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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
russischen Patentanmeldung Nr. 2010112596 , die am 31. März 2010 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Mehrgang-Planetengetriebe mit Gegenwellen, die Zahnräder aufweisen, die fünf Sätze kämmender Übertragungszahnräder herstellen, und mit einem einfachen Planetenradsatz.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Kraftfahrzeuge umfassen einen Antriebsstrang, der aus einer Maschine, einem Mehrganggetriebe und einem Differenzial- oder Achsantrieb besteht. Das Mehrganggetriebe erhöht den Gesamtbetriebsbereich des Fahrzeugs, indem es zulässt, dass die Maschine ihren Drehmomentbereich mehrmals durchlaufen kann. Die Anzahl von Vorwärtsgängen oder Vorwärtsdrehzahlverhältnissen, die in dem Getriebe verfügbar ist, bestimmt die Häufigkeit, mit der der Drehmomentbereich der Maschine wiederholt durchlaufen wird. Frühe Automatikgetriebe wiesen zwei Drehzahlbereiche auf. Dies begrenzte den Gesamtdrehzahlbereich des Fahrzeugs stark und erforderte daher eine relativ große Maschine, die einen breiten Drehzahl- und Drehmomentbereich erzeugen konnte. Dies führte dazu, dass die Maschine während der Fahrt bei einem spezifischen Kraftstoffverbrauchspunkt arbeitete, der nicht der Punkt mit der höchsten Wirtschaftlichkeit war. Daher waren von Hand geschaltete Getriebe (Gegenwellengetriebe) am beliebtesten.
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Mit dem Aufkommen von Drei- und Viergang-Automatikgetrieben nahm die Beliebtheit des automatisch schaltenden (Planetenrad-)Getriebes bei den Autofahrern zu. Diese Getriebe verbesserten das Betriebsverhalten und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs. Die erhöhte Anzahl von Gängen verringert die Stufengröße zwischen Übersetzungsverhältnissen und verbessert daher die Schaltqualität des Getriebes, indem es die Übersetzungsverhältniswechsel für den Bediener bei normaler Fahrzeugbeschleunigung im Wesentlichen nicht wahrnehmbar macht.
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Mehrganggetriebe mit mehr als vier Gängen bieten weitere Verbesserungen bei der Beschleunigung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit gegenüber Drei- und Vierganggetrieben. Jedoch sind die typischerweise zunehmende Komplexität, Größe und Kosten derartiger Getriebe widerstreitende Faktoren, die deren Gebrauch in manchen Anwendungen verhindern können.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist ein Mehrganggetriebe vorgesehen, das einen einfachen Planetenradsatz und eine Drehmomentübertragung unter Verwendung von Sätzen kämmender Zahnräder und Gegenwellen benutzt. Das Getriebe umfasst ein Eingangselement, ein Ausgangselement und ein Zwischenelement, die alle koaxial sind. Es ist ein feststehendes Element, wie etwa ein Getriebekasten, vorgesehen. Das Getriebe umfasst ferner einen einfachen Planetenradsatz. Das Eingangselement, das Ausgangselement, das Zwischenelement und der einfache Planetenradsatz sind koaxial miteinander angeordnet, um eine erste Drehachse zu definieren. Eine erste und eine zweite Gegenwelle definieren jeweils eine zweite Drehachse bzw. eine dritte Drehachse. Sieben selektiv einrückbare Drehmomentübertragungsmechanismen, wie etwa Kupplungen, werden eingerückt, um Drehmoment zu übertragen und somit die verschiedenen Drehzahlverhältnisse bzw. Gänge herzustellen. So wie es hierin verwendet wird, bedeutet ”Kupplung” eine Kupplung vom rotierenden Typ oder eine Kupplung vom feststehenden Typ, die ansonsten als Bremse bezeichnet wird. Unterschiedliche der Kupplungen können Reibkupplungen, Synchroneinrichtungen, Bandkupplungen, eine selektiv einrückbare Einwegkupplung, eine Klauenkupplung oder andere Kupplungstypen sein.
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Es sind fünf Sätze kämmender Zahnräder vorgesehen, von denen einige angeordnet sind, um Drehmoment von dem Eingangselement auf die Gegenwellen zu übertragen, und von denen andere angeordnet sind, um Drehmoment von den Gegenwellen auf das Zwischenelement oder auf den einfachen Planetenradsatz zu übertragen. Die Sätze kämmender Zahnräder werden auch als Übertragungszahnräder bezeichnet. Jeder Satz kämmender Zahnräder ist axial von den anderen Sätzen kämmender Zahnräder beabstandet. Die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen sind jeweils selektiv einrückbar, um ein unterschiedliches jeweiliges Zahnrad der kämmenden Sätze Zahnräder mit einer jeweiligen der Gegenwellen oder mit dem feststehenden Element zu verbinden. Die sieben Drehmomentübertragungsmechanismen sind in unterschiedlichen Kombinationen einrückbar, um mehrere Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen. So wie es hierin verwendet wird, bedeutet ”gemeinsame Rotation” eine Rotation mit der gleichen Drehzahl (d. h. keine Relativdrehung). So wie es hierin verwendet wird, ist ”Übersetzungsverhältnis” das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements zu dem Drehmoment des Eingangselements, während ”Drehzahlverhältnis” das Verhältnis von der Drehzahl des Eingangselements zu der Drehzahl des Ausgangselements ist.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen leicht deutlich werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung in Prinzipdiagrammform eines Antriebsstrangs mit einem Mehrganggetriebe; und
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2 ist eine Wahrheitstabelle, die einige der Betriebseigenschaften des in 1 gezeigten Getriebes zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile verweisen, zeigt 1 den Antriebsstrang 10 mit einer Maschine 12 (mit E beschriftet), einem Kombinations-Gegenwellen- und Planetengetriebe 14 und einem Achsantriebsmechanismus 16 (mit FD beschriftet). Die Maschine 12 kann mit verschiedenen Arten von Kraftstoff beaufschlagt werden, um den Wirkungsgrad und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit einer besonderen Anwendung zu verbessern. Derartige Kraftstoffe können zum Beispiel Benzin, Diesel, ein Ethanol, Dimethylether usw. umfassen. Das Getriebe 14 umfasst ein Eingangselement 17, das ständig mit einem Ausgangselement der Maschine 12, wie etwa einer Kurbelwelle, optional durch einen Drehmomentwandler verbunden ist. Das Getriebe 14 umfasst ferner fünf Sätze kämmender Zahnräder, die nachstehend beschrieben sind, ein Zwischenelement 50, eine erste Gegenwelle 52, eine zweite Gegenwelle 54, einen ersten Planetenradsatz 20 und ein Ausgangselement 19, das mit dem Achsantriebsmechanismus 16 zum Liefern von Vortriebsleistung an Fahrzeugräder verbunden ist.
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Der einfache Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenradelement 22, ein Hohlradelement 24 und ein Trägerelement 26, das einen Satz Planetenräder 27 drehbar lagert. Die Planetenräder 27 kämmen mit Sonnenradelement 22 und Hohlradelement 24. Das Sonnenradelement 22 wird als das erste Element des einfachen Planetenradsatzes 20 bezeichnet und ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Zwischenelement 50 verbunden. Das Trägerelement 26 wird als das zweite Element des einfachen Planetenradsatzes 20 bezeichnet und ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Ausgangselement 19 verbunden. Das Hohlradelement 24 wird als das dritte Element des Planetenradsatzes 20 bezeichnet und ist zur gemeinsamen Rotation mit Zahnrad 92 verbunden.
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Das Getriebe 14 umfasst mehrere Wellen, die angeordnet sind, um drei unterschiedliche Drehachsen A, B und C zu definieren. Das Eingangselement 17, das Ausgangselement 19, das Zwischenelement 50 und der Planetenradsatz 20 sind koaxial und definieren eine erste Drehachse A. Eine erste Gegenwelle 52 und eine zweite Gegenwelle 54 sind parallel zu der ersten Drehachse A beabstandet und definieren jeweils eine zweite Drehachse B bzw. eine dritte Drehachse C.
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Ein erster Satz S1 kämmender Zahnräder umfasst Zahnräder 70, 60 und 80, die in einer ersten Zahnradebene P1 kämmen. Zahnrad 60 ist zur Rotation mit Eingangselement 17 verbunden. Zahnrad 70 kämmt mit Zahnrad 60 und rotiert konzentrisch um Gegenwelle 52. Zahnrad 80 kämmt mit Zahnrad 60 und rotiert konzentrisch um Gegenwelle 54. Das Eingangselement 17, Gegenwellen 52 und 54, Zwischenelement 50 und Ausgangselement 19 sind zur Rotation durch festgelegte Lager 56 abgestützt.
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Ein zweiter Satz 32 kämmender Zahnräder umfasst Zahnräder 72, 62 und 82, die in einer zweiten Zahnradebene P2 kämmen. Zahnrad 62 ist zur Rotation mit Eingangselement 17 verbunden. Zahnrad 72 kämmt mit Zahnrad 62 und rotiert konzentrisch um Gegenwelle 52. Zahnrad 82 kämmt mit Zahnrad 62 und rotiert konzentrisch um Gegenwelle 54.
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Ein dritter Satz S3 kämmender Zahnräder umfasst Zahnräder 64, 69 und 84, die in einer dritten Zahnradebene P3 kämmen. Zahnrad 64 ist zur Rotation mit Eingangselement 17 verbunden. Zahnrad 69 kämmt mit Zahnrad 64 und ist zu Rotation mit Loswelle I verbunden. Zahnrad 84 kämmt mit Zahnrad 69 und rotiert konzentrisch um Gegenwelle 54.
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Ein vierter Satz S4 kämmender Zahnräder umfasst Zahnräder 90 und 86, die in einer vierten Zahnradebene P4 kämmen. Zahnrad 90 ist zur Rotation mit Zwischenelement 50 verbunden. Zahnrad 86 kämmt mit Zahnrad 90 und ist zur Rotation mit Gegenwelle 54 verbunden.
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Ein fünfter Satz S5 kämmender Zahnräder umfasst Zahnräder 74 und 92, die in einer fünften Zahnradebene P5 kämmen. Zahnrad 74 ist zur Rotation mit Gegenwelle 52 verbunden. Zahnrad 92 kämmt mit Zahnrad 74 und ist zur Rotation mit Hohlradelement 24 verbunden.
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Das Sonnenradelement 22, Hohlradelement 24 und Planetenräder 27 des Planetenradsatzes 20 kämmen in einer sechsten Zahnradebene P6. Die Zahnradebenen P1–P6 erstrecken sich senkrecht zu dem Zeichnungsblatt in 1.
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Das Getriebe 14 umfasst ferner sieben Drehmomentübertragungsmechanismen: einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus C1, einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus C2, einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus C3, einen vierten Drehmomentübertragungsmechanismus C4, einen fünften Drehmomentübertragungsmechanismus C5, einen sechsten Drehmomentübertragungsmechanismus C6 und einen siebten Drehmomentübertragungsmechanismus C7. Drehmomentübertragungsmechanismen C3, C4, C5, C6 und C7 sind Kupplungen vom rotierenden Typ. Drehmomentübertragungsmechanismen C1 und C2 sind Kupplungen vom feststehenden Typ, die auch als Bremsen bezeichnet werden. Die Drehmomentübertragungsmechanismen C1, C5 und C6, die konzentrisch mit der Gegenwelle 52 sind, können Kupplungen vom Reibungstyp sein, während die Drehmomentübertragungsmechanismen C2, C3, C4 und C7, die konzentrisch mit Gegenwelle 54 sind, Synchroneinrichtungen sein können, die durch Schaltgabeln (nicht gezeigt) betätigt werden, wie es Fachleute verstehen. Indem alle Kupplungen vom Reibungstyp benachbart zueinander auf der gleichen Gegenwelle 52 platziert sind, sind Fluidleitungsanforderungen vereinfacht, da die Hydraulikfluidströmung zu den Kupplungen C1, C5 und C6 durch die üblichsten Versorgungskanäle erfolgen kann. Eine Vereinfachung der hydraulischen Zufuhrkanäle und das Verringern der Gesamtlänge der Zufuhrkanäle vereinfacht die Produktion des Getriebes 14 und kann eine kleinere Pumpe für das hydraulische System ermöglichen. Wenn zusätzlich nur Kupplungen C1, C5 und C6 Kupplungen vom Reibungstyp sind, dann gäbe es entsprechend der nachstehend besprochenen Einrückungstabelle von 2 nur zwei offene Kupplungen in jeder Gang, wobei Umlaufverluste begrenzt werden. Alternativ können Drehmomentübertragungsmechanismen C2, C3, C4 und C7 auch Kupplungen vom Reibungstyp sein, oder Drehmomentübertragungsmechanismen C2 und C7 können Einzel-Synchroneinrichtungen sein und Drehmomentübertragungsmechanismen C3 und C4 können doppelseitige Synchroneinrichtungen sein. Drehmomentübertragungsmechanismen C5 und C6 können ebenfalls eine doppelseitige Synchroneinrichtung sein. Die Verwendung von Synchroneinrichtungen anstelle von Kupplungen reduziert Umlaufverluste. In anderen Ausführungsformen können die Drehmomentübertragungsmechanismen noch andere Typen von Kupplungen sein.
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Der erste Drehmomentübertragungsmechanismus C1, der auch als Bremse C1 bezeichnet wird, ist eine Kupplung vom feststehenden Typ, die selektiv einrückbar ist, um Gegenwelle 52 an dem feststehenden Element 40 festzulegen, wodurch Zahnrad 74 und Hohlradelement 24 feststehend gehalten werden. Der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus C2, der auch als Bremse C2 bezeichnet wird, ist eine Kupplung vom feststehenden Typ, die selektiv einrückbar ist, um Gegenwelle 54 an dem feststehenden Element 40 festzulegen, wodurch Zahnrad 86, Zahnrad 90, Zwischenelement 50 und Sonnenradelement 22 feststehend gehalten werden. Der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus C3, der auch als Kupplung C3 bezeichnet wird, ist eine Kupplung vom rotierenden Typ, die selektiv einrückbar ist, um Zahnrad 80 zur gemeinsamen Rotation mit Gegenwelle 54 zu verbinden. Der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus C4, der auch als Kupplung C4 bezeichnet wird, ist eine Kupplung vom rotierenden Typ, die selektiv einrückbar ist, um Zahnrad 82 zur gemeinsamen Rotation mit der Gegenwelle 54 zu verbinden. Der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus C5, der auch als Kupplung C5 bezeichnet wird, ist eine Kupplung vom rotierenden Typ, die selektiv einrückbar ist, um Zahnrad 70 zur gemeinsamen Rotation mit Gegenwelle 52 zu verbinden. Der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus C6, der auch als Kupplung C6 bezeichnet wird, ist eine Kupplung vom rotierenden Typ, die selektiv einrückbar ist, um Zahnrad 72 zur gemeinsamen Rotation mit Gegenwelle 52 zu verbinden. Der siebte Drehmomentübertragungsmechanismus C7, der auch als Kupplung C7 bezeichnet wird, ist selektiv einrückbar, um Zahnrad 84 zur gemeinsamen Rotation mit Gegenwelle 54 zu verbinden.
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Wie es in der Wahrheitstabelle von 2 gezeigt ist, sind die Drehmomentübertragungsmechanismen C1, C2, C3, C4, C5, C6 und C7 selektiv in Zweierkombinationen einrückbar, um bis zu zehn Vorwärtsgänge bzw. Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und einen Rückwärtsgang bzw. ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis (als Gangzustände aufgelistet) vorzusehen. Numerische Übersetzungsverhältnisse, die den Drehzahlverhältnissen bzw. Gängen entsprechen, sind in 2 aufgelistet. Das Übersetzungsverhältnis ist das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements 19 zu dem Drehmoment des Eingangselements 17.
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Der dritte (3.) und der siebte (7.) Vorwärtsgang sind in Klammern aufgelistet, da sie optional sind. Das Getriebe 14 wäre ein Achtganggetriebe, wenn keines dieser Drehzahlverhältnisse verfügbar wäre, oder ein Neunganggetriebe, wenn nur eines dieser zwei Drehzahlverhältnisse verfügbar wäre.
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Die in 2 aufgeführten numerischen Übersetzungsverhältnisse resultieren aus den Zähnezahlen, die die folgenden Übersetzungsverhältnisse herstellen. Das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 70 und von Zahnrad 80 zu Zahnrad 60 beträgt –0,5. Das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 72 und von Zahnrad 82 zu Zahnrad 62 beträgt –1,0. Das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 84 zu Zahnrad 64 beträgt +1,0. Das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 90 zu Zahnrad 86 beträgt –2,0. Das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 92 zu Zahnrad 74 beträgt –1,5. Das Übersetzungsverhältnis von Hohlradelement 24 zu Sonnenradelement 22 beträgt –2,5, wobei angenommen wird, dass das Trägerelement 26 angehalten ist (nur zu Berechnungszwecken).
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Mit den Zähnezahlen, die zu den oben aufgelisteten Übersetzungsverhältnissen führen, gibt es acht Drehzahlverhältnisse ins Langsame (1. bis 8.) und zwei Overdrive-Drehzahlverhältnisse (9. und 10.), die zu den in 2 aufgelisteten Verhältnisstufen führen. Wie es aus 2 ersichtlich ist, sind die Übersetzungsverhältnisstufen in dem dritten (3.) bis zehnten (10.) Vorwärtsgang relativ gleichmäßig, was zu einem glatten Schaltgefühl und einer erhöhten Kraftstoffwirtschaftlichkeit führt, da die Maschine 12 in jedem Gang nur über einen engen Drehzahlbereich arbeiten muss.
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Um den Rückwärtsgang (RW) herzustellen, werden Bremse C1 und Kupplung C7 eingerückt. Weil Bremse C1 eingerückt ist, wird das Hohlradelement 24 feststehend gehalten. Weil Kupplung C7 eingerückt ist, wird Drehmoment durch kämmende Zahnräder 64, 69 und 84 längs Gegenwelle 54, durch kämmende Zahnräder 86 und 90 auf Sonnenradelement 22, und durch Planetenradsatz 20 auf Ausgangselement 19 übertragen. Das Ausgangselement 19 rotiert in einer entgegengesetzten Richtung bezüglich des Eingangselements 17.
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Um den ersten Gang (1.) herzustellen, werden Bremse C1 und Kupplung C4 eingerückt. Weil Bremse C1 eingerückt ist, wird das Hohlradelement 24 feststehend gehalten. Weil Kupplung C4 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 62, 82 zu Gegenwelle 54, durch kämmende Zahnräder 86, 90 zu Sonnenradelement 22, und durch Planetenradsatz 20 zu Ausgangselement 19 transportiert. Eingangselement 17 und Ausgangselement 19 rotieren wie in allen Vorwärtsgängen in der gleichen Richtung.
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Um den zweiten Gang (2.) herzustellen, werden Bremse C1 und Kupplung C3 eingerückt. Weil Bremse C1 eingerückt ist, wird das Hohlradelement 24 feststehend gehalten. Weil Kupplung C3 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 60, 80 zu Gegenwelle 54, durch kämmende Zahnräder 86, 90 zu Sonnenradelement 22, und durch Planetenradsatz 20 zu Ausgangselement 19 transportiert. Das Schalten von dem ersten Gang in den zweiten Gang ist ein Schalten mit einem einzigen Übergang.
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Um den dritten Gang (3.) herzustellen, werden Kupplungen C6 und C7 eingerückt. Weil Kupplung C6 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 62, 72 zu Gegenwelle 52, durch kämmende Zahnräder 74, 92 zu Hohlradelement 24 transportiert. Weil Kupplung C7 eingerückt ist, wird Drehmoment von Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 64, 69, 84 zu Gegenwelle 54, und kämmende Zahnräder 86, 90 zu Sonnenradelement 22 transportiert. Drehmoment, das an Sonnenradelement 22 bereitgestellt wird, wird zu dem addiert, das an Hohlradelement 24 22 bereitgestellt wird, durch den Planetenradsatz 20 zu Trägerelement 26 und dem Ausgangselement 19. Das Schalten von dem zweiten Gang in den dritten Gang ist ein Schalten mit einem doppelten Übergang.
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Um den vierten Gang (4.) herzustellen, werden Bremsen C2 und C6 eingerückt. Weil Bremse C2 eingerückt ist, wird das Sonnenradelement 22 feststehend gehalten. Weil Kupplung C6 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 62, 72 zu Gegenwelle 52, durch kämmende Zahnräder 74, 92 zu Hohlradelement 24, durch Planetenradsatz 20 zu Ausgangselement 19 transportiert. Das Schalten von dem dritten Gang in den vierten Gang ist ein Schalten mit einem einzigen Übergang.
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Um den fünften Gang (5.) herzustellen, werden Kupplungen C4 und C6 eingerückt. Weil Kupplung C4 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 62, 82 zu Gegenwelle 54, durch kämmende Zahnräder 86, 90 zu Sonnenradelement 22 transportiert. Weil Kupplung C6 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 62, 72 zu Gegenwelle 52, durch kämmende Zahnräder 74, 92 zu Hohlradelement 24 transportiert. Drehmoment, das an Sonnenradelement 22 geliefert wird, wird von Drehmoment, das an Hohlradelement 24 geliefert wird, subtrahiert, und Drehmoment fließt durch Planetenradsatz 20 zu Trägerelement 26 und Ausgangselement 19. Das Schalten von dem vierten Gang in den fünften Gang ist ein Schalten mit einem einzigen Übergang.
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Um den sechsten Gang (6.) herzustellen, werden Kupplungen C3 und C6 eingerückt. Weil Kupplung C3 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 60, 80 zu Gegenwelle 54, durch kämmende Zahnräder 86, 90 zu Sonnenradelement 22 transportiert. Weil Kupplung C6 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 62, 72 zu Gegenwelle 52, durch kämmende Zahnräder 74, 92 zu Hohlradelement 24 transportiert. Drehmoment, das an Sonnenradelement 22 geliefert wird, wird von Drehmoment, das an Hohlradelement 24 geliefert wird, subtrahiert, und Drehmoment fließt durch Planetenradsatz 20 zu Trägerelement 26 und Ausgangselement 19. Das Schalten von dem fünften Gang in den sechsten Gang ist ein Schalten mit einem einzigen Übergang.
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Um den siebten Gang (7.) herzustellen, werden Kupplungen C5 und C7 eingerückt. Weil Kupplung C5 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 60, 70 zu Gegenwelle 52, durch kämmende Zahnräder 74, 92 zu Hohlradelement 24 transportiert. Weil Kupplung C7 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 64, 69, 84 zu Gegenwelle 54, durch kämmende Zahnräder 86, 90 zu Sonnenradelement 22 transportiert. Drehmoment, das an Sonnenradelement 22 geliefert wird, wird zu Drehmoment, das an Hohlradelement 24 geliefert wird, addiert und Drehmoment fließt durch Planetenradsatz 20 zu Trägerelement 26 und Ausgangselement 19. Das Schalten von dem sechsten Gang in den siebten Gang ist ein Schalten mit einem doppelten Übergang.
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Um den achten Gang (8.) herzustellen, werden Bremse C2 und Kupplung C5 eingerückt. Weil Bremse C2 eingerückt ist, wird das Sonnenradelement 22 feststehend gehalten. Weil Kupplung C5 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 60, 70 zu Gegenwelle 52, durch kämmende Zahnräder 74, 92 zu Hohlradelement 24, durch Planetenradsatz 20 zu Ausgangselement 19 transportiert. Das Schalten von dem siebten Gang in den achten Gang ist ein Schalten mit einem einzigen Übergang.
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Um den neunten Gang (9.) herzustellen, werden Kupplungen C4 und C5 eingerückt. Weil Kupplung C5 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 60, 70 zu Gegenwelle 52, durch kämmende Zahnräder 74, 92 zu Hohlradelement 24 transportiert. Weil Kupplung C4 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 62, 82 zu Gegenwelle 54, durch kämmende Zahnräder 86, 90 zu Sonnenradelement 22 transportiert. Drehmoment, das an Sonnenradelement 22 geliefert wird, wird von Drehmoment, das an Hohlradelement 24 geliefert wird, subtrahiert, und Drehmoment fließt durch Planetenradsatz 20 zu Trägerelement 26 und Ausgangselement 19. Das Schalten von dem achten Gang in den neunten Gang ist ein Schalten mit einem einzigen Übergang.
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Um den zehnten Gang (10.) herzustellen, werden Kupplungen C3 und C5 eingerückt. Weil Kupplung C5 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 60, 70 zu Gegenwelle 52, durch kämmende Zahnräder 74, 92 zu Hohlradelement 24 transportiert. Weil Kupplung C3 eingerückt ist, wird Drehmoment von dem Eingangselement 17 durch kämmende Zahnräder 60, 80 zu Gegenwelle 54, durch kämmende Zahnräder 86, 90 zu Sonnenradelement 22 transportiert. Drehmoment, das an Sonnenradelement 22 geliefert wird, wird von Drehmoment, das an Hohlradelement 24 geliefert wird, subtrahiert, und Drehmoment fließt durch Planetenradsatz 20 zu Trägerelement 26 und Ausgangselement 19. Das Schalten von dem neunten Gang in den zehnten Gang ist ein Schalten mit einem einzigen Übergang.
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Obwohl zehn Vorwärtsgänge verfügbar sind, kann das Getriebe 14 gesteuert werden, um mit nur einigen der verfügbaren Vorwärtsgänge zu arbeiten. Zum Beispiel kann das Getriebe 14 ausgestaltet sein, um als Sechsganggetriebe, Siebenganggetriebe, Achtganggetriebe oder Neunganggetriebe zu arbeiten. Das Getriebe 14 könnte auch mit weniger als sechs Vorwärtsgängen betrieben werden.
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In einer Art und Weise des Betreibens des Getriebes 14 als Achtganggetriebe kann ein Algorithmus, der in einem Controller gespeichert ist, der Ventile steuert, die eine Hydraulikfluidströmung zu den Drehmomentübertragungsmechanismen steuern, nur den Rückwärtsgang und den dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten, achten, neunten und zehnten Vorwärtsgang herstellen, die oben als erster, zweiter, dritter, vierter, fünfter, sechster, siebter und achter Vorwärtsgang beschrieben wurden. In einem solchen Achtganggetriebe gäbe es nur eine Schaltung mit einem doppelten Übergang zwischen dem vierten und fünften Vorwärtsgang (d. h. von dem sechsten in den siebten Vorwärtsgang von 2) und die übrigen Schaltungen wären Schaltungen mit einem einzigen Übergang. Schaltungen mit einem doppelten Übergang sind schwieriger zeitlich abzustimmen als eine Schaltung mit einem einzigen Übergang, so dass keine Drehmomentstörungen ersichtlich sind und ein glattes Schaltgefühl erhalten bleibt.
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Um das Getriebe 14 als Neunganggetriebe zu betreiben, würden alle Vorwärtsgänge, die für das Achtganggetriebe beschrieben wurden, sowie entweder der erste oder der zweite Vorwärtsgang von 2 benutzt werden. Das Neunganggetriebe würde zwei Schaltungen mit einem doppelten Übergang aufweisen, und die übrigen Schaltungen wären Schaltungen mit einem einzigen Übergang.
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Andere Zahnradzähnezahlen und entsprechende Übersetzungsverhältnisse können gewählt werden, um Drehzahlverhältnisse und Übersetzungsverhältnisstufen zu bewerkstelligen, die für die besondere Getriebeanwendung vorteilhaft sind. Zum Beispiel kann das Getriebe 14 als Achtganggetriebe mit acht aufeinanderfolgenden Vorwärtsgängen betrieben werden, die den Kupplungseinrückschemata des zweiten (2.), achten (8.), zehnten (10.), ersten (1.), neunten (9.), vierten (4.), sechsten (6.) und fünften (5.) Vorwärtsgangs von 2 entsprechen, und mit den folgenden Übersetzungsverhältnissen: das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 80 zu Zahnrad 60 beträgt –1,247; das Übersetzungsverhältnis von 82 zu 62 beträgt –0,702; das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 70 zu Zahnrad 60 beträgt –0,551; das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 72 zu Zahnrad 62 beträgt –0,174; das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 90 zu Zahnrad 86 beträgt –1,775; das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 92 zu Zahnrad 74 beträgt –3,508; das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad 24 zu Zahnrad 22 beträgt –1,164, wobei angenommen wird, dass das Trägerelement 26 angehalten ist (nur zu Berechnungszwecken). Es kann ein Rückwärtsgang hergestellt werden, wie es in 2 ausgeführt ist, oder es kann ein unterschiedlicher Rückwärtsgang hergestellt werden.
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Mit diesen Übersetzungsverhältnissen werden die folgenden Übersetzungsverhältnisse bzw. Gänge zwischen dem Eingangselement 17 und dem Ausgangselement 19 erreicht: ein Übersetzungsverhältnis von 4,789 in dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis; ein Übersetzungsverhältnis von 3,592 in dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis; ein Übersetzungsverhältnis von 2,695 in dem dritten Vorwärtsdrehzahlverhältnis; ein Übersetzungsverhältnis von 2,053 in dem vierten Vorwärtsdrehzahlverhältnis; ein Übersetzungsverhältnis von 1,540 in dem fünften Vorwärtsdrehzahlverhältnis; ein Übersetzungsverhältnis von 1,138 in dem sechsten Vorwärtsdrehzahlverhältnis; ein Übersetzungsverhältnis von 0,919 in dem siebten Vorwärtsdrehzahlverhältnis; und ein Übersetzungsverhältnis von 0,800 in dem achten Vorwärtsdrehzahlverhältnis. Die entsprechenden Verhältnisstufen sind: eine Verhältnisstufe von dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis zu dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis von 1,333; eine Verhältnisstufe von dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis zu dem dritten Vorwärtsdrehzahlverhältnis von 1,333; eine Verhältnisstufe von dem dritten Vorwärtsdrehzahlverhältnis zu dem vierten Vorwärtsdrehzahlverhältnis von 1,313; eine Verhältnisstufe von dem vierten Vorwärtsdrehzahlverhältnis zu dem fünften Vorwärtsdrehzahlverhältnis von 1,333; eine Verhältnisstufe von dem fünften Vorwärtsdrehzahlverhältnis zu dem sechsten Vorwärtsdrehzahlverhältnis von 1,353; eine Verhältnisstufe von dem sechsten Vorwärtsdrehzahlverhältnis zu dem siebten Vorwärtsdrehzahlverhältnis von 1,238; und eine Verhältnisstufe von dem siebten Vorwärtsdrehzahlverhältnis zu dem achten Vorwärtsdrehzahlverhältnis von 1,149. Ein Fachmann der Getriebekonstruktion würde verstehen, wie die erwünschten Zähnezahlen zu wählen wären.
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Der Antriebsstrang 10 kann sich Bauteile mit einem Hybridfahrzeug teilen, und eine derartige Kombination kann in einem ”Ladungsentleerungsmodus” betreibbar sein. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung ist ein ”Ladungsentleerungsmodus” ein Modus, bei dem das Fahrzeug vorwiegend durch einen Elektromotor/Generator mit Leistung beaufschlagt wird, so dass eine Batterie entleert oder nahezu entleert ist, wenn das Fahrzeug sein Ziel erreicht. Mit anderen Worten wird die Maschine 12 während des Ladungsentleerungsmodus nur bis zu dem Ausmaß betrieben, das notwendig ist, um sicherzustellen, dass die Batterie nicht vor Erreichen des Ziels entleert ist. Ein herkömmliches Hybridfahrzeug arbeitet in einem ”Ladungshaltemodus”, bei dem, wenn das Batterieladeniveau unter ein vorbestimmtes Niveau (z. B. 25%) abfällt, die Maschine automatisch laufen gelassen wird, um die Batterie wieder aufzuladen. Indem das Hybridfahrzeug in einem Ladungsentleerungsmodus betrieben wird, kann es daher etwas oder den gesamten Kraftstoff einsparen, der ansonsten verbraucht werden würde, um in einem herkömmlichen Hybridfahrzeug das Batterieladeniveau von 25% aufrechtzuerhalten. Es ist festzustellen, dass ein Hybridfahrzeug-Antriebsstrang bevorzugt nur dann in dem Ladungsentleerungsmodus betrieben wird, wenn die Batterie nach Erreichen des Ziels wieder aufgeladen werden kann, indem sie an eine Energiequelle angeschlossen wird.
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Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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