 gekoppelt. Das Hohlrad 38 ist fest mit dem Ausgang 12 gekoppelt. Das Hohlrad 48 ist fest mit dem vierten Achsübertragungszahnrad 19 gekoppelt.
Der Träger 22 wird durch die Kupplung 60 gezielt mit dem Ausgang 12 und dem Hohlrad 38 gekoppelt. Das Sonnenrad 36 wird durch die Kupplung 62 gezielt mit dem Träger 42 und dem Sonnenrad 26 gekoppelt. Das Sonnenrad 46 wird durch die Bremse 64 gezielt gegen Drehung gehalten. Der Träger 32 wird durch die Bremse 66 gezielt gegen Drehung gehalten und durch die Kupplung 68 gezielt mit dem zweiten Achsübertragungszahnrad 17 gekoppelt. Das Sonnenrad 36 wird durch die Kupplung 70 gezielt mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt.
Im Getriebe von 6 ist das Sonnenrad 26 fest mit dem Träger 42 gekoppelt. Der Träger 22 ist fest mit dem Hohlrad 38 und dem Ausgang 12 gekoppelt. Das Hohlrad 48 ist fest mit dem vierten Achsübertragungszahnrad 19 gekoppelt.
Das Hohlrad 28 wird durch die Kupplung 60 gezielt mit dem Träger 32 gekoppelt. Das Sonnenrad 36 wird durch die Kupplung 62 gezielt mit dem Sonnenrad 26 und dem Träger 42 gekoppelt. Das Sonnenrad 46 wird durch die Bremse 64 gezielt gegen Drehung gehalten. Der Träger 32 wird durch die Bremse 66 gezielt gegen Drehung gehalten und durch die Kupplung 68 gezielt mit dem zweiten Achsübertragungszahnrad 17 gekoppelt. Das Sonnenrad 36 wird durch die Kupplung 70 gezielt mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt.
Im Getriebe von 7 ist ein Ravigneaux-Zahnradsatz 80 dargestellt. Der Ravigneaux-Zahnradsatz 80 enthält zwei Sonnenräder 86, 87, einen einzigen Planetenträger 82 und zwei Sätze von Planetenrädern 84, 85 und ein Hohlrad 88, das mit dem am weitesten außen liegenden der Planetenräder 85 kämmt. In diesem Beispiel ist das Hohlrad 88 fest mit dem Ausgang 12 gekoppelt. Das Hohlrad 48 ist fest mit dem vierten Achsübertragungszahnrad 19 gekoppelt.
Das Sonnenrad 86 wird durch die Kupplung 60 gezielt mit dem Träger 42 gekoppelt. Das Sonnenrad 87 wird durch die Kupplung 62 gezielt mit dem Träger 42 gekoppelt. Das Sonnenrad 46 wird durch die Bremse 64 gezielt gegen Drehung gehalten. Der Träger 82 wird durch die Bremse 66 gezielt gegen Drehung gehalten und durch die Kupplung 68 gezielt mit dem zweiten Achsübertragungszahnrad 17 gekoppelt. Das Sonnenrad 87 wird durch die Kupplung 70 gezielt mit dem Sonnenrad 46 gekoppelt.
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 Offenbarung 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.

Claims

Getriebe, das Folgendes umfasst: einen zur Drehung um eine Eingangsachse konfigurierten Eingang; einen zur Drehung um eine Ausgangsachse konfigurierten Ausgang; ein am Eingang befestigtes drittes Achsübertragungszahnrad; ein viertes Achsübertragungszahnrad, das zur Drehung um die Ausgangsachse konfiguriert und in ständigem Kämmeingriff mit dem dritten Achsübertragungszahnrad ist; einen zweiten einfachen Planetenradsatz, der ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Träger und ein fest mit dem Ausgang gekoppeltes zweites Hohlrad aufweist; einen dritten einfachen Planetenradsatz, der ein drittes Sonnenrad, einen dritten Träger und ein fest mit dem vierten Achsübertragungszahnrad gekoppeltes drittes Hohlrad aufweist; ein zweites Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, das zweite Sonnenrad gezielt mit dem dritten Träger zu koppeln; ein drittes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, das dritte Sonnenrad gezielt gegen Drehung zu halten; ein viertes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, den zweiten Träger gezielt gegen Drehung zu halten; und ein sechstes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, das zweite Sonnenrad gezielt mit dem dritten Sonnenrad zu koppeln.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: ein am Eingang befestigtes erstes Achsübertragungszahnrad; und ein zweites Achsübertragungszahnrad, das zur Drehung um die Ausgangsachse konfiguriert und in ständigem Kämmeingriff mit dem ersten Achsübertragungszahnrad ist.
Getriebe nach Anspruch 2, das ferner Folgendes umfasst: ein fünftes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, den zweiten Träger gezielt mit dem zweiten Achsübertragungszahnrad zu koppeln.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: ein erstes Achsübertragungszahnrad, das durch ein fünftes Schaltelement gezielt mit dem Eingang gekoppelt wird; und ein zweites Achsübertragungszahnrad, das zur Drehung um die Ausgangsachse konfiguriert und in ständigem Kämmeingriff mit dem ersten Achsübertragungszahnrad ist, wobei das zweite Achsübertragungszahnrad fest mit dem zweiten Träger gekoppelt ist.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen ersten einfachen Planetenradsatz, der ein fest mit dem zweiten Sonnenrad gekoppeltes erstes Sonnenrad, einen fest mit dem Ausgang gekoppelten ersten Träger und ein erstes Hohlrad aufweist; und ein erstes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, das erste Hohlrad gezielt mit dem dritten Träger zu koppeln.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen ersten einfachen Planetenradsatz, der ein erstes Sonnenrad, einen fest mit dem Ausgang gekoppelten ersten Träger und ein fest mit dem zweiten Träger gekoppeltes erstes Hohlrad aufweist; und ein erstes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, das erste Sonnenrad gezielt mit dem dritten Träger zu koppeln.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen ersten einfachen Planetenradsatz, der ein erstes Sonnenrad, einen ersten Träger und ein erstes Hohlrad aufweist; und ein erstes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, den ersten Träger gezielt mit dem Ausgang zu koppeln.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen ersten einfachen Planetenradsatz, der ein erstes Sonnenrad, einen ersten Träger und ein fest mit dem dritten Träger gekoppeltes erstes Hohlrad aufweist; und ein erstes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, das erste Sonnenrad gezielt mit dem zweiten Sonnenrad zu koppeln.
Getriebe, das Folgendes umfasst: einen Eingang; einen Ausgang; eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte Welle; eine dritte Zahnradanordnung, die dazu konfiguriert ist, ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der dritten Welle, der vierten Welle, der Ausgangswelle und der zweiten Welle fest vorzugeben; eine vierte Zahnradanordnung, die dazu konfiguriert ist, ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der fünften Welle, der sechsten Welle und der siebten Welle fest vorzugeben; ein zweites Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, die dritte Welle gezielt mit der sechsten Welle zu koppeln; ein viertes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, die vierte Welle gezielt gegen Drehung zu halten; und ein sechstes Schaltelement, das dazu konfiguriert ist, die dritte Welle gezielt mit der fünften Welle zu koppeln.
Getriebe nach Anspruch 9, das ferner Folgendes umfasst: eine erste Zahnradanordnung, die dazu konfiguriert ist, ein proportionales Drehzahlverhältnis zwischen dem Eingang und der ersten Welle fest vorzugeben; und eine zweite Zahnradanordnung, die dazu konfiguriert ist, ein proportionales Drehzahlverhältnis zwischen dem Eingang und der siebten Welle fest vorzugeben.