DE102010026979B4 - Mehrganggetriebe mit drei Planetenradsätzen - Google Patents
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Abstract
Getriebe (10), umfassend: ein Eingangselement (12); ein Ausgangselement (22); einen ersten, zweiten und dritten Planetenradsatz (14, 16, 18), die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen, wobei das erste Element (14A) des ersten Planetenradsatzes (14), das erste Element (16A) des zweiten Planetenradsatzes (16) und das dritte Element (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) Sonnenräder sind, die zweiten Elemente (146, 16B, 18B) des ersten, zweiten und dritten Planetenradsatzes (14, 16, 18) Träger sind, und das dritte Element (14C) des ersten Planetenradsatzes (14), das dritte Element (16C) des zweiten Planetenradsatzes (16) und das erste Element (18A) des dritten Planetenradsatzes (18) Hohlräder sind; ein erstes Verbindungselement (44), das das erste Element (14A) des ersten Planetenradsatzes (14) ständig mit dem ersten Element (16A) des zweiten Planetenradsatzes (16) verbindet; ein zweites Verbindungselement (52), das das zweite Element (14B) des ersten Planetenradsatzes (14) ständig mit dem dritten Element (16C) des zweiten Planetenradsatzes (16) verbindet; ein drittes Verbindungselement (54), das das zweite Element (16B) des zweiten Planetenradsatzes (16) ständig mit dem ersten Element (18A) des dritten Planetenradsatzes (18) verbindet; und fünf Drehmomentübertragungsmechanismen (26, 28, 30, 32, 34), die jeweils selektiv einrückbar sind, um zumindest eines von den ersten, zweiten und dritten Elementen des ersten, zweiten und dritten Planetenradsatzes (14, 16, 18) mit zumindest einem anderen von den ersten, zweiten, dritten Elementen oder einem feststehenden Element (50) zu verbinden, wobei ein erster (26) der fünf Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das dritte Element (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) und das Eingangselement (12) mit dem dritten Element (14C) des ersten Planetenradsatzes (14) zu verbinden, wobei ein zweiter (28) der fünf Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das zweite Element (14B) des ersten Planetenradsatzes (14) und das dritte Element (16C) des zweiten Planetenradsatzes (16) mit dem dritten Element (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) und dem Eingangselement (12) zu verbinden, wobei ein dritter ...
Description
- GEBIET
- Die Erfindung betrifft allgemein ein Mehrganggetriebe, das mehrere Planetenradsätze und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist, und genauer ein Getriebe, das sechs oder mehr Gänge, drei Planetenradsätze und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Solch ein Getriebe ist der Art nach beispielsweise aus der
US 2005/0 282 679 A1 - HINTERGRUND
- Ein typisches Mehrganggetriebe benutzt eine Kombination aus Reibkupplungen, Planetenradanordnungen 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, kosteneffektives und kompaktes Mehrganggetriebe.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Es ist ein Getriebe vorgesehen, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
- 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.
-
1 ist ein Hebeldiagramm einer Ausführungsform eines Sechsganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; -
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Sechsganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; und -
3 ist eine Schalttabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungselemente in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse des in den1 und2 veranschaulichten Getriebes darstellt. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur.
- Nun unter Bezugnahme auf
1 ist eine Ausführungsform eines Sechsganggetriebes10 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 Kopplungen oder Verbindungen zwischen den 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 Benford und Leising zu finden. - Das Getriebe
10 umfasst eine Eingangswelle oder ein Eingangselement12 , einen ersten Planetenradsatz14 , einen zweiten Planetenradsatz16 und einen dritten Planetenradsatz18 und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement22 . In dem Hebeldiagramm von1 sind die Hebel für den ersten Planetenradsatz14 und den zweite Planetenradsatz16 zu einem einzigen Hebel mit vier Knoten14 ,16 kombiniert worden, der aufweist: einen ersten Knoten14A ,16A , einen zweiten Knoten16B , einen dritten Knoten14B ,16C und einen vierten Knoten14C . Der dritte Planetenradsatz18 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten18A , einen zweiten Knoten18B und einen dritten Knoten18C . - Das Eingangselement
12 ist ständig mit dem dritten Knoten18C des dritten Planetenradsatzes18 gekoppelt. Das Ausgangselement22 ist mit dem zweiten Knoten18B des dritten Planetenradsatzes18 gekoppelt. Der erste Knoten14A des ersten Planetenradsatzes14 ist mit dem ersten Knoten16A des zweiten Planetenradsatzes16 gekoppelt. Der zweite Knoten14B des ersten Planetenradsatzes14 ist mit dem dritten Knoten16C des zweiten Planetenradsatzes16 gekoppelt. Der zweite Knoten16B des zweiten Planetenradsatzes16 ist mit dem ersten Knoten18A des dritten Planetenradsatzes18 gekoppelt. - Eine erste Kupplung
26 verbindet den dritten Knoten14C des ersten Planetenradsatzes14 selektiv mit dem dritten Knoten18C des dritten Planetenradsatzes18 und dem Eingangselement oder der Eingangswelle12 . Eine zweite Kupplung28 verbindet den zweiten Knoten14B des ersten Planetenradsatzes14 und den dritten Knoten16C des zweiten Planetenradsatzes16 selektiv mit dem Eingangselement oder der Eingangswelle12 und dem dritten Knoten18C des dritten Planetenradsatzes18 . Eine dritte Kupplung30 verbindet den dritten Knoten14C des ersten Planetenradsatzes14 selektiv mit dem zweiten Knoten18B des dritten Planetenradsatzes18 und dem Ausgangselement oder der Ausgangswelle22 . Eine erste Bremse32 verbindet den zweiten Knoten14B des ersten Planetenradsatzes14 und den dritten Knoten16C des zweiten Planetenradsatzes16 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse50 . Eine zweite Bremse34 verbindet den ersten Knoten14A des ersten Planetenradsatzes14 und den ersten Knoten16A des zweiten Planetenradsatzes16 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse50 . - Nun unter Bezugnahme auf
2 stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout der Ausführungsform des Sechsganggetriebes10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In2 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von1 übernommen. Die Kupplungen und Kopplungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Bauteile von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen. - Zum Beispiel umfasst der Planetenradsatz
14 ein Sonnenrad14A , ein Hohlrad14C und einen Planetenradträger14B , der einen Satz Planetenräder14D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad14A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement42 und einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement44 verbunden. Das Hohlrad14C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement46 verbunden. Der Planetenträger14B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement48 und einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement52 verbunden. Die Planetenräder14D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad14A als auch dem Hohlrad14C zu kämmen. - Der Planetenradsatz
16 umfasst ein Sonnenrad16A , ein Hohlrad16C und einen Planetenradträger16B , der einen Satz Planetenräder16D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad16A ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement44 verbunden. Das Hohlrad16C ist zur gemeinsamen Rotation mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement52 verbunden. Der Planetenträger16B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement54 verbunden. Die Planetenräder16D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad16A als auch dem Hohlrad16C zu kämmen. - Der Planetenradsatz
18 umfasst ein Sonnenrad18C , ein Hohlrad18A und einen Planetenradträger18B , der einen Satz Planetenräder18D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad18C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement56 und mit dem Eingangselement oder der Eingangswelle12 verbunden. Das Hohlrad18A ist zur gemeinsamen Rotation mit der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement54 verbunden. Der Planetenträger18B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Welle oder einem achten Verbindungselement58 und mit dem Ausgangselement oder der Ausgangswelle22 verbunden. Die Planetenräder18D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad18C als auch dem Hohlrad18A zu kämmen. - Die Eingangswelle oder das Eingangselement
12 ist ständig mit einem Motor (der nicht gezeigt ist) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (der nicht gezeigt ist) verbunden. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement22 ist ständig mit der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (das nicht gezeigt ist) verbunden. - Die Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen
26 ,28 ,30 und die Bremsen32 und34 sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Gehäuses. Zum Beispiel ist die erste Kupplung26 selektiv einrückbar, um die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement46 mit der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement56 zu verbinden. Die zweite Kupplung28 ist selektiv einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement48 mit der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement56 zu verbinden. Die dritte Kupplung30 ist selektiv einrückbar, um die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement46 mit der achten Welle oder dem achten Verbindungselement58 zu verbinden. Die erste Bremse32 ist selektiv einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement48 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements48 relativ zu dem Getriebegehäuse50 einzuschränken. Die zweite Bremse34 ist selektiv einrückbar, um die erste Welle oder das erste Verbindungselement42 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements42 relativ zu dem Getriebegehäuse50 einzuschränken. - Nun wird unter Bezugnahme auf
2 und3 die Arbeitsweise der Ausführungsform des Sechsganggetriebes10 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe10 in der Lage ist, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement12 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement22 in zumindest sechs 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 Kupplung26 , zweite Kupplung28 , dritte Kupplung30 , erste Bremse32 und zweite Bremse34 ) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird.3 ist eine Schalttabelle, 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, oder umgekehrt. 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 des Getriebes10 anzupassen. Ein Beispiel der Übersetzungsverhältnisse, die unter Verwendung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erhalten werden können, ist in3 ebenfalls gezeigt. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser, der gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten Zahnradkonfiguration erreichbar. - Um einen Rückwärtsgang herzustellen, werden die erste Kupplung
26 und die erste Bremse32 eingerückt oder aktiviert. Die erste Kupplung26' verbindet die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement46' mit der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement56 . Die erste Bremse32 verbindet die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement48 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse50 , um eine Rotation des Elements48 relativ zu dem Getriebegehäuse50 einzuschränken. Gleichermaßen werden die sechs Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht, wie es in3 gezeigt ist. - Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und der Gangzustände des Sechsganggetriebes
10 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.
Claims (1)
- Getriebe (
10 ), umfassend: ein Eingangselement (12 ); ein Ausgangselement (22 ); einen ersten, zweiten und dritten Planetenradsatz (14 ,16 ,18 ), die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element aufweisen, wobei das erste Element (14A ) des ersten Planetenradsatzes (14 ), das erste Element (16A ) des zweiten Planetenradsatzes (16 ) und das dritte Element (18C ) des dritten Planetenradsatzes (18 ) Sonnenräder sind, die zweiten Elemente (146 ,16B ,18B ) des ersten, zweiten und dritten Planetenradsatzes (14 ,16 ,18 ) Träger sind, und das dritte Element (14C ) des ersten Planetenradsatzes (14 ), das dritte Element (16C ) des zweiten Planetenradsatzes (16 ) und das erste Element (18A ) des dritten Planetenradsatzes (18 ) Hohlräder sind; ein erstes Verbindungselement (44 ), das das erste Element (14A ) des ersten Planetenradsatzes (14 ) ständig mit dem ersten Element (16A ) des zweiten Planetenradsatzes (16 ) verbindet; ein zweites Verbindungselement (52 ), das das zweite Element (14B ) des ersten Planetenradsatzes (14 ) ständig mit dem dritten Element (16C ) des zweiten Planetenradsatzes (16 ) verbindet; ein drittes Verbindungselement (54 ), das das zweite Element (16B ) des zweiten Planetenradsatzes (16 ) ständig mit dem ersten Element (18A ) des dritten Planetenradsatzes (18 ) verbindet; und fünf Drehmomentübertragungsmechanismen (26 ,28 ,30 ,32 ,34 ), die jeweils selektiv einrückbar sind, um zumindest eines von den ersten, zweiten und dritten Elementen des ersten, zweiten und dritten Planetenradsatzes (14 ,16 ,18 ) mit zumindest einem anderen von den ersten, zweiten, dritten Elementen oder einem feststehenden Element (50 ) zu verbinden, wobei ein erster (26 ) der fünf Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das dritte Element (18C ) des dritten Planetenradsatzes (18 ) und das Eingangselement (12 ) mit dem dritten Element (14C ) des ersten Planetenradsatzes (14 ) zu verbinden, wobei ein zweiter (28 ) der fünf Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das zweite Element (14B ) des ersten Planetenradsatzes (14 ) und das dritte Element (16C ) des zweiten Planetenradsatzes (16 ) mit dem dritten Element (18C ) des dritten Planetenradsatzes (18 ) und dem Eingangselement (12 ) zu verbinden, wobei ein dritter (30 ) der fünf Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das dritte Element (14C ) des ersten Planetenradsatzes (14 ) mit dem zweiten Element (18B ) des dritten Planetenradsatzes (18 ) und dem Ausgangselement (22 ) zu verbinden, wobei ein vierter (32 ) der fünf Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das zweite Element (14B ) des ersten Planetenradsatzes (14 ) und das dritte Element (16C ) des zweiten Planetenradsatzes (16 ) mit dem feststehenden Element (50 ) zu verbinden, und wobei ein fünfter (34 ) der fünf Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar ist, um das erste Element (14A ) des ersten Planetenradsatzes (14 ) und das erste Element (16A ) des zweiten Planetenradsatzes (16 ) mit dem feststehenden Element (50 ) zu verbinden, und wobei die Drehmomentübertragungsmechanismen (26 ,28 ,30 ,32 ,34 ) selektiv in Kombinationen von zumindest zweien einrückbar sind, um zumindest sechs Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement (12 ) und dem Ausgangselement (22 ) herzustellen.
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