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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/231,573, die am 5. August 2009 eingereicht wurde und die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen ist.
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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 fünf oder mehr 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 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 Eingangselement, ein Ausgangselement, drei 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 anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Getriebe vorgesehen, das einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz aufweist, die jeweils ein Sonnenrad, ein Trägerelement und ein Hohlrad aufweisen. Ferner ist ein Eingangselement ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden. Ein Ausgangselement ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement des dritten Planetenradsatzes verbunden. Ein erstes Verbindungselement verbindet das Trägerelement des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes. Ein zweites Verbindungselement verbindet das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Trägerelement des zweiten Planetenradsatzes. Ein drittes Verbindungselement verbindet das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes. Ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem Trägerelement des dritten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden. Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und das Trägerelement des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen sind selektiv in Kombinationen von zumindest zweien einrückbar, um zumindest fünf Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
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In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Getriebe vorgesehen, das einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz aufweist, die jeweils ein Sonnenrad, ein Trägerelement und ein Hohlrad aufweisen. Ferner ist ein Eingangselement ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden. Ein Ausgangselement ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement des dritten Planetenradsatzes verbunden. Außerdem verbindet ein erstes Verbindungselement das Trägerelement des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Trägerelement des zweiten Planetenradsatzes. Ein zweites Verbindungselement verbindet das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes. Ein drittes Verbindungselement verbindet das Trägerelement des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes. Ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes und das Eingangselement mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem Trägerelement des dritten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden. Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen sind selektiv in Kombinationen von zumindest zweien einrückbar, um zumindest fünf Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Getriebe vorgesehen, das einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz aufweist, die jeweils ein Sonnenrad, ein Trägerelement und ein Hohlrad aufweisen. Ferner ist ein Eingangselement ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbunden. Ein Ausgangselement ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement des dritten Planetenradsatzes verbunden. Ein erstes Verbindungselement verbindet das Trägerelement des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Trägerelement des zweiten Planetenradsatzes. Ein zweites Verbindungselement verbindet das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes. Ein drittes Verbindungselement verbindet das Trägerelement des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes. Ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem Trägerelement des dritten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes zu verbinden. Ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden. Ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen sind selektiv in Kombinationen von zumindest zweien einrückbar, um zumindest fünf Vorwärtsgange und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
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Weitere Merkmale, 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 Veranschaulichungszwecken und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
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1 ist ein Hebeldiagramm einer Ausführungsform eines Fünfganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Fünfganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine Wahrheitstabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungselemente 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 Fünfganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Fünfganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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6 ist eine Wahrheitstabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungselemente 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 nochmals anderen Ausführungsform eines Fünfganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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8 ist eine schematische Darstellung einer nochmals anderen Ausführungsform eines Fünfganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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9 ist eine Wahrheitstabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungselemente 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 beschränken.
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Zu Beginn ist festzustellen, dass die Ausführungsformen des Fünfgang-Automatikgetriebes der vorliegenden Erfindung eine Anordnung von permanenten mechanischen Verbindungen zwischen den Elementen der drei Planetenradsätze aufweisen. Ein zweites Bauteil oder Element eines ersten Planetenradsatzes ist permanent mit einem ersten Bauteil oder Element des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Ein drittes Bauteil oder Element des ersten Planetenradsatzes ist permanent mit einem zweiten Bauteil oder Element des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Ein erstes Bauteil oder Element eines dritten Planetenradsatzes ist permanent mit einem zweiten Bauteil oder Element des ersten Planetenradsatzes und mit dem ersten Bauteil oder Element des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt Nun unter Bezugnahme auf
1 ist eine Ausführungsform eines Fünfganggetriebes
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. In manchen Fällen können zwei Hebel zu einem einzigen Hebel, der mehr als drei Knoten (typischerweise vier Knoten) aufweist, kombiniert sein. Wenn zum Beispiel zwei Knoten an zwei unterschiedlichen Hebeln durch eine feste Verbindung verbunden sind, können sie als ein einziger Knoten an einem einzigen Hebel dargestellt werden. Die relative Länge zwischen den Knoten jedes Hebels kann dazu verwendet werden, jeweils das Hohlrad/Sonnenrad-Verhaltnis 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 der Druckschrift
SAE Paper 810102 "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis" von Genford und Leising zu finden, die hierdurch durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
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Das Getriebe 10 umfasst eine Eingangswelle oder ein Eingangselement 12, einen ersten Planetenradsatz 14, einen zweiten Planetenradsatz 16 und einen dritten Planetenradsatz 18 und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement 22. In dem Hebeldiagramm von 1 sind die Hebel für den ersten Planetenradsatz 14 und den zweiten Planetenradsatz 16 zu einem einzigen Hebel mit vier Knoten 14, 16 kombiniert worden, der aufweist: einen ersten Knoten 14A, einen zweiten Knoten 16A, 14B, einen dritten Knoten 14C, 16B und einen vierten Knoten 16C. Der dritte Planetenradsatz 18 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 18A, einen zweiten Knoten 18B und einen dritten Knoten 18C. Das Eingangselement 12 ist ständig mit dem dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt. Das Ausgangselement 22 ist mit dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt. Der zweite Knoten 14B 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 dem zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Der erste Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18 ist mit dem zweiten Knoten 16A, 14B gekoppelt.
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Eine erste Kupplung 26 verbindet den dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 und mit dem Eingangselement oder der Eingangswelle 12. Eine zweite Kupplung 28 verbindet den dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18. Eine erste Bremse 32 verbindet den ersten Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine zweite Bremse 34 verbindet den zweiten Knoten 14C, 16B selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50.
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Nun unter Bezugnahme auf 2 stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout der Ausführungsform des Fünfganggetriebes 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In 2 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 1 übernommen. Die Kupplungen 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 Sonnenradelement 14A, ein Hohlradelement 14C und ein Planetenradträgerelement 14B, das einen Satz Planetenräder 14D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 14A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 42 verbunden. Das Hohlradelement 14C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Das Planetenträgerelement 14B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 46 verbunden. Die Planetenräder 14D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 14A als auch dem Hohlradelement 14C zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 16 umfasst ein Sonnenradelement 16C, ein Hohlradelement 16A und ein Planetenradträgerelement 16B, das einen Satz Planetenräder 16D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 16C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 48 verbunden. Das Hohlradelement 16A ist zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 46 und der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 54 verbunden. Das Planetenträgerelement 16B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Die Planetenräder 16D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 16C als auch dem Hohlradelement 16A zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 18 umfasst ein Sonnenradelement 18C, ein Hohlradelement 18A und ein Planetenradträgerelement 18B, das einen Satz Planetenräder 18D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 18C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 52 und der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 verbunden. Das Hohlradelement 18A ist zur gemeinsamen Rotation mit der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 54 verbunden. Das Planetenträgerelement 18B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 56 und mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 22 verbunden. Die Planetenräder 18D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 18C als auch dem Hohlradelement 18A zu kämmen.
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Die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 ist ständig mit einer Maschine (die nicht gezeigt ist) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (der nicht gezeigt ist) verbunden. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 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 die erste Bremse 32 und die zweite Bremse 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 vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 48 mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 52 zu verbinden. Die zweite Kupplung 28 ist selektiv einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 48 mit der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 56 zu verbinden. Die erste Bremse 32 ist selektiv einrückbar, um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 42 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 42 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die zweite Bremse 34 ist selektiv einrückbar, um die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 44 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 44 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken.
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Nun wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 die Arbeitsweise der Ausführungsform des Fünfganggetriebes 10 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 10 in der Lage ist, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 in zumindest fünf Vorwärtsgängen oder -drehmomentverhältnissen und zumindest einem Rückwärtsgang oder -drehmomentverhältnis 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, 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. Ein ”G” stellt dar, dass ein Rangierschaltelement einschalten und Drehmoment transportieren muss, wenn die Getriebemoduswähleinrichtung oder der Schalthebel (Parken-, Rückwärts-, Neutral-, Fahren- oder Niedrig-Gangwähleinrichtung) von Rückwärts nach Fahren bewegt wird, und ausschalten muss, wenn zurück nach Rückwärts geschaltet wird. 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 und die zweite Bremse 34 eingerückt oder aktiviert. Die erste Kupplung 26 verbindet die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 48 mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 52. Die zweite Bremse 34 verbindet die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 44 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 44 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Gleichermaßen werden die fünf 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 Fünfganggetriebes 10 zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen 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 eingerückt oder aktiviert bleiben wird.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Getriebe 100 vorgesehen und in einer Hebeldiagrammform in 4 veranschaulicht. Das Getriebe 100 umfasst eine Eingangswelle oder ein Eingangselement 120, einen ersten Planetenradsatz 140, einen zweiten Planetenradsatz 160 und einen dritten Planetenradsatz 180 und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement 220. In dem Hebeldiagramm von 4 weist der erste Planetenradsatz 140 drei Knoten auf: einen ersten Knoten 140A, einen zweiten Knoten 140B und einen dritten Knoten 140C. Der zweite Planetenradsatz 160 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 160A, einen zweiten Knoten 160B und einen dritten Knoten 160C. Der dritte Planetenradsatz 180 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 180A, einen zweiten Knoten 180B und einen dritten Knoten 180C.
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Das Eingangselement 120 ist ständig mit dem ersten Knoten 180A des dritten Planetenradsatzes 180 gekoppelt. Das Ausgangselement 220 ist mit dem zweiten Knoten 180B des dritten Planetenradsatzes 180 gekoppelt. Der zweite Knoten 140B des ersten Planetenradsatzes 140 ist mit dem zweiten Knoten 160B des zweiten Planetenradsatzes 160 gekoppelt. Der dritte Knoten 140C des ersten Planetenradsatzes 140 ist mit dem dritten Knoten 160C des zweiten Planetenradsatzes 160C gekoppelt. Der zweite Knoten 160B des zweiten Planetenradsatzes 160 ist mit dem dritten Knoten 180C des dritten Planetenradsatzes 180 gekoppelt.
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Eine erste Kupplung 126 verbindet den ersten Knoten 180A des dritten Planetenradsatzes 180 und das Eingangselement oder die Eingangswelle 120 selektiv mit dem ersten Knoten 160A des zweiten Planetenradsatzes 160. Eine zweite Kupplung 128 verbindet den zweiten Knoten 180B des dritten Planetenradsatzes 180 und das Ausgangselement oder die Ausgangswelle 220 selektiv mit dem ersten Knoten 160A des zweiten Planetenradsatzes 160. Eine erste Bremse 132 verbindet den dritten Knoten 140C des ersten Planetenradsatzes 140 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150. Eine zweite Bremse 134 verbindet den ersten Knoten 140A des ersten Planetenradsatzes 140 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150.
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Nun unter Bezugnahme auf 5 stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout der Ausführungsform des Fünfganggetriebes 100 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In 5 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 4 übernommen. Die Kupplungen 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 140 ein Sonnenradelement 140A, ein Hohlradelement 140C und ein Planetenradträgerelement 140B, das einen Satz Planetenräder 140D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 140A ist mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150 durch eine erste Welle oder ein erstes Verbindungselement 142 verbunden. Das Hohlradelement 140C ist mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 144 und einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 146 verbunden. Das Planetenträgerelement 140B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 148 verbunden. Die Planetenräder 140D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 140A als auch dem Hohlradelement 140C zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 160 umfasst ein Sonnenradelement 160A, ein Hohlradelement 160C und ein Planetenradträgerelement 160B, das einen Satz Planetenräder 160D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 160A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 152 und einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 154 verbunden. Das Hohlradelement 160C ist zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 146 verbunden. Das Planetenträgerelement 160B ist zur gemeinsamen Rotation mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 148 und einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 156 verbunden. Die Planetenräder 160D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 160A als auch dem Hohlradelement 160C zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 180 umfasst ein Sonnenradelement 180A, ein Hohlradelement 180C und ein Planetenradträgerelement 180B, das einen Satz Planetenräder 180D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 180A ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 120 verbunden. Das Hohlradelement 180C ist zur gemeinsamen Rotation mit der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 156 verbunden. Das Planetenträgerelement 180B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Welle oder einem achten Verbindungselement 158 und einer Ausgangswelle oder einem Ausgangselement 220 verbunden. Die Planetenräder 180D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 180A als auch dem Hohlradelement 180C zu kämmen.
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Die Eingangswelle oder das Eingangselement 120 ist ständig mit einer Maschine (die nicht gezeigt ist) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (der nicht gezeigt ist) oder einer Eingangskupplung (die nicht gezeigt ist) verbunden. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 220 ist ständig mit der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (das nicht gezeigt ist) verbunden.
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Die Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 126, 128 und die erste Bremse 132 und die zweite Bremse 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 Eingangswelle oder das Eingangselement 120 mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 152 zu verbinden. Die zweite Kupplung 128 ist selektiv einrückbar, um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 154 mit der achten Welle oder dem achten Verbindungselement 158 zu verbinden. Die erste Bremse 132 ist selektiv einrückbar, um die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 144 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 144 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken. Die zweite Bremse 134 ist selektiv einrückbar, um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 142 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 142 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken.
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Nun wird unter Bezugnahme auf 4 und 5 die Arbeitsweise der Ausführungsform des Fünfganggetriebes 100 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 100 in der Lage ist, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement 120 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 220 in zumindest fünf Vorwärtsgängen oder -drehmomentverhältnissen und zumindest einem Rückwärtsgang oder -drehmomentverhältnis 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, 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. Ein ”G” stellt dar, dass ein Rangierschaltelement einschalten und Drehmoment transportieren muss, wenn die Getriebemoduswähleinrichtung oder der Schalthebel (Parken-, Rückwärts-, Neutral-, Fahren- oder Niedrig-Gangwähleinrichtung) von Rückwärts nach Fahren bewegt wird, und ausschalten muss, wenn zurück nach Rückwärts geschaltet wird. 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 und die erste Bremse 132 eingerückt oder aktiviert. Die erste Kupplung 126 verbindet die Eingangswelle oder das Eingangselement 120 mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 152. Die erste Bremse 132 verbindet die zweite Welle oder das zweite Verbindungselement 144 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150, um eine Rotation des Elements 144 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken. Gleichermaßen werden die fünf Vorwärtsgange 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 Fünfganggetriebes 100 zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen 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 eingerückt oder aktiviert bleiben wird.
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In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Getriebe 200 vorgesehen und in einer Hebeldiagrammform in 7 veranschaulicht. Das Getriebe 200 umfasst eine Eingangswelle oder ein Eingangselement 320, einen ersten Planetenradsatz 240, einen zweiten Planetenradsatz 260 und einen dritten Planetenradsatz 280 und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement 420. In dem Hebeldiagramm von 7 weist der erste Planetenradsatz 240 drei Knoten auf: einen ersten Knoten 240A, einen zweiten Knoten 240B und einen dritten Knoten 240C. Der zweite Planetenradsatz 260 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 260A, einen zweiten Knoten 260B und einen dritten Knoten 260C. Der dritte Planetenradsatz 280 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 280A, einen zweiten Knoten 280B und einen dritten Knoten 280C.
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Das Eingangselement 320 ist ständig mit dem ersten Knoten 280A des dritten Planetenradsatzes 280 gekoppelt. Das Ausgangselement 420 ist mit dem zweiten Knoten 280B des dritten Planetenradsatzes 280 gekoppelt. Der zweite Knoten 240B des ersten Planetenradsatzes 240 ist mit dem dritten Knoten 260C des zweiten Planetenradsatzes 260 gekoppelt. Der dritte Knoten 240C des ersten Planetenradsatzes 240 ist mit dem ersten Knoten 260A des zweiten Planetenradsatzes 260C gekoppelt. Der dritte Knoten 260C des zweiten Planetenradsatzes 260 ist mit dem dritten Knoten 280C des dritten Planetenradsatzes 280 gekoppelt.
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Eine erste Kupplung 226 verbindet den ersten Knoten 260A des zweiten Planetenradsatzes 260 selektiv mit dem zweiten Knoten 280B des zweiten Planetenradsatzes 280 und dem Ausgangselement oder der Ausgangswelle 420. Eine zweite Kupplung 228 verbindet den ersten Knoten 260A des zweiten Planetenradsatzes 260 selektiv mit dem ersten Knoten 280A des dritten Planetenradsatzes 280 und dem Eingangselement oder der Eingangswelle 320. Eine erste Bremse 232 verbindet den zweiten Knoten 260B des zweiten Planetenradsatzes 260 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 250. Eine zweite Bremse 234 verbindet den ersten Knoten 240A des ersten Planetenradsatzes 240 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 250.
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Nun unter Bezugnahme auf 8 stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout der Ausführungsform des Fünfganggetriebes 200 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In 8 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 7 übernommen. Die Kupplungen 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 240 ein Sonnenradelement 240A, ein Hohlradelement 240C und ein Planetenradträgerelement 240B, das einen Satz Planetenräder 240D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 240A ist mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 250 durch eine erste Welle oder ein erstes Verbindungselement 242 verbunden. Das Hohlradelement 240C ist mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 244 verbunden. Das Planetenträgerelement 240B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 246 verbunden. Die Planetenräder 240D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 240A als auch dem Hohlradelement 240C zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 260 umfasst ein Sonnenradelement 260A, ein Hohlradelement 260B und ein Planetenradträgerelement 260C, das einen ersten Satz Planetenräder 260D (von denen nur eines gezeigt ist) und einen zweiten Satz Planetenräder 260E (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 260A ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement 244 und einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 248 verbunden. Das Hohlradelement 260B ist mit einer ersten Bremse 232 verbunden, um das Element 260B selektiv mit dem Getriebegehäuse 250 zu verbinden. Das Planetenträgerelement 260C ist zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 246 und einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 252 verbunden. Der erste Satz Planetenräder 260D ist konfiguriert, um jeweils mit sowohl dem Sonnenradelement 260A als auch dem zweiten Satz Planetenräder 260E zu kämmen. Der zweite Satz Planetenräder 260E ist jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Hohlradelement 260B als auch dem ersten Satz Planetenräder 260D zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 280 umfasst ein Sonnenradelement 280A, ein Hohlradelement 280C und ein Planetenradträgerelement 280B, das einen Satz Planetenräder 280D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 280A ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 320 und mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 254 verbunden. Das Hohlradelement 280C ist zur gemeinsamen Rotation mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 252 verbunden. Das Planetenträgerelement 280B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 256 und der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 420 verbunden. Die Planetenräder 280D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 280A als auch dem Hohlradelement 280C zu kämmen.
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Die Eingangswelle oder das Eingangselement 320 ist ständig mit einer Maschine (die nicht gezeigt ist) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (der nicht gezeigt ist) oder einer Eingangskupplung (die nicht gezeigt ist) verbunden. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 420 ist ständig mit der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (das nicht gezeigt ist) verbunden.
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Die Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 226, 228 und die erste Bremse 232 und die zweite Bremse 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 Eingangswelle oder das Eingangselement 248 mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 256 zu verbinden. Die zweite Kupplung 228 ist selektiv einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 248 mit der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 254 zu verbinden. Die erste Bremse 232 ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 260B mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 250 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 260B relativ zu dem Getriebegehäuse 250 einzuschränken. Die zweite Bremse 234 ist selektiv einrückbar, um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 242 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 250 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 242 relativ zu dem Getriebegehäuse 250 einzuschränken.
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Nun wird unter Bezugnahme auf 7 und 8 die Arbeitsweise der Ausführungsform des Fünfganggetriebes 200 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 200 in der Lage ist, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement 320 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 420 in zumindest fünf Vorwärtsgängen oder -drehmomentverhältnissen und zumindest einem Rückwärtsgang oder -drehmomentverhältnis 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, 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. Ein ”G” stellt dar, dass ein Rangierschaltelement einschalten und Drehmoment transportieren muss, wenn die Getriebemoduswähleinrichtung oder der Schalthebel (Parken-, Rückwärts-, Neutral-, Fahren- oder Niedrig-Gangwähleinrichtung) von Rückwärts nach Fahren bewegt wird, und ausschalten muss, wenn zurück nach Rückwärts geschaltet wird. 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 zweite Kupplung 228 und die erste Bremse 232 eingerückt oder aktiviert. Die zweite Kupplung 228 verbindet die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 248 mit der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 254. Die erste Bremse 232 verbindet das Hohlrad 260B mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 250, um eine Rotation des Elements 260B relativ zu dem Getriebegehäuse 250 einzuschränken. Gleichermaßen werden die fünf Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht, wie es in 9 gezeigt ist.
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Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und der Gangzustände des Fünfganggetriebes 200 zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen 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 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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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- SAE Paper 810102 ”The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis” von Genford und Leising [0022]
