DE102004051610A1

DE102004051610A1 - Lastschaltgetriebe für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102004051610A1
Application number: DE102004051610A
Authority: DE
Inventors: Paula J. Canton Armstrong; Scott H. Ypsilanti Wittkopp
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2024-10-23
Also published as: DE102004064203B3; DE102004051610B4; US6923742B2; US20050090352A1

Abstract

Lastschaltgetriebe mit drei Planetenradsätzen, die miteinander verbunden sind und zumindest ein Element aufweisen, das mit einer Antriebswelle in kontinuierlicher Antriebsverbindung steht. Zwei der Planetenradsätze sind mit einer Abtriebswelle verbunden. Fünf Drehmomentübertragungsmechanismen sind zwischen zwei Endwänden und einem Außengehäuse angeordnet, die in dem Lastschaltgetriebe vier Räume definieren. Die Drehmomentüberragungsmechanismen sind in zwei oder mehr der vier Räume oder in Kombination von zweien der Räume angeordnet.

Description

Diese Erfindung betrifft Lastschaltgetriebe für Fahrzeuge und insbesondere Mehrgang-Lastschaltgetriebe, die über die wahlweise Betätigung von Reibungs-Drehmomentübertragungsmechanismen mehrere Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bereitstellen.
Automatische Lastschaltgetriebe werden gegenwärtig in einer Anzahl von hierzulande verkauften Pkw verwendet. Bekanntlich stellt das Automatikgetriebe mehrere Planetenrad-Drehzahlverhältnisse in der Vorwärtsrichtung und zumindest ein Rückwärts-Drehzahlverhältnis bereit. Diese Drehzahlverhältnisse werden durch die Verwendung mehrerer Planetenradsätze hergestellt, die durch eine Anzahl von fluidbetätigten Reibungs-Drehmomentübertragungsmechanismen gesteuert werden, die üblicherweise auch Kupplungen und Bremsen genannt werden.
Es ist Standard geworden, in Automatikgetrieben zur Verwendung in Pkw zumindest vier Vorwärts-Drehzahlverhältnisse bereitzustellen. In letzter Zeit haben die Kraftfahrzeughersteller die Anzahl der Vorwärts-Drehzahlverhältnisse auf fünf und in manchen Fällen auf sechs erhöht. Dies erfordert natürlich das Hinzufügen von Planetenradsätzen sowie den Versuch, die Anzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen auf einem Minimum zu halten.
Eine Anzahl von gegenwärtig vorgeschlagenen Sechsgangs-Planetengetrieben stellt drei Planetenradsätze und fünf Reibungsdrehmomentübertragungsmechanismen bereit. Dies ergibt Probleme bei der Packungssituation hinsichtlich der Positionierung der Drehmomentübertragungsmechanismen in der Getriebeumgebung.

Ein derartiges Getriebe ist in US-Patent Nr. 5,106,352 beschrieben, das für Lepelletier am 21. April 1992 erteilt wurde. Dieses Lastschaltgetriebe stellt sechs Vorwärts-Drehzahlverhältnisse bereit und wendet einen Antriebszahnradsatz und einen Übersetzungsverhältniszahnradsatz an. Der Antriebszahnradsatz von Lepelletier weist ein feststehendes Element in dem Vorwärts-Planetenradsatz auf, um einen Antrieb mit einer Übersetzung ins Langsame für den Übersetzungsverhältniszahnradsatz bereitzustellen, der vorzugsweise ein Ravignon-Zahnradsatz ist.

US-Patent Nr. 6,135,912, das für Tsukamoto et al. am 24. Oktober 2000 erteilt wurde, stellt Lösungen zum Packen der Reibungseinrichtungen in dem Sechsgang-Getriebe nach Lepelletier bereit. Jedoch gibt es viele andere Sechsgang-Planetenradsätze mit fünf Drehmomentübertragungsmechanismen, auf die die Anordnung von Tsukamoto et al. nicht anwendbar ist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Lastschaltgetriebe mit drei Planetenradsätzen und fünf Drehmomentübertragungsmechanismen bereitzustellen, das sechs Vorwärts-Drehzahlverhältnisse und ein Rückwärts-Drehzahlverhältnis bietet.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann einer der Planetenradsätze über zwei rotierende Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv mit der Antriebswelle des Getriebes in Verbindung gebracht werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die gleichen beiden Elemente des Planetenradsatzes selektiv mit einem Getriebegehäuse über zwei selektiv in Eingriff bringbare, feststehende Drehmomentübertragungsmechanismen in Verbindung gebracht werden.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung steht ein Element von einem anderen der Planetenradsätze mit der Antriebswelle des Getriebes in kontinuierlicher Antriebsverbindung. Auch steht ein Element davon mit einem Element des als erstes genannten Planetenradsatzes in kontinuierlicher Verbindung.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein anderer der Planetenradsätze ein Element auf, das selektiv mit dem Getriebegehäuse über einen selektiv in Eingriff bringbaren, feststehenden Drehmomentübertragungsmechanismus in Verbindung gebracht werden kann, ein Element, das mit einem Element des als erstes genannten Planetenradsatzes in kontinuierliche Verbindung gebracht werden kann, und ein anderes Element, das mit einem Element des als zweites genannten Planetenradsatzes in kontinuierliche Verbindung gebracht werden kann.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Planetenradsätze und die Drehmomentübertragungsmechanismen in einem Getriebegehäuse angeordnet, das eine vordere Endwand, eine hintere Endwand und einen Außenmantel umfasst.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung definieren einer der Planetenradsätze und die vordere Endwand einen ersten Raum, ein dritter der Planetenradsätze und die hintere Endwand definieren einen zweiten Raum, das Gehäuse wirkt mit den Endwänden und den Planetenradsätzen zusammen, um einen dritten Raum radial außerhalb der Planetenradsätze zu definieren, und ein vierter Raum ist zwischen den ersten beiden Planetenradsätzen definiert.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung stellen die oben definierten Räume Anordnungsbereiche für die fünf Drehmomentübertragungsmechanismen bereit.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind zumindest zwei der Drehmomentübertragungsmechanismen in dem als erstes genannten Raum angeordnet und weisen Servomechanismen auf, die die in feststehenden Bauelementen in dem ersten definierten Raum verschiebbar angeordnet sind.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zumindest einer der feststehenden Drehmomentübertragungsmechanismen, der das Element des als drittes genannten Zahnradsatzes steuert, in entweder dem als zweiten genannten Raum oder dem als dritten genannten Raum angeordnet und umfasst einen Servomechanismus, der in einem feststehenden Abschnitt von einem der Räume verschiebbar angeordnet ist.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die übrigen beiden Drehmomentübertragungsmechanismen entweder in dem ersten definierten Raum, einer Kombination aus dem ersten und dem vierten definierten Raum, oder einer Kombination aus dem ersten und dem dritten definierten Raum gepackt, oder beide sind in dem vierten definierten Raum angeordnet.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 ist eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

3 ist eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

4 ist eine Schnittansicht einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

5 ist eine Schnittansicht einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

6 ist eine Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

7 ist eine Schnittansicht einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

8 ist eine Schnittansicht einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

9 ist eine Schnittansicht einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In den Zeichnungen, in denen in allen Ansichten gleiche Bezugszeichen die gleichen oder entsprechenden Teile darstellen, ist in 1 ein allgemein mit 10 bezeichneter Antriebsstrang gezeigt, der einen Motor samt Drehmomentwandler 12, ein Planeten-Lastschaltgetriebe 14 und einen herkömmlichen Achsantriebsmechanismus 16 aufweist. Das Planetengetriebe 14 umfasst eine Antriebswelle 17, eine Planetenradanordnung 18 und eine Abtriebswelle 19. Die Antriebswelle 17 steht mit dem Drehmomentwandlerabschnitt des Motors samt Drehmomentwandler 12 in Antriebsverbindung, und die Abtriebswelle 19 steht mit dem Achsantriebsmechanismus 16 in Antriebsverbindung.
Die Planetenradanordnung 18 weist drei Planetenradsätze 20, 30, 40 auf. Der Planetenradsatz 20 weist ein Sonnenrad 22, ein Hohlrad 24 und eine Planetenträgeranordnung 26 auf. Die Planetenträgeranordnung 26 umfasst mehrere Planetenräder 28, die an einem Planetenträger 29 drehbar montiert sind.
Der Planetenradsatz 30 umfasst ein Sonnenrad 32, ein Hohlrad 34 und eine Planetenträgeranordnung 36. Die Planetenträgeranordnung 36 umfasst mehrere Planetenräder 38, die an einem Planetenträger 39 drehbar montiert sind.
Der Planetenradsatz 40 umfasst ein Sonnenrad 42, ein Hohlrad 44 und eine Planetenträgeranordnung 46. Die Planetenträgeranordnung 46 umfasst mehrere Planetenräder 48, die an einem Planetenträger 49 drehbar montiert sind.
Zusammen mit der Planetenradanordnung 18 umfasst das Planetengetriebe 14 fünf Drehmomentübertragungsmechanismen, die allgemein mit 50, 52, 54, 56 und 58 bezeichnet sind. Es ist auch ein Freilauf-Drehmomentübertragungsmechanismus 60 enthalten.
Das Getriebe 14 umfasst darüber hinaus eine erste oder vordere Endwand 62, eine zweite oder hintere Endwand 64 und ein Außengehäuse 66. Die Endwände 62 und 64 sind an dem Außengehäuse 66 befestigt oder auf andere Weise einstückig mit diesem verbunden. Die Endwände 62 und 64 und das Außengehäuse 66 sind so zusammengefügt, dass ein erster oder vorderer Raum 68, ein zweiter oder hinterer Raum 70, ein dritter oder radial außen liegender Raum 72 und ein vierter oder innerer Raum 74 vorgesehen sind.
Der vordere Raum 68 ist durch die Endwand 62, das Gehäuse 66 und den Planetenradsatz 20 definiert. Der hintere Raum 70 ist durch die Endwand 64, das Außengehäuse 66 und den Planetenradsatz 40 definiert. Der außen liegende Raum 72 ist durch das Außengehäuse 66 und den radial außen liegenden Bereich, der die Planetenradsätze 20, 30 und 40 umgibt, definiert. Der innere Raum 74 ist zwischen den Planetenradsätzen 20 und 30 definiert und befindet sich radial innen von einem Abschnitt des Raumes 72.
Der Drehmomentübertragungsmechanismus 50 umfasst einen fluidbetätigten Servomechanismus 76, der einen Kolben 78, einen Fluidraum 80 und eine Rückstellfederanordnung 82 aufweist. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 50 umfasst auch ein Gehäuse 84, in dem der Servomechanismus 76 angeordnet ist, eine Nabe 86, mehrere Reibplatten 88, die mit dem Gehäuse 84 in Antriebsverbindung stehen, und mehrere Reibplatten 90, die mit der Nabe 86 in Antriebsverbindung stehen. Die Nabe 86 steht in kontinuierlicher Verbindung mit dem Sonnenrad 42.
Der Drehmomentübertragungsmechanismus 52 umfasst einen Servomechanismus 96, der einen fluidbetätigten Kolben 98, einen Raum oder eine Kammer 100 und eine Rückstellfederanordnung 102 aufweist. Der Kolben 98 ist in der Endwand 62 verschiebbar angeordnet und wirkt mit dieser zusammen, um die Kammer 100 zu bilden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 52 umfasst mehrere Reibplatten 104, die über eine Kerbverzahnung mit dem Gehäuse 66 verbunden sind, und mehrere Reibplatten 106, die über eine Kerbverzahnung mit einer Nabe 108 verbunden sind. Die Nabe 108 steht in kontinuierlicher Verbindung mit dem Sonnenrad 22 des Planetenradsatzes 20.
Der Drehmomentübertragungsmechanismus 54 umfasst einen Servomechanismus 116 mit einem fluidbetätigten Kolben 118, eine Fluidkammer 120 und einer Rückstellfederanordnung 122. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 54 umfasst auch mehrere Reibplatten 124, die mit einer Nabe 126 in Antriebsverbindung stehen, und mehrere Reibplatten 128, die mit der Nabe 108 in Antriebsverbindung stehen. Die Nabe 126 steht mit der Antriebswelle 17 in Antriebsverbindung.
Die Nabe 126 ist an einer Verlängerung 127, die an der Endwand 62 ausgebildet ist, über ein Lager oder eine Buchse 130 drehbar gelagert. Die Antriebswelle 17 ist an der Endwand 62 über Buchsen oder Lager 132 drehbar gelagert. Das Sonnenrad 22 ist an der Antriebswelle 17 über eine Buchse oder ein Lager 134 drehbar gelagert. Die Abtriebswelle 19 ist auf Buchsen oder Lagern 136 drehbar gelagert, und das Sonnenrad 42 ist auf der Abtriebswelle 19 durch eine Buchse oder ein Lager 138 drehbar gelagert.
Das Hohlrad 24 und der Planetenträger 49 stehen miteinander und auch mit der Abtriebswelle 19 in kontinuierlicher Verbindung. Das Sonnenrad 32 steht mit der Antriebswelle 17 in kontinuierlicher Verbindung. Der Planetenträger 39 und das Hohlrad 44 stehen miteinander in kontinuierlicher Verbindung, und das Hohlrad 34 und der Planetenträger 29 stehen ebenfalls miteinander in kontinuierlicher Verbindung.
Der Drehmomentübertragungsmechanismus 56 umfasst einen Servomechanismus 146, der einen fluidbetätigten Kolben 148, eine Fluidkammer 150 und eine Rückstellfederanordnung 152 aufweist. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 56 umfasst auch mehrere Reibplatten 154, die über eine Kerbverzahnung mit einer an der Antriebswelle 17 befestigten Nabe 156 verbunden sind, und mehrere Reibplatten 158, die über eine Kerbverzahnung mit einer Nabe 160 verbunden sind, die das Hohlrad 34 und den Planetenträger 29 miteinander verbindet. Die Kammer 150 ist durch eine Nabe oder ein Gehäuse 162 gebildet, die mit der Antriebswelle 17 und dem Kolben 148 in Antriebsverbindung steht.
Der Drehmomentübertragungsmechanismus 58 umfasst einen Servomechanismus 186, der einen fluidbetätigten Kolben 188, eine Kammer 190 und eine Rückstellfederanordnung 192 aufweist. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 58 umfasst auch mehrere Reibplatten 194, die mit dem Gehäuse 66 in Antriebsverbindung stehen und, und mehrere Reibplatten 196, die mit einer Nabe 200 in Antriebsverbindung stehen, die über einen inneren Laufring 202 des Freilauf-Drehmomentübertragungsmechanismus 60 mit dem Planetenträger 29 und somit mit dem Hohlrad 34 in kontinuierlicher Verbindung steht.
Das Planetengetriebe 14 ist betreibbar, um sechs Vorwärts-Drehzahlverhältnisse und ein Rückwärts-Drehzahlverhältnis zwischen der Antriebswelle 17 und der Abtriebswelle 19 durch die überlegte Auswahl der Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56 und 58 in Kombinationen von jeweils zweien bereitzustellen.
Das erste Vorwärts-Drehzahlverhältnis wird mit dem Eingriff der Drehmomentübertragungsmechanismen 50 und 58 hergestellt. Das erste oder niedrigste Vorwärts-Drehzahlverhältnis kann auch mit dem Eingriff des Drehmomentübertragungsmechanismus 50 und dem Freilauf-Drehmomentübertragungsmechanismus 60 hergestellt werden.
Das zweite Vorwärts-Drehzahlverhältnis wird mit dem Eingriff der Drehmomentübertragungsmechanismen 50 und 52 hergestellt. Das dritte Vorwärts-Drehzahlverhältnis wird mit dem Eingriff der Drehmomentübertragungsmechanismen 50 und 54 hergestellt. Das vierte Vorwärts-Drehzahlverhältnis wird mit dem Eingriff der Drehmomentübertragungsmechanismen 50 und 56 hergestellt. Das fünfte Vorwärts-Drehzahlverhältnis wird mit dem Eingriff der Drehmomentübertragungsmechanismen 56 und 54 hergestellt. Das sechste Vorwärts-Drehzahlverhältnis wird mit dem Eingriff der Drehmomentübertragungsmechanismen 56 und 52 hergestellt. Das Rückwärts-Drehzahlverhältnis wird mit dem Eingriff der Drehmomentübertragungsmechanismen 54 und 58 hergestellt.
Fachleute werden sofort erkennen, dass all diese Gangwechsel 1-2, 2-3, 3-4, 4-5 und 5-6 Gangwechsel mit einem einzigen Übergang sind, indem nur ein einziger Drehmomentübertragungsmechanismus außer Eingriff gebracht wird, während ein anderer Drehmomentübertragungsmechanismus in Eingriff gebracht wird. Dieser 1:1-Austausch wird Schaltvorgang oder Gangwechsel mit einem einzigen Übergang genannt.
Der Drehmomentübertragungsmechanismus 50 ist in dem Raum 70 angeordnet. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 52, 54 und 58 sind in dem Raum 68 angeordnet. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 56 ist in dem Raum 72 angeordnet.
Der Servomechanismus des Drehmomentübertragungsmechanismus 56 ist jedoch in dem Raum 74 angeordnet. Die Servomechanismen 96 und 186 sind in der Endwand 62 angeordnet, was als in dem Raum 68 anzusehen ist. Der Servomechanismus 116 ist an der Endwand 62 drehbar angeordnet und befindet sich in dem Raum 68. Die Reibplatten für die Drehmomentübertragungsmechanismen 52, 54 und 58 sind alle in dem Raum 68 angeordnet. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 50 ist in dem Raum 70 angeordnet. Der Servomechanismus 76 befindet sich in der Endwand 64 und die Reibplatten 88 stehen mit der Endwand 64 in Antriebsverbindung.
Fachleute werden erkennen, dass die Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52 und 58 alle feststehende Drehmomentübertragungsmechanismen sind, die üblicherweise feststehende Kupplungen oder Bremsen genannt werden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 54 und 56 sind rotierende Drehmomentübertragungsmechanismen, die üblicherweise Kupplungen genannt werden. Manche Fachleute bezeichnen auch Bremsen, die Reibplatten im Gegensatz zu Reibbändern aufweisen, als Kupplungen und nicht als feststehende Kupplungen. Jedoch kann gattungsgemäß jede der Vorrichtungen 50, 52, 54, 56 und 58 als Drehmomentübertragungsmechanismus bezeichnet werden.
In 2 ist ein Antriebsstrang 10A gezeigt. Der Antriebsstrang 10A umfasst die gleichen Planetenradsätze 20, 30 und 40 wie Antriebsstrang 20, eine Antriebswelle 17 und ein Abtriebszahnrad 19A.
Das Abtriebszahnrad 19A ist über ein Lager 210 und die Endwand 64A drehbar gelagert. Der Motor samt Drehmomentwandler 12 ist so angeordnet, dass er einen Eingangsantrieb für den Antriebsstrang 10 an der Endwand 64A bereitstellt.
Ein Planetengetriebe 14A weist eine vordere Endwand 62A, ein Außengehäuse 66A und eine hintere Endwand 64A auf. Das Planetengetriebe 14A umfasst auch fünf Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56 und 58. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 58 befindet sich in dem Raum 72 radial außen von den Planetenradsätzen 20, 30 und 40. Die jeweiligen Servomechanismen der Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54 bzw. 56 sind in dem Raum 68 angeordnet, und die Reibplatten für jeden dieser Drehmomentübertragungsmechanismen ist ebenfalls im Wesentlichen in dem Raum 68 angeordnet.
Die Servomechanismen 116 und 146 für die Drehmomentübertragungsmechanismen 54 bzw. 56 sind in einer drehbaren Nabe 126A angeordnet, die mit der Antriebswelle 17 in Antriebsverbindung steht.
Das Planetengetriebe 14A stellt die gleichen sechs Vorwärts-Drehzahlverhältnisse und das Rückwärts-Drehzahlverhältnis bereit, wie sie durch das Planetengetriebe 14 bereitgestellt werden. Die einzelnen Gänge werden wahlweise durch die gleiche Kombination von Drehmomentübertragungsmechanismen in Eingriff gebracht, wie sie für das Getriebe 14 angewandt wurde.
Der in 3 gezeigte Antriebsstrang 10B weist einen in dem Raum 70 angeordneten Drehmomentübertragungsmechanismus 50 auf. Der Servomechanismus 76 weist einen Drehmomentübertragungsmechanismus 50 auf, der in der hinteren Endwand 64B angeordnet ist. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 52 und 58 sind in dem Raum 68 angeordnet, und jeder ihrer jeweiligen Servomechanismen 96 bzw. 186 ist in der Endwand 62B angeordnet. Die Reibplatten 106B des Drehmomentübertragungsmechanismus 52 stehen mit der Nabe 108B in Antriebsverbindung und die Platten 104B stehen mit der Verlängerung 127B in Antriebsverbindung.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen 54 und 56 sind in dem Raum 74 angeordnet. Die Servomechanismen 116 und 164 sind in einer rotierenden Nabe 126B angeordnet, die mit der Antriebswelle 17 in Antriebsverbindung steht. Die Reibplatten für die Drehmomentübertragungsmechanismen 54 und 56 sind ebenfalls in dem Raum 74 angeordnet, die Reibplatten für die Drehmomentübertragungsmechanismen 52 und 58 sind in dem Raum 68 angeordnet, und die Reibplatten für den Drehmomentübertragungsmechanismus 50 sind in dem Raum 70 angeordnet.
Das Planetengetriebe 14B stellt ebenfalls die gleichen sechs Vorwärts-Drehzahlverhältnisse bereit, wie sie mit den Getrieben der 1 und 2 bereitgestellt wurden, und die Drehmomentübertragungsmechanismen werden in der gleichen Abfolge in Eingriff gebracht, um diese Drehzahlverhältnisse bereitzustellen.
Ein in 4 gezeigter Antriebsstrang 10C umfasst ein Planetengetriebe 14C mit einer Antriebswelle 17, einer Abtriebswelle 19 sowie den drei Planetenradsätzen 20, 30 und 40. Das Getriebe 14C umfasst auch die fünf Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56 und 58. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 50 ist in dem Raum 70 angeordnet, und sein Servomechanismus 76 ist in die Endwand 64C eingepasst. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 52 und 58 sind in dem Raum 68 angeordnet, und ihre jeweiligen Servomechanismen 96 und 186 sind in der Endwand 62C oder Bauteilen davon verschiebbar angeordnet. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 54 und 56 sind in dem Raum 68 angeordnet, und ihre jeweiligen Servomechanismen 116 und 146 sind in einer Nabe 126C angeordnet, die an der Verlängerung 127C drehbar montiert ist und mit der Antriebswelle 17 in Antriebsverbindung steht.
Der Servomechanismus 76 ist in der Endwand 64C angeordnet, und Reibplatten für den Drehmomentübertragungsmechanismen 50 sind in dem Raum 70 angeordnet. Die Reibplatten für alle Drehmomentübertragungsmechanismen 52, 54, 56 und 58 sind in dem Raum 68 angeordnet. Daher beherbergen die Räume 72 und 74 keinerlei Drehmomentübertragungsmechanismen. Dies erlaubt, dass die drei Planetenradsätze 20, 30 und 40 zu einer kompakten Anordnung kombiniert werden können.
Das Planetengetriebe 14C stellt ebenfalls die gleichen sechs Vorwärts-Drehzahlverhältnisse und das Rückwärts-Drehzahlverhältnis bereit, die mit dem Planetengetriebe 14 erzielt wurden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56 und 58 werden in der gleichen Abfolge und in den gleichen Kombinationen in Eingriff gebracht, um die gewünschten Drehzahlverhältnisse herzustellen.
Der in 5 gezeigte Antriebsstrang 10D umfasst das Planetengetriebe 14D, das die Antriebswelle 17, die Abtriebswelle 19, die drei Planetenradsätze 20, 30 und 40 und die fünf Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56 und 58 aufweist. Der Servomechanismus 76 für den Drehmomentübertragungsmechanismus 50 ist in der Endwand 64D und somit in dem Raum 70 angeordnet. Die Drehmomentübertra gungsmechanismen 52, 54, 56 und 58 sind alle in dem Raum 68 angeordnet. Wie bei 3 stützen die Räume 72 und 74 keine Drehmomentübertragungsmechanismen ab, wodurch zugelassen wird, dass die Planetenradsätze 20, 30 und 40 kompakt in dem zentralen Abschnitt des Getriebes 14D angeordnet werden können.
Die Servomechanismen 96 und 186 für die Drehmomentübertragungsmechanismen 52 bzw. 58 sind in einem Gehäuse 220 angeordnet, das an dem Getriebegehäuse 66D in dem Raum 68 befestigt ist. Der Servomechanismus 116 des Drehmomentübertragungsmechanismus 54 ist in der Nabe 108D angeordnet, die mit dem Sonnenrad 22 des Planetenradsatzes 20 in Verbindung steht. Die Reibplatten des Drehmomentübertragungsmechanismus 54 sind zwischen der Nabe 108D und der Nabe 126D, die an der Verlängerung 127D drehbar montiert ist, angeordnet. Der Servomechanismus 146 des Drehmomentübertragungsmechanismus 56 ist in einer Nabe 160D angeordnet, die mit dem Planetenträger 26 des Planetenradsatzes 20 und dem Hohlrad 34 des Planetenradsatzes 30 in Verbindung steht. Die Reibplatten des Drehmomentübertragungsmechanismus 56 stehen mit den Naben 160D und 126D in Antriebsverbindung.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56 und 58 werden selektiv in der gleichen Abfolge und den gleichen Kombinationen wie der Eingriff der Drehmomentübertragungsmechanismen der zuvor beschriebenen Getriebe in Eingriff gebracht. Das Getriebe 14D stellt die gleichen sechs Vorwärts-Drehzahlverhältnisse und das Rückwärts-Drehzahlverhältnis wie die oben beschriebenen Getriebe bereit.
Der in 6 gezeigte Antriebsstrang 10E umfasst das Planetengetriebe 14E mit der Antriebswelle 17, der Abtriebswelle 19, den Planetenradsätzen 20, 30 und 40 und den fünf Drehmomentübertragungsme chanismen 50, 52, 54, 56 und 58. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 50 ist in dem Raum 70 angeordnet, so dass sein Servomechanismus 76 in einer Verlängerung der Endwand 64E angeordnet ist, was ähnlich ist wie bei den in den 1, 3, 4 und 5 gezeigten Getrieben. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 52 ist in dem Raum 68 angeordnet, wobei sein Servomechanismus in der Endwand 62E angeordnet ist. Die Reibplatten des Drehmomentübertragungsmechanismus 52 können zwischen der Verlängerung 127E und der Nabe 108E in Antriebsverbindung gebracht werden.
Der Drehmomentübertragungsmechanismus 58 ist in dem Raum 68 angeordnet, und sein Servomechanismus 186 ist in der Endwand 62E angeordnet, was ähnlich ist wie bei dem in 3 gezeigten Getriebe 14B. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 54 ist in dem Raum 68 angeordnet, und sein Servomechanismus 116 ist in dem Raum 68 angeordnet und in der Nabe 108E montiert, die an dem Sonnenrad 22 befestigt ist. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 56 ist in dem Raum 74 und in dem Raum 72 angeordnet. Sein Servomechanismus 146 ist in dem Raum 74 angeordnet und befindet sich in der Nabe 162. Die Anordnung des Drehmomentübertragungsmechanismus 56 ist ähnlich wie die in 1 gezeigte, und der Drehmomentübertragungsmechanismus 54 ist ähnlich wie der in 1 gezeigte.
Wie bei den zuvor beschriebenen Getrieben stellt das Getriebe 14E sechs Vorwärts-Drehzahlverhältnisse und ein Rückwärts-Drehzahlverhältnis über das überlegte Ineingriffbringen der Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56 und 58 in Kombinationen von jeweils zweien in der gleichen Abfolge, wie sie für die vorhergehenden Getriebe beschrieben wurde, bereit.
Ein in 7 gezeigter Antriebsstrang 10F umfasst ein Planetengetriebe 14F mit einer Antriebswelle 17 und einer Abtriebswelle 19A, die auf einem Lager 210 in der Endwand 64F drehbar gelagert ist. Das Getriebe 14F umfasst die drei Planetenradsätze 20, 30 und 40 und die fünf Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56 und 58. Der Aufbau des in 7 gezeigten Planetengetriebes 14F ist ähnlich wie der des in 2 gezeigten Getriebes.
Der Drehmomentübertragungsmechanismus 50 ist in dem Raum 70 angeordnet, so dass sein Servomechanismus 76 in einer Verlängerung des Gehäuses 66F angeordnet ist. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 52 und 58 sind im Wesentlichen radial außen von dem Planetenradsatz 20 angeordnet und teilweise in dem Raum 72 und in dem Raum 68 gelegen. Die Servomechanismen 96 bzw. 186 dieser Drehmomentübertragungsmechanismen 52 und 58 sind in dem Gehäuse 220 angeordnet, ähnlich wie es in 5 gezeigt ist. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 54 und 56 sind in dem Raum 68 angeordnet, und die Servomechanismen 116 bzw. 146 sind in der Endwand 62F angeordnet. Die Servomechanismen 116 und 146 sind feststehende Kolben. Das heißt die Kolben rotieren nicht und sind von jeweiligen Aufbringungsplatten 118F und 148F durch Lager 230 bzw. 232 getrennt.
Feststehende Kolben für rotierende Drehmomentübertragungsmechanismen sind in der Technik allgemein bekannt. Die Servomechanismen 146 und 116 unterscheiden sich von ihren zuvor beschriebenen Gegenstücken durch die Positionierung der Reibschutzlager 230 bzw. 232 zwischen dem Aufbringungskolben und der Aufbringungsplatte von einem jeden der jeweiligen Drehmomentübertragungsmechanismen 54 und 56. Die Reibplatten 124 bzw. 154 der Drehmomentübertragungsme chanismen 54 und 56 stehen mit der Antriebswelle 17 über eine Nabe 234 in Antriebsverbindung.
Das Planetengetriebe 14F stellt auch sechs Vorwärts-Drehzahlverhältnisse und ein Rückwärts-Drehzahlverhältnis bereit, wie es für die zuvor beschriebenen Getriebe aufgezeigt wurde. Durch Positionieren von dreien der Drehmomentübertragungsmechanismen in dem Raum 68 und einem der Drehmomentübertragungsmechanismen in dem Raum 72 und einem der Drehmomentübertragungsmechanismen in dem Raum 70 wird ein der Länge nach kompaktes Getriebe bereitgestellt. Jedoch wird dieses Getriebe eine geringfügig größere Trommelgröße als beispielsweise das in 4 gezeigte Getriebe erfordern.
Ein in 8 gezeigter Antriebsstrang 10G umfasst ein Planetengetriebe 14G mit den drei Planetenradsätzen 20, 30 und 40 und den fünf Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56 und 58. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 54 und 56 sowie ihre jeweiligen Servomechanismen 116 und 146 sind ähnlich wie die in 7 beschriebenen. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 50 ist in dem Raum 70 angeordnet, und sein Servomechanismus 76 ist in einem Gehäuse 220G angeordnet, das an dem Gehäuse 66G befestigt ist. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 52 ist in dem Raum 68 angeordnet und weist einen ähnlichen Aufbau wie der in 7 gezeigte auf. Der Servomechanismus 96 des Drehmomentübertragungsmechanismus 52 ist in einer Verlängerung 250 des Gehäuses 66G angeordnet. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 58 ist in dem Raum 72 angeordnet. Der Servomechanismus 186 des Drehmomentübertragungsmechanismus 58 ist in dem Gehäuse 220G angeordnet.
Das Lastschaltgetriebe 14G wird die gleichen sechs Vorwärts-Drehzahlverhältnisse und das Rückwärts-Drehzahlverhältnis bereitstellen, wie es für die zuvor erwähnten Getriebe beschrieben wurde. Der Aufbau des Getriebes 14G ist ähnlich wie der des Getriebes 14F und somit ist es für Vorderradantriebsanwendungen oder bei einem quer eingebautem Motor geeignet. Wieder ist das Getriebe 14G in der axialen Richtung kompakt, erfordert aber einen geringfügig größeren Trommelraum, um die Reibeinrichtungen in den Räumen 72 und 70 aufzunehmen.
Ein in 9 gezeigter Antriebsstrang 10H umfasst ein Planetengetriebe 14H mit drei Planetenradsätzen 20, 30 und 40 und den fünf Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56 und 58. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 50 ist in dem Raum 72 angeordnet, so dass sein Servomechanismus 76 in einer Verlängerung des Gehäuses 66H angeordnet ist, und die Reibplatten 88, 90 stehen mit dem Gehäuse 66H bzw. einer Nabe 86H in Antriebsverbindung. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 52 ist in dem Raum 68 angeordnet, und der Kolben 98 des Servomechanismus 96 ist in der Endwand 62H verschiebbar angeordnet. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 58 ist ebenfalls in dem Raum 68 angeordnet, und der Kolben 188 des Servomechanismus 186 ist in der Endwand 62H verschiebbar angeordnet. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 54 und 56 sind beide in dem Raum 68 angeordnet. Der Servomechanismus 116 des Drehmomentübertragungsmechanismus 54 ist in der Endwand 62H angeordnet und weist einen ähnlichen Aufbau wie der in 8 gezeigte Drehmomentübertragungsmechanismus 54 auf. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 54 weist eine Aufbringungsplatte oder eine Kolbenverlängerung 118H auf, die seine Reibplatten 124, 128 in Eingriff bringt. Der Servomechanismus 146 des Drehmomentübertragungsmechanismus 56 weist einen Kolben 148 auf, der in einer in der Endwand 62H befestigten Nabe 252 verschiebbar angeordnet ist.
Der Servomechanismus 146 umfasst ein Lager 232, das den Kolben 148 von einer Aufbringungsplatte 148H trennt. Wie bei den in 8 gezeigten Drehmomentübertragungsmechanismen 54 und 56 sind diese beiden Drehmomentübertragungsmechanismen vom Typ mit feststehendem Kolben. Fachleute werden erkennen, dass das Planetengetriebe 14H sowie die Planetengetriebe 14A, 14F und 14G zur Anordnung in einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb oder mit quer eingebautem Motor geeignet sind. Die lineare Kompaktheit wird durch eine geringfügige Zunahme der Trommelgröße ausgeglichen, jedoch sind alle Drehmomentübertragungsmechanismen vor dem Raum 70 angeordnet.
Wie die zuvor beschriebenen Lastschaltgetriebe stellt das Planetengetriebe 14H sechs Vorwärts-Drehzahlverhältnisse und ein Rückwärts-Drehzahlverhältnis über eine überlegte Auswahl von Kombinationen der Drehmomentübertragungsmechanismen 50, 52, 54, 56 und 58 bereit.
Zusammengefasst umfasst das Lastschaltgetriebe drei Planetenradsätze, die miteinander verbunden sind und zumindest ein Element aufweisen, das mit einer Antriebswelle in kontinuierlicher Antriebsverbindung steht. Zwei der Planetenradsätze sind mit einer Abtriebswelle verbunden. Fünf Drehmomentübertragungsmechanismen sind zwischen zwei Endwänden und einem Außengehäuse angeordnet, die in dem Lastschaltgetriebe vier Räume definieren. Die Drehmomentübertragungsmechanismen sind in zwei oder mehr der vier Räume oder in Kombinationen von zweien der Räumen angeordnet.

Claims

Lastschaltgetriebe, umfassend: eine Antriebswelle (17), ein Abtriebsmittel (19, 16), einen ersten Planetenradsatz (20), einen zweiten Planetenradsatz (30) und einen dritten Planetenradsatz (40), wobei ein Element (24) des ersten Planetenradsatzes (20) mit einem Element (49) des dritten Planetenradsatzes (40) und mit dem Abtriebsmittel (19, 16) in kontinuierlicher Verbindung steht, ein anderes Element (29) des ersten Planetenradsatzes (20) mit einem Element (34) des zweiten Planetenradsatees (30) in Verbindung steht, ein anderes Element (32) des zweiten Planetenradsatzes (30) mit der Antriebswelle (17) in kontinuierlicher Verbindung steht, ein weiteres Element (39) des zweiten Planetenradsatzes (30) mit einem anderen Element (44) des dritten Planetenradsatzes (40) in Verbindung steht, ein Getriebegehäuse, das eine erste Endwand (62), eine zweite Endwand (64) und ein Außengehäuse (66) umfasst, das die erste und die zweite Endwand (62, 64) miteinander verbindet, wobei das Gehäuse (66) und die Planetenradsätze (20, 30, 40) zusammenwirken, um vier Räume zu definieren, die einen ersten Raum (68), der zwischen der ersten Endwand (62) und dem ersten Planetenradsatz (20) definiert ist, einen zweiten Raum (70), der zwischen der zweiten Endwand (64) und dem dritten Planetenradsatz (40) definiert ist, einen dritten Raum (72), der radial außen in Bezug auf die Planetenradsätze (20, 30, 40) und innen in Bezug auf das Außengehäuse (66) defi niert ist, und einen vierten Raum (74), der zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz (20, 30) definiert ist, umfassen, fünf selektiv in Eingriff bringbare Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58), die mit den Planetenradsätzen (20, 30, 40) in Wirkverbindung stehen und zwei Drehmomentübertragungsmechanismen (52, 58) umfassen, die in dem ersten Raum angeordnet sind und mit Elementen des ersten Planetenradsatzes (20) in Wirkverbindung stehen, wobei einer der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in einer Position angeordnet ist, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus dem zweiten Raum (70) und dem dritten Raum (72) besteht, einer der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in einer Position angeordnet ist, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus dem ersten Raum (68), dem dritten Raum (72) und dem vierten Raum (74) besteht, einer der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in einer Position angeordnet ist, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus dem ersten Raum (68) und dem vierten Raum (74) besteht, und wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in Kombinationen von jeweils zweien in Eingriff stehen, um sechs Vorwärts-Drehzahlverhältnisse und ein Rückwärts-Drehzahlverhältnis herzustellen.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Drehmomentübertragungsmechanismen, die in dem ersten Raum (68) angeordnet sind, Servomechanismen mit feststehenden Kolben aufweisen.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in dem ersten Raum (68) angeordnet sind.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest vier der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in dem ersten Raum (68) angeordnet sind und einer der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in dem dritten Raum (72) angeordnet ist.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in dem ersten Raum (68) angeordnet sind, zwei der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in dem dritten Raum (72) angeordnet sind und einer der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in dem zweiten Raum (70) angeordnet ist.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vier der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in dem ersten Raum (68) angeordnet sind und einer der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in dem zweiten Raum (70) angeordnet ist.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Endwand (62) einen Verlängerungsabschnitt aufweist, an dem Reibelemente von zweien der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) drehbar angeordnet sind.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in dem ersten Raum (68) angeordnet sind, einer der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in dem zweiten Raum (70) angeordnet ist und einer der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) einen Servomechanismus aufweist, der in dem vierten Raum (74) angeordnet ist, und Reibplatten, die in dem dritten Raum (72) angeordnet sind.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei der Drehmomentübertragungsmechanismen (50, 52, 54, 56, 58) in dem ersten Raum (68) angeordnet sind, und jeder der drei Drehmomentübertragungsmechanismen feststehende Kolben aufweist, wobei einer der Drehmomentübertragungsmechanismen in dem dritten Raum (72) angeordnet ist, und einer der Drehmomentübertragungsmechanismen einen Servomechanismus aufweist, der in dem zweiten Raum (70) angeordnet ist, und Reibplatten, die in dem dritten Raum (72) angeordnet sind.