DE112012005218T5

DE112012005218T5 - Mehrganggetriebe

Info

Publication number: DE112012005218T5
Application number: DE112012005218.8T
Authority: DE
Inventors: Kevin Knox; Larry Carpenter; Brian Oleson; Kevin Meyer; Peter Hodges; James Rice
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2014-09-18
Also published as: US9188200B2; WO2013090218A1; CN103987995B; US20130150201A1; AU2012352563A1; CN103987995A

Abstract

Ein Getriebe mit mehreren Gängen kann ein Eingangsglied und ein Ausgangsglied aufweisen, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Ein erster Planetengetriebesatz, ein zweiter Planetengetriebesatz, ein dritter Planetengetriebesatz und ein vierter Planetengetriebesatz können innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, wobei jeder Planetengetriebesatz ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad aufweist. Sechs Steuerelemente können betriebsmäßig mit jedem der Planetengetriebesätze gekoppelt sein und selektiv in Eingriff bringbar sein, um einen Satz von unterschiedlichen Getriebeübersetzungen zwischen dem Eingangsglied und dem Ausgangsglied zu erzeugen. Der Satz von unterschiedlichen Getriebeübersetzungen kann mindestens zehn Vorwärtsgangübersetzungen und mindestens eine Rückwärtsgangübersetzung aufweisen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung ist auf Getriebe gerichtet, die in Fahrzeugen und Maschinen verwendet werden, und insbesondere auf Planetengetriebe mit mehreren Gängen.
Hintergrund
Maschinen, wie beispielsweise Lastwagen, Baumaschine, Bergbaumaschinen usw., werden verwendet, um viele Aufgaben auszuführen. Um diese Aufgaben effektiv auszuführen, brauchen die Maschinen eine Leistungsquelle, welche beträchtliche Leistung zu einem Getriebe liefert. Die Leistungsquelle kann ein Motor sein, wie beispielsweise ein Dieselmotor, ein Benzinmotor, ein Turbinenmotor oder ein Erdgasmotor, der betrieben wird, um eine Leistungsausgabe zu erzeugen. Das Getriebe kann einen Bereich von Gängen vorsehen, um es der Maschine zu gestatten, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu arbeiten, während der Motor innerhalb eines erwünschten Betriebsbereiches gehalten wird. Typischerweise weisen die Maschinen ein Mehrgang-Getriebe bzw. Getriebe mit mehreren Gängen auf, welches im Allgemeinen eine Reihe von Zahnrädern aufweist und mit dem Motor durch einen Drehmomentwandler verbunden ist. Der Drehmomentwandler kann beim anfänglichen Start helfen und kann weiter einen breiteren Drehmomentübertragungsbereich vorsehen.
Das US-Patent 7,828,690 von Wittkopp und Anderen offenbart ein Mehrgang-Getriebe in den 2a–2c, welches vier Planetengetriebesätze, drei Kupplungen und drei Bremsen hat, um zehn Vorwärtsdrehzahlübersetzungen und eine Rückwärtsdrehzahlübersetzung vorzusehen. Der Eingang für das Getriebe ist kontinuierlich mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebesatzes verbunden, und der Ausgang ist kontinuierlich mit dem Planetenträger des vierten Planetengetriebesatzes verbunden. Das von Wittkopp und Anderen offenbarte Getriebe sieht eine kleinere Gesamtgetriebeübersetzung und eine größere maximale Stufenübersetzung vor als das Getriebe der vorliegenden Offenbarung.
Das US-Patent 7,909,726 von Phillips und Anderen offenbart ein Mehrgang-Getriebe mit vier Planetengetriebesätzen, vier Kupplungen und zwei Bremsen, um zehn Vorwärtsdrehzahlübersetzungen und eine Rückwärtsdrehzahlübersetzung vorzusehen. Der Eingang für das Getriebe ist kontinuierlich mit dem Planetenträger des ersten Planetengetriebesatzes verbunden, und der Ausgang ist kontinuierlich mit dem Planetenträger des vierten Planetengetriebesatzes verbunden. Das Getriebe weist eine kontinuierliche mechanische Verbindung zwischen benachbarten Planetengetriebesätzen auf (d. h., ein Element des ersten Planetengetriebesatzes ist kontinuierlich mit einem Element des zweiten Planetengetriebesatzes verbunden, ein Element des zweiten Planetengetriebesatzes ist kontinuierlich mit einem Element des dritten Planetengetriebesatzes verbunden, und eine Element des dritten Planetengetriebesatzes ist kontinuierlich mit einem Element des vierten Planetengetriebesatzes verbunden). Das von Philipps und Anderen offenbarte Getriebe weist eine kleinere Gesamtgetriebeübersetzung und eine größere maximale Stufenübersetzung bzw. ein größeres maximales Stufenverhältnis auf als das Getriebe der vorliegenden Offenbarung.
Zusammenfassung
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann ein Mehrgang-Getriebe ein Eingangsglied und ein Ausgangsglied aufweisen, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Ein erster Planetengetriebesatz, ein zweiter Planetengetriebesatz, ein dritter Planetengetriebesatz und ein vierter Planetengetriebesatz können innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, wobei jeder Planetengetriebesatz ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad aufweist. Sechs Steuerelemente können betriebsmäßig mit jedem der Planetengetriebesätze gekoppelt sein und selektiv in Eingriff bringbar sein, um einen Satz von unterschiedlichen Getriebeübersetzungen zwischen dem Eingangsglied und dem Ausgangsglied zu erzeugen. Der Satz von unterschiedlichen Getriebeübersetzungen kann zumindest zehn Vorwärtsgetriebeübersetzungen und zumindest eine Rückwärtsgetriebeübersetzung aufweisen. Das Eingangsglied kann kontinuierlich mit dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebesatzes verbunden sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann ein Mehrgang-Getriebe ein Eingangsglied und ein Ausgangsglied aufweisen, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Ein erster Planetengetriebesatz, ein zweiter Planetengetriebesatz, ein dritter Planetengetriebesatz und ein vierter Planetengetriebesatz können innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, wobei jeder Planetengetriebesatz ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad aufweist. Sechs Steuerelemente können betriebsmäßig mit jedem der Planetengetriebesätze gekoppelt sein und selektiv in Eingriff bringbar sein, um einen Satz von unterschiedlichen Getriebeübersetzungen zu erzeugen, der zumindest zehn Vorwärtsgetriebeübersetzungen und zumindest eine Rückwärtsgetriebeübersetzung aufweist. Das Ausgangsglied kann kontinuierlich mit dem Hohlrad des vierten Planetengetriebesatzes verbunden sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann ein Mehrgang-Getriebe ein Eingangsglied und ein Ausgangsglied aufweisen, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Ein erster Planetengetriebesatz, ein zweiter Planetengetriebesatz, ein dritter Planetengetriebesatz und ein vierter Planetengetriebesatz können innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, und jeder Planetengetriebesatz kann ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad aufweisen. Das Mehrgang-Getriebe kann nicht mehr als sechs Steuerelemente aufweisen, wobei zumindest ein Steuerelement betriebsmäßig mit jedem Planetengetriebesatz gekoppelt ist. Die Steuerelemente können selektiv in Eingriff gebracht werden, um einen Satz von unterschiedlichen Getriebeübersetzungen zu erzeugen, der zumindest zehn Vorwärtsgetriebeübersetzungen und zumindest eine Rückwärtsgetriebeübersetzung aufweist. Das Eingangsglied kann kontinuierlich mit dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebesatzes verbunden sein, und das Ausgangsglied kann kontinuierlich mit dem Hohlrad des vierten Planetengetriebesatzes verbunden sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung einer Maschine, die ein Mehrgang-Getriebe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung aufweist.
2A ist eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
2B ist eine Schalttabelle, welche die in Eingriff stehenden Steuerelemente, Getriebeuntersetzungen und Stufenverhältnisse für jeden Gang aufführt, der vom Getriebe der 2A vorgesehen wird.
3A ist eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
3B ist eine Schalttabelle, welche die in Eingriff stehenden Steuerelemente, Getriebeuntersetzungen und Stufenverhältnisse für jeden Gang darstellt, der vom Getriebe der 3A vorgesehen wird.
4A ist eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
4B ist eine Schalttabelle, welche die in Eingriff stehenden Steuerelemente, Getriebeuntersetzungen und Stufenverhältnisse für jeden Gang darstellt, der vom Getriebe der 4A vorgesehen wird.
5A ist eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
5B ist eine Schalttabelle, welche die in Eingriff stehenden Steuerelemente, Getriebeuntersetzungen und Stufenverhältnisse für jeden Gang darstellt, der vom Getriebe der 5A vorgesehen wird.
6A ist eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
6B ist eine Schalttabelle, welche die in Eingriff stehenden Steuerelemente, Getriebeuntersetzungen und Stufenverhältnisse für jeden Gang aufführt, der vom Getriebe der 6A vorgesehen wird.
Detaillierte Beschreibung
Mit Bezug auf 1 ist ein Mehrgang-Getriebe 10 bzw. Getriebe mit mehreren Gängen in einer Maschine 12 vorgesehen. Ein Eingangsglied 14 verbindet das Getriebe 10 mit einer Leistungsquelle 16 durch einen Drehmomentwandler 18, und ein Ausgangsglied 20 verbindet das Getriebe 10 mit einer oder mehreren Traktionsvorrichtungen 22. Obwohl die Maschine 12 als Lastwagen gezeigt ist, kann sie irgendeine Bauart einer Maschine sein, die aus der Verwendung eines Mehrgang-Getriebes Vorteile zieht. Die Leistungsquelle 16 kann von irgendeiner Bauart sein, welche Leistung in einer Form ausgibt, die von dem Mehrgang-Getriebe 10 verwendbar ist. Die Leistungsquelle 16 kann beispielsweise ein Verbrennungsmotor sein (wie beispielsweise ein Dieselmotor, ein Benzinmotor, ein Turbinenmotor oder ein Erdgasmotor), ein Elektromotor oder eine andere Vorrichtung, die eine Leistungsausgabe erzeugen kann. Die Traktionsvorrichtungen 22 können irgendeine Art von Traktionsvorrichtung sein, wie beispielsweise Räder, wie in 1 gezeigt, Raupen, Riemen oder irgendwelche Kombinationen davon.
2A veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Getriebes 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Getriebe 10 kann ein stationäres Gehäuse 24 aufweisen. Vier Planetengetriebesätze können um eine Drehachse 26 drehbar gelagert und auf dieser Drehachse 26 aufgereiht sein und in dem Gehäuse 24 angeordnet sein. Das Getriebe 10 kann weiter eine Vielzahl von Steuerelementen aufweisen, wie beispielsweise Kupplungen und Bremsen, die konfiguriert sind, um selektiv mit dem Gehäuse 24, den Planetengetriebesätzen oder anderen Getriebekomponenten, wie beispielsweise Wellen, in Eingriff zu treten. Die Struktur der Zahnräder, Steuerelemente, Eingangsglieder, Ausgangsglieder, Kupplungsglieder und Verbindungen kann unter Verwendung von herkömmlichen Konzepten erlangt werden.
Wie genauer in Verbindung mit den Ausführungsformen diese Offenbarung besprochen wird, kann ein Planetengetriebesatz zumindest ein Sonnenrad, zumindest einen Planetenträger, der eine Vielzahl von Planetenrädern aufweist, und ein Hohlrad aufweisen. In einem einfachen Planetengetriebesatz oder Planetengetriebesatz mit einzelnem Umlaufradsatz stehen die Planetenräder des Planetenträgers in Eingriff mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad. Ein Planetengetriebesatz mit doppeltem Ritzel oder doppeltem Umlaufradsatz, hat einen ersten oder inneren Satz von Planetenrädern und einen zweiten oder äußeren Satz von Planetenrädern, und daher stehen die inneren Planetenräder in Eingriff mit dem Sonnenrad und den äußeren Planetenrädern, während die äußeren Planetenräder in Eingriff mit den inneren Planetenrädern und dem Hohlrad stehen. Wie hier verwendet, umfasst der Ausdruck „Planetengetriebesatz” Planetengetriebesätze mit einzelnem Umlaufradsatz, doppeltem Umlaufradsatz oder andere bekannte Planetengetriebesätze.
Das Sonnenrad, der Planetenträger, die Planetenräder und das Hohlrad können alle gleichzeitig miteinander rotieren. Alternativ können sowohl das Sonnenrad als auch der Planetenträger oder das Hohlrad stationär gehalten werden. Der Planetengetriebesatz nimmt eine Eingangsdrehung mit einer ersten Drehzahl auf und erzeugt eine entsprechende Ausgangsdrehung mit einer zweiten Drehzahl. Die Veränderung der Drehzahl zwischen dem Eingang und dem Ausgang hängt von der Anzahl der Zähne im Sonnenrad, der Vielzahl der Planetenräder (wenn mehrere Planetenradsätze vorhanden sind), die am Planetenträger montiert sind, und dem Hohlrad ab. Die Veränderung der Drehzahl hängt auch von dem speziellen Zahnrad ab, welches verwendet wird, um die Eingangsdrehung aufzunehmen, von dem speziellen Zahnrad, welches ausgewählt wird, um die Ausgangsdrehung zu liefern, und von dem speziellen Zahnrad, welches, falls überhaupt, stationär gehalten wird.
Das in 2A veranschaulichte Ausführungsbeispiel des Mehrgang-Getriebes 10 kann einen ersten Planetengetriebesatz 130, einen zweiten Planetengetriebesatz 132, einen dritten Planetengetriebesatz 134 und einen vierten Planetengetriebesatz 136 aufweisen, die in sequentieller Reihenfolge in axialer Richtung oder in Richtung des Leistungsflusses entlang der Achse 26 angeordnet sind. Jeder Planetengetriebesatz weist mindestens ein Sonnenrad, mindestens einen Planetenträger und mindestens ein Hohlrad auf. Entsprechend weist der erste Planetengetriebesatz 130 ein erstes Sonnenrad 138, einen ersten Planetenträger 140 und ein erstes Hohlrad 142 auf. Der zweite Planetengetriebesatz 132 weist ein zweites Sonnenrad 144, einen zweiten Planetenträger 146 und ein zweites Hohlrad 148 auf. Der dritte Planetengetriebesatz 134 weist ein drittes Sonnenrad 150, einen dritten Planetenträger 152 und ein drittes Hohlrad 154 auf. Schließlich weist der vierte Planetengetriebesatz 136 ein viertes Sonnenrad 156, einen vierten Planetenträger 158 und ein viertes Hohlrad 160 auf.
Das Getriebe 10 kann auch sechs Steuerelemente aufweisen, die betriebsmäßig mit den Planetengetriebesätzen 130, 132, 134, 136 gekoppelt sind und selektiv in Eingriff gebracht werden können, um einen Satz von unterschiedlichen Getriebeübersetzungen zwischen dem Eingangsglied 14 und dem Ausgangsglied 20 zu erzeugen. Wie er hier verwendet wird, umfasst der Ausdruck „Steuerelement” Kupplungen (die alternativ in dem Industriezweig auch als Rotationskupplungen bezeichnet werden), Bremsen (die alternativ in dem Industriezweig als stationäre Kupplungen bezeichnet werden), Synchronisationselemente (die Klauen, Kupplungen und andere Arten von Synchronisationskupplungen aufweisen) oder andere Drehmomentsteuerkomponenten, die in herkömmlicher Weise in einem Getriebe verwendet werden können. In dem Ausführungsbeispiel der 2A weist das Getriebe 10 eine erste Bremse 162, eine zweite Bremse 164 und eine dritte Bremse 166 auf, wobei jeweils Komponenten davon mit dem stationären Gehäuse 24 verbunden sind. Zusätzlich weist das Getriebe 10 eine erste Kupplung 168, eine zweite Kupplung 170 und eine dritte Kupplung 172 auf, wobei jede davon zwischen drehbaren Komponenten des Getriebes 10 verbunden bzw. angeschlossen sein kann.
Das Getriebe 10 kann weiter eine Vielzahl von Zwischenkupplungsgliedern aufweisen, welche Komponenten der Planetengetriebesätze mit Steuerelementen oder Komponenten von anderen Planetengetriebesätzen verbinden. Wie in 2A veranschaulicht weist das Getriebe 10 ein erstes Zwischenkupplungsglied 174, ein zweites Zwischenkupplungsglied 176, ein drittes Zwischenkupplungsglied 178 und ein viertes Zwischenkupplungsglied 180 auf. Die Komponenten des Getriebes 10 können so verbunden sein, dass man zehn Vorwärtsgänge oder Vorwärtsgetriebeübersetzungen und eine Rückwärtsgetriebeübersetzung erhält. Wie in 2A gezeigt, kann das Eingangsglied 14 kontinuierlich mit dem ersten Sonnenrad 138 verbunden sein. Das erste Zwischenkupplungsglied 174 kann selektiv mit dem ersten Sonnenrad 138 durch die zweite Kupplung 170 verbunden sein, kann selektiv mit dem ersten Planetenträger 140 durch die erste Kupplung 168 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem vierten Planetenträger 158 verbunden sein. Der vierte Planetenträger 158 kann weiter selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die dritte Bremse 166 verbunden sein. Das zweite Zwischenkupplungsglied 176 kann kontinuierlich mit dem ersten Hohlrad 172 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem zweiten Planetenträger 146 verbunden sein. Das dritte Zwischenkupplungsglied 178 kann selektiv mit dem ersten Planetenträger 140 durch die dritte Kupplung 172 verbunden sein, kann kontinuierlich mit dem zweiten Hohlrad 148 verbunden sein, kann kontinuierlich mit dem dritten Hohlrad 150 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem vierten Sonnenrad 156 verbunden sein. Das vierte Zwischenkupplungsglied 180 kann kontinuierlich mit dem zweiten Sonnenrad 144 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem dritten Hohlrad 154 verbunden sein. Das dritte Hohlrad 154 kann weiter selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die erste Bremse 162 verbunden sein. Der dritte Planetenträger 152 kann selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die zweite Bremse 164 verbunden sein. Das Ausgangsglied 20 kann kontinuierlich mit dem vierten Hohlrad 160 verbunden sein.
In dieser in 2A gezeigten Konfiguration kann das Verhältnis bzw. die Übersetzung (N_Hohl/N_Sonne) des ersten Planetengetriebesatzes 130 bei 3,10 liegen. Die Übersetzung des zweiten Planetengetriebesatzes 132 kann 2,18 sein. Die Übersetzung des dritten Planetengetriebesatzes 134 kann 2,10 sein. Die Übersetzung des vierten Planetengetriebesatzes kann 2,23 sein.
2B zeigt eine Schalttabelle, die, bezeichnet durch das Symbol „X” die selektiven Eingriffskombinationen der Bremsen 162, 164, 166 und der Kupplungen 168, 170, 172 abbildet, welche zehn Vorwärtsdrehzahlverhältnisse bzw. Vorwärtsgangübersetzungen und eine Rückwärtsgangübersetzung zwischen dem Eingangsglied 14 und dem Ausgangsglied 20 mittels der Planetengetriebesätze 132, 134, 136 und 138 des Ausführungsbeispiels des Mehrgang-Getriebes 10 der 2A abbildet.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des Mehrgang-Getriebes 10 der vorliegenden Offenbarung, wie in 3A gezeigt, kann einen ersten Planetengetriebesatz 230, einen zweiten Planetengetriebesatz 232, einen dritten Planetengetriebesatz 234 und einen vierten Planetengetriebesatz 236 aufweisen, die in sequentieller Reihenfolge in axialer Richtung oder in Richtung des Leistungsflusses entlang der Achse 26 angeordnet sind. Jeder Planetengetriebesatz weist mindestens ein Sonnenrad, mindestens einen Planetenträger und mindestens ein Hohlrad auf. Entsprechend weist der erste Planetengetriebesatz 230 ein erstes Sonnenrad 238, einen ersten Planetenträger 240 und ein erstes Hohlrad 242 auf. Der zweite Planetengetriebesatz 232 weist ein zweites Sonnenrad 244 einen zweiten Planetenträger 246 und ein zweites Hohlrad 248 auf. Der dritte Planetengetriebesatz 234 weist ein drittes Sonnenrad 250, einen dritten Planetenträger 252 und ein drittes Hohlrad 254 auf. Schließlich weist der vierte Planetengetriebesatz 236 ein viertes Sonnenrad 256, einen vierten Planetenträger 258 und ein viertes Hohlrad 260 auf. In diesem Ausführungsbeispiel kann der dritte Planetengetriebesatz 234 so konfiguriert sein, dass er einen Planetenträger 252 mit doppeltem Umlaufradsatz aufweist.
Das in 3A gezeigte Ausführungsbeispiel des Getriebes 10 kann auch sechs Steuerelemente aufweisen, die betriebsmäßig mit den Planetengetriebesätzen 230, 232, 234, 236 selektiv in Eingriff gebracht werden können, um einen Satz von unterschiedlichen Getriebeübersetzungen zwischen dem Eingangsglied 14 und dem Ausgangsglied 20 zu erzeugen. Das Getriebe 10 kann eine erste Bremse 262, eine zweite Bremse 264 und eine dritte Bremse 266 aufweisen, wobei jeweils Komponenten davon mit dem stationären Gehäuse 24 verbunden sind. Zusätzlich weist das Getriebe 10 eine erste Kupplung 268, eine zweite Kupplung 270 und eine dritte Kupplung 272 auf, wobei jede davon zwischen drehbaren Komponenten des Getriebes 10 verbunden bzw. angeschlossen sein kann.
Das Getriebe 10 kann weiter eine Vielzahl von Zwischenkupplungsgliedern aufweisen, welche Komponenten der Planetengetriebesätze verbinden, um Elemente oder Komponenten von anderen Planetengetriebesätzen zu steuern. Wie in 3A veranschaulicht weist das Getriebe 10 ein erstes Zwischenkupplungsglied 274, ein zweites Zwischenkupplungsglied 276, ein drittes Zwischenkupplungsglied 278 und ein viertes Zwischenkupplungsglied 280 auf.
Die Komponenten des Getriebes 10 können so verbunden sein, dass man zehn Vorwärtsgänge oder Getriebeübersetzungen und eine Rückwärtsgetriebeübersetzung erhält. Wie in 3A gezeigt, kann das Eingangsglied 14 kontinuierlich mit dem ersten Sonnenrad 238 verbunden sein. Das erste Zwischenkupplungsglied 274 kann selektiv mit dem ersten Sonnenrad 238 durch die zweite Kupplung 270 verbunden sein, kann selektiv mit dem ersten Planetenträger 240 durch die erste Kupplung 268 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem vierten Planetenträger 258 verbunden sein. Der vierte Planetenträger 258 kann weiter selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die dritte Bremse 266 verbunden sein. Das zweite Zwischenkupplungsglied 276 kann kontinuierlich mit dem ersten Hohlrad 242 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem zweiten Planetenträger 246 verbunden sein. Das dritte Zwischenkupplungsglied 278 kann selektiv mit dem ersten Planetenträger 240 durch die dritte Kupplung 272 verbunden sein, kann kontinuierlich mit dem zweiten Hohlrad 248 verbunden sein, kann kontinuierlich mit dem dritten Sonnenrad 250 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem vierten Sonnenrad 256 verbunden sein. Das vierte Zwischenkupplungsglied 280 kann kontinuierlich mit dem zweiten Sonnenrad 244 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem dritten Planetenträger 252 verbunden sein. Weiter kann das dritte Hohlrad 254 selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die zweite Bremse 264 verbunden sein. Der dritte Planetenträger 252 kann selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die erste Bremse 262 verbunden sein. Das Ausgangsglied 20 kann kontinuierlich mit dem vierten Hohlrad 260 verbunden sein.
In dieser in 3A gezeigten Konfiguration kann das Verhältnis bzw. die Übersetzung (N_Hohl/N_Sonne) des ersten Planetengetriebesatzes 230 bei 3,10 liegen. Die Übersetzung des zweiten Planetengetriebesatzes 232 kann 2,18 sein. Die Übersetzung des dritten Planetengetriebesatzes 234 kann –3,10 sein. Die Übersetzung des vierten Planetengetriebesatzes 236 kann 2,23 sein.
3B zeigt eine Schalttabelle, welche, mittels des Symbols „X” die Eingriffskombinationen der Bremsen 262, 264, 266 und der Kupplungen 268, 270, 272 abbildet, welche zehn Vorwärtsdrehzahlverhältnisse bzw. Vorwärtsgangübersetzungen und eine Rückwärtsgangübersetzung zwischen dem Eingangsglied 14 und dem Ausgangsglied 20 mittels der Planetengetriebesätze 232, 234, 236 und 238 des Ausführungsbeispiels des Mehrgang-Getriebes 10 der 3A einrichten.
Ein drittes Ausführungsbeispiel des Mehrgang-Getriebes 10 der vorliegenden Offenbarung, wie in 4A gezeigt, weist einen ersten Planetengetriebesatz 330, einen zweiten Planetengetriebesatz 332, einen dritten Planetengetriebesatz 334 und einen vierten Planetengetriebesatz 336 auf, die in sequentieller Reihenfolge in axialer Richtung oder in Richtung des Leistungsflusses entlang der Achse 26 angeordnet sind. Jeder Planetengetriebesatz weist mindestens ein Sonnenrad, mindestens einen Planetenträger und mindestens ein Hohlrad auf. Entsprechend weist der erste Planetengetriebesatz 330 ein erstes Sonnenrad 338, einen ersten Planetenträger 340 und ein erstes Hohlrad 342 auf. Der zweite Planetengetriebesatz 332 weist ein zweites Sonnenrad 344, einen zweiten Planetenträger 346 und ein Hohlrad 348 auf. Der dritte Planetengetriebesatz 334 weist ein drittes Sonnenrad 350, einen dritten Planetenträger 352 und ein drittes Hohlrad 354 auf. Schließlich weist der vierte Planetengetriebesatz 336 ein viertes Sonnenrad 356, einen vierten Planetenträger 358 und ein viertes Hohlrad 360 auf. In diesem Ausführungsbeispiel kann der zweite Planetengetriebesatz 332 so konfiguriert sein, dass er einen Planetenträger 346 mit doppeltem Umlaufradsatz aufweist.
Das in 4A gezeigte Ausführungsbeispiel des Getriebes 10 kann auch sechs Steuerelemente aufweisen, die betriebsmäßig mit den Planetengetriebesätzen 330, 332, 334, 336 gekoppelt sind und selektiv in Eingriff gebracht werden können, um einen Satz von unterschiedlichen Getriebeübersetzungen zwischen dem Eingangsglied 14 und dem Ausgangsglied 20 zu erzeugen. Das Getriebe 10 kann eine erste Bremse 362, eine zweite Bremse 364 und eine dritte Bremse 366 aufweisen, wobei jeweils Komponenten davon mit dem stationären Gehäuse 24 verbunden sind. Zusätzlich kann das Getriebe 10 eine erste Kupplung 368, eine zweite Kupplung 370 und eine dritte Kupplung 372 aufweisen, wobei jede davon zwischen drehbaren Komponenten des Getriebes 10 angeschlossen sein kann.
Das Getriebe 10 kann weiter eine Vielzahl von Zwischenkupplungsgliedern aufweisen, welche Komponenten der Planetengetriebesätze verbinden, um Elemente oder Komponenten von anderen Planetengetriebesätzen zu steuern. Wie in 4A veranschaulicht kann das Getriebe 10 ein erstes Zwischenkupplungsglied 374, ein zweites Zwischenkupplungsglied 376, ein drittes Zwischenkupplungsglied 378 und ein viertes Zwischenkupplungsglied 380 aufweisen.
Die Komponenten des Getriebes 10 können so verbunden sein, dass man zehn Vorwärtsgänge oder Vorwärtsgetriebeübersetzungen und eine Rückwärtsgetriebeübersetzung erhält. Wie in 4A gezeigt, kann das Eingangsglied 14 kontinuierlich mit dem ersten Sonnenrad 338 verbunden sein. Das erste Zwischenkupplungsglied 374 kann selektiv mit dem ersten Sonnenrad 338 durch die zweite Kupplung 370 verbunden sein, kann selektiv mit dem ersten Planetenträger 340 durch die erste Kupplung 368 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem vierten Planetenträger 358 verbunden sein. Der vierte Planetenträger 358 kann weiter selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die dritte Bremse 366 verbunden sein. Das zweite Zwischenkupplungsglied 376 kann kontinuierlich mit dem ersten Hohlrad 342 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem zweiten Hohlrad 348 verbunden sein. Das dritte Zwischenkupplungsglied 378 kann selektiv mit dem ersten Planetenträger 340 durch die dritte Kupplung 372 verbunden sein, kann kontinuierlich mit dem zweiten Planetenträger 346 verbunden sein, kann kontinuierlich mit dem dritten Sonnenrad 350 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem vierten Sonnenrad 356 verbunden sein. Das vierte Zwischenkupplungsglied 380 kann kontinuierlich mit dem zweiten Sonnenrad 344 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem dritten Planetenträger 352 verbunden sein. Weiter kann das dritte Hohlrad 354 selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die erste Bremse 362 verbunden sein. Der dritte Planetenträger 352 kann selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die zweite Bremse 364 verbunden sein. Das Ausgangsglied 20 kann kontinuierlich mit dem vierten Hohlrad 360 verbunden sein.
In dieser in 3A gezeigten Konfiguration kann das Verhältnis bzw. die Übersetzung (N_Hohl/N_Sonne) des ersten Planetengetriebesatzes 330 bei 3,10 liegen. Die Übersetzung des zweiten Planetengetriebesatzes 332 kann –2,15 sein. Die Übersetzung des dritten Planetengetriebesatzes 334 kann 2,10 sein. Die Übersetzung des vierten Planetengetriebesatzes 336 kann 2,20 sein.
4B zeigt eine Schalttabelle, welche, mittels des Symbols „X” die Eingriffskombinationen der Bremsen 362, 364, 366 und der Kupplungen 368, 370, 372 abbildet, welche zehn Vorwärtsdrehzahlverhältnisse bzw. Vorwärtsgangübersetzungen und eine Rückwärtsgangübersetzung zwischen dem Eingangsglied 14 und dem Ausgangsglied 20 mittels der Planetengetriebesätze 332, 334, 336 und 338 des Ausführungsbeispiels des Mehrgang-Getriebes 10 der 4A einrichten.
Ein viertes Ausführungsbeispiel des Mehrgang-Getriebes 10 der vorliegenden Offenbarung, wie in 5A gezeigt, kann einen ersten Planetengetriebesatz 430, einen zweiten Planetengetriebesatz 432, einen dritten Planetengetriebesatz 434 und einen vierten Planetengetriebesatz 436 aufweisen, die in sequentieller Reihenfolge in einer axialen Richtung oder in Richtung des Leistungsflusses entlang der Achse 26 angeordnet sind. Jeder Planetengetriebesatz weist mindestens ein Sonnenrad, mindestens einen Planetenträger und mindestens ein Hohlrad auf. Entsprechend weist der erste Planetengetriebesatz 430 ein erstes Sonnenrad 438, einen ersten Planetenträger 440 und ein erstes Hohlrad 442 auf. Der zweite Planetengetriebesatz 432 weist ein zweites Sonnenrad 444, einen zweiten Planetenträger 446 und ein zweites Hohlrad 448 auf. Der dritte Planetengetriebesatz 434 weist ein drittes Sonnenrad 450, einen dritten Planetenträger 452 und ein drittes Hohlrad 454 auf. Schließlich weist der vierte Planetengetriebesatz 436 ein viertes Sonnenrad 456, einen vierten Planetenträger 458 und ein viertes Hohlrad 460 auf.
Das in 5A gezeigte Ausführungsbeispiel des Getriebes 10 kann auch sechs Steuerelemente aufweisen, die betriebsmäßig mit den Planetengetriebesätzen 430, 432, 434, 436 gekoppelt sind und selektiv in Eingriff gebracht werden können, um einen Satz von unterschiedlichen Getriebeübersetzungen zwischen dem Eingangsglied 14 und dem Ausgangsglied 20 zu erzeugen. Das Getriebe 10 weist eine erste Bremse 462, eine zweite Bremse 464 und eine dritte Bremse 466 auf, wobei Komponenten davon mit dem stationären Gehäuse 24 verbunden sind. Zusätzlich weist das Getriebe 10 eine erste Kupplung 468, eine zweite Kupplung 470 und eine dritte Kupplung 472 auf, wobei jede davon zwischen drehbaren Komponenten des Getriebes 10 angeschlossen sein kann.
Das Getriebe 10 kann weiter eine Vielzahl von Zwischenkupplungsgliedern aufweisen, welche Komponenten der Planetengetriebesätze verbinden, um Elemente oder Komponenten von anderen Planetengetriebesätzen zu steuern. Wie in 5A veranschaulicht kann das Getriebe 10 ein erstes Zwischenkupplungsglied 474, ein zweites Zwischenkupplungsglied 476, ein drittes Zwischenkupplungsglied 478 und ein viertes Zwischenkupplungsglied 480 aufweisen.
Die Komponenten des Getriebes 10 können so verbunden sein, dass man zehn Vorwärtsgeschwindigkeiten bzw. Vorwärtsgänge oder Vorwärtsgetriebeübersetzungen und eine Rückwärtsgetriebeübersetzung erhält. Wie in 5A gezeigt, kann das Eingangsglied 14 kontinuierlich mit dem ersten Sonnenrad 438 verbunden sein. Das erste Zwischenkupplungsglied 474 kann selektiv mit dem ersten Sonnenrad 438 durch die zweite Kupplung 470 verbunden sein, kann selektiv mit dem ersten Planetenträger 440 durch die erste Kupplung 468 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem vierten Planetenträger 458 verbunden sein. Der vierte Planetenträger 458 kann weiter selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die dritte Bremse 466 verbunden sein. Das zweite Zwischenkupplungsglied 476 kann kontinuierlich mit dem ersten Hohlrad 442 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem zweiten Planetenträger 446 verbunden sein. Das dritte Zwischenkupplungsglied 478 kann kontinuierlich mit dem zweiten Hohlrad 448 verbunden sein, kann kontinuierlich mit dem dritten Sonnenrad 450 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem vierten Sonnenrad 456 verbunden sein. Das vierte Zwischenkupplungsglied 480 kann kontinuierlich mit dem zweiten Sonnenrad 444 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem dritten Planetenträger 452 verbunden sein. Weiter kann der dritte Planetenträger 452 selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die erste Bremse 462 verbunden sein. Das dritte Hohlrad 454 kann selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die zweite Bremse 464 verbunden sein. Das Ausgangsglied 20 kann kontinuierlich mit dem vierten Hohlrad 460 verbunden sein.
In dieser in 5A gezeigten Konfiguration kann das Verhältnis bzw. die Übersetzung (N_Hohl/N_Sonne) des ersten Planetengetriebesatzes 430 bei 3,05 liegen. Die Übersetzung des zweiten Planetengetriebesatzes 432 kann 1,80 sein. Die Übersetzung des dritten Planetengetriebesatzes 434 kann 1,80 sein. Die Übersetzung des vierten Planetengetriebesatzes 436 kann 1,80 sein.
5B zeigt eine Schalttabelle, welche, durch das Symbol „X” die Eingriffskombinationen der Bremsen 462, 464, 466 und der Kupplungen 468, 470, 472 abbildet, welche zehn Vorwärtsgangübersetzungen und eine Rückwärtsgangübersetzung zwischen dem Eingangsglied 14 und dem Ausgangsglied 20 durch die Planetengetriebesätze 432, 434, 436 und 438 des Ausführungsbeispiels des Mehrgang-Getriebes 10 der 5A einrichten.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel des Mehrgang-Getriebes 10 der vorliegenden Offenbarung, wie in 6A gezeigt, weist einen ersten Planetengetriebesatz 530, einen zweiten Planetengetriebesatz 532, einen dritten Planetengetriebesatz 534 und einen vierten Planetengetriebesatz 536 auf, die in sequentieller Reihenfolge in einer axialen Richtung oder in der Richtung des Leistungsflusses entlang der Achse 26 angeordnet sind. Jeder Planetengetriebesatz weist mindestens ein Sonnenrad, mindestens einen Planetenträger und mindestens ein Hohlrad auf. Entsprechend weist der erste Planetengetriebesatz 530 ein erstes Sonnenrad 538, einen ersten Planetenträger 540 und ein erstes Hohlrad 542 auf. Der zweite Planetengetriebesatz 532 weist ein zweites Sonnenrad 544, einen zweiten Planetenträger 546 und ein Hohlrad 548 auf. Der dritte Planetengetriebesatz 534 weist ein drittes Sonnenrad 550, einen dritten Planetenträger 552 und ein drittes Hohlrad 554 auf. Schließlich weist der vierte Planetengetriebesatz 536 ein viertes Sonnenrad 556, einen vierten Planetenträger 558 und ein viertes Hohlrad 560 auf. In diesem Ausführungsbeispiel kann der zweite Planetengetriebesatz 532 so konfiguriert sein, dass er einen Planetenträger 546 mit doppeltem Umlaufradsatz aufweist.
Das in 6A gezeigte Ausführungsbeispiel des Getriebes 10 kann auch sechs Steuerelemente aufweisen, die betriebsmäßig mit den Planetengetriebesätzen 530, 532, 534 und 536 gekoppelt sind und selektiv in Eingriff gebracht werden können, um einen Satz von unterschiedlichen Getriebeübersetzungen zwischen dem Eingangsglied 14 und dem Ausgangsglied 20 zu erzeugen. Das Getriebe 10 weist eine erste Bremse 562, eine zweite Bremse 564 und eine dritte Bremse 566 auf, wobei jeweils Komponenten davon mit dem stationären Gehäuse 24 verbunden sind. Zusätzlich kann das Getriebe 10 eine erste Kupplung 568, eine zweite Kupplung 570 und eine dritte Kupplung 572 aufweisen, wobei jede davon zwischen drehbaren Komponenten des Getriebes 10 angeschlossen sein kann.
Das Getriebe 10 kann weiter eine Vielzahl von Zwischenkupplungsgliedern aufweisen, welche Komponenten der Planetengetriebesätze verbinden, um Elemente oder Komponenten von anderen Planetengetriebesätzen zu steuern. Wie in 6A veranschaulicht kann das Getriebe 10 ein erstes Zwischenkupplungsglied 574, ein zweites Zwischenkupplungsglied 576, ein drittes Zwischenkupplungsglied 578 und ein viertes Zwischenkupplungsglied 580 aufweisen.
Die Komponenten des Getriebes 10 können so verbunden sein, dass man zehn Vorwärtsgeschwindigkeiten bzw. Vorwärtsgänge oder Vorwärtsgetriebeübersetzungen und eine Rückwärtsgetriebeübersetzung erhält. Wie in 6A gezeigt, kann das Eingangsglied 14 kontinuierlich mit dem ersten Sonnenrad 538 verbunden sein. Das erste Zwischenkupplungsglied 574 kann selektiv mit dem ersten Sonnenrad 538 durch die zweite Kupplung 570 verbunden sein, kann selektiv mit dem ersten Planetenträger 540 durch die erste Kupplung 568 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem vierten Planetenträger 558 verbunden sein. Der vierte Planetenträger 558 kann weiter selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die dritte Bremse 566 verbunden sein. Das zweite Zwischenkupplungsglied 576 kann kontinuierlich mit dem ersten Hohlrad 542 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem zweiten Hohlrad 548 verbunden sein. Das dritte Zwischenkupplungsglied 578 kann selektiv mit dem ersten Planetenträger 540 durch die dritte Kupplung 572 verbunden sein, kann kontinuierlich mit dem zweiten Planetenträger 546 verbunden sein, kann kontinuierlich mit dem dritten Sonnenrad 550 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem vierten Sonnenrad 556 verbunden sein. Das vierte Zwischenkupplungsglied 580 kann kontinuierlich mit dem zweiten Sonnenrad 544 verbunden sein und kann kontinuierlich mit dem dritten Hohlrad 554 verbunden sein. Weiter kann der dritte Planetenträger 552 selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die zweite Bremse 564 verbunden sein. Das dritte Hohlrad 554 kann selektiv mit dem Gehäuse 24 durch die erste Bremse 562 verbunden sein. Das Ausgangsglied 20 kann kontinuierlich mit dem vierten Hohlrad 560 verbunden sein.
In dieser in 6A gezeigten Konfiguration kann das Verhältnis bzw. die Übersetzung (N_Hohl/N_Sonne) des ersten Planetengetriebesatzes 530 bei 3,10 liegen. Die Übersetzung des zweiten Planetengetriebesatzes 532 kann –3,18 sein. Die Übersetzung des dritten Planetengetriebesatzes 534 kann 2,10 sein. Die Übersetzung des vierten Planetengetriebesatzes 536 kann 2,23 sein.
6B zeigt eine Schalttabelle, welche, durch das Symbol „X” die Eingriffskombinationen der Bremsen 562, 564, 566 und der Kupplungen 568, 570, 572 zeigt, welche zehn Vorwärtsgangübersetzungen und eine Rückwärtsgangübersetzung zwischen dem Eingangsglied 14 und dem Ausgangsglied 20 durch die Planetengetriebesätze 532, 534, 536 und 538 des Ausführungsbeispiels des Mehrgang-Getriebes 10 der 6A einrichten.
Industrielle Anwendbarkeit
Während die vorangegangenen Getriebeausführungsbeispiele in jeglicher Maschine verwendet werden können, welche ein Getriebe mit mehreren Gängen hat, können sie speziell bei Lastwägen und anderen schweren Bau- und Bergbaumaschinen Anwendung finden. Solche Maschinen haben spezielle Getriebeanforderungen, welche das offenbarte Getriebe erfüllen kann, während es einem Motor der Maschine gestattet, innerhalb eines erwünschten Betriebsbereiches zu bleiben.
Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung umfasst der Ausdruck „erwünschter Betriebsbereich” jene Drehzahlen und Drehmomente, bei denen der Motor einen im Wesentlichen stabilen und effizienten Betrieb erfährt. Wenn er außerhalb des erwünschten Betriebsbereiches arbeitet, kann der Motor einen instabilen Betrieb erfahren, wie beispielsweise Situationen mit übermäßig großer Drehzahl, Situationen mit zu geringer Drehzahl, Schleppen und/oder Abwürgen. Der Motor kann auch Wirkungsgradverluste erfahren, wenn er außerhalb des erwünschten Betriebsbereiches arbeitet, wie beispielsweise erhöhten Brennstoffverbrauch, erhöhte Abgasemissionen, erhöhte Motortemperaturen und/oder verringertes Ansprechverhalten.
Die hier offenbarten Getriebeausführungsbeispiele weisen eine Vielzahl von Planetengetriebeanordnungen und Kupplungsanordnungen auf, welche relativ gleichförmige und eng beabstandete Drehzahl- bzw. Gangintervalle vorsehen, was die Leistung und Schaltqualität verbessert. Die Verfügbarkeit von zehn Vorwärtsgängen kann in vorteilhafter Wiese konstante oder nahezu konstante Stufenverhältnisse zwischen Schaltvorgängen zulassen (siehe 2B, 3B, 4B und 5B), was klar wird, wenn man dies mit früheren Getrieben mit weniger Gängen oder variierenden Stufenverhältnissen vergleicht. Wenn der Drehmomentwandler im Direktantriebsmodus ist (d. h., wenn eine Drehmomentwandler-Verriegelungskupplung in Eingriff ist), können die gleichmäßig beabstandeten Stufenverhältnisse zwischen den Getriebeganguntersetzungen nahezu konstante Anwendungsmöglichkeiten erzeugen, wenn man sich der Spitzeneingangsleistung nähert, und zwar nur mit geringeren Abweichungen von der Spitzeneingangsleistung. Abweichungen von der Verwendung der Spitzenleistung können ineffizientes Verhalten der Maschine zur Folge haben. Die Erzeugung einer nahezu konstanten Anwendung der Spitzeneingangsleistung stellt sicher, dass der effizienteste Teil von jeder Antriebsübersetzung voll angewendet wird. Die Ausgangsdrehzahl des Motors (Eingangsdrehzahl des Getriebes) kann auch innerhalb eines im Wesentlichen engen erwünschten Betriebsbereiches gehalten werden, was einen effizienten Betrieb der Maschine zur Folge hat.
Nun wird auf den Betrieb des Ausführungsbeispiels des Mehrgang-Getriebes 10 Bezug genommen, wie er in der Schalttabelle der 2B dargestellt ist, wobei das Symbol „X” einen selektiven Eingriff eines speziellen Steuerelementes bezeichnet.
Während des Betriebs der Maschine ist es wünschenswert eine Anzahl von Gängen oder Getriebeübersetzungen auszuwählen, die die Leistungsausgabe des Motors an eine gegebene Lastbedingung anpassen. Das Auswählen der Getriebeübersetzungen kann manuell oder automatisch geschehen.
2B zeigt die Schalttabelle für das Ausführungsbeispiel des in 2A gezeigten Mehrgang-Getriebes 10. 2B zeigt an, dass eine erste Vorwärtsgeschwindigkeit oder ein erster Vorwärtsgang ausgewählt werden kann, indem die erste Kupplung 168 in Eingriff gebracht wird, um den ersten Planetenträger 140 mit dem vierten Planetenträger 158 durch das erste Zwischenkupplungsglied 174 zu verbinden. Gleichzeitig wird die erste Bremse 162 in Eingriff gebracht, um das dritte Hohlrad 154 und das zweite Hohlrad 144 durch die Zwischenkupplung 180 mit dem stationären Gehäuse 24 zu verbinden, und die dritte Bremse 166 wird in Eingriff gebracht, um den vierten Planetenträger 158 mit dem Gehäuse 24 zu verbinden. Die Getriebeübersetzung, die mit dieser Vorwärtsgangkonfiguration assoziiert ist, sieht eine erste Vorwärtsgetriebeübersetzung von ungefähr 4,73 vor.
Ein Schaltvorgang vom ersten Vorwärtsgang auf einen zweiten Vorwärtsgang kann erreicht werden durch Ausrücken bzw. Außer-Eingriff-Bringen der ersten Bremse 162, wodurch das dritte Hohlrad 154 und das zweite Sonnenrad 144 durch die Zwischenkupplung 180 vom Gehäuse 24 außer Eingriff gebracht werden, weiter durch Halten des Eingriffs der ersten Kupplung 168 und der dritten Bremse 166 und weiter durch Einrücken der zweiten Bremse 164, um den dritten Planetenträger 152 mit dem Gehäuse 24 zu verbinden. Die zweite Vorwärtsgetriebeübersetzung kann in dieser Konfiguration ungefähr 3,70 sein. Das Stufenverhältnis vom ersten Vorwärtsgang zum zweiten Vorwärtsgang kann in dieser Konfiguration ungefähr 1,28 sein.
Ein Schaltvorgang vom zweiten Vorwärtsgang auf einen dritten Vorwärtsgang kann erreicht werden durch Ausrücken bzw. Trennen der dritten Bremse 166, wodurch der vierte Planetenträger 158 vom Gehäuse 24 außer Eingriff gebracht wird, weiter durch Halten des Eingriffs der ersten Kupplung 168 und der zweiten Bremse 164 und weiter durch Einrücken bzw. In-Eingriff-Bringen der ersten Bremse 162, um das dritte Hohlrad 154 und das zweite Sonnenrad 144 durch die Zwischenkupplung 180 mit dem Gehäuse 24 zu verbinden. Die dritte Vorwärtsgetriebeübersetzung kann in dieser Konfiguration ungefähr 2,83 sein. Das Stufenverhältnis vom zweiten Vorwärtsgang auf den dritten Vorwärtsgang kann in dieser Konfiguration ungefähr 1,31 sein.
Ein Schaltvorgang vom dritten Vorwärtsgang auf einen vierten Vorwärtsgang kann erreicht werden durch Ausrücken bzw. Trennen der ersten Bremse 162, wodurch das dritte Hohlrad 154 und das zweite Hohlrad 144 durch die Zwischenkupplung 180 vom Gehäuse 24 getrennt werden, weiter durch Halten des Eingriffs der ersten Kupplung 168 und der zweiten Bremse 164 und weiter durch Einrücken der dritten Kupplung 172, um den ersten Planetenträger 140 mit dem zweiten Hohlrad 148 und mit dem dritten Sonnenrad 150 und dem vierten Sonnenrad 156 durch das Zwischenkupplungsglied 178 zu verbinden. Die vierte Vorwärtsgetriebeübersetzung kann in dieser Konfiguration ungefähr 2,44 sein. Das Stufenverhältnis vom dritten Vorwärtsgang auf den vierten Vorwärtsgang kann in dieser Konfiguration ungefähr 1,16 sein.
Ein Schaltvorgang vom vierten Vorwärtsgang auf den fünften Vorwärtsgang kann erreicht werden durch Ausrücken der zweiten Bremse 164, wodurch der dritte Planetenträger 152 vom Gehäuse 24 getrennt wird, weiter durch Halten des Eingriffs der ersten Kupplung 168 und der dritten Kupplung 172 und weiter durch Einrücken bzw. In-Eingriff-Bringen der ersten Bremse 162, um das dritte Hohlrad 154 und das zweite Sonnenrad 144 durch die Zwischenkupplung 180 mit dem Gehäuse 24 zu verbinden. Die fünfte Vorwärtsgetriebeübersetzung in dieser Konfiguration kann ungefähr 1,98 sein. Das Stufenverhältnis vom vierten Vorwärtsgang auf den fünften Vorwärtsgang kann in dieser Konfiguration ungefähr 1,23 sein.
Ein Schaltvorgang vom fünften Vorwärtsgang auf den sechsten Vorwärtsgang kann erreicht werden durch Ausrücken bzw. Trennen der dritten Kupplung 172 und der ersten Bremse 162, wodurch der erste Planetenträger 140 vom zweiten Hohlrad 148 und vom dritten Zwischenkupplungsglied 178 getrennt wird und durch Trennen des dritten Hohlrades 154 und des zweiten Sonnenrades 144 durch die Zwischenkupplung 180 vom Gehäuse 24, weiter durch Halten des Eingriffs der ersten Kupplung 168 und weiter durch Einrücken der zweiten Kupplung 170, um simultan das erste Sonnenrad 138 mit dem ersten Planetenträger 140 und dem vierten Planetenträger 158 zu verbinden, und durch Einrücken der zweiten Bremse 164, um den dritten Planetenträger 152 mit dem Gehäuse 24 zu verbinden. Die sechste Vorwärtsgetriebeübersetzung kann in dieser Konfiguration ungefähr 1,64 sein. Das Stufenverhältnis vom fünften Vorwärtsgang zum sechsten Vorwärtsgang kann in dieser Konfiguration ungefähr 1,21 sein.
Ein Schaltvorgang vom sechsten Vorwärtsgang auf einen siebten Vorwärtsgang kann erreicht werden durch Ausrücken der zweiten Bremse 164, wodurch der dritte Planetenträger 152 vom Gehäuse 24 getrennt wird, weiter durch Halten des Eingriffs der ersten Kupplung 168 und der zweiten Kupplung 170 und weiter durch Einrücken der ersten Bremse 162, um das dritte Hohlrad 154 und das zweite Sonnenrad 144 durch die Zwischenkupplung 180 mit dem Gehäuse 24 zu verbinden. Die siebte Vorwärtsgetriebeübersetzung kann in dieser Konfiguration 1,26 sein. Das Stufenverhältnis vom sechsten Vorwärtsgang zum siebten Vorwärtsgang kann in dieser Konfiguration ungefähr 1,30 sein.
Ein Schaltvorgang vom siebten Vorwärtsgang auf einen achten Vorwärtsgang kann erreicht werden durch Trennen der ersten Bremse 162, wodurch das dritte Hohlrad 154 und das zweite Sonnenrad 144 durch die Zwischenkupplung 180 vom Gehäuse 24 getrennt werden, weiter durch Halten des Eingriffs der ersten Kupplung 168 und der zweiten Kupplung 170 und weiter durch Einrücken der dritten Kupplung 172, um den ersten Planetenträger 140 mit dem zweiten Hohlrad 148 und dem dritten Sonnenrad 150 zu verbinden, und mit dem vierten Sonnenrad 156 durch das dritte Zwischenkupplungsglied 178. Die achte Vorwärtsgangübersetzung in dieser Konfiguration kann ungefähr 1,00 sein. Das Stufenverhältnis vom siebten Vorwärtsgang auf den achten Vorwärtsgang kann in dieser Konfiguration ungefähr 1,26 sein.
Ein Schaltvorgang vom achten Vorwärtsgang zu einem neunten Vorwärtsgang kann erreicht werden durch Ausrücken bzw. Trennen der ersten Kupplung 168, wodurch der erste Planetenträger 140 vom vierten Planetenträger getrennt wird, weiter durch Halten des Eingriffs der zweiten Kupplung 170 und der dritten Kupplung 172 und weiter durch Einrücken der ersten Bremse 162, um das dritte Hohlrad 154 und das zweite Hohlrad 144 durch die Zwischenkupplung 180 mit dem Gehäuse 24 zu verbinden. Die neunte Vorwärtsgetriebeübersetzung in dieser Konfiguration kann ungefähr 0,82 sein. Das Stufenverhältnis vom achten Vorwärtsgang auf den neunten Vorwärtsgang kann in dieser Konfiguration ungefähr 1,22 sein.
Ein Schaltvorgang vom neunten Vorwärtsgang zu einem zehnten Vorwärtsgang kann erreicht werden durch Ausrücken bzw. Trennen der dritten Kupplung 172 und durch Trennen des ersten Planetenträgers 140 vom zweiten Hohlrad 148 und dem dritten Zwischenkupplungsglied 178, weiter Halten des Eingriffs der zweiten Kupplung 170 und der ersten Bremse 172 und weiter durch Einrücken der zweiten Bremse 164, um den dritten Planetenträger 152 mit dem Gehäuse zu verbinden. Die zehnte Vorwärtsgetriebeübersetzung kann ungefähr 0,69 sein. Das Stufenverhältnis vom neunten Vorwärtsgang auf den zehnten Vorwärtsgang kann in dieser Konfiguration ungefähr 1,19 sein.
Ein Rückwärtsgang kann ausgewählt werden durch Einrücken der dritten Kupplung 172, um den ersten Planetenträger 140 mit dem zweiten Hohlrad 148 in Eingriff zu bringen, weiter durch Einrücken der ersten Bremse, um das dritte Hohlrad 154 und das zweite Sonnenrad 144 durch die Zwischenkupplung 180 mit dem Gehäuse 24 zu verbinden und durch Einrücken bzw. Anlegen der dritte Bremse, um den vierten Planetenträger 158 mit dem Gehäuse 24 zu verbinden. Die Rückwärtsgangübersetzung kann ungefähr –4,40 sein.
Das in 2A gezeigte Ausführungsbeispiel des Mehrgang-Getriebes kann zusätzliche und/oder alternative Getriebekonfigurationen bzw. Gangkonfigurationen aufweisen und dennoch innerhalb des Umfangs der vorliegenden Ansprüche liegen. Beispielsweise weist die Schalttabelle der 2B einen alternativen Vorwärtsgang auf, der als 9A bezeichnet ist, und einen alternativen Rückwärtsgang, der als RA bezeichnet ist. Der alternative Vorwärtsgang 9A kann zwischen dem neunten Vorwärtsgang und dem zehnen Vorwärtsgang verwendet werden, oder alternativ anstelle des zehnten Vorwärtsgangs verwendet werden. Jedoch sieht dieser alternative Vorwärtsgang eine Übersetzung nahe am neunten Vorwärtsgang vor, und der zehnte Vorwärtsgang hat eine minimale Stufe zur Folge. In ähnlicher Weise kann der alternative Rückwärtsgang RA zusätzlich zu dem zuvor beschriebenen Rückwärtsgang oder anstelle dessen verwendet werden. Auch wenn der alternative Rückwärtsgang eine zusätzliche Untersetzung vorsieht, gestattet er jedoch auch eine Übertragung von größerem Drehmoment, was größere Komponenten erfordern kann.
Der Betrieb der Ausführungsbeispiele des Mehrgang-Getriebes 10, wie in den 3A, 4A, 5A und 6A gezeigt, wird in den Schalttabellen dargestellt, wie sie in den 3B, 4B, 5B bzw. 6B gezeigt sind. Genauso wie die hier im Detail beschriebene Schalttabelle der 2B, bilden die Schalttabellen der 3B, 4B, 5B und 6B die Kombinationen von Kupplungen und Bremsen zum Einrichten von zehn Vorwärtsgängen, einem Rückwärtsgang, einer Getriebeübersetzung und einem Stufenverhältnis entsprechend jeder Geschwindigkeit oder jedem Gang einschließlich alternativer Gänge für jedes der jeweiligen zusätzlichen Ausführungsbeispiele ab. In jedem hier offenbarten Ausführungsbeispiel weist das Getriebe 10 vier Planetengetriebesätze und sechs Steuerelemente auf, welche zehn Vorwärtsgetriebeübersetzungen und eine Rückwärtsgetriebeübersetzung vorsehen.
Im Hinblick auf das Vorangegangene wird klar sein, dass die hier offenbarten Mehrgang-Getriebeausführungsbeispiele sechs Steuerelemente mit vier Planetengetriebesätzen verwenden, um zehn Vorwärtsgangübersetzungen und eine Rückwärtsgangübersetzung mit relativ geringen Stufenverhältnissen und relativ geringen Kupplungsdrehzahlen vorzusehen. Die Vielzahl von Kupplungen und Bremsen koppeln selektiv verschiedene Komponenten, um die Getriebeübersetzungen zu erreichen, die erforderlich sind, um die Leistungsquelle innerhalb eines erwünschten Drehzahlbereiches zu halten, wodurch eine verbesserte Effizienz vorgesehen wird.
Es wird dem Fachmann klar sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an den offenbarten Getriebeanordnungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele des offenbarten Getriebes werden dem Fachmann bei einer Betrachtung der Beschreibung und einer praktischen Ausführung des hier offenbarten Getriebes offensichtlich werden. Die Beschreibung und die Beispiele sollen nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten Ausführungen gezeigt wird.

Claims

Getriebe (10) mit mehreren Gängen, welches Folgendes aufweist: ein Eingangsglied (14) und ein Ausgangsglied (20), die in einem Gehäuse (24) angeordnet sind; einen ersten Planetengetriebesatz (130, 230, 330, 430, 530), einen zweiten Planetengetriebesatz (132, 232, 332, 432, 532), einen dritten Planetengetriebesatz (134, 234, 334, 434, 534) und einen vierten Planetengetriebesatz (136, 236, 336, 436, 536), wobei jeder Planetengetriebesatz innerhalb des Gehäuses (24) angeordnet ist und ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad aufweist; und nicht mehr als sechs Steuerelemente, wobei zumindest ein Steuerelement betriebsmäßig mit jedem der Planetengetriebesätze gekoppelt ist, und selektiv in Eingriff gebracht werden kann, um einen Satz von unterschiedlichen Getriebeübersetzungen zu erzeugen, die zumindest zehn Vorwärtsgangübersetzungen und zumindest eine Rückwärtsgangübersetzung aufweisen; wobei das Eingangsglied (14) kontinuierlich mit dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebesatzes (130, 230, 330, 430, 530) verbunden ist, und wobei das Ausgangsglied (20) kontinuierlich mit dem Hohlrad des vierten Planetengetriebesatzes (136, 236, 336, 436, 536) verbunden ist.
Getriebe (10) mit mehreren Gängen nach Anspruch 1, wobei jedes der sechs Steuerelemente eine Kupplung oder eine Bremse aufweist.
Getriebe (10) mit mehreren Gängen nach Anspruch 1, wobei die sechs Steuerelemente eine erste Kupplung (168, 268, 368, 468, 568), eine zweite Kupplung (170, 270, 370, 470, 570) und eine dritte Kupplung (172, 272, 372, 472, 572) aufweisen.
Getriebe (10) mit mehreren Gängen nach Anspruch 1, wobei die sechs Steuerelemente weiter eine erste Bremse, eine zweite Bremse (164, 264, 364, 464, 564) und eine dritte Bremse (166, 266, 366, 466, 566) aufweisen.
Getriebe (10) mit mehreren Gängen nach Anspruch 1, wobei zumindest einer der Planetengetriebesätze so konfiguriert ist, dass er einen Planetenträger mit doppeltem Umlaufradsatz aufweist.
Getriebe (10) mit mehreren Gängen nach Anspruch 5, wobei der zweite Planetengetriebesatz (132, 232, 332, 432, 532) oder der dritte Planetengetriebesatz (134, 234, 334, 434, 534) so konfiguriert ist, dass er einen Planetenträger mit doppeltem Umlaufradsatz aufweist.