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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 acht Gänge, vier 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 für neue und verbesserte Getriebekonfigurationen,
die ein verbessertes Leistungsvermögen, insbesondere von den
Standpunkten des Wirkungsgrades, des Ansprechvermögens
und des ruhigen Betriebes aus, sowie einen verbesserten Bauraum,
primär reduzierte Größe und reduziertes
Gewicht, zeigen, im Wesentlichen konstant. Dementsprechend gibt
es einen Bedarf für ein verbessertes, kosteneffektives
und kompaktes Mehrganggetriebe.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
ist ein Getriebe vorgesehen, das ein Antriebselement, ein Abtriebselement,
vier Planetenradsätze, mehrere Kopplungselemente 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 umfasst das Getriebe ein Antriebselement,
ein Abtriebselement, einen ersten, zweiten, dritten und vierten
Planetenradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und drittes Element
aufweisen, wobei das dritte Element des dritten Planetenradsatzes
an einer Außenfläche des ersten Elements des zweiten
Planetenradsatzes gebildet ist, wobei das dritte Element des dritten
Planetenradsatzes eine Innenfläche umfasst, die einen internen Hohlraum
definiert, wobei das erste, zweite und dritte Element des zweiten
Planetenradsatzes in dem internen Hohlraum angeordnet sind, und
wobei das Antriebselement ständig mit dem zweiten Element
des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist und das Abtriebselement
ständig mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes
und/oder dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist.
Ein erstes Verbindungselement verbindet das erste Element des ersten
Planetenradsatzes ständig mit dem zweiten Element des vierten
Planetenradsatzes, ein zweites Verbindungselement verbindet das
zweite Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit
dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes, ein drittes Verbindungselement
verbindet das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig
mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes, und ein viertes
Verbindungselement verbindet das erste Element des zweiten Planetenradsatzes
ständig mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes.
Ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv
einrückbar, um das erste Element des dritten Planetenradsatzes
mit dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes zu verbinden.
Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv
einrückbar, um das erste Element des zweiten Planetenradsatzes
und/oder das dritte Element des dritten Planetenradsatzes mit dem
dritten Element des vierten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein
dritter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv
einrückbar, um das Antriebselement und/oder das zweite
Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des
vierten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus
ist selektiv einrückbar, um das dritte Element des ersten
Planetenradsatzes und/oder das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes
mit einem feststehenden Element zu verbinden. Ein fünfter
Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar,
um das erste Element des vierten Planetenradsatzes mit dem feststehenden
Element zu verbinden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen
sind selektiv in Kombinationen von zumindest dreien einrückbar,
um zumindest acht Vorwärtsgänge und zumindest
einen Rückwärtsgang zwischen dem Antriebselement
und dem Abtriebselement herzustellen.
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In
einer anderen Ausführungsform umfasst das Getriebe ein
Antriebselement, ein Abtriebselement, einen ersten, zweiten, dritten
und vierten Planetenradsatz, die jeweils ein erstes, zweites und
drittes Element aufweisen, wobei das dritte Element des dritten
Planetenradsatzes an einer Außenfläche des ersten
Elements des zweiten Planetenradsatzes gebildet ist, wobei das dritte
Element des dritten Planetenradsatzes eine Innenfläche
umfasst, die einen internen Hohlraum definiert, wobei das erste, zweite und
dritte Element des zweiten Planetenradsatzes in dem internen Hohlraum
angeordnet sind, und wobei das Antriebselement ständig
mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden
ist und das Abtriebselement ständig mit dem zweiten Element
des ersten Planetenradsatzes und/oder dem ersten Element des dritten
Planetenradsatzes verbunden ist. Ein erstes Verbindungselement verbindet
das erste Element des ersten Planetenradsatzes ständig
mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes, Ein zweites
Verbindungselement verbindet das zweite Element des ersten Planetenradsatzes
ständig mit dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes,
ein drittes Verbindungselement verbindet das dritte Element des
ersten Planetenradsatzes ständig mit dem dritten Element
des zweiten Planetenradsatzes, und ein viertes Verbindungselement
verbindet das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ständig
mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes. Ein erster
Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar,
um das zweite Element des dritten Planetenradsatzes mit dem dritten
Element des vierten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein zweiter
Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar,
um das erste Element des zweiten Planetenradsatzes und/oder das
dritte Element des dritten Planetenradsatzes mit dem dritten Element
des vierten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus
ist selektiv einrückbar, um das Antriebselement und/oder
das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem dritten
Element des vierten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein vierter
Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar,
um das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und/oder das
dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mit einem feststehenden
Element zu verbinden. Ein fünfter Drehmomentübertragungsmechanismus
ist selektiv einrückbar, um das erste Element des vierten
Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden. Die
Drehmomentübertragungsmechanismen sind selektiv in Kombinationen
von zumindest dreien einrückbar, um zumindest acht Vorwärtsgänge
und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem
Antriebselement und dem Abtriebselement herzustellen.
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In
noch einer anderen Ausführungsform umfasst das Getriebe
ein Antriebselement, ein Abtriebselement, einen ersten, zweiten,
dritten und vierten Planetenradsatz, die jeweils ein erstes, zweites
und drittes Element aufweisen, wobei das dritte Element des dritten
Planetenradsatzes an einer Außenfläche des ersten
Elements des zweiten Planetenradsatzes gebildet ist, wobei das dritte
Element des dritten Planetenradsatzes eine Innenfläche
umfasst, die einen internen Hohlraum definiert, wobei das erste,
zweite und dritte Element des zweiten Planetenradsatzes in dem internen
Hohlraum angeordnet sind, und wobei das Antriebselement ständig
mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden
ist und das Abtriebselement ständig mit dem zweiten Element
des ersten Planetenradsatzes verbunden ist. Ein erstes Verbindungselement
verbindet das erste Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit
dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes, Ein zweites Verbindungselement
verbindet das erste Element des dritten Planetenradsatzes ständig
mit dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes, ein drittes
Verbindungselement verbindet das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig
mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes, und ein viertes
Verbindungselement verbindet das erste Element des zweiten Planetenradsatzes
ständig mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes.
Ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv
einrückbar, um das Abtriebselement und/oder das zweite
Element des ersten Planetenradsatzes mit dem zweiten Element des
dritten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus
ist selektiv einrückbar, um das dritte Element des dritten Planetenradsatzes
und/oder das erste Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem
zweiten Element des dritten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein
dritter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv
einrückbar, um das Antriebselement und/oder das zweite
Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des
vierten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus
ist selektiv einrückbar, um das dritte Element des ersten
Planetenradsatzes und/oder das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes
mit einem feststehenden Element zu verbinden. Ein fünfter
Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar,
um das erste Element des vierten Planetenradsatzes mit dem feststehenden
Element zu verbinden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen
sind selektiv in Kombinationen von zumindest dreien einrückbar,
um zumindest acht Vorwärtsgänge und zumindest
einen Rückwärtsgang zwischen dem Antriebselement
und dem Abtriebselement herzustellen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist jeder der Planetenradsätze
ein Sonnenrad, einen Träger und Hohlrad auf.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die Drehmomentübertragungseinrichtungen
drei Kupplungen und zwei Bremsen.
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Gemäß noch
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Getriebe
ein Vorderradantriebsgetriebe.
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Weitere
Aufgaben, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen
deutlich werden, in denen gleiche Bezugszeichen auf das gleiche
Bauteil, Element oder Merkmal verweisen.
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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 Achtganggetriebes
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Achtganggetriebes
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 Ausführungsform eines Achtganggetriebes
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Achtganggetriebes
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine Wahrheitstabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen
Drehmomentübertragungsmechanismen in jedem der verfügbaren Vorwärts-
und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse
des in den 4 und 5 veranschaulichten
Getriebes darstellt;
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7 ist
ein Hebeldiagramm einer Ausführungsform eines Achtganggetriebes
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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8 ist
eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Achtganggetriebes
gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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9 ist
eine Wahrheitstabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen
Drehmomentübertragungsmechanismen in jedem der verfügbaren Vorwärts-
und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse
des in den 7 und 8 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 Achtganggetriebes 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 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.
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, einen vierten Planetenradsatz 20 mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 20A, einem zweiten Knoten 20B und
einem dritten Knoten 20C, und eine Abtriebswelle oder ein
Abtriebselement 22.
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Die
Antriebswelle oder das Antriebselement 12 ist mit dem zweiten
Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt.
Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 22 ist mit dem
zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 gekoppelt.
Der erste Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 ist
mit dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt.
Der zweite Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 ist
mit dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt.
Der dritte Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 ist
mit dem dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt.
Der erste Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 ist
mit dem dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt.
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Eine
erste Kupplung 26 verbindet den ersten Knoten 18A des
dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit dem dritten Knoten 20C des
vierten Planetenradsatzes 20. Eine zweite Kupplung 28 verbindet
den ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 und
den dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv
mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20.
Eine dritte Kupplung 30 verbindet den zweiten Knoten 16B des
zweiten Planetenradsatzes 16 und das Antriebselement 12 selektiv
mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20.
Eine erste Bremse 32 verbindet den dritten Knoten 14C des
ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit einer Masse, einem
feststehenden Element oder einem Getriebegehäuse 40.
Eine zweite Bremse 34 verbindet den ersten Knoten 20A des vierten
Planetenradsatzes 20 selektiv mit der Masse, dem feststehenden
Element oder dem Getriebegehäuse 40.
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Nun
unter Bezugnahme auf 2 stellt ein Stickdiagramm ein
schematisches Layout der Ausführungsform des Achtganggetriebes 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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Zum
Beispiel 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
zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten
Verbindungselement 42 und mit einer zweiten Welle oder einem
zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Das Hohlrad 14A ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten
Verbindungselement 46 verbunden. Der Planetenträger 14B ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten
Verbindungselement 48 und mit dem Abtriebselement 22 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 16C,
ein Hohlrad 16A und einen Planetenradträger 16B,
der einen Satz Planetenräder 16D (von denen nur
eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 16C ist
zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten
Verbindungselement 44 verbunden. Das Hohlrad 16A ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem fünften
Verbindungselement 50 verbunden. Der Planetenträger 16B ist
zur gemeinsamen Rotation mit dem Antriebselement 12 verbunden.
Die Planetenräder 16D sind jeweils konfiguriert,
um mit sowohl dem Sonnenrad 16C als auch dem Hohlrad 16A 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 fünften Welle oder dem
fünften Verbindungselement 50 verbunden. Das Hohlrad 18A ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer sechsten Welle oder einem sechsten
Verbindungselement 52 verbunden. Der Planetenträger 18B ist
zur gemeinsamen Rotation mit der vierten Welle oder dem vierten
Verbindungselement 48 verbunden. Die Planetenräder 18D sind jeweils
konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad 18C als auch
dem Hohlrad 18A zu kämmen.
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Der
Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenrad 20C,
ein Hohlrad 20A und einen Planetenradträger 20B,
der einen Satz Planetenräder 20D (von denen nur
eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 20C ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten
Verbindungselement 54 verbunden. Das Hohlrad 20A ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Welle oder einem achten
Verbindungselement 56 verbunden. Der Planetenträger 20B ist
zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten
Verbindungselement 46 verbunden. Die Planetenräder 20D sind
jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad 20C als
auch dem Hohlrad 20A zu kämmen.
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In
der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist das Sonnenrad 18C einstückig mit dem Hohlrad 16A des
Planetenradsatzes 16 gebildet, so dass das Sonnenrad 18C an
der Außenfläche angeordnet ist, und das Hohlrad 16A an
der Innenfläche des gleichen Elements angeordnet ist. Außerdem
definiert das Sonnenrad 18C einen internen Hohlraum, und
der Planetenradsatz 16 ist in dem internen Hohlraum angeordnet
(d. h. der Planetenradsatz 18 ist radial mit dem Planetenradsatz 16 gestapelt,
so dass der Planetenradsatz 16 in dem Planetenradsatz 18 eingebettet
ist). Es ist jedoch festzustellen, dass das Sonnenrad 18C und
das Hohlrad 16A separate Bauteile sein können,
die durch ein Verbindungselement verbunden sind, ohne vom Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die
Antriebswelle oder das Antriebselement 12 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 22 ist ständig mit
der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (das nicht gezeigt
ist) verbunden.
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Die
Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 26, 28 und 30 und
Bremsen 32 und 34 sorgen für eine selektive
Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der
Planetenradsätze und des Gehäuses. Zum Beispiel
ist die erste Kupplung 26 selektiv einrückbar,
um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 52 mit
der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 54 zu
verbinden. Die zweite Kupplung 28 ist selektiv einrückbar,
um die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 50 mit
der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 54 zu
verbinden. Die dritte Kupplung 30 ist selektiv einrückbar,
um die Antriebswelle oder das Antriebselement 12 mit der siebten
Welle oder dem siebten Verbindungselement 54 zu verbinden.
Die erste Bremse 32 ist selektiv einrückbar, um
die erste Welle oder das erste Verbindungselement 42 und
die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 44 mit
dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 40 zu
verbinden und somit eine Rotation der Elemente 42, 44 relativ
zu dem Getriebegehäuse 40 einzuschränken. Die
zweite Bremse 34 ist selektiv einrückbar, um die achte
Welle oder das achte Verbindungselement 56 mit dem feststehenden
Element oder dem Getriebegehäuse 40 zu verbinden
und somit eine Rotation des achten Verbindungselements 56 relativ
zu dem Getriebegehäuse 40 einzuschränken.
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Nun
wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 die
Arbeitsweise der Ausführungsform des Achtganggetriebes 10 beschrieben.
Es ist festzustellen, dass das Getriebe 10 in der Lage
ist, Drehmoment von der Antriebswelle oder dem Antriebselement 12 auf
die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 22 in zumindest
acht 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 und zweite
Bremse 34) 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 erste
Kupplung 26, die erste Bremse 32 und die zweite
Bremse 34 eingerückt oder aktiviert. Zum Beispiel
verbindet die erste Kupplung 26 die sechste Welle oder
das sechste Verbindungselement 52 mit der siebten Welle
oder dem siebten Verbindungselement 54. Die erste Bremse 32 verbindet
die erste Welle oder das erste Verbindungselement 42 und
die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 44 mit
dem feststehenden Element oder dem Getriebege häuse 40,
um eine Rotation der Elemente 42, 44 relativ zu
dem Getriebegehäuse 40 einzuschränken. Die
zweite Bremse 34 verbindet die achte Welle oder das achte
Verbindungselement 56 mit dem feststehenden Element oder
dem Getriebegehäuse 40, um eine Rotation des achten
Verbindungselements 56 relativ zu dem Getriebegehäuse 40 einzuschränken. Gleichermaßen
werden die acht 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 Achtganggetriebes 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 Achtganggetriebes 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, einen vierten Planetenradsatz 120 mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 120A, einem zweiten Knoten 120B und
einem dritten Knoten 120C, und eine Abtriebswelle oder
ein Abtriebselement 122.
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Die
Antriebswelle oder das Antriebselement 112 ist mit dem
zweiten Knoten 116B des zweiten Planetenradsatzes 116 gekoppelt.
Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 122 ist mit
dem zweiten Knoten 114B des ersten Planetenradsatzes 114 gekoppelt.
Der erste Knoten 114A des ersten Planetenradsatzes 114 ist
mit dem zweiten Knoten 120B des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt.
Der zweite Knoten 114B des ersten Planetenradsatzes 114 ist mit
dem ersten Knoten 118A des dritten Planetenradsatzes 118 gekoppelt.
Der dritte Knoten 114C des ersten Planetenradsatzes 114 ist
mit dem dritten Knoten 116C des zweiten Planetenradsatzes 116 gekoppelt.
Der erste Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 ist
mit dem dritten Knoten 118C des dritten Planetenradsatzes 118 gekoppelt.
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Eine
erste Kupplung 126 verbindet den zweiten Knoten 118B des
dritten Planetenradsatzes 118 selektiv mit dem dritten
Knoten 120C des vierten Planetenradsatzes 120.
Eine zweite Kupplung 128 verbindet den ersten Knoten 116A des
zweiten Planetenradsatzes 116 und den dritten Knoten 118C des dritten
Planetenradsatzes 118 selektiv mit dem dritten Knoten 120C des
vierten Planetenradsatzes 120. Eine dritte Kupplung 130 verbindet
den zweiten Knoten 116B des zweiten Planetenradsatzes 116 und das
Antriebselement 112 selektiv mit dem dritten Knoten 120C des
vierten Planetenradsatzes 120. Eine erste Bremse 132 verbindet
den dritten Knoten 114C des ersten Planetenradsatzes 114 selektiv
mit einer Masse, einem feststehenden Element oder einem Getriebegehäuse 140.
Eine zweite Bremse 134 verbindet den ersten Knoten 120A des
vierten Planetenradsatzes 120 selektiv mit der Masse, dem
feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 140.
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Nun
unter Bezugnahme auf 5 stellt ein Stickdiagramm ein
schematisches Layout der Ausführungsform des Achtganggetriebes 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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Zum
Beispiel umfasst der Planetenradsatz 114 ein Sonnenrad 114C,
ein Hohlrad 114A und einen Planetenradträger 114B,
der einen Satz Planetenräder 114D (von denen nur
eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 114C ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten
Verbindungselement 142 und mit einer zweiten Welle oder
einem zweiten Verbindungselement 144 verbunden. Das Hohlrad 114A ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 146 verbunden.
Der Planetenträger 114B ist zur gemeinsamen Rotation
mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 148 und
mit dem Abtriebselement 122 verbunden. Die Planetenräder 114D sind
jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad 114C als
auch dem Hohlrad 114A zu kämmen.
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Der
Planetenradsatz 116 umfasst ein Sonnenrad 116C,
ein Hohlrad 116A und einen Planetenradträger 116B,
der einen Satz Planetenräder 116D (von denen nur
eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 116C ist
zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten
Verbindungselement 144 verbunden. Das Hohlrad 116A ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem
fünften Verbindungselement 150 verbunden. Der
Planetenträger 116B ist zur gemeinsamen Rotation
mit dem Antriebselement 112 verbunden. Die Planetenräder 116D sind
jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad 116C als
auch dem Hohlrad 116A zu kämmen.
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Der
Planetenradsatz 118 umfasst ein Sonnenrad 118C,
ein Hohlrad 118A und einen Planetenradträger 118B,
der einen ersten Satz Planetenräder 118D (von
denen nur eines gezeigt ist) und einen zweiten Satz Planetenräder 118E (von
denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 118C ist
zur gemeinsamen Rotation mit der fünften Welle oder dem
fünften Verbindungselement 150 verbunden. Das
Hohlrad 118A ist zur gemeinsamen Rotation mit der vierten
Welle oder dem vierten Verbindungselement 148 verbunden.
Der Planetenträger 118B ist zur gemeinsamen Rotation
mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 152 verbunden.
Die Planetenräder 118D sind jeweils konfiguriert,
um mit sowohl dem Hohlrad 118A als auch den Planetenrädern 118E zu
kämmen. Die Planetenräder 118E sind jeweils
konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad 118C als auch
den Planetenrädern 118D zu kämmen.
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Der
Planetenradsatz 120 umfasst ein Sonnenrad 120C,
ein Hohlrad 120A und einen Planetenradträger 120B,
der einen Satz Planetenräder 120D (von denen nur
eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 120C ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten
Verbindungselement 154 verbunden. Das Hohlrad 120A ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Welle oder einem achten
Verbindungselement 156 verbunden. Der Planetenträger 120B ist
zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten
Verbindungselement 146 verbunden. Die Planetenräder 120D sind
jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad 120C als
auch dem Hohlrad 120A zu kämmen.
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In
der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist das Sonnenrad 118C einstückig mit dem Hohlrad 116A des
Planetenradsatzes 116 gebildet, so dass das Sonnenrad 118C an
einer Außenfläche angeordnet ist, und das Hohlrad 116A an
einer Innenfläche des gleichen Elements angeordnet ist.
Außerdem definiert das Sonnenrad 118C einen internen Hohlraum,
und der Planetenradsatz 116 ist in dem internen Hohlraum
angeordnet (d. h. der Planetenradsatz 118 ist radial mit
dem Planetenradsatz 116 gestapelt, so dass der Planetenradsatz 116 in
dem Planetenradsatz 118 eingebettet ist). Es ist jedoch
festzustellen, dass das Sonnenrad 118C und das Hohlrad 116A separate
Bauteile sein können, die durch ein Verbindungselement
verbunden sind, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.
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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 122 ist ständig mit
der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (das nicht gezeigt
ist) verbunden.
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Die
Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 126, 128 und 130 und
Bremsen 132 und 134 sorgen für eine selektive
Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze
und des Gehäuses. Zum Beispiel ist die erste Kupplung 126 selektiv
einrückbar, um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 152 mit
der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 154 zu
verbinden. Die zweite Kupplung 128 ist selektiv einrückbar,
um die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 150 mit
der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 154 zu
verbinden. Die dritte Kupplung 130 ist selektiv einrückbar,
um die Antriebswelle oder das Antriebselement 112 mit der
siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 154 zu
verbinden. Die erste Bremse 132 ist selektiv einrückbar,
um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 142 und
die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 144 mit
dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 140 zu
verbinden und somit eine Rotation der Elemente 142, 144 relativ
zu dem Getriebegehäuse 140 einzuschränken.
Die zweite Bremse 134 ist selektiv einrückbar,
um die achte Welle oder das achte Verbindungselement 156 mit
dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 140 zu verbinden
und somit eine Rotation des achten Verbindungselements 156 relativ
zu dem Getriebegehäuse 140 einzuschränken.
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Nun
wird unter Bezugnahme auf 5 und 6 die
Arbeitsweise der Ausführungsform des Achtganggetriebes 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 122 in zumindest
acht 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 126, zweite Kupplung 128,
dritte Kupplung 130, erste Bremse 132 und zweite
Bremse 134) 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 erste
Kupplung 126, die erste Bremse 132 und die zweite
Bremse 134 eingerückt oder aktiviert. Zum Beispiel
verbindet die erste Kupplung 126 die sechste Welle oder
das sechste Verbindungselement 152 mit der siebten Welle
oder dem siebten Verbindungselement 154. Die erste Bremse 132 verbindet die
erste Welle oder das erste Verbindungselement 142 und die
zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 144 mit
dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 140,
um eine Rotation der Elemente 142, 144 relativ
zu dem Getriebegehäuse 140 einzuschränken.
Die zweite Bremse 134 verbindet die achte Welle oder das
achte Verbindungselement 156 mit dem feststehenden Element oder
dem Getriebegehäuse 140, um eine Rotation des
achten Verbindungselements 156 relativ zu dem Getriebegehäuse 140 einzuschränken.
Gleichermaßen werden die acht 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 Achtganggetriebes 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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Nun
unter Bezugnahme auf 7 ist eine andere Ausführungsform
eines Achtganggetriebes 200 in einem Hebeldiagrammformat
veranschaulicht. Das Getriebe 200 umfasst eine Antriebswelle
oder ein Antriebselement 212, einen ersten Planetenradsatz 214 mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 214A, einem zweiten Knoten 214B und
einem dritten Knoten 214C, einen zweiten Planetenradsatz 216 mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 216A, einem zweiten Knoten 216B und
einem dritten Knoten 216C, einen dritten Planetenradsatz 218 mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 218A, einem zweiten Knoten 218B und
einem dritten Knoten 218C, einen vierten Planetenradsatz 220 mit
drei Knoten: einem ersten Knoten 220A, einem zweiten Knoten 220B und
einem dritten Knoten 220C, und eine Abtriebswelle oder
ein Abtriebselement 222.
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Die
Antriebswelle oder das Antriebselement 212 ist mit dem
zweiten Knoten 216B des zweiten Planetenradsatzes 216 gekoppelt.
Die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 222 ist mit
dem zweiten Knoten 214B des ersten Planetenradsatzes 214 gekoppelt.
Der erste Knoten 214A des ersten Planetenradsatzes 214 ist
mit dem zweiten Knoten 220B des vierten Planetenradsatzes 220 gekoppelt.
Der erste Knoten 218A des dritten Planetenradsatzes 218 ist mit
dem dritten Knoten 220C des vierten Planetenradsatzes 220 gekoppelt.
Der dritte Knoten 214C des ersten Planetenradsatzes 214 ist
mit dem dritten Knoten 216C des zweiten Planetenradsatzes 216 gekoppelt.
Der erste Knoten 216A des zweiten Planetenradsatzes 216 ist
mit dem dritten Knoten 218C des dritten Planetenradsatzes 218 gekoppelt.
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Eine
erste Kupplung 226 verbindet den zweiten Knoten 214B des
ersten Planetenradsatzes 214 und das Abtriebselement 222 selektiv
mit dem zweiten Knoten 218B des dritten Planetenradsatzes 218. Eine
zweite Kupplung 228 verbindet den ersten Knoten 216A des
zweiten Planetenradsatzes 216 und den dritten Knoten 218C des
dritten Planetenradsatzes 218 selektiv mit dem zweiten
Knoten 218B des dritten Planetenradsatzes 218.
Eine dritte Kupplung 230 verbindet den zweiten Knoten 216B des
zweiten Planetenradsatzes 216 und das Antriebselement 212 selektiv
mit dem dritten Knoten 220C des vierten Planetenradsatzes 220.
Eine erste Bremse 232 verbindet den dritten Knoten 214C des
ersten Planetenradsatzes 214 selektiv mit einer Masse,
einem feststehenden Element oder einem Getriebegehäuse 240. Eine
zweite Bremse 234 verbindet den ersten Knoten 220A des
vierten Planetenradsatzes 220 selektiv mit der Masse, dem
feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 240.
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Nun
unter Bezugnahme auf 8 stellt ein Stickdiagramm ein
schematisches Layout der Ausführungsform des Achtganggetriebes 200 gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. In 8 wird die Nummerierung aus
dem Hebeldiagramm von 7 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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Zum
Beispiel umfasst der Planetenradsatz 214 ein Sonnenrad 214C,
ein Hohlrad 214A und einen Planetenradträger 214B,
der einen Satz Planetenräder 214D (von denen nur
eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 214C ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten
Verbindungselement 242 und mit einer zweiten Welle oder
einem zweiten Verbindungselement 244 verbunden. Das Hohlrad 214A ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 246 verbunden.
Der Planetenträger 214B ist zur gemeinsamen Rotation
mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbin dungselement 248 und
mit dem Abtriebselement 222 verbunden. Die Planetenräder 214D sind
jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad 214C als
auch dem Hohlrad 214A zu kämmen.
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Der
Planetenradsatz 216 umfasst ein Sonnenrad 216C,
ein Hohlrad 216A und einen Planetenradträger 216B,
der einen Satz Planetenräder 216D (von denen nur
eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 216C ist
zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten
Verbindungselement 244 verbunden. Das Hohlrad 216A ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem
fünften Verbindungselement 250 verbunden. Der
Planetenträger 216B ist zur gemeinsamen Rotation
mit dem Antriebselement 212 verbunden. Die Planetenräder 216D sind
jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad 216C als
auch dem Hohlrad 216A zu kämmen.
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Der
Planetenradsatz 218 umfasst ein Sonnenrad 218C,
ein Hohlrad 218B und einen Planetenradträger 218A,
der einen ersten Satz Planetenräder 218D (von
denen nur eines gezeigt ist) und einen zweiten Satz Planetenräder 218E (von
denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 218C ist
zur gemeinsamen Rotation mit der fünften Welle oder dem
fünften Verbindungselement 250 verbunden. In einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist das Sonnenrad 218C einstückig mit dem Hohlrad 216A des
Planetenradsatzes 216 gebildet. Das Hohlrad 218B ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer sechsten Welle oder einem sechsten
Verbindungselement 252 verbunden. Der Planetenträger 218A ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten
Verbindungselement 254 verbunden. Die Planetenräder 218D sind jeweils
konfiguriert, um mit sowohl den Planetenrädern 218E als
auch dem Hohlrad 218B zu kämmen. Die Planetenräder 218E sind
jeweils konfigu riert, um mit sowohl den Planetenrädern 218D als
auch dem Sonnenrad 218C zu kämmen.
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Der
Planetenradsatz 220 umfasst ein Sonnenrad 220C,
ein Hohlrad 220A und einen Planetenradträger 220B,
der einen Satz Planetenräder 220D (von denen nur
eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 220C ist
zur gemeinsamen Rotation mit der siebten Welle oder dem siebten
Verbindungselement 254 verbunden. Das Hohlrad 220A ist
zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Welle oder einem achten
Verbindungselement 256 verbunden. Der Planetenträger 220B ist
zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten
Verbindungselement 246 verbunden. Die Planetenräder 220D sind
jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad 220C als
auch dem Hohlrad 220A zu kämmen.
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In
der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist das Sonnenrad 218C einstückig mit dem Hohlrad 216A des
Planetenradsatzes 216 gebildet, so dass das Sonnenrad 218C an
einer Außenfläche angeordnet ist, und das Hohlrad 216A an
einer Innenfläche des gleichen Elements angeordnet ist.
Außerdem definiert das Sonnenrad 218C einen internen
Hohlraum, und der Planetenradsatz 216 ist in dem internen
Hohlraum angeordnet (d. h. der Planetenradsatz 218 ist
radial mit dem Planetenradsatz 216 gestapelt, so dass der
Planetenradsatz 216 in dem Planetenradsatz 218 eingebettet
ist). Es ist jedoch festzustellen, dass das Sonnenrad 218C und
das Hohlrad 216A separate Bauteile sein können,
die durch ein Verbindungselement verbunden sind, ohne vom Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die
Antriebswelle oder das Antriebselement 212 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 222 ist ständig mit
der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (das nicht gezeigt
ist) verbunden.
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Die
Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 226, 228 und 230 und
Bremsen 232 und 234 sorgen für eine selektive
Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze
und des Gehäuses. Zum Beispiel ist die erste Kupplung 226 selektiv
einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 248 und
das Abtriebselement 222 mit der sechsten Welle oder dem
sechsten Verbindungselement 252 zu verbinden. Die zweite
Kupplung 228 ist selektiv einrückbar, um die fünfte
Welle oder das fünfte Verbindungselement 250 mit
der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 252 zu
verbinden. Die dritte Kupplung 230 ist selektiv einrückbar,
um die Antriebswelle oder das Antriebselement 212 mit der siebten
Welle oder dem siebten Verbindungselement 254 zu verbinden.
Die erste Bremse 232 ist selektiv einrückbar,
um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 242 und
die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 244 mit
dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 240 zu
verbinden und somit eine Rotation der Elemente 242, 244 relativ
zu dem Getriebegehäuse 240 einzuschränken.
Die zweite Bremse 234 ist selektiv einrückbar,
um die achte Welle oder das achte Verbindungselement 256 mit
dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 240 zu
verbinden und somit eine Rotation des achten Verbindungselements 256 relativ
zu dem Getriebegehäuse 240 einzuschränken.
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Nun
wird unter Bezugnahme auf 8 und 9 die
Arbeitsweise der Ausführungsform des Achtganggetriebes 200 beschrieben.
Es ist festzustellen, dass das Getriebe 200 in der Lage
ist, Drehmoment von der Antriebswelle oder dem Antriebselement 212 auf
die Abtriebswelle oder das Abtriebselement 222 in zumindest
acht Vorwärtsgängen oder -drehmo mentverhältnissen
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 226, zweite Kupplung 228,
dritte Kupplung 230, erste Bremse 232 und zweite
Bremse 234) erzielt, wie es nachstehend erläutert
wird. 9 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 200 anzupassen. Ein
Beispiel der Übersetzungsverhältnisse, die unter
Verwendung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erhalten
werden können, ist in 9 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 erste
Kupplung 226, die erste Bremse 232 und die zweite
Bremse 234 eingerückt oder aktiviert. Zum Beispiel
verbindet die erste Kupplung 226 die vierte Welle oder
das vierte Verbindungselement 248 und das Abtriebselement 222 mit
der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 252.
Die erste Bremse 232 verbindet die erste Welle oder das erste
Verbindungselement 242 und die zweite Welle oder das zweite
Verbindungselement 244 mit dem feststehenden Element oder
dem Getriebegehäuse 240, um eine Rotation der
Elemente 242, 244 relativ zu dem Getriebegehäuse 240 einzuschränken.
Die zweite Bremse 234 verbindet die achte Welle oder das
achte Verbindungselement 256 mit dem feststehenden Element
oder dem Getriebegehäuse 240, um eine Rotation
des achten Verbindungselements 256 relativ zu dem Getriebegehäuse 240 einzuschränken.
Gleichermaßen werden die acht Vorwärtsgänge durch
unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung
erreicht, wie es in 9 gezeigt ist.
-
Es
ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der
Arbeitsweise und der Gangzustände des Achtganggetriebes 200 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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-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - SAE Paper
810102 ”The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis” von
Benford und Leising [0024]