DE102008025303A1

DE102008025303A1 - Mehrgang-Automatikgetriebe

Info

Publication number: DE102008025303A1
Application number: DE102008025303A
Authority: DE
Inventors: James B. Ann Arbor Borgerson
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2028-05-28
Also published as: US20080300093A1; US8012059B2; DE102008025303B4; CN101315118A; CN101315118B

Abstract

Ein Mehrgang-Automatikgetriebe umfasst ein Antriebselement, ein Abtriebselement, mehrere Planetenradsätze, mehrere Verbindungselemente und mehrere Drehmomentübertragungsvorrichtungen. Jeder der mehreren Planetenradsätze weist ein Sonnenrad, einen Planetenträger mit mehreren Planetenrädern und ein Hohlrad auf. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen umfassen drei Kupplungen, eine herkömmliche erste Bremse und eine zweite Bremse, die eine parallele Kombination aus einer Überholkupplung und einer Leichtlast- oder Schubbetriebskupplung umfasst. Es werden durch selektive Einrückung der fünf Drehmomentübertragungseinrichtungen acht Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang erreicht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrgang-Automatikgetriebe, das mehrere Planetenradsätze sowie Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist, die selektiv einrückbar sind, um mehrere Übersetzungsverhältnisse zu erreichen.
HINTERGRUND
Ein typisches modernes Mehrgang-Automatikgetriebe umfasst eine Kombination aus Planetenradanordnungen und selektiv eingerückten Reibkupplungen, um mehrere Übersetzungsverhältnisse zu erreichen.
Zunehmend anspruchsvolle Wirtschaftlichkeits- und Leistungsziele verlangen fortlaufend die Erforschung und Entwicklung von Automatikgetrieben. Ein Ergebnis dieser Anstrengung ist die Zunahme der Zahl von verfügbaren, von dem Getriebe bereitgestellten Vorwärtsgängen oder Vorwärtsdrehzahlverhältnissen gewesen.
Obgleich Drei- und Viergang-Automatikgetriebe einmal üblich waren, die beide als zur Bereitstellung einer ausreichenden Flexibilität und Leistung geeignet angesehen wurden, bewegt sich die Präferenz der Industrie und Verbraucher zu Sechs-, Sieben- und Achtgang-Automatikgetrieben.
In derartigen Getrieben sind die verschiedenen Elemente mehrerer Planetenradanordnungen durch permanente Kopplungen verbunden, selektiv durch Kupplungen verbunden und selektiv durch Bremsen auf Masse festgelegt. Spezifische Kombinationen der Kupplungen und Bremsen werden eingerückt oder aktiviert, um eine Folge von numerisch in Beziehung stehenden Übersetzungsverhältnissen und somit Drehzahl- und Drehmomentverhältnissen bereitzustellen.
Da sie die Leistungs- und Drehmomentkurven der Maschine so genau an die Fahrzeuggeschwindigkeit und -last anpassen, sorgen derartige Sechs-, Sieben- und Achtganggetriebe für wesentliche Verbesserungen der Leistung und für eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs.
Eine gründliche Untersuchung dieser Getriebekonfigurationen deckt jedoch auf, dass Verbesserungen sowohl möglich als auch erwünscht sind. Beispielsweise trägt jede der Drehmomentübertragungseinrichtungen, d. h. die Kupplungen und Bremsen, zu Reibungsverlusten bei, die als Umlaufverluste bezeichnet werden, wenn sie nicht eingerückt ist. Zwei primäre Faktoren beeinflussen Umlaufverluste: die Größe der Drehmomentkapazität der Kupplung und die momentane Drehzahldifferenz über die Kupplung hinweg. Eine besonders nachteilige Bedingung tritt auf, wenn die Vorrichtung eine Mehrscheibenkupplung mit hoher Drehmomentkapazität ist, die als Bremse mit einer hohen Drehzahldifferenz darüber hinweg fungiert. Da bei einer Bremse typischerweise die Hälfte ihrer Reibelemente mit Masse verbunden ist, welche daher immer feststehend sind, können die Umlaufverluste in einer solchen Situation relativ bedeutend sein.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, Reibungs- oder Umlaufverluste, die durch die Kupplungen und Bremsen eines Mehrgangautomatikgetriebes geschaffen werden, zu vermindern.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Mehrgang-Automatikgetriebe vorgesehen, das ein Antriebselement, ein Abtriebselement, mehrere Planetenradsätze, mehrere Verbindungselemente und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Das Antriebselement ist mit einem Planetenradträger eines ersten Planetenradsatzes verbunden und treibt diesen an. Das Abtriebselement ist mit einem Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes verbunden und wird von diesem angetrieben. Ein erstes Verbindungselement verbindet ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit einem Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes. Ein zweites Verbindungselement verbindet einen Planetenradträger des vierten Planetenradsatzes mit einem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes. Ein drittes Verbindungselement verbindet ein Hohlrad des ersten Planetenradsatzes mit einem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes. Ein viertes Verbindungselement verbindet einen Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes mit einem Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes.
Die mehreren Drehmomentübertragungseinrichtungen, die zwei Bremsen und drei Kupplungen umfassen, sind selektiv in verschiedenen Dreierkombinationen einrückbar, um acht Vorwärtsübersetzungsverhältnisse und ein Rückwärtsübersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement herzustellen. Eine erste Bremse verbindet das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes selektiv mit einem feststehenden Element. Eine zweite zusammengesetzte Bremse verbindet ein Hohlrad des vierten Planetenradsatzes selektiv mit dem feststehenden Element. Die zweite zusammengesetzte Bremse umfasst eine auswählbare Einwegkupplung und eine Leichtlast- oder Schubbetriebskupplung, die mechanisch parallel angeordnet sind. Bevorzugt umfasst die Leichtlastkupplung eine einzige rotierende Scheibe oder Platte. Eine erste Kupplung verbindet den Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes selektiv mit einem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes. Eine zweite Kupplung verbindet das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes. Eine dritte Kupplung verbindet ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes selektiv mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes.
Ein Mehrgang-Automatikgetriebe, das die vorliegende Erfindung enthält, zeigt signifikant verminderte Reibungs-, d. h. Umlaufverluste.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehrgang-Automatikgetriebe bereitzustellen, das vier Planetenradsätze und fünf auswählbare Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehrgang-Automatikgetriebe bereitzustellen, das eine zusammengesetzte Bremse aufweist, die eine auswählbare Einwegkupplung umfasst.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehrgang-Automatikgetriebe bereitzustellen, das eine zusammengesetzte Bremse aufweist, die eine auswählbare Einwegkupplung und eine parallel geschaltete Leichtlast- oder Schubbetriebskupplung umfasst.
Es ist eine nochmals weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehrgang-Automatikgetriebe bereitzustellen, das verminderte Umlaufverluste zeigt.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform zur Ausführung der Erfin dung leichter deutlich werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Automatikgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Wahrheitstabelle, die die eingerückten Drehmomentübertragungseinrichtungen für ausgewählte Drehmoment- oder Übersetzungsverhältnisse auflistet, die von dem Automatikgetriebe von 1 erreicht werden; und
3 ist ein Hebeldiagramm des Automatikgetriebes von 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, das den Leistungsfluss von dem Antrieb durch die Planetenradsätze zu dem Abtrieb zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In den Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf das gleiche Bauteil, Element oder Merkmal beziehen, ist in 1 ein Mehrgang-Automatikgetriebe 10 dargestellt. Das Automatikgetriebe 10 umfasst ein Antriebselement 12 und ein Abtriebselement 14. In der vorliegenden Ausführungsform sind das Antriebselement 12 und das Abtriebselement 14 Wellen und werden als solche bezeichnet. Fachleute werden feststellen, dass das Antriebselement 12 und das Abtriebselement 14 andere Bauteile als Wellen, wie etwa Hülsen sein können. Die Antriebswelle 12 ist ständig mit einer Maschine (die nicht gezeigt ist) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (der nicht gezeigt ist) verbunden. Die Abtriebs welle 14 ist ständig mit der Achsantriebseinheit, wie etwa einem Differenzial oder einem Verteilergetriebe (die beide nicht gezeigt sind), verbunden.
Das Automatikgetriebe 10 umfasst vier Planetenradsätze 16, 18, 20 und 22. Die Planetenradsätze 16, 18, 20 und 22 sind funktional zwischen der Antriebswelle 12 und der Abtriebswelle 14 angeordnet. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Planetenradsatz 16 ein einfacher Planetenradsatz, der ein erstes Sonnenrad 24, ein erstes Hohlrad 26 und einen ersten Planetenträger 28 umfasst, der mehrere erste Planetenräder 30 drehbar lagert (von denen nur eines gezeigt ist). Die mehreren ersten Planetenräder 30 sind konfiguriert, um mit dem ersten Sonnenrad 24 und dem ersten Hohlrad 26 zu kämmen. Das erste Sonnenrad 24 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Zwischenwelle oder Hülse 32 verbunden. Das erste Hohlrad 26 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Zwischenwelle oder Hülse 34 verbunden. Der erste Planetenträger 28 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Antriebswelle 12 verbunden.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der zweite Planetenradsatz 18 ein einfacher Planetenradsatz, der ein zweites Sonnenrad 42, ein zweites Hohlrad 44 und einen zweiten Planetenträger 46 umfasst, der mehrere zweite Planetenräder 48 drehbar lagert (von denen nur eines gezeigt ist). Die mehreren zweiten Planetenräder 48 sind konfiguriert, um mit sowohl dem zweiten Sonnenrad 42 als auch dem zweiten Hohlrad 44 zu kämmen. Das zweite Sonnenrad 42 ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Zwischenwelle oder -hülse 34 verbunden. Das zweite Hohlrad 44 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Zwischenwelle oder -hülse 36 verbunden. Der zweite Träger 46 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Zwischenwelle oder -hülse 38 verbunden.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der dritte Planetenradsatz 20 ein einfacher Planetenradsatz, der ein drittes Sonnenrad 52, ein drittes Hohlrad 54 und einen dritten Planetenträger 56 umfasst, der mehrere dritte Planetenräder 58 drehbar lagert (von denen nur eines gezeigt ist). Die mehreren dritten Planetenräder 58 sind konfiguriert, um mit sowohl dem dritten Sonnenrad 52 als auch dem dritten Hohlrad 54 zu kämmen. Das dritte Sonnenrad 52 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Zwischenwelle oder -hülse 62 und einer sechsten Zwischenwelle oder -hülse 64 verbunden. Das dritte Hohlrad 54 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Zwischenwelle oder -hülse 66 verbunden. Der dritte Träger 56 ist zur gemeinsamen Rotation mit der Abtriebswelle 14 verbunden.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der vierte Planetenradsatz 22 ein einfacher Planetenradsatz, der ein viertes Sonnenrad 72, ein viertes Hohlrad 74 und einen vierten Planetenträger 76 umfasst, der mehrere vierte Planetenräder 78 drehbar lagert (von denen nur eines gezeigt ist). Die mehreren vierten Planetenräder 78 sind konfiguriert, um mit sowohl dem vierten Sonnenrad 72 als auch dem vierten Hohlrad 74 zu kämmen. Das vierte Sonnenrad 72 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten äußeren Welle oder Hülse 68 und der ersten Zwischenwelle oder -hülse 32 verbunden. Das vierte Hohlrad 74 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten äußeren Welle oder Hülse 70 verbunden. Der vierte Träger 76 ist zur gemeinsamen Rotation mit der siebten Zwischenwelle oder -hülse 66 verbunden.
Das Automatikgetriebe 10 umfasst eine Vielfalt von Drehmomentübertragungsmechanismen oder -einrichtungen, die eine erste Zwischenkupplung 80, eine zweite Zwischenkupplung 82, eine dritte Zwischenkupplung 84, eine erste Bremse 90 und eine zweite zusammengesetzte Bremse 92 umfassen. Die erste Zwischenkupplung 80 ist selektiv einrückbar, um die sechste Zwischenwelle oder -hülse 64 mit dem ersten Planetenträger 28 und der Antriebswelle 12 zu verbinden. Die zweite Zwischenkupplung 82 ist selektiv einrückbar, um die fünfte Zwischenwelle oder -hülse 62 mit dem zweiten Sonnenrad 42 zu verbinden. Die dritte Zwischenkupplung 84 ist selektiv einrückbar, um die dritte Zwischenwelle oder -hülse 36 mit der fünften Zwischenwelle oder -hülse 62 zu verbinden. Die erste Bremse 90 ist selektiv einrückbar, um die erste äußere Welle oder Hülse 68 mit einem Gehäuse 110 des Automatikgetriebes 10 zu verbinden und somit eine Rotation der ersten äußeren Welle oder Hülse 68 und des vierten Sonnenrades 72 relativ zu dem Gehäuse 100 einzuschränken oder zu unterbinden.
Die zweite zusammengesetzte Bremse 92 ist funktional zwischen der zweiten äußeren Welle oder Hülse 70 angeordnet, die mit dem vierten Hohlrad 74 und dem Gehäuse 110 des Getriebes 10 verbunden ist, und beschräkt oder unterbindet selektiv eine Rotation der zweiten äußeren Welle oder Hülse 70 und des vierten Hohlrads 74 relativ zu dem Gehäuse 110. Die zweite zusammengesetzte Bremse 92 umfasst eine auswählbare Einweg- oder Überholkupplungsanordnung 94, die mehrere Speichen, Streben oder Rollen 96 aufweist, die zwischen inneren und äußeren Elementen 98A und 98B angeordnet sind. Das innere Element 98A ist mit der zweiten äußeren Welle oder Hülse 70 verbunden und rotiert mit dieser. Das äußere Element 98B ist mit dem Gehäuse 110 verbunden und ist daher feststehend. Die auswählbare Einweg- oder Überholkupplung 94 wirkt dem großen Drehmoment, das in dem Automatikgetriebe 10 im Rückwärtsgang entwickelt wird, entgegen, d. h. transportiert dieses auf Masse, nämlich das Gehäuse 110 des Automatikgetriebes 10. Die Einwegkupplungsan ordnung 74 transportiert auch die niedrigeren Drehmomente, die zu einem Betrieb in den ersten bis fünften Gang gehören.
Die auswählbare Einwegkupplungsanordnung 94 umfasst auch einen ersten Zweizustands- oder Zweipositionsaktuator 100. In einem ersten Zustand oder einer ersten Position des ersten Aktuators 100 arbeitet die Einwegkupplungsanordnung 94 herkömmlich, wobei sie eine Relativdrehung zwischen dem inneren und äußeren Element 98A und 98B in eine Richtung zulässt, während eine derartige Drehung in der entgegengesetzten Richtung unterbunden wird. In dem zweiten Zustand oder der zweiten Position des ersten Aktuators 100 ist die Einwegkupplungsanordnung 94 vollständig verriegelt, und eine Relativdrehung zwischen den Elementen 98A und 98B in jeder Richtung wird verhindert. Der erste Aktuator 100 wird mit Energie beaufschlagt oder eingerückt, d. h. in den zweiten Zustand oder die zweite Position versetzt, welche die Einweg- oder Überholkupplungsanordnung 94 sperrt oder verriegelt, gemäß der in 2 dargestellten Wahrheitstabelle, die nachstehend beschrieben wird. Der erste Aktuator 100 kann irgendeine geeignete Einrichtung, wie beispielsweise eine elektrisch angetriebene Motor- und Übersetzungsreduktionsanordnung, ein Solenoid oder eine hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagte Kolben- und Zylinderanordnung, sein.
Es ist festzustellen, dass der Erfinder mit der Konvention der Kennzeichnung einer Drehmomentsteuerungs- oder Übertragungseinrichtung, die zwischen zwei rotierbaren Elementen angeordnet ist, als eine Kupplung vertraut ist, wohingegen eine Einrichtung, die zwischen einem rotierbaren Element und einem festen oder stationären Element angeordnet ist, als eine Bremse charakterisiert wird. Nichts desto weniger wird die oben beschriebene Einweg- oder Überholeinrichtung vielmehr als Kupplung denn als Bremse charakterisiert, da der Erfinder keinen Fall kennt, bei dem ei ne derartige Einrichtung, die als eine Bremse benutzt wird, als eine Einweg- oder Überholbremse statt als eine Einweg- oder Überholkupplung bezeichnet oder charakterisiert wird.
Die zweite zusammengesetzte Bremse 92 umfasst auch eine Zusatz- oder Schubbetriebsplattenkupplung oder -bremse 104, die mechanisch parallel zu der Einweg- oder Überholkupplungsanordnung 94 angeordnet ist. Die Schubbetriebs- oder Leerlaufplattenkupplung oder -bremse 104 ist eine Bremse, die eine niedrigere Drehmomentkapazität aufweist, als sie an dieser Stelle und bei dieser Anwendung in dem Automatikgetriebe 10 erforderlich wäre, wenn die Einweg- oder Überholkupplungsanordnung 94 nicht vorhanden wäre. Diese begrenzte oder niedrigere Drehmomentfähigkeit ist ausreichend, da die Einweg- oder Überholkupplungsanordnung 94 das Reaktionsdrehmoment zwischen dem ersten Hohlrad 26 und dem Getriebegehäuse 110 während der meisten Betriebsmodi transportiert. Daher kann die Zusatz- oder Schubbetriebsplattenkupplung oder -bremse 104 eine einzige Kupplungsplatte oder -scheibe 106A benachbart zu einer einzigen feststehenden Platte oder Scheibe 106B umfassen, und zwar eine, die Reibmaterial oder einen Reibbelag aufweist. Während eine derartige Einplatten- oder Einscheibenkonfiguration typischerweise die niedrigsten Reibungs- oder Umlaufverluste liefern wird, wenn die Zusatz- oder Schubbetriebsplattenbremse 104 ausgerückt ist, und daher bevorzugt ist, ist festzustellen, dass andere Kupplungs- oder Bremsenkonfigurationen mit mehreren Platten oder Scheiben innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Die Zusatz- oder Schubbetriebsplattenbremse 104 umfasst auch einen zweiten Zweizustands- oder Zweipositionsaktuator 108, der die Zusatz- oder Schubbetriebsplattenbremse 104 in Eingriff bringt und begrenztes Drehmoment von dem vierten Hohlrad 74 und der zweiten äußeren Welle oder Hülse 70 auf das Getriebegehäuse 110 überträgt. Dieser Betriebszustand wird dazu benutzt, um Schubbe triebsdrehmoment in dem ersten bis fünften Gang entgegenzuwirken, wenn dies benötigt wird.
Es ist festzustellen, dass, während die zweite zusammengesetzte Bremse 92 in einer besonderen Lage innerhalb des Automatikgetriebes 10 beschrieben worden ist, d. h. funktional zwischen dem vierten Hohlrad 74 des vierten Planetenradsatzes 22 und dem Gehäuse 110 des Automatikgetriebes 10 angeordnet ist, kann die zusammengesetzte Bremse 92 gemäß der vorliegenden Erfindung durch andere Kupplungen oder Bremsen an anderen Stellen in diesem Automatikgetriebe 10 oder anderen Mehrgang-Planetenradsatz-Automatikgetrieben ersetzt oder substituiert werden, um den Vorteil von verminderten Reibungs- oder Umlaufverlusten bereitzustellen.
Beispielsweise in einem Achtganggetriebe einer alternativen Ausführungsform können vier einfache Planetenradsätze derart angeordnet sein, dass der Antrieb mit dem Planetenträger eines zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, der Abtrieb kann mit einem Planetenträger eines vierten Planetenradsatzes verbunden sein, und permanente Kopplungen können zwischen einem Hohlrad eines ersten Planetenradsatzes und einem Sonnenrad eines vierten Planetenradsatzes, einem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und einem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes, einem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und einem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes und einem Planetenträger des dritten Planetenradsatzes und einem Hohlrad des vierten Planetenradsatzes hergestellt sein. Drei selektiv einrückbare Kupplungen können funktional zwischen einem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes und dem Planetenträger des vierten Planetenradsatzes, dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und der Antriebswelle angeordnet sein. Eine erste Bremse kann das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes und das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes selektiv auf Masse festlegen. Eine zweite zusammengesetzte Bremse gemäß der vorliegenden Erfindung kann in dieser Getriebekonfiguration zwischen einem Hohlrad des dritten Planetenradsatzes und einer Masse benutzt werden, um eine Überholwirkung in einer Richtung einer Relativdrehung und eine unterbundene Rotation in der entgegengesetzten Richtung bereitzustellen, wenn sie nicht aktiviert oder mit Energie beaufschlagt ist, und eine Sperrung in beiden Richtungen, wenn sie mit Energie beaufschlagt ist, beispielsweise wenn der Rückwärtsgang ausgewählt wird. Die Zusatz- oder Schubbetriebskupplung kann aktiviert werden, um ein Motorbremsen gemäß gewünschten Leistungskriterien bereitzustellen.
Das Getriebe 10 ist in der Lage, Drehmoment von der Antriebswelle 12 auf die Abtriebswelle 14 in zumindest acht Vorwärtsdrehmomentverhältnissen, Vorwärtsübersetzungsverhältnissen oder Vorwärtsdrehzahlverhältnissen und einem Rückwärtsdrehmomentverhältnis, Rückwärtsübersetzungsverhältnis oder Rückwärtsdrehzahlverhältnis zu übertragen, wie es in der Wahrheitstabelle von 2 angegeben ist. Jedes der Vorwärts- und Rückwärtsdrehmomentverhältnisse, -übersetzungsverhältnisse oder -drehzahlverhältnisse wird durch Einrückung von verschiedenen Kombinationen der Drehmomentübertragungseinrichtungen erzielt, d. h. die erste Zwischenkupplung 80, die zweite Zwischenkupplung 82, die dritte Zwischenkupplung 84, die erste Bremse 90 und die zweite zusammengesetzte Bremse 92. Somit können zumindest acht Vorwärtsübersetzungs- oder Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und zumindest ein Rückwärtsübersetzungs- oder Rückwärtsdrehzahlverhältnis durch das Automatikgetriebe 10 erzielt werden. Ein Beispiel der Übersetzungsverhältnisse, die unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erhalten werden können, ist in 2 ebenfalls gezeigt. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse abhängig von dem ausgewählten Zahnraddurchmesser, der ausgewählten Zahnradzähnezahl und der ausgewählten Zahnradkonfiguration erreichbar.
In 3 ist ein Hebeldiagramm 10A gezeigt, das repräsentativ für das Automatikgetriebe 10 von 1 sowie für die Verbindungen für die Kupplungen 80, 82, 84 und die Bremsen 90, 92 ist. Die Knoten 24A, 26A, 28A, 42A, 44A, 46A, 52A, 54A, 56A, 72A, 74A und 76A des Hebeldiagramms 10A stellen die Zahnradelemente 24, 26, 28, 42, 44, 46, 52, 54, 56, 72, 74 und 76 von 1 dar, sodass die gleiche Zahlenbezeichnung mit dem Zusatz eines Suffixes A dazu verwendet wird, den entsprechenden Knoten zu identifizieren. Beispielsweise stellen die in 3 gezeigten Knoten 24A und 42A das erste bzw. zweite Sonnenrad 24 bzw. 42, die in 1 gezeigt sind, dar. Andere Bauteile von 3 besitzen die gleiche Nummerierungskonvention für die entsprechenden Bauteile in 1.
Der Betrieb oder die Einrückung der Kupplungen 80, 82 und 84 und der Bremsen 90 und 92, um die verschiedenen Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -übersetzungsverhältnisse herzustellen, wird nun mit fortgesetzter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Um das Rückwärtsübersetzungsverhältnis (RW) herzustellen, werden die Drehmoment übertragenden Kupplungen und Bremsen eingerückt oder aktiviert, wie es in der Wahrheitstabelle von 2 ausgeführt ist. Wie es in 2 gezeigt ist, werden die erste Bremse 90, der Aktuator 100 der Einweg- oder Überholkupplungsanordnung 94 der zweiten zusammengesetzten Bremse 92 und die dritte Zwischenkupplung 84 eingerückt, um das Rückwärtsübersetzungsverhältnis (RW) zu erreichen. Wenn, wie es zuvor angemerkt wurde, die zweite zusammengesetzte Bremse 92 eingerückt oder aktiviert ist, befindet sich der Aktuator 100 in seinem zweiten Zustand, der die Einweg- oder Überholkupplungsanordnung 94 blockiert und eine Rotation der zweiten äußeren Welle oder Hülse 70 und des vierten Hohlrads 74 in beiden Richtungen blockiert oder unterbindet.
In Neutral transportiert keine der Kupplungen oder Bremsen Drehmoment. Wie es durch die 0 in 2 angegeben ist, sind in diesem Übersetzungs- oder Gangzustand die erste Bremse 90 und die zweite zusammengesetzte Bremse 92 eingerückt, aber transportieren kein Drehmoment.
Ein erstes Vorwärtsübersetzungsverhältnis, das als 1. (erster Gang) in der Wahrheitstabelle von 2 angegeben ist, wird erreicht, indem die erste Bremse 90, die zweite zusammengesetzte Bremse 92 und die erste Zwischenkupplung 80 eingerückt werden. Es ist zu verstehen, dass, obwohl die Wahrheitstabelle von 2 angibt, dass die zweite zusammengesetzte Bremse 92 eingerückt oder aktiviert ist, eine derartige Aktivierung in dem ersten bis fünften Gang optional ist, da das Überholmerkmal der Einweg- oder Überholkupplungsanordnung 94 die geeignete und notwendige mechanische Verbindung und den geeigneten und notwendigen mechanischen Betrieb bereitstellen wird.
Das nächste Vorwärtsübersetzungsverhältnis, das als 2. (zweiter Gang) in 2 angegeben ist, wird durch Einrückung der ersten Bremse 90, der zweiten Zwischenkupplung 92 und die optionale Einrückung der zweiten zusammengesetzten Bremse 92 hergestellt. Das Schalten von dem ersten Gang in den zweiten Gang erfolgt wie folgt: Lösen der ersten Zwischenkupplung 80 und Einrücken der zweiten Zwischenkupplung 82, während die Einrückung der Bremsen 90 und 92 aufrecht erhalten wird.
Das nächste Übersetzungsverhältnis, das als 3. (dritter Gang) in der Wahrheitstabelle von 2 angegeben ist, wird durch optionale Einrückung der zweiten zusammengesetzten Bremse 92 und Einrückung der ersten und zweiten Zwischenkupplungen 80 und 82 hergestellt. Das Schalten von dem zweiten Gang in den dritten Gang erfolgt wie folgt: die zweite Kupplung 82 und die zweite zusammengesetzte Bremse 92 bleiben eingerückt, die erste Bremse 90 wird gelöst, und die erste Kupplung 80 wird eingerückt.
Das nächste Vorwärtsübersetzungsverhältnis, das als 4. (vierter Gang) in der Wahrheitstabelle von 2 angegeben ist, wird durch optionale Einrückung der zweiten zusammengesetzten Bremse 92 und Einrückung der zweiten und dritten Zwischenkupplungen 82 und 84 hergestellt. Das Schalten von dem dritten Gang in den vierten Gang wird wie folgt erreicht: die Einrückung der zweiten Kupplung 82 und der zweiten Bremse 92 wird aufrecht erhalten, die erste Kupplung 80 wird gelöst, und die dritte Kupplung 84 wird eingerückt.
Das nächste Vorwärtsübersetzungsverhältnis, das als 5. (fünfter Gang) in 2 angegeben ist, wird durch optionale Einrückung der zweiten zusammengesetzten Bremse 92 und durch Einrückung der ersten und dritten Zwischenkupplungen 80 und 84 hergestellt. Das Schalten von dem vierten Gang in den fünften Gang erfolgt wie folgt: die Einrückung der dritten Kupplung 84 und der zweiten Bremse 92 wird aufrecht erhalten, die zweite Kupplung 82 wird gelöst, und die erste Kupplung 80 wird eingerückt.
Das nächste Vorwärtsübersetzungsverhältnis, das als 6. (sechster Gang) in der Wahrheitstabelle von 2 angegeben ist, wird mit der Einrückung der ersten, zweiten und dritten Zwischenkupplung 80, 82 und 84 hergestellt. Das Schalten von dem fünften Gang in den sechsten Gang erfolgt wie folgt: die Einrückung der Kupplungen 80 und 84 wird aufrecht erhal ten, die zweite zusammengesetzte Bremse 92, wenn sie eingerückt ist, wird gelöst, und die dritte Kupplung 82 wird eingerückt.
Das nächste Übersetzungsverhältnis, das als 7. (siebter Gang) in der Wahrheitstabelle von 2 angegeben ist, wird durch Einrückung der ersten Bremse 90 und der ersten und dritten Zwischenkupplungen 80, 84 hergestellt. Das Schalten von dem sechsten Gang in den siebten Gang erfolgt wie folgt: die Einrückung der Kupplungen 80 und 84 wird aufrecht erhalten, die zweite Kupplung 82 wird gelöst, und die erste Bremse 90 wird eingerückt.
Das letzte Vorwärtsübersetzungsverhältnis, das als 8. (achter Gang) in der Wahrheitstabelle von 2 angegeben ist, wird durch Einrückung der ersten Bremse 90 und der zweiten und dritten Zwischenkupplung 82, 84 hergestellt. Das Schalten von dem siebten Gang in den achten Gang erfolgt wie folgt: die Einrückung der dritten Kupplung 84 und der ersten Bremse 90 wird aufrecht erhalten, die erste Kupplung 80 wird gelöst, und die zweite Kupplung 82 wird eingerückt.
Die vorliegende Erfindung zieht in Betracht, dass Herunterschaltvorgänge der umgekehrten Folge der entsprechenden Hochschaltvorgänge (wie sie oben beschrieben wurden) folgen, und dass mehrere Schaltvorgänge mit Überspringen bei anstehender Leistung, die Schaltvorgänge mit einem einzigen Übergang sind, möglich sind, z. B. von 1. nach 3.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Mehrgang-Automatikgetriebe, umfassend, in Kombination, ein Antriebselement, ein Abtriebselement, eine erste, zweite, dritte und vierte Planetenradanordnung, die jeweils ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenträger aufweisen, wobei das Antriebselement mit dem Planetenträger der zweiten Planetenradanordnung gekoppelt ist, wobei das Abtriebselement mit dem Planetenträger der vierten Planetenradanordnung gekoppelt ist, ein erstes Element, das das Sonnenrad der ersten Planetenradanordnung mit dem Sonnenrad der zweiten Planetenradanordnung koppelt, ein zweites Element, das den Planetenträger der ersten Planetenradanordnung mit dem Hohlrad der vierten Planetenradanordnung koppelt, ein drittes Element, das das Hohlrad der zweiten Planetenradanordnung mit dem Sonnenrad der dritten Planetenradanordnung koppelt, ein viertes Element, das den Planetenträger der dritten Planetenradanordnung mit dem Planetenträger der vierten Planetenradanordnung koppelt, eine erste Bremse, die das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes selektiv mit Masse verbindet, eine zweite Bremse, die das Hohlrad der ersten Planetenradanordnung selektiv mit Masse verbindet, eine erste Kupplung, die den Planetenträger der zweiten Planetenradanordnung selektiv mit dem Sonnenrad der vierten Planetenradanordnung verbindet, eine zweite Kupplung, die das Sonnenrad der dritten Planetenradanordnung selektiv mit dem Sonnenrad der vierten Planetenradanordnung verbindet, und eine dritte Kupplung, die das Hohlrad der dritten Planetenradanordnung selektiv mit dem Sonnenrad der vierten Planetenradanordnung verbindet.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei die zweite Bremse eine Einwegkupplung und eine mechanisch parallel geschaltete Kupplung umfasst.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei das Antriebselement und das Abtriebselement Wellen sind.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei jeder der Planetenträger mehrere Planetenräder umfasst.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei die Kupplungen mehrere ineinandergreifende Reibscheiben umfassen.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei die Masse ein Getriebegehäuse ist.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei die zweite Bremse zusammengesetzt ist.
Mehrgang-Automatikgetriebe, umfassend, in Kombination, ein Antriebselement, ein Abtriebselement, eine erste, zweite, dritte und vierte Planetenradanordnung, die jeweils ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenträger aufweisen, der mehrere Planetenräder umfasst, wobei das Antriebselement mit dem Planetenträger der zweiten Planetenradanordnung gekoppelt ist, wobei das Abtriebselement mit dem Planetenträger der vierten Planetenradanordnung gekoppelt ist, ein erstes Element, das das Sonnenrad der ersten Planetenradanordnung mit dem Sonnenrad der zweiten Planetenradanordnung koppelt, ein zweites Element, das den Planetenträger der ersten Planetenradanordnung mit dem Hohlrad der vierten Planetenradanordnung koppelt, ein drittes Element, das das Hohlrad der zweiten Planetenradanordnung mit dem Sonnenrad der dritten Planetenradanordnung koppelt, ein viertes Element, das den Planetenträger der dritten Planetenradanordnung mit dem Planetenträger der vierten Planetenradanordnung koppelt, eine erste Bremse, die das Sonnenrad der ersten Planetenradanordnung selektiv mit Masse verbindet, eine zweite Bremse, die das Hohlrad der ersten Planetenradanordnung selektiv mit Masse verbindet, eine erste Kupplung, die den Planetenträger der zweiten Planetenradanordnung selektiv mit dem Sonnenrad der vierten Planetenradanordnung verbindet, eine zweite Kupplung, die das Sonnenrad der dritten Planetenradanordnung selektiv mit dem Sonnenrad der vierten Planetenradanordnung verbindet, und eine dritte Kupplung, die das Hohlrad der dritten Planetenradanordnung selektiv mit dem Sonnenrad der vierten Planetenradanordnung verbindet.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 8, wobei die zweite Bremse zusammengesetzt ist.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 8, wobei die zweite Bremse eine Einwegkupplung und eine mechanisch parallel geschaltete Kupplung umfasst.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 8, wobei das Antriebselement und das Abtriebselement Wellen sind.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 8, wobei jeder der Planetenträger zumindest drei Planetenräder umfasst.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 8, wobei die Kupplungen mehrere ineinandergreifende Reibscheiben umfassen.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 8, wobei die Masse ein Getriebegehäuse ist.
Mehrgang-Automatikgetriebe, umfassend, in Kombination, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, eine erste, zweite, dritte und vierte Planetenradanordnung, die jeweils ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenträger aufweisen, der mehrere Planetenräder umfasst, wobei die Antriebswelle mit dem Planetenträger der zweiten Planetenradanordnung gekoppelt ist, wobei die Abtriebswelle mit dem Planetenträger der vierten Planetenradanordnung gekoppelt ist, ein erstes Element, das das Sonnenrad der ersten Planetenradanordnung mit dem Sonnenrad der zweiten Planetenradanordnung koppelt, ein zweites Element, das den Planetenträger der ersten Planetenradanordnung mit dem Hohlrad der vierten Planetenradanordnung koppelt, ein drittes Element, das das Hohlrad der zweiten Planetenradanordnung mit dem Sonnenrad der dritten Planetenradanordnung koppelt, ein viertes Element, das den Planetenträger der dritten Planetenradanordnung mit dem Planetenträger der vierten Planetenradanordnung koppelt, eine erste Bremse, die das Sonnenrad der ersten Planetenradanordnung selektiv mit Masse verbindet, eine zweite Bremse, die das Hohlrad der ersten Planetenradanordnung selektiv mit Masse verbindet, eine erste Kupplung, die den Planetenträger der zweiten Planetenradanordnung selektiv mit dem Sonnenrad der vierten Planetenradanordnung verbindet, eine zweite Kupplung, die das Sonnenrad der dritten Planetenradanordnung selektiv mit dem Sonnenrad der vierten Planetenradanordnung verbindet, und eine dritte Kupplung, die das Hohlrad der dritten Planetenradanordnung selektiv mit dem Sonnenrad der vierten Planetenradanordnung verbindet.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 15, wobei die zweite Bremse zusammengesetzt ist.
Mehrgang-Automatikgetriebe nach Anspruch 15, wobei die zweite Bremse eine Einwegkupplung und eine mechanisch parallel geschaltete Kupplung umfasst.