DE112018004860T5

DE112018004860T5 - Getriebe mit einer Planetengetriebe-Schublastbegrenzung

Info

Publication number: DE112018004860T5
Application number: DE112018004860.8T
Authority: DE
Inventors: James Raszkowski
Original assignee: Allison Transmission Inc
Current assignee: Allison Transmission Inc
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2020-07-09
Also published as: US20190063559A1; WO2019046242A1; US10876601B2; CN111212991A; CN111212991B; US20200166104A1; US10619710B2

Abstract

Ein Mehrganggetriebe mit Mehrzahl von Planetengetrieben und einer Mehrzahl von selektiven Kupplungen zur Erzielung einer Mehrzahl von verschiedenen Übersetzungsverhältnissen wird vorgestellt. Die Mehrzahl von Planetengetrieben kann ein erstes Planetengetriebe, ein zweites Planetengetriebe, ein drittes Planetengetriebe und ein viertes Planetengetriebe, die in einem Gehäuse aufgenommen sind, umfassen. Die Mehrzahl von selektiven Kupplungen kann eine Anzahl von Schaltkupplungen und eine Anzahl von Bremsen umfassen. Eine Schublastbegrenzungsverbindung ist wirksam mit der Mehrzahl von Planetengetrieben gekoppelt. Die Schublastbegrenzungsverbindung umfasst eine Mehrzahl von Komponenten, die so angeordnet sind, dass sie axiale Schublasten von der Mehrzahl von Planetengetrieben unabhängig vom Gehäuse aufnehmen.

Description

ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 15/692.664 , angemeldet am 31. August 2017, mit dem Titel TRANSMISSION INCLUDING PLANETARY GEAR THRUST CONTAINMENT, Aktenzeichen AT-P17004-US-PRI, deren gesamte Offenbarung durch Verweis in die vorliegende Anmeldung ausdrücklich aufgenommen ist.
GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Mehrganggetriebe und insbesondere ein Mehrganggetriebe mit einer Mehrzahl von Planetengetrieben und einer Schublastbegrenzung für die Planetengetriebe.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Mehrganggetriebe sind dafür bekannt, dass sie eine Mehrzahl von Planetengetrieben, selektive Kupplungen, Zwischenverbindungen und zusätzliche Elemente verwenden, um eine Mehrzahl von Vorwärts- und Rückwärtsgängen bereitzustellen. Beispielhafte Mehrganggetriebe sind in der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2007/0072732 , jetzt US-Patent Nr. 7,364,527 , mit dem Titel „NINE SPEED AUTOMATIC TRANSMISSION WITH SIX TORQUE-TRANSMITTING ME-CHANISMS“, und in der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0047440 , jetzt US-Patent Nr. 9,625,007 , mit dem Titel „MULTI-SPEED TRANSMISSION“, offenbart, deren gesamte Offenbarungen ausdrücklich durch Verweis in die vorliegende Anmeldung aufgenommen sind.
Es ist bekannt, Mehrganggetriebe mit Planetengetrieben einschließlich kooperierender Schrägzahnräder bereitzustellen, die bei der Übertragung von Drehmoment axiale Schubkräfte erzeugen. Zahnradverzahnungen mit größeren Schrägungswinkeln können das Geräusch reduzieren, führen aber zu höheren Schubschubbelastungen. Solche schrägverzahnten Planetengetriebe nehmen normalerweise Schubschubbelastungen durch die Getriebegehäuse und benachbarte kooperierende Komponenten (z.B. Druckscheiben, Kugellager usw.) auf. Daher müssen diese tragenden Komponenten so konstruiert sein, dass sie diese Schubbelastungen aufnehmen können, was die Kosten und die Komplexität erhöht und gleichzeitig die Zuverlässigkeit verringert. Darüber hinaus sind diese Getriebegehäuse in der Regel aus Aluminium gefertigt, was aufgrund der unterschiedlichen Materialien und der damit verbundenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ein zusätzliches Schubspiel zwischen den Planetengetrieben erfordert.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung sieht ein Mehrganggetriebe mit einer Mehrzahl von Planetengetrieben und einer Mehrzahl von selektiven Kupplungen vor, um mindestens neun Vorwärtsgänge bereitzustellen. Die Mehrzahl von Planetengetrieben kann ein erstes Planetengetriebe, ein zweites Planetengetriebe, ein drittes Planetengetriebe und ein viertes Planetengetriebe umfassen. Die Mehrzahl von selektiven Kupplungen kann eine Anzahl von Schaltkupplungen und eine Anzahl von Bremsen umfassen. In einem Beispiel sieht die vorliegende Offenbarung ein Mehrganggetriebe mit vier Planetengetrieben und sechs selektiven Kupplungen vor. Die sechs selektiven Kupplungen können zwei Schaltkupplungen und vier Bremsen umfassen.
In einigen Fällen wird in dieser Offenbarung und in den Ansprüchen eine numerische Terminologie wie erste, zweite, dritte und vierte Unter Bezug auf verschiedene Getriebe, Zahnräder, Getriebekomponenten, Verbindungselemente, selektive Kupplungen und andere Komponenten verwendet. Eine solche Verwendung ist nicht dazu gedacht, eine Reihenfolge der Komponenten zu bezeichnen. Vielmehr wird die numerische Terminologie verwendet, um den Leser bei der Identifizierung der Komponente, auf die Bezug genommen wird, zu unterstützen, und sollte nicht eng als eine bestimmte Reihenfolge der Komponenten interpretiert werden. Beispielsweise kann ein erstes, in den Zeichnungen identifiziertes Planetengetriebe jedes der in den Ansprüchen genannten Planetengetriebe beschreiben, einschließlich des ersten Planetengetriebes, des zweiten Planetengetriebes, des dritten Planetengetriebes und des vierten Planetengetriebes, je nach der Sprache der Ansprüche.
Nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Getriebe ein Antriebselement, eine Mehrzahl von Planetengetrieben, die mit dem Antriebselement wirksam gekoppelt sind, ein Abtriebselement, das über die Mehrzahl von Planetengetrieben wirksam mit dem Antriebselement gekoppelt ist, und ein Gehäuse, das einen Innenraum definiert. Die Mehrzahl der Planetengetriebe ist im Inneren des Gehäuses angeordnet. Eine Schublastbegrenzungsverbindung ist mit der Mehrzahl von Planetengetrieben wirksam gekoppelt. Die Schublastbegrenzungsverbindung umfasst eine Mehrzahl von Komponenten, die so angeordnet sind, dass sie die axialen Schublasten der Mehrzahl von Planetengetrieben unabhängig vom Gehäuse aufnehmen.
Die Mehrzahl von Planetengetrieben umfasst verbeispielhaftend ein erste, zweites, drittes und viertes Planetengetriebe, die eine Mehrzahl von Getriebekomponenten mit einem Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die wirksam mit dem Sonnenrad gekoppelt sind, einen Planetenträger, der wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, und ein Hohlrad, das wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, umfassen. Zur Veranschaulichung: Eine Mehrzahl von selektiven Kupplungen ist mit der Mehrzahl von Planetengetrieben wirksam gekoppelt, wobei jede der Mehrzahl von selektiven Kupplungen eine Eingriffs- und eine Außereingriffskonfiguration aufweist. Die selektiven Kupplungen umfassen eine erste selektive Kupplung, eine zweite selektive Kupplung, eine dritte selektive Kupplung und eine vierte selektive Kupplung. Die erste selektive Kupplung in der Eingriffskonfiguration ist so ausgestaltet, dass sie eine der Getriebekomponenten des ersten Planetengetriebes mit dem Gehäuse koppelt, und die zweite selektive Kupplung in der Eingriffskonfiguration ist so ausgestaltet, dass sie eine der Getriebekomponenten des zweiten Planetengetriebes mit dem Gehäuse koppelt. Ein erster Ausgleichsverbinder koppelt das Antriebselement fest mit der Mehrzahl von Planetengetrieben über das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes. Ein zweiter Ausgleichsverbinder koppelt das Abtriebselement fest mit der Mehrzahl der Planetengetriebe über den Planetenträger des vierten Planetengetriebes. Ein dritter Ausgleichsverbinder koppelt das Hohlrad des ersten Planetengetriebes fest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes.
Zur Veranschaulichung: Die Mehrzahl der Komponenten der Schublastbegrenzungsverbindung umfasst eine zentrale Welle, die sich axial zwischen einem Antriebs- und einem Abtriebsende erstreckt, wobei das Antriebsende der zentralen Welle selektiv mit dem Antriebselement gekoppelt ist und das Abtriebsende der zentralen Welle fest mit den Sonnenrädern des dritten und vierten Planetengetriebes gekoppelt ist. Ein antriebsseitiges Schublastbegrenzungselement ist wirksam mit dem Antriebsende der zentralen Welle gekoppelt. Ein abtriebsseitiges Schublastbegrenzungselement ist wirksam mit dem Abtriebsende der zentralen Welle gekoppelt. Die Mehrzahl von Planetengetriebe ist axial zwischen dem antriebsseitigen Schublastbegrenzungselement und dem abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselement angeordnet, so dass die Schublastbegrenzungselemente die auf die zentrale Welle übertragenen Schubschubkräfte der Planetengetriebe aufnehmen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Übertragen einer Drehung von einem Antriebselement auf ein Abtriebselement die Schritte Drehen eines Antriebselements, Bereitstellen eines Gehäuses mit einem Innenraum und Bereitstellen einer Mehrzahl von Planetengetrieben im Inneren des Gehäuses. Das beispielhafte Verfahren umfasst ferner die Schritte Drehen eines Abtriebselements durch die Mehrzahl von Planetengetrieben als Reaktion auf das Drehen des Antriebselements, wobei die Mehrzahl von Planetengetrieben eine Mehrzahl von Konfigurationen aufweist, die mit einer Mehrzahl von selektiven Kupplungen eingerichtet sind, um eine Mehrzahl von Geschwindigkeitsverhältnissen zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement zu schaffen, und Einrichten einer ersten Konfiguration der Mehrzahl von Planetengetrieben mit der Mehrzahl von selektiven Kupplungen, um ein erstes Geschwindigkeitsverhältnis zu definieren. Das Verfahren umfasst ferner ein Aufnehmen von Schubschubbelastungen aus der Mehrzahl der Planetengetriebe unabhängig vom Gehäuse.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Übertragen einer Drehung von einem Antriebselement auf ein Abtriebselement die folgenden Schritte: Drehen eines Antriebselements, Übertragen der Drehung von dem Antriebselement auf ein erstes Planetengetriebe, wobei das erste Planetengetriebe ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die wirksam mit dem Sonnenrad gekoppelt sind, einen Planetenträger, der wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, und ein Hohlrad, das wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, umfasst, und Erzeugen einer ersten Schubschublast zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte Übertragen der Drehung von dem ersten Planetengetriebe auf ein zweites Planetengetriebe, wobei das zweite Planetengetriebe ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die wirksam mit dem Sonnenrad gekoppelt sind, einen Planetenträger, der wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, und ein Hohlrad, das wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, umfasst, und Erzeugen einer zweiten Schubschublast zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes, wobei eine Netto-Schubschublast durch die Differenz zwischen der zweiten Schubschublast und der ersten Schubschublast definiert ist. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte Bereitstellen einer sich axial erstreckenden zentralen Welle, die von dem ersten Planetengetriebe und dem zweiten Planetengetriebe radial nach innen angeordnet ist, Koppeln eines antriebsseitigen Schublastbegrenzungselements an ein Antriebsende der zentralen Welle, Koppeln eines abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselements an ein Abtriebsende der zentralen Welle und Einschließen der Netto-Schubschublast von den Planetengetrieben, die auf die zentrale Welle übertragen wird, durch das antriebsseitige Schublastbegrenzungselement und das abtriebsseitige Schublastbegrenzungselement.
Nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Mehrganggetriebe ein Antriebselement, ein Abtriebselement und ein Gehäuse mit einem Innenraum. Das Mehrganggetriebe umfasst ferner ein erstes Planetengetriebe, ein zweites Planetengetriebe, ein drittes Planetengetriebe und ein viertes Planetengetriebe, die im Inneren des Gehäuses aufgenommen sind, wobei jedes Planetengetriebe eine erste Getriebekomponente, eine zweite Getriebekomponente und eine dritte Getriebekomponente umfasst. Das Antriebselement ist ununterbrochen mit der ersten Getriebekomponente des ersten Planetengetriebes verbunden.
Das Abtriebselement ist ununterbrochen mit einer der Getriebekomponenten des vierten Planetengetriebes verbunden. Eine Mehrzahl von selektiven Kupplungen sind wirksam mit den Mehrzahl von Planetengetrieben gekoppelt, wobei jede der Mehrzahl von selektiven Kupplungen eine Eingriffs- und eine Außereingriffskonfiguration aufweist, wobei die Mehrzahl von selektiven Kupplungen eine erste selektive Kupplungen, ein zweite selektive Kupplung, eine dritte selektive Kupplung und eine vierte selektive Kupplung umfasst. Die erste selektive Kupplung in der Eingriffskonfiguration ist so ausgestaltet, dass sie eine der Getriebekomponenten des ersten Planetengetriebes mit dem Gehäuse koppelt, und die zweite selektive Kupplung in der Eingriffskonfiguration ist so ausgestaltet, dass sie eine der Getriebekomponenten des zweiten Planetengetriebes mit dem Gehäuse koppelt. Eine sich axial erstreckende zentrale Welle ist von mindestens zwei der Planetengetriebe radial nach innen angeordnet. Ein antriebsseitiges Schublastbegrenzungselement ist wirksam mit einem Antriebsende der zentralen Welle gekoppelt, und ein abtriebsseitiges Schublastbegrenzungselement ist wirksam mit einem Abtriebsende der zentralen Welle gekoppelt. Mindestens eines der Planetengetriebe ist axial zwischen dem antriebsseitigen Schublastbegrenzungselement und dem abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselement angeordnet, so dass die Schublastbegrenzungselemente axiale Schublasten von dem mindestens einen Planetengetriebe, die auf die zentrale Welle übertragen werden, aufnehmen.
Nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Zusammenbau eines Getriebes die Schritte Bereitstellen eines ersten Planetengetriebes, das ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die mit dem Sonnenrad wirksam gekoppelt sind, einen Planetenträger, der mit der Mehrzahl von Planetenrädern wirksam gekoppelt ist, und ein Hohlrad, das mit der Mehrzahl von Planetenrädern wirksam gekoppelt ist, umfasst, Bereitstellen eines zweiten Planetengetriebes, das ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die wirksam mit dem Sonnenrad gekoppelt sind, einen Planetenträger, der wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, und ein Hohlrad, das wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, umfasst und wirksames Koppeln das zweiten Planetengetriebe mit dem ersten Planetengetriebe. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte Anordnen des ersten Planetengetriebes und des zweiten Planetengetriebes radial um eine zentrale Welle, wobei sich die zentrale Welle axial zwischen einem Antriebsende und einem Abtriebsende erstreckt, Befestigen eines antriebsseitigen Schublastbegrenzungselements an dem Antriebsende der zentralen Welle und Befestigen eines abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselements an dem Abtriebsende der zentralen Welle, wobei die Mehrzahl von Planetengetrieben axial zwischen dem antriebsseitigen Schublastbegrenzungselement und dem abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselement angeordnet sind.
Figurenliste
Die oben genannten und andere Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung sowie die Art und Weise, wie sie erreicht werden können, werden durch die folgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher und besser verständlich, wobei

1 eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Antriebsstrangs ist, der ein Mehrganggetriebe mit einer Mehrzahl von Planetengetrieben und selektiven Kupplungen umfasst,
2 eine schematische Darstellung des beispielhaften Antriebsstrangs aus 1 ist,
3A-3J schematische Darstellungen der Leistungsflüsse von verschiedenen ausgewählten Konfigurationen der Planetengetriebe im Getriebe aus 1 ist,
4A und 4B schematische Querschnittsansichten der Schublasten im Getriebe aus 1 sind, und
5 eine schematische Darstellung der Funktionselemente des Getriebes aus 1 ist.

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten. Die hier dargestellte Erläuterung veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, und eine solche Erläuterung ist nicht so auszulegen, dass sie den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise einschränkt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Um das Verständnis für die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu fördern, wird nun auf die in den Zeichnungen abgebildete Ausführungsform verwiesen, die im Folgenden beschrieben wird. Die nachstehend offenbarte Ausführungsform soll nicht erschöpfend sein oder die vorliegende Offenbarung auf die genaue Form beschränken, die in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbart wird. Vielmehr ist die Ausführungsform so gewählt und beschrieben, dass andere, die sich mit auf dem Gebiet der Erfindung auskennen, ihre Lehren nutzen können. Daher ist damit keine Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Offenbarung beabsichtigt. Gleiche Bezugszeichen weisen auf entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten hin.
In der offenbarten Ausführungsform eines Getriebes werden selektive Kupplungen offenbart. Eine selektive Kupplung ist eine Vorrichtung, die betätigt werden kann, um zwei oder mehr Komponenten fest miteinander zu koppeln. Eine selektive Kupplung koppelt zwei oder mehr Komponenten fest miteinander, so dass sie sich als Einheit drehen, wenn sich die selektive Kupplung in einer Eingriffskonfiguration befindet. Außerdem können die zwei oder mehr Komponenten relativ zueinander drehbar sein, wenn sich die selektive Kupplung in einer Außereingriffskonfiguration befindet. Die Begriffe „Paare“, „gekoppelt“, „Kupplung“ und Varianten davon werden verwendet, um sowohl Anordnungen, bei denen sich die zwei oder mehr Komponenten in direktem physischen Kontakt befinden, als auch Anordnungen, bei denen die zwei oder mehr Komponenten nicht in direktem Kontakt miteinander stehen (z.B. die Komponenten sind über mindestens eine dritte Komponente „gekoppelt“), aber dennoch miteinander kooperieren oder interagieren, zu umfassen.
Eine erste beispielhafte selektive Kupplung ist eine Schaltkupplung. Eine Schaltkupplung koppelt zwei oder mehr drehende Komponenten miteinander, so dass sich die zwei oder mehr drehenden Komponenten als Einheit in einer Eingriffskonfiguration zusammen drehen und eine relative Drehung zwischen den zwei oder mehr rotierenden Komponenten in der Außereingriffskonfiguration ermöglichen. Beispielhafte Schaltkupplungen können schaltbare lastschlüssige Lamellenkupplungen, schaltbare formschlüssige Klauen- oder Kegelkupplungen, nasse Kupplungen oder jede andere bekannte Form einer Kupplung sein.
Eine zweite beispielhafte selektive Kupplung ist eine Bremse. Eine Bremse kuppelt eine oder eine Mehrzahl von drehbaren Komponenten an eine stationäre Komponente, um die eine oder die Mehrzahl von drehbaren Komponenten in der Eingriffskonfiguration relativ zur stationären Komponente festzuhalten, und erlaubt die Drehung der einen oder der Mehrzahl von Komponenten relativ zu der stationären Komponente in der Außereingriffkonfiguration. Beispielhafte Bremsen können als schaltbare, reibschlüssige Scheibenbremsen, schaltbare, reibschlüssige Bandbremsen, schaltbare formschlüssige Klauen- oder Konusbremsen oder jede andere bekannte Form einer Bremse ausgestaltet werden.
Selektive Kupplung können aktiv gesteuerte oder passive Einrichtungen sein. Beispiele für aktiv gesteuerte Einrichtungen sind hydraulisch betätigte Schaltkupplungs- oder Bremselemente und elektrisch betätigte Schaltkupplungs- oder Bremselemente. Weitere Einzelheiten zu Systemen und Verfahren zur Steuerung von selektiven Kupplungen sind in der oben genannten veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0047440 enthalten.
Zusätzlich zur Kopplung durch selektive Kupplungen können verschiedene Komponenten der offenbarten Getriebeausführungen während des Betriebs der offenbarten Getriebe ununterbrochen fest miteinander gekoppelt werden. Die Komponenten können entweder ununterbrochen oder lösbar fest miteinander verbunden sein. Komponenten können durch Keilnutverbindungen, Presspassung, Befestigungselemente, Schweißen, bearbeitete oder geformte Funktionsteile eines einheitlichen Teils oder andere geeignete Verfahren zur Verbindung von Komponenten fest miteinander verbunden werden.
Die offenbarten beispielhaften Getriebeausführungen umfassen eine Mehrzahl von Planetengetrieben. Jedes Planetengetriebe umfasst mindestens vier Komponenten: ein Sonnenrad, ein Hohlrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern und einen Träger, der drehbar mit den Planetenrädern gekoppelt ist und diese trägt. Im Falle eines einfachen Planetengetriebes sind die Zähne des Sonnenrads mit den Zähnen der Planetenräder ineinander verzahnt, die wiederum mit den Zähnen des Hohlrads ineinander greifen. Jede dieser Komponenten kann auch als Zahnradkomponente bezeichnet werden. Für den Fachmann wird es offensichtlich sein, dass einige Planetengetriebe weitere Komponenten enthalten können, die nicht explizit benannt sind. Beispielsweise können ein oder eine Mehrzahl der Planetengetriebe zwei Sätze von Planetenrädern enthalten. Ein erster Satz von Planetenrädern kann mit dem Sonnenrad kämmen, während der zweite Satz von Planetenrädern mit dem ersten Satz von Planetenrädern und dem Hohlrad kämmt. Beide Sätze von Planetenrädern werden von dem Planetenträger getragen.
Eine oder eine Mehrzahl von drehenden Komponenten, wie z.B. Wellen, Trommeln und andere Bauteile, können gemeinsam als Verbinder oder als Verbindungselement bezeichnet werden, wenn die eine oder die Mehrzahl von Komponenten fest miteinander verbunden sind. Verbinder können ferner fest mit einem oder einer Mehrzahl von Getriebekomponenten und/oder einem oder einer Mehrzahl von selektiven Kupplungen gekoppelt sein.
Ein Antriebselement der offenbarten Getriebeausführungsformen wird von einem Antriebsmotor gedreht. Beispiele für Antriebsmaschinen sind Verbrennungsmotoren, Elektromotoren, Hybridantriebssysteme und andere geeignete Antriebssysteme. In einer Ausführungsform dreht die Antriebsmaschine das Antriebselement indirekt über eine Kupplung und/oder einen Drehmomentwandler. Ein Abtriebselement der offenbarten Getriebeausführungsformen liefert die Drehlast für eine oder eine Mehrzahl von Arbeitskomponenten. Zu den beispielhaften Arbeitskomponenten gehören ein oder eine Mehrzahl von Antriebsrädern eines Lastfahrzeugs, eine Zapfwelle und andere geeignete Vorrichtungen. Das Abtriebselement wird auf der Grundlage der Verbindungen zwischen den Getriebekomponenten und den selektiven Kupplungen des Getriebes gedreht. Durch Änderung der Verbindungen der Getriebekomponenten und der selektiven Kupplungen kann die Drehzahl des Abtriebsteils von der Drehzahl des Antriebsteils abweichen.
Die gezeigte Getriebeausführung ist in der Lage, ein Drehmoment vom Antriebselement auf das Abtriebselement zu übertragen und das Abtriebselement in mindestens neun Vorwärtsgängen oder -drehzahlverhältnissen relativ zum Antriebselement und einem Rückwärtsgang oder - drehzahlverhältnis zu drehen, wobei die Drehrichtung des Abtriebselements relativ zu seiner Drehrichtung für die mindestens neun Vorwärtsgänge umgekehrt wird. Beispielhafte Übersetzungsverhältnisse, die unter Verwendung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erhalten werden können, sind beispielsweise in der oben erwähnten Veröffentlichung der US-Patentanmeldung Nr. 2007/0072732 offenbart. Natürlich sind je nach den Eigenschaften der verwendeten Getriebe auch andere Übersetzungsverhältnisse möglich. Zu den beispielhaften Merkmalen gehören die jeweiligen Zahnraddurchmesser, die Anzahl der Zähne und die Konfigurationen der verschiedenen Zahnräder.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Antriebsstrang 10 dargestellt, der einen konventionellen Motor 12, ein Planetengetriebe 14 und einen konventionellen Endantriebsmechanismus 16 umfasst. Das beispielhafte Planetengetriebe 14 umfasst ein Antriebselement oder eine Welle 18, das bzw. die mit dem Motor 12 wirksam gekoppelt ist, eine Planetengetriebeanordnung 20 und ein Abtriebselement oder eine Welle 22, das bzw. die ununterbrochen mit dem Endantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetengetriebeanordnung 20 umfasst beispielhaft die ersten, zweiten, dritten und vierten Planetengetriebe 30, 40, 50 bzw. 60. Zur Veranschaulichung sind die Planetengetriebe von links nach rechts in 1 und 2 als erstes Planetengetriebe 30, zweites Planetengetriebe 40, drittes Planetengetriebe 50 und viertes Planetengetriebe 60 bezeichnet. Die Planetengetriebeanordnung 20 ist anschaulich in einem Innenraum 87 eines Getriebegehäuses 88 aufgenommen. Das Getriebegehäuse 88 besteht aus einem starren Material, z.B. Aluminium.
Das erste Planetengetriebe 30 umfasst zur Veranschaulichung eine Mehrzahl von zusammenwirkende Getriebekomponenten, einschließlich eines Sonnenrads 32, eines Hohlrads 34 und einer Planetenträgeranordnung 36. Die Planetenradträgeranordnung 36 umfasst eine Mehrzahl von Ritzel- oder Planetenrädern 37, die drehbar auf einem Träger 39 montiert sind und sowohl mit dem Sonnenrad 32 als auch mit dem Hohlrad 34 in Eingriff stehen.
Das zweite Planetengetriebe 40 umfasst zur Veranschaulichung eine Mehrzahl von zusammenwirkenden Getriebekomponenten, einschließlich eines Sonnenrads 42, eines Hohlrads 44 und einer Planetenradträgeranordnung 46. Die Planetenradträgeranordnung 46 umfasst eine Mehrzahl von Ritzel- oder Planetenrädern 47, die drehbar auf einem Träger 49 montiert und in kämmender Beziehung sowohl mit dem Sonnenrad 42 als auch mit dem Hohlrad 44 angeordnet sind. Das dritte Planetengetriebe 50 umfasst zur Veranschaulichung eine Mehrzahl von zusammenwirkenden Getriebekomponenten, einschließlich eines Sonnenrads 52, eines Hohlrads 54 und einer Planetenradträgeranordnung 56. Die Planetenträgeranordnung 56 umfasst eine Mehrzahl von Ritzel- oder Planetenrädern 57, die drehbar auf einem Träger 59 montiert und in kämmender Beziehung sowohl mit dem Sonnenrad 52 als auch mit dem Hohlrad 54 angeordnet sind.
Das vierte Planetengetriebe 60 umfasst zur Veranschaulichung eine Mehrzahl von zusammenwirkenden Getriebekomponenten, einschließlich eines Sonnenrads 62, eines Hohlrads 64 und einer Planetenradträgeranordnung 66. Die Planetenradträgeranordnung 66 umfasst eine Mehrzahl von Ritzel- oder Planetenrädern 67, die drehbar auf einem Träger 69 montiert sind und sowohl mit dem Sonnenrad 62 als auch mit dem Hohlrad 64 in Eingriff stehen.
In der beispielhaften Ausführung ist die Antriebswelle 18 über einen erste Verbinder, beispielhaft eine Trommel 72, mit dem Sonnenrad 32 des ersten Planetengetriebes 30 ununterbrochen verbunden oder fest gekoppelt. Ein zweiter Verbinder, z.B. eine Zwischenwelle 74, ist wiederum ununterbrochen mit der Trommel 72 verbunden oder fest gekoppelt. Die Abtriebswelle 22 ist mit dem Träger 69 des vierten Planetengetriebes 60 ununterbrochen verbunden oder fest gekoppelt. Das Hohlrad 34 des ersten Planetengetriebes 30 ist mit dem Sonnenrad 42 des zweiten Planetengetriebes 40 über den Verbinder 75 ununterbrochen verbunden oder fest gekoppelt. Der Träger 39 ist mit dem Träger 49 und mit dem Hohlrad 54 über den Verbinder 76 ununterbrochen verbunden oder fest gekoppelt. Der Träger 59 ist mit dem Hohlrad 64 über den Verbinder 78 ununterbrochen verbunden oder fest gekoppelt. Das Sonnenrad 52 ist mit dem Sonnenrad 62 über den Verbinder 79 ununterbrochen verbunden oder fest gekoppelt. Die Verbinder 72, 74, 75, 76, 78 und 79 können jeweils aus einer einzigen Komponente oder aus einer Mehrzahl von Komponenten gebildet sein.
Die Sonnenräder 52 und 62 sind selektiv mit der Antriebswelle 18 über eine erste selektive Kupplung, z.B. eine Schaltkupplung 80, die die Antriebswelle 18 selektiv mit einer ersten Zwischenwelle 82 koppelt, verbindbar. Der Planetenträger 59 ist so ausgestaltet, dass er selektiv mit der Antriebswelle 18 über eine zweite selektive Kupplung, z.B. eine Schaltkupplung 84, die die Antriebswelle 18 mit einer zweiten Zwischenwelle 86 koppelt, verbunden werden kann. Der Hohlrad 34 ist so ausgestaltet, dass es selektiv mit einem stationären Element, z.B. dem Getriebegehäuse 88, über eine dritte selektive Kupplung, z.B. eine Bremse 90, gekoppelt werden kann. Das Hohlrad 54 ist so ausgestaltet, dass es selektiv mit dem Getriebegehäuse 88 über eine vierte selektive Kupplung, z.B. eine Bremse 92, gekoppelt werden kann. Der Hohlrad 64 ist so ausgestaltet, dass es selektiv mit dem Getriebegehäuse 88 über eine fünfte selektive Kupplung, z.B. eine Bremse 94, gekoppelt werden kann. Der Hohlrad 44 ist so ausgestaltet, dass es selektiv mit dem Getriebegehäuse 80 über eine sechste selektive Kupplung, z.B. eine Bremse 96, gekoppelt werden kann.
In der beispielhaften Darstellung können die selektiven Kupplungen 80, 84, 90, 92, 94 und 96 selektiv in Zweierkombinationen geschaltet werden, um verschiedene Konfigurationen der Planetengetriebeanordnung 20, wie neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang, zu ermöglichen. In anderen beispielhaften Ausführungsformen können verschiedene Anzahlen und Kombinationen der Kupplungen 80, 84, 90, 92, 94 und 96 selektiv eingeschaltet werden, um verschiedene Konfigurationen der Planetengetriebeanordnung 20 und die damit verbundenen Übersetzungsverhältnisse bereitzustellen. Die selektiven Kupplungen 80, 84, 90, 92, 94 und 96 sind ein Beispiel für die in Planetengetrieben üblicherweise verwendete mehrscheibenartige, fluidbetätigte Reibungsvorrichtung. Die selektiven Kupplungen 80 und 84 sind rotierende, drehmomentübertragende Kupplungen, die allgemein als Schaltkupplungen bezeichnet werden, und die drehmomentübertragenden Kupplungen 90, 92, 94 und 96 sind stationäre, drehmomentübertragende Kupplungen, die allgemein als Bremsen oder Reaktionskupplungen bezeichnet werden.
Zur Veranschaulichung: zumindest die Sonnenräder 32, 42, 52, 62 und die Hohlräder 34, 44, 54, 64 sind Schrägverzahnungen. Die beispielhaft zusammenwirkenden Planetenräder 37, 47, 57, 67 sind ebenfalls Schrägstirnräder. Die beispielhaften Schrägstirnräder enthalten Zähne mit einem Schrägungswinkel von mindestens 12 Grad und, beispielhaft von etwa 17 Grad. Solche zusammenwirkenden Schrägstirnräder sind so ausgestaltet, dass sie das Geräusch reduzieren, aber normalerweise zu höheren Schubschubbelastungen innerhalb der Planetengetriebe 30, 40, 50, 60 führen.
Unter Bezug auf die 1, 4A und 4B ist eine Schublastbegrenzungsverbindung oder ein Schublastpfad 100 wirksam mit den Planetengetrieben 30, 40, 50 und 60 gekoppelt und wird durch eine Mehrzahl von Schublastbegrenzungselementen gebildet, z.B. Schublagern 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 und 116 sowie Sicherungsringen 118 und 120. Das erste Schublager (T1) 102 und das zweite Schublager (T2) 104 sind zwischen den Schaltkupplungen 80, 84 und dem Sonnenrad 32 des ersten Planetengetriebes 30 angeordnet. Das dritte Schublager (T3) 106 und das vierte Schublager (T4) 108 sind zwischen dem Sonnenrad 32 und dem Träger 39 des ersten Planetengetriebes 30 und dem Sonnenrad 42 und dem Träger 49 des zweiten Planetengetriebes 40 angeordnet. Das fünfte Schublager (T5) 110 und das sechste Schublager (T6) 112 sind zwischen dem Sonnenrad 42 des zweiten Planetengetriebes 40 und dem Hohlrad 44 und dem Träger 49 des zweiten Planetengetriebes 40 angeordnet. Das siebte Schublager (T7) 114 und das achte Schublager (T8) 116 sind zwischen dem Träger 59 des dritten Planetengetriebes 50 und dem Sonnenrad 52 und dem Träger 59 des dritten Planetengetriebes 50 angeordnet.
Eine Hauptwelle oder zentrale Welle 130 erstreckt sich axial zwischen einer Antriebsseite 132 und einer Abtriebsseite 134. Wie zu schätzen ist, kann die Zentrale Welle 130 aus einem einzigen Bauteil oder aus Mehrzahl von Bauteilen bestehen. Das Antriebsende 132 der Zentrale Welle 130 ist selektiv mit dem Antriebselement 18 gekoppelt, und das Abtriebsende 134 der Zentrale Welle 130 ist fest mit dem Sonnenrad 52 des dritten Planetengetriebes 50 und dem Sonnenrad 62 des vierten Planetengetriebes 60 gekoppelt. Das antriebsseitige Schublastbegrenzungselement oder der Sicherungsring (T9) 118 ist mit dem antriebsseitigen Ende 132 der zentralen Welle 130 wirksam gekoppelt. Das abtriebsseitige Schublastbegrenzungselement oder der Sicherungsring (T10) 120 ist mit dem abtriebsseitigen Ende 134 der zentralen Welle 130 wirksam gekoppelt, die Mehrzahl von Planetengetriebe 30, 40, 50, 60 sind axial zwischen dem antriebsseitigen Schublastbegrenzungselement 118 und dem abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselement 120 angeordnet. So lösen die Schublastbegrenzungselemente 118 und 120 die axialen Schublasten der Planetengetriebe 30, 40, 50, 60 auf, die auf die zentrale Welle 130 übertragen werden. Zur Veranschaulichung: Die Schublastbegrenzungselemente 118 und 120 sind Sicherungsringe, die in Ringnuten 138 bzw. 140 der zentralen Welle 130 befestigt sind. Alternativ kann das Schublastbegrenzungselement mit der zentralen Welle 130 über andere Mittel, wie z.B. eine Schraubverbindung, eine Presspassung oder einen Indexverriegelungsmechanismus ähnlich einem Bajonettverschluss, gekoppelt werden.
Unterschiedliche ausgewählte Konfigurationen der Planetengetriebe 30, 40, 50, 60 in dem abgebildeten Getriebe 14 führen zu unterschiedlichen Drehzahlverhältnissen. Unter Bezug auf die 2 und 3A wird mit dem Ineingriffbringen der Bremsen 90 und 94 ein Rückwärtsgang hergestellt, wodurch eine Rückwärtsgangkonfiguration der Planetengetriebeanordnung 20 gebildet wird. Die Bremse 90 koppelt das Hohlrad 34 mit dem Getriebegehäuse 88, und die Bremse 94 koppelt das Hohlrad 64 mit dem Getriebegehäuse 88. Das Sonnenradelement 32 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 18. Die Trägerelemente 39 und 49 drehen sich mit derselben Geschwindigkeit wie das Hohlrad 54. Das Hohlrad 34 und das Sonnenrad 42 drehen sich nicht. Der Träger 39 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Geschwindigkeit des Sonnenrads 32 und dem Zahnverhältnis Hohlrad/Sonnenrad des Planetengetriebes 30 bestimmt ist. Der Träger 59 und das Hohlrad 64 drehen sich nicht. Das Sonnenrad 52 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Sonnenrad 62. Das Sonnenrad 52 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Hohlrads 54 und dem Zahnverhältnis Hohlrad/Sonnenrad des Planetengetriebes 50 bestimmt ist. Der Träger 69 dreht sich mit derselben Geschwindigkeit wie die Abtriebswelle 22. Der Träger 69, und damit die Abtriebswelle 22, rotiert mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Sonnenrades 62 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verzahnungsverhältnis des Planetengetriebes 60 bestimmt ist. Der numerische Wert des Rückwärtsgang-Übersetzungsverhältnisses wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zahnverhältnisse der Planetengetriebe 30, 50 und 60 bestimmt. Die Betätigung der Bremse 90 zum Festhalten des Hohlrades 34 (und des Sonnenrades 42 über das Verbindungselement 75) bewirkt, dass sich der Träger 49 in der gleichen Richtung wie die Antriebswelle 18 dreht. Unter der Annahme, dass die folgenden beispielhaften Zahnradzähne gezählt werden, beträgt das Drehzahlverhältnis am Träger 49 +0,375: das Sonnenrad 32 hat 73 Zähne, das Ritzel 37 hat 26 Zähne, das Hohlrad 34 hat 125 Zähne, das Sonnenrad 42 hat 57 Zähne, das Ritzel 47 hat 33 Zähne und das Hohlrad 44 hat 123 Zähne. Zur Veranschaulichung: Das Rückwärtsgang-Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebselement 18 und dem Abtriebselement 22 der Planetengetriebeanordnung 20 beträgt -5,61 (Rückwärtsrichtung).
Unter Bezug auf 2 und 3B wird mit dem in Eigriffbringen der Bremsen 94 und 96 ein erstes Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnis hergestellt, wodurch eine erste Vorwärtsgeschwindigkeitskonfiguration des Planetengetriebes 20 definiert wird. Die Bremse 94 koppelt das Hohlrad 64 mit dem Getriebegehäuse 88, und die Bremse 96 koppelt das Hohlrad 44 mit dem Getriebegehäuse 88. Das Sonnenrad 32 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 18. Der Träger 39 und der Träger 49 drehen mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Hohlrad 54. Das Hohlrad 34 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Sonnenrad 42. Das Hohlrad 34 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Trägers 39, der Drehzahl des Sonnenrads 32 und dem Verhältnis von Hohlrad-/Sonnenradverzahnung des Planetengetriebes 30 bestimmt wird. Das Hohlrad 44 dreht sich nicht. Der Träger 49 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Geschwindigkeit des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des Planetengetriebes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 und das Hohlrad 64 drehen sich nicht. Das Sonnenrad 52 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Sonnenrad 62. Das Sonnenrad 52 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Hohlrads 54 und dem Zahnverhältnis Hohlrad/Sonnenrad des Planetengetriebes 50 bestimmt wird. Der Träger 69 dreht sich mit derselben Geschwindigkeit wie die Abtriebswelle 22. Der Träger 69, und damit die Abtriebswelle 22, rotiert mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Sonnenrads 62 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verzahnungsverhältnis des Planetengetriebes 60 bestimmt wird. Der numerische Wert des ersten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Verzahnungsverhältnisse der Planetengetriebe 30, 40, 50 und 60 bestimmt.
Das Sonnenrad 32 dreht sich in der gleichen Richtung wie die Antriebswelle 18, während sich der Träger 39 und das Hohlrad 34 in der entgegengesetzten Richtung drehen. Da das Trägerelement 39 durch das Verbindungselement 76 ständig mit dem Träger 49 verbunden ist, dreht sich der Träger 49 ebenfalls in entgegengesetzter Richtung zu dem Antriebselement 18. Bei den oben beschriebenen Zahnverhältnissen beträgt das Drehzahlverhältnis des Trägers 49 -0,375. Somit ist das erreichte Drehzahlverhältnis des Trägers 49 im ersten Vorwärtsgang in der Größe gleich, aber in der Richtung entgegengesetzt, verglichen mit dem Rückwärtsgang. In einer beispielhaften Darstellung beträgt das erste Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Antriebselement 18 und dem Abtriebselement 22 der Planetengetriebeanordnung 20 5,58.
Unter Bezug auf 2 und 3C wird mit dem Ineingriffbringen der Schaltkupplung 80 und der Bremse 94 ein zweites Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnis hergestellt, wodurch eine zweite Vorwärtsgeschwindigkeitskonfiguration der Planetengetriebeanordnung 20 definiert wird. Die Schaltkupplung 80 koppelt das Antriebselement 18 mit den Sonnenrädern 52 und 62, und die Bremse 94 koppelt das Hohlrad 64 mit dem Getriebegehäuse 88. Die Sonnenräder 32, 52 und 62 drehen sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 18. Die Träger 39 und 49 drehen sich mit derselben Geschwindigkeit wie das Hohlrad 54. Das Hohlrad 34 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Sonnenrad 42. Das Hohlrad 34 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Trägers 39, der Drehzahl des Sonnenrads 32 und dem Zahnverhältnis Hohlrad/Sonnenrad des Planetengetriebes 30 bestimmt wird. Der Träger 59 und das Hohlrad 64 drehen sich nicht. Das Hohlrad 54 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Geschwindigkeit des Sonnenrads 52 und dem Zahnverhältnis Hohlrad/Sonnenrad des Planetengetriebes 50 bestimmt wird. Der Träger 69 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Abtriebswelle 22. Der Träger 69, und damit die Abtriebswelle 22, rotiert mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Sonnenrads 62 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verzahnungsverhältnis des Planetengetriebes 60 bestimmt wird. Der numerische Wert des zweiten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Verzahnungsverhältnisse des Planetengetriebes 60 bestimmt. In einer beispielhaften Darstellung beträgt das zweite Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Antriebselement 18 und dem Abtriebselement 22 der Planetengetriebeanordnung 203,51.
Unter Bezug auf 2 und 3D wird mit dem Ineingriffbringen der Schaltkupplung 80 und der Bremse 96 ein drittes Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis hergestellt, wodurch eine dritte Vorwärtsgangkonfiguration der Planetengetriebeanordnung 20 definiert wird. Die Schaltkupplung 80 koppelt die Antriebswelle 18 mit den Sonnenrädern 52 und 62. Die Bremse 96 koppelt das Hohlrad 44 mit dem Getriebegehäuse 88. Die Sonnenräder 32, 52 und 62 drehen sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Antriebselement 18. Der Träger 39 und der Träger 49 rotieren mit derselben Geschwindigkeit wie das Hohlrad 54. Das Hohlrad 34 dreht sich mit derselben Geschwindigkeit wie das Sonnenrad 42. Das Hohlrad 34 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Geschwindigkeit des Trägers 39, der Geschwindigkeit des Sonnenrads 32 und dem Verhältnis von Hohlrad-/Sonnenradverzahnung des Planetengetriebes 30 bestimmt wird. Das Hohlrad 44 dreht sich nicht. Der Träger 49 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Geschwindigkeit des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des Planetengetriebes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Hohlrad 64. Der Träger 59 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Zahnverhältnis Hohlrad/Sonnenrad des Planetengetriebes 50 bestimmt wird. Der Träger 69 dreht sich mit der Geschwindigkeit der Abtriebswelle 22. Der Träger 69, und damit die Abtriebswelle 22, dreht sich mit einer Drehzahl, die aus der Drehzahl des Hohlrades 64, der Drehzahl des Sonnenrades 62 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verzahnungsverhältnis des Planetengetriebes 60 bestimmt wird. Der numerische Wert des dritten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Verzahnungsverhältnisse der Planetengetriebe 30, 40, 50 und 60 bestimmt. In einer beispielhaften Darstellung beträgt das dritte Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebselement 18 und dem Abtriebselement 22 der Planetengetriebeanordnung 20 2,61.
Unter Bezug auf 2 und 3E wird mit dem Ineingriffbringen der Schaltkupplung 80 und der Bremse 92 ein viertes Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis hergestellt, wodurch eine vierte Vorwärtsgangkonfiguration der Planetengetriebeanordnung 20 definiert wird. Die Schaltkupplung 80 koppelt die Antriebswelle 18 mit dem Sonnenrad 52 (und das Sonnenrad 62 über das Verbindungselement 79). Die Bremse 92 koppelt das Hohlrad 54 mit dem Getriebegehäuse 88. Die Sonnenräder 32, 52 und 62 drehen sich mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 18. Die Träger 39 und 49 und das Hohlrad 54 drehen sich nicht. Das Hohlrad 34 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Sonnenrad 42. Das Hohlrad 34 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Geschwindigkeit des Sonnenrads 32 und dem Verhältnis von Hohlrad/Sonnenrad des Planetengetriebes 30 bestimmt wird. Der Träger 59 dreht sich mit derselben Geschwindigkeit wie das Hohlrad 64. Der Träger 59 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Geschwindigkeit des Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des Planetengetriebes 50 bestimmt wird. Der Träger 69 dreht sich mit derselben Geschwindigkeit wie die Abtriebswelle 22. Der Träger 69, und damit die Abtriebswelle 22, rotiert mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Hohlrades 64, der Drehzahl des Sonnenrades 62 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des Planetengetriebes 60 bestimmt wird. Der numerische Wert des vierten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Verzahnungsverhältnisse der Planetengetriebe 50 und 60 bestimmt. In einer beispielhaften Darstellung beträgt das vierte Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebselement 18 und dem Abtriebselement 22 der Planetengetriebeanordnung 20 1,82.
Unter Bezug auf 2 und 3F wird ein fünftes Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis durch das Ineingriffbringen der Schaltkupplung 80 und der Bremse 90 hergestellt, wodurch eine fünfte Vorwärtsgangkonfiguration der Planetengetriebeanordnung 20 definiert wird. Die Schaltkupplung 80 koppelt die Antriebswelle 18 mit den Sonnenrädern 52 (und das Sonnenrad 62 über das Verbindungselement 79), und die Bremse 90 koppelt das Hohlrad 34 mit dem Getriebegehäuse 88. Die Sonnenräder 32, 52 und 62 drehen sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 18. Die Träger 39 und 49 rotieren mit derselben Geschwindigkeit wie das Hohlrad 54. Das Hohlrad 34 und das Sonnenrad 42 drehen sich nicht. Der Träger 39 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Geschwindigkeit des Sonnenrads 32 und dem Zahnverhältnis von Hohlrad und Sonnenrad des Planetengetriebes 30 bestimmt wird. Der Träger 59 dreht sich mit derselben Geschwindigkeit wie das Hohlrad 64. Der Träger 59 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Zahnverhältnis Hohlrad/Sonnenrad des Planetengetriebes 50 bestimmt wird. Der Träger 69 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Abtriebswelle 22. Der Träger 69, und damit die Abtriebswelle 22, rotiert mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Hohlrades 64, der Drehzahl des Sonnenrades 62 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des Planetengetriebes 60 bestimmt wird. Der numerische Wert des fünften Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Verzahnungsverhältnisse der Planetengetriebe 30, 50 und 60 bestimmt. In einer beispielhaften Darstellung beträgt das fünfte Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebselement 18 und dem Abtriebselement 22 der Planetengetriebeanordnung 20 1,40.
Unter Bezug auf 2 und 3G wird mit dem Eingriff der Schaltkupplungen 80 und 84 ein sechstes Vorwärtsgangverhältnis hergestellt, wodurch eine sechste Vorwärtsgang-Konfiguration der Planetengetriebeanordnung 20 definiert wird. Die Schaltkupplung 80 koppelt die Antriebswelle 18 mit den Sonnenrädern 52 und 62. Die Schaltkupplung 84 koppelt die Antriebswelle 18 mit dem Trägerteil 59. In dieser Konfiguration drehen sich die Sonnenräder 32, 52 und 62 sowie der Träger 59 und das Hohlrad 64 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 18. Da das Hohlrad 64 und das Sonnenrad 62 mit der Drehzahl der Antriebswelle 18 rotieren, rotieren der Träger 69 und damit die Abtriebswelle 22 ebenfalls mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 18. Dementsprechend rotieren in dieser Konfiguration die Antriebswelle 18 und die Abtriebswelle 22 mit der gleichen Drehzahl, und der Zahlenwert des sechsten Vorwärtsganges ist 1. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der sechste Vorwärtsgang zwischen dem Antriebselement 18 und dem Abtriebselement 22 der Planetengetriebeanordnung 20 1,00.
Unter Bezug auf 2 und 3H wird mit dem Ineingriffbringen der Schaltkupplung 84 und der Bremse 90 ein siebtes Vorwärtsgangverhältnis hergestellt, wodurch eine siebte Vorwärtsgang-Konfiguration der Planetengetriebeanordnung 20 definiert wird. Die Schaltkupplung 84 koppelt die Antriebswelle 18 mit dem Träger 59, und die Bremse 90 koppelt das Hohlrad 34 mit dem Getriebegehäuse 88. Das Sonnenrad 32, der Träger 59 und das Hohlradelement 64 drehen sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Antriebselement 18. Der Träger 39 und der Träger 49 rotieren mit derselben Geschwindigkeit wie das Hohlrad 54. Das Hohlrad 34 und das Sonnenrad 42 drehen sich nicht. Der Träger 39 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Geschwindigkeit des Sonnenrads 32 und dem Zahnverhältnis von Hohlrad und Sonnenrad des Planetengetriebes 30 bestimmt wird. Das Sonnenrad 52 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Sonnenrad 62. Das Sonnenrad 52 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Hohlrades 54, der Drehzahl des Trägers 59 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zahnverhältnis des Planetengetriebes 50 bestimmt wird. Der Träger 69 dreht sich mit derselben Geschwindigkeit wie die Abtriebswelle 22. Der Träger 69, und damit die Abtriebswelle 22, rotiert mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Hohlrades 64, der Drehzahl des Sonnenrades 62 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des Planetengetriebes 60 bestimmt wird. Der numerische Wert des siebten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Verzahnungsverhältnisse der Planetengetriebe 30, 50 und 60 bestimmt. In einer beispielhaften Darstellung beträgt das siebte Vorwärtsgangverhältnis zwischen dem Antriebselement 18 und dem Abtriebselement 22 der Planetengetriebeanordnung 20 0,77.
Unter Bezug auf die 2 und 31 wird mit dem Ineingriffbringen der Schaltkupplung 84 und der Bremse 92 ein achter Vorwärtsgang hergestellt, wodurch eine achte Vorwärtsgangkonfiguration der Planetengetriebeanordnung 20 definiert wird. Die Schaltkupplung 84 koppelt die Antriebswelle 18 mit dem Träger 59, und die Bremse 92 koppelt das Hohlrad 54 mit dem Getriebegehäuse 88. Das Sonnenrad 32, der Träger 59 und das Hohlrad 64 drehen sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 18. Die Träger 39, 49 und das Hohlrad 54 drehen sich nicht. Das Hohlrad 34 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Sonnenrad 32. Das Hohlrad 34 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Geschwindigkeit des Sonnenrads 32, der Geschwindigkeit des Trägers 39 und dem Verhältnis von Hohlrad/Sonnenrad des Planetengetriebes 30 bestimmt wird. Das Sonnenrad 52 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Sonnenrad 62. Das Sonnenrad 52 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Geschwindigkeit des Trägers 59 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des Planetengetriebes 50 bestimmt wird. Der Träger 69 dreht sich mit derselben Geschwindigkeit wie die Abtriebswelle 22. Der Träger 69, und damit die Abtriebswelle 22, rotiert mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Hohlrades 64, der Drehzahl des Sonnenrades 62 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des Planetengetriebes 60 bestimmt wird. Der numerische Wert des achten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Verzahnungsverhältnisse der Planetengetriebe 50 und 60 bestimmt. In einer beispielhaften Darstellung beträgt das achte Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebselement 18 und dem Abtriebselement 22 der Planetengetriebeanordnung 20 0,67.
Unter Bezug auf 2 und 3J wird mit dem Ineingriffbringen der Schaltkupplung 84 und der Bremse 96 ein neuntes Vorwärtsgangverhältnis hergestellt, wodurch eine neunte Vorwärtsgang-Konfiguration der Planetengetriebeanordnung 20 definiert wird. Die Schaltkupplung 84 koppelt die Antriebswelle 18 mit dem Träger 59 und die Bremse 96 koppelt das Hohlrad 44 mit dem Getriebegehäuse 88. Das Sonnenrad 32, der Träger 59 und das Hohlrad 64 drehen sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 18. Die Träger 39 und 49 rotieren mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Hohlrad 54. Das Hohlrad 34 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Sonnenrad 42. Das Hohlrad 34 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Trägers 39, der Drehzahl des Sonnenrads 32 und dem Zahnverhältnis Hohlrad/Sonnenrad des Planetengetriebes 30 bestimmt wird. Der Träger 49 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Geschwindigkeit des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des Planetengetriebes 40 bestimmt wird. Das Sonnenrad 52 dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Sonnenrad 62. Das Sonnenrad 52 dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Hohlrades 54, der Drehzahl des Trägers 59 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zahnverhältnis des Planetengetriebes 50 bestimmt wird. Der Träger 69 dreht sich mit derselben Geschwindigkeit wie die Abtriebswelle 22. Der Träger 69, und damit die Abtriebswelle 22, rotiert mit einer Geschwindigkeit, die aus der Drehzahl des Hohlrades 64, der Drehzahl des Sonnenrades 62 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des Planetengetriebes 60 bestimmt wird. Der numerische Wert des neunten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Verzahnungsverhältnisse der Planetengetriebe 30, 40, 50 und 60 bestimmt. In einer beispielhaften Darstellung beträgt das neunte Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebselement 18 und dem Abtriebselement 22 der Planetengetriebeanordnung 20 0,60.
4A und 4B sind schematische Querschnittsansichten der Schublasten im Planetengetriebe 14 von 1 mit der Planetengetriebeanordnung 20 in der ersten Vorwärtsgangkonfiguration bzw. der vierten Vorwärtsgangkonfiguration.

Unter Bezug auf 4A sind in der folgenden Tabelle I beispielhafte Schublasten innerhalb der Planetengetriebe 30, 40, 50 und 60 in der ersten Vorwärtskonfiguration (d.h. erste Vorwärtsübersetzung) dargestellt. Innerhalb des ersten Planetengetriebes 30 beträgt die Schublast des Sonnenrads 32 -8635 Newton (N) und die des Hohlrads 34 8635 Newton (N). Innerhalb des zweiten Planetengetriebes 40 beträgt die Schublast des Sonnenrads 42 -16190 Newton (N) und die des Hohlrads 44 16190 Newton (N). Innerhalb des dritten Planetengetriebes 50 beträgt die Schublast des Sonnenrads 52 13171 Newton (N) und die des Hohlrads 54 -13171 Newton (N). Innerhalb des vierten Planetengetriebes 60 beträgt die Schublast des Sonnenrads 62 -12778 Newton (N) und die des Hohlrads 64 12778 Newton (N). Tabelle I

Axiale Schublasten in einer ersten Vorwärtskonfiguration
PLANETENGETRIEBE	SONNENRAD AXIALE SCHUBLAST (N)	RINGRAD AXIALE SCHUBlast (N)
30	-8635	8635
40	-16190	16190
50	13171	-13171
60	-12778	12778

Beispielhafte Netto-Schubschubbelastungen, die sich aus den axialen Schublasten aus Tabelle I ergeben, sind nachstehend in Tabelle II aufgeführt. Tabelle II

Schublasten in einer ersten Vorwärtskonfiguration
SCHUBLASTBEGRENZUNGSELEMENT	AXIALE SCHUBLAST (N)
T1	16190
T2	16190
T3	7555
T4	7555
T5	0
T6	16190
T7	3019
T8	15797
T9	16190
T10	16190

Unter Bezug auf 4B sind die axialen Schublasten innerhalb der Planetengetriebe 30, 40, 50 und 60 in der vierten Vorwärtskonfiguration (d.h. der vierten Vorwärtsgeschwindigkeitsstufe) in der folgenden Tabelle III dargestellt. Innerhalb der ersten und zweiten Planetengetriebe 30 und 40 gibt es keine axialen Schublasten auf die jeweiligen Sonnenräder 32 und 42 sowie die Hohlräder 34 und 44. Innerhalb des dritten Planetengetriebes 50 beträgt die Schublast des Sonnenrads 52 -4770 Newton (N) und die des Hohlrads 54 4770 Newton (N). Innerhalb des vierten Planetengetriebes 60 beträgt die Schublast des Sonnenrads 62 -6743 Newton (N) und die des Hohlrads 64 6743 Newton (N). Tabelle III

Axiale Schublasten in einer vierten Vorwärtsanordnung

PLANETENGETRIEBE SONNENRAD AXIALE SCHUBLAST (N) RINGRAD AXIALE SCHUBLAST (N)

30 0 0

40 0 0

50 -4770 4770

60 -6743 6743
Die Tabelle IV umfasst beispielhafte Netto-Schublasten, die sich aus den Schublastwerten der Tabelle III ergeben. Tabelle IV

Schublasten in einer vierten Vorwärtsanordnung

SCHUBLASTBEGRENZUNGSELEMENT AXIALE SCHUBLAST (N)

T1 0

T2 0

T3 0

T4 0

T5 0

T6 0

T7 4770

T8 11513

T9 0

T10 0
5 ist eine schematische Darstellung der Funktionselemente des Planetengetriebes 14 aus 1. Das Gehäuse 88 ist in einem Abstand von der Planetengetriebeanordnung 20 und der zentrale Welle 130 und beispielhaft radial nach außen dargestellt. Wie oben beschrieben, ist die Schublastbegrenzungsverbindung 100 so ausgestaltet, dass sie axiale Schublasten von der Mehrzahl von Planetengetrieben 30, 40, 50 und 60 unabhängig vom Gehäuse 88 aufnimmt. Insbesondere werden die axialen Schublasten der Planetengetriebe 30, 40, 50 und 60 von den an die zentrale Welle 130 gekoppelten Schublastbegrenzungselementen 118 und 120 aufgenommen.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Montage des Planetengetriebes 14 umfasst die Schritte Bereitstellen eines ersten Planetengetriebes 30 einschließlich des Sonnenrads 32, einer Mehrzahl von Planetenrädern 37, die mit dem Sonnenrad 32 wirksam gekoppelt sind, eines Planetenträgers 39, der mit der Mehrzahl von Planetenrädern 37 wirksam gekoppelt ist, und eines Hohlrads 34, das mit der Mehrzahl von Planetenrädern 37 wirksam gekoppelt ist, Bereitstellen eines zweiten Planetengetriebes 40, welches das Sonnenrad 42, eine Mehrzahl von Planetenrädern 47, die mit dem Sonnenrad 42 wirksam gekoppelt sind, den Planetenträger 49, der mit der Mehrzahl von Planetenrädern 47 wirksam gekoppelt ist, und das Hohlrad 44, das mit der Mehrzahl von Planetenrädern 47 wirksam gekoppelt ist, umfasst und wirksames Koppeln des zweiten Planetengetriebes 40 mit dem ersten Planetengetriebe 30.
Das beispielhafte Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen eines dritten Planetengetriebes 50 einschließlich eines Sonnenrads 52, einer Mehrzahl von Planetenrädern 57, die mit dem Sonnenrad 52 wirksam gekoppelt sind, eines Planetenträgers 59, der mit der Mehrzahl von Planetenrädern 57 wirksam gekoppelt ist, und eines Hohlrads 54, das mit der Mehrzahl von Planetenrädern 57 wirksam gekoppelt ist, und das Bereitstellen eines vierten Planetengetriebes 60 einschließlich des Sonnenrads 62, einer Mehrzahl von Planetenrädern 67, die mit dem Sonnenrad 62 wirksam gekoppelt sind, eines Planetenträgers 69, der mit der Mehrzahl von Planetenrädern 67 wirksam gekoppelt ist, und eines Hohlrads 64, das mit der Mehrzahl von Planetenrädern 67 wirksam gekoppelt ist. Das beispielhafte Verfahren umfasst ferner ein wirksames Koppeln des dritten Planetengetriebes 50 mit dem zweiten Planetengetriebe 40 und ein wirksames Koppeln des vierten Planetengetriebes 60 mit dem dritten Planetengetriebe 50. Das Verfahren setzt sich fort mit der Anordnung des ersten Planetengetriebes 30, des zweiten Planetengetriebes 40, des dritten Planetengetriebes 50 und des vierten Planetengetriebes 60 radial nach außen (oder um die zentrale Welle 130 herum).
Das Verfahren umfasst ferner ein Befestigen des antriebsseitigen Schublastbegrenzungselements 118 am Antriebsende 132 der zentrale Welle 130 und ein Befestigen des abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselements 120 am Abtriebsende 134 der zentralen Welle 130, wobei die Mehrzahl von Planetengetrieben 30, 40, 50 und 60 axial zwischen dem antriebsseitigen Schublastbegrenzungselement 118 und dem abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselement 120 angeordnet werden. Zur Veranschaulichung: Die Mehrzahl von Planetengetrieben 30, 40, 50 und 60 sind innerhalb des Gehäuses 88 angeordnet.
Das Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen einer Mehrzahl von selektiven Kupplungen 80, 84, 90, 92, 94 und 96, die mit der Mehrzahl von Planetengetrieben 30, 40, 50 und 60 wirksam gekoppelt sind, wobei jede der Mehrzahl von selektiven Schaltkupplungen eine Eingriffkonfiguration und eine Außereingriffskonfiguration aufweist. Die Mehrzahl von selektiven Kupplungen 80, 84, 90, 92, 94 und 96 umfasst eine erste selektive Kupplung 90 und eine zweite selektive Kupplung 96, wobei die erste selektive Kupplung 90 in der Eingriffskonfiguration so ausgestaltet ist, dass sie eine der Getriebekomponenten des ersten Planetengetriebes 30 mit dem Gehäuse 88 koppelt, und die zweite selektive Kupplung 96 in der Eingriffskonfiguration so ausgestaltet ist, dass sie eine der Getriebekomponenten des zweiten Planetengetriebes 40 mit dem Gehäuse 88 koppelt.
Das Planetengetriebe 14 der vorliegenden Offenbarung sieht eine Schublastbegrenzungsverbindung oder einen Schublastbegrenzungspfad vor, der so ausgestaltet ist, dass er axiale Schublasten von den Planetengetrieben 30, 40, 50, 60 unabhängig vom Gehäuse 88 aufnimmt. Solche axialen Schublasten werden beispielhaft von einer zentralen Welle 130 über die Schublastbegrenzungselemente 118 und 120 aufgenommen, wodurch das Gehäuse 88 von solchen Kräften entlastet wird. Zusätzlich vermeidet das Planetengetriebe 14 komplexe Anordnungen von Druckscheiben, Schublagern, Kugellagern und Getriebegehäusen in Getrieben nach dem Stand der Technik, die zur Aufnahme von axialen Schublasten erforderlich sind und zu zusätzlichen Kosten und potenziell reduzierter Zuverlässigkeit führen.
Während diese Erfindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung im Rahmen des Lehre und des Umfangs dieser Offenbarung weiter modifiziert werden. Diese Anmeldung soll daher alle Varianten, Verwendungen oder Anpassungen der Erfindung unter Anwendung ihrer allgemeinen Prinzipien abdecken. Darüber hinaus soll diese Anmeldung solche Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung abdecken, die in die bekannte oder übliche Praxis auf dem Gebiet, auf welches sich diese Erfindung bezieht, fallen und die innerhalb der Grenzen der beigefügten Ansprüche liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 15692664 [0001]
US 2007/0072732 [0003, 0026]
US 7364527 [0003]
US 2016/0047440 [0003, 0021]
US 9625007 [0003]

Claims

Getriebe bestehend aus: einem Antriebselement, einer Mehrzahl von Planetengetrieben, die mit dem Antriebselement wirksam gekoppelt sind, einem Abtriebselement, das über die Mehrzahl von Planetengetrieben mit dem Antriebselement wirksam gekoppelt ist, einem Gehäuse, das einen Innenraum definiert, wobei die Mehrzahl von Planetengetrieben im Inneren des Gehäuses angeordnet sind, und einer Schublastbegrenzungsverbindung, die wirksam mit der Mehrzahl von Planetengetrieben gekoppelt ist, wobei die Schublastbegrenzungsverbindung eine Mehrzahl von Komponenten umfasst, die so angeordnet sind, dass sie axiale Schublasten von der Mehrzahl von Planetengetrieben unabhängig vom Gehäuse aufnehmen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Komponenten der Schublastbegrenzungsverbindung eine zentrale Welle mit einem Antriebsende und einem Abtriebsende, wobei sich die zentrale Welle axial durch mindestens einen der Mehrzahl von Planetengetriebe erstreckt, und eine Mehrzahl von Schublastbegrenzungselementen umfassen, die wirksam mit der zentralen Welle gekoppelt sind, um Schubschublasten von der Mehrzahl von Planetengetrieben durch die zentrale Welle zu aufnehmen.
Getriebe nach Anspruch 2, wobei die Mehrzahl von Schublastbegrenzungselementen ein erstes Schublastbegrenzungselement und ein zweites Schublastbegrenzungselement einschließt, wobei das erste Schublastbegrenzungselement in der Nähe des Antriebsendes der zentralen Welle angeordnet ist, das zweite Schublastbegrenzungselement in der Nähe des Abtriebsendes der zentralen Welle angeordnet ist, die Mehrzahl von Planetengetrieben zwischen dem ersten Schublastbegrenzungselement und dem zweiten Schublastbegrenzungselement angeordnet ist, so dass Schubschublasten von der Mehrzahl von Planetengetrieben durch das erste Schublastbegrenzungselement und das zweite Schublastbegrenzungselement auf die zentrale Welle übertragen werden.
Getriebe nach Anspruch 2, wobei das Antriebsende der zentralen Welle selektiv mit dem Antriebselement gekoppelt ist und das Abtriebsende der zentralen Welle fest mit mindestens einem aus der Mehrzahl von Planetengetrieben gekoppelt ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Planetengetrieben ein erstes Planetengetriebe, ein zweites Planetengetriebe, ein drittes Planetengetriebe und ein viertes Planetengetriebe umfassen, wobei jeder der ersten, zweiten, dritten und vierten Planetengetriebe eine Mehrzahl von Komponenten des Zahnradsatzes einschließlich eines Sonnenrads, einer Mehrzahl von mit dem Sonnenrad gekoppelten Planetenräder, einen mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelten Planetenträger und ein mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppeltes Hohlrad umfasst.
Getriebe nach Anspruch 5, wobei das Getriebe ferner eine Mehrzahl von selektiven Kupplungen umfasst, die mit der Mehrzahl von Planetengetrieben wirksam gekoppelt sind, wobei jede aus der Mehrzahl von selektiven Kupplungen eine Eingriffskonfiguration und eine Außereingriffskonfiguration aufweist, wobei die Mehrzahl von selektiven Kupplungen eine erste selektive Kupplung, eine zweite selektive Kupplung, eine dritte selektive Kupplung und eine vierte selektive Kupplung umfasst, wobei die erste selektive Kupplung in der Eingriffskonfiguration so ausgestaltet ist, dass sie eine der Getriebekomponenten des ersten Planetengetriebes mit dem Gehäuse koppelt, und die zweite selektive Kupplung in der Eingriffskonfiguration so ausgestaltet ist, dass sie eine der Getriebekomponenten des zweiten Planetengetriebes mit dem Gehäuse koppelt.
Getriebe nach Anspruch 6, wobei das Getriebe ferner umfasst: einen ersten Ausgleichsverbinder, der das Antriebselement über das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes fest mit der Mehrzahl von Planetengetrieben koppelt, einen zweiten Ausgleichsverbinder, der das Abtriebselement über den Planetenträger des vierten Planetengetriebes fest mit der Mehrzahl von Planetengetrieben koppelt, und einen dritten Ausgleichsverbinder, der das Hohlrad des ersten Planetengetriebes fest mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes koppelt.
Getriebe nach Anspruch 7, wobei das Getriebe weiter umfasst: einen vierten Ausgleichsverbinder, die den Planetenträger des dritten Planetengetriebes fest mit dem Hohlrad des vierten Planetengetriebes koppelt, und einen fünften Ausgleichsverbinder, der das Sonnenrad des vierten Planetengetriebes fest mit dem Sonnenrad des dritten Planetengetriebes koppelt.
Getriebe nach Anspruch 8, wobei der fünfte Ausgleichsverbinder durch die zentrale Welle gebildet ist.
Getriebe nach Anspruch 8, wobei das Getriebe ferner einen sechsten Ausgleichsverbinder umfasst, der den Planetenträger des ersten Planetengetriebes mit dem Hohlrad des dritten Planetengetriebes fest koppelt.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei jedes aus Mehrzahl von Planetengetrieben zusammenwirkende Schrägverzahnungen aufweist, die bei der Übertragung von Drehmoment axiale Schublasten erzeugen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Planetengetrieben eine Mehrzahl von verschiedenen Konfigurationen aufweist, um eine Mehrzahl von verschiedenen Geschwindigkeitsverhältnissen zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement zu schaffen, und die Schublastbegrenzungsverbindung so ausgestaltet ist, dass sie Schubschublasten von der Mehrzahl von Planetengetrieben unabhängig vom Gehäuse beseitigt, wenn sich die Mehrzahl von Planetengetrieben in einer der Mehrzahl von verschiedenen Konfigurationen befindet.
Verfahren zum Übertragen einer Drehung von einem Antriebselement zu einem Abtriebselement eines Mehrganggetriebes mit einer Mehrzahl von Planetengetrieben, die das Abtriebselement mit dem Antriebselement über die Mehrzahl von Planetengetrieben wirksam koppeln, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Drehen eines Antriebselements, Bereitstellen eines Gehäuses mit einem Innenraum, Bereitstellen einer Mehrzahl von Planetengetrieben im Inneren des Gehäuses, Drehen eines Abtriebselements durch die Mehrzahl von Planetengetrieben als Reaktion auf die Drehung des Antriebselements, wobei die Mehrzahl von Planetengetrieben eine Mehrzahl von Konfigurationen aufweist, die mit einer Mehrzahl von selektiven Kupplungen eingerichtet sind, um eine Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement bereitzustellen, Einrichten einer ersten Konfiguration der Mehrzahl von Planetengetrieben mit der Mehrzahl von selektiven Kupplungen, um ein erstes Geschwindigkeitsverhältnis zu definieren, und Aufnehmen von Schubschubbelastungen aus der Mehrzahl von Planetengetrieben unabhängig von dem Gehäuse.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Aufnehmens umfasst: Bereitstellen einer sich axial erstreckenden zentralen Welle, die von der Mehrzahl von Planetengetrieben radial nach innen verläuft, Bereitstellen eines antriebsseitigen Schublastbegrenzungselements und eines abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselements an gegenüberliegenden Enden der Mehrzahl von Planetengetrieben, und Aufnehmen der Schubschubkräfte von der Mehrzahl von Planetengetrieben innerhalb des antriebsseitigen Schublastbegrenzungselements und des abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselements.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Drehens eines Abtriebselements umfasst: Übertragen der Drehung von dem Antriebselement auf ein erstes Planetengetriebe, wobei der erste Planetengetriebe ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die wirksam mit dem Sonnenrad gekoppelt sind, einen Planetenträger, der wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, und ein Hohlrad, das wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, umfasst und Erzeugen einer ersten axialen Schublast zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Drehens eines Abtriebselementes weiterhin umfasst: Übertragen der Drehung von dem ersten Planetengetriebe auf ein zweites Planetengetriebe, wobei der zweite Planetengetriebe ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die wirksam mit dem Sonnenrad gekoppelt sind, einen Planetenträger, der wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, und ein Hohlrad, das wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, umfasst und Erzeugen einer zweiten Schubschublast zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes, wobei eine Netto-Schubschublast durch die Differenz zwischen der zweiten Schubschublast und der ersten Schubschublast definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Drehens eines Abtriebselements weiterhin umfasst: Übertragen der Drehung von dem zweiten Planetengetriebe auf ein drittes Planetengetriebe, wobei der dritte Planetengetriebe ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die wirksam mit dem Sonnenrad gekoppelt sind, einen Planetenträger, der wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, und ein Hohlrad, das wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, umfasst, Übertragen der Drehung von dem dritten Planetengetriebe auf ein viertes Planetengetriebe, wobei der vierte Planetengetriebe ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die mit dem Sonnenrad wirksam gekoppelt sind, einen Planetenträger, der mit der Mehrzahl von Planetenrädern wirksam gekoppelt ist, und ein Hohlrad, das mit der Mehrzahl von Planetenrädern wirksam gekoppelt ist, umfasst und Übertragen der Drehung vom vierten Planetengetriebe auf das Abtriebselement.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Aufnehmens umfasst: Bereitstellen einer sich axial erstreckenden zentralen Welle, die vom ersten Planetengetriebe und von dem zweiten Planetengetriebe radial nach innen angeordnet ist, Koppeln eines antriebsseitigen Schublastbegrenzungselements mit einem Antriebsende der zentralen Welle, Koppeln eines Schublastbegrenzungselements am Abtriebsende mit einem Abtriebsende der zentralen Welle, und Begrenzen der von den Planetengetrieben die auf die zentrale Welle übertragenen Schubschubkräfte mit dem antriebsseitigen Schublastbegrenzungselement und dem abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselement.
Mehrganggetriebe, bestehend aus: einem Antriebselement, einem Abtriebselement, einem Gehäuse mit einem Innenraum, einem ersten Planetengetriebe, ein zweites Planetengetriebe, ein drittes Planetengetriebe und ein viertes Planetengetriebe, die im Inneren des Gehäuses aufgenommen sind, wobei jeder Planetengetriebe eine erste Getriebekomponente, eine zweite Getriebekomponente und eine dritte Getriebekomponente umfasst, wobei das Antriebselement ununterbrochen mit der ersten Getriebekomponente des ersten Planetengetriebes verbunden ist, wobei das Abtriebselement ununterbrochen mit einer der Getriebekomponenten des vierten Planetengetriebes verbunden ist, einer Mehrzahl von selektiven Kupplungen, die wirksam mit der Mehrzahl von Planetengetrieben gekoppelt sind, wobei jede aus der Mehrzahl von selektiven Kupplungen eine Eingriffskonfiguration und eine Außereingriffskonfiguration aufweist, wobei die Mehrzahl von selektiven Kupplungen eine erste selektive Kupplung, eine zweite selektive Kupplung, eine dritte selektive Kupplung und eine vierte selektive Kupplung umfasst, wobei die erste selektive Kupplung in der Eingriffskonfiguration ausgestaltet ist, um eine der Getriebekomponenten des ersten Planetengetriebes mit dem Gehäuse zu verbinden, und die zweite selektive Kupplung in der Eingriffskonfiguration ausgestaltet ist, um eine der Getriebekomponenten des zweiten Planetengetriebes mit dem Gehäuse zu verbinden, eine sich axial erstreckende zentrale Welle, die von mindestens zwei der Planetengetriebe radial nach innen angeordnet ist, ein antriebsseitiges Schublastbegrenzungselement, das wirksam mit einem Antriebsende der zentralen Welle gekoppelt ist, und ein abtriebsseitiges Schublastbegrenzungselement, das wirksam mit einem Abtriebsende der zentralen Welle gekoppelt ist, wobei die mindestens zwei Planetengetriebe axial zwischen dem antriebsseitigen Schublastbegrenzungselement und dem abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselement angeordnet sind, so dass die Schublastbegrenzungselemente Schubschublasten von den mindestens zwei Planetengetrieben aufnehmen, die auf die zentrale Welle übertragen werden.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 19, wobei: die zweite Getriebekomponente des ersten Planetengetriebes mit einer der Getriebekomponenten des zweiten Planetengetriebes ununterbrochen verbunden ist, eine der Getriebekomponenten des zweiten Planetengetriebes mit einer der Getriebekomponenten des dritten Planetengetriebes ununterbrochen verbunden ist, und eine der Getriebekomponenten des dritten Planetengetriebes mit einer der Getriebeteile des vierten Planetengetriebes ständig verbunden ist.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 19, wobei die erste Getriebekomponente, die zweite Getriebekomponente und die dritte Getriebekomponente jedes der Planetengetriebe ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Träger umfassen, wobei die Sonnenräder und die Hohlräder der mindestens zwei Planetengetriebe Schrägstirnräder sind, die bei der Übertragung von Drehmoment axiale Schubkräfte erzeugen.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 21, wobei: der Träger des ersten Planetengetriebes ununterbrochen mit dem Träger des zweiten Planetengetriebes verbunden ist, und das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes ununterbrochen verbunden ist.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 21, wobei die zentrale Welle selektiv das Sonnenrad des dritten Planetengetriebes und das Sonnenrad des vierten Planetengetriebes mit dem Antriebselement koppelt.
Verfahren zum Zusammenbau eines Getriebes mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines ersten Planetengetriebes, das eine Mehrzahl von Getriebekomponenten umfasst, wobei die Getriebekomponenten ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die wirksam mit dem Sonnenrad gekoppelt sind, einen Planetenträger, der wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, und ein Hohlrad, das wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, umfassen, Bereitstellen eines zweiten Planetengetriebes, das eine Mehrzahl von Getriebekomponenten umfasst, wobei die Getriebekomponenten ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die mit dem Sonnenrad wirksam gekoppelt sind, einen Planetenträger, der mit der Mehrzahl von Planetenrädern wirksam gekoppelt ist, und ein Hohlrad, das mit der Mehrzahl von Planetenrädern wirksam gekoppelt ist, umfassen, wirksames Koppeln des zweiten Planetengetriebes mit dem ersten Planetengetriebe, Anordnen des ersten Planetengetriebes und des zweiten Planetengetriebes radial nach außen von einer zentralen Welle, wobei sich die zentrale Welle axial zwischen einem Antriebs- und einem Abtriebsende erstreckt, Befestigen eines antriebsseitigen Schublastbegrenzungselements an dem Antriebsende der zentralen Welle, und Befestigung eines abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselements am Abtriebsende der zentralen Welle, wobei die Mehrzahl von Planetengetrieben axial zwischen dem antriebsseitigen Schublastbegrenzungselement und dem abtriebsseitigen Schublastbegrenzungselement angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 24, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines dritten Planetengetriebes, das ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die wirksam mit dem Sonnenrad gekoppelt sind, einen Planetenträger, der wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, und ein Hohlrad, das wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, umfasst, Bereitstellen eines vierten Planetengetriebes, das ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die wirksam mit dem Sonnenrad gekoppelt sind, einen Planetenträger, der wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, und ein Hohlrad, das wirksam mit der Mehrzahl von Planetenrädern gekoppelt ist, umfasst, wirksames Koppeln des dritten Planetengetriebes mit dem zweiten Planetengetriebe, wirksames Koppeln des vierten Planetengetriebes mit dem dritten Planetengetriebe und Anordnen des ersten Planetengetriebes, des zweiten Planetengetriebes, des dritten Planetengetriebes und des vierten Planetengetriebes radial nach außen von der zentralen Welle aus.
Verfahren nach Anspruch 24, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Gehäuses einschließlich eines Innenraums, und Anordnen des ersten Planetengetriebes und des zweiten Planetengetriebes im Inneren des Gehäuses.
Verfahren nach Anspruch 26, das weiterhin den Schritt umfasst Bereitstellen einer Mehrzahl von selektiven Kupplungen, die wirksam mit der Mehrzahl von Planetengetrieben gekoppelt sind, wobei jede der Mehrzahl von selektiven Kupplungen eine Eingriffskonfiguration und eine Außereingriffskonfiguration aufweist, wobei die Mehrzahl von selektiven Kupplungen eine erste selektive Kupplung und eine zweite selektive Kupplung umfasst, wobei die erste selektive Kupplung in der Eingriffskonfiguration so ausgestaltet ist, dass sie eine der Getriebekomponenten des ersten Planetengetriebes mit dem Gehäuse koppelt, und die zweite selektive Kupplung in der Eingriffskonfiguration so ausgestaltet ist, dass sie eine der Getriebekomponenten des zweiten Planetengetriebes mit dem Gehäuse koppelt.