DE102010002823A1

DE102010002823A1 - Kinematische Planetenanordnung mit acht Gängen

Info

Publication number: DE102010002823A1
Application number: DE102010002823A
Authority: DE
Inventors: Reid Alan Howell Baldwin
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2010-10-07
Also published as: CN101852277B; US8113982B2; US20100248890A1; CN101852277A

Abstract

Ein mehrstufiges Leistungsgetriebe, umfassend: vier Umlaufgetriebeanordnungen, die jeweils ein erstes, zweites und drittes rotierendes Element mit bestimmten Verbindungen dazwischen aufweisen, eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle, drei Kupplungen und zwei Bremsen. Die Kupplungen und Bremsen werden in Kombinationen von drei betätigt, um acht Vorwärtsgangstufen und eine Rückwärtsgangstufe zu erzeugen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine kinematische Anordnung von Rädergetrieben, Kupplungen, Bremsen und die Verbindungen dazwischen in einem Leistungsgetriebe.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 ist ein Schemadiagramm eines Getriebes, das acht Vorwärtsgangstufen und eine Rückwärtsgangstufe erzeugt.
2 ist eine Tabelle, die vorgeschlagene Zähnezahlen für die Zahnräder des in 1 dargestellten Getriebes zeigt.
3 ist eine Tabelle, die die Zustände der Kupplungen und die sich ergebenden Übersetzungsverhältnisse des Getriebes in 1, wenn die Zahnräder die in 2 gezeigte Anzahl von Zähnen aufweisen, zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung wird in 1 dargestellt. Die Eingangswelle 10 wird durch den Fahrzeugmotor vorzugsweise über einen Torsionsdämpfer, der Verbrennungsimpulse abdämpft, angetrieben. Die Ausgangswelle 12 treibt die Fahrzeugräder vorzugsweise über eine Antriebswelle, eine Differenzialanordnung und Hinterachswellen an. Ein Getriebegehäuse 14 stützt die Zahnradsätze, Wellen, Kupplungen und Bremsen ab.
Das Getriebe enthält vier einfache Planetenradsatzanordnungen 20, 30, 40 und 50. Jede einfache Planetenradsatzanordnung weist ein Sonnenrad, ein Hohlrad mit einem inneren Zahneingriff, einen Planetenträger und einen Satz von Planetenrädern auf, die zur Drehung auf dem Träger gestützt werden und sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad kämmen. Eine empfohlene Anzahl von Zahnradzähnen für jedes dieser Zahnräder wird in 2 gezeigt.
Die Eingangswelle 10 treibt das Sonnenrad 52 und den Planetenträger 46 an. Die Ausgangswelle 12 wird durch das Hohlrad 54 angetrieben. Der Träger 26 ist mit dem Träger 56 verbunden; das Hohlrad 24 is mit dem Träger 36 verbunden und das Hohlrad 34 ist mit dem Hohlrad 44 verbunden.
Bremsen 60 und 62 und Kupplungen 64, 66 und 68 sind vorzugsweise hydraulisch betätigte Reibkupplungen, die zwei Elemente lösbar verbinden, wenn Hydraulikdruck angelegt wird, und diese Elemente trennen, wenn der Hydraulikdruck abgebaut wird. Die Bremse 60 verbindet lösbar das Sonnenrad 32 mit dem Getriebegehäuse 14. Die Bremse 62 verbindet lösbar das Sonnenrad 22 mit dem Getriebegehäuse 14. Die Kupplung 64 verbindet lösbar den Träger 26 und den Träger 56 mit dem Hohlrad 34 und dem Hohlrad 44. Die Kupplung 66 verbindet lösbar das Hohlrad 24 und den Träger 36 mit dem Sonnenrad 42. Die Kupplung 68 verbindet lösbar das Sonnenrad 32 mit dem Sonnenrad 42.
Das Übersetzungsverhältnis wird durch Anlegen von Hydraulikdruck an drei der Kupplungen und Bremsen gewählt, wie in 3 gezeigt.
Das Getriebe wird für eine Vorwärtsbewegung in dem ersten Gang durch Betätigen der Bremse 62 und der Kupplung 66 vorbereitet. Um das Fahrzeug zu starten, wird die Bremse 60 nach und nach eingerückt. Als Alternative dazu kann das Getriebe mit einer Startvorrichtung, wie zum Beispiel einem Drehmomentwandler oder einer speziell dafür vorgesehenen Startkupplung, ausgestattet sein. Wenn das Getriebe so ausgestattet ist, wird es durch Betätigen der Bremsen 60 und 62 der Kupplung 66 und Starten des Fahrzeugs unter Verwendung der Startvorrichtung für eine Vorwärtsbewegung vorbereitet.
Um in den zweiten Gang zu schalten, wird die Kupplung 68 nach und nach eingerückt, während die Kupplung 66 nach und nach ausgerückt wird, wobei die Bremsen 60 und 62 vollständig betätigt gehalten werden. Um von dem zweiten in den driten Gang zu schalten, wird die Kupplung 66 nach und nach eingerückt, während die Bremse 60 nach und nach gelöst wird, wobei die Bremse 62 und die Kupplung 68 vollständig betätigt gehalten werden. Um von dem dritten in den vierten Gang zu schalten, wird die Kupplung 64 nach und nach eingerückt, während die Kupplung 66 nach und nach ausgerückt wird, wobei die Bremse 62 und die Kupplung 68 vollständig betätigt gehalten werden. Um von dem vierten Gang in den fünften Gang zu schalten, wird die Kupplung 66 nach und nach eingerückt, während die Kupplung 68 nach und nach ausgerückt wird, wobei die Bremse 62 und die Kupplung 64 vollständig betätigt gehalten werden. Um von dem fünften in den sechsten Gang zu schalten, wird die Kupplung 68 nach und nach eingerückt, während die Bremse 62 nach und nach gelöst wird, wobei die Kupplungen 64 und 66 vollständig betätigt gehalten werden. Um von dem sechsten in den siebten Gang zu schalten, wird die Bremse 60 nach und nach eingerückt, während die Kupplung 68 nach und nach ausgerückt wird, wobei die Kupplungen 64 und 66 vollständig betätigt gehalten werden. Um von den siebten in den achten Gang zu schalten, wird schließlich die Kupplung 68 nach und nach eingerückt, während die Kupplung 66 allmählich ausgerückt wird, wobei die Bremse 60 und die Kupplung 64 vollständig betätigt gehalten werden.
Herunterschalten auf einen niedrigeren Gang wird durch Umkehr der oben für das entsprechende Hochschalten beschriebenen Schritte bewerkstelligt.
Das Getriebe wird durch Betätigen der Bremse 62 und der Kupplung 64 für eine Rückwärtsbewegung vorbereitet. Zum Starten des Fahrzeugs wird die Bremse 60 allmählich eingerückt. Wenn das Getriebe mit einer Startvorrichtung ausgestattet ist, dann wird es durch Betätigen der Bremsen 60 und 62 und der Kupplung 64 und Starten des Fahrzeugs unter Verwendung der Startvorrichtung für die Rückwärtsbewegung vorbereitet.
Eine Getriebeausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung enthält vier Umlaufgetriebeanordnungen, die jeweils drei Glieder aufweisen, die sich um eine gemeinsame Achse drehen. In jeder Umlaufgetriebeanordnung stehen die Geschwindigkeiten der drei Elemente in einer linearen Beziehung zueinander. Das zweite rotierende Element ist so beschränkt, dass es sich mit einer Geschwindigkeit dreht, bei der es sich um ein gewichtetes Mittel der Geschwindigkeiten des ersten und des dritten Elements handelt. Die Gewichtungsfaktoren werden durch die Konfiguration der Umlaufgetriebeanordnung und der Verhältnisse der Anzahl von Zahnradzähnen bestimmt. In 1 handelt es sich bei allen vier Umlaufgetriebeanordnungen um einfache Planetenradsätze. Andere Arten von Umlaufgetriebeanordnungen umfassen Doppelritzel-Planetenradsätze, Stufenritzel-Planetenradsätze und koplanare Getriebeschleifen, wie in den US-PS 5 030 184 und 6 126 566 beschrieben. Andere Arten von Umlaufgetriebeanordnungen können eingesetzt werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Ein bevorzugtes mehrstufiges Leistungsgetriebe, umfasst:
eine Ausgangswelle (12); und
eine erste (50), zweite (20), dritte (30) und vierte (40) Umlaufgetriebeanordnung, die jeweils ein erstes, zweites und drittes rotierendes Element umfassen, wobei:
das zweite rotierende Element jeder Umlaufgetriebeanordnung so beschränkt ist, dass es sich mit einer Geschwindigkeit zwischen den Geschwindigkeiten des jeweiligen ersten und dritten rotierenden Elements dreht;
das dritte rotierende Element jeder zweiten Umlaufgetriebeanordnung (24) mit dem zweiten rotierenden Element der dritten Umlaufgetriebeanordnung (36) verbunden ist;
das dritte rotierende Element der dritten Umlaufgetriebeanordnung (34) mit dem dritten rotierenden Element der vierten Umlaufgetriebeanordnung (44) verbunden ist;
das zweite rotierende Element der zweiten Umlaufgetriebeanordnung (26) mit dem zweiten rotierenden Element der ersten Umlaufgetriebeanordnung (56) verbunden ist;
das zweite rotierende Element der vierten Umlaufgetriebeanordnung (46) mit dem ersten rotierenden Element der ersten Umlaufgetriebeanordnung (52) verbunden ist; und
die Ausgangswelle (12) mit dem dritten rotierenden Element der ersten Umlaufgetriebeanordnung (54) verbunden ist.
Dabei ist bevorzugt eine Eingangswelle (10) mit dem ersten rotierenden Element der ersten Umlaufgetriebeanordnung (52) und dem zweiten rotierenden Element der vierten Umlaufgetriebeanordnung (46) verbunden.
Bevorzugt ist in dem Leistungsgetriebe vorgesehen:
eine erste Bremse (60) zum gezielten Festhalten des ersten rotierenden Elements der dritten Umlaufgetriebeanordnung (32) gegen Drehung;
eine zweite Bremse (62) zum gezielten Festhalten des ersten rotierenden Elements der zweiten Umlaufgetriebeanordnung (22) gegen Drehung;
eine erste Kupplung (64) zum lösbaren Verbinden des zweiten rotierenden Elements der ersten Umlaufgetriebeanordnung (56) und des zweiten rotierenden Elements der zweiten Umlaufgetriebeanordnung (26) mit dem dritten rotierenden Element der dritten Umlaufgetriebeanordnung (34) und dem dritten rotierenden Element der vierten Umlaufgetriebeanordnung (44);
eine zweite Kupplung (66) zum lösbaren Verbinden des ersten rotierenden Elements der vierten Umlaufgetriebeanordnung (42) mit dem dritten rotierenden Element der zweiten Umlaufgetriebeanordnung (24) und dem zweiten rotierenden Element der dritten Umlaufgetriebeanordnung (36); und
eine dritte Kupplung (68) zum lösbaren Verbinden des ersten rotierenden Elements der vierten Umlaufgetriebeanordnung (42) mit dem ersten rotierenden Element der dritten Umlaufgetriebeanordnung (32).
In einer weiteren Ausführung umfasst das mehrstufige Leistungsgetriebe, das Folgendes:
eine Ausgangswelle (12);
ein erstes Sonnenrad (52);
einen ersten Planetenträger (56);
ein erstes Hohlrad (54), das mit der Ausgangswelle verbunden ist;
einen ersten Satz von Planetenrädern (58), die zur Drehung auf dem ersten Planetenträger und in kämmendem Einriff sowohl mit dem ersten Sonnenrad als auch mit dem ersten Hohlrad gestützt werden;
ein zweites Sonnenrad (22);
einen zweiten Planetenträger (26), der mit dem ersten Planetenträger (56) verbunden ist;
ein zweites Hohlrad (24);
einen zweiten Satz von Planetenrädern (28), die zur Drehung auf dem zweiten Planetenträger und in kämmendem Eingriff sowohl mit dem zweiten Sonnenrad als auch mit dem zweiten Hohlrad gestützt werden;
ein drittes Sonnenrad (32);
einen dritten Planetenträger (36), der mit dem zweiten Hohlrad (24) verbunden ist;
ein drittes Hohlrad (34);
einen dritten Satz von Planetenrädern (38), die zur Drehung auf dem dritten Planetenträger und in kämmendem Eingriff sowohl mit dem dritten Sonnenrad als auch mit dem dritten Hohlrad gestützt werden;
ein viertes Sonnenrad (42);
einen vierten Planetenträger (46), der mit dem ersten Sonnenrad (52) verbunden ist;
ein viertes Hohlrad (44), das mit dem dritten Hohlrad (34) verbunden ist; und
einen vierten Satz von Planetenrädern (48), die zur Drehung auf dem vierten Planetenträger und in kämmendem Eingriff sowohl mit dem vierten Sonnenrad als auch mit dem vierten Hohlrad gestützt werden.
Dabei ist vorteilhaft eine Eingangswelle (10) mit dem ersten Sonnenrad (52) und dem vierten Planetenträger (46) verbunden, wobei insbesondere vorgesehen ist:
eine erste Bremse (60) zum gezielten Festhalten des dritten Sonnenrads (32) gegen Drehung;
eine zweite Bremse (62) zum gezielten Festhalten des zweiten Sonnenrads (22) gegen Drehung;
eine erste Kupplung (64) zum lösbaren Verbinden des ersten Planetenträgers (56) und des zweiten Planetenträgers (26) mit dem dritten Hohlrad (34) und dem vierten Hohlrad (44);
eine zweite Kupplung (66) zum lösbaren Verbinden des vierten Sonnenrads (42) mit dem zweiten Hohlrad (24) und dem dritten Planetenträger (36); und
eine dritte Kupplung (68) zum lösbaren Verbinden des vierten Sonnenrads (42) mit dem dritten Sonnenrad (32).
Die Struktur und die Funktionsweise der bevorzugten Ausführungsform sind gemäß den Vorschriften der Patentbestimmungen beschrieben worden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass alternative Ausführungsformen auch anders ausgeführt werden können, als speziell dargestellt und beschrieben wurde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5030184 [0014]
- US 6126566 [0014]

Claims

Mehrstufiges Leistungsgetriebe, das Folgendes umfasst: eine Eingangswelle (10); und eine erste (50), zweite (20), dritte (30) und vierte (40) Umlaufgetriebeanordnung, die jeweils ein erstes, zweites und drittes rotierendes Element umfassen, wobei: das dritte rotierende Element der zweiten Umlaufgetriebeanordnung (24) mit dem zweiten rotierenden Element der dritten Umlaufgetriebeanordnung (36) verbunden ist; das dritte rotierende Element der dritten Umlaufgetriebeanordnung (34) mit dem dritten rotierenden Element der vierten Umlaufgetriebeanordnung (44) verbunden ist; das zweite rotierende Element der zweiten Umlaufgetriebeanordnung (26) mit dem zweiten rotierenden Element der ersten Umlaufgetriebeanordnung (56) verbunden ist; und das zweite rotierende Element der vierten Umlaufgetriebeanordnung (46), das erste rotierende Element der ersten Umlaufgetriebeanordnung (52) und die Eingangswelle (10) miteinander verbunden sind.
Mehrstufiges Leistungsgetriebe nach Anspruch 1, das weiterhin eine Ausgangswelle (12) umfasst, die mit dem dritten rotierenden Element der ersten Umlaufgetriebeanordnung (54) verbunden ist.
Mehrstufiges Leistungsgetriebe nach Anspruch 2, wobei die erste Umlaufgetriebeanordnung (50) ein einfacher Planetenradsatz ist, der Folgendes umfasst: ein erstes Sonnenrad (52) als das erste rotierende Element; einen ersten Planetenträger (56) als das zweite rotierende Element; ein erstes Hohlrad (54) als das dritte rotierende Element; und einen ersten Satz von Planetenrädern (58), die zur Drehung auf einem ersten Planetenträger und in kämmendem Eingriff sowohl mit dem ersten Sonnenrad als auch mit dem ersten Hohlrad gestützt werden.
Mehrstufiges Leistungsgetriebe nach Anspruch 3, wobei die zweite Umlaufgetriebeanordnung (20) ein einfacher Planetenradsatz ist, der Folgendes umfasst: ein zweites Sonnenrad (22) als das erste rotierende Element; einen zweiten Planetenträger (26) als das zweite rotierende Element; ein zweites Hohlrad (24) als das dritte rotierende Element; und einen zweiten Satz von Planetenrädern (28), die zur Drehung auf dem zweiten Planetenträger und in kämmendem Eingriff sowohl mit dem zweiten Sonnenrad als auch mit dem zweiten Hohlrad gestützt werden.
Mehrstufiges Leistungsgetriebe nach Anspruch 3, wobei die dritte Umlaufgetriebeanordnung (30) ein einfacher Planetenradsatz ist, der Folgendes umfasst: ein drittes Sonnenrad (32) als das erste rotierende Element; einen dritten Planetenträger (36) als das zweite rotierende Element; ein drittes Hohlrad (34) als das dritte rotierende Element; und einen dritten Satz von Planetenrädern (38), die zur Drehung auf dem dritten Planetenträger und in kämmendem Eingriff sowohl mit dem dritten Sonnenrad als auch mit dem dritten Hohlrad gestützt werden.
Mehrstufiges Leistungsgetriebe nach Anspruch 3, wobei die vierte Umlaufgetriebeanordnung (40) ein einfacher Planetenradsatz ist, der Folgendes umfasst: ein viertes Sonnenrad (42) als das erste rotierende Element; einen vierten Planetenträger (46) als das zweite rotierende Element; ein viertes Hohlrad (44) als das dritte rotierende Element; und einen vierten Satz von Planetenrädern (48), die zur Drehung auf dem dritten Planetenträger und in kämmendem Eingriff sowohl mit dem vierten Sonnenrad als auch mit dem vierten Hohlrad gestützt werden.
Mehrstufiges Leistungsgetriebe nach Anspruch 2, das weiterhin Folgendes umfasst: eine erste Bremse (60) zum gezielten Festhalten des ersten rotierenden Elements der dritten Umlaufgetriebeanordnung (32) gegen Drehung; eine zweite Bremse (62) zum gezielten Festhalten des ersten rotierenden Elements der zweiten Umlaufgetriebeanordnung (22) gegen Drehung; eine erste Kupplung (64) zum lösbaren Verbinden des zweiten rotierenden Elements der ersten Umlaufgetriebeanordnung (56) und des zweiten rotierenden Elements der zweiten Umlaufgetriebeanordnung (26) mit dem dritten rotierenden Element der dritten Umlaufgetriebeanordnung (34) und dem dritten rotierenden Element der vierten Umlaufgetriebeanordnung (44); eine zweite Kupplung (66) zum lösbaren Verbinden des ersten rotierenden Elements der vierten Umlaufgetriebeanordnung (42) mit dem dritten rotierenden Element der zweiten Umlaufgetriebeanordnung (24) und dem zweiten rotierenden Element der dritten Umlaufgetriebeanordnung (36); und eine dritte Kupplung (68) zum lösbaren Verbinden des ersten rotierenden Elements der vierten Umlaufgetriebeanordnung (42) mit dem ersten rotierenden Element der dritten Umlaufgetriebeanordnung (32).
Mehrstufiges Leistungsgetriebe nach Anspruch 7, wobei das zweite rotierende Element jeder Umlaufgetriebeanordnung so beschränkt ist, dass es sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die zwischen den Geschwindigkeiten des jeweiligen ersten und dritten Elements liegt.