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Dokumentenidentifikation DE102006044882A1 26.04.2007
Titel Neungang-Automatikgetriebe mit sechs Drehmomentübertragungsmechanismen
Anmelder General Motors Corp., Detroit, Mich., US
Erfinder Klemen, Donald, Carmel, Ind., US
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 22.09.2006
DE-Aktenzeichen 102006044882
Offenlegungstag 26.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.04.2007
IPC-Hauptklasse F16H 3/66(2006.01)A, F, I, 20070102, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Mehrganggetriebe, das neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang erreicht, weist zwei Planetenradsätze und eine Vielzahl von miteinander kämmenden Zahnradelementen auf, die aus zwei zusätzlichen Planetenradsätzen oder Zahnradelementen bestehen, die in einer Vorgelegewellenkonstruktion angeordnet sind. Ein Drehzahlverhältnis mit einem gleichen Wert aber mit einer entgegengesetzten Drehrichtung wie in dem ersten Vorwärtsgang wird in einem Rückwärtsgang an einem der Zahnradelemente, das mit einem der Planetenradelemente verbunden ist, erreicht. Es werden sechs Drehmomentübertragungsmechanismen angewandt.

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Mehrganggetriebe, das mindestens zwei Planetenradsätze und mehrere kämmende Zahnräder aufweist, die zwei zusätzliche Planetenradsätze oder eine Anordnung mit Vorgelegewellenkonstruktion sein können. Das Getriebe wendet sechs Drehmomentübertragungsmechanismen an.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Pkw umfassen einen Antriebsstrang, der aus einem Motor, einem Mehrganggetriebe und einem Differential- oder Achsantrieb besteht. Das Mehrganggetriebe erhöht den Gesamtbetriebsbereich des Fahrzeugs, indem es zulässt, dass der Motor seinen Drehmomentbereich mehrmals durchlaufen kann. Die Anzahl von Vorwärtsgängen, die in dem Getriebe verfügbar sind, bestimmt die Häufigkeit, mit der der Drehmomentbereich des Motors wiederholt durchlaufen werden kann. Frühe Automatikgetriebe wiesen zwei Drehzahlbereiche auf. Dies begrenzte den gesamten Drehzahlbereich des Fahrzeugs stark und erforderte daher einen relativ großen Motor, der einen breiten Drehzahl- und Drehmomentbereich erzeugen konnte. Dies führte dazu, dass der Motor während der Fahrt bei einem spezifischen Kraftstoffverbrauchspunkt arbeitete, der nicht der Punkt mit der höchsten Wirtschaftlichkeit war. Daher waren von Hand geschaltete Getriebe (Vorgelegewellengetriebe) am beliebtesten.

Mit dem Aufkommen von Drei- und Viergang-Automatikgetrieben nahm die Beliebtheit des automatisch schaltenden (Planetenrad-)Getriebes bei den Autofahrern zu. Diese Getriebe verbesserten das Betriebsverhalten und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs. Die erhöhte Anzahl von Gängen verringert die Stufengröße zwischen Übersetzungsverhältnissen und verbessert daher die Schaltqualität des Getriebes, indem es die Gangwechsel für den Bediener bei normaler Fahrzeugbeschleunigung im Wesentlichen nicht wahrnehmbar macht.

Es ist vorgeschlagen worden, die Anzahl von Vorwärtsgängen auf sechs oder mehr zu erhöhen. Sechsganggetriebe sind in U.S.-Patent Nr. 4,070;927, das für Polak am 31. Januar 1978 erteilt wurde, und U.S.-Patent Nr. 6,422,969, das für für Raghavan und Usoro am 23. Juli 2002 erteilt wurde, offenbart.

Sechsganggetriebe bieten mehrere Vorteile gegenüber Vier- und Fünfganggetrieben, die eine verbesserte Fahrzeugbeschleunigung und eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit einschließen. Während viele Lkw Lastschaltgetriebe mit sechs oder mehr Vorwärtsgängen anwenden, werden Pkw aufgrund der Größe und Komplexität dieser Getriebe noch mit Drei- und Viergang-Automatikgetrieben und relativ wenigen Fünf- oder Sechsgangeinrichtungen hergestellt.

Siebenganggetriebe sind in U.S.-Patent Nr. 6,623,397, das für Raghavan, Bucknor und Usoro erteilt wurde, offenbart. Achtganggetriebe sind in U.S-Patent Nr. 6,425,841, das für Haka erteilt wurde, offenbart. Das Getriebe nach Haka benutzt drei Planetenradsätze und sechs Drehmomentübertragungseinrichtungen, die zwei Bremsen und zwei Kupplungen umfassen, um acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bereitzustellen. Einer der Planetenradsätze wird positioniert und betrieben, um zwei Antriebselemente mit fester Drehzahl für die verbleibenden beiden Planetenradsätze herzustellen. Sieben-, Acht- und Neunganggetriebe bieten weitere Verbesserungen bei der Beschleunigung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit gegenüber Sechsganggetrieben. Wie bei den oben diskutierten Sechsganggetrieben ist jedoch die Entwicklung von Sieben-, Acht- und Neunganggetrieben aufgrund der Komplexität, Größe und Kosten verhindert worden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Mehrganggetriebe vorgesehen, das ein Drehzahlverhältnis an einem Zahnradelement erreicht, das in einem Rückwärtsgang im Wesentlichen die gleiche Größe aber eine entgegengesetzte Richtung wie in dem ersten Vorwärtsgang aufweist. Das Gesamt-Rückwärtsdrehzahlverhältnis des Getriebes weist im Wesentlichen die gleiche Größe aber die entgegengesetzte Richtung wie in dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis des Getriebes auf. Die Zahnradzähnezahlen sind vorzugsweise derart gewählt, dass der Rückwärtsgang und der erste Vorwärtsgang relativ niedrig sind, um eine gute Zugfähigkeit bereitzustellen.

Das Getriebe weist ein Antriebselement, ein Abtriebselement sowie einen ersten und zweiten Planetenradsatz auf, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element besitzen und mindestens eine ständige Verbindung dazwischen haben. Eine Vielzahl von kämmenden Zahnrädern, von denen mindestens zwei ständig miteinander verbunden sind, umfasst ein erstes, zweites, drittes, viertes, fünftes und sechstes Zahnradelement. Das vierte Zahnradelement kämmt ständig mit dem ersten Zahnradelement oder ist von diesem drehbar gelagert. So wie dies hierin verwendet wird, kann ein "Zahnradelement" in der beanspruchten Vielzahl von kämmenden Zahnradelementen ein typisches Hohlrad, Sonnenrad oder Planetenrad umfassen und kann auch einen Träger umfassen, der Planetenräder lagert. Das Abtriebselement ist ständig mit einem Element des ersten Planetenradsatzes verbunden. Das erste Zahnradelement ist ständig mit dem Antriebselement verbunden, und das zweite Zahnradelement ist ständig mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das dritte Zahnradelement mit dem feststehenden Element, dem Antriebselement oder dem vierten Zahnradelement zu verbinden. Das zweite Zahnradelement rotiert mit einem ersten vorbestimmten Drehzahlverhältnis in Bezug auf das Antriebselement in der ersten Drehrichtung, wenn der erste Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist. Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das fünfte Zahnradelement mit einem von dem feststehenden Element, dem vierten Zahnradelement und dem sechsten Zahnradelement zu verbinden. Das zweite Zahnradelement rotiert im Wesentlichen mit dem ersten vorbestimmten Drehzahlverhältnis in Bezug auf das Antriebselement in einer entgegengesetzten Drehrichtung, wenn der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist. Somit werden die beiden Drehmomentübertragungsmechanismen benutzt, um das Rückwärtsdrehzahlverhältnis und das ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis, d.h. den Rückwärtsgang oder den ersten Vorwärtsgang, herzustellen, und ein Drehzahlverhältnis mit im Wesentlichen der gleichen Größe an dem zweiten Zahnradelement mit einer entgegengesetzten Drehrichtung bereitzustellen.

Es sind sechs unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen. In zwei Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von kämmenden Zahnradelementen zwei zusätzliche Planetenradsätze, so dass insgesamt vier Planetenradsätze benutzt werden. In zwei von sechs bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Vielzahl von kämmenden Zahnradelementen Zahnradelemente, die zwischen dem Antriebselement und den beiden Planetenradsätzen in einer Vorgelegewellenkonstruktion angeordnet sind. Die sechs beispielhaften bevorzugten Ausführungsformen sind zusätzliche Ausführungsformen und Anordnungen, die die gleichen Übersetzungsergebnisse erreichen, wie das Neunganggetriebe von U.S. Patent Nr. 4,683,776 das am 4. August 1987 für Klemen erteilt wurde.

Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen leicht deutlich werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1A ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine Ausführungsform eines Getriebes der vorliegenden Erfindung umfasst, die vier Planetenradsätze aufweist;

1B ist eine Wahrheitstabelle, die einige der Betriebseigenschaften des in 1A gezeigten Antriebsstrangs veranschaulicht;

1C ist ein Schaubild, das weitere Betriebseigenschaften des in 1A gezeigten Antriebsstrang darstellt;

2A ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine zweite Ausführungsform eines Getriebes der vorliegenden Erfindung mit vier Planetenradsätzen aufweist;

2B ist eine Wahrheitstabelle, die einige der Betriebseigenschaften des in 2A gezeigten Antriebsstrangs veranschaulicht;

2C ist ein Schaubild, das einige der Betriebseigenschaften des in 2A gezeigten Antriebsstrangs veranschaulicht;

3A ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine dritte Ausführungsform eines Getriebes der vorliegenden Erfindung mit vier Planetenradsätzen aufweist;

4A ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine vierte Ausführungsform eines Getriebes der vorliegenden Erfindung, die vier Planetenradsätze besitzt, aufweist;

5A ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine fünfte Ausführungsform eines Getriebes der vorliegenden Erfindung aufweist, die zwei Planetenradsätze und eine Vielzahl von kämmenden Zahnrädern benutzt, die in einer Vorgelegewellenkonstruktion angeordnet sind;

5B ist eine Wahrheitstabelle, die einige der Betriebseigenschaften des in 5A gezeigten Antriebsstrangs veranschaulicht;

5C ist ein Schaubild, das weitere Betriebseigenschaften des in 5A gezeigten Antriebsstrangs darstellt;

6A ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine sechste Ausführungsform eines Getriebes der vorliegenden Erfindung umfasst, die zwei Planetenradsätze und eine Vielzahl von kämmenden Zahnrädern aufweist, die in einer Vorgelegewellenkonstruktion angeordnet sind;

6B ist eine Wahrheitstabelle, die einige der Betriebseigenschaften des in 6A gezeigten Antriebsstrangs veranschaulicht; und

6C ist ein Schaubild, das weitere Betriebseigenschaften des in 6A gezeigten Antriebsstrang darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN Erste Ausführungsform

In den Zeichnungen, in denen sich in allen Ansichten gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder entsprechende Teile beziehen, ist in 1A eine erste Ausführungsform eines Antriebsstrangs 10 gezeigt, der einen herkömmlichen Motor 12, ein Planetengetriebe 14 und einen herkömmlichen Achsantrieb 16 aufweist. Wie bei den anderen fünf nachstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der erste Vorwärtsgang des Getriebes 14 ausreichend niedrig, um einen Betrieb ohne Drehmomentwandler zu ermöglichen.

Das Planetengetriebe 14 umfasst ein Antriebselement oder eine Antriebswelle 17, die ständig mit dem Motor 12 verbunden ist, eine Planetenradanordnung 18 und ein Abtriebselement oder eine Abtriebswelle 19, die ständig mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 18 umfasst vier Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50.

Der Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenrad 22, ein Hohlrad 24 und eine Planetenträgeranordnung 26. Die Planetenträgeranordnung 26 umfasst mehrere Planetenräder 27, die drehbar an einem Träger 29 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 22 als auch dem Hohlrad 24 angeordnet sind.

Der Planetenradsatz 30 umfasst ein Sonnenrad 32, ein Hohlrad 34 und eine Planetenträgeranordnung 36. Die Planetenträgeranordnung 36 umfasst mehrere Planetenräder 37, die drehbar an dem Träger 39 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 32 als auch dem Hohlrad 34 angeordnet sind.

Der Planetenradsatz 40 umfasst ein Sonnenrad 42, ein Hohlrad 44 und eine Planetenträgeranordnung 46. Die Planetenträgeranordnung 46 umfasst mehrere Planetenräder 47, die drehbar an dem Träger 49 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 42 als auch dem Hohlrad 44 angeordnet sind.

Der Planetenradsatz 50 umfasst ein Sonnenrad 52, ein Hohlrad 54 und eine Planetenträgeranordnung 56. Die Planetenträgeranordnung 56 umfasst mehrere Planetenräder 57, die drehbar an dem Träger 59 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 52 als auch dem Hohlrad 54 angeordnet sind.

Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Sonnenrad 22 über eine Trommel 92 verbunden, mit der eine erste Zwischenwelle 94 ständig verbunden ist. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 59 verbunden. Das Hohlrad 24 ist ständig mit dem Sonnenrad 32 durch ein Verbindungselement 70 verbunden. Der Träger 29 ist ständig mit dem Träger 39 und mit dem Hohlrad 44 über ein Verbindungselement 72 verbunden. Das Verbindungselement 72 kann eine Komponente oder separate Komponenten sein. Der Träger 49 ist ständig mit dem Hohlrad 54 über ein Verbindungselement 74 verbunden. Das Sonnenrad 42 ist ständig mit dem Sonnenrad 52 über ein Verbindungselement 76 verbunden.

Gemäß der Bezeichnung in den Ansprüchen sind die Planetenradsätze von rechts nach links ein erster Planetenradsatz 50, ein zweiter Planetenradsatz 40, ein dritter Planetenradsatz 30 und ein vierter Planetenradsatz 20. Zusätzlich bilden die Planetenradsätze 20 und 30 die in den Ansprüchen genannte Vielzahl von Zahnradelementen. Genauer sind die sechs Zahnradelemente der Vielzahl von Zahnradelementen wie folgt: Das Sonnenrad 22 ist das erste Zahnradelement, der Träger 39 ist das zweite Zahnradelement, das Hohlrad 24 ist das dritte Zahnradelement, das Planetenrad 27 ist das vierte Zahnradelement, das Hohlrad 34 ist das fünfte Zahnradelement, und das Sonnenrad 32 ist das sechste Zahnradelement. In den hier beschriebenen Ausführungsformen kann eine Komponente als eine spezifische Zahnradelementnummer und als gleich oder unterschiedlich nummeriert das Element eines Planetenradsatzes bezeichnet sein (d.h. eine Komponente kann in den Ansprüchen das dritte Zahnradelement sein und kann das erste Element des jeweiligen Planetenradsatzes sein).

Das Sonnenrad 42 ist selektiv mit der Antriebswelle 17 über die Kupplung 60 verbindbar, die die Antriebswelle 17 mit der innersten Welle 98 verbindet. Der Planetenträger 49 ist selektiv mit der Antriebswelle 17 über die Kupplung 62 verbindbar, die die Antriebswelle 17 mit der zweiten Zwischenwelle 96 verbindet. Das Hohlrad 24 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 80 über die Bremse 64 verbindbar. Das Hohlrad 44 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 80 über die Bremse 66 verbindbar. Das Hohlrad 54 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 80 über die Bremse 68 verbindbar. Das Hohlrad 34 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 80 über die Bremse 69 verbindbar. Gemäß der Verwendung in den Ansprüchen ist die Bremse 64 der erste Drehmomentübertragungsmechanismus und die Bremse 69 ist der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus. Die Kupplung 60 ist der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus, die Kupplung 62 ist der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus, die Bremse 66 ist der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus und die Bremse 68 ist der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus.

Wie es in 1B und insbesondere der darin offenbarten Wahrheitstabelle gezeigt ist, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in Kombinationen von zweien eingerückt, um neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bereitzustellen. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 60, 62, 64, 66, 68 und 69 sind vorzugsweise eine Einrichtung vom Mehrscheibentyp mit fluidbetätigtem Reibungsantrieb, die üblicherweise in Planetengetrieben verwendet werden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 60 und 62 sind Drehmomentübertragungsmechanismen vom rotierenden Typ, die üblicherweise Kupplungen genannt werden, und die Drehmomentübertragungsmechanismen 64, 66, 68 und 69 sind Drehmomentübertragungsmechanismen vom feststehenden Typ, die üblicherweise Bremsen oder Reaktionskupplungen genannt werden.

Der Rückwärtsgang wird durch Einrückung der Bremsen 64 und 68 hergestellt. Die Bremse 64 verbindet das Hohlrad 24 mit dem Getriebegehäuse 80, und die Bremse 68 verbindet das Hohlrad 54 mit dem Getriebegehäuse 80. Das Sonnenrad 22 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Träger 29 und 39 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 und das Sonnenrad 32 rotieren nicht. Der Träger 29 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Der Träger 49 und das Hohlrad 54 rotieren nicht. Das Sonnenrad 42 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 52. Das Sonnenrad 42 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der Träger 59, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des Rückwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 40 und 50 bestimmt. Die Einrückung der Kupplung 64, um das Hohlrad 24 feststehend zu halten (und das Sonnenrad 32 über das Verbindungselement 70 feststehend zu halten), bewirkt, dass der Träger 39 in der gleichen Richtung wie die Antriebswelle 17 rotiert. Unter Annahme der folgenden Zahnradelementzähnezahlen beträgt das Drehzahlverhältnis an dem Träger 39 +0,375: Das Sonnenrad 22 weist 73 Zähne auf, das Planetenrad 27 weist 26 Zähne auf, das Hohlrad 24 weist 125 Zähne auf, das Sonnenrad 32 weist 57 Zähne auf, das Planetenrad 37 weist 33 Zähne auf, und das Hohlrad 34 weist 123 Zähne auf.

Der erste Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Bremsen 68 und 69 hergestellt. Die Bremse 68 verbindet das Hohlrad 54 mit dem Getriebegehäuse 80, und die Bremse 69 verbindet das Hohlrad 34 mit dem Getriebegehäuse 80. Das Sonnenrad 22 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Der Träger 29 und der Träger 39 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 32. Das Hohlrad 24 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Trägers 29, der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Das Hohlrad 34 rotiert nicht. Der Träger 39 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 32 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt wird. Der Träger 49 und das Hohlrad 54 rotieren nicht. Das Sonnenrad 42 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 52. Das Sonnenrad 42 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der Träger 59, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des ersten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50 bestimmt.

Das Sonnenrad 22 rotiert in der gleichen Richtung wie die Antriebswelle 17, während der Träger 29 und das Hohlrad 24 in einer entgegengesetzten Richtung rotieren. Da der Träger 29 ständig mit dem Träger 39 über das Verbindungselement 72 verbunden ist, rotiert der Träger 39 auch in einer in Bezug auf das Antriebselement 17 entgegengesetzten Richtung. Mit den oben beschriebenen Zähneverhältnissen beträgt das Drehzahlverhältnis des Trägers 39 -0,375. Somit hat das erreichte Drehzahlverhältnis des Trägers 39 in dem ersten Vorwärtsgang im Vergleich mit dem Rückwärtsgang die gleiche Größe aber eine entgegengesetzte Richtung.

Der zweite Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Kupplung 60 und der Bremse 68 hergestellt. Die Kupplung 60 verbindet das Antriebselement 17 mit dem Sonnenrad 42, und die Bremse 68 verbindet das Hohlrad 54 mit dem Getriebegehäuse 80. Die Sonnenräder 22, 42 und 52 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Träger 29 und 39 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 32. Das Hohlrad 24 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Trägers 29, der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Der Träger 49 und das Hohlrad 54 rotieren nicht. Das Hohlrad 44 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der Träger 59, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des zweiten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 40 und 50 bestimmt.

Der dritte Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Kupplung 60 und der Bremse 69 hergestellt. Die Kupplung 60 verbindet die Antriebswelle 17 mit den Sonnenrädern 42 und 52. Die Bremse 69 verbindet das Hohlrad 34 mit dem Getriebegehäuse 80. Die Sonnenräder 22, 42 und 52 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Antriebselement 17. Der Träger 29 und der Träger 39 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 32. Das Hohlrad 24 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Trägers 29, der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Das Hohlrad 34 rotiert nicht. Der Träger 39 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 32 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt wird. Der Träger 49 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 54. Der Träger 49 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44, der Drehzahl des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert mit der Drehzahl der Abtriebswelle 19. Der Träger 59, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähnverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des dritten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50 bestimmt.

Der vierte Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Kupplung 60 und der Bremse 66 hergestellt. Die Kupplung 60 verbindet die Antriebswelle 17 mit dem Sonnenrad 42 (und dem Sonnenrad 52 über das Verbindungselement 76). Die Bremse 66 verbindet das Hohlrad 44 mit dem Getriebegehäuse 80. Die Sonnenräder 22, 42 und 52 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Träger 29 und 39 und das Hohlrad 44 rotieren nicht. Das Hohlrad 24 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 32. Das Hohlrad 24 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Der Träger 49 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 54. Der Träger 49 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der Träger 59, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des vierten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 40 und 50 bestimmt.

Der fünfte Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Kupplung 60 und der Bremse 64 hergestellt. Die Kupplung 60 verbindet die Antriebswelle 17 mit dem Sonnenrad 42 (und das Sonnenrad 52 über das Verbindungselement 76), und die Bremse 64 verbindet das Hohlrad 24 mit dem Getriebegehäuse 80. Die Sonnenräder 22, 42 und 52 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Träger 29 und 39 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 und das Sonnenrad 32 rotieren nicht. Der Träger 29 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Der Träger 49 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 54. Der Träger 49 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44, der Drehzahl des Sonnenrads 42 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der Träger 59, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des fünften Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 40 und 50 bestimmt.

Der sechste Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Kupplungen 60 und 62 hergestellt. Die Kupplung 60 verbindet die Antriebswelle 17 mit den Sonnenrädern 42 und 52. Die Kupplung 62 verbindet die Antriebswelle 17 mit dem Träger 49. In dieser Konfiguration rotieren die Sonnenräder 22, 42 und 52 sowie der Träger 49 und das Hohlrad 54 mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Da das Hohlrad 54 und das Sonnenrad 52 mit der Drehzahl der Antriebswelle 17 rotieren, rotiert der Träger 59, und daher die Abtriebswelle 19, ebenfalls mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. In dieser Konfiguration rotieren dementsprechend die Antriebswelle 17 und die Abtriebswelle 19 mit der gleichen Drehzahl, und der Zahlenwert des sechsten Vorwärtsgangs beträgt 1.

Der siebte Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Kupplung 62 und der Bremse 64 hergestellt. Die Kupplung 62 verbindet die Antriebswelle 17 mit dem Träger 49, und die Bremse 64 verbindet das Hohlrad 24 mit dem Getriebegehäuse 80. Das Sonnenrad 22, der Träger 49 und das Hohlrad 54 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Antriebselement 17. Der Träger 29 und der Träger 39 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 und das Sonnenrad 32 rotieren nicht. Der Träger 29 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Das Sonnenrad 42 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 52. Das Sonnenrad 42 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44, der Drehzahl des Trägers 49 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der Träger 59, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des siebten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 40 und 50 bestimmt.

Der achte Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Kupplung 62 und der Bremse 66 hergestellt. Die Kupplung 62 verbindet die Antriebswelle 17 mit dem Träger 49, und die Bremse 66 verbindet das Hohlrad 44 mit dem Getriebegehäuse 80. Das Sonnenrad 22, der Träger 49 und das Hohlrad 54 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Träger 29, 39 und das Hohlrad 44 rotieren nicht. Das Hohlrad 24 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 32. Das Hohlrad 24 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Das Sonnenrad 42 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 52. Das Sonnenrad 42 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Trägers 49 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der Träger 59, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des achten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse des Planetenradsatzes 40 bestimmt.

Der neunte Vorwärtsgang wird mit dem Eingriff der Kupplung 62 und der Bremse 69 hergestellt. Die Kupplung 62 verbindet die Antriebswelle 17 mit dem Träger 49, und die Bremse 69 verbindet das Hohlrad 34 mit dem Getriebegehäuse 80. Das Sonnenrad 22, der Träger 49 und das Hohlrad 54 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Die Träger 29 und 39 rotieren mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 44. Das Hohlrad 24 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 32. Das Hohlrad 24 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Trägers 29, der Drehzahl des Sonnenrads 22 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 bestimmt wird. Der Träger 39 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Sonnenrads 32 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 bestimmt wird. Das Sonnenrad 42 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 52. Das Sonnenrad 42 rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 44, der Drehzahl des Trägers 49 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 bestimmt wird. Der Träger 59 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Abtriebswelle 19. Der Träger 59, und somit die Abtriebswelle 19, rotiert mit einer Drehzahl, die von der Drehzahl des Hohlrads 54, der Drehzahl des Sonnenrads 52 und dem Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 bestimmt wird. Der Zahlenwert des neunten Vorwärtsgangs wird unter Verwendung der Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse der Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50 bestimmt.

Wie es oben ausgeführt wurde, ist der Einrückplan für die Drehmomentübertragungsmechanismen in der Wahrheitstabelle von 1B gezeigt. Diese Wahrheitstabelle liefert auch ein Beispiel von Drehzahlverhältnissen, die unter Verwendung der beispielhaft in 1B angegebenen Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnisse verfügbar sind. Mit den oben besprochenen Zahnradzähnezahlen ist das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 20 1,71; das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 30 ist 2,16; das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 40 ist 1,70; und das Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 50 ist 2,51.

Das Schaubild von 1C beschreibt auch die Übersetzungsverhältnisstufen, die unter Verwendung der angegebenen Beispielzähneverhältnisse erzielt werden. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Vorwärtsgang 1,59, während das Stufenverhältnis zwischen dem Rückwärtsgang und dem ersten Vorwärtsgang –0,11 beträgt. Es ist anzumerken, dass alle Vorwärtsgangwechsel mit einer einzigen Stufe und einer doppelten Stufe sowie der Vorwärts/Rückwärts-Gangwechsel von der Art mit einem einzigen Übergang sind.

Zweite Ausführungsform

2A zeigt einen Antriebsstrang 110 mit einem herkömmlichen Motor 12 und einem Planetengetriebe 114. Das Planetengetriebe 114 umfasst eine Antriebswelle 17, die ständig mit dem Motor verbunden ist, eine Planetenradanordnung 118 und eine Abtriebswelle 19, die ständig mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 118 umfasst vier Planetenradsätze 120, 130, 140 und 150.

Der Planetenradsatz 120 umfasst ein Sonnenrad 122, ein Hohlrad 124 und eine Planetenträgeranordnung 126. Die Planetenträgeranordnung 126 ist vom zusammengesetzten Typ und umfasst mehrere Planetenräder 127, die an dem Träger 129 drehbar montiert und in kämmende Beziehung mit dem Sonnenrad 122 und den Planetenrädern 128 angeordnet sind. Die Planetenräder 128 sind in kämmender Beziehung mit den Planetenrädern 127 und dem Hohlrad 124 angeordnet.

Der Planetenradsatz 130 umfasst ein Sonnenrad 132, ein Hohlrad 134 und eine Planetenträgeranordnung 136. Die Planetenträgeranordnung 136 umfasst mehrere Planetenräder 137, die drehbar an dem Träger 139 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 132 als auch dem Hohlrad 134 angeordnet sind.

Der Planetenradsatz 140 umfasst ein Sonnenrad 142, ein Hohlrad 144 und eine Planetenträgeranordnung 146. Die Planetenträgeranordnung 146 umfasst mehrere Planetenräder 147, die drehbar an dem Träger 149 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 142 als auch dem Hohlrad 144 angeordnet sind.

Der Planetenradsatz 150 umfasst ein Sonnenrad 152, ein Hohlrad 154 und eine Planetenträgeranordnung 156. Die Planetenträgeranordnung 156 umfasst mehrere Planetenräder 157, die drehbar an dem Träger 159 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 152 als auch dem Hohlrad 154 angeordnet sind.

Die Planetenradanordnung 118 umfasst auch sechs Drehmomentübertragungsmechanismen 160, 162, 164, 166, 168 und 169. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 160 und 162 sind Drehmomentübertragungsmechanismen vom rotierenden Typ, die üblicherweise Kupplungen genannt werden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 164, 166, 168 und 169 sind Drehmomentübertragungsmechanismen vom feststehenden Typ, die üblicherweise Bremsen oder Reaktionskupplungen genannt werden.

Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Sonnenrad 122 über eine Trommel 192 und eine erste Zwischenwelle 194 verbunden, und die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 159 verbunden. Der Träger 129 ist ständig mit dem Hohlrad 134 über das Verbindungselement 170 verbunden. Das Sonnenrad 122 ist ständig mit dem Sonnenrad 132 über das Verbindungselement 172 verbunden. Der Träger 139 ist ständig mit dem Hohlrad 144 über das Verbindungselement 174 verbunden. Der Träger 149 ist ständig mit dem Hohlrad 154 über das Verbindungselement 176 verbunden. Das Sonnenrad 142 ist ständig mit dem Sonnenrad 152 über das Verbindungselement 178 verbunden.

Das Sonnenrad 142 (und daher das Sonnenrad 152 aufgrund des Verbindungselements 178) ist selektiv mit der Antriebswelle 17 durch die Kupplung 160 über eine innerste Welle 198 verbinbar. Der Träger 149 ist selektiv mit der Antriebswelle 17 durch die Kupplung 162 über eine zweite Zwischenwelle 196 verbindbar. Das Hohlrad 134 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 180 über die Bremse 164 verbindbar. Das Hohlrad 144 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 180 über die Bremse 166 verbindbar. Das Hohlrad 154 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 180 über die Bremse 168 verbindbar. Das Hohlrad 124 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 180 über die Bremse 169 verbindbar.

So wie es in den Ansprüchen angegeben ist, ist die Bremse 164 der erste Drehmomentübertragungsmechanismus, die Bremse 169 ist der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus, die Kupplung 160 ist der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus, die Kupplung 162 ist der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus, die Bremse 166 ist der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus und die Bremse 168 ist der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus. Zusätzlich sind die Planetenradsätze von rechts nach links als ein erster, zweiter, dritter und vierter Planetenradsatz 150, 140, 130 bzw. 120 bezeichnet. Bezüglich der Vielzahl von Zahnradelementen, die in den Ansprüchen genannt sind, ist das Sonnenrad 122 das erste Zahnradelement, der Träger 139 ist das zweite Zahnradelement, das Hohlrad 134 ist das dritte Zahnradelement, das Planetenrad 127 ist das vierte Zahnradelement, das Hohlrad 124 ist das fünfte Zahnradelement, und das Sonnenrad 132 ist das sechste Zahnradelement. Bezüglich der Nummerierung der Elemente der Planetenradsätze 120, 130 ist das Sonnenrad 122 das erste Element des Planetenradsatzes 120, der Träger 129 ist das zweite Element des Planetenradsatzes 120 und das Hohlrad 124 ist das dritte Element des Planetenradsatzes 120. Ähnlich ist der Träger 139 das erste Element des Planetenradsatzes 130. Das Sonnenrad 132 und das Hohlrad 134 sind das zweite und dritte Element in jeder Reihenfolge des Planetenradsatzes 130.

Wie es im Besonderen in der Wahrheitstabelle von 2B angegeben ist, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen 164 und 168 eingerückt, um den Rückwärtsgang herzustellen, und die Drehmomentübertragungsmechanismen 168 und 169 werden eingerückt, um den ersten Vorwärtsgang herzustellen. Unter Annahme der folgenden Zähnezahlen: Das Sonnenrad 122 mit 67 Zähnen, die Planetenräder 127, 128 mit jeweils 26 Zähnen, das Hohlrad 124 mit 125 Zähnen, das Sonnenrad 132 mit 73 Zähnen, das Planetenrad 137 mit 26 Zähnen und das Hohlrad 134 mit 125 Zähnen, rotiert der Träger 139 im Rückwärtsgang bei durch Aufbringung der Bremse 164 feststehend gehaltenen Hohlrad 134 und Träger 139und bei ständig verbundenen Sonnenrädern 122, 132 mit einem Drehzahlverhältnis von +0,375 in Bezug auf das Antriebselement 17. Im ersten Vorwärtsgang wird mit der Aufbringung der Bremsen 168 und 169 das Hohlrad 124 feststehend gehalten, der Träger 129 rotiert mit der gleichen Drehzahl wie das Hohlrad 134 und die Sonnenräder 122 und 132 rotieren mit der gleichen Drehzahl. Somit weist der Träger 139 ein Drehzahlverhältnis von –0,371 in Bezug auf das Antriebselement 17 auf; d.h. das Drehzahlverhältnis des Trägers 139 hat im Wesentlichen die gleiche Größe aber eine entgegengesetzte Richtung wie im Rückwärtsgang.

Die Wahrheitstabelle von 2B beschreibt die Einrückabfolge, die dazu verwendet wird, neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang in der in 2A gezeigten Planetenradanordnung 118 bereitzustellen. Wie es oben für die Anordnung von 1A gezeigt und beschrieben wurde, werden Fachleute aus der Wahrheitstabelle von 2B verstehen, wie die gezeigten Gänge durch die Planetenradsätze 120, 130, 140 und 150 hergestellt werden.

Die Wahrheitstabelle von 2B liefert auch ein Beispiel von Getriebegängen, die mit dem in 2A gezeigten Planetenradsätzen unter Verwendung der folgenden Beispielzähneverhältnisse erzielt werden können: der Wert des Zähneverhältnisses des Planetenradsatzes 120 beträgt 1,86; der Wert des Zähneverhältnisses des Planetenradsatzes 130 beträgt 1,71; der Wert des Zähneverhältnisses des Planetenradsatzes 140 beträgt 1,70; und der Wert des Zähneverhältnisses des Planetenradsatzes 150 beträgt 2,51.

In 2C sind auch die Übersetzungsverhältnisstufen zwischen den Übersetzungsverhältnissen mit einer einzigen Stufe in der Vorwärtsrichtung sowie die Übersetzungsverhältnisstufe vom Rückwärtsgang zum ersten Vorwärtsgang gezeigt. Beispielsweise beträgt das Stufenverhältnis vom ersten zum zweiten Gang 1,64. Es ist anzumerken, dass alle Vorwärtsgangwechsel mit einer einzigen Stufe und einer doppelten Stufe sowie der Vorwärts/Rückwärts-Gangwechsel von der Art mit einem einzigen Übergang sind.

Dritte Ausführungsform

Nach 3 umfasst ein Antriebsstrang 210 den Motor 12, ein Planetengetriebe 214 und einen Achsantriebsmechanismus 16. Das Planetengetriebe 214 umfasst eine Antriebswelle 17, die ständig mit dem Motor 12 verbunden ist, eine Planetenradanordnung 218 und eine Abtriebswelle 19, die ständig mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 218 umfasst vier Planetenradsätze 220, 230, 240 und 250.

Der Planetenradsatz 220 umfasst ein Sonnenrad 222, ein Hohlrad 224 und eine Planetenträgeranordnung 226. Die Planetenträgeranordnung 226 ist vom Typ eines zusammengesetzten Planetengetriebeelements und umfasst Planetenräder 227 und 228, die an einem Träger 229 drehbar montiert sind. Das Planetenrad 227 ist in kämmender Beziehung mit dem Sonnenrad 222 und dem Planetenrad 228 angeordnet. Das Planetenrad 228 ist in kämmender Beziehung mit dem Planetenrad 227 und dem Hohlrad 224 angeordnet.

Der Planetenradsatz 230 umfasst ein Sonnenrad 232, ein Hohlrad 234 und eine Planetenträgeranordnung 236. Die Planetenträgeranordnung 236 umfasst mehrere Planetenräder 237, die drehbar an einem Träger 239 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 232 als auch dem Hohlrad 234 angeordnet sind.

Der Planetenradsatz 240 umfasst ein Sonnenrad 242, ein Hohlrad 244 und eine Planetenträgeranordnung 246. Die Planetenträgeranordnung 246 umfasst mehrere Planetenräder 247, die drehbar an einem Träger 249 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 242 als auch dem Hohlrad 244 angeordnet sind.

Der Planetenradsatz 250 umfasst ein Sonnenrad 252, ein Hohlrad 254 und eine Planetenträgeranordnung 256. Die Planetenträgeranordnung 256 umfasst mehrere Planetenräder 257, die drehbar an einem Träger 259 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 252 als auch dem Hohlrad 254 angeordnet sind.

Die Planetenradanordnung 218 umfasst auch sechs Drehmomentübertragungsmechanismen 260, 262, 264, 266, 268 und 269. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 260, 262 und 264 sind Drehmomentübertragungsmechanismen vom rotierenden Typ, die üblicherweise Kupplungen genannt werden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 266, 268 und 269 sind Drehmomentübertragungsmechanismen vom feststehenden Typ, die üblicherweise Bremsen oder Reaktionskupplungen genannt werden.

Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Sonnenrad 222 über eine Trommel 292 und eine erste Zwischenwelle 294 verbunden. Die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 259 verbunden. Der Träger 229 ist ständig mit dem Sonnenrad 232 über das Verbindungselement 270 verbunden. Der Träger 239 ist ständig mit dem Hohlrad 244 über das Verbindungselement 272 verbunden. Der Träger 249 ist ständig mit dem Hohlrad 254 über das Verbindungselement 274 verbunden. Das Sonnenrad 242 ist ständig mit dem Sonnenrad 252 über das Verbindungselement 276 verbunden.

Das Sonnenrad 242 (und daher das Sonnenrad 252) ist selektiv mit der Antriebswelle 17 durch die Kupplung 260 über eine innerste Welle 298 verbindbar. Der Träger 247 ist selektiv mit der Antriebswelle 17 durch die Kupplung 262 über eine zweite Zwischenwelle 296 verbindbar. Der Träger 229 ist selektiv mit der Antriebswelle 17 über die Kupplung 264 verbindbar. Das Hohlrad 244 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 280 über die Bremse 266 verbindbar. Das Hohlrad 254 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse über die Bremse 268 verbindbar. Das Hohlrad 224 ist selektiv mit dem Getriebegehäuse 280 über die Bremse 269 verbindbar.

Gemäß der Bezeichnung in den Ansprüchen ist die Kupplung 264 der erste Drehmomentübertragungsmechanismus, die Bremse 269 ist der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus, die Kupplung 260 ist der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus, die Kupplung 262 ist der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus, die Bremse 266 ist der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus und die Bremse 268 ist der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus. Zusätzlich sind die Planetenradsätze von rechts nach links als ein erster, zweiter, dritter und vierter Planetenradsatz 250, 240, 230 bzw. 220 bezeichnet. Bezüglich der Vielzahl von Zahnradelementen, die in den Ansprüchen genannt sind, ist das Sonnenrad 222 das erste Zahnradelement, der Träger 239 ist das zweite Zahnradelement, der Träger 229 ist das dritte Zahnradelement, das Planetenrad 227 ist das vierte Zahnradelement, das Hohlrad 224 ist das fünfte Zahnradelement, und das Sonnenrad 232 ist das sechste Zahnradelement. Bezüglich der Nummerierung der Elemente der Planetenradsätze ist das Sonnenrad 222 das erste Element, der Träger 229 ist das zweite Element und das Hohlrad 224 ist das dritte Element des Planetenradsatzes 220. Der Träger 239 ist das erste Element des Planetenradsatzes 230 und das Sonnenrad 232 und das Hohlrad 234 sind das zweite und dritte Element.

Die Drehmomentübertragungsmechanismen 260, 262, 264, 266, 268 und 269 werden in ähnlicher Ordnung und Reihenfolge eingerückt wie ähnlich nummerierte Drehmomentübertragungsmechanismen der Wahrheitstabellen der 1B und 2B, um einen Rückwärtsgang und neun Vorwärtsgänge herzustellen. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 264 und 268 werden eingerückt, um den Rückwärtsgang herzustellen, und die Drehmomentübertragungsmechanismen 268 und 269 werden eingerückt, um den ersten Vorwärtsgang herzustellen. Unter Annahme der folgenden Zähnezahlen für den Planetenradsatz 220 und 230: Das Sonnenrad 222 mit 63 Zähnen, die Planetenräder 227, 228 mit jeweils 28 Zähnen, das Hohlrad 224 mit 125 Zähnen, das Sonnenrad 232 mit 73 Zähnen, das Planetenrad 237 mit 26 Zähnen und das Hohlrad 234 mit 125 Zähnen, rotieren dann alle Elemente des Planetenradsatzes 220 und das Sonnenrad 232 im Rückwärtsgang bei direkt mit dem Sonnenrad 222 verbundener Antriebswelle 17 und ständig mit dem Sonnenrad 232 verbundenem Träger 229 in der gleichen Richtung und mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 17. Der Träger 239 rotiert mit einem Drehzahlverhältnis von +0,375 in Bezug auf die Antriebswelle 17. Im ersten Vorwärtsgang rotiert der Träger 239 bei feststehend gehaltenem Hohlrad 224 mit einem Drehzahlverhältnis von –0,375 in Bezug auf das Antriebselement 17. D.h. der Träger 239 rotiert im ersten Vorwärtsgang in der entgegengesetzten Richtung aber mit einem Drehzahlverhältnissen mit im Wesentlichen der gleichen Größe wie im Rückwärtsgang.

Vierte Ausführungsform

Nach 4 umfasst ein Antriebsstrang 310 den Motor 12, ein Planetengetriebe 314 und einen Achsantriebsmechanismus 16. Das Planetengetriebe 314 umfasst eine Antriebswelle 17, die ständig mit dem Motor 12 verbunden ist, eine Planetenradanordnung 318 und eine Antriebswelle 19, die ständig mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 318 umfasst vier Planetenradsätze 320, 330, 340 und 350.

Der Planetenradsatz 320 umfasst ein Sonnenrad 322, ein Hohlrad 324 und eine Planetenträgeranordnung 326. Die Planetenträgeranordnung 326 ist vom zusammengesetzten Typ und umfasst mehrere Planetenräder 327, die an einem Träger 329 drehbar montiert und in kämmende Beziehung mit dem Sonnenrad 322 und Planetenrädern 328 angeordnet sind. Die Planetenräder 328 sind in kämmender Beziehung mit den Planetenrädern 327 und dem Hohlrad 324 angeordnet.

Der Planetenradsatz 330 umfasst ein Sonnenrad 332, ein Hohlrad 334 und eine Planetenträgeranordnung 336. Die Planetenträgeranordnung 336 umfasst mehrere Planetenräder 337, die drehbar an einem Träger 339 montiert in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 332 als auch dem Hohlrad 334 angeordnet sind.

Der Planetenradsatz 340 umfasst ein Sonnenrad 342, ein Hohlrad 344 und eine Planetenträgeranordnung 346. Die Planetenträgeranordnung 346 umfasst mehrere Planetenräder 347, die drehbar an einem Träger 349 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 342 als auch dem Hohlrad 344 angeordnet sind.

Der Planetenradsatz 350 umfasst ein Sonnenrad 352, ein Hohlrad 354 und eine Planetenträgeranordnung 356. Die Planetenträgeranordnung 356 umfasst mehrere Planetenräder 357, die drehbar an einem Träger 359 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 352 als auch dem Hohlrad 354 angeordnet sind.

Die Planetenradanordnung 318 umfasst auch sechs Drehmomentübertragungsmechanismen 360, 362, 364, 366, 368 und 369. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 360 und 362 sind Drehmomentübertragungsmechanismen vom rotierenden Typ, die üblicherweise Kupplungen genannt werden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 364, 366, 368 und 369 sind Drehmomentübertragungsmechanismen vom feststehenden Typ, die üblicherweise Bremsen oder Reaktionskupplungen genannt werden.

Die Antriebswelle 17 ist ständig mit dem Träger 329 verbunden, und die Abtriebswelle 19 ist ständig mit dem Träger 359 verbunden. Der Träger 329 ist ständig mit dem Sonnenrad 332 über das Verbindungselement 370 verbunden, das auch als äußerste Hohlwelle 394 bezeichnet sein kann. Das Sonnenrad 322 ist ständig mit dem Hohlrad 334 über das Verbindungselement 372 verbunden. Der Träger 349 ist ständig mit dem Hohlrad 354 über das Verbindungselement 376 verbunden. Das Sonnenrad 342 ist ständig mit dem Sonnenrad 352 über das Verbindungselement 378 verbunden.

Die Antriebswelle 17 ist selektiv mit dem Sonnenrad 342 (und daher mit dem Sonnenrad 352 über das Verbindungselement 378) durch die Kupplung 360 verbindbar, die die Antriebswelle 17 mit dem Sonnenrad 342 durch eine innerste Welle 398 verbindet. Die Antriebswelle 17 ist selektiv mit dem Träger 349 durch Anwendung der Kupplung 362 verbindbar, die die Antriebswelle 17 mit der Zwischenwelle 396 verbindet.

Gemäß der Bezeichnung in den Ansprüchen umfassen die Planetenradsätze 320 und 330 die Vielzahl von Zahnradelementen. Der Träger 329 ist das erste Zahnradelement, der Träger 339 ist das zweite Zahnradelement, das Hohlrad 334 ist das dritte Zahnradelement, das Planetenrad 327 ist das vierte Zahnradelement, das Hohlrad 324 ist das fünfte Zahnradelement und das Sonnenrad 332 ist das sechste Zahnradelement. Bezüglich des ersten, zweiten und dritten Zahnradelements, die in den Ansprüchen für die Planetenradsätze 320 und 330 genannt sind, ist der Träger 329 das erste Element, das Sonnenrad 322 ist das zweite Element und das Hohlrad 324 ist das dritte Element des Planetenradsatzes 320. Der Träger 339 ist das erste Element des Planetenradsatzes 330, und das Sonnenrad 332 und das Hohlrad 334 sind das zweite und dritte Element des Planetenradsatzes 330. Bezüglich der Drehmomentübertragungsmechanismen des Getriebes 314 in den Ansprüchen ist die Bremse 369 der erste Drehmomentübertragungsmechanismus, die Bremse 364 ist der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus, die Kupplung 360 ist der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus, die Kupplung 362 ist der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus, die Bremse 366 ist der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus und die Bremse 368 ist der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus.

Obwohl für das Getriebe 314 keine Wahrheitstabelle vorhanden ist, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen in ähnlicher Reihenfolge eingerückt wie ähnlich nummerierte Drehmomentübertragungsmechanismen der Wahrheitstabellen der 1B und 2B, um einen Rückwärtsgang und neun Vorwärtsgänge herzustellen. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 364 und 368 werden eingerückt, um den Rückwärtsgang herzustellen, und die Drehmomentübertragungsmechanismen 368 und 369 werden eingerückt, um den ersten Vorwärtsgang herzustellen. Unter Annahme der folgenden Zahnradzähnezahlen: Das Sonnenrad 322 mit 58 Zähnen, die Planetenräder 327, 328 mit jeweils 31 Zähnen, das Hohlrad 324 mit 125 Zähnen, das Sonnenrad 332 mit 73 Zähnen, das Planetenrad 337 mit 26 Zähnen und das Hohlrad 334 mit 125 Zähnen, rotiert der Träger 339 bei feststehend gehaltenem Hohlrad 334 und somit dem Sonnenrad 322 im Rückwärtsgang in der gleichen Richtung wie die Antriebswelle 17 mit einem Drehzahlverhältnis von 0,375. Im ersten Vorwärtsgang rotiert der Träger 339 bei feststehend gehaltenem Hohlrad 324 mit einem Drehzahlverhältnis von –0,361, d.h. in einer entgegengesetzten Richtung mit im Wesentlichen der gleichen Größe wie im Rückwärtsgang.

Fünfte Ausführungsform

Nach 5A umfasst ein Antriebsstrang 410 den Motor 12, ein Planetengetriebe 414 und einen Achsantriebsmechanismus 16. Das Planetengetriebe 414 umfasst eine Antriebswelle 17, die ständig mit dem Motor 12 verbunden ist, eine Planetenradanordnung 418 und eine Abtriebswelle 19, die ständig mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 418 umfasst zwei Planetenradsätze 440 und 450.

Der Planetenradsatz 440 umfasst ein Sonnenrad 442, ein Hohlrad 444 und eine Planetenträgeranordnung 446. Die Planetenträgeranordnung 446 umfasst mehrere Planetenräder 447, die drehbar an einem Träger 449 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 442 als auch dem Hohlrad 444 angeordnet sind.

Der Planetenradsatz 450 umfasst ein Sonnenrad 452, ein Hohlrad 454 und eine Planetenträgeranordnung 456. Die Planetenträgeranordnung 456 umfasst mehrere Planetenräder 457, die drehbar an einem Träger 459 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 452 als auch dem Hohlrad 454 angeordnet sind.

Eine Vielzahl miteinander kämmender Zahnradelemente ist zwischen der Antriebswelle 17 und den Planetenradsätzen 440 und 450 angeordnet. Genauer ist das Zahnradelement 421 ständig mit dem Antriebselement 17 verbunden und kämmt mit dem Zahnradelement 423, das mit einer Vorgelegewelle 492 rotiert. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus 460 ist selektiv einrückbar, um das Zahnradelement 421 und das Antriebselement 17 mit dem Sonnenrad 442 über eine innerste Welle 496 zu verbinden. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus 462 ist selektiv einrückbar, um das Zahnradelement 421 und die Antriebswelle 17 mit dem Träger 449 über eine Zwischenwelle 494 zu verbinden. Hohlwellen 498 und 499 rotieren konzentrisch um die Vorgelegewelle 492. Das Zahnradelement 429 rotiert mit der Hohlwelle 498. Das Zahnradelement 433 rotiert mit der Hohlwelle 499. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 469 ist selektiv einrückbar, um die Hohlwelle 498, und deshalb das Zahnradelement 429, mit der Vorgelegewelle 492 für eine gemeinsame Rotation mit dieser zu verbinden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 464 ist selektiv einrückbar, um die Hohlwelle 499 und das Zahnradelement 433 mit der Vorgelegewelle 492 für eine gemeinsame Rotation mit dieser zu verbinden. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 469 eingerückt ist, wird Drehmoment von der Vorgelegewelle 492 auf das Zahnradelement 427, das mit dem Zahnradelement 429 kämmt, und auf das Zahnradelement 425, das mit dem Zahnradelement 427 kämmt, übertragen. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 464 eingerückt ist, wird Drehmoment von der Vorgelegewelle 492 auf das Zahnradelement 431, das mit dem Zahnradelement 433 kämmt, übertragen. Die Zahnradelemente 425 und 431 rotieren mit dem Verbindungselement 470, durch das sie ständig mit dem Hohlrad 444 verbunden sind. Das Verbindungselement 470 kann eine Komponente oder separate Komponenten sein. Der Träger 449 ist ständig mit dem Hohlrad 454 über das Verbindungselement 472 verbunden. Das Sonnenrad 442 ist ständig mit dem Sonnenrad 452 über das Verbindungselement 474 verbunden.

Gemäß der Bezeichnung in den Ansprüchen ist das Zahnradelement 421 das erste Zahnradelement der Vielzahl von Zahnradelementen. Das Zahnradelement 431 ist das zweite Zahnradelement, das Zahnradelement 433 ist das dritte Zahnradelement, das Zahnradelement 423 ist das vierte Zahnradelement, und das Zahnradelement 429 ist das fünfte Zahnradelement. Das Zahnradelement 422 ist das sechste Zahnradelement, und das Zahnradelement 427 ist das siebte Zahnradelement. Bezüglich der Nummerierung der Drehmomentübertragungsmechanismen in den Ansprüchen ist die Kupplung 464 der erste Drehmomentübertragungsmechanismus, die Kupplung 469 ist der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus, die Kupplung 460 ist der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus, die Kupplung 462 ist der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus, die Bremse 466 ist der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus und die Bremse 468 ist der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus. Zusätzlich wird der Planetenradsatz 450 als der erste Planetenradsatz betrachtet, und der Planetenradsatz 440 wird als der zweite Planetenradsatz betrachtet.

Die Wahrheitstabelle von 5B beschreibt die Einrückabfolge, die dazu verwendet wird, neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang in dem in 5A gezeigten Getriebe 414 bereitzustellen. Die Wahrheitstabelle von 5B liefert auch ein Beispiel der Übersetzungsverhältnisse, die mit dem in 5A gezeigten Getriebe 414 unter Verwendung der folgenden Beispielzähneverhältnisse erzielt werden können: Das Zahnradelement 421weist 50 Zähne auf, das Zahnradelement 423 weist 50 Zähne auf, das Zahnradelement 429 weist 20 Zähne auf, das Zahnradelement 427 weist 20 Zähne auf, das Zahnradelement 425 weist 52 Zähne auf, das Zahnradelement 431 weist 67 Zähne auf und das Zahnradelement 433 weist 25 Zähne auf. Um den Rückwärtsgang herzustellen, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen 464 und 468 eingerückt. Mit der Einrückung des Drehmomentübertragungsmechanismus 464 wird Drehmoment von der Antriebswelle 17 durch die miteinander kämmenden Zahnräder 421 und 423 auf das Zahnradelement 433, das mit der Vorgelegewelle 492 für eine gemeinsame Rotation mit dieser in Eingriff steht, durch Anwendung des Drehmomentübertragungsmechanismus 464 übertragen. Das Zahnradelement 433 kämmt mit dem Zahnradelement 431, um Drehmoment auf das Hohlrad 444 zu übertragen. Den Leistungsfluss durch den ersten und zweiten Planetenradsatz 440 und 450 werden Fachleute anhand der Beschreibung des Getriebes 14 mit Bezug auf 1A gut verstehen. Mit den oben beschriebenen Zahnradzähnezahlen beträgt das Drehzahlverhältnis an dem Zahnradelement 431 (das das zweite Zahnradelement der Ansprüche ist) +0,373 in Bezug auf die Antriebswelle 17.

Um den ersten Vorwärtsgang herzustellen, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen 469 und 468 eingerückt. Mit der Einrückung von Drehmomentübertragungsmechanismus 469 (der der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus ist, der in den Ansprüchen genannt wird) wird Drehmoment von der Antriebswelle 17 über die miteinander kämmenden Zahnradelemente 421 und 423 auf die Vorgelegewelle 492 und auf das Zahnradelement 429 durch Einrückung der Hohlwelle 498 für eine gemeinsame Drehung mit der Vorgelegewelle 492 übertragen. Drehmoment fließt durch Zahnradelement 429 zu dem kämmenden Zahnradelement 427 und dem kämmenden Zahnradelement 425 zu dem Hohlrad 444 über das Verbindungselement 470. Im ersten Vorwärtsgang beträgt das Übersetzungsverhältnis des Zahnradelements 431, das mit dem Verbindungselement 470 rotiert, –0,385; d.h. hat im Wesentlichen die gleiche Größe aber eine entgegengesetzte Richtung wie in dem Rückwärtsgang. Die Herstellung der übrigen zweiten bis neunten Vorwärtsgänge ist in der Wahrheitstabelle von 5B beschrieben. Fachleute werden den Leistungsfluss durch das Getriebe 414 mit dem in 5B veranschaulichten Einrückplan leicht verstehen. Das Rückwärtsdrehzahlverhältnis des Getriebes von –5,23 und das erste Vorwärtsdrehzahlverhältnis des Getriebes von 5,23, die von dem Getriebe 414 erreicht werden, sind in der Wahrheitstabelle von 5B veranschaulicht. Zusätzlich gibt 5C an, dass eine Übersetzungsverhältnisspreizung von 8,86 durch das Getriebe 414 erreicht wird, und dass verschiedene Übersetzungsverhältnisstufen, wie etwa eine Stufe von 1,53, zwischen dem ersten und zweiten Vorwärtsgang ebenfalls erreicht werden.

Sechste Ausführungsform

Nach 6a umfasst ein Antriebsstrang 510 den Motor 12, ein Planetengetriebe 514 und einen Achsantriebsmechanismus 16. Das Planetengetriebe 514 umfasst eine Antriebswelle 17, die ständig mit dem Motor 12 verbunden ist, eine Planetenradanordnung 518 und eine Abtriebswelle 19, die ständig mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 518 umfasst zwei Planetenradsätze 540 und 550.

Der Planetenradsatz 540 umfasst ein Sonnenrad 542, ein Hohlrad 544 und eine Planetenträgeranordnung 546. Die Planetenträgeranordnung 546 umfasst mehrere Planetenräder 547, die drehbar an einem Träger 549 montiert in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 542 als auch dem Hohlrad 544 angeordnet sind.

Der Planetenradsatz 550 umfasst ein Sonnenrad 552, ein Hohlrad 554 und eine Planetenträgeranordnung 556. Die Planetenträgeranordnung 556 umfasst mehrere Planetenräder 557, die drehbar an einem Träger 559 montiert und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 552 als auch dem Hohlrad 554 angeordnet sind. Gemäß der Bezeichnung in den Ansprüchen ist der Planetenradsatz 550 der erste Planetenradsatz, und der Planetenradsatz 540 ist der zweite Planetenradsatz.

Mehrere miteinander kämmende Zahnräder sind zwischen der Antriebswelle 17 und den Planetenradsätzen 540 und 550 angeordnet. Genauer ist ein erstes Zahnradelement 521 ständig mit der Antriebswelle 17 verbunden und kämmt mit einem Zahnradelement 523, das für eine gemeinsame Rotation mit einer ersten Vorgelegewelle 591 verbunden ist. Ein anderes Zahnradelement 525 kämmt auch mit dem Zahnradelement 521. Das Zahnradelement 525 ist für eine gemeinsame Rotation mit der zweiten Vorgelegewelle 592 verbunden. Eine Hohlwelle 598 ist konzentrisch um die erste Vorgelegewelle 591 herum angeordnet, und mit ihr ist ein Zahnradelement 533 für eine gemeinsame Rotation angeordnet. Das Zahnradelement 533 kämmt ständig mit einem Zahnradelement 531. Das Zahnradelement 531 rotiert mit einem Verbindungselement 570, das auch ständig mit dem Hohlrad 544 verbunden ist. Ähnlich ist eine Hohlwelle 599 konzentrisch um die zweite Vorgelegewelle 592 herum angeordnet, und mit ihr ist ein Zahnradelement 535 für eine gemeinsame Rotation mit dieser angeordnet. Das Zahnradelement 535 kämmt auch mit dem Zahnradelement 529, das mit der Hohlwelle 598 für eine gemeinsame Rotation mit dieser verbunden ist (die Kämmung des Zahnradelements 535 und des Zahnradelements 529 ist durch gestrichelte Linien veranschaulicht). Der Drehmomentübertragungsmechanismus 564, der in den Ansprüchen als der erste Drehmomentübertragungsmechanismus bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um das Zahnradelement 523 für eine gemeinsame Rotation mit der Hohlwelle 598 zu verbinden und dadurch Drehmoment von dem ersten Zahnradelement 521 auf das Zahnradelement 523 und die Zahnradelemente 529 und 533 zu übertragen. Gleichermaßen ist ein Drehmomentübertragungsmechanismus 569, der in den Ansprüchen als der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus bezeichnet wird, selektiv einrückbar, um das Zahnradelement 525 mit der Hohlwelle 599 für eine gemeinsame Rotation mit dieser zu verbinden und dadurch Drehmoment von dem Zahnradelement 525 auf das Zahnradelement 529 über das Zahnradelement 535 zu übertragen. Ein anderer Drehmomentübertragungsmechanismus 560, der eine Kupplung ist und in den Ansprüchen als der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um die Antriebswelle 17 und das Zahnradelement 521 mit einer innersten Welle 596 zu verbinden, die ständig mit den Sonnenrädern 542 und 552 verbunden ist. Ein Drehmomentübertragungsmechanismus 562, der in den Ansprüchen als der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um die Antriebswelle 17 und das Zahnradelement 521 mit einer Zwischenhohlwelle 594 und mit dem Träger 549, der ständig mit dieser verbunden ist, zu verbinden. Ein fünfter Drehmomentübertragungsmechanismus 566 ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 544 mit einem feststehenden Getriebegehäuse 580 zu verbinden. Ein sechster Drehmomentübertragungsmechanismus 568 ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad 554 mit dem Getriebegehäuse 580 zu verbinden. Ein Verbindungselement 572 verbindet den Träger 549 ständig mit dem Hohlrad 554. Ein Verbindungselement 574 verbindet das Sonnenrad 542 ständig mit dem Sonnenrad 552.

Gemäß der Bezeichnung in den Ansprüchen ist in Bezug auf die Vielzahl von miteinander kämmenden Zahnradelementen das Zahnradelement 521 das erste Zahnradelement, das Zahnradelement 531 ist das zweite Zahnradelement, das Zahnradelement 533 ist das dritte Zahnradelement, das Zahnradelement 523 ist das vierte Zahnradelement, das Zahnradelement 535 ist das fünfte Zahnradelement, und das Zahnradelement 525 kann das sechste Zahnradelement sein.

Die Wahrheitstabelle von 6B beschreibt die Einrückabfolge, die dazu verwendet wird, neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang in dem in 6A gezeigten Getriebe 514 bereitzustellen. Die Wahrheitstabelle von 6B liefert auch ein Beispiel der Übersetzungsverhältnisse, die mit dem in 6A gezeigten Getriebe 514 unter Verwendung der folgenden Beispielzähnezahlen erhalten werden können: Das Zahnradelement 521 weist 50 Zähne auf, das Zahnradelement 523 weist 50 Zähne auf, das Zahnradelement 529 weist 50 Zähne auf, das Zahnradelement 533 weist 25 Zähne auf, das Zahnradelement 531 weist 67 Zähne auf, das Zahnradelement 525 weist 50 Zähne auf und das Zahnradelement 535 weist 50 Zähne auf.

Um den in 6B gezeigten Rückwärtsgang herzustellen, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen 564 und 568 eingerückt. Mit der Einrückung von Drehmomentübertragungsmechanismus 564 wird Drehmoment von der Antriebswelle 17 durch die kämmenden Zahnräder 521 und 523 auf die Hohlwelle 598 und Zahnradelemente 529 und 533 übertragen. Das Zahnrad 533 kämmt mit dem Zahnradelement 531, um Drehmoment auf das Verbindungselement 570 zu übertragen. Das Drehzahlverhältnis des Zahnradelements 531 in dem Rückwärtsgang beträgt +0,373 in Bezug auf die Antriebswelle 17.

Um den ersten Vorwärtsgang herzustellen, werden die Drehmomentübertragungsmechanismen 569 und 568 eingerückt. Mit der Einrückung von Drehmomentübertragungsmechanismus 569 wird Drehmoment von dem Zahnradelement 525 auf die Hohlwelle 599 übertragen. Somit wird Drehmoment von der Antriebswelle 17 durch die miteinander kämmenden Zahnradelemente 521 und 525 auf die Hohlwelle 599, und dadurch auf Zahnradelement 535, Zahnradelement 529, Zahnradelement 533 und Zahnradelement 531, auf das Verbindungselement 570, das ständig mit diesen rotiert, übertragen. Somit wird mit dem oben besprochenen Beispielzähnezahlen Drehmoment an dem Zahnradelement 531 mit einem Übersetzungsverhältnis von –0,373 in Bezug auf die Antriebswelle 17 bereitgestellt. Dementsprechend wird im Wesentlichen die gleiche Größe aber eine entgegengesetzte Richtung des Drehzahlverhältnisses an dem Zahnradelement 531 zwischen dem Rückwärtsgang und dem ersten Vorwärtsgang erreicht. In der Wahrheitstabelle von 6B ist veranschaulicht, dass das Rückwärtsdrehzahlverhältnis des Getriebes –5,39 beträgt und das erste Vorwärtsdrehzahlverhältnis des Getriebes 5,39 beträgt. Die zweiten bis neunten Vorwärtsgänge, die in 6B veranschaulicht sind und den Leistungsfluss, der notwendig ist, um derartige Übersetzungsverhältnisse zu erreichen, werden Fachleute anhand der Beschreibung des Rückwärtsgangs und des ersten Vorwärtsgangs sowie der Drehzahlverhältnisse in Bezug auf 1A verstehen.

Nach 6C wird eine Gesamtübersetzungsverhältnisspreizung von 9,14 zwischen dem ersten und neunten Vorwärtsgang mit dem Getriebe 514 von 6A erreicht. Zusätzlich sind die Übersetzungsverhältnisstufen zwischen den benachbarten Vorwärtsgängen sowie zwischen dem Rückwärtsgang und dem ersten Gang veranschaulicht.

Jede der obigen sechs bevorzugten Ausführungsformen des Getriebes erreicht ein Drehzahlverhältnis an einem Zahnradelement mit im Wesentlichen dem gleichem Wert aber entgegengesetzter Drehrichtung in einem Rückwärtsgang wie in dem ersten Vorwärtsgang. Es werden in jeder beispielhaften Ausführungsform insgesamt neun Vorwärtsgänge erreicht. Jede weist zwei Planetenradsätze und mehrere miteinander kämmende Zahnräder auf, die entweder die zusätzlichen zwei Planetenradsätze oder Zahnräder, die in einer Vorgelegewellenkonstruktion angeordnet sind, bilden.

Obgleich die besten Arten zur Ausführung der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute, die diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.


Anspruch[de]
Mehrganggetriebe, umfassend:

ein Antriebselement;

ein Abtriebselement;

einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element und zumindest eine ständige Verbindung dazwischen aufweisen;

eine Vielzahl von miteinander kämmenden Zahnradelementen, von denen zumindest zwei ständig miteinander verbunden sind und ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes, ein fünftes und ein sechstes Zahnradelement aufweisen, wobei das vierte Zahnradelement ständig mit dem ersten Zahnradelement kämmt oder von diesem drehbar gelagert ist;

wobei das Abtriebselement ständig mit einem Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist; wobei das erste Zahnradelement ständig mit dem Antriebselement verbunden ist, wobei das zweite Zahnradelement ständig mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist;

einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das dritte Zahnradelement mit einem von einem feststehenden Element, dem Antriebselement und dem vierten Zahnradelement zu verbinden, wobei das zweite Zahnradelement mit einem ersten vorbestimmten Drehzahlverhältnis in Bezug auf das Antriebselement in einer ersten Drehrichtung rotiert, wenn der erste Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist; und

einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das fünfte Zahnradelement mit einem von einem feststehenden Element, dem vierten Zahnradelement und dem sechsten Zahnradelement zu verbinden, wobei das zweite Zahnradelement mit im Wesentlichen dem ersten vorbestimmten Drehzahlverhältnis in Bezug auf das Antriebselement in einer entgegengesetzten Drehrichtung rotiert, wenn der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend:

einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement mit einem Element des ersten Planetenradsatzes zu verbinden;

einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden;

einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um ein Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden; und

einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um ein Element des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden;

wobei die selektive Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement bereitstellt.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend:

einen weiteren Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um ein Element des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden;

wobei die selektive Einrückung des ersten und des weiteren Drehmomentübertragungsmechanismus einen ersten Vorwärtsgang bereitstellt und die selektive Einrückung des zweiten und des weiteren Drehmomentübertragungsmechanismus einen Rückwärtsgang mit einem im Wesentlichen gleichen Zahlenwert wie der erste Vorwärtsgang bereitstellt.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 1,

wobei das erste, zweite und dritte Element der Planetenradsätze ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Träger umfassen;

wobei die zumindest eine ständige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Planetenradsatz ein Verbindungselement umfasst, das den Träger des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbindet, und ein anderes Verbindungselement umfasst, das das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbindet.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 4, wobei das zweite Zahnradelement ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist. Mehrganggetriebe nach Anspruch 1,

wobei die Vielzahl von miteinander kämmenden Zahnradelementen einen dritten und vierten Planetenradsatz umfasst, von denen jeder ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen Träger aufweist;

wobei der Träger des vierten Planetenradsatzes ständig mit einem Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend:

eine Vorgelegewelle, die von dem Antriebs- und Abtriebselement verschoben ist, wobei eines der Vielzahl von miteinander kämmenden Zahnrädern ständig mit der Vorgelegewelle zur Rotation mit dieser verbunden ist und mit dem ersten Zahnradelement kämmt;

wobei die selektive Einrückung von einem von dem ersten und zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus das dritte Zahnradelement und das fünfte Zahnradelement jeweils mit der Vorgelegewelle zur Rotation mit dieser verbindet, um dadurch Drehmoment zu übertragen und somit zu bewirken, dass das zweite Zahnradelement mit der ersten vorbestimmten Drehzahl rotiert.
Mehrganggetriebe, umfassend:

ein Antriebselement;

ein Abtriebselement;

einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Planetenradsatz, von denen jeder ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist;

wobei das Abtriebselement mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist; wobei eines der Elemente des ersten Planetenradsatzes ständig mit einem der Elemente des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist; wobei ein weiteres der Elemente des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist;

wobei das Antriebselement ständig mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes verbunden ist; wobei das zweite Element des vierten Planetenradsatzes ständig mit einem der Elemente des dritten Planetenradsatzes verbunden ist;

einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um eines von dem zweiten und dritten Element des vierten Planetenradsatzes mit einem von dem feststehenden Element und dem Antriebselement zu verbinden, wobei das Element des vierten Planetenradsatzes, das über den ersten Drehmomentübertragungsmechanismus verbunden ist, auch ständig mit einem Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist; und

einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um eines der Elemente des dritten oder vierten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden;

wobei das erste Element des dritten Planetenradsatzes mit einem ersten vorbestimmten Drehzahlverhältnis in Bezug auf das Antriebselement in einer ersten Drehrichtung rotiert, wenn der erste Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist, und im Wesentlichen mit dem ersten vorbestimmten Drehzahlverhältnis in einer Drehrichtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung rotiert, wenn der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus derart eingerückt ist.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 8, ferner umfassend:

einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement mit einem Element des ersten Planetenradsatzes zu verbinden;

einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das Antriebselement mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden;

einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um ein Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden; und

einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um ein Element des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden;

wobei die selektive Einrückung der Drehmomentübertragungsmechanismen neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement bereitstellt.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 8, ferner umfassend:

einen weiteren Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um ein Element des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden;

wobei die selektive Einrückung des ersten und des weiteren Drehmomentübertragungsmechanismus einen ersten Vorwärtsgang bereitstellt, und die selektive Einrückung des zweiten und des weiteren Drehmomentübertragungsmechanismus einen Rückwärtsgang mit einem im Wesentlichen gleichen Zahlenwert wie der erste Vorwärtsgang bereitstellt.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 8,

wobei das erste, zweite und dritte Element der Planetenradsätze ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Träger umfassen; und

wobei der Träger des vierten Planetenradsatzes ständig mit einem Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 8, wobei der Träger des vierten Planetenradsatzes ein Doppelplanetenradträger ist. Mehrganggetriebe nach Anspruch 8, wobei zwei der Elemente des vierten Planetenradsatzes jeweils ständig mit zweien der Elemente des dritten Planetenradsatzes verbunden sind. Mehrganggetriebe nach Anspruch 8,

wobei das erste, zweite und dritte Element jedes Planetenradsatzes ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Träger umfassen;

wobei der Träger des vierten Planetenradsatzes ständig mit dem Träger des dritten Planetenradsatzes verbunden ist; und

wobei das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 8,

wobei das erste, zweite und dritte Element jedes Planetenradsatzes ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Träger umfassen;

wobei der Träger des vierten Planetenradsatzes ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist; und

wobei das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 8,

wobei das erste, zweite und dritte Element jedes Planetenradsatzes ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Träger umfassen;

wobei der Träger des vierten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist; und

wobei keine der weiteren Elemente des dritten und vierten Planetenradsatzes ständig miteinander verbunden sind.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 8,

wobei das erste, zweite und dritte Element jedes Planetenradsatzes ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Träger umfassen;

wobei der Träger des vierten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist; und

wobei das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist.
Mehrganggetriebe, umfassend;

ein Antriebselement;

ein Abtriebselement;

einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz, die zumindest eine ständige Verbindung dazwischen und jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweisen; wobei das Abtriebselement mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist;

eine Vielzahl von miteinander kämmenden Zahnrädern, von denen zumindest zwei ständig miteinander verbunden sind und ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes, ein fünftes und ein sechstes Zahnradelement aufweisen, wobei das Antriebselement ständig mit dem ersten Zahnradelement verbunden ist, wobei das zweite Zahnradelement ständig mit einem der Elemente des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist;

eine erste Vorgelegewelle, die von dem Antriebs- und Abtriebselement verschoben ist, wobei zumindest eines der Vielzahl von miteinander kämmenden Zahnrädern ständig mit der ersten Vorgelegewelle zur Rotation mit dieser verbunden ist und mit dem ersten Zahnradelement kämmt;

einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um ein weiteres der Zahnradelemente mit der ersten Vorgelegewelle zur Rotation mit dieser zu verbinden, um dadurch Drehmoment auf das zweite Zahnradelement derart zu übertragen, dass das zweite Zahnradelement mit einem ersten vorbestimmten Drehzahlverhältnis in Bezug auf das Antriebselement in einer ersten Drehrichtung rotiert; und

einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um ein nochmals weiteres der Zahnradelemente mit einer von der ersten Vorgelegewelle und der zweiten Vorgelegewelle zur Rotation mit dieser zu verbinden, um dadurch Drehmoment auf das zweite Zahnradelement derart zu übertragen, dass das zweite Zahnradelement mit im Wesentlichen dem ersten vorbestimmten Drehzahlverhältnis in Bezug auf das Antriebselement in einer Drehrichtung entgegengesetzt zu der ersten Drehrichtung rotiert.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 18,

wobei die Vielzahl von miteinander kämmenden Zahnrädern ferner ein siebtes Zahnradelement umfasst, wobei der erste Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar ist, um das dritte Zahnradelement mit der ersten Vorgelegewelle zu verbinden; wobei das dritte Zahnradelement ständig mit dem zweiten Zahnradelement kämmt; und

wobei der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar ist, um das fünfte Zahnradelement mit der ersten Vorgelegewelle zu verbinden; wobei das fünfte Zahnradelement ständig mit dem siebten Zahnradelement kämmt, das auch mit dem sechsten Zahnradelement kämmt, und

wobei das sechste Zahnradelement ständig mit dem zweiten Zahnradelement zur gemeinsamen Rotation mit diesem verbunden ist.
Mehrganggetriebe nach Anspruch 18,

wobei das vierte Zahnradelement ständig mit der ersten Vorgelegewelle zur gemeinsamen Rotation mit dieser verbunden ist und ständig mit dem ersten Zahnradelement kämmt; und

wobei das sechste Zahnradelement ständig mit der zweiten Vorgelegewelle zur gemeinsamen Rotation mit dieser verbunden ist und ständig mit dem ersten Zahnradelement kämmt.






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