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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 13. Januar 2017 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Anmelde-Nr. 10-2017-0006059 , deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme für alle Zwecke hierin einbezogen ist.
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Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Automatikgetriebe für ein Fahrzeug, welches das Leistungsabgabeverhalten und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert.
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Hintergrund
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen, welche sich auf die vorliegende Erfindung beziehen, bereit und stellen nicht unbedingt Stand der Technik dar.
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Im Allgemeinen wurde ein Automatikgetriebe, welches mehrere Gangstufen erzielt, entwickelt, um die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen und das Fahrverhalten zu verbessern.
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Von solch einem Automatikgetriebe, das mehrere Gangstufen aufweist, wird verlangt, bei der Verbrennungsmotorverkleinerung (Englisch „engine downsizing“) die Antriebsleistung und die Fahreffizienz zu verbessern. Insbesondere wird von hocheffizienten Mehrganggetriebe verlangt, eine ausgezeichnete Linearität von Stufenverhältnissen (z.B. gebildet durch jeweilige Verhältnisse aus dem Übersetzungsverhältnis der niedrigeren Vorwärtsgangstufe geteilt durch das Übersetzungsverhältnis der höheren Vorwärtsgangstufe, bspw. Übersetzungsverhältnis der ersten Vorwärtsgangstufe geteilt durch das Übersetzungsverhältnis der zweiten Vorwärtsgangstufe, usw.) zu haben, welche mit dem Fahrverhalten, wie der Beschleunigung vor und nach dem Schalten, und einer rhythmischen Motordrehzahl in enger Beziehung steht. Diese Eigenschaften werden als Eigenschaften, die eine Wettbewerbsfähigkeit im Gebiet der Automatikgetriebe sichern, angesehen.
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Jedoch steigt bei dem Automatikgetriebe die Anzahl von inneren Bauteilen, wenn sich die Anzahl von Gangstufen erhöht, und infolgedessen können sich die Montierbarkeit, die Kosten, das Gewicht, die Übertragungseffizienz und dergleichen noch verschlechtern.
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Dementsprechend kann die Entwicklung eines Planetengetriebezuges, welcher eine geringe Anzahl von Bauteilen haben kann, wichtig sein, um eine Kraftstoffeffizienz zu erhöhen.
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Jedoch weist ein herkömmliches Achtgang-Automatikgetriebe einen Übersetzungsverhältnisbereich (bzw. Gangspreizung, insbesondere Verhältnis aus dem Übersetzungsverhältnis des ersten Vorwärtsgangs durch das Übersetzungsverhältnis des höchsten Vorwärtsgangs) von 6,5 - 7,5 auf (der Übersetzungsverhältnisbereich ist ein wichtiger Faktor zur Sicherstellung der Linearität der Stufenverhältnisse), und eine Verbesserung der Antriebsleistung und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit kann folglich nicht groß sein.
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Falls ein Achtgang-Automatikgetriebe einen Übersetzungsverhältnisbereich von größer als 9,0 aufweist, ist es außerdem schwierig die Linearität der Stufenverhältnisse sicherzustellen. Dadurch können die Betriebseffizienz eines Motors und die Fahrbarkeit eines Fahrzeugs verschlechtert sein.
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Die obigen Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, gehören.
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Erläuterung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung/Offenbarung schafft einen Planetengetriebezug eines Getriebes (z.B. eines automatisch schaltbaren Getriebes, insbesondere eines Automatikgetriebes) für ein Fahrzeug, welcher die Vorteile des Verbesserns eines Leistungsabgabeverhaltens (z.B. Leistungsübertragungsverhaltens) und einer Kraftstoffeffizienz durch zehn Vorwärtsgangstufen und eine Rückwärtsgangstufe und des Verringerns von Schleppverlusten von Kupplungen und Bremsen unter Verwendung von fünf Planetengetriebesätzen und sechs Eingriffselementen hat.
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Außerdem wird mit dem Planetengetriebezug gemäß der vorliegenden Erfindung ein Planetengetriebezug eines Automatikgetriebes für ein Fahrzeug geschaffen, welcher die Vorteile des Verbesserns einer Drehmomentübertragungseffizienz und der Haltbarkeit durch Verwenden eines Planetengetriebesatzes in drehmomentparalleler Art und durch Verringern eines Drehmomentanteils jedes Planetengetriebesatzes und jedes Eingriffselements hat.
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Ferner wird mit dem Planetengetriebezug gemäß der vorliegenden Erfindung ein hocheffizienter Planetengetriebezug eines Automatikgetriebes für ein Fahrzeug geschaffen, welcher ferner die Vorteile des Erhöhens der Flexibilität von Ausgangsübertragungsverhältnissen und des Verbesserns der Linearität der Stufenverhältnisse durch Verwenden von fünf Planetengetriebesätzen zum Erzielen von zehn Vorwärtsgangstufen und einer Rückwärtsgangstufe hat.
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Ein Planetengetriebezug eines Automatikgetriebes für ein Fahrzeug (z.B. ein Kraftfahrzeug) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann aufweisen: eine Eingangswelle (z.B. Antriebswelle), welche Drehmoment von einem Motor (z.B. einem Verbrennungsmotor) erhält, eine Ausgangswelle (z.B. Abtriebswelle), welche Drehmoment (z.B. geändertes Drehmoment) ausgibt, einen ersten Planetengetriebesatz, welcher ein erstes, ein zweites und ein drittes Drehelement aufweist, einen zweiten Planetengetriebesatz, welcher ein viertes, ein fünftes und ein sechstes Drehelement aufweist, einen dritten Planetengetriebesatz, welcher ein siebtes, ein achtes und ein neuntes Drehelement aufweist, einen vierten Planetengetriebesatz, welcher ein zehntes, ein elftes und ein zwölftes Drehelement aufweist, einen fünften Planetengetriebesatz, welcher ein dreizehntes, ein vierzehntes und ein fünfzehntes Drehelement aufweist, eine erste Welle, welche mit dem ersten Drehelement und der Eingangswelle verbunden ist, eine zweite Welle, welche mit dem vierzehnten Drehelement und der Ausgangswelle verbunden ist, eine dritte Welle, welche mit dem sechsten Drehelement und dem dreizehnten Drehelement verbunden ist, eine vierte Welle, welche mit dem elften Drehelement und dem fünfzehnten Drehelement verbunden ist, eine fünfte Welle, welche mit dem fünften Drehelement und dem achten Drehelement verbunden ist, eine sechste Welle, welche mit dem neunten Drehelement verbunden ist, eine siebte Welle, welche mit dem dritten Drehelement, dem siebten Drehelement und dem zehnten Drehelement verbunden ist, eine achte Welle, welche mit dem zweiten Drehelement und dem vierten Drehelement verbunden ist, und eine neunte Welle, welche mit dem zwölften Drehelement verbunden ist.
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Außerdem kann der Planetengetriebezug ferner sechs Eingriffselemente (z.B. Schaltelemente) aufweisen, welche selektiv (bzw. wahlweise, z.B. schaltsituationsabhängig) irgendeine Welle von den neun Wellen mit irgendeiner anderen Welle oder mit einem Getriebegehäuse verbinden, wobei z.B. jeder von Vorwärtsgängen oder einem Rückwärtsgang erzielt wird durch Betreiben von drei (z.B. exakt drei) Eingriffselementen aus den sechs Eingriffselementen.
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Außerdem können die sechs Eingriffselemente drei Kupplungen und drei Bremsen aufweisen, und jede von den drei Kupplungen ist z.B. dazu eingerichtet, zwei Wellen von den neun Wellen miteinander zu verbinden. Jede von den drei Bremsen ist z.B. dazu eingerichtet, das Getriebegehäuse mit irgendeiner Welle von den neun Wellen, welche nicht mit der Eingangswelle oder der Ausgangswelle verbunden ist, selektiv zu verbinden.
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Außerdem können die sechse Eingriffselemente aufweisen: eine erste Kupplung, welche zwischen der sechsten Welle und der zweiten Welle angeordnet ist, eine zweite Kupplung, welche zwischen der ersten Welle und der fünften Welle angeordnet ist, eine dritte Kupplung, welche zwischen der ersten Welle und der dritten Welle angeordnet ist, eine erste Bremse, welche zwischen der achten Welle und dem Getriebegehäuse angeordnet ist, eine zweite Bremse, welche zwischen der siebten Welle und dem Getriebegehäuse angeordnet ist, und eine dritte Bremse, welche zwischen der neunten Welle und dem Getriebegehäuse angeordnet ist.
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Die sechs Eingriffselemente können aufweisen: eine erste Kupplung, welche zwischen der sechsten Welle und der vierten Welle angeordnet ist, eine zweite Kupplung, welche zwischen der ersten Welle und der fünften Welle angeordnet ist, eine dritte Kupplung, welche zwischen der ersten Welle und der dritten Welle angeordnet ist, eine erste Bremse, welche zwischen der achten Welle und dem Getriebegehäuse angeordnet ist, eine zweite Bremse, welche zwischen der siebten Welle und dem Getriebegehäuse angeordnet ist, und eine dritte Bremse, welche zwischen der neunten Welle und dem Getriebegehäuse angeordnet ist.
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Außerdem können das erste, das zweite und das dritte Drehelement jeweilig zugeordnet ein erstes Sonnenrad, ein erster Planetenradträger und ein erstes Hohlrad sein, können das vierte, das fünfte und das sechste Drehelement jeweilig zugeordnet ein zweites Sonnenrad, ein zweiter Planetenradträger und ein zweites Hohlrad sein, können das siebte, das achte und das neunte Drehelement jeweilig zugeordnet ein drittes Sonnenrad, ein dritter Planetenradträger und ein drittes Hohlrad sein, können das zehnte, das elfte und das zwölfte Drehelement jeweilig zugeordnet ein viertes Sonnenrad, ein vierter Planetenradträger und ein viertes Hohlrad sein, und können das dreizehnte, das vierzehnte und das fünfzehnte Drehelement jeweilig zugeordnet ein fünftes Sonnenrad, ein fünfter Planetenradträger und ein fünftes Hohlrad sein.
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Der erste, der zweite, der dritte, der vierte und der fünfte Planetengetriebesatz können außerdem von einer Motorseite aus in einer Reihenfolge des ersten, des vierten, des dritten, des zweiten und des fünften Planetengetriebesatzes (z.B. von einer Motorseite aus erster Planetengetriebesatz, dann vierter Planetengetriebesatz, dann dritter Planetengetriebesatz, dann zweiter Planetengetriebesatz und dann fünfter Planetengetriebesatz) angeordnet sein
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können zehn Vorwärtsgangstufen und eine Rückwärtsgangstufe durch Kombinieren von fünf Planetengetriebesätzen, welche einfache Planetengetriebesätze sind, mit sechs Eingriffselementen erzielt werden.
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Da ein Übersetzungsverhältnisbereich (bzw. Gangspreizung) von größer als 8,5 bereitgestellt wird, kann außerdem eine Betriebseffizienz des Motors verbessert werden. Da die Linearität der Stufenverhältnisse für mehrere Gangstufen bereitgestellt werden kann, können ferner das Fahrverhalten, wie z.B. eine Beschleunigung vor und nach dem Schalten, die rhythmische Motordrehzahl, usw. verbessert werden.
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Da zehn Vorwärtsgangstufen und eine Rückwärtsgangstufe unter Verwendung von fünf Planetengetriebesätzen erzielt werden, jedoch die Anzahl von Eingriffselementen verringert ist, können Schleppverluste von Kupplungen und Bremsen verringert werden und können eine Leistungsabgabeeffizienz und eine Kraftstoffeffizienz verbessert werden.
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Da ein Planetengetriebesatz auf einer Ausgangsseite in drehmomentparalleler Art verwendet wird und Drehmoment gleichmäßig auf jeden Planetengetriebesatz und jedes Eingriffselement verteilt wird, kann außerdem folglich die Drehmomentabgabeeffizienz und die Haltbarkeit verbessert werden.
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Da fünf Planetengetriebesätze verwendet werden, um zehn Vorwärtsgangstufen und eine Rückwärtsgangstufe zu erzielen, kann ferner die Flexibilität von Ausgangsübertragungsverhältnissen erhöht werden und kann eine Linearität der Stufenverhältnisse verbessert werden.
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Weitere Bereiche der Anwendbarkeit werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es sollte zu verstehen sein, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele lediglich zu Veranschaulichungszwecken gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu beschränken.
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Figurenliste
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Damit die Erfindung gründlich verstanden werden kann, werden jetzt zahlreiche Ausgestaltungen davon, welche beispielhaft gegeben sind, beschrieben, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird, wobei:
- 1 eine schematische Darstellung eines Planetengetriebezugs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
- 2 ein Beispiel einer Betriebstabelle von Steuerelementen bei jeder Gangstufe in dem Planetengetriebezug gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
- 3 ein weiteres Beispiel einer Betriebstabelle von Steuerelementen bei jeder Gangstufe in dem Planetengetriebezug gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
- 4 eine schematische Darstellung eines Planetengetriebezugs gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
- 5 ein Beispiel einer Betriebstabelle von Steuerelementen bei jeder Gangstufe in dem Planetengetriebezug gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und
- 6 ein weiteres Beispiel einer Betriebstabelle von Steuerelementen bei jeder Gangstufe in dem Planetengetriebezug gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich Veranschaulichungszwecken und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken.
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Detaillierte Beschreibung
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung, Anwendung oder Nutzung zu beschränken. Es ist zu verstehen, dass durchgehend durch die Zeichnungen korrespondierende Bezugszeichen ähnliche oder korrespondierende Teile und Merkmale angeben.
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Nachstehend werden beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Jedoch werden Beschreibungen von Teilen, welche nicht mit der Beschreibung der Erfindung in Verbindung stehen, zur klaren Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weggelassen.
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In der folgenden Beschreibung dient ein Einteilen von Namen von Bauteilen in „erste“, „zweite“ und dergleichen dazu, die Namen zu unterscheiden, da die Namen der Bauteile zueinander gleich sind, und insbesondere deren Reihenfolge ist nicht beschränkt. In dieser Anmeldung schließen die Begriffe „Rad“ und „Räder“ auch ein „Zahnrad“ sowie „Zahnräder“ im Allgemeinen mit ein. Wird hierin von einem Eingriff zwischen Rädern eines Getriebes gesprochen, so kann dieser Eingriff beispielsweise durch einen Zahneingriff zwischen den als Zahnrädern ausgestalteten Rädern des Getriebes umgesetzt sein.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Planetengetriebezugs gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Mit Bezug auf 1 weist ein Planetengetriebezug (z.B. eine Planetengetriebeeinrichtung) auf: einen ersten, einen zweiten, einen dritten, einen vierten und einen fünften Planetengetriebesatz (bzw. Planetenradsatz) PG1, PG2, PG3, PG4 und PG5, die auf derselben Achse angeordnet sind, eine Eingangswelle (z.B. Antriebswelle) IS, eine Ausgangswelle (z.B. Abtriebswelle) OS, neun Wellen TM1 bis TM9, die mit mindestens einem Drehelement des ersten, des zweiten, des dritten, des vierten und des fünften Planetengetriebesatzes (d.h. PG1, PG2, PG3, PG4 und PG5) verbunden sind, Eingriffselemente, welche drei Kupplungen C1 bis C3 und drei Bremsen B1 bis B3 aufweisen, und ein Getriebegehäuse H.
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Ein von einem Motor (z.B. einem Verbrennungsmotor) an die Eingangswelle IS eingegebenes Drehmoment wird durch Zusammenwirken des ersten, des zweiten, des dritten, des vierten und des fünften Planetengetriebesatzes PG1, PG2, PG3, PG4 und PG5 verändert, und das geänderte Drehmoment wird über die Ausgangswelle OS abgegeben.
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Gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Planetengetriebesätze von dem Motor aus in einer Reihenfolge des ersten, des vierten, des dritten, des zweiten und des fünften Planetengetriebesatzes PG1, PG4, PG3, PG2 und PG5 angeordnet (z.B. folgt vom Motor aus auf den ersten Planetengetriebesatz PG1 der vierte Planetengetriebesatz PG4, dann der dritte Planetengetriebesatz PG3, dann der zweite Planetengetriebesatz PG2 und schließlich der fünfte Planetengetriebesatz PG5).
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Die Eingangswelle IS ist ein Eingabeelement, und das Drehmoment von einer Kurbelwelle des Motors wird durch einen Drehmomentwandler drehmomentgewandelt, um in die Eingangswelle IS eingegeben zu werden.
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Die Ausgangswelle OS ist ein Ausgabeelement, ist zusammen mit der Eingangswelle IS auf derselben Achse angeordnet und überträgt ein Antriebsdrehmoment über eine Differentialvorrichtung (z.B. ein Differentialgetriebe) an ein Fahrantriebsrad.
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Der erste Planetengetriebesatz PG1 ist ein Einzelplanetenrad-Planetengetriebesatz (auch Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern genannt) und weist auf: ein erstes Sonnenrad S1, welches ein erstes Drehelement N1 ist, einen ersten Planetenradträger PC1, welcher ein zweites Drehelement N2 ist und welcher mindestens ein erstes Planetenrad P1, welches mit dem ersten Sonnenrad S1 des ersten Drehelements N1 im Eingriff steht, drehbar abstützt, und ein erstes Hohlrad R1, welches ein drittes Drehelement N3 ist und mit dem ersten Planetenrad P1 im Eingriff steht.
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Der zweite Planetengetriebesatz PG2 ist ein Einzelplanetenrad-Planetengetriebesatz und weist auf: ein zweites Sonnenrad S2, welches ein viertes Drehelement N4 ist, einen zweiten Planetenradträger PC2, welcher ein fünftes Drehelement N5 ist und welcher mindestens ein zweites Planetenrad P2, welches mit dem zweiten Sonnenrad S2 des vierten Drehelements N4 im Eingriff steht, drehbar abstützt, und ein zweites Hohlrad R2, welches ein sechstes Drehelement N6 ist und mit dem zweiten Planetenrad P2 im Eingriff steht.
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Der dritte Planetengetriebesatz PG3 ist ein Einzelplanetenrad-Planetengetriebesatz und weist auf: ein drittes Sonnenrad S3, welches ein siebtes Drehelement N7 ist, einen dritten Planetenradträger PC3, welcher ein achtes Drehelement N8 ist und welcher mindestens ein drittes Planetenrad P3, welches mit dem dritten Sonnenrad S3 des siebten Drehelements N7 im Eingriff steht, drehbar abstützt, und ein drittes Hohlrad R3, welches ein neuntes Drehelement N9 ist und mit dem dritten Planetenrad P3 im Eingriff steht.
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Der vierte Planetengetriebesatz PG4 ist ein Einzelplanetenrad-Planetengetriebesatz und weist auf: ein viertes Sonnenrad S4, welches ein zehntes Drehelement N10 ist, einen vierten Planetenradträger PC4, welcher ein elftes Drehelement N11 ist und welcher mindestens ein viertes Planetenrad P4, welches mit dem vierten Sonnenrad S4 des zehnten Drehelements N10 im Eingriff steht, drehbar abstützt, und ein viertes Hohlrad R4, welches ein zwölftes Drehelement N12 ist und mit dem vierten Planetenrad P4 im Eingriff steht.
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Der fünfte Planetengetriebesatz PG5 ist ein Einzelplanetenrad-Planetengetriebesatz und weist auf: ein fünftes Sonnenrad S5, welches ein dreizehntes Drehelement N13 ist, einen fünften Planetenradträger PC5, welcher ein vierzehntes Drehelement N14 ist und welcher mindestens ein fünftes Planetenrad P5, welches mit dem fünften Sonnenrad S5 des dreizehnten Drehelements N13 im Eingriff steht, drehbar abstützt, und ein fünftes Hohlrad R5, welches ein fünfzehntes Drehelement N15 ist und mit dem fünften Planetenrad P5 im Eingriff steht.
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Das zweite Drehelement N2 ist mit dem vierten Drehelement N4 direkt verbunden, das dritte Drehelement N3 ist mit dem siebten Drehelement N7 und dem zehnten Drehelement N10 direkt verbunden, das fünfte Drehelement N5 ist mit dem achten Drehelement N8 direkt verbunden, das sechste Drehelement N6 ist mit dem dreizehnten Drehelement N13 direkt verbunden, und das elfte Drehelement N11 ist mit dem fünfzehnten Drehelement N15 direkt verbunden, so dass der erste, der zweite, der dritte, der vierte und der fünfte Planetengetriebesatz PG1, PG2, PG3, PG4 und PG5 mit neun Wellen TM1 bis TM9 betrieben werden.
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Die neun Wellen TM1 bis TM9 werden weiter ausführlich beschrieben.
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Die neun Wellen TM1 bis TM9 können Drehelemente von den Drehelementen der Planetengetriebesatz PG1, PG2, PG3, PG4 und PG5 direkt miteinander verbinden. Die neun Wellen TM1 bis TM9 können Rotationsteile, welche mit irgendeinem Drehelement verbunden sind und sich mit dem irgendeinen Drehelement mitdrehen, um Drehmoment zu übertragen, sein oder können Rotationsteile sein, welche selektiv (bzw. wahlweise, z.B. schaltsituationsabhängig) irgendein Drehelement mit dem Getriebegehäuse H verbinden. Die neun Wellen TM1 bis TM9 (z.B. eine oder mehrere der neun Wellen) können z.B. in einer Ausgestaltung feststehende Elemente sein, die irgendein Drehelement mit dem Getriebegehäuse H direkt verbinden.
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Die erste Welle TM1 ist direkt mit dem ersten Drehelement N1 (erstes Sonnenrad S1) verbunden und ist direkt mit der Eingangswelle IS verbunden, so dass sie immer als ein Eingabeelement betrieben wird.
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Die zweite Welle TM2 ist direkt mit dem vierzehnten Drehelement N14 (fünfter Planetenradträger PC5) verbunden und ist direkt mit der Ausgangswelle OS verbunden, so dass sie immer als ein Ausgabeelement betrieben wird.
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Die dritte Welle TM3 ist mit dem sechsten Drehelement N6 (zweites Hohlrad R2) und mit dem dreizehnten Drehelement N13 (fünftes Sonnenrad S5) direkt verbunden.
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Die vierte Welle TM4 ist mit dem elften Drehelement N11 (vierter Planetenradträger PC4) und dem fünfzehnten Drehelement N15 (fünftes Hohlrad R5) direkt verbunden.
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Die fünfte Welle TM5 ist mit dem fünften Drehelement N5 (zweiter Planetenradträger PC2) und dem achten Drehelement N8 (dritter Planetenradträger PC3) direkt verbunden.
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Die sechste Welle TM6 ist mit dem neunte Drehelement N9 (drittes Hohlrad R3) direkt verbunden.
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Die siebte Welle TM7 ist mit dem dritten Drehelement N3 (erstes Hohlrad R1), dem siebten Drehelement N7 (drittes Sonnenrad S3) und dem zehnten Drehelement N10 (viertes Sonnenrad S4) direkt verbunden.
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Die achte Welle TM8 ist mit dem zweiten Drehelement N2 (erster Planetenradträger PC1) und dem vierten Drehelement N4 (zweites Sonnenrad S2) direkt verbunden.
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Die neunte Welle TM9 ist mit dem zwölften Drehelement N12 (viertes Hohlrad R4) direkt verbunden.
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Die zweite Welle TM2 ist hier mit der sechsten Welle TM6 selektiv verbunden, und jede von der dritten Welle TM3 und der fünften Welle TM5 ist mit der ersten Welle TM1 selektiv verbunden, um als ein selektives (bzw. ausgewähltes) Eingabeelement betrieben zu werden.
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Außerdem ist jede von der siebten Welle TM7, der achten Welle TM9 und der neunten Welle TM9 mit dem Getriebegehäuse H selektiv verbunden, um als ein selektives (bzw. ausgewähltes) feststehendes Element (z.B. ausgewähltes Fixierelement) betrieben zu werden.
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Drei Kupplungen C1, C2 und C3, welche Eingriffselemente sind, sind an Abschnitten, an denen irgendwelche zwei Wellen von den neun Wellen TM1 bis TM9 sowie von der Eingangswelle IS und der Ausgangswelle OS selektiv miteinander verbunden sind, angeordnet.
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Außerdem sind drei Bremsen B1, B2 und B3, welche Eingriffselemente sind, an Abschnitten, an denen irgendeine Welle von den neun Wellen TM1 bis TM9 selektiv mit dem Getriebegehäuse H verbunden ist, angeordnet.
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Eine Anordnung der sechs Eingriffselemente (drei Kupplungen C1 bis C3 und drei Bremsen B1 bis B3) wird im Detail beschrieben.
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Die erste Kupplung C1 ist zwischen der zweiten Welle TM2 und der sechsten Welle TM6 angeordnet und verbindet selektiv die zweite Welle TM2 mit der sechsten Welle TM6.
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Die zweite Kupplung C2 ist zwischen der ersten Welle TM1 und der fünften Welle TM5 angeordnet und verbindet selektiv die erste Welle TM1 mit der fünften Welle TM5.
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Die dritte Kupplung C3 ist zwischen der ersten Welle TM1 und der dritten Welle TM3 angeordnet und verbindet selektiv die erste Welle TM1 mit der dritten Welle TM3.
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Die erste Bremse B1 ist zwischen der achten Welle TM8 und dem Getriebegehäuse H angeordnet und verbindet selektiv die achte Welle TM8 mit dem Getriebegehäuse H.
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Die zweite Bremse B2 ist zwischen der siebten Welle TM7 und dem Getriebegehäuse H angeordnet und verbindet selektiv die siebte Welle TM7 mit dem Getriebegehäuse H.
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Die dritte Bremse B3 ist zwischen der neunten Welle TM9 und dem Getriebegehäuse H angeordnet und verbindet selektiv die neunte Welle TM9 mit dem Getriebegehäuse H.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist dargestellt, dass die zweite Kupplung C2 und die dritte Kupplung C3 entsprechend zugeordnet die fünfte Welle TM5 bzw. die dritte Welle TM3 mit der ersten Welle TM1 selektiv verbinden (z.B. ist die fünfte Welle TM5 über die zweite Kupplung C2 mit der ersten Welle TM1 verbindbar und ist die dritte Welle TM3 über die dritte Kupplung C3 mit der ersten Welle TM1 verbindbar). Da die erste Welle TM1 direkt mit der Eingangswelle IS verbunden ist, kann die zweite Kupplung C2 dazu eingerichtet sein, die Eingangswelle IS mit der fünften Welle TM5 selektiv zu verbinden, und kann die dritte Kupplung C3 dazu eingerichtet sein, die Eingangswelle IS mit der dritten Welle TM3 selektiv zu verbinden.
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Die Eingriffselemente, welche die erste, die zweite und die dritte Kupplung (d.h. C1, C2 und C3) und die erste, die zweite und die dritte Bremse (d.h. B1, B2 und B3) aufweisen, können Mehrscheiben-Reibelemente vom Nasstyp sein, die mittels Hydraulikdruck betrieben werden.
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2 ist ein Beispiel einer Betriebstabelle von Steuerelementen bei jeder Gangstufe in dem Planetengetriebezug der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bezugnehmend auf 2 werden drei Eingriffselemente unter der ersten, der zweiten und der dritten Kupplung C1, C2 und C3 sowie der ersten, der zweiten und der dritten Bremse B1, B2 und B3 bei jeder Gangstufe in dem Planetengetriebezug betrieben (mit anderen Worten werden aus der Menge der Eingriffselemente, welche die drei Kupplungen C1, C2 und C3 sowie die drei Bremsen B1, B2 und B3 aufweist, drei bestimmte Eingriffselemente bei jeder Gangstufe in dem Planetengetriebezug betätigt).
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Die erste Kupplung C2 und die erste und die dritte Bremse B1 und B3 werden in einer ersten Vorwärtsgangstufe D1 gleichzeitig betrieben.
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In einem Zustand, in welchem durch Betrieb bzw. Betätigung (nachfolgend: „Betrieb“) der dritten Kupplung C3 die erste Welle TM1 mit der dritten Welle TM3 verbunden ist, wird Drehmoment der Eingangswelle IS in die erste Welle TM1 und in die dritte Welle TM3 eingegeben (bzw. eingebracht). Außerdem werden durch Betrieb der ersten und der dritten Bremse B1 und B3 die achte Welle TM8 und die neunte Welle TM9 als die feststehenden Elemente betrieben. Dadurch wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die erste Vorwärtsgangstufe geschaltet (z.B. gewandelt), und die erste Vorwärtsgangstufe wird durch die Ausgangswelle OS, welche mit der zweiten Welle TM2 verbunden ist, ausgegeben.
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Die dritte Kupplung C3 und die zweite und die dritte Bremse B2 und B3 werden in einer zweiten Vorwärtsgangstufe D2 gleichzeitig betrieben
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In einem Zustand, in welchem durch Betrieb der dritten Kupplung C3 die erste Welle TM1 mit der dritten Welle TM3 verbunden ist, wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die erste Welle TM1 und in die dritte Welle TM3 eingegeben. Außerdem werden durch Betrieb der zweiten und der dritten Bremse B2 und B3 die siebte Welle TM7 und die neunte Welle TM9 als die feststehenden Elemente betrieben. Dadurch wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die zweite Vorwärtsgangstufe geschaltet (z.B. gewandelt), und die zweite Vorwärtsgangstufe wird durch die Ausgangswelle OS, welche mit der zweiten Welle TM2 verbunden ist, ausgegeben.
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Die zweite Kupplung C2 und die zweite und die dritte Bremse B2 und B3 werden in einer dritten Vorwärtsgangstufe D3 gleichzeitig betrieben
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In einem Zustand, in welchem durch Betrieb der zweiten Kupplung C2 die erste Welle TM1 mit der fünften Welle TM5 verbunden ist, wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die erste Welle TM1 und in die fünfte Welle TM5 eingegeben. Außerdem werden durch Betrieb der zweiten und der dritten Bremse B2 und B3 die siebte Welle TM7 und die neunte Welle TM9 als die feststehenden Elemente betrieben. Dadurch wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die dritte Vorwärtsgangstufe geschaltet (z.B. gewandelt), und die dritte Vorwärtsgangstufe wird durch die Ausgangswelle OS, welche mit der zweiten Welle TM2 verbunden ist, ausgegeben.
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Die zweite und die dritte Kupplung C2 und C3 sowie die dritte Bremse B3 werden in einer vierten Vorwärtsgangstufe D4 gleichzeitig betrieben
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In einem Zustand, in welchem die erste Welle TM1 durch Betrieb der zweiten Kupplung C2 mit der fünften Welle TM5 verbunden ist und die erste Welle TM1 durch Betrieb der dritten Kupplung C3 mit der dritten Welle TM3 verbunden ist, wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die erste Welle TM1, die fünfte Welle TM5 und die dritte Welle TM3 eingegeben. Außerdem wird durch Betrieb der dritten Bremse B3 die neunte Welle TM9 als das feststehende Element betrieben. Dadurch wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die vierte Vorwärtsgangstufe geschaltet (z.B. gewandelt), und die vierte Vorwärtsgangstufe wird durch die Ausgangswelle OS, welche mit der zweiten Welle TM2 verbunden ist, ausgegeben.
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Die erste und die zweite Kupplung C1 und C2 sowie die dritte Bremse B3 werden in einer fünften Vorwärtsgangstufe D5 gleichzeitig betrieben
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In einem Zustand, in welchem die zweite Welle TM2 durch Betrieb der ersten Kupplung C1 mit der sechsten Welle TM6 verbunden ist und die erste Welle TM1 durch Betrieb der zweiten Kupplung C2 mit der fünften Welle TM5 verbunden ist, wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die erste Welle TM1 und in die fünfte Welle TM5 eingegeben. Außerdem wird durch den Betrieb der dritten Bremse B3 die neunte Welle TM9 als das feststehende Element betrieben. Dadurch wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die fünfte Vorwärtsgangstufe geschaltet (z.B. gewandelt), und die fünfte Vorwärtsgangstufe wird durch die Ausgangswelle OS, welche mit der zweiten Welle TM2 verbunden ist, ausgegeben.
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Die erste und die dritte Kupplung C1 und C3 sowie die dritte Bremse B3 werden in einer sechsten Vorwärtsgangstufe D6 gleichzeitig betrieben
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In einem Zustand, in welchem die zweite Welle TM2 durch Betrieb der ersten Kupplung C1 mit der sechsten Welle TM6 verbunden ist und die erste Welle TM1 durch Betrieb der dritten Kupplung C3 mit der dritten Welle TM3 verbunden ist, wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die erste Welle TM1 und in die dritte Welle TM3 eingegeben. Außerdem wird durch Betrieb der dritten Bremse B3 die neunte Welle TM9 als das feststehende Element betrieben. Dadurch wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die sechste Vorwärtsgangstufe geschaltet (z.B. gewandelt), und die sechste Vorwärtsgangstufe wird durch die Ausgangswelle OS, welche mit der zweiten Welle TM2 verbunden ist, ausgegeben.
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Die erste, die zweite und die dritte Kupplung C1, C2 und C3 werden in einer siebten Vorwärtsgangstufe D7 gleichzeitig betrieben
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Falls die zweite Welle TM2 durch Betrieb der ersten Kupplung C1 mit der sechsten Welle TM6 verbunden ist, die erste Welle TM1 durch Betrieb der zweiten Kupplung C2 mit der fünften Welle TM5 verbunden ist und die erste Welle TM1 durch Betrieb der dritten Kupplung C3 mit der dritten Welle TM3 verbunden ist, gehen alle Planetengetriebesätze in Verriegelt-Zustände über (z.B. wird eine Direktübersetzung bzw. 1:1-Übersetzung erzeugt durch eine Rotation aller Teile (Sonnenrad, Planetenradträger, Hohlrad) eines jeden Planetengetriebesatzes mit gleicher Drehzahl als ein Block (Blockumlauf)). Falls in diesem Zustand das Drehmoment der Eingangswelle IS in die erste Welle TM1, die fünfte Welle TM5 und die dritte Welle TM3 eingegeben wird, wird das Drehmoment der Eingangswelle IS nicht verändert und wird die siebte Vorwärtsgangstufe durch die Ausgangswelle OS, welche mit der zweiten Welle TM2 verbunden ist, ausgegeben.
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Die erste und die dritte Kupplung C1 und C3 sowie die zweite Bremse B2 werden in einer achten Vorwärtsgangstufe D8 gleichzeitig betrieben.
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In einem Zustand, in welchem die zweite Welle TM2 durch Betrieb der ersten Kupplung C1 mit der sechsten Welle TM6 verbunden ist und die erste Welle TM1 durch Betrieb der dritten Kupplung C3 mit der dritten Welle TM3 verbunden ist, wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die erste Welle TM1 und in die dritte Welle TM3 eingegeben. Außerdem wird durch Betrieb der zweiten Bremse B2 die siebte Welle TM7 als das feststehende Element betrieben. Dadurch wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die achte Vorwärtsgangstufe geschaltet (z.B. gewandelt), und die achte Vorwärtsgangstufe wird durch die Ausgangswelle OS, welche mit der zweiten Welle TM2 verbunden ist, ausgegeben.
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Die erste und die zweite Kupplung C1 und C2 sowie die zweite Bremse B2 werden in einer neunten Vorwärtsgangstufe D9 gleichzeitig betrieben.
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In einem Zustand, in welchem die zweite Welle TM2 durch Betrieb der ersten Kupplung C1 mit der sechsten Welle TM6 verbunden ist und die erste Welle TM1 durch Betrieb der zweiten Kupplung C2 mit der fünften Welle TM5 verbunden ist, wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die erste Welle TM1 und in die fünfte Welle TM5 eingegeben. Außerdem wird durch Betrieb der zweiten Bremse B2 die siebte Welle TM7 als das feststehende Element betrieben. Dadurch wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die neunte Vorwärtsgangstufe geschaltet (z.B. gewandelt), und die neunte Vorwärtsgangstufe wird durch die Ausgangswelle OS, welche mit der zweiten Welle TM2 verbunden ist, ausgegeben.
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Die erste und die zweite Kupplung C1 und C2 sowie die erste Bremse B1 werden in einer zehnten Vorwärtsgangstufe D10 gleichzeitig betrieben.
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In einem Zustand, in welchem die zweite Welle TM2 durch Betrieb der ersten Kupplung C1 mit der sechsten Welle TM6 verbunden ist und die erste Welle TM1 durch Betrieb der zweiten Kupplung C2 mit der fünften Welle TM5 verbunden ist, wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die erste Welle TM1 und in die fünfte Welle TM5 eingegeben. Außerdem wird durch Betrieb der ersten Bremse B1 die achte Welle TM8 als das feststehende Element betrieben. Dadurch wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die zehnte Vorwärtsgangstufe geschaltet (z.B. gewandelt), und die zehnte Vorwärtsgangstufe wird durch die Ausgangswelle OS, welche mit der zweiten Welle TM2 verbunden ist, ausgegeben.
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Die erste Kupplung C1 und die erste und die dritte Bremse B1 und B3 werden in einer Rückwärtsgangstufe REV gleichzeitig betrieben.
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In einem Zustand, in welchem die zweite Welle TM2 durch Betrieb der ersten Kupplung C1 mit der sechsten Welle TM6 verbunden ist, wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die erste Welle TM1 eingegeben. Außerdem werden durch Betrieb der ersten und der dritten Bremse B1 und B3 die achte Welle TM8 und die neunte Welle TM9 als die feststehenden Elemente betrieben. Dadurch wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die Rückwärtsgangstufe geschaltet (z.B. gewandelt), und die Rückwärtsgangstufe wird durch die Ausgangswelle OS, welche mit der zweiten Welle TM2 verbunden ist, mit einer umgekehrten bzw. gegensinnigen Drehzahl ausgegeben.
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3 ist ein weiteres Beispiel einer Betriebstabelle von Steuerelementen bei jeder Gangstufe in dem Planetengetriebezug gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf 3 zeigt das weitere Beispiel der Betriebstabelle, dass Eingriffselemente in der zweiten Vorwärtsgangstufe D2 von denjenigen in dem in 2 gezeigten Beispiel verschieden sind.
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Das bedeutet, dass unter Bezugnahme auf 3 in der zweiten Vorwärtsgangstufe D2 die zweite Kupplung C2 und die erste und die dritte Bremse B1 und B3 gleichzeitig betrieben werden.
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In einem Zustand, in welchem durch Betrieb der zweiten Kupplung C2 die erste Welle TM1 mit der fünften Welle TM5 verbunden ist, wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die erste Welle TM1 und in die fünfte Welle TM5 eingegeben. Außerdem werden durch Betrieb der ersten und der dritten Bremse B1 und B3 die achte Welle TM8 und die neunte Welle TM9 als die feststehenden Elemente betrieben. Dadurch wird das Drehmoment der Eingangswelle IS in die zweite Vorwärtsgangstufe geschaltet (z.B. gewandelt), und die zweite Vorwärtsgangstufe wird durch die Ausgangswelle OS, welche mit der zweiten Welle TM2 verbunden ist, ausgegeben.
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Ein Übersetzungsverhältnis einer jeden Gangstufe, Stufenverhältnisse und ein Übersetzungsverhältnisbereich (bzw. Gangspreizung) können nunmehr unter Bezugnahme auf die in 2 und 3 gezeigten Betriebstabellen geeignet eingestellt werden.
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4 ist eine schematische Darstellung eines Planetengetriebezugs gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Unter jeweiliger Bezugnahme auf 1 und 4 ist in dem Planetengetriebezug gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die erste Kupplung C1 zwischen der zweiten Welle TM2 und der sechsten Welle TM6 angeordnet und verbindet diese selektiv die zweite Welle TM2 mit der sechsten Welle TM6, wohingegen in dem Planetengetriebezug gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die erste Kupplung C1 zwischen der vierten Welle TM4 und der sechsten Welle TM6 angeordnet ist und die vierte Welle TM4 mit der sechsten Welle TM6 selektiv verbindet.
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Neun Wellen TM1 bis TM9, Anordnungen von zwei Kupplungen C2 und C3 und drei Bremsen B1 bis B3, Funktionen und Betriebe der zweiten beispielhaften Ausführungsform sind, mit Ausnahme der ersten Kupplung C1, die gleichen wie diejenigen der ersten beispielhaften Ausführungsform.
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5 und 6 sind zwei Beispiele einer Betriebstabelle von Steuerelementen bei jeder Gangstufe in dem Planetengetriebezug gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die in 5 und 6 dargestellten Betriebstabellen sind jeweilig die gleiche wie diejenigen, welche in 2 bzw. in 3 dargestellt sind (mit Ausnahme der realisierten Übersetzungsverhältnisse).
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Da die Anordnung der ersten Kupplung C1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verschieden ist von derjenigen gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, können das Übersetzungsverhältnis einer jeden Gangstufe, Stufenverhältnisse und ein Übersetzungsverhältnisbereich unter Bezugnahme auf die in 5 und 6 gezeigten Betriebstabellen geeignet eingestellt werden.
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Gemäß der ersten und der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können zehn Vorwärtsgangstufen und eine Rückwärtsgangstufe erzielt werden, indem fünf Planetengetriebesätze PG1, PG2, PG3, PG4 und PG5 und sechs Eingriffselemente, welche drei Kupplung C1, C2 und C3 und drei Bremsen B1, B2 und B3 aufweisen, verwendet werden.
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Außerdem kann, da ein Übersetzungsverhältnisbereich (bzw. Gangspreizung) von größer als 8,5 sichergestellt werden kann, eine Betriebseffizienz des Motors verbessert werden. Da die Linearität der Stufenverhältnisse aufgrund mehrerer Gangstufen sichergestellt werden kann, können ferner das Fahrverhalten, wie z.B. eine Beschleunigung vor und nach dem Schalten, die rhythmische Motordrehzahl, usw. verbessert werden.
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Da zehn Vorwärtsgangstufen und eine Rückwärtsgangstufe unter Verwendung einer verringerten Anzahl von Eingriffselementen erzielt werden, können ferner Schleppverluste von Kupplungen und Bremsen verringert werden und können eine Leistungsabgabeeffizienz und eine Kraftstoffeffizienz verbessert werden.
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Da ein Planetengetriebesatz einer Ausgangsseite in drehmomentparalleler Art verwendet wird und Drehmoment gleichmäßig auf jeden Planetengetriebesatz und jedes Eingriffselement verteilt wird, kann außerdem die Drehmomentabgabeeffizienz und die Haltbarkeit verbessert werden.
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Da fünf Planetengetriebesätze verwendet werden, um zehn Vorwärtsgangstufen und eine Rückwärtsgangstufe zu erzielen, kann ferner die Flexibilität von Ausgangsübertragungsverhältnissen erhöht werden und kann eine Linearität der Stufenverhältnisse verbessert werden.
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Obwohl die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für Veranschaulichungszwecke offenbart wurde, versteht der Fachmann in der Technik, dass zahlreiche Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne dabei vom Umfang der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen beschrieben, abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- PG1, PG2, PG3, PG4, PG5:
- erster, zweiter, dritter, vierter und fünfter Planetengetriebesatz
- S1, S2, S3, S4, S5:
- erstes, zweites, drittes, viertes und fünftes Sonnenrad
- PC1, PC2, PC3, PC4, PC5:
- erster, zweiter, dritter, vierter und fünfter Planetenradträger
- R1, R2, R3, R4, R5:
- erstes, zweites, drittes, viertes und fünftes Hohlrad
- C1, C2, C3:
- erste, zweite und dritte Kupplung
- B1, B2, B3:
- erste, zweite und dritte Bremse
- IS:
- Eingangswelle
- OS:
- Ausgangswelle
- TM1, TM2, TM3, TM4, TM5, TM6, TM7, TM8, TM9:
- erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte und neunte Welle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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