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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Lastschaltgetriebe, das vier
Planetenradsätze aufweist, die durch sechs Drehmomentübertragungseinrichtungen
gesteuert werden, um zumindest zehn Vorwärtsgänge
und einen Rückwärtsgang bereitzustellen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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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 ist, bestimmt die Häufigkeit,
mit der der Drehmomentbereich des Motors wiederholt durchlaufen
werden kann. Frühe Automatikgetriebe wiesen zwei Drehzahlbereiche
auf. Dies begrenzte den Gesamtdrehzahlbereich 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.
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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.
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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.
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Sieben-,
Acht-, Neun und Zehnganggetriebe bieten weitere Verbesserungen bei
der Beschleunigung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit gegenüber Sechsganggetrieben.
Wie bei den oben diskutierten Sechsganggetrieben ist jedoch die
Entwicklung von Sieben-, Acht-, Neun- und Zehnganggetrieben aufgrund
der Komplexität, Größe und Kosten behindert worden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Getriebe
bereitzustellen, das vier Planetenradsätze aufweist, die
gesteuert werden, um zumindest zehn Vorwärtsgänge
und einen Rückwärtsgang bereitzustellen.
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Die
Getriebefamilie der vorliegenden Erfindung weist vier Planetenradsätze
auf, von denen jeder ein erstes, zweites und drittes Element umfasst, wobei
die Elemente in beliebiger Reihenfolge ein Sonnenrad, ein Hohlrad
oder eine Planetenträgeranordnung umfassen können.
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Bei
dem Verweis auf den ersten, zweiten, dritten und vierten Zahnradsatz
in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen können
diese Sätze in den Zeichnungen in beliebiger Reihenfolge
mit ”erster” bis ”vierter” gezählt
sein (d. h. von links nach rechts, von rechts nach links usw.).
Zusätzlich können das erste, zweite oder dritte
Element jedes Zahnradsatzes in den Zeichnungen für jeden
Zahnradsatz in beliebiger Reihenfolge mit ”erstes” bis ”drittes” gezählt
sein (d. h. von oben nach unten, von unten nach oben usw.).
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Jeder
Träger kann entweder ein Einzelplanetenträger
(einfach) oder ein Doppelplanetenträger (zusammengesetzt)
sein. Es sind auch Ausführungsformen mit langen Planeten
möglich.
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Das
Antriebselement ist ständig mit dem zweiten Element des
vierten Planetenradsatzes verbunden. Das Abtriebselement ist ständig
mit dem zweiten Element des ersten oder dritten Planetenradsatzes
verbunden.
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Ein
erstes Verbindungselement verbindet das erste oder zweite Element
des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem zweiten oder
dritten Element des zweiten Planetenradsatzes.
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Ein
zweites Verbindungselement verbindet das erste Element des zweiten
Planetenradsatzes ständig mit dem ersten oder zweiten Element
des dritten Planetenradsatzes und mit dem dritten Element des vierten
Planetenradsatzes.
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Ein
drittes Verbindungselement verbindet das dritte Element des ersten
Planetenradsatzes ständig mit dem ersten oder dritten Element
des dritten Planetenradsatzes.
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Eine
erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Bremse,
verbindet das zweite Element des ersten Planetenradsatzes oder das
dritte Element des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit einem
feststehenden Element (Getriebegehäuse/Getriebekasten).
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Eine
zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Bremse,
verbindet das erste Element des vierten Planetenradsatzes oder das
dritte Element des dritten Planetenradsatzes selektiv mit einem
feststehenden Element (Getriebegehäuse/Getriebekasten).
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Eine
dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Kupplung,
verbindet das zweite oder dritte Element des ersten Planetenradsatzes
selektiv mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes oder
mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes.
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Eine
vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Kupplung,
verbindet das dritte Element des ersten Planetenradsatzes oder das
zweite Element des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem ersten
oder zweiten Element des vierten Planetenradsatzes.
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Eine
fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie
eine Kupplung, verbindet das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes
selektiv mit dem ersten Element des ersten oder vierten Planetenradsatzes.
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Eine
sechste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Kupplung,
verbindet das erste oder zweite Element des ersten Planetenradsatzes selektiv
mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes oder mit dem
ersten Element des vierten Planetenradsatzes.
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Die
sechs Drehmomentübertragungseinrichtungen sind selektiv
in Kombinationen von dreien einrückbar, um zumindest zehn
Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang
zu erzielen.
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Eine
Vielfalt von Drehzahlverhältnissen und Verhältnisspreizungen
kann durch geeignetes Wählen der Zähneverhältnisse
der Planetenradsätze realisiert werden.
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Die
obigen Merkmale und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der
besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, leicht deutlich
werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1a ist
eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein Planetengetriebe
gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
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1b ist
eine Wahrheitstabelle und ein Schaubild, die einige der Betriebseigenschaften
des in 1a gezeigten Antriebsstrangs
veranschaulichen;
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1c ist
eine schematische Darstellung des Antriebsstrangs von 1a,
der in einer Hebeldiagrammform dargestellt ist;
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2a ist
eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der ein Planetengetriebe
umfasst, das ein anderes Familienmitglied der vorliegenden Erfindung
enthält;
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2b ist
eine Wahrheitstabelle und ein Schaubild, die einige der Betriebseigenschaften
des in 2a gezeigten Antriebsstrangs
veranschaulichen; und
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2c ist
eine schematische Darstellung des Antriebsstrangs von 2a,
der in einer Hebeldiagrammform dargestellt ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in 1a ein
Antriebsstrang 10 gezeigt, der einen herkömmlichen
Motor und Drehmomentwandler 12, ein Planetengetriebe 14 und
einen herkömmlichen Achsantriebsmechanismus 16 aufweist.
Der Motor 12 kann unter Verwendung verschiedener Arten
von Kraftstoff beaufschlagt werden, um den Wirkungsgrad und die
Kraftstoffwirtschaftlichkeit einer besonderen Anwendung zu verbessern.
Derartige Kraftstoffe können beispielsweise Benzin; Diesel;
Ethanol; Dimethylether usw. umfassen.
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Das
Planetengetriebe 14 umfasst ein Antriebselement 17,
das ständig mit dem Motor 12 verbunden ist, eine
Planetenradanordnung 18 und ein Abtriebselement 19,
das ständig mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden
ist. Die Planetenradanordnung 18 umfasst vier Planetenradsätze 20, 30, 40 und 50.
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Der
Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenrad 22, ein
Hohlrad 24 und eine Planetenträgeranordnung 26.
Die Planetenträgeranordnung 26 um fasst 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.
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Der
Planetenradsatz 30 umfasst ein Sonnenrad 32, ein
Hohlrad 34 und eine Planetenträgeranordnung 36.
Die Planetenträgeranordnung 36 umfasst mehrere
Planetenräder 37, die drehbar an einem Träger 39 montiert
und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 32 als
auch dem Hohlrad 34 angeordnet sind.
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Der
Planetenradsatz 40 umfasst ein Sonnenrad 42, ein
Hohlrad 44 und eine Planetenträgeranordnung 46.
Die Planetenträgeranordnung 46 umfasst mehrere
Planetenräder 47, die an einem Träger 49 montiert
und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Hohlrad 44 als
auch dem Sonnenrad 42 angeordnet sind.
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Der
Planetenradsatz 50 umfasst ein Sonnenrad 52, ein
Hohlrad 54 und eine Planetenträgeranordnung 56.
Die Planetenträgeranordnung 56 umfasst mehrere
Planetenräder 57, die an einem Träger 59 montiert
und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Hohlrad 54 als
auch dem Sonnenrad 52 angeordnet sind.
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Die
Planetenradanordnung umfasst auch sechs Drehmomentübertragungseinrichtungen 80, 82, 84, 85, 86 und 87.
Die Drehmomentübertragungseinrichtungen 80 und 82 sind
Drehmomentübertragungseinrichtungen vom feststehenden Typ, die üblicherweise
Bremsen oder Reaktionskupplungen genannt werden. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen 84, 85, 86 und 87 sind
Drehmomentübertragungseinrichtungen vom rotierenden Typ,
die üblicherweise Kupplungen genannt werden.
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Das
Antriebselement 17 ist ständig mit der Planetenträgeranordnung 56 des
Planetenradsatzes 50 verbunden. Das Abtriebselement 19 ist
ständig mit der Planetenträgeranordnung 46 des
Planetenradsatzes 40 verbunden.
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Ein
erstes Verbindungselement 70 verbindet das Sonnenrad 22 des
Planetenradsatzes 20 ständig mit dem Hohlrad 34 des
Planetenradsatzes 30. Ein zweites Verbindungselement 72 verbindet
das Sonnenrad 32 des Planetenradsatzes 30 ständig
mit dem Sonnenrad 42 des Planetenradsatzes 40 und
mit dem Hohlrad 54 des Planetenradsatzes 50. Ein
drittes Verbindungselement 74 verbindet das Hohlrad 24 des
Planetenradsatzes 20 ständig mit dem Hohlrad 44 des
Planetenradsatzes 40.
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Eine
erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Bremse 80,
verbindet die Planetenträgeranordnung 26 des Planetenradsatzes 20 selektiv
mit dem Getriebegehäuse 60. Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung,
wie Bremse 82, verbindet das Sonnenrad 52 des
Planetenradsatzes 50 selektiv mit dem Getriebegehäuse 60.
Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 84,
verbindet die Planetenträgeranordnung 26 des Planetenradsatzes 20 selektiv
mit dem Sonnenrad 32 des Planetenradsatzes 30,
dem Sonnenrad 42 des Planetenradsatzes 40 und
dem Hohlrad 54 des Planetenradsatzes 50 über
Verbindungselement 72. Eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung,
wie Kupplung 85, verbindet die Planetenträgeranordnung 36 des
Planetenradsatzes 30 selektiv mit der Planetenträgeranordnung 56 des
Planetenradsatzes 50. Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie
Kupplung 86, verbindet das Hohlrad 34 des Planetenradsatzes 30 und
das Sonnenrad 22 des Planetenradsatzes 20 über
Verbindungselement 70 selektiv mit dem Sonnenrad 52 des
Planetenradsatzes 50. Eine sechste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie
Kupplung 87, verbindet die Planetenträ geranordnung 26 des
Planetenradsatzes 20 selektiv mit der Planetenträgeranordnung 36 des
Planetenradsatzes 30.
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Wie
es in 1b und insbesondere in der darin
offenbarten Wahrheitstabelle gezeigt ist, werden die Drehmomentübertragungseinrichtungen
selektiv in Kombinationen von dreien eingerückt, um zehn
Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang
bereitzustellen, und zwar alle mit aufeinander folgenden Schaltvorgängen
mit einem einzigen Übergang und vier Schnellgängen.
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Wie
es oben ausgeführt wurde, ist der Einrückplan
für die Drehmomentübertragungseinrichtungen in
der Wahrheitstabelle von 1b gezeigt.
Das Schaubild von 1b beschreibt die Verhältnisstufen,
die in dem oben beschriebenen Getriebe erzielt werden. Zum Beispiel
beträgt das Stufenverhältnis zwischen dem ersten
und dem zweiten Vorwärtsgang 1,67, während das
Stufenverhältnis zwischen dem Rückwärtsgang
und dem ersten Vorwärtsgang –0,83 beträgt.
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Unter
Bezugnahme auf
1c ist die in
1a gezeigte
Ausführungsform eines Antriebsstrangs
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 Planetenradsatzes 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, das
Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis eines jeden jeweiligen Zahnradsatzes darzustellen.
Diese Hebelverhältnisse werden wiederum dazu verwendet,
die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zu
ver ändern, 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. Wenn
die Einrichtung eine Bremse ist, ist ein Satz der Finger auf Masse
festgelegt. Eine weitere Erläuterung des Formats, Zwecks
und der Verwendung von Hebeldiagrammen ist in
SAE Paper
810102 "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis",
1981, verfasst von Benford, Howard, und Leising, Maurice, zu
linden, deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig
mit aufgenommen ist.
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Der
Antriebsstrang 10 umfasst ein Antriebselement 17,
das ständig mit dem Motor 12 verbunden ist, ein
Abtriebselement 19, das ständig mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden
ist, einen ersten Planetenradsatz 20A mit drei Knoten:
einem ersten Knoten 22A, einem zweiten Knoten 26A und einem
dritten Knoten 24A; einen zweiten Planetenradsatz 30A mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 32A, einem zweiten Knoten 36A und
einem dritten Knoten 34A; einen dritten Planetenradsatz 40A mit drei
Knoten: einem ersten Knoten 42A, einem zweiten Knoten 46A und
einem dritten Knoten 44A; und einen vierten Planetenradsatz 50A mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 52A, einem zweiten Knoten 56A und
einem dritten Knoten 54A.
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Das
Antriebselement 17 ist ständig mit dem Knoten 56A verbunden.
Das Abtriebselement 19 ist ständig mit dem Knoten 46A verbunden.
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Der
Knoten 22A ist ständig mit Knoten 34A über
Verbindungselement 70 verbunden. Der Knoten 32A ist
ständig mit Knoten 42A und 54A über Verbindungselement 72 verbunden.
Der Knoten 24A ist ständig mit Knoten 44A über
Verbindungselement 74 verbunden.
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Eine
erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Bremse 80,
verbindet den Knoten 26A selektiv mit dem Getriebegehäuse 60.
Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Bremse 82,
verbindet den Knoten 52A selektiv mit dem Getriebegehäuse 60.
Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 84,
verbindet die Knoten 32A, 42A und 54A selektiv über
Verbindungselement 72 mit dem Knoten 26A. Eine
vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 85,
verbindet den Knoten 36A selektiv mit dem Knoten 56A.
Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung,
wie Kupplung 86, verbindet die Knoten 34A und 22A selektiv über
Verbindungselement 70 mit dem Knoten 52A. Eine
sechste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 87,
verbindet den Knoten 26A selektiv mit dem Knoten 36A.
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Um
Verhältnisse herzustellen, werden für jeden Gangzustand
drei Drehmomentübertragungseinrichtungen eingerückt.
Die eingerückten Drehmomentübertragungseinrichtungen
sind in jeder jeweiligen Zeile von 1b durch
ein ”X” dargestellt. Um beispielsweise den Rückwärtsgang
herzustellen, werden die Bremse 80 und die Kupplungen 84, 85 eingerückt.
Die Bremse 80 bringt den Knoten 26A mit dem Getriebegehäuse 60 in
Eingriff. Die Kupplung 84 bringt die Knoten 32A, 42A und 54A über
Verbindungselement 72 mit dem Knoten 26A in Eingriff.
Die Kupplung 85 bringt den Knoten 36A mit dem
Knoten 56A in Eingriff. Gleichermaßen werden die
zehn Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer
Kupplungseinrückung wie nach 1b erreicht.
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Der
Antriebsstrang 10 und der nachstehend beschriebene Antriebsstrang 110 können
sich Bauteile mit einem Hybridfahrzeug teilen, und eine derartige
Kombination kann in einem ”Ladungsentleerungsmodus” betrieben
werden. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung ist ein ”Ladungsentleerungsmodus” ein
Modus, bei dem das Fahrzeug primär durch einen Elektromotor/Generator
mit Leistung beaufschlagt wird, so dass eine Batterie entleert oder
nahezu entleert ist, wenn das Fahrzeug sein Ziel erreicht. Mit anderen
Worten wird der Motor 12 während des Ladungsentleerungsmodus
nur bis zu dem Ausmaß betrieben, das notwendig ist, um
sicherzustellen, dass die Batterie nicht vor Erreichen des Ziels entleert
ist. Ein herkömmliches Hybridfahrzeug arbeitet in einem ”Ladungshaltemodus”,
bei dem, wenn das Batterieladeniveau unter ein vorbestimmtes Niveau
(z. B. 25%) abfällt, der Verbrennungsmotor automatisch
laufen gelassen wird, um die Batterie wieder aufzuladen. Indem das
Hybridfahrzeug in einem Ladungsentleerungsmodus betrieben wird,
kann es daher etwas oder den gesamten Kraftstoff einsparen, der
ansonsten verbraucht erden würde, um das Batterieladeniveau
von 25% in einem herkömmlichen Hybridfahrzeug aufrechtzuerhalten.
Es ist festzustellen, dass ein Hybridfahrzeug-Antriebsstrang bevorzugt
nur dann in dem Ladungsentleerungsmodus betrieben wird, wenn die
Batterie nach Erreichen des Ziels wieder aufgeladen werden kann,
indem sie in eine Energiequelle eingesteckt wird.
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BESCHREIBUNG EINER ZWEITEN
BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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In 2a ist
ein Antriebsstrang 110 gezeigt, der einen herkömmlichen
Motor und Drehmomentwandler 12, ein Planetengetriebe 114 und
einen herkömmlichen Achsantriebsmechanismus 16 aufweist. Der
Motor 12 kann unter Verwendung verschiedener Arten von
Kraftstoff beaufschlagt werden, um den Wirkungsgrad und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
einer besonderen Anwendung zu verbessern. Derartige Kraftstoffe
können beispielsweise Benzin; Diesel; Ethanol; Dimethylether
usw. umfassen.
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Das
Planetengetriebe 114 umfasst ein Antriebselement 17,
das ständig mit dem Motor 12 verbunden ist, eine
Planetenradanordnung 118 und ein Abtriebselement 19,
das ständig mit dem Achsantriebsmechanismus 16 verbunden
ist. Die Planetenradanordnung 118 umfasst vier Planetenradsätze 120, 130, 140 und 150.
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Der
Planetenradsatz 120 umfasst ein Sonnenrad 122,
ein Hohlrad 124 und eine Planetenträgeranordnung 126.
Die Planetenträgeranordnung 126 umfasst mehrere
Planetenräder 127, die drehbar an einem Träger 129 montiert
und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenrad 122 als
auch dem Hohlrad 124 angeordnet sind.
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Der
Planetenradsatz 130 umfasst ein Sonnenrad 132,
ein Hohlrad 134 und eine Planetenträgeranordnung 136.
Die Planetenträgeranordnung 136 umfasst mehrere
Planetenräder 137, die drehbar an einem Träger 139 montiert
und in kämmender Beziehung mit sowohl den Sonnenrädern 132 als
auch dem Hohlrad 134 angeordnet sind.
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Der
Planetenradsatz 140 umfasst ein Sonnenrad 142,
ein Hohlrad 144 und eine Planetenträgeranordnung 146.
Die Planetenträgeranordnung 146 umfasst mehrere
Planetenräder 147, die an einem Träger 149 montiert
und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Hohlrad 144 als
auch dem Sonnenrad 142 angeordnet sind.
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Der
Planetenradsatz 150 umfasst ein Sonnenrad 152,
ein Hohlrad 154 und eine Planetenträgeranordnung 156.
Die Planetenträgeranordnung 156 umfasst mehrere
Planetenräder 157, die an einem Träger 159 mon tiert
und in kämmender Beziehung mit sowohl dem Hohlrad 154 als
auch dem Sonnenrad 152 angeordnet sind.
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Die
Planetenradanordnung umfasst auch sechs Drehmomentübertragungseinrichtungen 180, 182, 184, 185, 186 und 187.
Die Drehmomentübertragungseinrichtungen 180 und 182 sind
Drehmomentübertragungseinrichtungen vom feststehenden Typ,
die üblicherweise Bremsen oder Reaktionskupplungen genannt
werden. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen 184, 185, 186 und 187 sind Drehmomentübertragungseinrichtungen
vom rotierenden Typ, die üblicherweise Kupplungen genannt werden.
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Das
Antriebselement 17 ist ständig mit der Planetenträgeranordnung 156 des
Planetenradsatzes 150 verbunden. Das Abtriebselement 19 ist
ständig mit der Planetenträgeranordnung 136 des
Planetenradsatzes 130 verbunden.
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Ein
erstes Verbindungselement 170 verbindet die Planetenträgeranordnung 126 des
Planetenradsatzes 120 ständig mit der Planetenträgeranordnung 136 des
Planetenradsatzes 136. Ein zweites Verbindungselement 172 verbindet
das Sonnenrad 132 des Planetenradsatzes 130 ständig
mit der Planetenträgeranordnung 146 des Planetenradsatzes 140 und
mit dem Hohlrad 154 des Planetenradsatzes 150.
Ein drittes Verbindungselement 174 verbindet das Hohlrad 124 des
Planetenradsatzes 120 ständig mit dem Sonnenrad 142 des
Planetenradsatzes 140.
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Eine
erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Bremse 180,
verbindet das Hohlrad 134 des Planetenradsatzes 130 selektiv
mit dem Getriebegehäuse 160. Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung,
wie Bremse 182, verbindet das Hohlrad 144 des
Planetenradsatzes 140 selek tiv mit dem Getriebegehäuse 160.
Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 184,
verbindet das Hohlrad 124 des Planetenradsatzes 120 und das
Sonnenrad 142 des Planetenradsatzes 140 über Verbindungselement 174 selektiv
mit der Planetenträgeranordnung 156 des Planetenradsatzes 150. Eine
vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 185,
verbindet das Hohlrad 124 des Planetenradsatzes 120 und
das Sonnenrad 142 des Planetenradsatzes 140 über
Verbindungselement 174 selektiv mit dem Sonnenrad 152 des
Planetenradsatzes 150. Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung,
wie Kupplung 186, verbindet das Sonnenrad 122 des
Planetenradsatzes 120 selektiv mit dem Hohlrad 134 des
Planetenradsatzes 130. Eine sechste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie
Kupplung 187, verbindet das Sonnenrad 122 des Planetenradsatzes 120 selektiv
mit dem Sonnenrad 152 des Planetenradsatzes 150.
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Wie
es in 2b und insbesondere in der darin
offenbarten Wahrheitstabelle gezeigt ist, werden die Drehmomentübertragungseinrichtungen
selektiv in Kombinationen von dreien eingerückt, um vierzehn
Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bereitzustellen,
und zwar alle mit aufeinander folgenden Schaltvorgängen
mit einem einzigen Übergang und fünf Schnellgängen.
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Wie
es oben ausgeführt wurde, ist der Einrückplan
für die Drehmomentübertragungseinrichtungen in
der Wahrheitstabelle von 2b gezeigt.
Das Schaubild von 2b beschreibt die Verhältnisstufen,
die in dem oben beschriebenen Getriebe erzielt werden. Zum Beispiel
beträgt das Stufenverhältnis zwischen dem ersten
und dem zweiten Vorwärtsgang 1,68, während das
Stufenverhältnis zwischen dem Rückwärtsgang
und dem ersten Vorwärtsgang –0,77 beträgt.
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Unter
Bezugnahme auf 2c ist die in 2a gezeigte
Ausführungsform eines Antriebsstrangs 110 in einem
Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Der Antriebsstrang 110 umfasst
ein Antriebselement 17, das ständig mit dem Motor 12 verbunden
ist, ein Abtriebselement 19, das ständig mit dem
Achsantriebsmechanismus 16 verbunden ist, einen ersten
Planetenradsatz 120A mit drei Knoten: einem ersten Knoten 122A,
einem zweiten Knoten 126A und einem dritten Knoten 124A;
einen zweiten Planetenradsatz 130A mit drei Knoten: einem
ersten Knoten 132A, einem zweiten Knoten 136A und
einem dritten Knoten 134A; einen dritten Planetenradsatz 140A mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 142A, einem zweiten Knoten 146A und
einem dritten Knoten 144A; und einen vierten Planetenradsatz 150A mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 152A, einem zweiten Knoten 156A und
einem dritten Knoten 154A.
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Das
Antriebselement 17 ist ständig mit dem Knoten 156A verbunden.
Das Abtriebselement 19 ist ständig mit den Knoten 126A und 136A verbunden.
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Der
Knoten 126A ist ständig mit Knoten 136A über
Verbindungselement 170 verbunden. Der Knoten 132A ist
ständig mit den Knoten 146A und 154A über
Verbindungselement 172 verbunden. Der Knoten 124A ist
ständig mit dem Knoten 142A über Verbindungselement 174 verbunden.
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Eine
erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Bremse 180,
verbindet den Knoten 134A selektiv mit dem Getriebegehäuse 160.
Eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Bremse 182,
verbindet den Knoten 144A selektiv mit dem Getriebegehäuse 160.
Eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 184,
verbindet die Knoten 124A und 142A selektiv über
Verbindungselement 174 mit dem Knoten 156A. Eine
vierte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung 185, verbindet
die Knoten 124A und 142A selektiv über Verbindungselement 174 mit
dem Knoten 152A. Eine fünfte Drehmomentübertragungseinrichtung,
wie Kupplung 186, verbindet den Knoten 122A selektiv mit
dem Knoten 134A. Eine sechste Drehmomentübertragungseinrichtung,
wie Kupplung 187, verbindet den Knoten 122A selektiv
mit dem Knoten 152A.
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Um
Verhältnisse herzustellen, werden für jeden Gangzustand
drei Drehmomentübertragungseinrichtungen eingerückt.
Die eingerückten Drehmomentübertragungseinrichtungen
sind in jeder jeweiligen Zeile von 2b durch
ein ”X” dargestellt. Um beispielsweise den Rückwärtsgang
herzustellen, werden die Bremsen 180, 182 und
die Kupplung 187 eingerückt. Die Bremse 180 bringt
den Knoten 134A mit dem Getriebegehäuse 160 in
Eingriff. Die Bremse 182 bringt den Knoten 144A mit
dem Getriebegehäuse 160 in Eingriff. Die Kupplung 187 bringt
den Knoten 122A mit dem Knoten 152A in Eingriff.
Gleichermaßen werden die vierzehn Vorwärtsgänge
durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungseinrückung
wie nach 2b erreicht.
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Obgleich
die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich
beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese
Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen
zur praktischen Ausführung der Erfindung im Schutzumfang
der beigefügten Ansprüche erkennen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - SAE Paper
810102 ”The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis”,
1981, verfasst von Benford, Howard, und Leising, Maurice [0041]