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Die Erfindung betrifft ein automatisches Mehrstufengetriebe, insbesondere für Motorfahrzeuge, mit Getrieberädern, Kupplungen und Verbindungen zwischen diesen im Rahmen der Leistungsübertragung.
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Viele Fahrzeuge werden bei einer großen Bandbreite von Fahrzeuggeschwindigkeiten verwendet, einschließlich sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsbewegung. Einige Arten von Motoren sind jedoch in der Lage, nur in einem kleinen Drehzahlbereich effizient zu arbeiten. Folglich werden häufig Getriebe verwendet, die Leistung mit einer Vielzahl von Drehzahlverhältnissen effizient übertragen können. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist, wird das Getriebe üblicherweise bei einem hohen Drehzahlverhältnis angetrieben, damit es das Motordrehmoment zur verbesserten Beschleunigung vervielfacht. Bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglicht ein Antrieb des Getriebes bei niedrigem Drehzahlverhältnis eine Motordrehzahl, die mit ruhigem, Kraftstoff-effizientem Fahren verbunden ist. Typischerweise weist ein Getriebe ein Gehäuse, das auf der Fahrzeugstruktur angebracht ist, eine Antriebswelle, die durch eine Getriebekurbelwelle angetrieben wird, und eine Abtriebswelle auf, die die Fahrzeugräder antreibt, häufig über eine Differentialanordnung, die es dem rechten und dem linken Rad ermöglicht, sich bei leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu drehen, wenn das Fahrzeug die Fahrtrichtung ändert.
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1 ist ein schematisches Diagramm einer ersten Übersetzungsgetrieberadanordnung.
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2 ist eine Tabelle mit vorgeschlagenen Zahnanzahlverhältnissen für die Übersetzungsgetrieberadanordnung von 1.
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3 ist eine Schaltungsbeaufschlagungsgrafik für die Übersetzungsgetrieberadanordnung von 1.
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4 ist ein schematisches Diagramm einer zweiten Übersetzungsgetrieberadanordnung.
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5 ist eine Schaltungsbeaufschlagungsgrafik für die Übersetzungsgetrieberadanordnung von 4.
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Vier Getrieberadanordnungen bestimmen bestimmte Drehzahlverhältnisse zwischen einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle und ersten bis fünften Wellen. Eine erste Getrieberadanordnung bestimmt fest ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Welle, der zweiten Welle und der dritten Welle. Die erste Getrieberadanordnung kann zum Beispiel eine einfache Planetenradgruppe mit dem Sonnenrad als der ersten Welle, dem Träger als der zweiten Welle und dem Hohlrad als der dritten Welle sein. Eine zweite Getrieberadanordnung bestimmt fest ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Welle, der Antriebswelle und der vierten Welle. Eine dritte Getrieberadanordnung bestimmt selektiv ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der vierten Welle, der zweiten Welle und der fünften Welle. Die dritte Getrieberadanordnung kann zum Beispiel eine einfache Planetenradgruppe mit dem Sonnenrad als der vierten Welle, dem Hohlrad als der fünften Welle sein, wobei der Träger selektiv mit der zweiten Welle verbunden ist. Alternativ dazu kann die dritte Getrieberadanordnung eine Zwischenwelle, eine einfache Planetenradgruppe mit dem Sonnenrad als der vierten Welle und dem Hohlrad als der fünften Welle sowie Kupplungen sein, die selektiv die Zwischenwelle mit dem Träger und der zweiten Welle verbunden. Eine zusätzliche Kupplung kann die Zwischenwelle mit der vierten Welle verbinden. Eine vierte Getrieberadanordnung bestimmt fest ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der fünften Welle, der Abtriebswelle und der zweiten Welle. Eine Klauenkupplung hält die dritte Welle selektiv gegen Rotation. Eine Bremse hält die erste Welle selektiv gegen Rotation. Abschließend verbindet eine Kupplung die Antriebswelle selektiv mit der fünften Welle.
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In einer weiteren Ausführungsform bestimmen vier Getrieberadanordnungen bestimmte Drehzahlverhältnisse zwischen einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle und ersten bis sechsten Wellen. Eine erste Getrieberadanordnung bestimmt fest ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Welle, der zweiten Welle und der dritten Welle. Eine zweite Getrieberadanordnung bestimmt fest ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Welle, der Eingangswelle und der vierten Welle. Eine dritte Getrieberadanordnung bestimmt fest ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der vierten Welle, der sechsten Welle und der fünften Welle. Eine vierte Getrieberadanordnung bestimmt fest ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen der fünften Welle, der Abtriebswelle und der zweiten Welle. Ein positives Eingriffsschaltungselement fixiert die dritte Welle selektiv gegen Rotation. Das positive Eingriffsschaltungselement kann zum Beispiel eine Klauenkupplung sein. Eine Bremse fixiert die erste Welle selektiv gegen Rotation. Abschließend verbindet ein Kupplungsmodul jede Kombination von zwei der zweiten Welle, der vierten Welle und der sechsten Welle selektiv miteinander. Das Kupplungsmodul kann zum Beispiel eine Zwischenwelle und drei Kupplungen sein, wobei jede Kupplung die Zwischenwelle selektiv mit jeweils einer der zweiten Welle, der vierten Welle und der sechsten Welle verbindet.
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Eine weitere Ausführungsform umfasst vier einfache Planetenradgruppen mit bestimmten Verbindungen. Das zweite Sonnenrad ist mit dem ersten Sonnenrad fest verbunden. Der zweite Träger ist mit der Antriebswelle fest verbunden. Das dritte Sonnenrad ist mit dem zweiten Hohlrad fest verbunden. Das vierte Sonnenrad ist mit dem dritten Hohlrad fest verbunden. Das vierte Hohlrad ist mit dem zweiten Träger fest verbunden. Eine Zwischenwelle ist mit dem dritten Träger fest verbunden und selektiv mit der Kombination des ersten Trägers und des vierten Hohlrads verbunden. Eine dritte Kupplung kann die Zwischenwelle selektiv mit der Kombination des zweiten Hohlrads und des dritten Sonnenrads verbinden. Eine vierte Kupplung kann die Antriebswelle selektiv mit der Kombination des dritten Hohlrads und des vierten Sonnenrads verbinden. Eine Bremse kann das erste und das zweite Hohlrad selektiv gegen Rotation fixieren. Die Bremse kann optional eine Einwegbremse umfassen, die die Rotation in eine Richtung passiv verhindert. Ein positives Eingriffsschaltungselement kann selektiv das erste Hohlrad gegen Rotation fixieren. Das positive Eingriffsschaltungselement kann zum Beispiel eine Klauenkupplung sein. Eine zweite Einwegbremse kann die Rotation des ersten Hohlrads in eine Richtung passiv verhindern.
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Es werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die offenbarten Ausführungsformen nur Beispiele sind und andere Ausführungsformen unterschiedliche und alternative Formen annehmen können. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, einige Merkmale könnten übermäßig groß oder klein sein, um Einzelheiten bestimmter Bauteile zu zeigen. Spezifische strukturelle und funktionale Details, die hier offenbar sind, sind daher nicht als einschränkend aufzufassen, sondern rein als Veranschaulichungsgrundlage, um Fachleuten zu vermitteln, wie die vorliegende Erfindung eingesetzt werden kann. Wie für Fachleute ersichtlich sein wird, können verschiedene in Bezug auf die Zeichnungen veranschaulichte und beschriebene Merkmale mit in einer oder mehreren anderen Zeichnungen veranschaulichten Merkmalen kombiniert werden, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben werden. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen könnten jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren der Offenbarung im Einklang stehen, gewünscht sein.
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Eine Gruppe von Rotationselementen ist miteinander fest verbunden, so als wären sie gezwungen, unter allen Betriebsbedingungen als Einheit zu rotieren. Rotationselemente können durch Keilwellenverbindungen, Schweißen, Presspassung, Herstellen aus einem gemeinsamen Festkörper oder sonstige Mittel fest miteinander verbunden sein. Leichte Abweichungen der Rotationbewegung zwischen fest miteinander verbundenen Elementen können aufgrund einer Verlagerung durch Spiel oder Wellennachgiebigkeit eintreten. Eines oder mehrere Rotationselemente, die miteinander fest verbunden sind, können als Welle bezeichnet werden. Im Gegensatz dazu werden zwei Rotationselemente durch ein Schaltungselement selektiv verbunden, wenn das Schaltungselement sie dazu veranlasst, als Einheit zu rotieren, wenn es vollständig in Eingriff gebracht ist, und sie sie können bei verschiedenen Geschwindigkeiten unter zumindest einer anderen Betriebsbedingung frei rotieren. Ein Schaltungselement, das ein Rotationselement gegen Rotation fixiert, indem dieses mit dem Gehäuse selektiv verbunden ist, wird als Bremse bezeichnet. Ein Schaltungselement, das zwei oder mehr Rotationselemente selektiv miteinander verbindet, wird als Kupplung bezeichnet. Schaltungselemente können aktiv gesteuerte Vorrichtungen, wie hydraulisch oder elektrisch betätigte Kupplungen oder Bremsen, oder aber negative Vorrichtungen umfassen, wie Einwegkupplungen oder Bremsen. Zwei Rotationselemente sind miteinander verbunden, wenn sie entweder fest oder selektiv miteinander verbunden sind.
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Eine Getrieberadanordnung ist eine Gruppe von Wellen und Schaltungselementen, die konfiguriert sind, spezifische Drehzahlverhältnisse zwischen den Wellen festzulegen. Einige Drehzahlverhältnisse, die als feste Drehzahlverhältnisse bezeichnet werden, werden ungeachtet des Zustands von Schaltungselementen festgelegt. Andere Drehzahlverhältnisse, die als selektive Drehzahlverhältnisse bezeichnet werden, werden nur dann festgelegt, wenn bestimmte Schaltungselemente vollständig in Eingriff gebracht sind. Die Drehzahl einer Welle ist positiv, wenn die Welle sich in eine Richtung dreht, und negativ, wenn die Welle sich in die entgegengesetzte Richtung dreht. Ein proportionales Drehzahlverhältnis liegt zwischen einer ersten und einer zweiten Welle vor, wenn das Verhältnis ihrer Drehzahlen auf einen vorbestimmten Wert beschränkt ist. Ein proportionales Drehzahlverhältnis zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle ist ein Untersteuerungsverhältnis, wenn das Verhältnis der Drehzahl der ersten Welle zur Wellendrehzahl der zweiten Welle zwischen 0 und 1 liegt. Gleichermaßen ist ein proportionales Drehzahlverhältnis zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle ein Übersteuerungsverhältnis, wenn das Verhältnis der Drehzahl der zweiten Welle zur Wellendrehzahl der ersten Welle größer als 1 ist. Ein lineares Drehzahlverhältnis liegt zwischen einer geordneten Reihe von Wellen vor, wenn i) die erste und die letzte Welle in der geordneten Reihe darauf beschränkt sind, die Extremwerte der Drehzahlen aufzuweisen, ii) wenn die Drehzahlen der übrigen Wellen jeweils darauf beschränkt sind, einen gewichteten Mittelwert der Drehzahlen der ersten und der letzten Welle aufzuweisen, und iii) wenn die Drehzahlen der Wellen sich unterscheiden, diese darauf beschränkt sind, in der gereihten Ordnung zu sein, entweder aufsteigend oder absteigend.
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Ein beispielhaftes Getriebe ist schematisch in 1 dargestellt. Ein Getriebegehäuse 10 ist in Bezug auf das Fahrzeug fest montiert. Eine Antriebswelle 12 ist durch den Fahrzeugmotor angetrieben, vorzugsweise über eine Startvorrichtung wie einen Drehmomentwandler, der es dem Motor erlaubt, im Leerlauf zu verbleiben, während die Antriebswelle 12 feststehend ist. Eine Abtriebswelle 14 treibt die Fahrzeugräder an, vorzugsweise über ein Differential, das es den rechten und linken Rädern ermöglicht, sich bei leicht abweichenden Geschwindigkeiten zu drehen, wenn das Fahrzeug die Fahrtrichtung ändert.
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Das Getriebe verwendet vier einfache Planetenradgruppen 20, 30, 40 und 50. Ein Planetenträger 22 dreht sich um die Getriebeachse und lagert eine Gruppe von Planetenrädern 24, sodass die Planetenräder sich in Bezug auf den Planetenträger drehen. Äußere Radzähne auf den Planetenrädern kämmen mit äußeren Radzähnen auf einem Sonnenrad 26 und mit inneren Radzähnen auf einem Hohlrad 28. Das Sonnenrad und das Hohlrad sind gelagert, um sich um die Getriebeachse zu drehen. Getrieberadgruppen 30, 40 und 50 sind ähnlich strukturiert. Ein vorgeschlagenes Verhältnis von Radzähnen für jede Planetenradgruppe ist in 2 aufgeführt.
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Eine einfache Planetenradgruppe ist eine Art der Getrieberadanordnung, die ein festes lineares Drehzahlverhältnis zwischen dem Sonnenrad, dem Planetenträger und dem Hohlrad festlegt. Andere bekannte Arten von Getrieberadanordnungen legen ebenfalls ein festes lineares Drehzahlverhältnis zwischen drei Rotationselementen fest. Zum Beispiel legt eine Doppelritzelplanetenradgruppe ein festes lineares Drehzahlverhältnis zwischen dem Sonnenrad, dem Hohlrad und dem Planetenträger fest.
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Das Sonnenrad 26 ist mit einem Sonnenrad 36 fest verbunden, er Träger 22 ist mit einem Hohlrad 58 fest verbunden, ein Hohlrad 38 ist mit einem Sonnenrad 46 fest verbunden, ein Hohlrad 48 ist mit einem Sonnenrad 56 fest verbunden, eine Antriebswelle 12 ist mit einem Träger 32 fest verbunden und eine Abtriebswelle 14 ist mit einem Träger 52 fest verbunden.
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Die Antriebswelle 12 ist durch eine Kupplung 70 selektiv mit dem Hohlrad 48 und dem Sonnenrad 56 verbunden. Der Träger 42 ist durch eine Kupplung 74 selektiv mit dem Träger 22 und dem Hohlrad 58 verbunden und über eine Kupplung 76 selektiv mit dem Hohlrad 38 und dem Sonnenrad 46 verbunden. Die Kupplungen 70, 74 und 76 können hydraulisch betätigte Mehrfachplatten-Nassreibungskupplungen sein. Hydraulikreibungskupplungen umfassen Reibungsplatten, die mit einer ersten Welle fest verbunden sind, die in Trennplatten, die fest mit einer zweiten Welle verbunden sind, in Eingriff stehen. Wenn druckbeaufschlagtes Hyraulikfluid zur Kupplung geleitet wird, presst ein Kolben die Reibungsplatten gegen die Trennplatten, wodurch die erste Welle selektiv mit der zweiten Welle verbunden wird. Wenn der Hydraulikdruck gelöst wird, drückt eine Rückholfeder den Kolben weg von den Reibungsplatten und den Trennplatten, sodass diese mit verschiedenen Geschwindigkeiten relativ zueinander rotieren können. Ein Vorteil von Reibungstypkupplungen ist, dass die Wellen nicht dieselbe Geschwindigkeit aufweisen müssen, um die Kupplung zu aktivieren. Während des In-Eingriffbringens bringt Reibung die Wellen auf die gleiche Geschwindigkeit. Ein Nachteil von Reibungskupplungen liegt darin, dass Trennplatten und Reibungsplatten immer noch sehr nahe aneinander liegen, wenn die Kupplung gelöst wird, was ein parasitäres Schleppmoment verursachen kann, das die Wirksamkeit des Getriebes mindert.
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Das Hohlrad 28 wird durch eine Klauenkupplung 66 selektiv gegen Rotation fixiert. Die Klauenkupplung 66 umfasst eine Hülse, die konfiguriert ist, in Bezug auf das Getriebegehäuse 10 zu gleiten, aber auf dem Getriebegehäuse 10 drehfest angeordnet ist. Zähne auf der Hülse greifen in Zähne des Hohlrads 28 ein, wenn die Hülse sich in einer axialen Position befindet, in der das Hohlrad 28 gegen Rotation fixiert wird. Wenn die Hülse in einer entgegengesetzten axialen Position angeordnet ist, kann das Hohlrad 28 frei rotieren. Die Hülse kann durch einen Hydraulikkolben in eine Richtung und durch entweder einen Hydraulikkolben oder eine Feder in die andere Richtung gezwungen werden. Klauenkupplungen und sonstige positive Eingriffsschaltungselemente wie Synchronisatoren und selektierbare Einwegkupplungen sind wünschenswert, weil sie, im Vergleich zu Reibungskupplungen, ein relativ geringes parasitäres Schleppmoment bewirken, wenn sie nicht in Eingriff gebracht sind. Anders als bei Reibungskupplungen ist jedoch ein schrittweises In-Eingriffbringen und Außer-Eingriffbringen einer Klauenkupplung, während die Wellen eine Relativrotation aufweisen, nicht machbar. Eine optionale Einwegbremse 78, falls vorhanden, fixiert das Hohlrad 28 passiv gegen Rotation in eine Gegenrichtung (der Richtung der Motorrotation entgegengesetzt), während sie die Rotation in eine positive Richtung gestattet. Falls vorhanden, erleichtert eine Einwegbremse 78 das In-Eingriffbringen und Außer-Eingriffbringen einer Klauenkupplung 66, wie oben erörtert. Die Bauweise einer Kombination aus Klauenkupplung und Einwegkupplung ist in der US-Patentanmeldung 13/714.929 erörtert. Alternativ dazu können diese Schaltungselemente durch eine einzelne Reibungsbremse, eine steuerbare Einwegbremse oder eine Kombination aus einer Reibungsbremse und einer Einwegbremse ersetzt werden.
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Sonnenräder 26 und 36 werden durch eine Bremse 68, die eine hydraulisch betätigte Nassreibungsbremse sein kann, selektiv gegen Rotation fixiert. Eine optionale Einwegbremse 80, falls vorhanden, hält die Sonnenräder 26 und 36 passiv gegen Rotation in eine Gegenrichtung, während sie die Rotation in eine positive Richtung erlaubt. Falls vorhanden, erleichtert eine Einwegbremse 80 das In-Eingriffbringen und Außer-Eingriffbringen der Bremse 68, wie unten erörtert.
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Verschiedene Kombinationen von Bauteilen legen kollektiv bestimmte Drehzahlverhältnisse fest. Jede Planetenradgruppe legt ein festes lineares Drehzahlverhältnis fest, wie oben erörtert. Die Kombination aus einer Getrieberadgruppe 40 und einer Kupplung 74 legt selektiv ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen dem Sonnenrad 46, dem Hohlrad 58 und dem Hohlrad 48 fest. Die Kombination der Getrieberadgruppe 40 und der Kupplung 76 verbindet operativ das Hohlrad 38 mit dem Sonnenrad 56.
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Wie in 3 gezeigt, bewirkt das Ineingriffbringen der Kupplungen und Bremsen in Dreierkombinationen acht Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis zwischen der Antriebswelle 12 und der Abtriebswelle 14. Ein „X“ bedeutet, dass die Kupplung das Drehzahlverhältnis bestimmen muss. Wenn die Getrieberadgruppen eine Zahnanzahl aufweisen, wie in 2 gezeigt, weisen die Drehzahlverhältnisse die in 3 gezeigten Werte auf.
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Das Getriebe wird für eine Vorwärtsbewegung im 1. Gang durch das Ineingriffbringen der Kupplung 7 vorbereitet. Wenn optionale Einwegbremsen 78 und 80 anwesend sind, werden sie passiv in Eingriff gebracht, um ein Reaktionsdrehmoment bereitzustellen. Die Klauenkupplung 66 und die Bremse 68 können optional auch in Eingriff gebracht sein. Wenn keine optionale Einwegbremse 80 vorhanden ist, muss die Reibungsbremse 68 in Eingriff gebracht werden. Wenn keine optionale Einwegbremse 78 vorhanden ist, muss die Klauenkupplung 66 in Eingriff gebracht werden. Es ist von Vorteil, die Klauenkupplung 66 vor der Kupplung 70 in Eingriff zu bringen, wenn keine Einwegbremse 78 vorhanden ist, und das Hohlrad 28 wird zu rotieren beginnen, sobald die Kupplung 70 in Eingriff gebracht ist. Wenn das Fahrzeug feststehend ist, kann das Hohlrad 28 gestoppt werden, indem drei Reibungselemente in Eingriff gebracht werden.
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Bei Erreichen einer ausreichenden Fahrzeuggeschwindigkeit im 1. Gang wird das Getriebe in den 2. Gang geschaltet, indem die Kupplung 76 schrittweise in Eingriff gebracht und die Kupplung 70 gelöst wird. Idealerweise wird die Kupplung 70 genau dann gelöst, wenn die Drehmomentkapazität der Kupplung 76 ein Ausmaß erreicht, das ausreichend ist, das Antriebsmoment in den 2. Gang zu übertragen. Wird die Kupplung 70 zu früh gelöst, fällt das Abtriebsmoment mehr als erforderlich, und die Antriebsgeschwindigkeit wird rasch ansteigen. Dies wird als flacher Zustand bezeichnet. Wenn dagegen die Kupplung 70 zu spät gelöst wird, fällt das Abtriebsmoment mehr als erforderlich, was als Blockade-Zustand bezeichnet wird. Ist jedoch eine Einwegbremse 80 vorhanden und wird die Bremse 68 gelöst, wird ein Blockade-Zustand das Abtriebsmoment nicht unter das dem 3. Gang zugeordnete Ausmaß senken, da eine Einwegbremse 80 an dieser Stelle beginnen würde, überlastet zu sein.
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Bei Erreichen einer ausreichenden Fahrzeuggeschwindigkeit im 2. Gang wird das Getriebe in den 3. Gang geschaltet, indem die Kupplung 70 schrittweise in Eingriff gebracht wird. Wenn eine Bremse 80 vorhanden ist, sollte die Bremse 68 gelöst werden, bevor die Schaltung initiiert wird. Eine Einwegbremse 80 wird außer Eingriff gebracht, wenn die Kupplung 70 die richtige Drehmomentkapazität erreicht. Wenn keine Einwegbremse 80 vorhanden ist, muss das Lösen der Bremse 68 mit dem Ineingriffbringen der Kupplung 7 abgestimmt werden. Das Schalten vom 3. in den 4. Gang wird durch koordiniertes Ineingriffbringen der Kupplung 74 und Lösen der Kupplung 70 erreicht. Die Schaltung vom 4. in den 5. Gang wird durch koordiniertes Ineingriffbringen der Kupplung 70 und Lösen der Kupplung 76 erreicht.
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Wenn eine Einwegbremse 78 vorhanden ist, wird das Schalten vom 5. in den 6. Gang durch Lösen der Klauenkupplung 66 und anschließendes schrittweises Ineingriffbringen der Kupplung 76 erreicht. Eine Einwegbremse 78 wird passiv gelöst, wenn die Kupplung 76 die richtige Drehmomentkapazität erreicht. Wenn keine Einwegbremse 78 vorhanden ist, muss das Lösen der Klauenkupplung 66 mit dem Ineinbriffbringen der Kupplung 76 koordiniert werden. Wenn eine Klauenkupplung Drehmoment trägt, erzeugt die Kraft zwischen den Klauenzähnen eine Reibungskraft, die der Axialbewegung der Hülse widerstrebt. Wenn die Klauenzähne nicht winkelig sind, ist die Kraft, die für das Gleiten der Klauenkupplungshülse erforderlich ist, proportional zum von der Klauenkupplung getragenen Drehmoment.
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Um die Klauenkupplung zum geeigneten Zeitpunkt zu lösen, wird die Axialkraft auf die Hülle auf eine leichte Kraft eingestellt, die die Klauenkupplung außer Eingriff bringt. Wenn die Drehmomentkapazität der Kupplung 76 das geeignete Ausmaß erreicht, fällt das Drehmoment auf der Klauenkupplung auf null und die Hülse gleitet in die nicht in Eingriff gebrachte Position. Es ist wichtig, dass das Ausmaß des Anstiegs der Drehmomentkapazität der Kupplung 76 niedrig genug ist, dass die Hülse Zeit hat, vollständig in die außer Eingriff gebrachte Position zu gleiten, bevor die Klauenkupplung Drehmoment in die entgegengesetzte Richtung trägt. Ein Schalten vom 6. in den 7. Gang wird erreicht, indem das Ineingriffbringen der Kupplung 80 und das Lösen der Kupplung 76 miteinander abgestimmt werden. Abschließend wird das Schalten vom 7. in den 8. Gang durch ein koordiniertes Ineingriffbringen der Kupplung 76 und Lösen der Kupplung 70 erreicht.
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In den meisten Fällen wird Herunterschalten ausgeführt, indem das entsprechende Hinaufschalten umgekehrt verrichtet wird. Zum Beispiel wird das Herunterschalten vom 8. Gang in den 7. Gang durch das koordinierte Ineingriffbringen der Kupplung 70 und Lösen der Kupplung 76 erreicht. Das Herunterschalten vom 6. Gang in den 5. Gang erfordert einige spezielle Steuerungsbefehle, um zu gewährleisten, dass das Hohlrad 28 im Wesentlichen feststehend ist, wenn die Klauenkupplung 66 in Eingriff gebracht ist. Wenn das Schalten erfolgt, während Leistung von der Antriebswelle zur Abtriebswelle übertragen wird, und eine Einwegbremse 78 vorhanden ist, dann wird die Einwegbremse 78 das Hohlrad 28 passiv stoppen, wenn die Kupplung 76 gelöst wird. Wenn das Schalten erfolgt, während Leistung von der Antriebswelle zur Abtriebswelle übertragen wird, und keine Einwegbremse 78 vorhanden ist, kann die Kupplung 76 basierend auf Rückkopplungssignale von Geschwindigkeitssensoren aktiv gesteuert werden, um die Geschwindigkeit des Hohlrads 28 nahe bei null zu fixieren, während die Klauenkupplung 66 in Eingriff gebracht ist. Wenn Leistung von der Abtriebswelle zur Antriebswelle übertragen wird, wenn Herunterschalten gewünscht wird, kann das Getriebe durch vollständiges Lösen der Kupplung 76 in eine neutrale Stellung gebracht werden, und es kann Motorleistung verwendet werden, um die Geschwindigkeit des Hohlrads 28 zu steuern. Sobald die Klauenkupplung 66 in Eingriff gebracht ist, kann die Leistungsübertragung von der Abtriebswelle zur Antriebswelle wieder aufgenommen werden.
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Das Getriebe wird für eine Rückwärtsbewegung durch das Ineingriffbringen der Klauenkupplung 66, der Bremse 68 und der Kupplung 74 vorbereitet. Es kann von Vorteil sein, die Klauenkupplung 66 in Eingriff zu belassen, wenn das Fahrzeug sich in Parkposition, im neutralen Zustand, im Rückwärtsfahren oder im Fahren bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit befindet, um die Notwendigkeit zu vermeiden, zu gewährleisten, dass das Hohlrad 28 gestoppt wird, bevor die Klauenkupplung in Eingriff gebracht ist.
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Ein weiteres beispielhaftes Getriebe ist schematisch in 4 dargestellt. Das Getriebe verwendet vier einfache Planetenradgruppen 20, 30, 40 und 50. Ein vorgeschlagenes Verhältnis von Zahnrädern für jede Planetenradgruppe ist in 2 aufgeführt.
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Das Sonnenrad 26 ist mit dem Sonnenrad 36 fest verbunden, der Träger 22 ist mit dem Hohlrad 58 fest verbunden, das Hohlrad 38 ist mit dem Sonnenrad 46 fest verbunden, das Hohlrad 48 ist mit das Sonnenrad 56 fest verbunden, die Antriebswelle 12 ist mit dem Träger 32 fest verbunden und die Abtriebswelle 14 ist mit dem Träger 52 fest verbunden.
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Die Antriebswelle 12 ist durch eine Kupplung 70 selektiv mit dem Hohlrad 48 und dem Sonnenrad 56 verbunden. Die Zwischenwelle 64 ist durch die Kupplung 72 selektiv mit dem Träger 42 verbunden, durch die Kupplung 74 selektiv mit dem Träger 22 und dem Hohlrad 58 verbunden, und durch die Kupplung 76 selektiv mit dem Hohlrad 28 und dem Sonnenrad 46 verbunden. Das Hohlrad 28 wird durch die Klauenkupplung 66 selektiv gegen Rotation fixiert. Die optionale Einwegbremse 78, falls vorhanden, fixiert passiv das Hohlrad 28 gegen Rotation in eine positive Richtung. Die Sonnenräder 26 und 36 werden durch die Bremse 68 selektiv gegen Rotation fixiert. Die optionale Einwegbremse 80, falls vorhanden, fixiert die Sonnenräder 26 und 36 passiv gegen Rotation in eine Gegenrichtung, während sie die Rotation in eine positive Richtung erlaubt.
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Verschiedene Kombinationen von Bauteilen verlangen kollektiv bestimmte Drehzahlverhältnisse. Wie oben erörtert, verlangt jede Planetengetriebegruppe ein festes lineares Drehgeschwindigkeitsverhältnis. Die Kombination von Getrieberadgruppe 40, Zwischenwelle 64, Kupplung 72 und Kupplung 74 legt selektiv ein lineares Drehzahlverhältnis zwischen dem Sonnenrad 46, dem Hohlrad 58 und dem Hohlrad 48 fest. Die Kombination von Getrieberadgruppe 40, Zwischenwelle 64, Kupplung 72 und Kupplung 76 verbindet operativ das Hohlrad 28 mit dem Sonnenrad 56.
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Wie in 5 gezeigt, bewirkt das Ineingriffbringen der Kupplungen und Bremsen in Viererkombinationen zehn Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis zwischen der Antriebswelle 12 und der Abtriebswelle 14. „X“ bedeutet, dass die Kupplung das Drehzahlverhältnis bestimmen muss. „(X)“ bedeutet, dass die Kupplung eingesetzt werden kann, aber nicht muss. Im 1. Gang können entweder die Kupplung 74 oder die Kupplung 76 anstatt Kupplung 72 eingesetzt werden, ohne das Drehzahlverhältnis zu verändern. Wenn die Getrieberadgruppen eine Zahnanzahl wie in 2 genannt aufweisen, weisen die Drehzahlverhältnisse die in 5 angegebenen Werte auf. Der Betrieb des Getriebes gemäß 4 ist analog zum Betrieb des Getriebes gemäß 1, wie oben beschrieben.
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Es wurden vorstehend zwar Beispiele für Ausführungsformen beschrieben, aber es ist nicht vorgesehen, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die in die Ansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu erhalten, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht sind. Es wurden zwar eventuell verschiedene Ausführungsformen als bestimmte Vorteile aufweisend oder in Bezug auf ein oder mehrere gewünschte Merkmale als gegenüber anderen Ausführungsformen oder Ausführungen gemäß dem Stand der Technik bevorzugt beschrieben, Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung werden jedoch erkennen, dass eines oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften weggelassen werden können, um erwünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der jeweiligen Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können beispielsweise Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Vermarktbarkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Bedienungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Zusammensetzung usw. umfassen, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt. Als solches sind Ausführungsformen, die in Bezug auf ein oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert beschrieben sind als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen gemäß dem Stand der Technik, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
