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GEBIET
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Die
Erfindung betrifft allgemein ein Mehrganggetriebe, das mehrere Planetenradsätze
und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist,
und genauer ein Getriebe, das sieben Gänge, drei Planetenradsätze
und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist.
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HINTERGRUND
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Die
Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformation,
die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung steht, und brauchen keinen
Stand der Technik zu bilden.
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Ein
typisches Mehrganggetriebe benutzt eine Kombination aus Reibkupplungen,
Planetenradanordnungen und festen Verbindungen, um mehrere Übersetzungsverhältnisse
zu erreichen. Die Anzahl und physikalische Anordnung der Planetenradsätze
im Allgemeinen werden durch den Bauraum, die Kosten und die gewünschten
Drehzahlverhältnisse oder Gänge vorgeschrieben.
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Obgleich
gegenwärtige Getriebe ihren vorgesehenen Zweck erfüllen,
ist der Bedarf nach neuen und verbesserten Getriebekonfigurationen,
die ein verbessertes Leistungsvermögen, insbesondere von den
Standpunkten des Wirkungsgrades, des Ansprechvermögens
und des ruhigen Betriebes aus, sowie einen verbesserten Bauraum,
primär reduzierte Größe und reduzier tes
Gewicht, zeigen, im Wesentlichen konstant. Dementsprechend gibt
es einen Bedarf für ein verbessertes, kosteneffektives
und kompaktes Mehrganggetriebe.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
ist ein Getriebe vorgesehen, das ein Antriebselement, ein Abtriebselement,
drei Planetenradsätze, mehrere Verbindungselemente und
mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Jeder
der Planetenradsätze umfasst ein erstes, zweites und drittes
Element. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen sind beispielsweise
Kupplungen und Bremsen.
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In
einer Ausführungsform des Getriebes ist das Antriebselement
ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und
dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden und das Abtriebselement
ist ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes
verbunden.
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Ferner
verbindet ein erstes Verbindungselement das Sonnenrad des ersten
Planetenradsatzes ständig mit einem feststehenden Element.
Ein zweites Verbindungselement verbindet das Hohlrad des zweiten
Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des dritten
Planetenradsatzes.
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Zusätzlich
ist ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv
einrückbar, um das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes
und/oder das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und/oder das Antriebselement
mit dem Träger des dritten Planetenradsatzes zu verbinden.
Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv
einrückbar, um den Träger des zweiten Planetenradsatzes mit
dem Träger des dritten Planetenradsatzes zu verbinden.
Ein dritter Drehmomentübertragungsmecha nismus ist selektiv
einrückbar, um den Träger des ersten Planetenradsatzes
mit dem Träger des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden.
Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar,
um den Träger des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden
Element zu verbinden. Ein fünfter Drehmomentübertragungsmechanismus ist
selektiv einrückbar, um den Träger des dritten
Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden. Ein
sechster Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv
einrückbar, um das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
und/oder das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes mit dem feststehenden
Element zu verbinden.
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Die
Drehmomentübertragungsmechanismen sind selektiv in Kombinationen
von zumindest zweien einrückbar, um zumindest sieben Vorwärtsgänge
und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem
Antriebselement und dem Abtriebselement herzustellen.
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In
einer anderen Ausführungsform des Getriebes ist das Antriebselement
ständig mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbunden
und das Abtriebselement ist ständig mit dem Hohlrad des dritten
Planetenradsatzes verbunden.
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Ferner
verbindet ein erstes Verbindungselement das Sonnenrad des ersten
Planetenradsatzes ständig mit einem feststehenden Element.
Ein zweites Verbindungselement verbindet den Träger des ersten
Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des zweiten
Planetenradsatzes. Ein drittes Verbindungselement verbindet den
Träger des zweiten Planetenradsatzes ständig mit
dem Träger des dritten Planetenradsatzes.
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Zusätzlich
ist ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv
einrückbar, um das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
und/oder das Antriebselement mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
zu verbinden. Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus
ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und/oder
den Träger des ersten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad
des dritten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus
ist selektiv einrückbar, um den Träger des dritten
Planetenradsatzes und/oder den Träger des zweiten Planetenradsatzes
mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein
vierter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar,
um das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des
dritten Planetenradsatzes und dem Abtriebselement zu verbinden.
Ein fünfter Drehmomentübertragungsmechanismus
ist selektiv einrückbar, um den Träger des dritten
Planetenradsatzes und den Träger des zweiten Planetenradsatzes
mit dem feststehenden Element zu verbinden. Ein sechster Drehmomentübertragungsmechanismus
ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes
mit dem feststehenden Element zu verbinden.
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Außerdem
sind die Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in
Kombinationen von zumindest zweien einrückbar, um zumindest
sieben Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen
dem Antriebselement und dem Abtriebselement herzustellen
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Es
ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe
mit zumindest sieben Vorwärtsgängen und zumindest
einem Rückwärtsgang bereitzustellen.
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Weitere
Aufgaben, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefüg ten Zeichnungen
deutlich werden, in denen gleiche Bezugszeichen auf das gleiche
Bauteil, Element oder Merkmal verweisen.
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Zeichnungen
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Die
hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken
und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner
Weise einschränken.
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1 ist
ein Hebeldiagramm einer Ausführungsform eines Siebenganggetriebes
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Siebenganggetriebes
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine Wahrheitstabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen
Drehmomentübertragungsmechanismen in jedem der verfügbaren Vorwärts-
und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse
des in den 1 und 2 veranschaulichten
Getriebes darstellt;
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4 ist
ein Hebeldiagramm einer anderen Ausführungsform eines Siebenganggetriebes
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform
eines Siebenganggetriebes gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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6 ist
eine Wahrheitstabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen
Drehmomentübertragungsmechanismen in je dem der verfügbaren Vorwärts-
und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse
des in den 4 und 5 veranschaulichten
Getriebes darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die
folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll
die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzungen nicht einschränken.
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Nun
unter Bezugnahme auf 1 ist eine Ausführungsform
eines Siebenganggetriebes 10 in einem Hebeldiagrammformat
veranschaulicht. Ein Hebeldiagramm ist eine schematische Darstellung der
Bauteile einer mechanischen Einrichtung, wie eines Automatikgetriebes.
Jeder einzelne Hebel stellt einen Planetenradsatz dar, wobei die
drei grundlegenden mechanischen Bauteile des Planetengetriebes jeweils
durch einen Knoten dargestellt sind. Daher enthält ein
einzelner Hebel drei Knoten: einen für das Sonnenrad, einen
für den Planetenradträger und einen für
das Hohlrad. Die relative Länge zwischen den Knoten jedes
Hebels kann dazu verwendet werden, jeweils das Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis
des jeweiligen Zahnradsatzes darzustellen. Diese Hebelverhältnisse
werden wiederum dazu verwendet, die Übersetzungsverhältnisse
des Getriebes zu verändern, um geeignete Verhältnisse
und eine geeignete Verhältnisprogression zu erreichen.
Mechanische Kopplungen oder Verbindungen zwischen den Knoten der
verschiedenen Planetenradsätze sind durch dünne,
horizontale Linien veranschaulicht, und Drehmomentübertragungseinrichtungen,
wie Kupplungen und Bremsen, sind als ineinander greifende Finger dargestellt.
Eine weitergehende Erläuterung des Formats, Zwecks und
der Verwendung von Hebeldiagrammen ist in SAE Paper 810102 "The
Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis" von
Benford und Leising zu finden, deren Offenbarungsgehalt hiermit
vollständig durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
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Das
Getriebe 10 umfasst eine Antriebswelle oder ein Antriebselement 12,
einen ersten Planetenradsatz 14 mit drei Knoten: einem
ersten Knoten 14A, einem zweiten Knoten 14B und
einem dritten Knoten 14C, einen zweiten Planetenradsatz 16 mit drei
Knoten: einem ersten Knoten 16A, einem zweiten Knoten 16B und
einem dritten Knoten 16C, einen dritten Planetenradsatz 18 mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 18A, einem zweiten Knoten 18B und einem
dritten Knoten 18C, und eine Abtriebswelle oder ein Abtriebselement 20.
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Die
Antriebswelle oder das Antriebselement 12 ist mit dem ersten
Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 und
dem ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt.
Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 20 ist mit dem ersten
Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt.
Der erste Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 ist
mit dem ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt.
Der dritte Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 ist
mit Masse oder dem Getriebegehäuse gekoppelt. Der dritte
Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 ist
mit dem dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt.
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Eine
erste Kupplung 26 verbindet 14A des ersten Planetenradsatzes 14 und
den ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv
mit dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18.
Eine zweite Kupplung 28 verbindet den zweiten Knoten 16B des
zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem zweiten Knoten 18B des
dritten Planetenradsatzes 18. Eine dritte Kupplung 30 verbindet den
zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv
mit dem zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16.
Eine erste Bremse 32 verbindet den zweiten Knoten 16B des
zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit einer Masse,
einem feststehenden Element oder einem Getriebegehäuse 50.
Eine zweite Bremse 34 verbindet den zweiten Knoten 18B des
dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit einer Masse,
einem feststehenden Element oder einem Getriebegehäuse 50.
Eine dritte Bremse 36 verbindet den dritten Knoten 18C des
dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit der Masse, dem
feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50.
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Nun
unter Bezugnahme auf 2 stellt ein Stickdiagramm ein
schematisches Layout der Ausführungsform des Siebenganggetriebes 10 gemäß der
vorliegenden Erfindung dar. In 2 wird die Nummerierung
aus dem Hebeldiagramm von 1 übernommen.
Die Kupplungen, Bremsen und Kopplungen sind entsprechend dargestellt,
wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Bauteile von
Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder
und Planetenradträger, erscheinen.
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Beispielsweise
umfasst der Planetenradsatz 14 ein Sonnenrad 14C,
ein Hohlrad 14A und einen Planetenradträger 14B,
der einen Satz Planetenräder 14D (von denen nur
eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 14C ist
mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 42 verbunden,
die bzw. das mit dem Getriebegehäuse 50 verbunden
ist, wodurch eine Rotation des Sonnenrads 14C eingeschränkt
wird. Das Hohlrad 14A ist zur gemeinsamen Rotation mit
der Antriebswelle 12 verbunden. Der Planetenträger 14B ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten
Verbindungselement 44 verbunden. Die Planetenräder 14D sind
jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad 14C als
auch dem Hohlrad 14A zu kämmen.
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Der
Planetenradsatz 16 umfasst ein Sonnenrad 16A,
ein Hohlrad 16C und einen Planetenradträger 16B,
der einen Satz Planetenräder 16D (von denen nur
eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 16A ist
zur gemeinsamen Rotation mit der Antriebswelle oder dem Antriebselement 12 und
einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 46 verbunden.
Das Hohlrad 16C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer
vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 48 und
einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 52 verbunden.
Der Planetenträger 16B ist zur gemeinsamen Rotation
mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 54 und
einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 56 verbunden.
Jedes der Planetenräder 16D ist konfiguriert,
um mit sowohl dem Sonnenrad 16A als auch dem Hohlrad 16C zu
kämmen.
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Der
Planetenradsatz 18 umfasst ein Sonnenrad 18C,
ein Hohlrad 18A und einen Planetenradträger 18B,
der einen Satz Planetenräder 18D (von denen nur
eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 18C ist
zur gemeinsamen Rotation mit der vierten Welle oder dem vierten
Verbindungselement 48 verbunden. Das Hohlrad 18A ist
zur gemeinsamen Rotation mit der Abtriebswelle oder dem Abtriebselement 20 verbunden.
Der Planetenträger 18B ist zur gemeinsamen Rotation
mit einer achten Welle oder einem achten Verbindungselement 58 und
einer neunten Welle oder einem neunten Verbindungselement 60 verbunden.
Die Planetenräder 18D sind jeweils konfiguriert,
um mit sowohl dem Sonnenrad 18C als auch dem Hohlrad 18A zu
kämmen.
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Die
Antriebswelle oder das Antriebselement 12 ist ständig
mit einer Maschine (die nicht gezeigt ist) oder mit einem Turbinenrad
eines Drehmomentwandlers (der nicht gezeigt ist) verbunden. Die
Abtriebswelle oder das Abtriebselement 20 ist ständig mit
der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (das nicht gezeigt
ist) verbunden.
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Die
Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 26, 28, 30 und
Bremsen 32, 34 und 36 sorgen für
eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der
Elemente der Planetenradsätze und des Gehäuses.
Beispielsweise ist die erste Kupplung 26 selektiv einrückbar,
um die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement 46 mit der
neunten Welle oder dem neunten Verbindungselement 60 zu
verbinden. Die zweite Kupplung 28 ist selektiv einrückbar,
um die siebte Welle oder das siebte Verbindungselement 56 mit
der neunten Welle oder dem neunten Verbindungselement 60 zu
verbinden. Die dritte Kupplung 30 ist selektiv einrückbar, um
die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 44 mit
der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 54 zu
verbinden. Die erste Bremse 32 ist selektiv einrückbar,
um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 54 mit dem
feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu
verbinden und somit eine Rotation der sechsten Welle oder des sechsten
Verbindungselements 54 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken.
Die zweite Bremse 34 ist selektiv einrückbar,
um die achte Welle oder das achte Verbindungselement 58 mit
dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu
verbinden und somit eine Rotation des achten Verbindungselements 58 relativ
zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die
dritte Bremse 36 ist selektiv einrückbar, um die fünfte
Welle oder das fünfte Verbindungselement 52 mit
dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu
verbinden und somit eine Rotation des fünften Verbindungselements 52 relativ
zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken.
Nun wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 die
Arbeitsweise der Ausführungsform des Siebenganggetriebes 10 beschrieben.
Es ist festzustellen, dass das Getriebe 10 in der Lage
ist, Drehmoment von der An triebswelle oder dem Antriebselement 12 auf
die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 20 in zumindest
sieben Vorwärtsgängen oder -drehmomentverhältnissen und
zumindest einem Rückwärtsgang oder -drehmomentverhältnis
mit aufeinander folgenden Schaltvorgängen mit einem einzigen Übergang
und einem Doppel-Overdrive zu übertragen. Jeder Vorwärts- und
Rückwärtsgang- oder jedes Vorwärts- und
Rückwärtsdrehmomentverhältnis wird durch
Einrückung von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen
(d. h. erste Kupplung 26, zweite Kupplung 28,
dritte Kupplung 30, erste Bremse 32, zweite Bremse 34 und
dritte Bremse 36) erzielt, wie es nachstehend erläutert
wird. 3 ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen
Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt,
die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen
Gangzustände zu erreichen. Ein ”X” in
dem Kasten bedeutet, dass die besondere Kupplung oder Bremse eingerückt
ist, um den gewünschten Gangzustand zu erreichen. Ein ”O” stellt
dar, dass die besondere Drehmomentübertragungseinrichtung (d.
h. eine Bremse oder Kupplung) ein oder aktiv ist, aber kein Drehmoment
transportiert. Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse
der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt,
obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft
sind, und dass sie über beträchtliche Bereiche
eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen
und Betriebskriterien des Getriebes 10 anzupassen. Ein
Beispiel der Übersetzungsverhältnisse, die unter
Verwendung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
erhalten werden können, ist in 3 ebenfalls
gezeigt. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse
abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser,
der gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten
Zahnradkonfiguration erreichbar.
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Um
einen Rückwärtsgang herzustellen, werden die dritte
Kupplung 30 und die zweite Bremse 34 eingerückt
oder aktiviert. Die dritte Kupplung 30 verbindet die zweite
Welle oder das zweite Verbindungselement 44 mit der sechsten
Welle oder dem sechsten Verbindungselement 54. Die zweite
Bremse 34 verbindet die achte Welle oder das achte Verbindungselement 58 mit
dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50,
um eine Rotation des achten Verbindungselements 58 relativ
zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken.
Gleichermaßen werden die sieben Vorwärtsgänge
durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung
erreicht, wie es in 3 gezeigt ist.
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Es
ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der
Arbeitsweise und der Gangzustände des Siebenganggetriebes 10 zuallererst
von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand
nicht speziell genannten Kupplungen oder Bremsen inaktiv oder ausgerückt
sind, und zweitens während Gangschaltvorgängen,
d. h. Wechseln des Gangzustands, zwischen zumindest benachbarten
Gangzuständen, eine in beiden Gangzuständen eingerückte
oder aktivierte Kupplung oder Bremse eingerückt oder aktiviert
bleiben wird.
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Nun
unter Bezugnahme auf 4 ist eine andere Ausführungsform
eines Siebenganggetriebes 100 in einem Hebeldiagrammformat
veranschaulicht. Das Getriebe 100 umfasst eine Antriebswelle
oder ein Antriebselement 112, einen ersten Planetenradsatz 114 mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 114A, einem zweiten Knoten 114B und
einem dritten Knoten 114C, einen zweiten Planetenradsatz 116 mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 116A, einem zweiten Knoten 116B und
einem dritten Knoten 116C, einen dritten Planetenradsatz 118 mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 118A, einem zweiten Knoten 118B und
einem dritten Knoten 118C, und eine Abtriebswelle oder
ein Abtriebselement 120.
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Die
Antriebswelle oder das Antriebselement 112 ist mit dem
dritten Knoten 114C des ersten Planetenradsatzes 114 gekoppelt.
Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 120 ist mit
dem dritten Knoten 118C des dritten Planetenradsatzes 118 gekoppelt.
Der erste Knoten 114A des ersten Planetenradsatzes 114 ist
permanent mit Masse oder dem Getriebegehäuse 150 verbunden.
Der zweite Knoten 114B des ersten Planetenradsatzes 114 ist
mit dem ersten Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 gekoppelt.
Der dritte Knoten 116C des zweiten Planetenradsatzes 116 ist
mit dem zweiten Knoten 118B des dritten Planetenradsatzes 118 gekoppelt.
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Eine
erste Kupplung 126 verbindet die Antriebswelle oder das
Antriebselement 112 und den dritten Knoten 114C des
ersten Planetenradsatzes 114 selektiv mit dem zweiten Knoten 116B des
zweiten Planetenradsatzes 116. Eine zweite Kupplung 128 verbindet
den zweiten Knoten 114B des ersten Planetenradsatzes 114 und
den ersten Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 selektiv
mit dem ersten Knoten 118A des dritten Planetenradsatzes 118.
Eine dritte Kupplung 130 verbindet den dritten Knoten 116C des
zweiten Planetenradsatzes 116 und den zweiten Knoten 118B des
dritten Planetenradsatzes 118 selektiv mit dem ersten Knoten 118A des
dritten Planetenradsatzes 118. Eine vierte Kupplung 132 verbindet
den zweiten Knoten 116B des zweiten Planetenradsatzes 116 selektiv
mit der Abtriebswelle 120 und dem dritten Knoten 118C des dritten
Planetenradsatzes 118. Eine erste Bremse 134 verbindet
den zweiten Knoten 118B des dritten Planetenradsatzes 118 selektiv
mit einer Masse, einem feststehenden Element oder einem Getriebegehäuse 150.
Eine zweite Bremse 136 verbindet den ersten Knoten 118A des
dritten Planetenradsatzes 118 selektiv mit einer Masse,
einem feststehenden Element oder einem Getriebegehäuse 150.
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Nun
unter Bezugnahme auf 5 stellt ein Stickdiagramm ein
schematisches Layout der Ausführungsform des Siebenganggetriebes 100 gemäß der
vorliegenden Erfindung dar. In 5 wird die Nummerierung
aus dem Hebeldiagramm von 4 übernommen.
Die Kupplungen, Bremsen und Kopplungen sind entsprechend dargestellt,
wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Bauteile von
Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder
und Planetenradträger, erscheinen.
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Beispielsweise
umfasst der Planetenradsatz 114 ein Sonnenrad 114A,
ein Hohlrad 114C und einen Planetenradträger 114B,
der einen Satz Planetenräder 114D (von denen nur
eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 114A ist
mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 142 verbunden,
das permanent mit Masse oder dem Getriebegehäuse 150 verbunden
ist und somit eine Rotation der ersten Welle oder des Verbindungselements 142 einschränkt.
Das Hohlrad 114C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer
zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 144 und
mit der Antriebswelle 112 verbunden. Der Planetenträger 114B ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten
Verbindungselement 146 verbunden. Die Planetenräder 114D sind
jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad 114A als auch
dem Hohlrad 114C zu kämmen.
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Der
Planetenradsatz 116 umfasst ein Sonnenrad 116A,
ein Hohlrad 116B und einen Planetenradträger 116C,
der einen ersten Satz Planetenräder 116D (von
denen nur eines gezeigt ist) und einen zweiten Satz Planetenräder 116E (von
denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 116A ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten
Verbindungselement 146 und einer vierten Welle oder einem
vierten Verbindungselement 148 verbunden. Das Hohlrad 116B ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem
fünften Verbin dungselement 152 und einer sechsten
Welle oder einem sechsten Verbindungselement 154 verbunden.
Der Planetenträger 116C ist zur gemeinsamen Rotation
mit einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 156 verbunden.
Der erste Satz Planetenräder 116D ist konfiguriert,
um jeweils mit sowohl dem Hohlrad 116B als auch dem zweiten
Satz Planetenräder 116E zu kämmen. Der
zweite Satz Planetenräder 116E ist konfiguriert,
um jeweils mit sowohl dem Sonnenrad 116A als auch dem ersten
Satz Planetenräder 116D zu kämmen.
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Der
Planetenradsatz 118 umfasst ein Sonnenrad 118A,
ein Hohlrad 118C und einen Planetenradträger 118B,
der einen Satz Planetenräder 118D (von denen nur
eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 118A ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Welle oder einem achten
Verbindungselement 158 und mit einer neunten Welle oder
einem neunten Verbindungselement 160 verbunden. Das Hohlrad 118C ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer zehnten Welle oder einem zehnten
Verbindungselement 162 und mit der Abtriebswelle oder dem
Abtriebselement 120 verbunden. Der Planetenträger 118B ist
zur gemeinsamen Rotation mit der siebten Welle oder dem siebten
Verbindungselement 156 und mit einer elften Welle oder
einem elften Verbindungselement 164 verbunden. Die Planetenräder 118D sind
jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad 118A als
auch dem Hohlrad 118C zu kämmen. Die Antriebswelle
oder das Antriebselement 112 ist ständig mit einem
Motor (der nicht gezeigt ist) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers
(der nicht gezeigt ist) verbunden. Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 120 ist
ständig mit der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe
(das nicht gezeigt ist) verbunden.
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Die
Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 126, 128, 130, 132 und
die erste Bremse 134 und die zweite Bremse 136 sorgen
für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente,
der Elemente der Planetenradsätze und des Gehäuses.
Beispielsweise ist die erste Kupplung 126 selektiv einrückbar,
um die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 144 mit
der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 152 zu
verbinden. Die zweite Kupplung 128 ist selektiv einrückbar,
um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 148 mit
der achten Welle oder dem achten Verbindungselement 158 zu
verbinden. Die dritte Kupplung 130 ist selektiv einrückbar,
um die neunte Welle oder das neunte Verbindungselement 160 mit
der elften Welle oder dem elften Verbindungselement 164 zu
verbinden. Die vierte Kupplung 132 ist selektiv einrückbar,
um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 154 mit
der zehnten Welle oder dem zehnten Verbindungselement 162 zu
verbinden. Die erste Bremse 134 ist selektiv einrückbar,
um die elfte Welle oder das elfte Verbindungselement 164 mit
dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu
verbinden und somit eine Rotation des Elements 164 relativ
zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken.
Die zweite Bremse 136 ist selektiv einrückbar,
um die neunte Welle oder das neunte Verbindungselement 160 mit dem
feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu
verbinden und somit eine Rotation des Elements 160 relativ
zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken.
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Nun
wird unter Bezugnahme auf 5 und 6 die
Arbeitsweise der Ausführungsform des Siebenganggetriebes 100 beschrieben.
Es ist festzustellen, dass das Getriebe 100 in der Lage
ist, Drehmoment von der Antriebswelle oder dem Antriebselement 112 auf
die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 120 in zumindest
sieben Vorwärtsgängen oder -drehmomentverhältnissen
und zumindest einem Rückwärtsgang oder -drehmomentverhältnis
mit aufeinander folgenden Schaltvorgängen mit einem einzigen Übergang
und einem Doppel-Overdrive zu übertragen. Jedes Vorwärts-
und Rückwärtsdrehzahlverhältnis oder
jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehmomentverhältnis
wird durch Einrückung von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen
(d. h. erste Kupplung 126, zweite Kupplung 128,
dritte Kupplung 130, vierte Kupplung 132 und erste
Bremse 134 und zweite Bremse 136) erzielt, wie
es nachstehend erläutert wird. 6 ist eine
Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen
darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die
verschiedenen Gangzustände zu erreichen. Ein ”X” in
dem Kasten bedeutet, dass die besondere Kupplung oder Bremse eingerückt
ist, um den gewünschten Gangzustand zu erreichen. Ein ”O” stellt dar,
dass die besondere Drehmomentübertragungseinrichtung (d.
h. eine Bremse oder Kupplung) ein oder aktiv ist, aber kein Drehmoment
transportiert. Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse der
verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt,
obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft
sind, und dass sie über beträchtliche Bereiche
eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen
und Betriebskriterien des Getriebes 100 anzupassen. Ein
Beispiel der Übersetzungsverhältnisse, die unter
Verwendung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
erhalten werden können, ist in 6 ebenfalls
gezeigt. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse
abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser, der
gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten Zahnradkonfiguration
erreichbar.
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Um
einen Rückwärtsgang herzustellen, werden die zweite
Kupplung 128 und die erste Bremse 134 eingerückt
oder aktiviert. Die zweite Kupplung 128 verbindet die vierte
Welle oder das vierte Verbindungselement 148 mit der achten
Welle oder dem achten Verbindungselement 158. Die erste
Bremse 134 verbindet die elfte Welle oder das elfte Verbindungselement 164 mit
dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150,
um eine Rotation des Elements 164 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken.
Gleichermaßen werden die sieben Vorwärtsgänge
durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung
erreicht, wie es in 6 gezeigt ist.
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Es
ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der
Arbeitsweise und der Gangzustände des Siebenganggetriebes 100 zuallererst
von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand
nicht speziell genannten Kupplungen oder Bremsen inaktiv oder ausgerückt
sind, und zweitens während Gangschaltvorgängen,
d. h. Wechseln des Gangzustands, zwischen zumindest benachbarten
Gangzuständen, eine in beiden Gangzuständen eingerückte
oder aktivierte Kupplung oder Bremse eingerückt oder aktiviert
bleiben wird.
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Die
Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, und
Abwandlungen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, sollen
im Schutzumfang der Erfindung liegen. Derartige Abwandlungen sind
nicht als eine Abweichung vom Gedanken und Schutzumfang der Erfindung
anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - SAE Paper
810102 ”The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis” von
Benford und Leising [0024]