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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft das Gebiet der Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge. Insbesondere bezieht sich die Offenbarung auf ein Getriebe, das einen durch äußere Kugellager gestützten Ausgang aufweist.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Viele Fahrzeuge werden über eine große Spanne von Fahrzeugdrehzahlen verwendet, einschließend sowohl die Vorwärts- als auch die Rückwärtsbewegung. Einige Motorentypen sind jedoch nur in der Lage, innerhalb einer kleinen Drehzahlspanne effizient zu arbeiten. Folglich werden Getriebe, die in der Lage sind, Leistung bei einer Vielfalt von Drehzahlverhältnissen effizient zu übersetzen, häufig eingesetzt. Wenn das Fahrzeug mit geringer Drehzahl fährt, wird das Getriebe normalerweise mit einem hohen Drehzahlverhältnis betrieben, sodass es das Motordrehmoment für eine verbesserte Beschleunigung vervielfacht. Bei hoher Fahrzeugdrehzahl erlaubt das Betreiben des Getriebes mit einem niedrigen Drehzahlverhältnis eine Motordrehzahl, die mit ruhigem, kraftstoffsparendem Fahren einhergeht.
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Typischerweise weist ein Getriebe ein Gehäuse, das an dem Fahrzeugaufbau befestigt ist, eine Eingangswelle, die von einer Motorkurbelwelle angetrieben wird, und eine Ausgangswelle aus, welche die Fahrzeugräder antreibt, häufig über eine Differentialbaugruppe, die es dem linken und rechten Rad ermöglicht, sich mit leicht unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen, wenn das Fahrzeug abbiegt. Getriebe können außerdem eine Startvorrichtung umfassen, wie etwa einen Drehmomentwandler oder eine Startkupplung, die zur Übertragung von Drehmoment von dem Motor zu der Eingangswelle in der Lage sind, wenn sich die Eingangswelle nicht dreht. Eine Reihe von Getriebeelementen, wie etwa Planetradsätze, sind mit der Eingangswelle, der Ausgangswelle und dem Gehäuse durch eine Reihe von Schaltelementen, wie etwa Bremsen und Kupplungen, verbunden. Verschiedene Übertragungsdrehzahlverhältnisse werden durch selektives Ineingriffnehmen von verschiedenen Teilsätzen der Schaltelemente erzielt.
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In typische Vorderantriebsfahrzeugen werden das Getriebe und Differential zu einer Einheit kombiniert, dem sogenannten Transaxle. Es ist üblich, dass die Getriebeelemente, welche die verschiedenen Verhältnisse erzielen, ein Abtriebsrad antreiben, das sich um die Eingangswelle dreht und physikalisch zwischen den Getriebeelementen und der Startvorrichtung angeordnet ist. Üblicherweise wird das Abtriebsrad über Innenlager durch eine Kupplungsglocke gestützt, welche die Getriebeelemente von der Startvorrichtung trennt. Ein Drehmoment und eine Leistung werden über Übertragungsräder, die sich um eine Übertragungsachse drehen, von dem Abtriebsrad zu dem Differential übertragen. Der Fahrzeugmotorraum, der sowohl den Motor als auch die Transaxle zu enthalten hat, weist über eine beschränkte Breite auf. Somit is es wünschenswert, die Länge des Transaxles zu minimieren. Außerdem ist es wünschenswert, das Differenzial so nahe wie möglich an der Fahrzeugmitte anzuordnen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
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In einer ersten Ausführungsform umfasst ein Getriebe ein Getriebegehäuse, eine an dem Getriebegehäuse angebrachte Innenstütze, einen Mantel und eine Vielzahl von Kupplungsscheiben. Der Mantel ist an einem Abtriebsrad angebracht und wird von außen von der Innenstütze durch zwei Kugellager gestützt. Die Vielzahl von Kupplungsscheiben, die eine Druckscheibe und eine Gegendruckscheibe umfasst und zusätzliche Trennscheiben umfassen kann, ist drehfest an die Innenstütze gekoppelt. Das Getriebe kann außerdem einen ersten einfachen Planetenradsatz umfassen, der einen an dem Mantel angebrachten Träger aufweist. Die Kupplungsscheiben können Teil einer Bremse sein, die eine Kupplungsnabe, die an dem Sonnenrad des ersten einfachen Planetenradsatzes angebracht ist, und eine Vielzahl von Reibscheiben umfasst, die drehfest an die Kupplungsnabe gekoppelt und mit den Kupplungsscheiben durchsetzt ist. Das Getriebe kann ferner einen zweiten einfachen Planetenradsatz umfassen, der ein Sonnenrad, das fest an eine Eingangswelle gekoppelt ist, und einen Träger aufweist, der fest an das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes gekoppelt ist. Das Getriebe kann ferner einen Planetenradsatz mit abgestuften Ritzeln umfassen, der einen Träger aufweist, der fest an das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt ist.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Getriebe ein Getriebegehäuse, eine an dem Getriebegehäuse angebrachte Innenstütze, einen Mantel und einen ersten einfachen Planetenradsatz. Der Mantel ist an einem Abtriebsrad angebracht und wird von außen von der Innenstütze durch zwei Kugellager gestützt. Ein Träger des ersten einfachen Planetenradsatzes ist drehfest an den Mantel gekoppelt. Das Getriebe kann ferner einen zweiten einfachen Planetenradsatz umfassen, der ein Sonnenrad, das fest an eine Eingangswelle gekoppelt ist, und einen Träger aufweist, der fest an das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes gekoppelt ist. Das Getriebe kann ferner einen Planetenradsatz mit abgestuften Ritzeln umfassen, der einen Träger aufweist, der fest an das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt ist. Eine Kupplungsglocke kann an dem Getriebegehäuse angebracht sein. Das Getriebe kann eine Bremse umfassen, die einen in der Kupplungsglocke gestützten Kolben umfasst. Die Reibscheiben der Bremse können drehfest an eine Kupplungsnabe gekoppelt sein, die fest an das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes gekoppelt ist. Die Bremse kann außerdem eine Vielzahl von Trennscheiben umfassen, die drehfest an die Innenstütze gekoppelt und mit den Trennscheiben durchsetzt ist.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Getriebe ein Getriebegehäuse, eine an dem Getriebegehäuse angebrachte Innenstütze, einen Mantel und einen Planetenradsatz mit abgestuften Ritzeln. Der Mantel ist an einem Abtriebsrad angebracht und wird von außen von der Innenstütze durch zwei Kugellager gestützt. Ein Hohlrad des Planetenradsatzes mit abgestuften Ritzeln ist drehfest an den Mantel gekoppelt. Das Getriebe kann außerdem einen ersten einfachen Planetenradsatz umfassen, der ein Sonnenrad, das fest an eine Eingangswelle gekoppelt ist, und ein Hohlrad aufweist, das fest an den Träger des Planetenradsatzes mit abgestuften Ritzeln gekoppelt ist. Das Getriebe kann außerdem einen zweiten einfachen Planetenradsatz umfassen, der ein Hohlrad, das drehfest an den Träger des ersten einfachen Planetenradsatzes gekoppelt ist, und einen Träger aufweist, der drehfest an den Mantel gekoppelt ist. Eine Kupplungsglocke kann an dem Getriebegehäuse angebracht sein. Das Getriebe kann eine Bremse umfassen, die einen in der Kupplungsglocke gestützten Kolben umfasst. Die Reibscheiben der Bremse können drehfest an eine Kupplungsnabe gekoppelt sein, die fest an das Sonnenrad des zweiten einfachen Planetenradsatzes gekoppelt ist. Die Bremse kann außerdem eine Vielzahl von Trennscheiben umfassen, die drehfest an die Innenstütze gekoppelt und mit den Trennscheiben durchsetzt ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung einer Übersetzungsgetriebebaugruppe.
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2 ist eine erste Teilquerschnittsansicht eines Getriebes, das die Getriebebaugruppe aus 1 umfasst.
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3 ist eine zweite Teilquerschnittsansicht eines Getriebes, das die Getriebebaugruppe aus 1 umfasst.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Hierin werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind hier offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für einen Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert sein können, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus dargestellten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
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Eine Getriebebaugruppe ist eine Anzahl drehbarer Elemente und Schaltelemente, die konfiguriert ist, für bestimmte Drehzahlbeziehungen der drehbaren Elemente zu sorgen. Einige Drehzahlbeziehungen, die sogenannten festen Drehzahlbeziehungen, werden unabhängig vom Stand der Schaltelemente herbeigeführt. Andere Drehzahlbeziehungen, die sogenannten selektiven Drehzahlbeziehungen, werden lediglich herbeigeführt, wenn bestimmte Schaltelemente vollständig aktiviert sind. Ein Getriebe mit getrennter Übersetzung weist eine Getriebebaugruppe auf, die wahlweise für eine Vielfalt von Drehzahlverhältnissen von einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle sorgt.
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Eine Gruppe drehbarer Elemente ist fest aneinandergekoppelt, wenn diese gezwungen sind, unter allen Betriebsbedingungen dieselbe Drehzahl um dieselbe Achse aufzuweisen. Drehbahre Elemente können zum Beispiel durch Keilverbindungen, Schweißen, Aufpressen oder Bearbeiten eines gängigen Feststoffs fest gekoppelt sein. Es kann zu leichten Variationen in der Drehverschiebung zwischen fest gekoppelten Elementen, wie etwa zur Verschiebung aufgrund von Spiel oder Wellenelastizität, kommen. Im Gegensatz dazu sind zwei oder mehrere drehbare Elemente durch ein Schaltelement selektiv gekoppelt, wenn das Schaltelement sie zwingt, jedes Mal, wenn das Schaltelement vollständig aktiviert ist, dieselbe Drehzahl um dieselbe Achse aufzuweisen, und die drehbaren Elemente bei zumindest einer anderen Betriebsbedingung getrennte Drehzahlen aufweisen können. Ein Schaltelement, das ein drehbares Element gegen Drehung hält, indem es dieses selektiv mit dem Gehäuse verbindet, wird eine Bremse genannt. Ein Schaltelement, das zwei oder mehr drehbare Elemente selektiv aneinanderkoppelt, wird eine Kupplung genannt. Schaltelemente können aktiv gesteuerte Vorrichtungen, wie etwa hydraulisch oder elektrisch betätigte Kupplungen oder Bremsen, sein oder können passive Vorrichtungen, wie etwa Einwegkupplungen oder -bremsen, sein.
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Ein beispielhaftes Getriebe 10 ist in 1 schematisch dargestellt. Die Getriebekomponenten werden in einem Getriebegehäuse 12 gestützt. Eine Eingangswelle 14 und ein Abtriebsrad 16 sind zur Drehung um eine zentrale Achse gestützt. Die Eingangswelle 14 ist konfiguriert, um durch einen Verbrennungsmotor angetrieben zu werden, vorzugsweise über eine Anfahrvorrichtung, wie etwa einen Drehmomentwandler. Das Abtriebsrad 16 treibt eine linke und rechte Achse über ein Endantriebsgetriebe und ein Differential an.
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Das Getriebe nutzt zwei einfache Planetenradsätze 20, 30 und einen Getrieberadsatz mit abgestuften Ritzeln 40. Ein Planetenträger 22 dreht sich um die zentrale Achse und stützt einen Satz von Planetenrädern 24 derart, dass sich die Planetenräder in Bezug auf den Planetenträger drehen. Äußere Zahnradzähne an den Planetenrädern greifen mit äußeren Zahnradzähnen an einem Sonnenrad 26 und mit inneren Zahnradzähnen an einem Hohlrad 28 ineinander. Das Sonnenrad und Hohlrad sind zur Drehung um die zentrale Achse gestützt. Der Radsatz 30 ist ähnlich strukturiert. Die Planetenräder 44 des Getrieberadsatzes mit abgestuften Ritzeln 40 weist zwei unterschiedliche Sätze von äußeren Zahnradzähnen mit unterschiedlichen Abstandsdurchmessern auf. Die Zahnradzähne mit kleinerem Abstandsdurchmesser greifen mit einem Sonnenrad 46 ineinander. Die Zahnradzähne mit größerem Abstandsdurchmesser greifen mit einem Sonnenrad 48 und einem Hohlrad 50 ineinander.
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Ein Sonnenrad 36 ist fest an die Eingangswelle 14 gekoppelt. Ein Träger 32 ist fest an das Hohlrad 28 gekoppelt. Ein Träger 42 ist fest an ein Hohlrad 38 gekoppelt. Das Hohlrad 50, Abtriebsrad 16 und der Träger 22 sind fest aneinandergekoppelt. Das Sonnenrad 26 ist durch eine Bremse 52 selektiv gegen Drehung gehalten. Das Sonnenrad 48 ist durch eine Bremse 54 selektiv gegen Drehung gehalten und durch eine Kupplung 56 selektiv an die Eingangswelle 14 gekoppelt. Das Sonnenrad 46 ist durch eine Bremse 58 gegen Drehung gehalten und durch eine Kupplung 60 selektiv an den Träger 42 gekoppelt. Der Träger 42 ist durch eine Bremse 62 selektiv gegen Drehung gehalten und durch eine Kupplung 64 selektiv an die Eingangswelle 14 gekoppelt.
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Wie in Tabelle 1 gezeigt, werden durch das Aktivieren der Kupplungen und Bremsen in Kombinationen von jeweils zwei neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis von der Eingangswelle
14 und dem Abtriebsrad
16 erzielt. Ein X zeigt an, dass die Kupplung erforderlich ist, um das Drehzahlverhältnis zu erzielen. TABELLE 1
| | 52 | 54 | 56 | 58 | 60 | 62 | 64 |
| Rückwärts | | | X | | | X | |
| 1. | X | | | | | X | |
| 2. | X | | | X | | | |
| 3. | X | X | | | | | |
| 4. | X | | X | | | | |
| 5. | X | | | | X | | |
| 6. | X | | | | | | X |
| 7. | | | X | | | | X |
| 8. | | X | | | | | X |
| 9. | | | | X | | | X |
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2 stellt die Struktur eines Getriebes gemäß 1 detaillierter dar. Eine Innenstütze 70 und eine Kupplungsglocke 72 sind jeweils an ein Getriebegehäuse 12 geschraubt. Ein Mantel 74 ist drehfest an ein Hohlrad 50, ein Abtriebsrad 16 und einen Träger 22 gekoppelt, um diese drehbaren Elemente fest zu koppeln. Der Mantel 74 ist durch Kugellager 76 und 78 von außen gestützt. Jedes der Kugellager 76 und 78 umfasst einen Innenring, der an dem Mantel 74 angebracht ist, und einen Außenring, der an der Innenstütze 70 angebracht ist. Die Druckscheibe, Trennscheiben und Gegendruckscheibe einer Bremse 52 sind drehfest an die Innenstütze 70 gekoppelt. Der Kolben von Bremse 52 ist durch eine Kupplungsglocke 72 gestützt. Die Reibscheiben der Bremse 52 sind drehfest an eine Kupplungsnabe 80 gekoppelt. Sowohl die Kupplungsnabe 80 als auch ein Sonnenrad 26 sind drehfest an eine Hohlwelle 82 gekoppelt, die diese fest koppelt. Ein Träger 32 und Hohlrad 28 sind über einen Mantel 84 fest gekoppelt. Ein Träger 42 und Hohlrad 38 sind über einen Mantel 86 fest gekoppelt. Der Träger 42 ist durch eine Hohlwelle 88 mit einer Kupplung 64 (nicht gezeigt) verbunden. Ein Sonnenrad 48 ist durch eine Hohlwelle 90 mit einer Bremse 54 (nicht gezeigt) und einer Kupplung 56 (nicht gezeigt) verbunden. Ein Sonnenrad 46 ist durch eine Hohlwelle 92 mit einer Bremse 58 (nicht gezeigt) und einer Kupplung 60 (nicht gezeigt) verbunden. Einige Komponenten, die hierin als drehfest aneinandergekoppelt beschrieben sind, können alternativ aus gemeinsamem Material gebildet oder durch andere Mittel verbunden sein.
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Die Kupplungsglocke 72 definiert eine Reihe von Kanälen 94, die Hydraulikfluid zwischen einem Ventilkörper und verschiedenen Komponenten übertragen. Ein solcher Kanal stellt unter Druck stehendes Fluid an der Aufbringungskammer der Bremse 52 bereit, um die Bremse 52 zu aktivieren. Eine Pumpe kann an der Eingangsseite der Kupplungsglocke (in 2 rechts) unterstützt sein. Die Kanäle in der Kupplungsglocke 72 können Fluid aus einem Getriebesumpf in die Pumpe und aus der Pumpe in den Ventilkörper leiten. Andere Kanäle können Fluid an dem Drehmomentwandler bereitstellen, einen Rückstrom von dem Drehmomentwandler aufnehmen, Fluid bereitstellen, um eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung zu aktivieren, Fluid bereitstellen, um andere Kupplungen zu aktivieren oder Schmierfluid an drehbaren Komponenten bereitstellen.
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3 ist eine Teilquerschnittsansicht durch das Getriebe aus 1 in einer anderen radialen Position. Eine Übertragungswelle 96 ist über zwei Kegelrollenlager 98 und 100 jeweils durch ein Getriebegehäuse 12 und eine Kupplungsglocke 72 gestützt. Übertragungsräder 102 und 104 sind an einer Übertragungswelle 96 angebracht. An dieser radialen Position definiert eine Innenstütze 70 einen Spalt, durch den sich das Übertragungsrad 102 erstreckt, um mit einem Abtriebsrad 16 ineinander zu greifen. Das Übertragungsrad 104 ist in Richtung der Kupplungsglocke bezogen auf das Übertragungsrad 102 angeordnet. Ein Parksperrenrad kann ebenfalls an der Übertragungswelle 96 angebracht sein.
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Die Baugruppe aus 2 und 3 stellt verschiedene Vorteile bezogen auf eine herkömmlichere Baugruppe bereit. Erstens verringert ein Anordnen der Ausgangswelle radial außerhalb der Getrieberadsätze 20 und 30 statt axial zwischen der Anfahrvorrichtung und dem Getrieberadsatz 20 die axiale Länge des Getriebekastens. Dies ermöglicht es, den Getriebekasten in kleineren Motorräumen unterzubringen oder das Getriebe mit längeren Motoren in einem gegebenen Motorraum zu verwenden. Zweitens ermöglicht diese Anordnung des Abtriebsrads 16 das Anordnen des Übertragungsrads 104 näher an der Motorraummitte. Folglich kann das Differential näher an der Fahrzeugmitte angeordnet werden, was es ermöglicht, dass die Länge der linken und rechten Halbwelle ähnlicher ist. Drittens stellt die Innenstütze 70 eine vollständige 360-Grad-Stütze der Druckscheibe, Trennscheiben und Gegendruckscheibe der Kupplung 52 bereit.
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Die in 2 und 3 dargestellte Getriebebaugruppe kann zusammengesetzt werden, indem die Komponenten von beiden Seiten in das Getriebegehäuse 12 eingebaut werden. Mehrere Gruppen von Teilen können in Unterbaugruppen zusammengesetzt werden, bevor sie in das Getriebegehäuse eingeführt werden. Das Lager 76 kann zum Beispiel mit einem Schnappring an der Innenstütze 70 befestigt werden. Das Lager 78 kann an dem Mantel 74 befestigt und axial zwischen einem Schnappring und dem Abtriebsrad 16 gehalten werden, das entweder drehfest an den Mantel 74 gekoppelt oder einstückig in dem Mantel 74 gebildet ist. Dann können der Mantel 74 und das Lager 76 mit der Innenstütze 70 und dem Lager 78 zusammengebaut und durch zwei Schnappringe zusammengehalten werden. Dann wird die Unterbaugruppe in das Getriebegehäuse 12 eingeführt und durch Schrauben befestigt. Dann wird das Kupplungspaket für die Bremse 52 in die Innenstütze 70 eingeführt. Alternativ kann das Kupplungspaket drehfest an die Innenstütze 70 gekoppelt werden, bevor es in das Gehäuse eingebaut wird. Dann werden die Kupplungsnabe 80, die Hohlwelle 82 und das Sonnenrad 26 aneinander befestigt und von rechts eingeführt. Der Kolben und die Rückstellfeder der Bremse 52 werden mit der Kupplungsglocke 72 zusammengebaut. Die Übertragungswelle 96 wird zusammen mit den Rädern 102 und 104 sowie den Lagern 98 und 100 eingebaut, bevor die Kupplungsglocke 72 an dem Getriebegehäuse 12 verschraubt wird. Die übrigen Planetengetriebeelemente und Schaltelemente werden von links eingeführt. Einige Kombinationen dieser Elemente können aneinander vormontiert werden, bevor sie in das Getriebegehäuse 12 eingeführt werden.
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Während vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen werden. Die in der Patentschrift verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt sind. Obwohl verschiedene Ausführungsformen so beschrieben sein können, dass sie gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften Vorteile bereitstellen oder bevorzugt sind, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, welche von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem Folgendes umfassen: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, bequeme Montage usw. Demnach liegen Ausführungsformen, die hinsichtlich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können bei bestimmten Anwendungen wünschenswert sein.
