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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 elf oder mehr Gänge, zumindest vier Planetenradsätze und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist.
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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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Ein typisches Mehrganggetriebe benutzt eine Kombination aus Reibkupplungen, Planetenradanordnungen und festen Verbindungen, um eine Mehrzahl von Übersetzungsverhältnissen zu erreichen. Die Anzahl und physikalische Anordnung der Planetenradsätze im Allgemeinen werden durch den Bauraum, die Kosten und die gewünschten Drehzahlverhältnisse 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 der Geschmeidigkeit 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 Getriebe vorgesehen, das ein Eingangselement, ein Ausgangselement, vier Planetenradsätze, eine Mehrzahl von Kopplungselementen und eine Mehrzahl von Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Jeder der Planetenradsätze umfasst ein erstes, zweites und drittes Element. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen sind zum Beispiel Kupplungen und Bremsen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen der erste, zweite, dritte und vierte Planetenradsatz jeweils ein Sonnenrad, ein Trägerelement und ein Hohlrad auf.
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In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Eingangselement ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement des zweiten Planetenradsatzes verbunden.
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In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ausgangselement ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement des vierten Planetenradsatzes verbunden.
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In noch einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbindet ein erstes Verbindungselement das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes.
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In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbindet ein zweites Verbindungselement das Trägerelement des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes.
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In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbindet ein drittes Verbindungselement das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes.
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In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbindet ein viertes Verbindungselement das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein erster Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes mit dem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes zu verbinden.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das Trägerelement des dritten Planetenradsatzes mit dem Trägerelement des ersten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes zu verbinden.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein dritter Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das Trägerelement des dritten Planetenradsatzes mit dem Trägerelement des zweiten Planetenradsatzes und dem Eingangselement zu verbinden.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein vierter Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das Trägerelement des zweiten Planetenradsatzes und das Eingangselement mit dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes zu verbinden.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein fünfter Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes mit dem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes zu verbinden.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein sechster Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein siebter Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar, um das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und das Sonnenrad 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 vieren einrückbar, um eine Mehrzahl von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen und zumindest ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
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In einer abermals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein gemeinsames Drehelement oder eine Nabe vorgesehen, wobei drei oder vier Kupplungen das gemeinsame Drehelement mit zumindest einem Element der vier Planetenradsätze verbinden.
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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 gleiche Komponente bzw. das gleiche 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 ein Hebeldiagramm einer Ausführungsform eines Elfganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Elfganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine Wahrheitstabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungs-Bauteile in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse der in den 1 und 2 veranschaulichten Getriebe darstellt;
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4 ist eine Wahrheitstabelle, die zusätzliche Einrückungszustände der verschiedenen Drehmomentübertragungs-Bauteile in jedem der verfügbaren zusätzlichen Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse der in den 1 und 2 veranschaulichten Getriebe darstellt;
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5 ist ein Hebeldiagramm einer anderen Ausführungsform eines Elfganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Elfganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
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7 ist eine Wahrheitstabelle, die die Einrückungszustände der verschiedenen Drehmomentübertragungs-Bauteile in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse und zusätzlichen Gänge oder Übersetzungsverhältnisse der in den 5 und 6 veranschaulichten Getriebes darstellt;
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8 ist eine schematische Darstellung einer abermals anderen Ausführungsform eines Elfganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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9 ist eine Wahrheitstabelle, die die Einrückungszustände der verschiedenen Drehmomentübertragungs-Bauteile in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse und zusätzlichen Gänge oder Übersetzungsverhältnisse des in 8 veranschaulichten Getriebes darstellt.
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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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Zu Beginn ist festzustellen, dass die Ausführungsformen der Mehrgang-Automatikgetriebe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung von permanenten mechanischen Verbindungen zwischen den Bauteilen der vier Planetenradsätze aufweisen. Zum Beispiel ist eine erste Komponente oder ein erstes Bauteil eines ersten Planetenradsatzes permanent mit einer ersten Komponente oder einem ersten Bauteil des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Eine zweite Komponente oder ein zweites Bauteil des ersten Planetenradsatzes ist permanent mit einer ersten Komponente oder einem ersten Bauteil des vierten Planetenradsatzes gekoppelt. Eine dritte Komponente oder ein drittes Bauteil des zweiten Planetenradsatzes ist permanent mit einer dritten Komponente oder einem dritten Bauteil des dritten Planetenradsatzes gekoppelt.
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Nun unter Bezugnahme auf
1 ist eine Ausführungsform eines Elfganggetriebes
10 in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Ein Hebeldiagramm ist eine schematische Darstellung der Komponenten einer mechanischen Einrichtung, wie eines Automatikgetriebes. Jeder einzelne Hebel stellt einen Planetenradsatz dar, wobei die drei grundlegenden mechanischen Komponenten des Planetenradsatzes (Sonnenrad, Planetenradträger und Hohlrad) jeweils durch einen Knoten dargestellt sind. Deshalb enthält ein einzelner Hebel drei Knoten: einen für das Sonnenrad, einen für den Planetenradträger und einen für das Hohlrad. 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 Kopplungen oder Verbindungen zwischen den Knoten der verschiedenen Planetenradsätze sind durch dünne, horizontale Linien veranschaulicht, und Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie etwa Kupplungen und Bremsen, sind als ineinander greifende Finger dargestellt. Eine weitergehende Erläuterung des Formats, Zwecks und der Verwendung von Hebeldiagrammen ist in der
Druckschrift SAE Paper 810102 "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis" von Benford und Leising zu finden, die hierin 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 und einen vierten Planetenradsatz 20 und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement 22. In dem Hebeldiagramm von 1 weist der erste Planetenradsatz 14 drei Knoten auf: einen ersten Knoten 14A, einen zweiten Knoten 14B und einen dritten Knoten 14C. Der zweite Planetenradsatz 16 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 16A, einen zweiten Knoten 16B und einen dritten Knoten 16C. Der dritte Planetenradsatz 18 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 18A, einen zweiten Knoten 18B und einen dritten Knoten 18C. Der vierte Planetenradsatz 20 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 20A, einen zweiten Knoten 20B und einen dritten Knoten 20C.
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Das Eingangselement 12 ist ständig mit dem zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Das Ausgangselement 22 ist mit dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt. Der erste Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Der zweite Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem ersten Knoten 20A des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt. Der dritte Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 ist mit dem dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt.
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Eine erste Kupplung 24 verbindet den dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 und den dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit dem ersten Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18. Eine zweite Kupplung 26 verbindet den zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit dem zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 und dem ersten Knoten 20A des vierten Planetenradsatzes 20. Eine dritte Kupplung 28 verbindet das Eingangselement 12 und den zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18. Eine vierte Kupplung 30 verbindet das Eingangselement 12 und den zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20. Eine fünfte Kupplung 32 verbindet den ersten Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20. Eine erste Bremse 34 verbindet den dritten Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine zweite Bremse 36 verbindet den ersten Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 und den ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50.
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Nun unter Bezugnahme auf 2 stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout einer Ausführungsform des Elfganggetriebes 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In 2 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 1 übernommen. Die Kupplungen und Kopplungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Komponenten 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 und einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Das Hohlradelement 14C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 46 verbunden. Das Planetenträgerelement 14B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 48 verbunden. Die Planetenräder 14D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 14A als auch dem Hohlradelement 14C zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 16 umfasst ein Sonnenradelement 16A, ein Hohlradelement 16C 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 einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 52 verbunden. Das Planetenträgerelement 16B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 und einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 54 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 Sonnenradelement 18C, ein Hohlradelement 18A und ein Planetenradträgerelement 18B, das einen Satz Planetenräder 18D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 18C ist zur gemeinsamen Rotation mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 52 und einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 56 verbunden. Das Hohlradelement 18A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Welle oder einem achten Verbindungselement 58 verbunden. Das Planetenträgerelement 18B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer neunten Welle oder einem neunten Verbindungselement 60 verbunden. Die Planetenräder 18D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 18C als auch dem Hohlradelement 18A zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenradelement 20C, ein Hohlradelement 20A und ein Planetenradträgerelement 20B, das einen Satz Planetenräder 20D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 20C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zehnten Welle oder einem zehnten Verbindungselement 62 und einer elften Welle oder einem elften Verbindungselement 64 verbunden. Das Hohlradelement 20A ist zur gemeinsamen Rotation mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 48 verbunden. Das Planetenträgerelement 20B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 22 verbunden. Die Planetenräder 20D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 20C als auch dem Hohlradelement 20A 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 24, 26, 28, 30, 32 und Bremsen 34 und 36 sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Gehäuses. Zum Beispiel ist die erste Kupplung 24 selektiv einrückbar, um die siebte Welle oder das siebte Verbindungselement 56 mit der achten Welle oder dem achten Verbindungselement 58 zu verbinden. Die zweite Kupplung 26 ist selektiv einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 48 mit der neunten Welle oder dem neunten Verbindungselement 60 zu verbinden. Die dritte Kupplung 28 ist selektiv einrückbar, um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 54 mit der neunten Welle oder dem neunten Verbindungselement 60 zu verbinden. Die vierte Kupplung 30 ist selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der zehnten Welle oder dem zehnten Verbindungselement 62 zu verbinden. Die fünfte Kupplung 32 ist selektiv einrückbar, um die achte Welle oder das achte Verbindungselement 58 mit der elften Welle oder dem elften Verbindungselement 64 zu verbinden. Die erste Bremse 34 ist selektiv einrückbar, um die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement 46 mit dem feststehenden Bauteil oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 46 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die zweite Bremse 36 ist selektiv einrückbar, um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 42 mit dem feststehenden Bauteil oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 42 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken.
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Nun wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 die Arbeitsweise des Elfganggetriebes 10 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 10 in der Lage ist, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 in zumindest elf Vorwärtsdrehzahl- oder Vorwärtsdrehmomentverhältnissen und zumindest einem Rückwärtsdrehzahl- oder Rückwärtsdrehmomentverhältnis zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl oder jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehmomentverhältnis wird durch Einrückung von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen (d. h. erste Kupplung 24, zweite Kupplung 26, dritte Kupplung 28, vierte Kupplung 30, fünfte Kupplung 32, erste Bremse 34 und zweite Bremse 36) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird. 3 ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. Ein ”X” in dem Kasten bedeutet, dass die besondere Kupplung oder Bremse eingerückt ist, um den gewünschten Gangzustand zu erreichen. Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt, obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft sind und dass sie über beträchtliche Bereiche eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien des Getriebes 10 anzupassen. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser, der gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten Zahnradkonfiguration erreichbar.
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Um zum Beispiel einen Rückwärtsgang (REV1) herzustellen, werden die zweite Kupplung 26, die fünfte Kupplung 32 und die erste und zweite Bremse 34 und 36 eingerückt oder aktiviert. Die zweite Kupplung 26 verbindet die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 48 mit der neunten Welle oder dem neunten Verbindungselement 60. Die fünfte Kupplung 32 verbindet die achte Welle oder das achte Verbindungselement 58 mit der elften Welle oder dem elften Verbindungselement 64. Die erste Bremse 34 verbindet die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement 46 mit dem feststehenden Bauteil oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 46 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die zweite Bremse 36 verbindet die erste Welle oder das erste Verbindungselement 42 mit dem feststehenden Bauteil oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 42 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Gleichermaßen werden die elf Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht, wie es in 3 gezeigt ist. Darüber hinaus ist das Getriebe 10 der vorliegenden Erfindung in der Lage, alternative Übersetzungsverhältnisse für einen gegebenen Gangzustand zu erzeugen, wie es in 4 gezeigt ist. Die alternativen Übersetzungsverhältnisse werden durch selektive Einrückung von Drehmomentübertragungselementen 24, 26, 28, 30, 32, 34 und 36 erreicht, wie es in 4 angegeben ist.
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Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und der Gangzustände des Elfganggetriebes 10 zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen inaktiv oder ausgerückt sind, und dass 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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Nun unter Bezugnahme auf 5 ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht und als Elfganggetriebe 100 bezeichnet. Das Getriebe 100 umfasst eine Eingangswelle oder ein Eingangselement 112, einen ersten Planetenradsatz 114, einen zweiten Planetenradsatz 116, einen dritten Planetenradsatz 118 und einen vierten Planetenradsatz 120 und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement 122. Der erste Planetenradsatz 114 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 114A, einen zweiten Knoten 114B und einen dritten Knoten 114C. Der zweite Planetenradsatz 116 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 116A, einen zweiten Knoten 116B und einen dritten Knoten 116C. Der dritte Planetenradsatz 118 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 118A, einen zweiten Knoten 118B und einen dritten Knoten 118C. Der vierte Planetenradsatz 120 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 120A, einen zweiten Knoten 120B und einen dritten Knoten 120C.
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Das Eingangselement 112 ist ständig mit dem zweiten Knoten 116B des zweiten Planetenradsatzes 116 gekoppelt. Das Ausgangselement 122 ist mit dem zweiten Knoten 120B des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt. Der erste Knoten 114A des ersten Planetenradsatzes 114 ist mit dem ersten Knoten 116A des zweiten Planetenradsatzes 116 gekoppelt. Der zweite Knoten 114B des ersten Planetenradsatzes 114 ist mit dem ersten Knoten 120A des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt. Der dritte Knoten 116C des zweiten Planetenradsatzes 116 ist mit dem dritten Knoten 118C des dritten Planetenradsatzes 118 gekoppelt. Der erste Knoten 118A des dritten Planetenradsatzes 118 ist mit dem dritten Knoten 120C des vierten Planetenradsatzes 120 gekoppelt.
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Eine erste Kupplung 124 verbindet den dritten Knoten 118B des dritten Planetenradsatzes 118 selektiv mit einem gemeinsamen Drehelement J. Das gemeinsame Drehelement J ist ein Konstruktionselement (d. h. eine Nabe), das bzw. die ausgestaltet ist, um zu rotieren, und ist zur Drehung durch das Getriebegehäuse 150 gelagert. Eine zweite Kupplung 126 verbindet den dritten Knoten 116C des zweiten Planetenradsatzes 116 und den dritten Knoten 118C des dritten Planetenradsatzes 118 selektiv mit dem gemeinsamen Drehelement J. Eine dritte Kupplung 128 verbindet den zweiten Knoten 114B des ersten Planetenradsatzes 114 und den ersten Knoten 120A des vierten Planetenradsatzes 120 selektiv mit dem gemeinsamen Drehelement J. Eine vierte Kupplung 130 verbindet das Eingangselement 112 und den zweiten Knoten 116b des zweiten Planetenradsatzes 116 selektiv mit dem gemeinsamen Drehelement J. Eine fünfte Kupplung 132 verbindet das Eingangselement 112 und den zweiten Knoten 116B des zweiten Planetenradsatzes 116 selektiv mit dem ersten Knoten 118A des dritten Planetenradsatzes 118 und dem dritten Knoten 120C des vierten Planetenradsatzes 120. Eine erste Bremse 134 verbindet den dritten Knoten 114C des ersten Planetenradsatzes 114 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150. Eine zweite Bremse 136 verbindet den ersten Knoten 114A des ersten Planetenradsatzes 114 selektiv mit dem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 150.
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Nun unter Bezugnahme auf 6 stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout einer Ausführungsform des Elfganggetriebes 110 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In 6 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 5 übernommen. Die Kupplungen und Kopplungseinrichtungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Komponenten von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen.
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Zum Beispiel umfasst der Planetenradsatz 114 ein Sonnenradelement 114A, ein Hohlradelement 114C und ein Planetenradträgerelement 114B, das einen Satz Planetenräder 114D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnen radelement 114A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 142 und einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 144 verbunden. Das Hohlradelement 114C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 146 verbunden. Das Planetenträgerelement 114B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 148 verbunden. Die Planetenräder 114D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 114A als auch dem Hohlradelement 114C zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 116 umfasst ein Sonnenradelement 116A, ein Hohlradelement 116C und ein Planetenradträgerelement 116B, das einen Satz Planetenräder 116D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 116A ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Weile oder dem zweiten Verbindungselement 144 verbunden. Das Hohlradelement 116C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 152 verbunden. Das Planetenträgerelement 116B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 112 und einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 154 verbunden. Die Planetenräder 116D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 116A als auch dem Hohlradelement 116C zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 118 umfasst ein Sonnenradelement 118C, ein Hohlradelement 118A und ein Planetenradträgerelement 118B, das einen Satz Planetenräder 118D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 118C ist zur gemeinsamen Rotation mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 152 verbunden. Das Hohlradelement 118A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 156 verbunden. Das Planetenträgerelement 118B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer achten Welle oder einem achten Verbindungselement 158 verbunden. Die Planetenräder 118D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 118C als auch dem Hohlradelement 118A zu kämmen.
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Der Planetenradsatz 120 umfasst ein Sonnenradelement 120C, ein Hohlradelement 120A und ein Planetenradträgerelement 120B, das einen Satz Planetenräder 120D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 120C ist zur gemeinsamen Rotation mit der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 156 verbunden. Das Hohlradelement 120A ist zur gemeinsamen Rotation mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 148 verbunden. Das Planetenträgerelement 120B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 122 verbunden. Die Planetenräder 120D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 120C als auch dem Hohlradelement 120A zu kämmen.
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Die Eingangswelle oder das Eingangselement 112 ist ständig mit einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (nicht gezeigt) verbunden. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 122 ist ständig mit der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (nicht gezeigt) verbunden.
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Die Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 124, 126, 128, 130, 132 und Bremsen 134 und 136 sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Gehäuses. Zum Beispiel ist die erste Kupplung 124 selektiv einrückbar, um die achte Welle oder das achte Verbindungselement 158 mit dem gemeinsamen Element J zu verbinden. Die zweite Kupplung 126 ist selektiv einrückbar, um die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 152 mit dem gemeinsamen Element J zu verbinden. Die dritte Kupplung 128 ist selektiv einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 148 mit dem gemeinsamen Element J zu verbinden. Die vierte Kupplung 130 ist selektiv einrückbar, um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 154 mit dem gemeinsamen Element J zu verbinden. Die dritte Kupplung 132 ist selektiv einrückbar, um die siebte Welle oder das siebte Verbindungselement 156 mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 112 zu verbinden. Die erste Bremse 134 ist selektiv einrückbar, um die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement 146 mit dem feststehenden Bauteil oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 146 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken. Die zweite Bremse 136 ist selektiv einrückbar, um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 142 mit dem feststehenden Bauteil oder dem Getriebegehäuse 150 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 142 relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken.
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Nun wird unter Bezugnahme auf 6 und 7 die Arbeitsweise des Elfganggetriebes 100 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 100 in der Lage ist, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement 112 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 122 in zumindest elf Vorwärtsdrehzahl- oder Vorwärtsdrehmomentverhältnissen und zumindest einem Rückwärtsdrehzahl- oder Rückwärtsdrehmomentverhältnis zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl oder Vorwärts- und Rückwärtsdrehmomentverhältnis wird durch Einrückung von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen (d. h. erste Kupplung 124, zweite Kupplung 126, dritte Kupplung 128, vierte Kupplung 130, fünfte Kupplung 132, erste Bremse 134 und zweite Bremse 136) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird. 7 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. Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt, obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft sind, und dass sie über beträchtliche Bereiche eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien des Getriebes 100 anzupassen. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser, der gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten Zahnradkonfiguration erreichbar.
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Um zum Beispiel einen ersten Rückwärtsgang (REV1) herzustellen, werden die erste Kupplung 124, die dritte Kupplung 128 und die erste und zweite Bremse 134 und 136 eingerückt oder aktiviert. Die erste Kupplung 124 verbindet die achte Welle oder das achte Verbindungselement 158 mit dem gemeinsamen Drehelement J. Die dritte Kupplung 128 verbindet die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 148 mit dem gemeinsamen Drehelement J. Die erste Bremse 134 verbindet die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement 146 mit dem feststehenden Bauteil oder dem Getriebegehäuse 150, um eine Rotation des Elements 146 und des Hohlrads 114C relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken. Die zweite Bremse 136 verbindet die erste Welle oder das erste Verbindungselement 142 mit dem feststehenden Bauteil oder dem Getriebegehäuse 150, um eine Rotation des Elements 142 und der Sonnenräder 114A und 116A relativ zu dem Getriebegehäuse 150 einzuschränken. Gleichermaßen werden die elf Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht, wie es in 7 gezeigt ist. Darüber hinaus ist das Getriebe 100 der vorliegenden Erfindung in der Lage, alternative Übersetzungsverhältnisse für einen gegebenen Gangzustand zu erzeugen, wie es in 7 gezeigt ist. Die alternativen Übersetzungsverhältnisse werden durch selektive Einrückung von Drehmomentübertragungselementen 124, 126, 128, 130, 132, 134 und 136 erreicht, wie es in 7 angegeben ist.
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Nun unter Bezugnahme auf 8 ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Prinzipdiagrammformat veranschaulicht und als Elfganggetriebe 100' bezeichnet. Das Getriebe 100' weist die gleichen Komponenten wie das in 6 gezeigte Getriebe 100 auf, umfassend: Planetenradsätze 114, 116, 118 und 120, Drehmomentübertragungselemente 124, 126, 128, 130, 132, 134 und 136, Verbindungselemente 142, 144, 146, 148, 150, 152, 156 und 158 und das gemeinsame Drehelement J. Jedoch ist Kupplung 130 verlegt worden und verbindet nun ein umgestaltetes Verbindungselement 154' mit Eingangselement 112, wie in 8 gezeigt ist. Verbindungselement 154 ist als Verbindungselement 154' umgestaltet worden und verbindet nun Trägerelement 118B mit Kupplung 130.
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9 ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände des Getriebes 100' zu erreichen. Wie zuvor mit Bezug auf die Getriebe 10 und 100 beschrieben wurde, bedeutet ein ”X” in dem Kasten, dass die jeweilige Kupplung oder Bremse eingerückt ist, um den gewünschten Gangzustand zu erreichen. Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt, obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft sind, und dass sie über beträchtliche Bereiche eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien des Getriebes 100' anzupassen. Darüber hinaus ist das Getriebe 100 der vorliegenden Erfindung in der Lage, alternative Übersetzungsverhältnisse für einen gegebenen Gangzustand zu erzeugen, wie es in 9 gezeigt ist. Die alternativen Übersetzungsverhältnisse werden durch selektive Einrückung von Drehmomentübertragungselementen 124, 126, 128, 130, 132, 134 und 136 erreicht, wie in 9 angegeben ist.
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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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- Druckschrift SAE Paper 810102 ”The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis” von Benford und Leising [0035]
