DE102015100287B4

DE102015100287B4 - Automatisch schaltbares Getriebe

Info

Publication number: DE102015100287B4
Application number: DE102015100287.6A
Authority: DE
Inventors: Robert Scott Lippert
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2019-11-28
Anticipated expiration: 2035-01-13
Also published as: US9291244B2; CN104791434A; CN104791434B; DE102015100287A1; US20150204422A1

Abstract

Getriebe (10), das Folgendes umfasst:vier Zahnradanordnungen (GA) und sechs Kupplungen (C), wobei eine erste Zahnradanordnung GA-1 (12) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-1 (22), einen Träger-1 (28) und ein Hohlrad-1 (26) aufweist, die einer Welle-1 (32), einer Eingangswelle (34) bzw. einer Welle-2 (36) zugeordnet sind,eine zweite Zahnradanordnung GA-2 (14) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-2 (40), einen Träger-2 (46) und ein Hohlrad-2 (44) aufweist, die der Welle-2 (36), einer Welle-3 (50) bzw. einer Welle-4 (52) zugeordnet sind,eine dritte Zahnradanordnung GA-3 (16) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-3 (56), einen Träger-3 (62) und ein Hohlrad-3 (60) aufweist, die einer Welle-5 (66), der Welle-4 (52) bzw. der Welle-3 (50) zugeordnet sind,eine vierte Zahnradanordnung GA-4 (18) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-4 (70), einen Träger-4 (76) und ein Hohlrad-4 (74) aufweist, die der Welle-4 (52), der Ausgangswelle (80) bzw. einer Welle-6 (82) zugeordnet sind,eine erste Kupplung C-1 (86) dazu ausgelegt ist, die Eingangswelle (34) gezielt mit der Welle-3 (50) zu koppeln,eine zweite Kupplung C-2 (88) dazu ausgelegt ist, die Welle-2 (36) gezielt mit einer Ausgangswelle (80) zu koppeln,eine dritte Kupplung C-3 (90) dazu ausgelegt ist, die Welle-1 (32) gezielt mit der Welle-3 (50) zu koppeln,eine vierte Kupplung C-4 (92) eine Bremse ist, die dazu ausgelegt ist, die Welle-1 (32) gezielt mit einem Getriebegehäuse (98) zu koppeln,eine fünfte Kupplung C-5 (94) eine Bremse ist, die dazu ausgelegt ist, die Welle-5 (66) gezielt mit dem Getriebegehäuse (98) zu koppeln, undeine sechste Kupplung C-6 (96) eine Bremse ist, die dazu ausgelegt ist, die Welle-6 (82) gezielt mit dem Gehäuse (98) zu koppeln.

Description

TECHNISCHES GEBIET
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.
HINTERGRUND
Viele Fahrzeuge werden über einen weiten Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten hinweg, sowohl beim Vorwärts- als auch beim Rückwärtsfahren, verwendet. Einige Kraftmaschinenarten können jedoch nur innerhalb eines eng gefassten Geschwindigkeitsbereichs effizient betrieben werden. Deshalb werden häufig Getriebe eingesetzt, die Kraft bei verschiedenen Gangübersetzungen effizient übertragen können. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist, wird das Getriebe üblicherweise mit einer hohen Gangübersetzung betrieben, sodass es das Drehmoment der Kraftmaschine zur verbesserten Beschleunigung verstärkt. Bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglicht ein Betrieb des Getriebes mit einer niedrigen Gangübersetzung eine Kraftmaschinendrehzahl, die mit ruhigerem, kraftstoffeffizienterem Fahren einhergeht. In der Regel weist ein Getriebe ein Gehäuse, das an der Fahrzeugstruktur befestigt ist, eine Eingangswelle, die durch eine Kraftmaschinenkurbelwelle angetrieben wird, und eine Ausgangswelle, die die Fahrzeugräder antreibt, oftmals mittels einer Differenzialanordnung, die es ermöglicht, dass sich das linke und das rechte Rad bei Richtungsänderungen des Fahrzeugs mit geringfügig unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, auf.
Einige Fahrzeuge sind mit einem Verteilergetriebe ausgestattet, das die Kraft sowohl auf die Vorder- als auch auf die Hinterräder überträgt. Einige Verteilergetriebe stellen mehrere Verteilergetriebeübersetzungen zwischen der Ausgangswelle des Getriebes und dem Differenzial bereit, sodass der Fahrer einen Hochbereich und einen Niedrigbereich auswählen kann. Der Hochbereich kann für den Straßenverkehr ausgewählt werden, während der Niedrigbereich verwendet werden kann, um höhere Gangübersetzungen für das Fahren im Gelände bereitzustellen. Wenn ein 2-Gang-Verteilergetriebe vorhanden ist, so ist die Gesamtübersetzung das Produkt aus dem Übersetzungsverhältnis und der Verteilergetriebeübersetzung. In einigen Situationen, beispielsweise beim Übergang von Straßen- zu Gelände- oder von Gelände- zu Straßenbedingungen, ist es wünschenswert, zwischen Hoch- und Niedrigbereich zu schalten, während sich das Fahrzeug bewegt, vorzugsweise ohne den Kraftfluss zu den Fahrzeugrädern zu unterbrechen. In einem Fahrzeug mit Front-Querantrieb ist es aufgrund von Raumbeschränkungen normalerweise nicht möglich, ein 2-Gang-Verteilergetriebe zu verwenden.
Es ist bereits ein Mehrganggetriebe bekannt, bei dem in einem Gehäuse vier Planetenradsätze und sechs Steuerungsbauteile enthalten sind. Das Mehrganggetriebe stellt neun Vorwärtsgetriebeübersetzungen und mindestens zwei Rückwärtsgetriebeübersetzungen bereit ( DE 11 2010 004 555 T5 ).
Ebenfalls bekannt ist ein Mehrganggetriebe mit neun Gängen, das vier Planetenradsätze enthält ( US 2009/0023541 A1 ).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Mehrganggetriebe mit einer erhöhten Flexibilität zu schaffen.
KURZDARSTELLUNG
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor.
Die Erfindung schlägt ebenfalls ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 2 vor.
Die Erfindung schlägt ebenfalls ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 3 vor.
Die oben aufgeführten Aspekte der vorliegenden Offenbarung und weitere Aspekte werden unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung des Getriebes-1.
2 ist eine Kupplungstabelle für das Getriebe in 1.
3 ist eine schematische Darstellung des Getriebes-2.
4 ist eine schematische Darstellung des Getriebes-3.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes-1 10. Die schematische Darstellung eines Getriebes kann als Stick-Diagramm bezeichnet werden und die Linien im Stick-Diagramm können aus Zahnradelementen zusammengestellte Zahnradanordnungen, Wellen, die den Zahnradelementen zugeordnet sind, und die Verbindung der Wellen mit anderen Wellen, Zahnradelementen oder einem Getriebegehäuse darstellen. Eine Welle kann jedes physische Objekt sein, das dazu verwendet wird, die Bewegung (oder Haltebewegung) eines zugeordneten Zahnradelements an einen anderen Ort zu übertragen, oder als Reaktion darauf, dass die Welle diese Bewegung (oder Nicht-Bewegung) von einem anderen Ort empfängt, ein zugeordnetes Zahnradelement zu bewegen (oder zu halten). Der Begriff „zugeordnet“, so wie er hier verwendet wird, bedeutet, dass die Welle von dem Zahnradelement, dem sie zugeordnet ist, gedreht wird und umgekehrt.
Eine Zahnradanordnung ist eine Zusammenstellung miteinander kämmender Zahnradelemente, die dazu ausgelegt ist, zwischen den Zahnradelementen bestimmte Drehzahlverhältnisse vorzugeben. Die Drehzahlverhältnisse zwischen den Zahnradelementen können durch die Anzahl der Zähne der entsprechenden Zahnradelemente bestimmt werden. Ein lineares Drehzahlverhältnis (LDV) besteht zwischen einer geordneten Liste von Zahnradelementen, wenn i) das erste und letzte Zahnradelement in der Gruppe so beschränkt sind, dass sie die extremsten Drehzahlen aufweisen, ii) die Drehzahlen der übrigen Zahnradelemente jeweils so beschränkt sind, dass sie ein gewichtetes Mittel des ersten und letzten Zahnradelements sind, und, iii) wenn sich die Drehzahlen der Zahnradelemente unterscheiden, sie so beschränkt sind, dass sie in der aufgeführten Reihenfolge sind, entweder aufsteigend oder abfallend.
Ein Stufenwechselgetriebe weist eine Zahnradanordnung auf, die gezielt die verschiedensten Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle vorgibt. Wellen, die den Zahnradelementen einer Zahnradanordnung zugeordnet sind, können als miteinander durch die Zahnradanordnung verbunden bezeichnet werden.
Eine Zahnradanordnung kann ein Planetenradsatz sein, der als Zahnradelemente wenigstens ein Planetenrad aufweist, das zwischen einem Sonnenrad und einem Hohlrad angeordnet ist. In einem einfachen Planetenradsatz kämmen die Zähne der Planetenräder gleichzeitig sowohl mit den Zähnen des Sonnenrades als auch mit den Zähnen des Hohlrads. Die Planetenräder sind einer Welle zugeordnet, die als Träger bezeichnet wird. Ein einfacher Planetenradsatz ist eine Art von Zahnradanordnung, die ein LDV zwischen dem Sonnenrad, Träger und Hohlrad vorgibt. Das LDV führt vom Sonnenrad zum Träger zum Hohlrad, oder umgekehrt, und daraus folgt das lineare Drehzahlverhältnis der zugeordneten Wellen. Wenn beispielsweise die Welle, die dem Sonnenrad zugeordnet ist, ohne Drehung gehalten wird (gebremst wird), so hätte die Welle, die dem Hohlrad zugeordnet ist, eine höhere Drehzahl als die Welle, die dem Träger zugeordnet ist. Ähnlich verhält es sich, wenn die Welle, die dem Hohlrad zugeordnet ist, gebremst wird, denn dann hätte die Welle, die dem Sonnenrad zugeordnet ist, eine höhere Drehzahl als die Welle, die dem Träger zugeordnet ist.
Ein Doppelritzel-Planetenradsatz gibt ebenfalls ein LDV zwischen einem Sonnenrad, Planetenrad und Hohlrad vor. In einem Doppelritzel-Planetenradsatz ist der Träger jedoch mindestens einem Paar Planetenräder zugeordnet, die zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet sind. Die Zähne des ersten Planetenrads kämmen mit den Zähnen des Sonnenrads (ohne das Hohlrad zu berühren), die Zähne des zweiten Planetenrads kämmen mit den Zähnen des Hohlrads (ohne das Sonnenrad zu berühren) und die Zähne beider Planetenräder kämmen miteinander. Das LDV führt vom Sonnenrad zum Hohlrad zum Träger. Wenn beispielsweise die Welle, die dem Sonnenrad zugeordnet ist, gebremst wird, dann hat die Welle, die dem Träger zugeordnet ist, eine höhere Drehzahl als die Welle, die dem Hohlrad zugeordnet ist. Wenn die Welle, die dem Träger zugeordnet ist, gebremst wird, dann hat die Welle, die dem Sonnenrad zugeordnet ist, eine höhere Drehzahl als das Hohlrad. Die Drehzahl eines Zahnradelements kann als positiv bezeichnet werden, wenn sich das Zahnradelement in eine Richtung dreht, und als negativ, wenn sich das Zahnradelement in die entgegengesetzte Richtung dreht.
Die Zahnradelemente einer Gruppe sind einander zugeordnet, wenn sie so beschränkt sind, dass sie sich unter allen Betriebsbedingungen als eine Einheit drehen. Entsprechende Zahnradelemente wären der gleichen Welle zugeordnet oder eine Welle würde als den entsprechenden Zahnradelementen zugeordnet identifiziert werden. Zahnradelemente können durch Keilverzahnungsverbindungen, Schweißen, Presspassung, Herausarbeiten aus gemeinsamem Vollmaterial oder anderweitig zugeordnet sein. Es können geringfügige Abweichungen bei der Drehverschiebung zwischen zugeordneten Zahnradelementen auftreten, wie Verschiebung durch Spiel oder Wellennachgiebigkeit. Ein einzelnes Zahnradelement, das dem Getriebegehäuse zugeordnet ist, ist so beschränkt, dass es sich nicht dreht und kann als ein Verankerungspunkt bezeichnet werden.
Ein Zahnradelement oder eine Welle können mittels einer Kupplung gezielt mit einem anderen Zahnradelement, einer anderen Welle oder dem Getriebegehäuse gekoppelt sein, wenn die Kupplung sie so beschränkt, dass sie sich als eine Einheit drehen (oder nicht drehen), immer wenn die Kupplung vollständig eingerückt ist. Im Fall einer gezielten Kopplung zweier Zahnradelemente können diese sich mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen, wenn die Kupplung nicht vollständig eingerückt ist. Die zwei Zahnradelemente können als zwei verschiedenen Wellen zugeordnet angesehen werden, unabhängig davon, ob die Kupplung ein- oder ausgerückt ist. Eine Kupplung, die ein Zahnradelement oder eine Welle durch gezieltes Verbinden dieser mit einer nichtrotierenden Struktur wie beispielsweise dem Getriebegehäuse gegen Drehung hält, kann als Bremse bezeichnet werden. Eine nichtrotierende Struktur kann als ein Verankerungspunkt bezeichnet werden. Kupplungen können aktiv gesteuerte Vorrichtungen, wie hydraulisch oder elektrisch betätigte Kupplungen oder Bremsen, oder passive Vorrichtungen, wie Freilaufkupplungen oder -bremsen, sein.
Getriebe-1 10 weist vier Zahnradanordnungen auf, im folgenden mit GA abgekürzt, nämlich GA-1 12, GA-2 14, GA-3 16 und GA-4 18. GA-1 12 ist als ein Planetenradsatz dargestellt, der ein Sonnenrad 22 (auch als Sonnenrad-1 22 bezeichnet), mindestens ein Planetenrad 24 (auch als Planetenräder-1 24 bezeichnet) und ein Hohlrad 26 (auch als Hohlrad-1 26 bezeichnet) aufweist. Die Planetenräder-1 24 sind einem Träger-1 28 zugeordnet. Das Sonnenrad-1 22 ist einer Welle-1 32 zugeordnet, der Träger-1 28 ist einer Eingangswelle 34 zugeordnet und das Hohlrad-1 26 ist einer Welle-2 36 zugeordnet. In diesem Fall ist GA-1 12 als ein einfacher Planetenradsatz dargestellt und die physischen Beziehungen zwischen den Zahnradelementen von GA-1 12 geben ein lineares Drehzahlverhältnis (LDV) zwischen Welle-1 32, der Eingangswelle 34 und Welle-2 36 vor.
GA-2 14 ist als ein Planetenradsatz dargestellt, der ein Sonnenrad-2 40, Planetenräder-2 42 und ein Hohlrad-2 44 aufweist. Die Planetenräder-2 42 sind mit einem Träger-2 46 verbunden dargestellt. Das Sonnenrad-2 40 ist der Welle-2 36 zugeordnet, der Träger-2 46 ist einer Welle-3 50 zugeordnet und das Hohlrad-2 44 ist einer Welle-4 52 zugeordnet. GA-2 14 ist als ein einfacher Planetenradsatz dargestellt und entsprechend geben die physischen Beziehungen zwischen den Zahnradelementen von GA-2 14 ein LDV zwischen der Welle-2 36, der Welle-3 50 und der Welle-4 52 vor. Das Hohlrad-1 26 ist dem Sonnenrad-2 40 zugeordnet.
GA-3 16 ist als ein Planetenradsatz dargestellt, der ein Sonnenrad-3 56, Planetenräder-3 58 und ein Hohlrad-3 60 aufweist. Die Planetenräder-3 58 sind mit einem Träger-3 62 verbunden dargestellt. Das Sonnenrad-3 56 ist der Welle-5 66 zugeordnet, der Träger-3 62 ist der Welle-4 52 zugeordnet das Hohlrad-3 60 ist der Welle-5 50 zugeordnet. GA-3 16 ist als ein einfacher Planetenradsatz dargestellt und entsprechend geben die physischen Beziehungen zwischen den Zahnradelementen von GA-3 16 ein LDV zwischen einer Welle-5 66, Welle-4 52 und Welle-3 50 vor. Das Hohlrad-2 44 und der Träger-2 46 sind dem Träger-3 62 bzw. dem Hohlrad-3 60 zugeordnet.
GA-4 18 ist als ein Planetenradsatz dargestellt, der ein Sonnenrad-4 70, die Planetenräder-4 72 und ein Hohlrad-4 74 aufweist. Die Planetenräder-4 72 sind mit einem Träger-4 76 verbunden dargestellt. Das Sonnenrad-4 70 ist der Welle-4 52 zugeordnet, der Träger-4 76 ist einer Ausgangswelle 80 zugeordnet und das Hohlrad-4 74 ist einer Welle-6 82 zugeordnet. GA-4 18 ist ebenfalls als ein einfacher Planetenradsatz dargestellt und entsprechend geben die physischen Beziehungen zwischen den Zahnradelementen von GA-4 18 ein LDV zwischen der Welle-4 52, der Ausgangswelle 80 und der Welle-6 82 vor. Das Sonnenrad-4 70 ist sowohl dem Hohlrad-2 44 als auch dem Träger-3 62 zugeordnet.
Das Getriebe-1 10 weist sechs Kupplungen auf, im folgenden mit C abgekürzt bezeichnet, nämlich C-1 86, C-2 88, C-3 90, C-4 92, C-5 94 und C-6 96. C-1 86 ist dazu ausgelegt, die Eingangswelle 34 gezielt mit der Welle-3 50 zu koppeln. Eine Kupplung, die dazu ausgelegt ist, eine Eingangswelle gezielt mit jeder beliebigen anderen Welle zu koppeln, kann als eine Eingangskupplung bezeichnet werden und entsprechend kann C-1 86 auch Eingangskupplung 86 sein. C-2 88 ist dazu ausgelegt, die Welle-2 36 gezielt mit einer Ausgangswelle 80 zu koppeln. Eine Kupplung, die dazu ausgelegt ist, eine Ausgangswelle gezielt mit jeder beliebigen anderen Welle zu koppeln, kann als eine Ausgangskupplung bezeichnet werden und entsprechend kann C-2 88 auch die Ausgangskupplung 88 sein. C-3 90 ist dazu ausgelegt, die Welle-1 32 gezielt mit Welle-3 50 zu koppeln. C-4 92 ist dazu ausgelegt, die Welle-1 32 gezielt mit einem Getriebegehäuse 98, auch als Verankerungspunkt 98 bezeichnet, zu koppeln. C-5 94 ist dazu ausgelegt, die Welle-5 66 gezielt mit dem Verankerungspunkt 98 zu koppeln. C-6 96 ist dazu ausgelegt, die Welle-6 82 gezielt mit einem Verankerungspunkt 98 zu koppeln. C-4 92, C-5 94 und C-6 96 können auch als Bremsen bezeichnet werden.
GA-3 16 und C-5 94 sind dazu ausgelegt, gezielt ein Schnellgang-Drehzahlverhältnis von Welle-4 52 zu Welle-3 50 vorzugeben. Das Vorgeben eines Schnellgang-Verhältnisses bedeutet, dass sich eine Welle schneller dreht als die andere, von der langsameren zur schnelleren Welle. Wenn C-5 94 eingerückt ist, dreht sich die Welle-3 50 schneller als die Welle-4 52. GA-4 18 und C-6 96 sind dazu ausgelegt, gezielt ein Schnellgang-Drehzahlverhältnis von der Ausgangswelle 80 zu der Welle-2 36 vorzugeben. Wenn C-6 96 eingerückt ist, dreht sich die Welle-2 36 schneller als die Ausgangswelle 80.
2 stellt eine Kupplungseinrücktabelle für Getriebe-1 10 dar. Die Spalten stehen für die jeweiligen Kupplungen und die Reihen stehen für die Getriebegänge. Ein „X“ in einer Zelle gibt an, dass die Kupplung dieser Spalte zum Herstellen dieses Gangs eingerückt ist (in Kombination mit anderen). Ein Automatikgetriebe kann von einem Gang in einen anderen „schalten“, indem Kupplungen gezielt eingerückt und/oder ausgerückt werden. Getriebe-1 10 kann die Kupplungen in verschiedenen Dreier-Kombinationen einrücken lassen, um zwischen Eingangswelle 34 und Ausgangswelle 80 neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zu erzeugen. Der Übergang, oder das „Schalten“, zwischen den Gängen kann einer Eine-Aus/Eine-Ein-Ausrück-/Einrück-Strategie folgen, bei der nur eine der drei Kupplungen ausgerückt wird, während eine einzige neue Kupplung eingerückt wird, um in den nächsten Gang zu wechseln. Obwohl eine solche Eine-Aus/Eine-Ein-Ausrück-/Einrück-Strategie dargestellt ist, können auch mehrere Kupplungsausrückvorgänge mit mehreren zeitgleichen oder zeitlich versetzten Kupplungseinrückvorgängen eingesetzt werden. Mehrere Kupplungsausrückvorgänge mit mehreren zeitgleichen oder zeitlich versetzten Kupplungseinrückvorgängen können eingesetzt werden, um Gänge zu überspringen. Obgleich das Getriebe-1 10 mit neun verfügbaren Vorwärtsgängen und einem verfügbaren Rückwärtsgang dargestellt ist, kann das Getriebe-1 10 auch eine Steuerstrategie einsetzen, bei der bei Verwendung in einem Fahrzeug nur ein Teil der verfügbaren Gänge verwendet wird.
Das Getriebe-1 10 kann mit einem ersten Gang beginnen, indem C-3 90, C-5 94 und C-6 96 eingerückt werden. Das Einrücken von C-3 90 koppelt die Welle-1 32 mit der Welle-3 50, wobei das Sonnenrad-1 22 sowohl mit dem Träger-2 46 als auch dem Hohlrad-3 60 gekoppelt wird. Das Einrücken von C-5 94 koppelt die Welle-5 mit dem Verankerungspunkt 98, wobei das Sonnenrad-3 56 gebremst wird. Das Einrücken von C-6 96 koppelt die Welle-6 82 mit dem Verankerungspunkt 98, wobei das Hohlrad-4 74 gebremst wird. Das Getriebe-1 10 kann vom ersten Gang in einen zweiten Gang schalten, indem C-3 90 ausgerückt und C-1 86 eingerückt wird. Das Einrücken von C-1 86 koppelt die Eingangswelle 34 mit der Welle-3 50, wobei der Träger-1 28 sowohl mit dem Träger-2 46 als auch dem Hohlrad-3 60 gekoppelt wird. Ein folgender dritter Gang kann erzeugt werden, indem C-5 94 ausgerückt und C-3 eingerückt wird. Wenn C-1 und C-3 zur gleichen Zeit eingerückt sind, drehen sich die Zahnradelemente von GA-1 12, GA-2 14 und GA-3 16 mit der gleichen Drehzahl.
Ein folgender vierter Gang kann erzeugt werden, indem C-3 90 ausgerückt und C-2 88 eingerückt wird. Das Einrücken von C-2 88 koppelt die Welle-2 36 mit der Ausgangswelle 80, wobei der Träger-4 76 mit dem Sonnenrad-2 40 und dem Hohlrad-1 26 gekoppelt wird. Ein folgender fünfter Gang kann erzeugt werden, indem C-1 86 ausgerückt und C-3 90 eingerückt wird. Ein folgender sechster Gang kann erzeugt werden, indem C-6 96 ausgerückt und C-1 86 eingerückt wird. Wenn C-1 86, C-2 88 und C-3 90 zur gleichen Zeit eingerückt sind, drehen sich alle Zahnradelemente in GA-1 12, GA-2 14, GA-3 16 und GA-4 18 mit der gleichen Drehzahl. Mit anderen Worten sorgt das gleichzeitige Einrücken von C-1 86, C-2 88 und C-3 90 dafür, dass die Eingangswelle 34 sich mit der gleichen Drehzahl dreht wie die Ausgangswelle 80. Wenn die Eingangswelle 34 sich mit der gleichen Drehzahl wie die Ausgangswelle 80 dreht, stellt das Getriebe ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 bereit, wie in der Spalte Übersetzung angegeben ist.
Ein folgender siebter Gang kann erzeugt werden, indem C-1 86 ausgerückt und C-5 94 eingerückt wird. Ein folgender achter Gang kann erzeugt werden, indem C-3 90 ausgerückt und C-1 86 eingerückt wird. Ein folgender neunter Gang kann erzeugt werden, indem C-1 86 ausgerückt und C-4 92 eingerückt wird. Das Einrücken von C-4 92 koppelt Welle-1 32 mit dem Verankerungspunkt 98, wobei das Sonnenrad-1 22 gebremst wird. Zusätzlich kann ein Rückwärtsgang erzeugt werden, indem C-3 90, C-4 92 und C-6 96 eingerückt werden. Im Rückwärtsgang dreht sich die Ausgangswelle 80 in eine der Richtung, in die sich die Ausgangswelle 80 bei allen Vorwärtsgängen dreht, entgegengesetzte Richtung.
2 enthält mögliche Beta-Verhältnisse für die Zahnradanordnungen von dem Getriebe-1 10. Ein Beta-Verhältnis ist ein Verhältnis zwischen einem Teilkreisdurchmesser eines Hohlrads und einem Teilkreisdurchmesser eines entsprechenden Sonnenrads in einem Planetenradsatz. Zur ordnungsgemäßen Funktion eines Planetenradsatzes sollten die Zähne an jedem Zahnradelement einen entsprechenden Teilkreisdurchmesser aufweisen, sodass sie miteinander kämmen. Bei Zahnradelementen mit miteinander kämmenden Zähnen können die Beta-Verhältnisse auch bestimmt werden, indem man die Anzahl der Zähne eines Hohlrads durch die Anzahl der Zähne eines entsprechenden Sonnenrads dividiert. GA-1 12 kann ein Beta-Verhältnis, Beta-1, von 1,576 aufweisen. GA-2 14 kann ein Beta-Verhältnis, Beta-2, von 1,982 aufweisen. GA-3 16 kann ein Beta-Verhältnis, Beta-3, von 3,057 aufweisen. GA-4 18 kann ein Beta-Verhältnis, Beta-4, von 1,569 aufweisen.
Wenn die Zahnradanordnungen die in 2 angegebenen Beta-Verhältnisse aufweisen, haben die Übersetzungsverhältnisse die in der Spalte Übersetzung angegebenen Werte. Wenn beispielsweise die Beta-Verhältnisse von 2 für das Getriebe-1 10 gelten, so beträgt das Übersetzungsverhältnis für den ersten Vorwärtsgang 4,429. Während das Getriebe im ersten Vorwärtsgang betrieben wird, kann das Getriebe in den zweiten Vorwärtsgang schalten, der ein Übersetzungsverhältnis für den zweiten Gang von 3,409 aufweist. Übersetzungsverhältnisse können modifiziert und eingestellt werden, indem die Beta-Verhältnisse geändert werden, was durch Erhöhen oder Reduzieren der Zähneanzahl der entsprechenden Sonnen- oder Hohlräder geschehen kann.
Die Spalte Sprung in 2 zeigt auch die Sprünge zwischen den Übersetzungsverhältnissen, die sich aus dem vorherigen Übersetzungsverhältnis dividiert durch das aktuelle Übersetzungsverhältnis ergeben. Der Sprung zwischen dem Übersetzungsverhältnis des ersten Gangs und dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Gangs beträgt 1,299 (=4,429/3,409). Kleinere Gangsprünge können wünschenswert sein, um für gleichmäßigere Gangwechsel zu sorgen. Kleinere Gangsprünge können auch eine genauere Steuerung der Drehzahl der Kraftmaschine gestatten. Kleinere Gangsprünge erfordern jedoch bei Zunahme der Fahrzeuggesamtgeschwindigkeit mehr Gangwechsel. Größere Gangsprünge können verwendet werden, damit weniger Gangwechsel stattfinden. Wie oben erwähnt sind bei Verwendung der Strategie des Einrückens von drei Kupplungen pro Gang neun Vorwärtsgänge verfügbar, wobei es jedoch möglich ist, dass nicht alle Gänge verwendet werden, wenn das Getriebe in einem Fahrzeug eingesetzt wird.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes-2 110. Das Getriebe-2 110 weist vier Zahnradanordnungen auf, GA-1 112, GA-2 114, GA-3 116 und GA-4 118. GA-1 112 ist als Planetenradsatz dargestellt, der ein Sonnenrad-1 122, die Planetenräder-1 124 und ein Hohlrad-1 126 aufweist. Die Planetenräder-1 124 sind mit einem Träger-1 128 verbunden. Das Sonnenrad-1 122 ist einer Welle-1 132 zugeordnet, der Träger-1 128 ist einer Eingangswelle 134 zugeordnet und das Hohlrad-1 126 ist einer Welle-2 136 zugeordnet. GA-1 112 ist als ein einfacher Planetenradsatz dargestellt und die physischen Beziehungen zwischen den Zahnradelementen von GA-1 112 geben ein LDV zwischen Welle-1 132, der Eingangswelle 134 und der Welle-2 136 vor.
GA-2 114 ist als ein Planetenradsatz dargestellt, der ein Sonnenrad-2 140, die Planetenräder-2 142 und ein Hohlrad-2 144 aufweist. Die Planetenräder-2 142 sind mit einem Träger-2 146 verbunden dargestellt. Das Sonnenrad-2 140 ist der Welle-2 136 zugeordnet, Der Träger-2 146 ist einer Welle-3 150 zugeordnet und das Hohlrad-2 144 ist einer Welle-4 152 zugeordnet. GA-2 114 ist als ein einfacher Planetenradsatz dargestellt und entsprechend geben die physischen Beziehungen zwischen den Zahnradelementen von GA-2 114 ein LDV zwischen der Welle-2 136, der Welle-3 150 und der Welle-4 152 vor. Das Hohlrad-1 126 ist dem Sonnenrad-2 140 zugeordnet.
GA-3 116 ist als ein Planetenradsatz (PG-3) dargestellt, der ein Sonnenrad-3 156, die Planetenräder-3 158 und ein Hohlrad-3 160 aufweist. Die Planetenräder-3 158 sind mit einem Träger-3 162 verbunden dargestellt. In dieser Figur ist das Sonnenrad-3 156 direkt mit dem Getriebegehäuse 164 oder dem Verankerungspunkt 164 verbunden und an jeglicher Drehung gehindert. Der Träger-3 162 ist der Welle-5 166 zugeordnet und dem Hohlrad-3 160 ist die Welle-3 150 zugeordnet. GA-3 116 ist als ein einfacher Planetenradsatz dargestellt und entsprechend geben die physischen Beziehungen zwischen den Zahnradelementen von GA-3 116 ein LDV zwischen dem Verankerungspunkt 164, einer Welle-5 166 und der Welle-3 150 vor. Der Träger-2 146 ist dem Hohlrad-3 160 zugeordnet.
GA-4 118 ist als ein Planetenradsatz dargestellt, der ein Sonnenrad-4 170, die Planetenräder-4 172 und ein Hohlrad-4 174 aufweist. Die Planetenräder-4 172 sind mit einem Träger-4 176 verbunden dargestellt. Das Sonnenrad-4 170 ist einer Welle-6 182 zugeordnet, der Träger-4 176 ist einer Ausgangswelle 180 zugeordnet und das Hohlrad-4 174 ist direkt mit dem Getriebegehäuse 164 oder dem Verankerungspunkt 164 verbunden und ist an jeglicher Drehung gehindert. GA-4 118 ist als ein einfacher Planetenradsatz dargestellt und entsprechend geben die physischen Beziehungen zwischen den Zahnradelementen von GA-4 118 ein LDV zwischen Welle-4 152, der Ausgangswelle 180 und dem Verankerungspunkt 164 vor.
Das Getriebe-2 110 weist sechs Kupplungen auf, C-1 186, C-2 188, C-3 190, C-4 192, C-5 194 und C-6 196. C-1 186 ist dazu ausgelegt, die Eingangswelle 134 gezielt mit der Welle-3 150 zu koppeln und entsprechend kann C-1 186 auch Eingangskupplung 186 sein. C-2 188 ist dazu ausgelegt, die Welle-2 136 gezielt mit der Ausgangswelle 180 zu koppeln und entsprechend kann C-2 188 auch Ausgangskupplung 188 sein. C-3 190 ist dazu ausgelegt, die Welle-1 132 gezielt mit der Welle-3 150 zu koppeln. C-4 192 ist dazu ausgelegt, die Welle-1 132 gezielt mit dem Getriebegehäuse 164 oder dem Verankerungspunkt 164 zu koppeln. C-5 194 ist dazu ausgelegt, die Welle-5 166 gezielt mit der Welle-4 152 zu koppeln. C-6 196 ist dazu ausgelegt, die Welle-6 182 gezielt mit der Welle-4 152 zu koppeln. In dieser Konfiguration kann nur C-4 192 auch als Bremse bezeichnet werden.
GA-3 116 und C-5 194 sind dazu ausgelegt, gezielt ein Schnellgang-Drehzahlverhältnis von Welle-4 152 zu Welle-3 150 vorzugeben. Wenn C-5 194 eingerückt ist, dreht sich die Welle-3 150 schneller als die Welle-4 152. GA-4 118 und C-6 196 sind dazu ausgelegt, gezielt ein Schnellgang-Drehzahlverhältnis von der Ausgangswelle 180 zu der Welle-2 136 vorzugeben. Wenn C-6 196 eingerückt ist, dreht sich die Welle-2 136 schneller als die Ausgangswelle 180.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes-3 210. Das Getriebe-3 210 weist vier Zahnradanordnungen auf, GA-1 212, GA-2 214, GA-3 216 und GA-4 218. GA-1 212 ist als ein Planetenradsatz dargestellt, der ein Sonnenrad-1 222, die Planetenräder-1 224 und ein Hohlrad-1 226 aufweist. Die Planetenräder-1 224 sind mit einem Träger-1 228 verbunden. Das Sonnenrad-1 222 ist einer Welle-1 232 zugeordnet, der Träger-1 228 ist einer Eingangswelle 234 zugeordnet und das Hohlrad-1 226 ist einer Welle-2 236 zugeordnet. GA-1 212 ist als ein einfacher Planetenradsatz dargestellt und die physischen Beziehungen zwischen den Zahnradelementen von GA-1 212 geben ein LDV zwischen der Welle-1 232, der Eingangswelle 234 und der Welle-2 236 vor.
GA-2 214 ist als ein Planetenradsatz dargestellt, der ein Sonnenrad-2 240, die Planetenräder-2 242 und ein Hohlrad-2 244 aufweist. Die Planetenräder-2 242 sind mit einem Träger-2 246 verbunden dargestellt. Das Sonnenrad-2 240 ist der Welle-2 236 zugeordnet, Der Träger-2 246 ist einer Welle-3 250 zugeordnet und das Hohlrad-2 244 ist einer Welle-4 252 zugeordnet. GA-2 214 ist als ein einfacher Planetenradsatz dargestellt und entsprechend geben die physischen Beziehungen zwischen den Zahnradelementen von GA-2 214 ein LDV zwischen der Welle-2 236, der Welle-3 250 und der Welle-4 252 vor. Das Hohlrad-1 226 ist dem Sonnenrad-2 240 zugeordnet.
GA-3 216 ist als ein Planetenradsatz dargestellt, der ein Sonnenrad-3 256, die Planetenräder-3 258 und ein Hohlrad-3 260 aufweist. Die Planetenräder-3 258 sind als mit einem Träger-3 262 verbunden dargestellt. In dieser Figur ist das Sonnenrad-3 256 direkt mit dem Getriebegehäuse 264 oder dem Verankerungspunkt 264 verbunden und an jeglicher Drehung gehindert. Der Träger-3 262 ist der Welle-4 252 zugeordnet und das Hohlrad-3 260 ist einer Welle-5 266 zugeordnet. GA-3 216 ist als ein einfacher Planetenradsatz dargestellt und entsprechend geben die physischen Beziehungen zwischen den Zahnradelementen von GA-3 216 ein LDV zwischen dem Verankerungspunkt 264, der Welle-4 252 und der Welle-5 266 vor. Das Hohlrad-2 244 ist dem Träger-3 262 zugeordnet.
GA-4 218 ist als ein Planetenradsatz dargestellt, der ein Sonnenrad-4 270, die Planetenräder-4 272 und ein Hohlrad-4 274 aufweist. Die Planetenräder-4 272 sind mit einem Träger-4 276 verbunden dargestellt. Das Sonnenrad-4 270 ist der Welle-2 236 zugeordnet, der Träger-4 276 ist einer Welle-6 282 zugeordnet und das Hohlrad-4 274 ist direkt mit dem Getriebegehäuse 264 oder dem Verankerungspunkt 264 verbunden und an jeglicher Drehung gehindert. GA-4 218 ist als ein einfacher Planetenradsatz dargestellt und entsprechend geben die physischen Beziehungen zwischen den Zahnradelementen von GA-4 218 ein LDV zwischen der Welle-4 252, der Welle-6 282 und dem Verankerungspunkt 264 vor.
Das Getriebe-3 210 weist sechs Kupplungen auf, C-1 286, C-2 288, C-3 290, C-4 292, C-5 294 und C-6 296. C-1 286 ist dazu ausgelegt, die Eingangswelle 234 gezielt mit der Welle-3 250 zu koppeln und entsprechend kann C-1 286 auch die Eingangskupplung 286 sein. C-2 288 ist dazu ausgelegt, die Welle-2 236 gezielt mit der Ausgangswelle 280 zu koppeln und entsprechend kann C-2 288 auch eine erste Ausgangskupplung 288 sein. C-3 290 ist dazu ausgelegt, die Welle-1 232 gezielt mit der Welle-3 250 zu koppeln. C-4 292 ist dazu ausgelegt, die Welle-1 232 gezielt mit dem Getriebegehäuse 264 oder dem Verankerungspunkt 264 zu koppeln. C-5 294 ist dazu ausgelegt, die Welle-5 266 gezielt mit der Welle-3 250 zu koppeln. C-6 296 ist dazu ausgelegt, die Welle-6 282 gezielt mit der Ausgangswelle 280 zu koppeln und entsprechend kann C-6 296 eine zweite Ausgangskupplung 296 sein. In dieser Konfiguration kann nur C-4 192 auch als Bremse bezeichnet werden.
GA-3 216 und C-5 294 sind dazu ausgelegt, gezielt ein Schnellgang-Drehzahlverhältnis von Welle-4 252 zu Welle-3 250 vorzugeben. Wenn C-5 294 eingerückt ist, dreht sich die Welle-3 250 schneller als die Welle-4 252. GA-4 218 und C-6 296 sind dazu ausgelegt, gezielt ein Schnellgang-Drehzahlverhältnis von der Ausgangswelle 280 zu der Welle-2 236 vorzugeben. Wenn C-6 196 eingerückt ist, dreht sich die Welle-2 236 schneller als die Ausgangswelle 280.
GA-3 16 von Getriebe-1 10, GA-3 116 von Getriebe-2 110 und GA-3 216 von Getriebe-3 210 können untereinander ausgetauscht werden, ebenso wie GA-4 18 von Getriebe-1 10, GA-4 118 von Getriebe-2 110 und GA-4 218 von Getriebe-3 210, zusammen mit den entsprechenden zugehörigen Teilen und Verbindungen, um wie oben beschrieben neun verschiedene Getriebeoptionen zu erhalten. Zusätzliche Kupplungstabellen für das Getriebe-2 110 und das Getriebe-3 210 sowie die zusätzlichen sechs anderen Getriebemöglichkeiten werden nicht bereitgestellt, allerdings können ähnliche Einrück-/Ausrück-Strategien verwendet werden.

Claims

Getriebe (10), das Folgendes umfasst: vier Zahnradanordnungen (GA) und sechs Kupplungen (C), wobei eine erste Zahnradanordnung GA-1 (12) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-1 (22), einen Träger-1 (28) und ein Hohlrad-1 (26) aufweist, die einer Welle-1 (32), einer Eingangswelle (34) bzw. einer Welle-2 (36) zugeordnet sind, eine zweite Zahnradanordnung GA-2 (14) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-2 (40), einen Träger-2 (46) und ein Hohlrad-2 (44) aufweist, die der Welle-2 (36), einer Welle-3 (50) bzw. einer Welle-4 (52) zugeordnet sind, eine dritte Zahnradanordnung GA-3 (16) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-3 (56), einen Träger-3 (62) und ein Hohlrad-3 (60) aufweist, die einer Welle-5 (66), der Welle-4 (52) bzw. der Welle-3 (50) zugeordnet sind, eine vierte Zahnradanordnung GA-4 (18) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-4 (70), einen Träger-4 (76) und ein Hohlrad-4 (74) aufweist, die der Welle-4 (52), der Ausgangswelle (80) bzw. einer Welle-6 (82) zugeordnet sind, eine erste Kupplung C-1 (86) dazu ausgelegt ist, die Eingangswelle (34) gezielt mit der Welle-3 (50) zu koppeln, eine zweite Kupplung C-2 (88) dazu ausgelegt ist, die Welle-2 (36) gezielt mit einer Ausgangswelle (80) zu koppeln, eine dritte Kupplung C-3 (90) dazu ausgelegt ist, die Welle-1 (32) gezielt mit der Welle-3 (50) zu koppeln, eine vierte Kupplung C-4 (92) eine Bremse ist, die dazu ausgelegt ist, die Welle-1 (32) gezielt mit einem Getriebegehäuse (98) zu koppeln, eine fünfte Kupplung C-5 (94) eine Bremse ist, die dazu ausgelegt ist, die Welle-5 (66) gezielt mit dem Getriebegehäuse (98) zu koppeln, und eine sechste Kupplung C-6 (96) eine Bremse ist, die dazu ausgelegt ist, die Welle-6 (82) gezielt mit dem Gehäuse (98) zu koppeln.
Getriebe (110), das Folgendes umfasst: vier Zahnradanordnungen (GA) und sechs Kupplungen (C), wobei eine erste Zahnradanordnung GA-1 (112) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-1 (122), einen Träger-1 (128) und ein Hohlrad-1 (126) aufweist, die einer Welle-1 (132), einer Eingangswelle (134) bzw. einer Welle-2 (136) zugeordnet sind, eine zweite Zahnradanordnung GA-2 (114) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-2 (140), einen Träger-2 (146) und ein Hohlrad-2 (144) aufweist, die der Welle-2 (136), einer Welle-3 (150) bzw. einer Welle-4 (152) zugeordnet sind, eine dritte Zahnradanordnung GA-3 (116) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-3 (156), einen Träger-3 (162) und ein Hohlrad-3 (160) aufweist, die einem Getriebegehäuse (164), der Welle-5 (166) bzw. der Welle-3 (150) zugeordnet sind, eine vierte Zahnradanordnung GA-4 (118) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-4 (170), einen Träger-4 (176) und ein Hohlrad-4 (174) aufweist, die einer Welle-6 (182), der Ausgangswelle (180) bzw. dem Getriebegehäuse (164) zugeordnet sind, eine erste Kupplung C-1 (186) dazu ausgelegt ist, die Eingangswelle (134) gezielt mit der Welle-3 (150) zu koppeln, eine zweite Kupplung C-2 (188) dazu ausgelegt ist, die Welle-2 (136) gezielt mit einer Ausgangswelle (180) zu koppeln, eine dritte Kupplung C-3 (190) dazu ausgelegt ist, die Welle-1 (132) gezielt mit der Welle-3 (150) zu koppeln, eine vierte Kupplung C-4 (192) eine Bremse ist, die dazu ausgelegt ist, die Welle-1 (132) gezielt mit dem Getriebegehäuse (164) zu koppeln, eine fünfte Kupplung C-5 (194) dazu ausgelegt ist, die Welle-4 (152) gezielt mit der Welle-5 (166) zu koppeln, eine sechste Kupplung C-6 (196) dazu ausgelegt ist, die Welle-4 (152) gezielt mit der Welle-6 (182) zu koppeln.
Getriebe (210), das Folgendes umfasst: vier Zahnradanordnungen (GA) und sechs Kupplungen (C), wobei eine erste Zahnradanordnung GA-1 (212) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-1 (222), einen Träger-1 (228) und ein Hohlrad-1 (226) aufweist, die einer Welle-1 (232), einer Eingangswelle (234) bzw. einer Welle-2 (236) zugeordnet sind, eine zweite Zahnradanordnung GA-2 (214) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-2 (240), einen Träger-2 (246) und ein Hohlrad-2 (244) aufweist, die der Welle-2 (236), einer Welle-3 (250) bzw. einer Welle-4 (252) zugeordnet sind, eine dritte Zahnradanordnung GA-3 (216) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-3 (256), einen Träger-3 (262) und ein Hohlrad-3 (260) aufweist, die einem Getriebegehäuse (264), der Welle-4 (252) bzw. einer Welle-5 (266) zugeordnet sind, eine vierte Zahnradanordnung GA-4 (218) als Planetenradsatz ausgebildet ist, der ein Sonnenrad-4 (270), einen Träger-4 (276) und ein Hohlrad-4 (274) aufweist, die der Welle-4 (252), einer Welle-6 (282) bzw. dem Getriebegehäuse (264) zugeordnet sind, eine erste Kupplung C-1 (286) dazu ausgelegt ist, die Eingangswelle (234) gezielt mit der Welle-3 (250) zu koppeln, eine zweite Kupplung C-2 (288) dazu ausgelegt ist, die Welle-2 (236) gezielt mit einer Ausgangswelle (280) zu koppeln, eine dritte Kupplung C-3 (290) dazu ausgelegt ist, die Welle-1 (232) gezielt mit der Welle-3 (250) zu koppeln, eine vierte Kupplung C-4 (292) eine Bremse ist, die dazu ausgelegt ist, die Welle-1 (232) gezielt mit dem Getriebegehäuse (264) zu koppeln, eine fünfte Kupplung C-5 (294) dazu ausgelegt ist, die Welle-3 (250) gezielt mit der Welle-5 (266) zu koppeln und eine sechste Kupplung C-6 (296) dazu ausgelegt ist, die Welle-6 (282) gezielt mit der Ausgangswelle (280) zu koppeln.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die dritte Zahnradanordnung GA-3 (16, 116, 216) und die fünfte Kupplung C-5 (94, 194, 294) dazu ausgelegt sind, gezielt ein Schnellgang-Drehzahlverhältnis von der Welle-4 (52, 152, 252) zu der Welle-3 (50, 150, 250) vorzugeben.