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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 neun oder mehr Gänge, zwei Planetenradsätze, weitere zwei Planetenradsätze, die stapelbar sind, und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesen Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung stehen, 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, kostengünstiges und kompaktes Mehrganggetriebe.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist ein Mehrganggetriebe vorgesehen, das ein Eingangselement, ein Ausgangselement, zwei Planetenradsätze, weitere zwei Planetenradsätze, die stapelbar sind, um eine gestapelte oder ineinander geschachtelte Planetenradsatzanordnung zu bilden, mehrere Kopplungselemente und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Jeder der zwei Planetenradsätze umfasst ein erstes, zweites und drittes Element. Die gestapelte oder ineinander geschachtelte Planetenradsatzanordnung weist ein Sonnenrad, ein Trägerelement zum drehbaren Lagern mehrerer erster Ritzel und mehrerer zweiter Ritzel, ein gemeinsames Element und ein Hohlrad auf. Das gemeinsame Element ist ein Hohl- und ein Sonnenrad, das als ein einteiliges Element gebildet ist, oder ein Hohl- und ein Sonnenrad, die durch eine starre feste Verbindung (d. h. eine Welle oder Nabe) zusammengefügt sind. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen sind zum Beispiel Kupplungen und Bremsen. Die zwei Planetenradsätze, die nicht gestapelt sind bilden einen Ravigneaux-Zahnradstrang.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Getriebe vorgesehen, das aufweist eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle, eine Planetenradsatzanordnung, die ein erstes Element, ein zweites Element, ein drittes Element, ein viertes Element und ein fünftes Element aufweist, einen ersten Planetenradsatz, der ein erstes, ein zweites und ein drittes Element, einen zweiten Planetenradsatz, der ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist, ein erstes Verbindungselement, das das vierte Element der Planetenradsatzanordnung ständig mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbindet, ein zweites Verbindungselement, das das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet, ein drittes Verbindungselement, das das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbindet, und sechs Drehmomentübertragungsmechanismen aufweist.
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In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes und das zweite Element des ersten Planetenradsatzes mit dem Eingangselement zu verbinden.
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In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das erste Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem Eingangselement zu verbinden.
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In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das erste Element der Planetenradsatzanordnung mit einem feststehenden Element zu verbinden.
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In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das zweite Element der Planetenradsatzanordnung mit einem feststehenden Element zu verbinden.
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In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein fünfter Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das vierte Element der Planetenradsatzanordnung mit dem feststehenden Element zu verbinden.
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In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein sechster Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden.
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In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in Kombinationen von zumindest Zweien einrückbar, um zumindest neun Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
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In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das gemeinsame Element der Planetenradsatzanordnung ein Zahnrad, das eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweist. Die Außenfläche weist mehrere Zahnradzähne auf und die Innenfläche weist mehrere Zahnradzähne auf. Die mehreren Zahnradzähne, die an der Innenfläche angeordnet sind, kämmen mit den mehreren ersten Ritzeln, und die mehreren Zahnradzähne, die an der Außenfläche angeordnet sind, kämmen mit den mehreren zweiten Ritzeln.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv in Kombinationen von zumindest Dreien einrückbar, um zumindest neun Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Neunganggetriebe vorgesehen, das eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle, eine erste Planetenradsatzanordnung, eine zweite Planetenradsatzanordnung, ein Verbindungselement und sechs Drehmomentübertragungsmechanismen aufweist.
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In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die erste Planetenradsatzanordnung ein Sonnenrad, ein Trägerelement zum drehbaren Lagern mehrerer erster Ritzel und mehrerer zweiter Ritzel, ein Hohlrad und ein gemeinsames Element auf.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die mehreren ersten Ritzel radial innen von dem gemeinsamen Element angeordnet und die mehreren zweiten Ritzel sind radial außen von dem gemeinsamen Element angeordnet.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die zweite Planetenradsatzanordnung ein erstes und ein zweites Sonnenrad, ein Trägerelement zum drehbaren Lagern mehrerer erster und zweiter Ritzel und ein Hohlradelement auf.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbindet das Verbindungselement das Hohlrad der ersten Planetenradsatzanordnung ständig mit dem ersten Sonnenrad der zweiten Planetenradsatzanordnung.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das gemeinsame Element der ersten Planetenradsatzanordnung und das Eingangselement mit dem zweiten Sonnenrad der zweiten Planetenradsatzanordnung zu verbinden.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das gemeinsame Element der ersten Planetenradsatzanordnung und das Eingangselement mit dem Trägerelement der zweiten Planetenradsatzanordnung zu verbinden.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der dritte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das Sonnenrad der ersten Planetenradsatzanordnung mit einem feststehenden Element zu verbinden.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der vierte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das Trägerelement der ersten Planetenradsatzanordnung mit dem feststehenden Element zu verbinden.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der fünfte Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das Hohlrad der ersten Planetenradsatzanordnung mit dem feststehenden Element zu verbinden.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der sechste Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das Trägerelement des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lagert das Trägerelement der zweiten Planetenradsatzanordnung mehrere erste und zweite Ritzel drehbar und die mehreren ersten Ritzel kämmen mit den mehreren zweiten Ritzeln und dem zweiten Sonnenrad und die mehreren zweiten Ritzel kämmen mit dem ersten Sonnenrad an einem ersten Ende und mit dem Hohlrad und den mehreren zweiten Ritzel an einem zweiten Ende.
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Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und der 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 Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
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1 ist ein Hebeldiagramm einer Ausführungsform eines Neunganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Neunganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Neunganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Neunganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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5 ist eine Wahrheitstabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungselemente in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse der in den 1 bis 4 veranschaulichten Getriebe 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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Nun unter Bezugnahme auf
1 ist eine Ausführungsform eines Neunganggetriebes
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-Verhältnis jedes entsprechenden Zahnradsatzes darzustellen. Diese Hebelverhältnisse werden wiederum dazu verwendet, die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zu verändern, um geeignete Verhältnisse und eine geeignete Verhältnisprogression zu erreichen. Mechanische Kopplungseinrichtungen 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
SAE-Druckschrift 810102 "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis" von Benford und Leising zu finden, die hiermit 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, einen dritten Planetenradsatz 18, einen vierten Planetenradsatz 20 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 Vierknotenhebel kombiniert worden, der aufweist: einen ersten Knoten 14A, einen zweiten Knoten 16C, einen dritten Knoten 14B, 16B und einen vierten Knoten 16A, 14C. Somit ist das zweite Element 14B des ersten Planetenradsatzes mit dem zweiten Element 16B des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt, und das dritte Element 14C des ersten Planetenradsatzes ist mit dem ersten Element 16A des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Die Hebel für den dritten Planetenradsatz 18 und den vierten Planetenradsatz 20 sind zu einem einzigen Vierknotenhebel kombiniert worden, der aufweist: einen ersten Knoten 18A, einen zweiten Knoten 18B, 20C, einen dritten Knoten 18C, 20B und einen vierten Knoten 20A. Somit ist das zweite Element 18B des dritten Planetenradsatzes 18 mit dem dritten Element 20C des vierten Planetenradsatzes gekoppelt, und das dritte Element 18C des dritten Planetenradsatzes 18 ist mit dem zweiten Element 20B des vierten Planetenradsatzes gekoppelt. Das Eingangselement 12 ist mit dem vierten Knoten 14C gekoppelt. Das Ausgangselement 22 ist mit dem zweiten Knoten 18B, 20C gekoppelt. Der vierte Knoten 20A ist mit dem zweiten Knoten 16C gekoppelt.
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Eine erste Kupplung 26 verbindet das Eingangselement oder die Eingangswelle 12 und den vierten Knoten 14C, 16A der kombinierten Hebel des ersten und zweiten Planetenradsatzes 14, 16 selektiv mit dem dritten Knoten 18C, 20B der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 18, 20. Eine zweite Kupplung 28 verbindet das Eingangselement oder die Eingangswelle 12 und den vierten Knoten 14C, 16A der kombinierten Hebel des ersten und zweiten Planetenradsatzes 14, 16 selektiv mit dem ersten Knoten 18A der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 18, 20. Eine erste Bremse 30 verbindet den ersten Knoten 14A der kombinierten Hebel des ersten und zweiten Planetenradsatzes 14, 16 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine zweite Bremse 32 verbindet den dritten Knoten 14B, 16B der kombinierten Hebel des ersten und zweiten Planetenradsatzes 14, 16 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine dritte Bremse 34 verbindet den zweiten Knoten 16C der kombinierten Hebel des ersten und zweiten Planetenradsatzes 14, 16 und den vierten Knoten 20A der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 18, 20 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine vierte Bremse 36 verbindet den dritten Knoten 18C, 20B des dritten und vierten Planetenradsatzes 18, 20 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 Neunganggetriebes 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In 2 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 1 übernommen. Die Kupplungen und Kopplungseinrichtungen 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 der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 und 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 Hohlradelement 16C, ein Sonnenradelement 16A und ein Planetenradträgerelement 16B, das einen Satz Planetenräder 16D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 16A ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Das Hohlradelement 16C ist zur gemeinsamen Rotation mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 48 verbunden. Das Planetenträgerelement 16B ist zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 46 verbunden. Die Planetenräder 16D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 16A als auch dem Hohlradelement 16C zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 18 umfasst ein Hohlradelement 18C, ein Sonnenradelement 18A und ein Planetenradträgerelement 18B, das einen Satz Planetenräder 18D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 18A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 52 verbunden. Das Hohlradelement 18C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 54 und einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 56 verbunden. Das Planetenträgerelement 18B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Welle oder einem achten Verbindungselement 58 verbunden. Die Planetenräder 18D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 18A als auch dem Hohlradelement 18C zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 20 umfasst ein Hohlradelement 20B, ein Sonnenradelement 20A und ein Planetenradträgerelement 20C, das einen ersten Satz Planetenräder 20D (von denen nur eines gezeigt ist) und einen zweiten Satz Planetenräder 20E (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 20A ist zur gemeinsamen Rotation mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 48 verbunden. Das Hohlradelement 20B ist zur gemeinsamen Rotation mit der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 56 verbunden. Das Planetenträgerelement 20C ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Ausgangselement 22 und der achten Welle oder dem achten Verbindungselement 58 verbunden. Der erste Satz Planetenräder 20D ist konfiguriert, um jeweils mit sowohl dem Sonnenradelement 20A als auch dem zweiten Satz Planetenräder 20E zu kämmen. Der zweite Satz Planetenräder 20E ist jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Hohlradelement 20B als auch dem ersten Satz Planetenräder 20D zu kämmen.
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Die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 ist ständig mit einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (nicht gezeigt) verbunden. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 ist ständig mit der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (nicht gezeigt) verbunden.
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Die Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 26, 28 und die erste Bremse 30, die zweite Bremse 32, die dritte Bremse 34 und die vierte Bremse 36 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 Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 54 zu verbinden. Die zweite Kupplung 28 ist selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 52 zu verbinden. Die erste Bremse 30 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 32 ist selektiv einrückbar, um die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement 46 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 46 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die dritte Bremse 34 ist selektiv einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 48 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 48 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die vierte Bremse 36 ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 18C mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Hohlradelements 18C relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken.
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Nun unter Bezugnahme auf 3 ist ein Prinzipdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Neunganggetriebes 100 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das Getriebe 100 umfasst eine Planetenradsatzanordnung 110. Die Planetenradsatzanordnung 110 ist durch Kombinieren zweier Planetenradsätze 114 und 116 gebildet. Das Hohlrad des Planetenradsatzes 114 und das Sonnenrad des Planetenradsatzes 116 sind als ein einziges oder gemeinsames Bauteil oder Element 114C, 116A gebildet. Somit fungiert Bauteil 114C, 116A mit Bezug auf den Planetenradsatz 114 als Hohlrad und mit Bezug auf den Planetenradsatz 116 fungiert Bauteil 114C, 116A als Sonnenrad. Das gemeinsam genutzte Bauteil oder gemeinsame Element 114C, 116A ermöglicht es, dass der erste und zweite Planetenradsatz 114 und 116 radial gestapelt oder angeordnet sein können, wobei der zweite Planetenradsatz 116 radial außerhalb des ersten Planetenradsatzes 114 angeordnet ist (wie es in 3 gezeigt ist). Dementsprechend ist das gemeinsam genutzte Bauteil oder gemeinsame Element 114C, 116A ein Zahnrad mit einer Außenfläche und einer Innenfläche. Die Außenfläche des gemeinsamen Elements 114C, 116A weist mehrere Zahnradzähne auf, die es ermöglichen, dass das gemeinsame Element als Sonnenrad fungieren kann. Die Innenfläche des gemeinsamen Elements 114C, 116A weist mehrere Zahnradzähne auf, die es ermöglichen, dass das gemeinsame Element als Hohlrad fungieren kann. Darüber hinaus umfasst Planetenradsatz 114 ein Sonnenradelement 114A und ein Planetenradträgerelement 1148, das einen Satz Planetenräder 114D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 114A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 142 verbunden. Das gemeinsame Element 114C, 116A ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Verbindungselement 112 verbunden. Das Planetenträgerelement 114B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 144 verbunden. Die Planetenräder 114D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 114A als auch dem gemeinsamen Element 114C, 116A zu kämmen. Ferner umfasst der Planetenradsatz 116 ein Hohlradelement 116C und ein Planetenradträgerelement 116B, das einen Satz Planetenräder 116D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Hohlradelement 116C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 146 verbunden. Das Planetenträgerelement 116B ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement 144 verbunden. Die Planetenräder 116D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Hohlradelement 116C als auch dem gemeinsamen Element 114C, 116A zu kämmen.
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Ein Planetenradsatz 118 umfasst ein Sonnenradelement 118A, ein Hohlradelement 118C und ein Planetenradträgerelement 118B, das einen Satz Planetenräder 118D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 118A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 146 verbunden. Das Hohlradelement 118C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 148 verbunden. Das Planetenträgerelement 118B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 152 und einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 154 verbunden. Die Planetenräder 118D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 118A als auch dem Hohlradelement 118C zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 120 umfasst ein Hohlradelement 120C, ein Sonnenradelement 120A und ein Planetenradträgerelement 120B, das einen ersten Satz Planetenräder 120D (von denen nur eines gezeigt ist) und einen zweiten Satz Planetenräder 120E (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 120A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 156 verbunden. Das Hohlradelement 120C ist zur gemeinsamen Rotation mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 148 und der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 122 verbunden. Das Planetenträgerelement 120B ist zur gemeinsamen Rotation mit der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 154 und mit einer achten Welle oder einem achten Verbindungselement 158 verbunden. Der erste Satz Planetenräder 120D ist derart konfiguriert, dass ein jedes mit sowohl dem Sonnenradelement 120A als auch dem zweiten Satz Planetenräder 120E kämmt. Der zweite Satz Planetenräder 120E ist konfiguriert, um jeweils mit sowohl dem Hohlradelement 120C als auch dem ersten Satz Planetenräder 120D zu kämmen.
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Das Getriebe 100 umfasst ferner Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 126, 128, eine erste Bremse 130, eine zweite Bremse 132, eine dritte Bremse 134 und eine vierte Bremse 136, die für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Gehäuses sorgen. Zum Beispiel ist die erste Kupplung 126 selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 112 mit der achten Welle oder dem achten Verbindungselement 158 zu verbinden. Die zweite Kupplung 128 ist selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 112 mit der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 156 zu verbinden. Die erste Bremse 130 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. Die zweite 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 dritte Bremse 134 ist selektiv einrückbar, um die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement 146 und Hohlrad 116C mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 146 und des Hohlrads 116C relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken. Die vierte Bremse 136 ist selektiv einrückbar, um die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 152 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 152 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken.
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Nun unter Bezugnahme auf 4 ist ein Prinzipdiagramm einer nochmals anderen Ausführungsform eines Neunganggetriebes 200 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das Getriebe 200 umfasst die Planetenradsatzanordnung 110, wie sie oben beschrieben und in 3 gezeigt ist, und eine Planetenradsatzanordnung 210. Wie es nachstehend beschrieben und in 4 veranschaulicht ist, ist die Planetenradsatzanordnung 210 aus Planetenradsätzen 118 und 120 der vorhergehenden Ausführungsform gebildet und als ein Ravigneaux-Zahnradstrang ausgestaltet.
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Genauer ist ein Simpson-Zahnradstrang oder eine Simpson-Planetenradsatzanordnung 210 gebildet, indem die Hohlräder 118C und 120C zu einem einteiligen Hohlradelement 118C, 120C kombiniert sind. Darüber hinaus sind die Planetenträgerelemente 118B und 120B kombiniert, um ein gemeinsames Planetenträgerelement 118B, 120B zu bilden. Das Planetenträgerelement 118B, 120B lagert ein langes Planetenritzel 120E', das das Planetenritzel 120E der oben beschriebenen Ausführungsform und das Planetenritzel 120D ersetzt. Das lange Planetenritzel 120E' kämmt mit dem Hohlradelement 118C, 120C und mit Planetenritzel 120D an einem ersten Ende 121A und mit dem Sonnenrad 118A an einem zweiten Ende 121B.
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Die Wellen oder Verbindungselemente 142, 144, 146, 156 und 158 sind ausgestaltet, um die gleichen Elemente der Planetenradsätze, wie in der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben, mit Ausnahme der Wellen 148 und 154, die beseitigt worden sind, zu verbinden. Darüber hinaus verbindet die Welle 152 nun die Bremse 136 mit dem gemeinsamen Planetenträgerelement 118B, 120B, und die Welle 158 verbindet nun die Kupplung 126 mit dem Planetenträgerelement 118B, 120B.
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Darüber hinaus ist die erste Kupplung 126, wie in der vorhergehenden Ausführungsform, selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 112 mit der achten Welle oder dem achten Verbindungselement 158 zu verbinden. Die zweite Kupplung 128 ist selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 112 mit der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 156 zu verbinden. Dementsprechend ist die erste Bremse 130 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. Die zweite 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 dritte Bremse 134 ist selektiv einrückbar, um die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement 146 und Hohlrad 116C mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 146 und des Hohlrads 116C relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken. Die vierte Bremse 136 ist selektiv einrückbar, um die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 152 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 152 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken.
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Nun wird unter Bezugnahme auf 2 bis 5 die Arbeitsweise der Ausführungsformen der Neunganggetriebe 10, 100 und 200 beschrieben. Es ist festzustellen, dass die Getriebe 10, 100 und 200 in der Lage sind, Drehmoment von den Eingangswellen oder den Eingangselementen 12 und 122 auf die Ausgangswelle oder Ausgangselemente 22 und 122 in zumindest neun Vorwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnissen bzw. Vorwärtsgängen und zumindest einem Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis bzw. Rückwärtsgang zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl oder -drehmomentverhältnis wird durch Einrückung von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen erzielt, wie es nachstehend erläutert wird. 5 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” 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 anzupassen. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser, der gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten Zahnradkonfiguration erreichbar.
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Mit Bezug auf das Getriebe 10 wird ein Rückwärtsübersetzungsverhältnis hergestellt, indem die erste Bremse 30 und die vierte Bremse 36 aktiviert werden. Die erste Bremse 30 verbindet die erste Welle oder das erste Verbindungselement 42 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 42 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die vierte Bremse 36 verbindet das Hohlradelement 18C mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 18C relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Gleichermaßen werden die neun Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht, wie es in 5 gezeigt ist.
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Mit Bezug auf die Getriebe 100 und 200 wird ein Rückwärtsübersetzungsverhältnis hergestellt, indem die erste Bremse 130 und die vierte Bremse 136 aktiviert werden. Die erste Bremse 130 verbindet die erste Welle oder das erste Verbindungselement 142 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150, um eine Rotation des Elements 142 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken. Die vierte Bremse 136 verbindet die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 152 mit dem feststehenden Element oder dem Getriebegehäuse 150, um eine Rotation des Elements 152 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken. Gleichermaßen werden die neun Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht, wie es in 5 gezeigt ist.
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Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und Gangzustände der Neunganggetriebe 10, 100 und 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 Umfang der Erfindung liegen. Derartige Abwandlungen sind nicht als eine Abweichung vom Gedanken und Umfang der Erfindung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- SAE-Druckschrift 810102 ”The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis” von Benford [0036]
