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Diese Erfindung betrifft Lastschaltgetriebe und
im Besonderen Lastschaltgetriebe mit zwei Antriebskupplungen und
mehreren synchron in Eingriff stehenden Getriebegängen.
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Getriebeanordnungen mit doppelter
Kupplung sind im Allgemeinen bei Getrieben mit Vorgelegewellen zu
finden. Das heißt,
diese Anordnungen besitzen eine zentrale Hauptwelle und zwei parallele Vorgelegewellen
und eine Abtriebswelle. Die zentrale Hauptwelle weist zwei Kupplungsanordnungen
auf, die betrieben werden können,
um selektiv die Hauptleistungswelle über einen Hauptzahnradsatz
mit jeweiligen Vorgelegewellen zu verbinden. Die Vorgelegewellen
lagern mehrere rotierende Zahnradelemente, die in kontinuierlicher
Kämmung
mit einer Reihe von Zahnrädern
und der Abtriebswelle angeordnet sind.
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Eine Gang-Verbindung zwischen der
Vorgelegewelle und der Abtriebswelle wird mittels einer Synchronisiereinrichtung
oder mechanischen Kupplung hergestellt. Die mechanischen Kupplungen
sind derart angeordnet, dass, wenn die erste Antriebskupplung Leistung überträgt, der
Leistungsweg der zweiten Antriebskupplung frei ist, um eine synchrone Auswahl
des herankommenden Ganges zuzulassen. Dann kann durch Austauschen
der ersten Antriebskupplung durch die zweite Antriebskupplung der Leistungsweg
von der ersten Vorgelegewelle zur zweiten Vorgelegewelle gewechselt
werden. Dies erlaubt das Abstufen von Gängen, indem die Welle, die keine
Leistung überträgt, mit
der herankommenden Kupplung im Voraus in Eingriff gebracht wird,
bevor die Antriebskupplungen ausgetauscht werden. Diese Arten von
Getrieben sind in vielen Dokumenten veröffentlicht worden und sind
in der Technik allgemein bekannt.
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Es ist auch bekannt, dass zur Bereitstellung mehrerer
Gänge,
beispielsweise sieben, ein Getriebe mit doppelter Kupplung und Vorgelegewellen
neuneinhalb Paare externer Zahnräder
benötigen
wird. Diese umfassen zwei Hauptzahnradsatzpaare, jeweils ein Paar
für jeden
Vorwärtsgang
(andere Gänge
als der direkte Antrieb) und eineinhalb Paare für einen Rückwärtsgang. Dieses Getriebe wird
auch vier Zweiwege-Synchronisiereinrichtungen benötigen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein verbessertes Lastschaltgetriebe mit doppelter Antriebskupplung,
das Planetenradsätze
enthält,
bereitzustellen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung sind mehrere Planetenradsätze zur Verbindung miteinander
eingerichtet.
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Gemäß einem anderen Aspekt der
vorliegenden Erfindung sind die Planetenradelemente mit der Antriebswelle über zwei
Synchronisiereinrichtungen, mit einem Festlegungselement über eine
Synchronisiereinrichtung und mit der Abtriebswelle über eine
Synchronisiereinrichtung verbindbar.
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Gemäß noch einem anderen Aspekt
der vorliegenden Erfindung sind mindestens zwei der Synchronisiereinrichtungen
mit jeweiligen der Antriebskupplungen verbunden.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung werden drei Zweiwege-Synchronisiereinrichtungen
und eine Dreiwege-Synchronisiereinrichtung (bringt A oder B oder
A und B in Eingriff) angewandt, um in Zusammenwirkung mit den Antriebskupplungen
mindestens sieben Vorwärtsgänge und
einen Rückwärtsgang
herzustellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist die Dreiwege-Synchronisiereinrichtung
zwischen zweien der Planetenradelemente und der Abtriebswelle des
Getriebes angeordnet.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung sind zwei der Synchronisiereinrichtungen
oder mechanischen Kupplungen in Reihe mit den Antriebskupplungen
angeordnet, um vier Antriebsleistungswege für das Getriebe herzustellen.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung ist eine der Synchronisiereinrichtungen
angeordnet, um zwei Drehmomentwege zwischen den Getriebeelementen
und einem Festlegungselement bereitzustellen.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung ist eine der Synchronisiereinrichtungen
angeordnet, um eine Drehmomentübertragungsverbindung
zwischen zweien der Planetenradelemente und der Abtriebswelle des
Getriebes bereitzustellen.
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Gemäß einem anderen Aspekt der
vorliegenden Erfindung sind zwei der Synchronisiereinrichtungen
angeordnet, um vier Antriebsknoten für das Lastschaltgetriebe bereitzustellen,
eine der Synchronisiereinrichtungen ist angeordnet, um zwei Festlegungsknoten
für das
Lastschaltgetriebe bereitzustellen, und eine der Synchronisiereinrichtungen ist
angeordnet, um zwei Abtriebsknoten für das Lastschaltgetriebe bereitzustellen.
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Bei der vorliegenden Erfindung gibt
es sieben Gänge,
die in dem Planetenradabschnitt des Getriebes zu finden sind. Es
gibt drei Übersetzungsverhältnisse
ins Langsame, ein direktes Antriebsübersetzungsverhältnis und
drei Übersetzungsverhältnisse
ins Schnelle. Die Übersetzungsverhältnisse
ins Langsame werden alle unter Verwendung von dem gleichen Festlegungsknoten
und dem gleichen Abtriebsknoten hergestellt, während der Antriebsknoten gewechselt
wird. Die Übersetzungsverhältnisse
ins Schnelle werden unter Verwendung von einem gemeinsamen Festlegungsknoten
und von Eingangsknoten ähnlich
wie die Übersetzungsverhältnisse
ins Langsame hergestellt, jedoch mit einem unterschiedlichen Abtriebsknoten.
Während
des vierten oder direkten Übersetzungsverhältnisses
oder Ganges werden die Synchronisiereinrichtungen mehrfach ausgetauscht,
um den richtigen Abtriebsknoten für die Übersetzungsverhältnisse
ins Schnelle herzustellen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
ein Hebeldiagramm, das die schematische Darstellung von 1 wiedergibt.
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3 ist
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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4 ist
eine Hebeldiagrammdarstellung der in 3 gezeigten
Ausführungsform.
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In den Zeichnungen ist in 1 ein Lastschaltgetriebe 10 zu
sehen, das eine Antriebswelle 12, ein Planetengetriebe 14 und
eine Abtriebswelle 16 aufweist. Das Planetengetriebe 14 umfasst
zwei selektiv in Eingriff bringbare Antriebskupplungen 18 und 20,
vier selektiv schaltbare mechanische Kupplungen oder Synchronisiereinrichtungen 22, 24, 26 und 28 und
eine Planetenradanordnung 30. Die Planetenradanordnung 30 umfasst
ein erstes Sonnenradelement 32, ein zweites Sonnenradelement 34 und 34', ein erstes
Hohlradelement 36, ein zweites Hohlradelement 38 und
ein Planetenträgeraufbauelement 40.
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Das Planetenträgeraufbauelement 40 weist ein
langes Planetenradelement 42, ein erstes kurzes Planetenradelement 44,
ein zweites kurzes Planetenradelement 46 und ein drittes
kurzes Planetenradelement 48 auf. Das lange Planetenradelement 42 steht
kämmend
mit den Sonnenradelementen 34 und 34', dem kurzen
Planetenradelement 44 und dem kurzen Planetenradelement 48 in
Eingriff. Das kurze Planetenradelement 44 steht auch mit
dem kurzen Planetenradelement 46 in Eingriff, das wiederum
mit dem Hohlradelement 36 in Eingriff steht. Das kurze Planetenradelement 48 steht
auch mit dem Hohlradelement 38 in Eingriff. Die Planetenradelemente 42, 44, 46 und 48 sind
an einem Planetenträgerelement 50 auf
eine herkömmliche
Weise drehbar montiert. Da die Sonnenradelemente 34 und 34' durch das lange
Planetenradelement 42 miteinander verbunden sind, rotieren
sie gemeinsam.
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Die Sonnenradelemente, die Hohlradelemente
und das Planetenradelement sind in dem Hebeldiagramm von 2 unter Verwendung der gleichen
Zahlenbezeichnungen mit einem Suffix "A" gezeigt.
Das Sonnenradelement 32 ist beispielsweise durch den Punkt 32A dargestellt.
Die Synchronisiereinrichtungen oder mechanischen Kupplungsaufbauten 22, 24 und 28 sind
herkömmliche
Zweiwege-Synchronisiereinrichtungen, und der Synchronisiereinrichtungsaufbau
ist eine herkömmliche
Dreiwege-Synchronisiereinrichtung oder mechanische Kupplung. Diesen
Einrichtungen sind in 2 die gleichen
Zahlenbezeichnungen mit einem Suffix "A" gegeben
worden.
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Wie es in 1 zu sehen ist, kann die Antriebskupplung 18 selektiv
zwischen der Antriebswelle 12 und der mechanischen Kupplung 22 in
Eingriff gebracht werden. Die Antriebskupplung 20 kann
selektiv zwischen der Antriebswelle 12 und der mechanischen
Kupplung 24 in Eingriff gebracht werden. Die mechanische
Kupplung 22 ist einzeln mit dem Sonnenradelement 34,
und deshalb 34',
bzw. dem Planetenträgerelement 50 selektiv
verbindbar. Die mechanische Kupplung 22 ist einzeln mit
dem Hohlradelement 36 bzw. dem Hohlradelement 38 selektiv
verbindbar. Die mechanische Kupplung 26 kann selektiv betrieben
werden, um die Abtriebswelle 16 mit dem Hohlradelement 36 bzw.
dem Sonnenradelement 34' selektiv
zu verbinden. Somit ist die mechanische Kupplung
26 eine
Dreiwege-Synchronisiereinrichtung. Die Synchronisiereinrichtung
oder mechanische Kupplung 28 ist selektiv zwischen das
Sonnenradelement 32 und ein Festlegungselement 52,
d. h. ein Element, um ein Festlegen
oder Festhalten am Fahrzeug zu bewirken, und zwischen das Planetenträgerelement 50 und
das Festlegungselement 52 schaltbar.
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Es sollte nun ersichtlich sein, dass
die Antriebswelle 12 selektiv über die Antriebskupplungen 18 und 20 und
die Synchronisiereinrichtungen 22 und 24 mit dem
Sonnenradelement 34, dem Planetenträgerelement 50, dem
Hohlradelement 36 und dem Hohlradelement 38 verbindbar
ist. Die Abtriebswelle 16 ist einzeln und gleichzeitig
mit dem Sonnenradelement 34' bzw.
dem Hohlradelement 36 selektiv verbindbar. Es sollte auch
ersichtlich sein, dass sowohl das Sonnenradelement 32 als
auch das Planetenträgerelement 50 einzeln
mit dem Festlegungselement 52 selektiv verbunden sein können. All
diese Verbindungen sind sowohl in 1 als
auch in 2 dargestellt.
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Der selektive Eingriff der Antriebskupplungen 18 und 20 und
der Synchronisiereinrichtungen 22, 24, 26 und 28 wird
sieben Vorwärtsgänge oder -drehzahlverhältnisse
und einen Rückwärtsgang bzw.
ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis zwischen
der Antriebswelle 12 und der Abtriebswelle 16 herstellen. Der
Rückwärtsgang
wird hergestellt, indem die Synchronisiereinrichtung 22 die
Kupplung 18 mit dem Sonnenradelement 34 verbindet,
die Synchronisiereinrichtung 28 den Träger 50 mit dem Festlegungselement 52 verbindet,
und die Synchronisiereinrichtung 26 die Abtriebswelle 16 mit
dem Hohlradelement 36 verbindet. Wie es am leichtesten
in dem Hebeldiagramm von 2 zu
sehen ist, wird der Knoten 50A der Drehpunkt, der Knoten 34A wird
der Antrieb, und der Knoten
36A ist der Abtrieb. Wenn der
Knoten 34A nach rechts um den Drehpunkt 50A herum
bewegt wird, wird sich der Knoten 36A nach links oder entgegengesetzt
zum Antrieb bewegen. Dies ist ein Rückwärtsgang. Ein neutraler Zustand
wird in dem Getriebe hergestellt, indem die Antriebskupplung 18 gelöst wird.
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Ein erster Vorwärtsgang wird hergestellt, indem
das Sonnenradelement 34 mit der Antriebskupplung 18 über die
Synchronisiereinrichtungskupplung 22 verbunden wird, das
Hohlradelement 36 mit der Abtriebswelle 16 über die
Synchronisiereinrichtungskupplung 26 verbunden wird, und
das Sonnenradelement 32 mit dem Festlegungselement 52 über die
Synchronisiereinrichtungskupplung 28 verbunden wird. Wenn
die Antriebskupplung 18 in Eingriff steht, wird das Sonnenradelement 34 gemeinsam
mit der Antriebswelle 12 rotieren, und die Abtriebswelle 16 wird
in der Vorwärtsrichtung
gedreht. Dies ist am leichtesten in dem Hebeldiagramm von 2 zu sehen, wenn berücksichtigt
wird, dass der Knoten 32A (Sonnenradelement 32)
das Festlegungselement ist, der Knoten 34A (Sonnenradelemente 34 und 34') das Antriebselement
ist, und der Knoten 36A (Hohlradelement 36) das
Abtriebselement ist. Wenn die Antriebsdrehzahl auf den Knoten 34A aufgebracht
wird, wird die Abtriebsdrehzahl auf den Knoten 36A in der
gleichen Richtung aber mit einem sehr stark reduzierten Wert aufgebracht.
Während
das Getriebe im ersten Gang arbeitet, kann die Synchronisiereinrichtungskupplung 24 verschoben oder
geschaltet werden, um das Hohlradelement 38 in Eingriff
zu bringen. Dies kann ohne Drehmomentlast vorgenommen werden, da
die Antriebskupplung 20 außer Eingriff steht.
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Um das Ineingriffbringen des zweiten
Ganges abzuschließen,
wird die Kupplung 18 außer Eingriff gebracht, während die
Kupplung 20 in Eingriff gebracht wird. Dies bewegt den
Antriebsknoten von dem Sonnenradelement 34 zum Hohlradelement 38, oder,
wie es in dem Hebeldiagramm zu sehen ist, von dem Knoten 34A zu
dem Knoten 38A (Hohlradelement 38). Das Festlegungselement
und das Abtriebselement bleiben unverändert. Es ist somit zu sehen, dass
die Abtriebsdrehzahl, die am Knoten 36A dargestellt ist,
aufgrund einer Änderung
der Hebelwerte zunehmen wird. Während
des zweiten Vorwärtsganges
können
die Synchronisiereinrichtungen für
entweder den ersten Gang oder den dritten Gang vorbereitet werden,
und da der erste Gang erläutert
worden ist, wird nun der dritte Gang vorgestellt. Während des
zweiten Ganges wird die Synchronisiereinrichtung 22 betätigt, um
den Träger 50 mit
der Kupplung 18 in Eingriff zu bringen.
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Um den Wechsel vom zweiten in den
dritten Gang abzuschließen,
werden die Antriebskupplungen 20 und 18 ausgetauscht,
wodurch der Antriebsweg von dem Hohlradelement 38 zu dem
Planetenträgerelement 50 gewechselt
wird. Das Abtriebselement (Hohlradelement) 36 und das Festlegungselement
(Sonnenradelement 32) bleiben dieselben. Während des
dritten Vorwärtsganges
wird der Knoten 50A (Planetenträger 50) der Antriebsknoten,
der Knoten 36A bleibt der Abtriebsknoten und der Knoten 32A bleibt
der Festlegungsknoten. Wie es bei der Änderung der Hebelbeziehungen
zu sehen ist, wird der Abtriebsknoten in dem dritten Gang einen
größeren Wert
aufweisen, als in dem zweiten Gang erzielt wurde. Das Getriebe kann über eine
Betätigung
der Synchronisiereinrichtungen und der Antriebskupplungen von einem
dritten Gang entweder in den zweiten Gang oder in den vierten Gang
geschaltet werden. Da der zweite Gang bereits erläutert worden
ist, wird nun der vierte Gang betrachtet.
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Um zu Beginn den vierten Gang herzustellen,
wird die Synchronisiereinrichtung 24 betätigt, um die
Antriebskupplung 20 mit dem Hohlradelement 36 zu
verbinden. Dann wird durch Austauschen der Antriebskupplungen 18 und 20 die
Antriebswelle 12 direkt über das Hohlradelement 36 mit
der Abtriebswelle 16 verbunden, wodurch ein 1 : 1-Verhältnis hergestellt
wird. Es gibt im vierten Gang kein aktives Festlegungselement, wodurch
jede Rückwirkung
mit dem Planetenradsatz verhindert wird. Der vierte Vorwärtsgang
erfordert eine relativ lange Eingriffsperiode im Vergleich mit den
anderen Gängen,
da eine Reihe von Betätigungen
vorgenommen werden müssen, um
einen Austausch der Abtriebsverbindung von dem Hohlradelement 36 durch
das Sonnenradelementen 34 und 34' vorzunehmen.
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Während
des vierten Vorwärtsganges
wird die Synchronisiereinrichtung 28 zu Beginn in einen offenen
Zustand bewegt, wodurch entweder das Sonnenradelement 32 oder
das Planetenträgerelement 50 von
der Festlegungsverbindung gelöst
wird. Die Synchronisiereinrichtung 26 bleibt in dem Zustand,
um das Hohlradelement 36 mit der Antriebswelle 12 zu
verbinden, die Synchronisiereinrichtungskupplung 22 wird
betätigt,
um das Sonnenradelement 34 mit der Antriebskupplung 18 zu
verbinden, die Synchronisiereinrichtungskupplung 26 wird
betätigt,
um die Abtriebswelle 16 sowohl mit dem Sonnenradelement 34' als auch mit
dem Hohlradelement 32 zu verbinden, wodurch das Getriebe
ein 1 : 1-Übersetzungsverhältnis beibehält. Das
nächste Vorkommnis
in der Getriebesteuerung ist es, die Antriebskupplung 18 in
Eingriff zu bringen und die Kupplung 20 außer Eingriff
zu bringen. Deshalb verläuft der
Leistungsweg von der Antriebswelle 12 durch die Antriebskupplung 18 und
die Sonnenradelemente 34 und 34' zur Abtriebswelle 16.
Der nächste
Schritt während
des vierten Ganges ist es, die Synchronisiereinrichtungskupplung 26 derart
einzustellen, dass nur die Sonnenradelemente 34 und 34' mit der Abtriebswelle 16 verbunden
sind.
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Im Anschluss an diesen Schritt wird
die Synchronisiereinrichtungskupplung 28 betätigt, um
das Sonnenradelement 32 mit dem Festlegungselement 52 zu
verbinden. Es ist anzumerken, dass der Leistungsweg durch die Antriebskupplung 18,
die Synchronisiereinrichtungskupplung 22 und das Sonnenradelement 34' zur Abtriebswelle 16 bleibt.
Um dann den Wechsel vom vierten zum fünften Gang abzuschließen, wird
die Synchronisiereinrichtung 24 mit dem Hohlrad 38 verbunden,
und die Antriebskupplung 18 wird außer Eingriff gebracht, während die
Antriebskupplung 20 in Eingriff gebracht wird, wodurch der
Leistungsweg von dem Sonnenradelement 34' zu dem Hohlradelement 38 verändert wird,
während
das Sonnenradelement 32 fahrzeugfest gemacht wird und das
Sonnenradelement 34' mit
der Abtriebswelle 16 verbunden bleibt. Bei Betrachtung
des Hebeldiagramms in 2 ist
zu sehen, dass, wenn der Knoten 38A (Hohlradelement 38)
den Antriebsknoten darstellt und der Knoten 34A (Sonnenradelement 34') den Abtriebsknoten
darstellt, wobei der Knoten 32A (Sonnenradelement 32)
den Drehpunkt darstellt, ein Übersetzungsverhältnis ins
Schnelle (Overdrive) hergestellt wird.
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Während
des fünften
Vorwärtsgangs
kann ein Herunterschalten in den vierten Gang vorgenommen werden,
oder es kann ein Hochschalten in den sechsten Gang vorgenommen werden.
Um die Herstellung des sechsten Ganges vorzubereiten, wird die Synchronisiereinrichtungskupplung 22 betätigt, um
die Antriebskupplung 18 mit dem Planetenträgerelement 50 zu
verbinden. Um den sechsten Vorwärtsgang
abzuschließen,
werden die Antriebskupplungen 20 und 18 gewechselt,
so dass der Antriebsleistungsweg von dem Hohlradelement 38 weggenommen
und auf das Planetenträgerelement 50 gelegt
wird. Wie es in dem Hebeldiagramm von 2 zu
sehen ist, führt
dies zu einer größeren Drehzahl am
Abtriebsknoten 34A, da der Antriebsknoten von Knoten 38A zu
Knoten 50A bewegt wird, während der Knoten 32A der
Drehpunkt bleibt.
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Das Getriebe kann dann betätigt werden,
um einen siebten Vorwärtsgang
bereitzustellen oder zurück
in den fünften
Vorwärtsgang
zu schalten. Die Elemente des siebten Vorwärtsgangs werden vorgewählt, indem
die Synchronisiereinrichtungskupplung 24 betätigt wird,
um das Hohlradelement 36 in Eingriff zu bringen, während das
Abtriebselement (Sonnenradelement 34') mit der Abtriebswelle 16 verbunden bleibt
und das Sonnenradelement 32 mit dem Festlegungselement 52 verbunden
bleibt. Wenn der Synchronisiereinrichtungswechsel abgeschlossen
ist, können
die Antriebskupplungen 18 und 20 gewechselt werden.
Dies wird den Antriebsleistungsweg von dem Planetenträgerelement 50 zu
dem Hohlradelement 36 ändern,
während
das Festlegungselement (Sonnenradelement 32) konstant bleibt.
Wieder ist bei Betrachtung des Hebeldiagramms von 2 zu sehen, dass, wenn die Antriebsdrehzahl
als der Knoten 36A dargestellt ist, die Abtriebsdrehzahl
des Knotens 34A viel größer sein
wird und deshalb ein noch größeres Übersetzungsverhältnis ins
Schnelle erzielt wird.
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Das Herunterschalten vom siebten
Gang in den ersten Gang ist einfach die umgekehrte Ausführung der
Wechsel, die während
des Hochschaltens auftraten. Bei Betrachtung dieser Gangwechsel
sollte es deutlich werden, dass der herankommende Gang über die
Synchronisiereinrichtungskupplungsaufbauten vorgewählt werden
kann, bevor die Antriebskupplungen 18 und 20 gewechselt
werden. Somit tritt der Austausch ohne Drehmomentunterbrechung zwischen
der Antriebswelle 12 und der Abtriebswelle 16 auf.
Dies ist einer der Hauptzwecke für
die Verwendung eines Getriebes mit doppelter Antriebskupplung. Dies
stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber Getrieben mit einfacher
Antriebskupplung dar, bei denen der Drehmomentweg zwischen dem Motor
und der Antriebskupplung außer
Eingriff gebracht wird, um eine Betätigung in Hinblick auf den herankommenden
Gang zuzulassen.
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In der in 3 gezeigten alternativen Ausführungsform
ist ein Lastschaltgetriebe 100 zu sehen, das eine Antriebswelle 102,
ein Planetengetriebe 104 und eine Abtriebswelle 106 aufweist.
Das Planetengetriebe 104 besitzt zwei Antriebskupplungen 108 und 110,
vier Synchronisiereinrichtungen oder mechanische Kupplungen 112, 114, 116 und 118 und eine
Planetenradanordnung 120. Die Planetenradanordnung 120 umfasst
vier Planetenradsätze 122, 124, 126 und 128.
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Der Planetenradsatz 122 umfasst
ein Sonnenradelement 130, ein Hohlradelement 132 und
ein Planetenträgerelement 134.
Das Planetenträgeraufbauelement 134 umfasst
mehrere Planetenräder 136,
die an einem Planetenträgerelement 1–38 drehbar
montiert und in kämmender
Beziehung sowohl mit dem Sonnenradelement 130 als auch
dem Hohlradelement 132 angeordnet sind.
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Der Planetenradsatz 124 umfasst
ein Sonnenradelement 140, ein Hohlradelement 142 und
ein Planetenträgeraufbauelement 144.
Das Planetenträgerelement 144 umfasst
mehrere Planetenräder 146, die
an einem Planetenträgerelement 148 drehbar montiert
und in kämmender
Beziehung sowohl mit dem Sonnenradelement 140 als auch
mit dem Hohlradelement 142 angeordnet sind.
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Der Planetenradsatz 126 ist
ein zusammengesetzter Planetenradsatz, der ein Sonnenradelement 150,
ein Hohlradelement 152 und ein Planetenträgeraufbauelement 154 umfasst.
Das Planetenträgerelement 154 umfasst
mehrere kämmende
Planetenräder 155 und 156,
die an einem Planetenträgerelement 158 drehbar
montiert und in kämmender
Beziehung mit dem Sonnenradelement 150 bzw. dem Hohlradelement 152 angeordnet
sind.
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Der Planetenradsatz 128 ist
ein zusammengesetzter Planetenradsatz, der ein Sonnenradelement 160,
ein Hohlradelement 162 und ein Planetenträgeraufbauelement 164 umfasst.
Das Planetenträgerelement 164 umfasst
mehrere kämmende
Planetenräder 165 und 166,
die an einem Planetenträgerelement 168 drehbar
montiert und in kämmender
Beziehung mit dem Sonnenradelement 160 bzw. dem Hohlradelement 162 angeordnet
sind.
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Das Planetenträgerelement 138, das
Hohlradelement 142 und das Hohlradelement 162 stehen
in kontinuierlicher Verbindung miteinander und in Antriebsverbindung
mit den Synchronisiereinrichtungskupplungen 114 und 116.
Das Sonnenradelement 130 und das Planetenträger element 168 stehen
in kontinuierlicher Verbindung miteinander und in Antriebsverbindung
mit der Synchronisiereinrichtungskupplung 118. Das Hohlradelement 132,
das Planetenträgerelement 148 und
das Planetenträgerelement 158 stehen
in kontinuierlicher Verbindung miteinander und in Antriebsverbindung
mit den Synchronisiereinrichtungskupplungen 112 und 118.
Die Sonnenradelemente 140 und 150 stehen in kontinuierlicher
Verbindung miteinander und in Antriebsverbindung mit der Synchronisiereinrichtungskupplung 112.
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Das Sonnenradelement 160 steht
in Antriebsverbindung mit der Synchronisiereinrichtungskupplung 116.
Die Antriebskupplungen 108 und 110 stehen in Antriebsverbindung
mit den Synchronisiereinrichtungskupplungen 112 bzw. 114.
Die Abtriebswelle 106 steht in Antriebsverbindung mit der
Synchronisiereinrichtungskupplung 116. Die Synchronisiereinrichtungskupplung 118 steht
in Antriebsverbindung mit einem Festlegungselement 170.
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Es ist anzumerken, dass die Synchronisiereinrichtungen 112 und 114 alternative
Eingänge
für die
Planetenradanordnung 120 bereitstellen. Die Synchronisiereinrichtungskupplung 112 stellt
einen Antriebsweg zu den Sonnenradelementen 140 und 150 in
der einen Stellung und einen Antriebsweg zu den Planetenträgerelementen 148, 158 und
dem Hohlradelement 132 in der anderen Stellung bereit. Die
Synchronisiereinrichtungskupplung 114 stellt einen Antriebsweg
zu dem Hohlradelement 152 in der einen Stellung und zu
den Hohlradelementen 142, 162 und dem Planetenträgerelement 138 in
der anderen Stellung bereit. Die Synchronisiereinrichtungskupplung 116 stellt
alternative Verbindungen zwischen dem Sonnenradelement 160 und
der Abtriebswelle 106 und eine Verbindung zwischen den
Hohlradelementen 162, 142 und dem Planetenträgerelement 138 in
der anderen Stellung und eine Verbindung zwischen all den oben erwähnten Zahnradelementen
in der dritten Stellung bereit. Die Synchronisiereinrichtung 118 stellt
selektive Verbindungen zwischen dem Festlegungselement 170 und
den Planetenträgerelementen 148, 158 und
dem Hohlradelement 132 und in der anderen Stellung mit
dem Sonnenradelement 130, dem Planetenträgerelement 138 und
den Hohlradelementen 152 und 142 bereit. Die Synchronisiereinrichtungskupplungen 112 und 114 sind
selektiv mit der Antriebswelle 102 über die Antriebskupplungen 108 bzw. 110 verbindbar.
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Wie bei der in 1 gezeigten Planetenradanordnung 30 kann
die Planetenradanordnung 120 zu einem Hebeldiagramm mit
fünf Knoten
zusammengeklappt werden, das in 4 gezeigt
ist. In 4 ist den Antriebskupplungen
und den Synchronisiereinrichtungskupplungen die gleiche Bezugszahlenbezeichnung
wie den in 3 gezeigten
Elementen mit einem Suffix "A" gegeben worden.
Die Knoten des Hebeldiagramms sind mit A, B, C, D und E bezeichnet.
Der Knoten A stellt das Sonnenradelement 130, das Planetenträgerelement 168 und
das Sonnenradelement 160 dar. Der Knoten B stellt das Hohlradelement 142,
das Planetenträgerelement 138 und
das Hohlradelement 162 dar. Der Knoten C stellt das Planetenträgerelement 148,
das Hohlradelement 152 und das Planetenträgerelement 158 dar.
Der Knoten D stellt das Hohlradelement 152 dar, und der Knoten
E stellt die Sonnenradelemente 140 und 150 während der Übersetzungsverhältnisse
ins Langsame und das Sonnenradelement 160 während der Übersetzungsverhältnisse
ins Schnelle dar.
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Während
des Rückwärtsganges
ist das Sonnenradelement 140 (Knoten E) mit der Antriebswelle 102 über die
Antriebskupplung 108 verbunden, das Planetenträgerelement 148 (Knoten
C) ist mit dem Festlegungselement 170 verbunden, und das
Hohlradelement 142 (Knoten B) ist mit der Abtriebswelle 106 über die
Synchronisiereinrichtungskupplung 116 verbunden. Wenn zumindest
beide Antriebskupplungen 108 und 110 außer Eingriff
stehen, ist das Getriebe in einem neutralen Zustand.
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Der erste Vorwärtsgang wird hergestellt, indem
der Knoten A an dem Fahrzeug festgelegt wird, der Knoten E mit der
Antriebswelle verbunden wird und der Knoten B mit der Abtriebswelle
verbunden wird. Der zweite Vorwärtsgang
wird vorgewählt,
indem Knoten D mit Kupplung 110A verbunden wird und dann
die Kupplungen 110 und 108 ausgetauscht werden,
um das Schalten oder den Gangwechsel abzuschließen. Der dritte Vorwärtsgang
wird vorgewählt,
indem der Knoten C über
die Synchronisiereinrichtungskupplung 112A mit der Antriebskupplung 108A verbunden
wird und dann die Kupplungen 108 und 110 gewechselt
werden, um das Schalten abzuschließen. Der vierte Vorwärtsgang
wird vorgewählt, indem
die Antriebskupplung 110 über die Synchronisiereinrichtung 114 mit
der Abtriebswelle 106, die durch Knoten B dargestellt ist,
verbunden wird. Dann wird der Schaltvorgang zur Einleitung des vierten Vorwärtsgangs
mit dem Wechsel der Antriebskupplungen 108 und 110 hergestellt.
Wie bei der oben beschriebenen Planetenradanordnung 30 ist
der vierte Vorwärtsgang
ein direkter Antrieb, der eine Reihe von Betätigungen erfährt, um
die Synchronisiereinrichtungen an der richtigen Stelle für das Hochschalten
in den fünften
Gang anzuordnen.
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In der Endstufe des vierten Vorwärtsganges steht
die Antriebskupplung 108 in Eingriff, die Synchronisiereinrichtung 112 ist
mit den Sonnenradelementen 140 und 150 (Knoten
E) verbunden, und die Abtriebswelle 106 ist über die
Synchronisiereinrichtungskupplung 116 mit dem Sonnenradelement 160 verbunden,
das ebenfalls bei Knoten E dargestellt ist. Der fünfte Vorwärtsgang
wird aus diesem Zustand hergestellt, indem die Antriebskupplungen 108 und 110 gewechselt
werden, um Knoten D als den Antriebsknoten und Knoten E als den
Abtriebsknoten herzustellen, während
der Knoten A der Reaktionsknoten ist. Der sechste Vorwärtsgang
wird vorgewählt,
indem der Knoten C mit der Antriebskupplung 108 verbunden
wird. Die Knoten E und A bleiben wie zuvor verbunden. Der Wechsel
vom fünften
in den sechsten Gang wird abgeschlossen, indem die Kupplung 110 außer Eingriff
gebracht wird, während
die Kupplung 108 in Eingriff gebracht wird. Der siebte Vorwärtsgang
wird vorgewählt,
indem der Knoten B mit der Antriebskupplung 110A verbunden
wird. Die Knoten E und A bleiben wie im sechsten Gang ausgewählt. Der
Wechsel vom sechsten in den siebten Gang wird abgeschlossen, indem
die Kupplungen 108 und 110 ausgetauscht werden,
wodurch die Antriebsverbindung mit dem Knoten B abgeschlossen wird.
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Aus den obigen Beschreibungen der
in den 1 und 3 gezeigten Ausführungsformen
sollte nun ersichtlich sein, dass sieben Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang
in einem Getriebe mit doppelten Antriebskupplungen bereitgestellt
werden können,
in dem eine Planetenradanordnung enthalten ist, die entweder drei
oder vier Ebenen kämmender
Zahnräder
aufweist. Die Planetenradanordnung in 1 weist
drei Ebenen kämmender
Zahnräder
auf, während
die Planetenradanordnung in 3 vier
Ebenen kämmender
Zahnräder
aufweist. Jede der Ausfüh rungsformen
umfasst drei Synchronisiereinrichtungen mit zwei Stellungen und
eine Dreiwege-Synchronisiereinrichtung sowie zwei Antriebskupplungen,
die selektiv in Eingriff gebracht werden können. Die Synchronisiereinrichtungen
und Antriebskupplungen werden auf herkömmliche Weise gesteuert, was
eine elektronische Steuereinheit umfassen kann, deren Komponenten
ein vorprogrammierbarer digitaler Computer sein können. Diese
Arten von Steuerungen sind allgemein bekannt.
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Als eine Alternative können die
Synchronisiereinrichtungskupplungen von Hand betätigt sein, und die Antriebskupplungen 110 und 108 werden
hydraulisch betätigt
sein. Die manuelle Betätigung
ist nicht bevorzugt, da dies eine beträchtliche Bewegung seitens des
Bedieners erfordert. Deshalb ist ein automatischer Wechsel der Synchronisiereinrichtungen
das bevorzugte Steuerungsverfahren, und dies kann mit einer herkömmlichen
elektrohydraulischen Steuereinheit bewerkstelligt werden.
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Zusammengefasst umfasst ein erfindungsgemäßes Lastschaltgetriebe
zwei Antriebskupplungen, die selektiv in Eingriff gebracht werden
können, vier
Synchronisiereinrichtungskupplungen, die selektiv betätigt werden
können,
und einen Planetenradsatz. Die Antriebskupplungen und die Synchronisiereinrichtungskupplungen
werden betätigt,
um zumindest sieben Vorwärtsleistungswege
und einen Rückwärtsleistungsweg
zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle herzustellen.
Wechsel zwischen benachbarten Gängen
werden gesteuert, indem der Zustand der Synchronisiereinrichtung
vorgewählt wird
und dann die Antriebskupplungen, die selektiv in Eingriff gebracht
werden können,
gewechselt werden.