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GEBIET
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Die Erfindung betrifft im Allgemeinen einen gestapelten Planetenradsatz, und genauer eine innere einzelne Planetenrad- und eine äußere doppelte Planetenradanordnung in einem gestapelten Planetenradsatz.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung stehen, und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
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Um den Kraftstoffwirkungsgrad zu erhöhen und das Leistungsvermögen zu verbessern, sind Automatikgetriebe entwickelt worden, die acht, neun und zehn oder mehr Gänge aufweisen. Getriebe mit acht oder mehr Gängen weisen häufig vier oder mehr axial angeordnete Planetenradsätze auf. Jedoch besteht im Wesentlichen weiterhin der Bedarf, die Bauraumgröße, das Gewicht und die Kosten dieser Getriebe zu verringern. Eine Lösung, um die axiale Länge dieser Getriebe zu verringern, ist, einen gestapelten oder ineinander geschachtelten Planetenradsatz anzuwenden. Ein gestapelter oder ineinander geschachtelter Planetenradsatz umfasst ein inneres Sonnenrad, das mit einem ersten Satz Planetenräder kämmt, eine Sonne/Ring oder Zwischenzahnrad, das mit dem ersten Satz Planetenräder und einem äußeren, zweiten Satz Planetenräder kämmt, und ein Hohlrad, das mit dem zweiten Satz Planetenräder kämmt. Der erste und zweite Satz Planetenräder sind zur Rotation auf Planetenstiften gelagert, die mit einem Planetenträger verbunden sind.
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Obgleich diese gestapelten Planetenradsätze für den vorgesehenen Zweck brauchbar sind, gibt es in der Technik einen Bedarf für gestapelte Planetenradsätze, die in der Lage sind, Doppel-Planetenritzelkonstruktionen zu ermöglichen, ohne eine axiale oder radiale Länge des Getriebes unnötig zu erhöhen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist ein gestapelter oder ineinander geschachtelter Planetenradsatz für ein Getriebe vorgesehen. Der Planetenradsatz umfasst ein Trägerelement, das einen ersten Satz Planetenräder, einen zweiten Satz Planetenräder und einen dritten Satz Planetenräder zur Rotation lagert, wobei ein jedes Planetenrad des zweiten Satzes Planetenräder mit einem entsprechenden Planetenrad des dritten Satzes Planetenräder kämmt. Ein erstes Sonnenrad kämmt mit einem jeden Planetenrad des ersten Satzes Planetenräder. Ein erstes Hohlrad kämmt mit einem jeden Planetenrad des ersten Satzes Planetenräder. Ein zweites Sonnenrad ist direkt mit dem ersten Hohlrad verbunden und kämmt mit einem jeden Planetenrad des zweiten Satzes Planetenräder. Ein zweites Hohlrad kämmt mit einem jeden Planetenrad des dritten Satzes Planetenräder.
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In einem Beispiel des Planetenradsatzes ist der zweite Satz Planetenräder radial außerhalb des ersten Satzes Planetenräder angeordnet, wobei der dritte Satz Planetenräder radial außerhalb des zweiten Satzes Planetenräder angeordnet ist.
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In einem anderen Beispiel des Planetenradsatzes ist der erste Satz Planetenräder in Intervallen um das erste Sonnenrad herum angeordnet.
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In einem anderen Beispiel des Planetenradsatzes ist der zweite Satz Planetenräder in einem radialen Versatz zwischen 0 und 120 Grad von dem ersten Satz Planetenräder angeordnet.
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In einem anderen Beispiel des Planetenradsatzes ist der zweite Satz Planetenräder in einem radialen Versatz von 45 Grad von dem ersten Satz Planetenräder angeordnet.
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In einem anderen Beispiel des Planetenradsatzes ist der dritte Satz Planetenräder in einem radialen Versatz von dem zweiten Satz Planetenräder angeordnet.
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In einem anderen Beispiel des Planetenradsatzes ist der zweite Satz Planetenräder in einem Abstand r1 von einer Drehachse des Planetenradsatzes angeordnet, der dritte Satz Planetenräder ist in einem Abstand r2 von der Drehachse angeordnet, wobei r1 kleiner als r2 ist.
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In einem anderen Beispiel des Planetenradsatzes sind das erste Hohlrad und das zweite Sonnenrad an einem gemeinsamen Element gebildet, das erste Hohlrad ist an einer Innenumfangsfläche des gemeinsamen Elements angeordnet, und das zweite Sonnenrad ist an einer Außenumfangsfläche des gemeinsamen Elements angeordnet.
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In einem anderen Beispiel des Planetenradsatzes ist das erste Hohlrad axial von dem zweiten Sonnenrad versetzt.
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In einem anderen Beispiel des Planetenradsatzes ist das erste Hohlrad an einer Innenumfangsfläche eines ersten Elements gebildet, das zweite Sonnenrad ist an einer Außenumfangsfläche eines zweiten Elements gebildet, und das erste Element ist direkt mit dem zweiten Element verbunden.
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In einem anderen Beispiel des Planetenradsatzes ist das erste Hohlrad in vollständiger axialer Ausrichtung mit dem zweiten Sonnenrad.
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In einem anderen Beispiel des Planetenradsatzes ist das erste Hohlrad axial von dem zweiten Sonnenrad versetzt.
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Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen deutlich werden, in denen ähnliche Bezugszeichen auf die/das gleiche Komponente, Bauteil 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 eine Frontansicht eines beispielhaften gestapelten Planetenradsatzes gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Querschnitt eines Abschnitts des in 1 gezeigten gestapelten Planetenradsatzes;
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3A ist ein Querschnitt eines Abschnitts des gestapelten Planetenradsatzes, in der Richtung des in 2 gezeigten Pfeils 3-3 betrachtet, gemäß einer ersten Ausführungsform;
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3B ist ein Querschnitt eines Abschnitts des gestapelten Planetenradsatzes, in der Richtung des in 2 gezeigten Pfeils 3-3 betrachtet, gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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4A ist ein Querschnitt eines Abschnitt des gestapelten Planetenradsatzes, in der Richtung des in 2 gezeigten Pfeils 3-3 betrachtet, gemäß einer dritten Ausführungsform; und
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4B ist ein Querschnitt eines Abschnitts des gestapelten Planetenradsatzes, in der Richtung des in 2 gezeigten Pfeils 3-3 betrachtet, gemäß einer vierten Ausführungsform.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzungen nicht begrenzen.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist ein gestapelter Planetenradsatz gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung allgemein mit Bezugszeichen 10 angegeben. Der gestapelte Planetenradsatz 10 umfasst ein erstes Sonnenrad 12, ein Planetenträgerelement 14, ein erstes Hohlrad 16, ein zweites Sonnenrad 18 und ein zweites Hohlrad 20. Das erste Sonnenrad 12 ist antriebstechnisch mit einem jeden Planetenrad eines Satzes innerer Planetenräder 22 in Eingriff oder kämmt mit diesen. Das erste Hohlrad 16 ist auch antriebstechnisch mit einem jeden Planetenrad der Mehrzahl von inneren Planetenrädern 22 in Eingriff oder kämmt mit diesen. Das erste Hohlrad 16 und das zweite Sonnenrad 18 sind zur gemeinsamen Rotation miteinander verbunden, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Das zweite Sonnenrad 18 ist antriebstechnisch mit einem jeden Planetenrad eines ersten Satzes äußere Planetenräder 24A in Eingriff oder kämmt mit diesen. Der erste Satz äußere Planetenräder 24A ist antriebstechnisch mit einem zweiten Satz äußere Planetenräder 24B in Eingriff oder kämmt mit diesen. Das zweite Hohlrad 20 ist antriebstechnisch mit einem jeden Planetenrad der Mehrzahl äußerer Planetenräder 24B in Eingriff oder kämmt mit diesen.
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Das erste Sonnenrad 12, das erste Hohlrad 16, das zweite Sonnenrad 18, das zweite Hohlrad 20 und das Trägerelement 14 können jeweils mit verschiedenen anderen Komponenten verbunden sein, die jeweils mit Bezugszeichen 28A–D schematisch angegeben sind. Diese Komponenten 28A–D können zum Beispiel Wellen, Gegenwellen, Vorgelegewellen, Hohlwellen, Kupplungen, Bremsen, Turbinenradwellen, ein Getriebegehäuse oder andere Planetenradsätze umfassen, um nur einige zu nennen.
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Unter Bezugnahme auf 2 trägt der Planetenträger 14 einen Satz innere Planetenradstifte 30, einen ersten Satz äußere Planetenradstifte 32A und einen zweiten Satz äußere Planetenradstifte 32B. Der Satz innere Planetenradstifte 30 lagert jeweils wiederum ein Planetenrad des Satzes innere Planetenräder 22 zur Rotation darauf. Der erste Satz äußere Planetenradstifte 32A lagert jeweils ein Planetenrad des ersten Satzes äußere Planetenräder 24A zur Rotation darauf. Der zweite Satz äußere Planetenradstifte 32B lagert jeweils ein Planetenrad des zweiten Satzes äußere Planetenräder 24B zur Rotation darauf. Während in dem angeführten Beispiel vier innere Planetenräder 22 und acht äußere Planetenräder 24A–B gezeigt sind, ist festzustellen, dass jede beliebige Zahl von Planetenrädern 22, 24A–B angewandt werden kann.
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Gemessen von den axialen Mitten der Planetenradstifte ist der Satz innere Planetenräder 22 in Neunzig-Grad-Intervallen um das innere Sonnenrad 12 herum angeordnet. Es ist festzustellen, dass die inneren Planetenräder 22 abhängig von verschiedenen Faktoren, die die Zähnezahl der Zahnräder und die Zahl der Planetenräder umfassen, in anderen Intervallen beabstandet angeordnet sein können. Der erste Satz äußere Planetenräder 24A ist radial von dem Satz innere Planetenräder 22 unter einem Winkel ”theta” versetzt. Theta variiert von 0 bis 120 Grad, und in einem Beispiel sind etwa 45 Grad bevorzugt. Um die radialen Abmessungen des gestapelten Planetenradsatzes 10 zu verringern, ist der zweite Satz äußere Planetenräder 24B radial von dem ersten Satz äußere Planetenräder 24A unter einem Winkel ”phi” versetzt. Phi variiert von 0 Grad bis 90 Grad. Gemessen von einem zentralen Ursprung ”0”, der in der radialen Mitte des gestapelten Planetenradsatzes 10 gelegen ist, zu den axialen Mitten der Planetenradstifte, ist der erste Satz äußere Planetenräder 24A in einem radialen Abstand r1 von dem Ursprung gelegen. Der zweite Satz äußere Planetenräder 24B ist in einem radialen Abstand r2 von dem Ursprung gelegen. Um die radialen Abmessungen des gestapelten Planetenradsatzes 10 zu verringern, ist r1 kleiner als r2 und der Winkel ”phi” ist im Allgemeinen nicht gleich 0 Grad. Mit anderen Worten, der zweite Satz äußere Planetenräder 24B ist versetzt von und teilweise radial außerhalb des ersten Satzes äußere Planetenräder 24A.
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3A zugewandt, sind das erste Hohlrad 16 und das zweite Sonnenrad 18 auf einem gemeinsamen Element 40 gebildet. Die gemeinsame Konstruktion minimiert Teilezahlen, Herstellungs- und Montageprozesse und ist bevorzugt, wenn Wärmebehandlungs- und Endbearbeitungsprozesse entwickelt werden können, um die gewünschte Qualität für sowohl das Hohlrad 16 als auch das Sonnenrad 18 zu erreichen. Zum Beispiel ist das erste Hohlrad 16 entlang einer Innenumfangsfläche 42 des Elements 40 gebildet, und das zweite Sonnenrad 18 ist entlang einer Außenumfangsfläche 44 des Elements 40 gebildet. Das erste Hohlrad 16 ist in vollständiger radialer Ausrichtung mit dem zweiten Sonnenrad 18, d. h. nicht axial versetzt. In einer alternativen Ausführungsform weist das erste Hohlrad 16 einen axialen Versatz ”X” auf, der in 3B gezeigt ist. Der axiale Versatz X ist von einer ersten Seite 46 des ersten Hohlrads 16 zu einer ersten Seite 48 des zweiten Sonnenrads 18 gemessen. Der axiale Versatz X lässt zu, dass der gestapelte Planetenradsatz 10 spezifische Getriebearchitekturanforderungen ermöglichen kann.
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Unter Bezugnahme auf 4A können das erste Hohlrad 16 und das zweite Sonnenrad 18 separate Elemente sein, die miteinander verbunden sind, um ein einziges, gemeinsam rotierendes Bauteil zu bilden. Die Zwei-Element-Konstruktion lässt zu, dass ein separater optimaler Prozess für das Hohlrad 16 und das Sonnenrad 18 benutzt werden kann. Zum Beispiel ist das erste Hohlrad 16 entlang einer Innenumfangsfläche 50 des ersten Elements 52 gebildet. Das zweite Sonnenrad 18 ist entlang einer Außenumfangsfläche 54 eines zweiten Elements 56 gebildet. Das erste Element 52 ist an dem zweiten Element 56 durch eine Schweißung 58 oder einen anderen Verbindungstyp angebracht. Das erste Hohlrad 16 ist in vollständiger radialer Ausrichtung mit dem zweiten Sonnenrad 18, d. h. nicht axial versetzt. In einer alternativen Ausführungsform weist das erste Hohlrad 16 einen axialen Versatz ”X” auf, der in 4B gezeigt ist. Der axiale Versatz X ist von einer ersten Seite 60 des ersten Elements 52 zu einer ersten Seite 62 des zweiten Elements 56 gemessen. Der axiale Versatz X lässt zu, dass der gestapelte Planetenradsatz 10 spezifische Getriebearchitekturanforderungen ermöglichen kann.
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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.
