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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen.
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Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine vordefinierte Anzahl an Gängen, also festen Übersetzungsverhältnissen zwischen Getriebeeingang und Getriebeausgang, durch Schaltelemente automatisch schaltbar ist. Bei den Schaltelementen handelt es sich hier beispielsweise um Kupplungen oder Bremsen.
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Die
DE 10 2008 032 015 offenbart ein Lastschaltgetriebe mit zehn Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang. Dabei weist das Lastschaltgetriebe drei Planetenradsätze auf, welche durch sechs Drehmomentübertragungseinrichtungen, davon zwei feste Verbindungen und vier Kupplungen, in verschiedenen Kombinationen miteinander verschaltbar sind. Ein Drehmoment ist über ein Antriebselement in das Lastschaltgetriebe einleitbar und unter Berücksichtigung des jeweiligen Übersetzungsverhältnisses auf ein Abtriebselement übertragbar. Das Antriebselement und das Abtriebselement sind dabei koaxial zueinander angeordnet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches geringe Gangsprünge bei einer hohen Getriebespreizung aufweist, gleichzeitig bezüglich des benötigten Bauraums optimiert ist und/oder einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
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Unter einer Getriebespreizung ist der Quotient aus dem Übersetzungsverhältnis des niedrigsten Gangs und dem Übersetzungsverhältnis des höchsten Gangs zu verstehen, wobei der niedrigste Gang das größte Übersetzungsverhältnis und der höchste Gang das geringste Übersetzungsverhältnis aufweist. Bei einem Übersetzungsverhältnis von i < 1,0 erfolgt eine Übersetzung ins Schnelle, das heißt, dass an dem Getriebeausgang eine höhere Drehzahl anliegt als an dem Getriebeeingang.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Getriebe gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Das Getriebe umfasst wenigstens eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, ein Gehäuse und sechs Schaltelemente. Über die Antriebswelle wird besonders bevorzugt ein Drehmoment beziehungsweise eine Rotationsbewegung einer Antriebsquelle, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, in das Getriebe eingeleitet. In bevorzugter Weise befindet sich zwischen der Antriebsquelle und der Antriebswelle ein Anfahrelement, wie etwa ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Strömungskupplung.
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Unter einer Welle ist nachfolgend nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden.
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Zwei Elemente werden insbesondere als miteinander verbunden bezeichnet, wenn zwischen den Elementen eine feste, insbesondere drehfeste Verbindung besteht. Insbesondere drehen solche verbundenen Elemente mit der gleichen Drehzahl.
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Zwei Elemente werden im Weiteren als verbindbar bezeichnet, wenn zwischen diesen Elementen eine lösbare drehfeste Verbindung besteht. Insbesondere drehen solche Elemente, wenn die Verbindung besteht mit der gleichen Drehzahl.
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Die verschiedenen Bauteile und Elemente der genannten Erfindung können dabei über eine Welle beziehungsweise ein Verbindungselement, aber auch direkt, beispielsweise mittels einer Schweiß-, Press- oder einer sonstigen Verbindung, miteinander verbunden sein.
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Die sechs Schaltelemente umfassen besonders bevorzugt eine erste Bremse, eine zweite Bremse, eine erste Kupplung, eine zweite Kupplung, eine dritte Kupplung und eine vierte Kupplung.
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Kupplungen beschreiben dabei Schaltelemente, welche, je nach Betätigungszustand, eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen zulassen oder eine Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments darstellen. Unter einer Relativbewegung ist beispielsweise eine Rotation zweier Bauteile zu verstehen, wobei die Drehzahl des ersten Bauteils und die Drehzahl des zweiten Bauteils voneinander abweichen. Darüber hinaus ist auch die Rotation nur eines der beiden Bauteile denkbar, während das andere Bauteil stillsteht oder in entgegengesetzter Richtung rotiert.
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Im Folgenden ist unter einer nicht betätigten Kupplung eine geöffnete Kupplung zu verstehen. Dies bedeutet, dass eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauteilen möglich ist. Bei betätigter beziehungsweise geschlossener Kupplung rotieren die beiden Bauteile dementsprechend mit gleicher Drehzahl in dieselbe Richtung.
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Unter einer Bremse ist ein Schaltelement zu verstehen, welches auf einer Seite mit einem feststehenden Element, beispielsweise einem Gehäuse, und auf einer anderen Seite mit einem rotierbaren Element verbunden ist. Im Folgenden ist unter einer nicht betätigten Bremse eine geöffnete Bremse zu verstehen. Dies bedeutet, dass sich das rotierbare Bauteil im Freilauf befindet, das heißt, dass die Bremse bevorzugt keinen Einfluss auf die Drehzahl des rotierbaren Bauteils nimmt. Bei betätigter beziehungsweise geschlossener Bremse erfolgt eine Reduzierung der Drehzahl des rotierbaren Bauteils bis hin zum Stillstand, das heißt, dass eine Verbindung zwischen rotierbarem Element und feststehendem Element herstellbar ist.
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Grundsätzlich ist auch eine Verwendung von Schaltelementen möglich, die in nicht betätigtem Zustand geschlossen und in betätigtem Zustand geöffnet sind. Dementsprechend sind die Zuordnungen zwischen Funktion und Schaltzustand der oben beschriebenen Schaltzustände in umgekehrter Weise zu verstehen. Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen wird zunächst eine Anordnung zugrunde gelegt, in der ein betätigtes Schaltelement geschlossen und ein nicht betätigtes Schaltelement geöffnet ist.
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Weiter umfasst das Getriebe einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und einen dritten Planetenradsatz.
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Ein Planetenradsatz umfasst dabei ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad. An dem Planetenträger drehbar gelagert sind Planetenräder, welche mit der Verzahnung des Sonnenrades und/oder mit der Verzahnung des Hohlrads kämmen. Nachfolgend beschreibt ein Minus-Planetenradsatz einen Planetenradsatz mit einem Planetenträger, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, mit einem Sonnenrad und mit einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades, als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Planetenträger rotiert.
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Ein Plus-Planetenradsatz unterscheidet sich zu dem gerade beschriebenen Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Planetenradsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Planetenträger gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrades. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Planetenträger das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren.
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Durch die Verwendung von Planetenradsätzen können besonders kompakte Getriebe realisiert werden, wodurch eine große Freiheit bei der Anordnung des Getriebes in dem Fahrzeug erreicht wird.
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Unter den Elementen eines Planetenradsatzes werden insbesondere das Sonnenrad, das Hohlrad, der Planetenträger und die Planetenräder des Planetenradsatzes verstanden.
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Besonders bevorzugt sind die Schaltelemente selektiv, also einzeln und bedarfsgerecht betätigbar, wodurch neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang durch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle realisierbar sind. Aufgrund der zahlreichen Gänge wird es möglich, eine feine Gangabstufung bei einer großen Getriebespreizung zu realisieren und somit beispielsweise den Verbrennungsmotor in einem optimalen Drehzahlbereich und damit wirtschaftlich zu betreiben. Gleichzeitig trägt dies zu einer Erhöhung des Fahrkomforts bei, da der Verbrennungsmotor bevorzugt auf einem niedrigen Drehzahlniveau betreibbar ist. Somit werden beispielsweise auch Lärmemissionen reduziert, welche durch den Betrieb des Verbrennungsmotors entstehen.
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Weiter bevorzugt sind die Antriebswelle und die Abtriebswelle zueinander axial versetzt angeordnet. Dies führt beispielsweise zu einem besonders geringen axialen Bauraumbedarf des Getriebes. Dadurch eignet sich das Getriebe in besonders bevorzugter Weise für die Verwendung in einem Fahrzeug mit einer Front-Quer-Anordnung des Antriebsstrangs.
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Unter einer Front-Quer-Anordnung des Antriebsstrangs ist zu verstehen, dass die Antriebsquelle, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, quer zu der Fahrtrichtung in dem Fahrzeug verbaut ist und bevorzugt die Räder der vorderen Achse durch die Antriebsquelle beziehungsweise das Getriebe antreibbar sind.
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Besonders bevorzugt sind alle Elemente des ersten Planetenradsatzes, des zweiten Planetenradsatzes und des dritten Planetenradsatzes rotierbar. Dies bedeutet, dass zwischen den Elementen der Planetenradsätze und einem feststehenden Element, beispielsweise dem Gehäuse, keine permanente Verbindung besteht, sondern eine Verbindung selektiv durch Betätigung der Schaltelemente herstellbar ist. Eine Verblockung der einzelnen Elemente der Planetenradsätze ist dabei ausschließlich über Betätigung der jeweiligen Schaltelemente herstellbar. Dies trägt ebenfalls vorteilhaft dazu bei, dass mittels einer geringen Anzahl von Planetenradsätzen eine hohe Anzahl an Gängen realisierbar ist.
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Unter verbindbar ist nachfolgend zu verstehen, dass zwischen zwei Elementen eine lösbare Verbindung herstellbar ist. Dies bedeutet beispielsweise, dass bevorzugt durch Schaltelemente, je nach Betätigungszustand, eine drehfeste Verbindung zwischen zwei Elementen zur Übertragung einer Rotationsbewegung vorliegt, oder die zwei Elemente rotatorisch voneinander entkoppelt sind. In diesem Fall findet keine Übertragung einer Rotationsbewegung statt.
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Im Gegensatz dazu ist unter verbunden zu verstehen, dass eine dauerhafte, feste Verbindung zwischen zwei Elementen besteht, wodurch beispielsweise permanent eine Rotationsbewegung von dem einen Bauteil auf das andere Bauteil übertragbar ist.
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Weiter bevorzugt ist die Antriebswelle über die erste Kupplung mit der zweiten Bremse verbindbar. Darüber hinaus ist die Antriebswelle bevorzugt über die zweite Kupplung mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes verbindbar. Das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes sind besonders bevorzugt ebenfalls miteinander verbunden. Hierdurch wird eine Vielzahl an Freiheitsgraden bezüglich der Planetenradsätze erreicht, so dass eine Vielzahl an Gängen bei Verwendung von vergleichsweise wenigen Schaltelementen und Planetenradsätzen realisierbar ist.
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Besonders bevorzugt sind die drei Planetenradsätze beginnend an dem Getriebeeingang in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz koaxial zu der Antriebswelle angeordnet. Darüber hinaus sind die Schaltelemente besonders bevorzugt so angeordnet, dass sie von außen gut zugänglich sind.
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Der Wirkungsgrad des Getriebes kann bevorzugt dadurch erhöht werden, dass bei den Schaltelementen für die Änderung des Schaltzustands, nicht jedoch für das Beibehalten des Schaltzustands selbst Energie benötigt wird. Hier eignen sich in besonderer Weise bedarfsgerecht betätigbare Schaltelemente, wie beispielsweise elektromechanische Schaltelemente oder elektromagnetische Schaltelemente. Sie zeichnen sich, insbesondere im Vergleich zu konventionell hydraulisch betätigbaren Schaltelementen, durch einen besonders geringen und effizienten Energiebedarf aus, da sie nahezu verlustfrei betreibbar sind. Darüber hinaus kann bei der oben genannten Lösung vorteilhaft darauf verzichtet werden, permanent einen Steuerdruck für die Betätigung der beispielsweise konventionell hydraulischen Schaltelemente vorzuhalten, beziehungsweise das Schaltelement im geschalteten Zustand permanent mit dem erforderlichen Hydraulikdruck zu beaufschlagen. Hierdurch können beispielsweise weitere Bauteile wie eine Hydraulikpumpe entfallen, soweit diese ausschließlich der Ansteuerung und Versorgung der konventionell hydraulisch betätigbaren Schaltelemente dienen. Erfolgt die Versorgung weiterer Bauteile mit Schmiermittel nicht über eine separate Schmiermittelpumpe sondern über die gleiche Hydraulikpumpe, so kann diese zumindest kleiner dimensioniert werden. Auch eventuell auftretende Undichtigkeiten an Ölübergabestellen des Hydraulikkreislaufs, insbesondere bei rotierenden Bauteilen entfallen. Dies trägt besonders bevorzugt ebenfalls zu einer Effizienzsteigerung des Getriebes in Form eines höheren Wirkungsgrades bei. Bei der Verwendung von bedarfsgerecht betätigbaren Schaltelementen der oben genannten Art ist es besonders vorteilhaft, wenn diese von außen gut zugänglich sind. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass die benötigte Schaltenergie den Schaltelementen gut zugeführt werden kann. Daher sind die Schaltelemente besonders bevorzugt so angeordnet, dass sie von außen gut zugänglich sind. Von außen gut zugänglich bedeutet im Sinne der Schaltelemente, dass zwischen Gehäuse und Schaltelement keine weiteren Bauteile angeordnet sind, beziehungsweise, dass die Schaltelemente besonders bevorzugt an der Antriebswelle oder an der Abtriebswelle angeordnet sind.
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Ein Getriebeeingang beschreibt dabei einen Ort eines Getriebes, an dem im Fahrbetrieb ein Drehmoment von der Antriebsquelle in das Getriebe eingeleitet wird. Im Gegensatz dazu ist unter einem Getriebeausgang ein Ort des Getriebes zu verstehen, an welchem das Drehmoment unter Berücksichtigung der entsprechenden Übersetzungsverhältnisse beispielsweise in ein Verteilergetriebe eingeleitet beziehungsweise auf Antriebswellen des Fahrzeugs übertragen wird.
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Weiter bevorzugt ist das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes mit der ersten Bremse verbunden. Diese Anordnung erlaubt unter anderem, dass die Außenseite des Hohlrades beispielsweise als Lamellenträger agiert, welcher mit der ersten Bremse in Eingriff steht. Einerseits führt dies zu einer Reduzierung der verwendeten Bauteile in dem Getriebe, da beispielsweise auf ein weiteres Verbindungselement verzichtet werden kann, andererseits stellt diese Anordnung eine besonders bezüglich des benötigten Bauraums optimierte Lösung dar.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Getriebe einen ersten Stirntrieb und einen zweiten Stirntrieb auf. Mittels des ersten Stirntriebs und des zweiten Stirntriebs ist, je nach Betätigung der Schaltelemente, ein Drehmoment auf die Abtriebswelle übertragbar. Durch diese Anordnung eignet sich das Getriebe besonders bevorzugt für die Verwendung in Fahrzeugen mit einer Front-Quer-Anordnung des Antriebsstrangs, da durch die axial versetzte Anordnung der Antriebswelle und der Abtriebswelle ein geringer axialer Bauraum beansprucht wird. Insbesondere bei Fahrzeugen mit einer Front-Quer-Anordnung des Antriebsstrangs ist dies von besonderer Bedeutung, da der verfügbare Bauraum für die Antriebsquelle und das Getriebe in besonderer Weise durch die Fahrzeugbreite begrenzt ist. Allerdings sind auch weitere Triebstranganordnungen denkbar, beispielsweise bei heckgetriebenen Fahrzeugen.
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Bei einem Stirntrieb handelt es sich um ein ein- oder mehrstufiges Stirnradgetriebe mit mindestens zwei Stirnrädern, welche miteinander in Eingriff stehen. Dabei sind die jeweiligen Wellen der Stirnräder, beziehungsweise die Rotationsachsen der Wellen und Stirnräder, parallel zueinander angeordnet.
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Die beiden Stirntriebe sind beginnend an dem Getriebeeingang entlang der Antriebswelle in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, erster Stirntrieb, zweiter Stirntrieb, zweiter Planetenradsatz zwischen dem ersten Planetenradsatz und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet, wobei zumindest jeweils ein Stirnrad des ersten Stirntriebs und ein Stirnrad des zweiten Stirntriebs koaxial zu der Antriebswelle angeordnet ist. Diese Anordnung gewährleistet eine besonders platzsparende Ausführung, da die einzelnen Planetenradsätze und Schaltelemente gut ineinander verschachtelt werden können und sich beispielsweise die verschiedenen Wellen bei dieser Anordnung nicht kreuzen. Soweit es die Bindbarkeit der Elemente zulässt, ist eine von der gerade beschriebenen Anordnung abweichende geometrische Lage der einzelnen Radsätze, Schaltelemente und Stirntriebe denkbar, soweit der Wechsel der geometrischen Lage der Bauteile koaxial zu der Antriebswelle erfolgt.
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Unter der Bindbarkeit ist zu verstehen, dass bei unterschiedlicher geometrischer Lage, also einer von der gerade beschriebenen Anordnung abweichenden Anordnung der Bauteile, die gleiche Anbindung beziehungsweise Verbindung der Schnittstellen gewährleistet ist, ohne dass sich einzelne Verbindungselemente oder Wellen kreuzen.
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Auch ist die Verwendung eines Kettentriebs beziehungsweise eines Riemens anstelle des ersten Stirntriebs und/oder des zweiten Stirntriebs denkbar.
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Besonders bevorzugt sind die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die dritte Kupplung auf einer Seite mit der Antriebswelle verbunden. Dies ermöglicht, die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die dritte Kupplung nebeneinander koaxial zu der Antriebswelle anzuordnen. Hierdurch sind die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die dritte Kupplung in besonderer Weise von außen gut zugänglich.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jeder der drei Planetenradsätze mit der Antriebswelle zumindest über die erste Kupplung, die zweite Kupplung oder die dritte Kupplung verbindbar. Dies bedeutet, dass jeder der Planetenradsätze zumindest mit einem Element direkt über eine Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar ist.
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Weiter bevorzugt sind der erste Planetenradsatz, der zweite Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz jeweils als Minus-Planetenradsatz ausgeführt. Diese Anordnung erweist sich in besonderer Weise als kostengünstige Realisierungsmöglichkeit. Gleichzeitig weist diese Anordnung einen hohen Wirkungsgrad bezüglich des Radsatzes auf, da Minus-Planetenradsätze gegenüber Plus-Planetenradsätzen einen verbesserten Wirkungsgrad aufweisen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der erste Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz ausgeführt, während der dritte Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist. Diese Anordnung stellt eine alternative Bauform zur Verwendung von Minus-Planetenradsätzen für alle Planetenradsätze dar. Darüber hinaus ermöglicht diese Anordnung, den Außenradius des Hohlrades des dritten Planetenträgers gleichzeitig als Lamellenträger zu verwenden. Dies hat besonders vorteilhaft zur Folge, dass zwischen dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes und der zweiten Bremse kein weiteres Verbindungselement benötigt wird, wodurch beispielsweise ein zusätzliches Winkelblech entfällt und somit der Bauraum weiter optimiert werden kann. Darüber hinaus vereinfacht sich der Montageprozess durch den Wegfall von eventuellen Bauteilen.
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In einer weiteren bevorzugten Form der Ausgestaltung ist die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbindbar. Darüber hinaus ist die Antriebswelle über die dritte Kupplung mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes verbindbar. Das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ist mit einem zweiten Stirntrieb und dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Weiter ist der zweite Stirntrieb über die vierte Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar und der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbunden. Das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ist bevorzugt mit einem ersten Stirntrieb und dieser erste Stirntrieb mit der Abtriebswelle verbunden.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbindbar. Weiter ist die Antriebswelle über die dritte Kupplung mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes verbindbar. Weiter bevorzugt ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit einem zweiten Stirntrieb und dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Gleichzeitig ist der zweite Stirntrieb über die vierte Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar. Der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes ist mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbunden.
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Bevorzugt ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit einem ersten Stirntrieb und der erste Stirntrieb mit der Abtriebswelle verbunden.
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In einer weiteren bevorzugten Form der Ausgestaltung ist die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbindbar. Weiter ist die Antriebswelle mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes verbunden. Das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ist über die dritte Kupplung mit einem zweiten Stirntrieb und dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbindbar, während der zweite Stirntrieb über die vierte Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar ist und der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist. Weiter bevorzugt ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit einem ersten Stirntrieb und der erste Stirntrieb mit der Abtriebswelle verbunden.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbindbar. Weiter ist die Antriebswelle mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes verbunden. Das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ist über die dritte Kupplung mit einem zweiten Stirntrieb und dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbindbar. Der zweite Stirntrieb ist über die vierte Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar und der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbunden. Das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ist bevorzugt mit einem ersten Stirntrieb und der erste Stirntrieb mit der Abtriebswelle verbunden.
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In einer weiteren bevorzugten Form der Ausgestaltung ist die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbindbar und mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes verbunden. Weiter bevorzugt ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit einem zweiten Stirntrieb und dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden, wobei der zweite Stirntrieb über die vierte Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar ist und der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist. Weiter bevorzugt ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes über die dritte Kupplung mit einem ersten Stirntrieb verbindbar und der erste Stirntrieb mit der Abtriebswelle verbunden.
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In einer weiteren bevorzugten Form der Ausgestaltung ist die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbindbar und mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes verbunden. Weiter bevorzugt ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit einem zweiten Stirntrieb und dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden, wobei der zweite Stirntrieb über die vierte Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar ist und der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbunden ist. Weiter bevorzugt ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes über die dritte Kupplung mit einem ersten Stirntrieb verbindbar und der erste Stirntrieb mit der Abtriebswelle verbunden.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbindbar. Weiter ist die Antriebswelle mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes verbunden. Bevorzugt ist das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit einem zweiten Stirntrieb und dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Der zweite Stirntrieb ist darüber hinaus über die vierte Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar und der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbunden. Bevorzugt ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit einem ersten Stirntrieb verbunden und der erste Stirntrieb ist über die dritte Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar.
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In einer weiteren bevorzugten Variante des Getriebes ist die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbindbar. Weiter bevorzugt ist die Antriebswelle mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes verbunden. Das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ist bevorzugt mit einem zweiten Stirntrieb und dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden, wobei der zweite Stirntrieb über die vierte Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar ist und der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbunden ist. Bevorzugt ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit einem ersten Stirntrieb verbunden und der erste Stirntrieb ist über die dritte Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar.
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Besonders bevorzugt ist in dem Getriebe die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbindbar. Weiter bevorzugt ist die Antriebswelle über die dritte Kupplung mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes verbindbar. Das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ist mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden und über die vierte Kupplung mit einem zweiten Stirntrieb verbindbar. Der zweite Stirntrieb ist bevorzugt mit der Abtriebswelle und der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbunden. Das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ist mit einem ersten Stirntrieb und der erste Stirntrieb mit der Abtriebswelle verbunden.
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Besonders bevorzugt ist die Antriebswelle über die erste Kupplung mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes verbindbar. Die Antriebswelle ist darüber hinaus über die dritte Kupplung mit dem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes verbindbar. Das Sonnenrad ist bevorzugt mit dem Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes verbunden und über die vierte Kupplung mit einem zweiten Stirntrieb verbindbar. Der zweite Stirntrieb ist mit der Abtriebswelle und der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes mit dem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes verbunden. Das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes ist bevorzugt mit einem ersten Stirntrieb und der erste Stirntrieb mit der Abtriebswelle verbunden.
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Weiter bevorzugt ist der erste Vorwärtsgang durch die geschlossene erste Bremse, die geschlossene zweite Kupplung und die geschlossene vierte Kupplung darstellbar. Durch die geschlossene erste Bremse, die geschlossene erste Kupplung und die geschlossene vierte Kupplung ist bevorzugt der zweite Vorwärtsgang darstellbar. Der dritte Vorwärtsgang ist durch die geschlossene erste Kupplung, die geschlossene zweite Kupplung und die geschlossene vierte Kupplung darstellbar. Der vierte Vorwärtsgang ist bevorzugt durch die geschlossene zweite Kupplung, die geschlossene dritte Kupplung und die geschlossene vierte Kupplung oder durch die geschlossene zweite Bremse, die geschlossene dritte Kupplung und die geschlossene vierte Kupplung oder durch die geschlossene erste Bremse, die geschlossene dritte Kupplung und die geschlossene vierte Kupplung oder durch die geschlossene erste Kupplung, die geschlossene dritte Kupplung und die geschlossene vierte Kupplung darstellbar. Durch die geschlossene erste Kupplung, die geschlossene zweite Kupplung und die geschlossene dritte Kupplung ist der fünfte Vorwärtsgang darstellbar. Der sechste Vorwärtsgang ist durch die geschlossene erste Bremse, die geschlossene erste Kupplung und die geschlossene dritte Kupplung darstellbar. Durch die geschlossene erste Bremse, die geschlossene zweite Kupplung und die geschlossene dritte Kupplung ist der siebte Vorwärtsgang darstellbar. Der achte Vorwärtsgang ist durch die geschlossene erste Bremse, die geschlossene zweite Bremse und die geschlossene dritte Kupplung darstellbar. Durch die geschlossene zweite Bremse, die geschlossene zweite Kupplung und die geschlossene dritte Kupplung ist der neunte Vorwärtsgang darstellbar. Der Rückwärtsgang ist durch die geschlossene zweite Bremse, die geschlossene zweite Kupplung und die geschlossene vierte Kupplung darstellbar. Die nicht genannten Schaltelemente sind in dem entsprechenden Gang jeweils geöffnet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes vorgeschlagen. Hierbei sind in jeder Gangstufe jeweils drei Schaltelemente gleichzeitig geschlossen, während die übrigen Schaltelemente geöffnet sind. Ein Gangwechsel in einen benachbarten höheren Vorwärtsgang oder in einen benachbarten niedrigeren Vorwärtsgang erfolgt dabei jeweils durch Schließen von genau einem zuvor geöffneten und durch Öffnen von genau einem zuvor geschlossenen Schaltelement. Unabhängig davon, ob hydraulisch, elektromechanisch oder in sonstiger Weise betätigbar, führt dies zu einem geringen Energiebedarf der Schaltelemente, was sich letztendlich vorteilhaft auf den Verbrauch, beispielsweise von Kraftstoff bei einem Verbrennungsmotor als Antriebsquelle, des Fahrzeugs auswirkt. Ein Gangwechsel in einen benachbarten höheren Gang oder in einen benachbarten niedrigeren Gang erfolgt dementsprechend durch Veränderung des Schaltzustandes von lediglich zwei Schaltelementen. Dies trägt besonders bevorzugt zu einer Reduzierung der Schaltzeiten bei.
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Die geometrische Lage der einzelnen Radsätze und Schaltelemente ist frei wählbar, solange es die Bindbarkeit der Elemente zulässt. Dies bedeutet, dass die einzelnen Elemente beliebig in ihrer Lage in dem Gehäuse verschoben werden können, solange sich die einzelnen Verbindungselemente beziehungsweise Wellen nicht kreuzen. Dies beinhaltet ebenfalls, dass Planetenradsätze radial übereinander angeordnet sein können.
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Alle Schaltelemente können grundsätzlich jeweils reib- oder formschlüssig wirken. Vor allem die vierte Kupplung eignet sich für die Verwendung eines Klauenschaltelements. Dies führt zu einem deutlich verbesserten Wirkungsgrad und damit zu deutlichen Verbrauchsvorteilen bezüglich des Kraftstoffverbrauchs, beispielsweise bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor.
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Grundsätzlich kann zumindest ein Planetenradsatz in der vorliegenden Erfindung als Plus-Planetenradsatz ausgeführt werden, wenn die Anbindung des Planetenträgers und des Hohlrades des betreffenden Planetenradsatzes entsprechend angepasst wird. Gleiches gilt in umgekehrter Weise für die Umwandlung von Plus-Planetenradsätzen in Minus-Planetenradsätze.
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Auf jeder Welle beziehungsweise jedem Verbindungselement kann prinzipiell zusätzlich eine elektrische Maschine oder eine sonstige Kraft-/Leistungsquelle angeordnet werden.
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Darüber hinaus kann auf jeder Welle grundsätzlich ein Freilauf zu dem Gehäuse oder zu einer anderen Welle angeordnet werden. Dies führt dazu, dass das entsprechende Schaltelement kleiner dimensioniert werden kann, da zumindest ein Teil des Drehmoments über den Freilauf aufgefangen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
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2: eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
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3: eine schematische Ansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
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4: eine schematische Ansicht einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
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5: eine schematische Ansicht einer fünften bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
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6: eine schematische Ansicht einer sechsten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
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7: eine schematische Ansicht einer siebten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
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8: eine schematische Ansicht einer achten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
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9: eine schematische Ansicht einer neunten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
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10: eine schematische Ansicht einer zehnten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
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11: ein beispielhaftes Schaltschema für ein Getriebe gemäß 1 bis 10.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste bevorzugte Ausführungsform des Getriebes, wobei das Getriebe einen ersten Planetenradsatz PR1, einen zweiten Planetenradsatz PR2, einen dritten Planetenradsatz PR3, einen ersten Stirntrieb ST1, einen zweiten Stirntrieb ST2 und sechs Schaltelemente umfasst, wobei die genannten Elemente allesamt in einem Gehäuse G angeordnet sind. Bei den sechs Schaltelementen handelt es sich um eine erste Bremse B1, eine zweite Bremse B2, eine erste Kupplung K1, eine zweite Kupplung K2, eine dritte Kupplung K3 und eine vierte Kupplung K4. Die erste Bremse B1 und die zweite Bremse B2 sind dabei jeweils auf einer Seite mit dem Gehäuse G fest verbunden. Über eine Antriebswelle 1 wird eine Rotationsbewegung beziehungsweise ein Drehmoment in das Getriebe eingeleitet. Die Einleitung des Drehmoments beziehungsweise der Rotationsbewegung erfolgt an einem Ende der Antriebswelle 1, welche auf einer ersten Seite des Getriebes aus dem Gehäuse G herausragt. Die Antriebswelle 1 ist jeweils auf einer Seite mit der ersten Kupplung K1, der zweiten Kupplung K2 und der dritten Kupplung K3 verbunden. Dabei sind die erste Kupplung K1, die zweite Kupplung K2 und die dritte Kupplung K3 koaxial beginnend an der Antriebswelle 1 in der Reihenfolge erste Kupplung K1, zweite Kupplung K2, dritte Kupplung K3 angeordnet. Weitere Elemente des Getriebes sind koaxial zu einer dritten Welle 3 beginnend an der dritten Kupplung K3 in der Reihenfolge erster Planetenradsatz PR1, erster Stirntrieb ST1, zweiter Stirntrieb ST2, zweiter Planetenradsatz PR2, dritter Planetenradsatz PR3, zweite Bremse B2 angeordnet, wobei bezüglich des ersten Stirntriebs ST1 und des zweiten Stirntriebs ST2 zumindest jeweils ein Stirnrad koaxial zu der Antriebswelle 1 angeordnet ist. Auf, bezüglich der dritten Welle 3, axial gleicher Höhe mit dem zweiten Planetenradsatz PR2 befindet sich zwischen dem Gehäuse G und dem zweiten Planetenradsatz PR2 die erste Bremse B1. Axial beabstandet zu der Antriebswelle 1 beziehungsweise der dritten Welle 3 befindet sich in paralleler Anordnung eine Abtriebswelle 2. Die Abtriebswelle 2 verfügt über ein freies Ende, welches aus dem Gehäuse G herausragt. Darüber hinaus sind der erste Stirntrieb ST1, der zweite Stirntrieb ST2 und die vierte Kupplung K4 koaxial zu der Abtriebswelle 2 angeordnet, wobei bezüglich des ersten Stirntriebs ST1 und des zweiten Stirntriebs ST2 zumindest jeweils ein Stirnrad koaxial zu der Abtriebswelle 2 angeordnet ist. Dabei weisen die Elemente die Reihenfolge erster Stirntrieb ST1, zweiter Stirntrieb ST2, vierte Kupplung K4 auf. Das Ende der Abtriebswelle 2, welches aus dem Gehäuse G herausragt, zeigt dabei in die gleiche Richtung wie das Ende der Antriebswelle 1, welches ebenfalls aus dem Gehäuse G herausragt.
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Über die erste Kupplung K1 ist die Antriebswelle 1 mit der dritten Welle 3 verbindbar, wobei die dritte Welle 3 gleichzeitig den Planetenträger PT3 des dritten Planetenradsatzes PR3 mit der zweiten Bremse B2 verbindet. Weiter ist die Antriebswelle 1 über die zweite Kupplung K2 mit einer vierten Welle 4 verbindbar, wobei die vierte Welle 4 weiter das Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 mit dem Sonnenrad S3 des dritten Planetenradsatzes PR3 verbindet. Über die dritte Kupplung K3 ist die Antriebswelle 1 mit einer fünften Welle 5 verbindbar, wobei die fünfte Welle 5 weiter mit dem Planetenträger PT1 des ersten Planetenradsatzes PR1 verbunden ist. Das Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 ist über eine sechste Welle 6 mit dem zweiten Stirntrieb ST2 verbunden, wobei der zweite Stirntrieb ST2 weiter mit einer neunten Welle 9 verbunden ist. Über die vierte Kupplung K4 ist die neunte Welle 9 mit der Abtriebswelle 2 verbindbar. Ebenfalls über die sechste Welle 6 mit dem Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 verbunden ist der Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2, wobei die sechste Welle 6 den Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 weiter mit dem Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3 verbindet. Das Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes PR1 ist über eine siebte Welle 7 mit dem ersten Stirntrieb ST1 verbunden. Das Hohlrad H2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 ist über eine achte Welle 8 mit der ersten Bremse B1 verbunden. Über den ersten Stirntrieb ST1 und/oder über den zweiten Stirntrieb ST2 wird die über die Antriebswelle 1 eingeleitete Drehbewegung mit der jeweils ausgewählten Übersetzung der verschiedenen Vorwärtsgänge beziehungsweise des Rückwärtsgangs auf die Abtriebswelle 2 übertragen.
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Der erste Planetenradsatz PR1 ist als Minus-Planetenradsatz ausgelegt. Dies bedeutet, dass Planetenräder des Planetenträgers PT1 mit dem Sonnenrad S1 und dem Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes PR1 kämmen. Gleiches gilt für den zweiten Planetenradsatz PR2 beziehungsweise das Sonnenrad S2, den Planetenträger PT2 und das Hohlrad H2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 sowie für den dritten Planetenradsatz PR3 beziehungsweise das Sonnenrad S3, den Planetenträger PT3 und das Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform des in 1 beschriebenen Getriebes, welches sich insbesondere dahingehend von der in 1 beschriebenen Ausführungsform unterscheidet, dass der dritte Planetenradsatz PR3‘ als Plus-Planetenradsatz ausgelegt ist. Dies führt unter anderem dazu, dass auch einige Schnittstellen beziehungsweise Anbindungen vertauscht und geändert werden müssen. So ist die Antriebswelle 1 zwar weiterhin über die erste Kupplung K1 mit der dritten Welle 3 verbindbar, die dritte Welle 3 verbindet nun jedoch weiter das Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3 mit der zweiten Bremse B2. Ein weiterer Unterschied ergibt sich aus der Anbindung des Planetenträgers PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2. Dieser ist zwar weiterhin über die sechste Welle 6 mit dem Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 verbunden, jedoch verbindet die sechste Welle 6 nun den Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 weiter mit dem Planetenträger PT3‘ des dritten Planetenradsatzes PR3‘. Die übrigen Anbindungen und Schnittstellen entsprechen der in 1 beschriebenen Anordnung. 2 stellt somit ein alternatives Ausführungsbeispiel für die in 1 beschriebene Anordnung dar.
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3 zeigt eine weitere Variante des in 1 beschriebenen Getriebes. Die Antriebswelle 1 ist über die erste Kupplung K1 mit der dritten Welle 3 verbindbar, wobei die dritte Welle 3 weiter die zweite Bremse B2 mit dem Planetenträger PT3 des dritten Planetenradsatzes PR3 verbindet. Weiter ist die Antriebswelle 1 über die zweite Kupplung K2 mit der vierten Welle 4 verbindbar, wobei die vierte Welle 4 weiter das Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 mit dem Sonnenrad S3 des dritten Planetenradsatzes PR3 verbindet. Darüber hinaus ist die Antriebswelle 1 mit dem Planetenträger PT1 des ersten Planetenradsatzes PR1 fest verbunden. Die sechste Welle 6 ist einerseits mit dem Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 verbunden und andererseits über die dritte Kupplung K3‘ mit der fünften Welle 5 verbindbar, wobei die fünfte Welle 5 weiter den zweiten Stirntrieb ST2 mit dem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 verbindet. Der zweite Stirntrieb ST2 ist weiter mit der neunten Welle 9 verbunden, während die neunte Welle 9 weiter über die vierte Kupplung K4 mit der Abtriebswelle 2 verbindbar ist. Der Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 ist weiter über die fünfte Welle 5 mit dem Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3 verbunden. Das Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes PR1 ist über die siebte Welle 7 mit dem ersten Stirntrieb ST1 und dieser weiter mit der Abtriebswelle 2 verbunden. Das Hohlrad H2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 ist über die achte Welle 8 mit der ersten Bremse B1 verbunden. Der erste Planetenradsatz PR1, der zweite Planetenradsatz PR2 und der dritte Planetenradsatz PR3 sind in der hier beschriebenen Anordnung jeweils als Minus-Planetenradsatz ausgeführt.
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In 4 ist eine weitere Variante des in 3 beschriebenen Getriebes schematisch dargestellt. Der wesentliche strukturelle Unterschied zwischen der in 3 beschriebenen Variante und der hier vorliegenden Variante besteht darin, dass der dritte Planetenradsatz PR3' hier als Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist. Dies führt wiederum zu einigen Veränderungen bezüglich der Schnittstellen beziehungsweise Anbindungen. Die Antriebswelle 1 ist, wie in 3 beschrieben, nach wie vor über die erste Kupplung K1 mit der dritten Welle 3 verbindbar, jedoch verbindet die dritte Welle 3 nun weiter die zweite Bremse B2 mit dem Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3'. Die sechste Welle 6 ist weiterhin mit dem Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 verbunden und über die dritte Kupplung K3‘ mit der fünften Welle 5 verbindbar. Nach wie vor verbindet die fünfte Welle 5 darüber hinaus den zweiten Stirntrieb ST2 mit dem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2. Der zweite Stirntrieb ST2 ist mit der neunten Welle 9 verbunden und die neunte Welle 9 weiter über die vierte Kupplung K4 mit der Abtriebswelle 2 verbindbar. Im Gegensatz zu der in 3 beschriebenen Anordnung verbindet die fünfte Welle 5 den Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 nun weiter mit dem Planetenträger PT3‘ des dritten Planetenradsatzes PR3'. Die Anordnung der verbleibenden Bauteile und Elemente entspricht der in 3 beschriebenen. Auch die verbleibenden Schnittstellen beziehungsweise Anbindungen sind mit denen der in 3 beschriebenen Anordnung identisch.
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Eine fünfte Variante des in 1 beschriebenen Getriebes ist in 5 dargestellt. Dabei ist die Antriebswelle 1 über die erste Kupplung K1 mit der dritten Welle 3 verbindbar, wobei die dritte Welle 3 weiter die zweite Bremse B2 mit dem Planetenträger PT3 des dritten Planetenradsatzes PR3 verbindet. Weite ist die Antriebswelle 1 über die zweite Kupplung mit der vierten Welle 4 verbindbar, während die vierte Welle 4 weiter das Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 mit dem Sonnenrad S3 des dritten Planetenradsatzes PR3 verbindet. Darüber hinaus ist die Antriebswelle 1 fest mit dem Planetenträger PT1 des ersten Planetenradsatzes PR1 verbunden. Die sechste Welle 6 ist einerseits mit dem Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 verbunden und verbindet weiter den zweiten Stirntrieb ST2 mit dem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2. Die neunte Welle 9 ist einerseits mit dem zweiten Stirntrieb ST2 verbunden und andererseits über die vierte Kupplung K4 mit der Abtriebswelle 2 verbindbar. Der Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 ist weiter über die sechste Welle 6 mit dem Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3 verbunden. Die fünfte Welle 5 ist einerseits mit dem Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes PR1 verbunden und andererseits über die dritte Kupplung K3‘‘ mit der siebten Welle 7 verbindbar. Die siebte Welle 7 ist weiter mit dem ersten Stirntrieb ST1 und dieser mit der Abtriebswelle 2 verbunden. Das Hohlrad H2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 ist über die achte Welle 8 mit der ersten Bremse B1 verbunden. Der erste Planetenradsatz PR1, der zweite Planetenradsatz PR2 und der dritte Planetenradsatz PR3 sind jeweils als Minus-Planetenradsatz ausgeführt.
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6 zeigt eine sechste Variante des in 1 beschriebenen Getriebes. Dabei gleichen die Anordnung der Elemente und die Anbindungen beziehungsweise Schnittstellen weitgehend denen in 5. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass der erste Planetenradsatz PR1 und der zweite Planetenradsatz PR2 als Minus-Planetenradsatz ausgeführt sind, wohingegen der dritte Planetenradsatz PR3‘ als Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist. Dies bedingt einige Änderungen in der Anbindung beziehungsweise in den Schnittstellen. Hierbei ist die Antriebswelle 1 über die erste Kupplung K1 mit der dritten Welle 3 verbindbar, während die dritte Welle 3 weiter die zweite Bremse B2 mit dem Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3‘ verbindet. Weiter ist die Antriebswelle 1 über die zweite Kupplung K2 mit der vierten Welle 4 verbindbar, während die vierte Welle 4 das Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 mit dem Sonnenrad S3 des dritten Planetenradsatzes PR3‘ verbindet. Darüber hinaus ist die Antriebswelle 1 fest mit dem Planetenträger PT1 des ersten Planetenradsatzes PR1 verbunden. Die sechste Welle 6 verbindet einerseits das Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 mit dem zweiten Stirntrieb ST2 und andererseits den Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 mit dem zweiten Stirntrieb ST2. Die neunte Welle 9 ist einerseits mit dem zweiten Stirntrieb ST2 verbunden und andererseits über die vierte Kupplung K4 mit der Abtriebswelle 2 verbindbar. Der Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 ist im Gegensatz zu der in 5 beschriebenen Anordnung über die sechste Welle 6 weiter mit dem Planetenträger PT3‘ des dritten Planetenradsatzes PR3‘ verbunden. Die Anordnung der weiteren Elemente des Radsatzes und deren Schnittstellen entspricht der in 5 beschriebenen Anordnung.
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7 zeigt eine weitere Variante des in 1 beschriebenen Getriebes. Hierbei ist die Antriebswelle 1 über die erste Kupplung K1 mit der dritten Welle 3 verbindbar, während die dritte Welle 3 die zweite Bremse B2 mit dem Planetenträger PT3 des dritten Planetenradsatzes PR3 verbindet. Weiter ist die Antriebswelle 1 über die zweite Kupplung K2 mit der vierten Welle 4 verbindbar, während die vierte Welle 4 das Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 mit dem Sonnenrad S3 des dritten Planetenradsatzes PR3 verbindet. Darüber hinaus ist die Antriebswelle 1 mit dem Planetenträger PT1 des ersten Planetenradsatzes PR1 fest verbunden. Das Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 ist über die sechste Welle 6 mit dem zweiten Stirntrieb ST2 verbunden. Darüber hinaus verbindet die sechste Welle 6 den zweiten Stirntrieb ST2 mit dem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2. Darüber hinaus verbindet die sechste Welle 6 weiter den Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 mit dem Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3. Der zweite Stirntrieb ST2 ist weiter mit der neunten Welle 9 verbunden, wobei die neunte Welle 9 über die vierte Kupplung K4 mit der Abtriebswelle 2 verbindbar ist. Die siebte Welle 7 verbindet das Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes PR1 mit dem ersten Stirntrieb ST1. Die fünfte Welle 5 ist einerseits mit dem ersten Stirntrieb ST1 verbunden und andererseits über die dritte Kupplung K3‘‘‘ mit der Abtriebswelle 2 verbindbar. Die achte Welle 8 verbindet das Hohlrad H2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 mit der ersten Bremse B1. Der erste Planetenradsatz PR1, der zweite Planetenradsatz PR2 und der dritte Planetenradsatz PR3 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Minus-Planetenradsatz ausgeführt.
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8 zeigt eine weitere Variante des in 7 beschriebenen Getriebes. Die Anordnung der Elemente und der Schnittstellen unterscheidet sich dahingehend von der in 7 beschriebenen Variante, dass der erste Planetenradsatz PR1 und der zweite Planetenradsatz PR2 als Minus-Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz PR3' als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sind. Daraus ergeben sich folgende Abweichungen bezüglich der Anordnung der Elemente beziehungsweise Schnittstellen. Die Antriebswelle 1 ist über die erste Kupplung K1 mit der dritten Welle 3 verbindbar, während die dritte Welle 3 nun die zweite Bremse B2 mit dem Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3‘ verbindet. Die sechste Welle 6 verbindet weiterhin das Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 einerseits mit dem zweiten Stirntrieb ST2 und andererseits mit dem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2. Darüber hinaus ist die neunte Welle 9 weiter mit dem zweiten Stirntrieb ST2 verbunden und über die vierte Kupplung K4 mit der Abtriebswelle 2 verbindbar. Im Gegensatz zu der in 7 beschriebenen Anordnung verbindet die sechste Welle 6 nun den Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 weiter mit dem Planetenträger PT3‘ des dritten Planetenradsatzes PR3‘. Alle weitere Bauteilanordnungen beziehungsweise Schnittstellen gleichen der in 7 beschriebenen Anordnung.
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9 zeigt eine weitere Ausführungsform des in 1 beschriebenen Getriebes. Dabei sind der erste Planetenradsatz PR1, der zweite Planetenradsatz PR2 und der dritte Planetenradsatz PR3 als Minus-Planetenradsatz ausgeführt. Die Antriebswelle 1 ist über die erste Kupplung K1 mit der dritten Welle 3 verbindbar, während die dritte Welle 3 die zweite Bremse B2 mit dem Planetenträger PT3 des dritten Planetenradsatzes PR3 verbindet. Weiter ist die Antriebswelle 1 über die zweite Kupplung K2 mit der vierten Welle 4 verbindbar, während die vierte Welle 4 das Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 mit dem Sonnenrad S3 des dritten Planetenradsatzes PR3 verbindet. Die Antriebswelle 1 ist darüber hinaus über die dritte Kupplung K3 mit der fünften Welle 5 verbindbar, wobei die fünfte Welle 5 darüber hinaus mit dem Planetenträger PT1 des ersten Planetenradsatzes PR1 verbunden ist. Die sechste Welle 6 verbindet das Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 mit dem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2. Darüber hinaus ist die sechste Welle 6 über die vierte Kupplung K4‘ mit der neunten Welle 9 verbindbar. Weiter ist die neunte Welle 9 mit dem zweiten Stirntrieb ST2 und dieser weiter mit der Abtriebswelle 2 verbunden. Der Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 ist weiter über die sechste Welle 6 mit dem Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3 verbunden. Die siebte Welle 7 verbindet das Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes PR1 mit dem ersten Stirntrieb ST1. Darüber hinaus ist der erste Stirntrieb ST1 mit der Abtriebswelle 2 verbunden. Die achte Welle 8 verbindet das Hohlrad H2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 mit der ersten Bremse B1.
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10 zeigt eine weitere Variante des in 9 beschriebenen Getriebes. Die Anordnung der Elemente und Bauteile sowie deren Schnittstellen und Anbindungen gleichen weitgehend der in 9 beschriebenen Anordnung. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass der erste Planetenradsatz PR1 und der zweite Planetenradsatz PR2 als Minus-Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz PR3' als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sind. Daraus resultieren Unterschiede in der Anbindung, welche nachfolgend beschrieben werden. Die Antriebswelle 1 ist über die erste Kupplung K1 weiter mit der dritten Welle 3 verbindbar, während die dritte Welle 3 nun die zweite Bremse B2 mit dem Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes PR3‘ verbindet. Weiter ist das Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes PR1 über die sechste Welle 6 mit dem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 verbunden. Im Gegensatz zu der in 9 beschriebenen Anordnung verbindet die sechste Welle 6 jedoch darüber hinaus nun den Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes PR2 mit dem Planetenträger PT3‘ des dritten Planetenradsatzes PR3‘. Alle weiteren Anordnungen und Schnittstellen entsprechen der in 9 beschriebenen Anordnung.
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11 zeigt in einer Tabelle eine Schaltmatrix des in 1 beschriebenen Getriebes. Über ein X in dem jeweiligen Feld wird kenntlich gemacht, welches der Schaltelemente für die Realisierung des ersten bis neunten Vorwärtsgangs und des Rückwärtsgangs geschlossen ist. Darüber hinaus sind mit den Nummern 4-I, 4-II und 4-III drei Schaltalternativen für den vierten Gang angegeben.
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Die Schaltzustände der alternativen Ausführungsformen der dritten Kupplung K3‘, K3‘‘, K3‘‘‘ sind mit den Schaltzuständen der dritten Kupplung K3 identisch. Gleiches gilt für den Schaltzustand der alternativen Ausführungsform der vierten Kupplung K4‘ und den Schaltzustand der vierten Kupplung K4. Das heißt, dass beispielsweise die Schaltzustände der alternativen Ausführungsformen der dritten Kupplung K3‘, K3‘‘, K3‘‘‘ mit den Schaltzuständen der dritten Kupplung K3 identisch sind und in der Tabelle beispielsweise über den Schaltzustand der dritten Kupplung K3 definiert werden.
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Weiter ist die Übersetzung des jeweiligen Gangs angegeben, wobei der erste Vorwärtsgang ein Übersetzungsverhältnis von i = 4,333 aufweist, der zweite Vorwärtsgang ein Übersetzungsverhältnis von i = 2,586 aufweist, der dritte Vorwärtsgang ein Übersetzungsverhältnis von i = 1,667 aufweist, der vierte Vorwärtsgang ein Übersetzungsverhältnis von i = 1,267 aufweist, der fünfte Vorwärtsgang ein Übersetzungsverhältnis von i = 1,0 aufweist, der sechste Vorwärtsgang ein Übersetzungsverhältnis von i = 0,808 aufweist, der siebte Vorwärtsgang ein Übersetzungsverhältnis von i = 0,709 aufweist, der achte Vorwärtsgang ein Übersetzungsverhältnis von i = 0,6 aufweist und der neunte Vorwärtsgang ein Übersetzungsverhältnis von i = 0,496 aufweist. Der Rückwärtsgang weist aufgrund der Richtungsumkehr der Drehbewegung ein negatives Übersetzungsverhältnis von i = –3,167 auf. Übersetzung und Übersetzungsverhältnis sind hier gleichbedeutend.
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Weiter sind der Tabelle die entsprechenden Gangsprünge der Vorwärtsgänge zu entnehmen. Unter einem Gangsprung ist der Quotient der Übersetzung des niedrigeren Vorwärtsganges und des nächst höheren Vorwärtsganges zu verstehen. Dabei weist der Gangsprung von dem ersten Vorwärtsgang zu dem zweiten Vorwärtsgang einen Wert von φ = 1,675 auf, der Gangsprung von dem zweiten Vorwärtsgang auf den dritten Vorwärtsgang einen Wert von φ = 1,552 auf, der Gangsprung von dem dritten Vorwärtsgang auf den vierten Vorwärtsgang einen Wert von φ = 1,316 auf, der Gangsprung von dem vierten Vorwärtsgang auf den fünften Vorwärtsgang einen Wert von φ = 1,267 auf, der Gangsprung von dem fünften Vorwärtsgang auf den sechsten Vorwärtsgang einen Wert von φ = 1,237 auf, der Gangsprung von dem sechsten Vorwärtsgang auf den siebten Vorwärtsgang einen Wert von φ = 1,140 auf, der Gangsprung von dem siebten Vorwärtsgang auf den achten Vorwärtsgang einen Wert von φ = 1,182 auf und der Gangsprung von dem achten Vorwärtsgang auf den neunten Vorwärtsgang einen Wert von φ = 1,210 auf. Die Getriebespreizung als Quotient aus dem niedrigsten Vorwärtsgang und dem höchsten Vorwärtsgang beträgt 8,741.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebswelle
- 2
- Abtriebswelle
- 3
- dritte Welle
- 4
- vierte Welle
- 5
- fünfte Welle
- 6
- sechste Welle
- 7
- siebte Welle
- 8
- achte Welle
- 9
- neunte Welle
- B1
- erste Bremse
- B2
- zweite Bremse
- G
- Gehäuse
- H1
- Hohlrad PR1
- H2
- Hohlrad PR2
- H3
- Hohlrad PR3, PR3'
- K1
- erste Kupplung
- K2
- zweite Kupplung
- K3, K3‘, K3‘‘, K3‘‘‘
- dritte Kupplung
- K4, K4‘
- vierte Kupplung
- PR1
- erster Planetenradsatz
- PR2
- zweiter Planetenradsatz
- PR3, PR3‘
- dritter Planetenradsatz
- PT1
- Planetenträger PR1
- PT2
- Planetenträger PR2
- PT3, PT3‘
- Planetenträger PR3, PR3'
- S1
- Sonnenrad PR1
- S2
- Sonnenrad PR2
- S3
- Sonnenrad PR3, PR3'
- ST1
- erster Stirntrieb
- ST2
- zweiter Stirntrieb
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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