DE102011111776A1

DE102011111776A1 - Mehrganggetriebe mit gestapelten planetenradsätzen

Info

Publication number: DE102011111776A1
Application number: DE102011111776A
Authority: DE
Inventors: James M. Hart; Scott H. Wittkopp; James B. Borgerson
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2012-03-15
Also published as: CN102434638B; CN102434638A; US20120065019A1; US8801565B2

Abstract

Ein Getriebe weist ein Eingangselement, ein Ausgangselement, eine erste Planetenradsatzanordnung, eine zweite Planetenradsatzanordnung, mehrere Kopplungselemente und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen auf. Die zweite Planetenradsatzanordnung ist ein gestapelter Planetenradsatz, der ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Element aufweist, und die erste Planetenradsatzanordnung weist ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Element auf. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen umfassen Kupplungen und Bremsen.

Description

GEBIET
Die Erfindung betrifft allgemein ein Mehrganggetriebe, das mehrere Planetenradsätze und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist, und genauer ein Getriebe, das acht oder mehr Gänge, zwei Planetenradsatzanordnungen und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung stehen, und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
Ein typisches Mehrganggetriebe benutzt eine Kombination aus Reibkupplungen, Planetenradsätzen und festen Verbindungen, um mehrere Übersetzungsverhältnisse zu erreichen. Die Anzahl und physikalische Anordnung der Planetenradsätze im Allgemeinen werden durch den Bauraum, die Kosten und die gewünschten Drehzahlverhältnisse oder Gänge vorgeschrieben.
Obgleich gegenwärtige Getriebe ihren vorgesehenen Zweck erfüllen, ist der Bedarf für neue und verbesserte Getriebekonfigurationen, die ein verbessertes Leistungsvermögen, insbesondere von den Standpunkten des Wirkungsgrades, des Ansprechvermögens und des ruhigen Betriebes aus, sowie einen verbesserten Bauraum, primär reduzierte Größe und reduziertes Gewicht, zeigen, im Wesentlichen konstant. Dementsprechend gibt es einen Bedarf für ein verbessertes, kostengünstiges und kompaktes Mehrganggetriebe.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Getriebe vorgesehen, das ein Eingangselement, ein Ausgangselement, eine erste Planetenradsatzanordnung, eine zweite Planetenradsatzanordnung und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen sind zum Beispiel Kupplungen und Bremsen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die erste Planetenradsatzanordnung derart vorgesehen, dass sie ein erstes und ein zweites Sonnenrad, ein Trägerelement zum drehbaren Lagern mehrerer Planetenräder und ein Hohlradelement aufweist. Die zweite Planetenradsatzanordnung ist eine gestapelte Planetenradsatzanordnung, die ein Sonnenrad, ein erstes Trägerelement zum drehbaren Lagern mehrerer erster Planetenräder, ein zweites Trägerelement zum drehbaren Lagern mehrerer zweiter Planetenräder, ein Hohlrad und ein gemeinsames Element aufweist.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbindet ein erstes Verbindungselement das erste Element der ersten Planetenradsatzanordnung ständig mit dem zweiten Element der zweiten Planetenradsatzanordnung und dem dritten Element der zweiten Planetenradsatzanordnung.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbindet ein zweites Verbindungselement das erste Trägerelement der zweiten Planetenradsatzanordnung ständig mit dem zweiten Trägerelement der zweiten Planetenradsatzanordnung.
In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus vorgesehen, der selektiv einrückbar ist, um das vierte Element der ersten Planetenradsatzanordnung mit dem Eingangselement zu verbinden.
In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus vorgesehen, der selektiv einrückbar ist, um das erste Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit dem Eingangselement zu verbinden.
In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus vorgesehen, der selektiv einrückbar ist, um das fünfte Element der gestapelten Planetenradsatzanordnung mit dem Eingangselement zu verbinden.
In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus vorgesehen, der selektiv einrückbar ist, um das erste Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit dem feststehenden Element zu verbinden.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein fünfter Drehmomentübertragungsmechanismus vorgesehen, der selektiv einrückbar ist, um das vierte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit dem feststehenden Element zu verbinden.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein sechster Drehmomentübertragungsmechanismus vorgesehen, der selektiv einrückbar ist, um das zweite Element der ersten Planetenradsatzanordnung mit dem feststehenden Element zu verbinden.
In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in Kombinationen von zumindest dreien einrückbar, um zumindest acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen deutlich werden, in denen gleiche Bezugszeichen auf das gleiche Bauteil, Element oder Merkmal verweisen.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
1 ist ein Hebeldiagramm einer Ausführungsform eines Neunganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Neunganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Neunganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Neunganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Neunganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Wahrheitstabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungselemente in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse des in den 2 und 3 veranschaulichten Getriebes darstellt; und
7 ist eine Wahrheitstabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungselemente in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse des in den 4 und 5 veranschaulichten Getriebes darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzung nicht einschränken.
Nun unter Bezugnahme auf 1 ist eine Ausführungsform eines Neun- oder Mehrganggetriebes 10 in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Ein Hebeldiagramm ist eine schematische Darstellung der Bauteile einer mechanischen Einrichtung, wie eines Automatikgetriebes. Jeder einzelne Hebel stellt einen Planetenradsatz dar, wobei die drei grundlegenden mechanischen Bauteile des Planetengetriebes jeweils durch einen Knoten dargestellt sind. Daher enthält ein einzelner Hebel drei Knoten: einen für das Sonnenrad, einen für den Planetenradträger und einen für das Hohlrad. In manchen Fällen können zwei Hebel zu einem einzigen Hebel, der mehr als drei Knoten (typischerweise vier Knoten) aufweist, kombiniert sein. Wenn zum Beispiel zwei Knoten an zwei unterschiedlichen Hebeln durch eine feste Verbindung verbunden sind, können sie als ein einziger Knoten an einem einzigen Hebel dargestellt werden. Die relative Länge zwischen den Knoten jedes Hebels kann dazu verwendet werden, jeweils das Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis des jeweiligen Zahnradsatzes darzustellen. Diese Hebelverhältnisse werden wiederum dazu verwendet, die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zu verändern, um geeignete Verhältnisse und eine geeignete Verhältnisprogression zu erreichen. Mechanische Kopplungseinrichtungen oder Verbindungen zwischen dem Knoten der verschiedenen Planetenradsätze sind durch dünne, horizontale Linien veranschaulicht, und Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie Kupplungen und Bremsen, sind als ineinander greifende Finger dargestellt. Eine weitergehende Erläuterung des Formats, Zwecks und der Verwendung von Hebeldiagrammen ist in der Druckschrift SAE Paper 810102 "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis" von Genford und Leising zu finden, die hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
Das Getriebe 10 umfasst eine Eingangswelle oder ein Eingangselement 12, einen ersten Planetenradsatz 14, einen zweiten Planetenradsatz 16, einen dritten Planetenradsatz 18, einen vierten Planetenradsatz 20 und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement 22. Der Hebel des ersten Planetenradsatzes 14 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 14A, einen zweiten Knoten 14B und einen dritten Knoten 14C. Der Hebel des zweiten Planetenradsatzes 16 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 16A, einen zweiten Knoten 16B und einen dritten Knoten 16C. Der Hebel des dritten Planetenradsatzes 18 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 18A, einen zweiten Knoten 18B und einen dritten Knoten 18C. Der Hebel des vierten Planetenradsatzes 20 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 20A, einen zweite Knoten 20B und einen dritten Knoten 20C.
Das Ausgangselement 22 ist ständig mit dem ersten Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 und mit dem zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Der erste Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Der zweite Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Der dritte Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20 und mit dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt. Der zweite Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 ist mit dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt. Der dritte Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 ist mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt.
Eine erste Kupplung 26 verbindet den zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 und den dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem Eingangselement oder der Eingangswelle 12. Eine zweite Kupplung 28 verbindet den ersten Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit dem Eingangselement oder der Eingangswelle 12. Eine dritte Kupplung 30 verbindet den dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 und den dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem Eingangselement oder der Eingangswelle 12. Eine erste Bremse 32 verbindet den ersten Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine zweite Bremse 34 verbindet den ersten Knoten 20A des vierten Planetenradsatzes 20 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine dritte Bremse 36 verbindet den ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50.
Nun unter Bezugnahme auf 2 stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout der Ausführungsform des Neunganggetriebes 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In 2 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 1 übernommen. Die Kupplungen und Kopplungseinrichtungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Bauteile von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen.
Die Planetenradsätze 18 und 20 sind Planetenradsätze, die ausgestaltet sind, um eine gestapelte Planetenradsatzanordnung 21 zu bilden. Die gestapelte Planetenradsatzanordnung 21 umfasst ein gemeinsames Element 21A. Das gemeinsame Element 21A ist ausgestaltet, um als das Hohlradelement des Planetenradsatzes 18 und gleichzeitig als das Sonnenradelement des Planetenradsatzes 20 zu fungieren. Der Planetenradsatz 18 umfasst ferner ein Sonnenradelement 18A und ein Planetenradträgerelement 18B, das einen Satz Planetenräder 18D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 18A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 42 und mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Das Hohlradelement oder gemeinsame Element 21A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 46 verbunden. Das Planetenträgerelement 18B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 48 verbunden. Die Planetenräder 18D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 18A als auch dem Hohlradelement oder gemeinsamen Element 21A zu kämmen.
In Planetenradsatz 20 fungiert das gemeinsame Element 21A als das Sonnenradelement des Planetenradsatzes 20. Planetenradsatz 20 umfasst ferner ein Hohlradelement 20A und ein Planetenradträgerelement 20B, das einen Satz Planetenräder 20D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Wie es oben mit Bezug auf Planetenradsatz 18 festgestellt wurde, ist das gemeinsame Element 21A zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 46 verbunden. Das Hohlradelement 20A ist mit der zweiten Bremse 34 verbunden. Das Planetenträgerelement 20B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 48 und mit einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 52 verbunden. Die Planetenräder 20D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement oder gemeinsamen Element 21A als auch dem Hohlradelement 20A zu kämmen. Natürlich zieht die vorliegende Erfindung in Betracht, dass die Trägerelemente 18B und 20B der Planetenradsätze 18 und 20 kombiniert sein können, um ein einziges Trägerelement zu bilden.
Die Planetenradsätze 14 und 16 sind kombiniert, um eine Planetenradsatzanordnung 17 zu bilden. Planetenradsatzanordnung 17 umfasst ein erstes Sonnenradelement 14A, ein zweites Sonnenradelement 16A, ein Hohlradelement 14B, 16C und ein Planetenradträgerelement 14A, 16B, das einen ersten Satz Planetenräder 14D (von denen nur eines gezeigt ist) und einen zweiten Satz Planetenräder 16D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das erste Sonnenradelement 14C ist zur gemeinsamen Rotation mit der fünfte Welle oder dem fünften Verbindungselement 52 verbunden. Das zweite Sonnenradelement 16A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 54 verbunden. Das Hohlradelement 14B, 16C ist ein einteiliges Zahnrad, das zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 56 verbunden ist. Das Planetenträgerelement 14A, 16B ist ein einteiliger Träger, der zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle 22 verbunden ist. Der erste Satz Planetenräder 14D ist konfiguriert, um jeweils mit sowohl dem Sonnenradelement 14C als auch dem zweiten Satz Planetenräder 16D zu kämmen. Der zweite Satz Planetenräder 16D ist konfiguriert, um jeweils mit dem Hohlradelement 14B, 16C, dem ersten Satz Planetenräder 14D und dem zweiten Sonnenradelement 16A zu kämmen.
Die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 ist ständig mit einer Maschine (nicht gezeigt) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (nicht gezeigt) verbunden. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 ist ständig mit der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (nicht gezeigt) verbunden.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 26, 28, 30 und Bremsen 32, 34 und 36 sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Getriebegehäuses. Zum Beispiel ist die erste Kupplung 26 selektiv einrückbar, um die siebte Welle oder das siebte Verbindungselement 56 mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 zu verbinden. Die zweite Kupplung 28 ist selektiv einrückbar, um die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 44 mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 zu verbinden. Die dritte Kupplung 30 ist selektiv einrückbar, um die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 46 mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 zu verbinden. Die erste Bremse 32 ist selektiv einrückbar, um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 42 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 42 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die zweite Bremse 34 ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 20A mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 20A relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die dritte Bremse 36 ist selektiv einrückbar, um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 54 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 54 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Neunganggetriebe 100 vorgesehen. Wie es in 3 gezeigt ist, bleibt die Ausgestaltung des gestapelten Planetenradsatzes 21 und der Planetenradsatzanordnung 17, der Verbindungselemente oder -wellen 42, 44, 46, 48, 52, 54 und 56 und der Drehmomentübertragungselemente oder Kupplungen und Bremsen 26, 28, 30, 32, 34 und 36 gleich wie in dem oben beschriebenen Neunganggetriebe 10. Jedoch hat sich die relative Positionierung der Planetenradsatzanordnungen 17 und 21 geändert. Die Auslegung der Planetenradsatzanordnungen 17 und 21 des Getriebes 100 ist das Spiegelbild der Auslegung der Planetenradsatzanordnungen 17 und 21 des Getriebes 10. Die Wellen oder Verbindungselemente sind wie notwendig verkürzt oder verlängert worden, um die neue Auslegung der Planetenradsatzanordnungen 17 und 20 aufzunehmen. Ferner ist die Welle 42 mit Sonnenrad 18A durch Welle 44 verbunden. Ausgangselement 22 ist zur gemeinsamen Rotation mit Trägerelement 14A, 16B verbunden. Natürlich liegt es im Umfang der Erfindung, dass jegliche der Wellen oder Verbindungselemente und Planetenradsatzelemente, mit denen die Wellen verbunden sind, kombiniert werden können, um ein einheitliches Element zu bilden.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Neunganggetriebe 200 vorgesehen. Wie es in 4 gezeigt ist, bleiben die Ausgestaltung und Auslegung des gestapelten Planetenradsatzes 21, der Verbindungselemente oder -wellen 42, 44, 46, 48, 52, 54 und 56 und der Drehmomentübertragungselemente oder Kupplungen und Bremsen 26, 28, 30, 32, 34 und 36 gleich wie bei dem oben beschriebenen Neunganggetriebe 10. Jedoch ist Planetenradsatz 17 durch Planetenradsatz 19 ersetzt. Darüber hinaus ist die Welle oder das Verbindungselement 56 als Welle oder Verbindungselement 56' umgestaltet worden.
Der Planetenradsatz 19 umfasst ein erstes Sonnenradelement 14C, ein zweites Sonnenradelement 16A, ein Hohlradelement 14A, 16B und ein Planetenradträgerelement 14B, 16C, das einen ersten Satz Planetenräder 14D (von denen nur eines gezeigt ist) und einen zweiten Satz Planetenräder 16D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das erste Sonnenradelement 14C ist zur gemeinsamen Rotation mit der fünfte Welle oder dem fünften Verbindungselement 52 verbunden. Das zweite Sonnenradelement 16A ist zur gemeinsamen Rotation mit der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 54 verbunden. Das Hohlradelement 14A, 16B ist ein einteiliges Zahnrad, das zur gemeinsamen Rotation mit dem Ausgangselement oder der Ausgangswelle 22 verbunden ist. Das Planetenträgerelement 14B, 16C ist ein einteiliges Trägerelement, das zur gemeinsamen Rotation mit der umgestalteten siebten Welle oder dem umgestalteten siebten Verbindungselement 56' verbunden ist. Der erste Satz Planetenräder 14D ist ausgestaltet, um jeweils mit sowohl dem Sonnenradelement 14C als auch dem Hohlradelement 14A, 16B und mit dem zweiten Satz Planetenräder 16D zu kämmen. Der zweite Satz Planetenräder 16D ist ausgestaltet, um jeweils mit einem jeden von dem ersten Satz Planetenrädern 14D und mit dem Sonnenrad 16A zu kämmen.
Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlrad 14A, 16B und nicht mit dem Trägerelement 16B, 14A des zweiten Planetenradsatzes 16 wie in der vorhergehenden Ausführungsform verbunden. Ferner ist die erste Kupplung 26 selektiv einrückbar, um die umkonfigurierte siebte Welle oder das umkonfigurierte siebte Verbindungselement 56' mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 zu verbinden. Wie in der vorigen Ausführungsform ist die zweite Kupplung 28 selektiv einrückbar, um die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 44 mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 zu verbinden. Die dritte Kupplung 30 ist selektiv einrückbar, um die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 46 mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 zu verbinden. Die erste Bremse 32 ist selektiv einrückbar, um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 42 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 42 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die zweite Bremse 34 ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 20A mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 20A relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die dritte Bremse 36 ist selektiv einrückbar, um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 54 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 60 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Neunganggetriebe 300 vorgesehen. Wie es in 5 gezeigt ist, bleibt die Ausgestaltung des gestapelten Planetenradsatzes 21 und der Planetenradsatzanordnung 19, der Verbindungselemente oder -wellen 42, 44, 46, 48, 52, 54 und 56' und der Drehmomentübertragungselemente oder Kupplungen und Bremsen 26, 28, 30, 32, 34 und 36 gleich wie bei dem oben beschriebenen Neunganggetriebe 200. Jedoch hat sich die relative Positionierung der Planetenradsätze geändert. Die Auslegung der Planetenradsatzanordnungen 19 und 21 des Getriebes 300 ist das Spiegelbild der Auslegung der Planetenradsatzanordnungen 19 und 21 des Getriebes 200. Die Wellen oder Verbindungselemente sind wie notwendig verkürzt oder verlängert worden, um die neue Auslegung der Planetenradsatzanordnungen 19 und 21 aufzunehmen. Ferner ist die Welle 42 mit Sonnenrad 18A durch Welle 44 verbunden. Ausgangselement 22 ist mit Hohlradelement 14A, 16B verbunden. Natürlich liegt es im Umfang der Erfindung, dass jegliche der Wellen oder Verbindungselemente und Planetenradsatzelemente, mit denen die Wellen verbunden sind, kombiniert werden können, um ein einheitliches Element zu bilden.
Nun wird unter Bezugnahme auf 2, 3 und 6 die Arbeitsweise der Ausführungsformen der Neunganggetriebe 10 und 100 beschrieben. Es ist festzustellen, dass die Getriebe 10 und 100 in der Lage sind, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 in zumindest neun Vorwärtsgängen oder -drehmomentverhältnissen und zumindest einem Rückwärtsgang oder -drehmomentverhältnis zu übertragen. Jeder Vorwärts- und Rückwärtsgang- oder jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehmomentverhältnis wird durch Einrückung von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen (d. h. erste Kupplung 26, zweite Kupplung 28, dritte Kupplung 30, erste Bremse 32, zweite Bremse 34 und dritte Bremse 36) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird. 6 ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. Ein ”X” in dem Kasten bedeutet, dass die besondere Kupplung oder Bremse eingerückt ist, um den gewünschten Gangzustand zu erreichen. Ein ”O” stellt dar, dass die besondere Drehmomentübertragungseinrichtung (d. h. eine Bremse oder Kupplung) ein oder aktiv ist, aber kein Drehmoment transportiert. Ein ”G” stellt dar, dass ein Rangierschaltelement einschalten und Drehmoment transportieren muss, wenn die Getriebemoduswähleinrichtung oder der Schalthebel (Parken-, Rückwärts-, Neutral-, Fahren- oder Niedrig-Gangwähleinrichtung) von Rückwärts nach Fahren bewegt wird, und ausschalten muss, wenn zurück nach Rückwärts geschaltet wird. Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt, obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft sind, und dass sie über beträchtliche Bereiche eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien der Getriebe 10 und 100 anzupassen. Ein Beispiel der Übersetzungsverhältnisstufen, die unter Verwendung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erhalten werden kennen, ist in 6 ebenfalls gezeigt. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser, der gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten Zahnradkonfiguration erreichbar.
Um zum Beispiel einen Rückwärtsgang herzustellen, werden die zweite Kupplung 28, die zweite Bremse 34 und die dritte Bremse 36 eingerückt oder aktiviert. Die zweite Kupplung 28 verbindet die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 44 mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12. Die zweite Bremse 34 verbindet das Hohlradelement 20A mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 20A relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die dritte Bremse 36 verbindet die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 54 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 54 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Gleichermaßen werden die neun Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht, wie es in 6 gezeigt ist.
Nun unter Bezugnahme auf 7 ist eine Wahrheitstabelle vorgesehen, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände für die in den 4 und 5 gezeigten Neunganggetriebe 200 und 300 zu erreichen. Die erreichbaren numerischen Übersetzungsverhältnisse und Übersetzungsstufen der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt und sind andere als bei den anderen beschriebenen Ausführungsformen. Obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwert nur beispielhaft sind und dass sie eingestellt werden können, um die verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien der Getriebe zu ermöglichen. Die neun Vorwärtsgänge und der eine Rückwärtsgang werden durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht, wie es oben mit Bezug auf 6 beschrieben ist.
Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und Gangzustände der Neunganggetriebe 10, 100, 200 und 300 zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen inaktiv oder ausgerückt sind, und zweitens während Gangschaltvorgängen, d. h. Wechseln des Gangzustands, zwischen zumindest benachbarten Gangzuständen, eine in beiden Gangzuständen eingerückte oder aktivierte Kupplung eingerückt oder aktiviert bleiben wird.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, und Abwandlungen, die nicht vom Wesen der Erfindung abweichen, sollen im Schutzumfang der Erfindung liegen. Derartige Abwandlungen sind nicht als eine Abweichung vom Gedanken und Umfang der Erfindung anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

SAE Paper 810102 ”The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis” von Genford und Leising [0026]

Claims

Getriebe, umfassend: ein Eingangselement; ein Ausgangselement; eine erste Planetenradsatzanordnung, die ein erstes Element, ein zweites Element, ein drittes Element und ein viertes Element aufweist; eine zweite Planetenradsatzanordnung, die ein erstes Element, ein zweites Element, ein drittes Element, ein viertes Element und ein fünftes Element aufweist; ein erstes Verbindungselement, das das erste Element der ersten Planetenradsatzanordnung ständig mit dem zweiten Element der zweiten Planetenradsatzanordnung und dem dritten Element der zweiten Planetenradsatzanordnung verbindet; ein zweites Verbindungselement, das das zweite Element der zweiten Planetenradsatzanordnung ständig mit dem dritten Element der zweiten Planetenradsatzanordnung verbindet; und zumindest sechs Drehmomentübertragungsmechanismen, die selektiv einrückbar sind, um zumindest eines von dem ersten, zweiten, dritten und vierten Element der ersten Planetenradsatzanordnung und dem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit zumindest einem anderen von dem ersten, zweiten, dritten und vierten Element der ersten Planetenradsatzanordnung und dem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Element der zweiten Planetenradsatzanordnung und einem feststehenden Element zu verbinden, und wobei die zumindest sechs Drehmamentübertragungsmechanismen selektiv in Kombinationen von zumindest dreien einrückbar sind, um zumindest acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das erste und zweite Element der ersten Planetenradsatzanordnung und das erste Element der zweiten Planetenradsatzanordnung Sonnenräder sind, das dritte Element der ersten Planetenradsatzanordnung und das zweite und dritte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung Trägerelemente sind und das vierte Element der ersten Planetenradsatzanordnung und das vierte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung Hohlräder sind.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner mehrere erste Planetenräder, die durch das zweite Element der zweiten Planetenradsatzanordnung drehbar gelagert sind, und mehrere zweite Planetenräder umfasst, die durch das dritte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung drehbar gelagert sind.
Getriebe nach Anspruch 3, wobei das fünfte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit den mehreren ersten Planetenrädern und den mehreren zweiten Planetenrädern kämmt.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner mehrere erste und zweite Planetenräder umfasst, die durch das dritte Element der ersten Planetenradsatzanordnung drehbar gelagert sind.
Getriebe nach Anspruch 5, wobei die mehreren ersten Planetenräder mit dem ersten Element der ersten Planetenradsatzanordnung und den mehreren zweiten Planetenräder kämmen, und die mehreren zweiten Planetenräder mit den mehreren ersten Planetenrädern, dem zweiten Element und dem vierten Element der ersten Planetenradsatzanordnung kämmen.
Getriebe nach Anspruch 5, wobei die mehreren ersten Planetenräder mit den mehreren zweiten Planetenrädern, dem ersten Element und dem vierten Element der ersten Planetenradsatzanordnung kämmen, und die mehreren zweiten Planetenräder mit dem zweiten Element der ersten Planetenradsatzanordnung und den mehreren ersten Planetenrädern kämmen.
Getriebe, umfassend: ein Eingangselement; ein Ausgangselement; eine erste Planetenradsatzanordnung, die ein erstes Element, ein zweites Element, ein drittes Element und ein viertes Element aufweist; mehrere erste und zweite Planetenräder, die durch das dritte Element der ersten Planetenradsatzanordnung drehbar gelagert sind, wobei die mehreren ersten Planetenräder mit dem ersten Element der ersten Planetenradsatzanordnung und den mehreren zweiten Planetenrädern kämmen, und wobei die mehreren zweiten Planetenräder mit den mehreren ersten Planetenrädern, dem zweiten Element und dem vierten Element der ersten Planetenradsatzanordnung kämmen; eine zweite Planetenradsatzanordnung, die ein erstes Element, ein zweites Element, ein drittes Element, ein viertes Element und ein fünftes Element aufweist; mehrere erste Planetenräder, die durch das zweite Element der zweiten Planetenradsatzanordnung drehbar gelagert sind, und mehrere weite Planetenräder, die durch das dritte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung drehbar gelagert sind, wobei das fünfte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit den mehreren ersten Planetenrädern und den mehreren zweiten Planetenrädern, die in der zweiten Planetenradsatzanordnung gelagert sind, kämmt; ein erstes Verbindungselement, das das erste Element der ersten Planetenradsatzanordnung ständig mit dem zweiten Element der zweiten Planetenradsatzanordnung und dem dritten Element der zweiten Planetenradsatzanordnung verbindet; ein zweites Verbindungselement, das das zweite Element der zweiten Planetenradsatzanordnung ständig mit dem dritten Element der zweiten Planetenradsatzanordnung verbindet; einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das vierte Element der ersten Planetenradsatzanordnung mit dem Eingangselement zu verbinden; einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das erste Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit dem Eingangselement zu verbinden; einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das fünfte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit dem Eingangselement zu verbinden; einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das erste Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit dem feststehenden Element zu verbinden; einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das vierte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit dem feststehenden Element zu verbinden; und einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das zweite Element der ersten Planetenradsatzanordnung mit dem feststehenden Element zu verbinden, und wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in Kombinationen von zumindest dreien einrückbar sind, um zumindest acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
Getriebe nach Anspruch 8, wobei das erste und zweite Element der ersten Planetenradsatzanordnung und das erste Element der zweiten Planetenradsatzanordnung Sonnenräder sind, das dritte Element der ersten Planetenradsatzanordnung und das zweite und dritte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung Trägerelemente sind und das vierte Element der ersten Planetenradsatzanordnung und das vierte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung Hohlräder sind.
Getriebe, umfassend: ein Eingangselement; ein Ausgangselement; eine erste Planetenradsatzanordnung, die ein erstes Element, ein zweites Element, ein drittes Element und ein viertes Element aufweist; mehrere erste und zweite Planetenräder, die durch das dritte Element der ersten Planetenradsatzanordnung drehbar gelagert sind, wobei die mehreren ersten Planetenräder mit den mehreren zweiten Planetenrädern, dem zweiten Element und dem vierten Element der ersten Planetenradsatzanordnung kämmen, und wobei die mehreren zweiten Planetenräder mit dem ersten Element der ersten Planetenradsatzanordnung und den mehreren ersten Planetenrädern kämmen; eine zweite Planetenradsatzanordnung, die ein erstes Element, ein zweites Element, ein drittes Element, ein viertes Element und ein fünftes Element aufweist; mehrere erste Planetenräder, die durch das zweite Element der zweiten Planetenradsatzanordnung drehbar gelagert sind, und mehrere zweite Planetenräder, die durch das dritte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung drehbar gelagert sind, wobei das fünfte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit den mehreren ersten Planetenrädern und den mehreren zweiten Planetenrädern, die in der zweiten Planetenradsatzanordnung gelagert sind, kämmt; ein erstes Verbindungselement, das das erste Element der ersten Planetenradsatzanordnung ständig mit dem zweiten Element der zweiten Planetenradsatzanordnung und dem dritten Element der zweiten Planetenradsatzanordnung verbindet; ein zweites Verbindungselement, das das zweite Element der zweiten Planetenradsatzanordnung ständig mit dem dritten Element der zweiten Planetenradsatzanordnung verbindet; einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das vierte Element der ersten Planetenradsatzanordnung mit dem Eingangselement zu verbinden; einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das erste Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit dem Eingangselement zu verbinden; einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das fünfte Element der gestapelten Planetenradsatzanordnung mit dem Eingangselement zu verbinden; einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das erste Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit dem feststehenden Element zu verbinden; einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das vierte Element der zweiten Planetenradsatzanordnung mit dem feststehenden Element zu verbinden; und einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das zweite Element der ersten Planetenradsatzanordnung mit dem feststehenden Element zu verbinden, und wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in Kombinationen von zumindest dreien einrückbar sind, um zumindest acht Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.