DE102010060802B4

DE102010060802B4 - Automatisch schaltbares Getriebe für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102010060802B4
Application number: DE102010060802.5A
Authority: DE
Inventors: Kangsoo Seo; Seong Wook Hwang
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2018-02-15
Anticipated expiration: 2030-11-26
Also published as: US8328678B2; KR101673327B1; KR20110131816A; DE102010060802A1; CN102261437A; US20110294617A1; CN102261437B

Abstract

Automatisch schaltbares Getriebe für Fahrzeuge, aufweisend:
einen ersten Planetenradsatz (PG1), welcher ein einfacher Planetenradsatz ist und ein erstes Sonnenrad (S1), einen ersten Planetenträger (PC1) und ein erstes Hohlrad (R1) aufweist, das über eine erste Bremse (B1) selektiv mit einem Getriebegehäuse (H) verbunden ist,
einen zweiten Planetenradsatz (PG2), welcher ein Planetenradsatz mit Doppelplaneten ist und ein zweites Sonnenrad (S2), das direkt mit dem ersten Sonnenrad (S1) verbunden ist und über eine zweite Bremse (B2) selektiv mit dem Getriebegehäuse (H) verbunden ist, einen zweiten Planetenträger (PC2) und ein zweites Hohlrad (R2) aufweist, das direkt mit einer Eingangswelle (IS) verbunden ist,
einen dritten Planetenradsatz (PG3), welcher ein einfacher Planetenradsatz ist und ein drittes Sonnenrad (S3), das direkt mit dem zweiten Planetenträger (PC2) verbunden ist, einen dritten Planetenträger (PC3) und ein drittes Hohlrad (R3) aufweist, und
einen vierten Planetenradsatz (PG4), welcher ein einfacher Planetenradsatz ist und ein viertes Sonnenrad (S4), das über eine dritte Kupplung (C3) selektiv mit der Eingangswelle (IS) verbunden ist und über eine zweite Kupplung (C2) selektiv mit dem zweiten Planetenträger (PC2) verbunden ist, einen vierten Planetenträger (PC4), der mit einer Ausgangswelle (OS) verbunden ist und direkt mit dem dritten Hohlrad (R3) verbunden ist, und ein viertes Hohlrad (R4) aufweist, das direkt mit dem ersten Planetenträger (PC1) verbunden ist, über eine erste Kupplung (C1) selektiv mit dem dritten Planetenträger (PC3) verbunden ist und über eine vierte Kupplung (C4) mit dem zweiten Planetenträger (PC2) verbunden ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein automatisch schaltbares Getriebe für Fahrzeuge, das zehn Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang realisiert durch Kombinieren von drei einfachen Planetenradsätzen und einem Planetenradsatz mit Doppelplaneten mit vier Kupplungen und zwei Bremsen.
Beschreibung bezogener Technik
Ein typischer Schaltmechanismus eines automatisch schaltbaren Getriebes verwendet eine Kombination einer Mehrzahl von Planetenradsätzen. Ein solches automatisch schaltbares Getriebe, welches die Mehrzahl von Planetenradsätzen aufweist, ändert die Drehzahl und das Drehmoment, das es von einem Drehmomentwandler des automatisch schaltbaren Getriebes erhält, und überträgt entsprechend das geänderte Drehmoment an eine (Getriebe-)Ausgangswelle.
Es ist bekannt, dass, wenn ein Getriebe eine große Anzahl von Schaltgängen umfasst, die Drehzahlverhältnisse des Getriebes optimaler gestaltet werden können, und daher kann ein Fahrzeug einen besseren Kraftstoffverbrauch und eine bessere Leistung aufweisen. Aus diesem Grund wird stets nach einem Getriebe geforscht, das in der Lage ist, noch mehr Schaltgänge zu realisieren.
Ferner, mit der gleichen Anzahl von Gängen, hängen Merkmale des Getriebes, wie zum Beispiel Haltbarkeit, Effizienz in der Leistungsübertragung und Größe, erheblich vom Aufbau der kombinierten Planetenradsätze ab. Daher sind auch die Gestaltungen für eine kombinierte Struktur eines Getriebes unter ständiger Erforschung.
Ein manuelles Getriebe, das zu viele Gänge hat, ist für den Fahrer unangenehm. Daher sind die vorteilhaften Merkmale von vielen Schaltgängen bei einem automatisch schaltbaren Getriebe von größerer Wichtigkeit, da ein automatisch schaltbares Getriebe die Schaltvorgänge automatisch steuert.
Gegenwärtig sind meistens automatisch schaltbare Viergang- und Fünfgang-Getriebe auf dem Markt zu finden. Jedoch wurden auch automatisch schaltbare Sechsgang-Getriebe realisiert, um die Leistungsfähigkeit der Leistungsübertragung zu erhöhen und um den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs zu verringern. Ferner sind vor kurzem auch automatisch schaltbare Siebengang-Getriebe und automatisch schaltbare Achtgang-Getriebe entwickelt worden.
Die DE 10 2007 055 808 A1 beschreibt ein automatisch schaltbares Getriebe für Fahrzeuge, welches zehn Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge durch Kombination von vier einfachen Planetenradsätzen mit vier Kupplungen und zwei Bremsen realisiert.
Die JP 2009-210 087 A beschreibt ein automatisch schaltbares Getriebe für Fahrzeuge, welches zwölf Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang durch Kombination von vier einfachen Planetenradsätzen mit vier Kupplungen und zwei Bremsen realisiert.
ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein automatisch schaltbares Getriebe für Fahrzeuge bereitzustellen, welches Vorteile hat im Hinblick auf eine vereinfachte Struktur des automatisch schaltbaren Getriebes und im Hinblick auf das Verbessern der Leistungszufuhrfähigkeit und im Hinblick auf eine verbesserte Kraftstoffeffizienz als eine Konsequenz daraus, dass zehn Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang realisiert sind durch Kombinieren von drei einfachen Planetenradsätzen und einem Planetenradsatz mit Doppelplaneten mit vier Kupplungen und zwei Bremsen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein automatisch schaltbares Getriebe für Fahrzeuge nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, die aus der nachfolgenden Detailbeschreibung der Erfindung mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine Betriebs- oder Betätigungstabelle für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
3 ist ein Hebeldiagramm für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung im ersten Vorwärtsgang.
4 ist ein Hebeldiagramm für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung in einem zweiten Vorwärtsgang.
5 ist ein Hebeldiagramm für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung im dritten Vorwärtsgang.
6 ist ein Hebeldiagramm für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung im vierten Vorwärtsgang.
7 ist ein Hebeldiagramm für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung im fünften Vorwärtsgang.
8 ist ein Hebeldiagramm für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung im sechsten Vorwärtsgang.
9 ist ein Hebeldiagramm für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung im siebten Vorwärtsgang.
10 ist ein Hebeldiagramm für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung im achten Vorwärtsgang.
11 ist ein Hebeldiagramm für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung im neunten Vorwärtsgang.
12 ist ein Hebeldiagramm für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung im zehnten Vorwärtsgang.
13 ist ein Hebeldiagramm für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung im Rückwärtsgang.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile die gleichen Bezugszeichen über sämtliche Figuren hinweg verwendet.
DETAILBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Beschreibung von Komponenten, die zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich sind, wird weggelassen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung. Ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung weist auf einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Planetenradsatz PG1, PG2, PG3 und PG4, die auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, Kupplungsmittel mit vier Kupplungen C1, C2, C3 und C4 und Bremsmittel mit zwei Bremsen B1 und B2.
Demgemäß wird eine Drehzahleingabe von einer Eingangswelle IS von dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten Planetenradsatz PG1, PG2, PG3 und PG4 geändert und über eine Ausgangswelle OS ausgegeben. Der erste Planetenradsatz PG1 ist benachbart oder nahe zum Verbrennungsmotor angeordnet, und der zweite, der dritte und der vierte Planetenradsatz PG2, PG3 und PG4 sind sequentiell in dieser Reihenfolge auf den ersten Planetenradsatz PG1 folgend angeordnet.
Die Eingangswelle IS ist ein Eingangselement und bezeichnet eine Turbinenwelle eines Drehmomentwandlers. Drehmoment, das von einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (an den Drehmomentwandler) übertragen wird, wird von dem Drehmomentwandler umgewandelt und über die Eingangswelle IS in das Getriebe eingegeben. Die Ausgangswelle OS ist ein Ausgangselement und ist mit einer wohl bekannten Differentialvorrichtung verbunden, um eine Ausgabe (Leistung) des Getriebes an Antriebsräder zu übertragen.
Der erste Planetenradsatz PG1 ist ein einfacher Planetenradsatz und hat drei Rotationselemente mit einem Sonnenrad, einem Planetenträger und einem Hohlrad. Zum besseren Verständnis und zur Vereinfachung der Beschreibung ist das Sonnenrad durch ein erstes Sonnenrad S1 angezeigt, ist der Planetenträger durch einen ersten Planetenträger PC1 angezeigt und ist das Hohlrad durch ein erstes Hohlrad R1 angezeigt.
Der zweite Planetenradsatz PG2 ist ein Planetenradsatz mit Doppelplaneten und hat drei Rotationselemente mit einem Sonnenrad, einem Planetenträger und einem Hohlrad. Zum besseren Verständnis und zur Vereinfachung der Beschreibung ist das Sonnenrad durch ein zweites Sonnenrad S2 angezeigt, ist der Planetenträger durch einen zweiten Planetenträger PC2 angezeigt und ist das Hohlrad durch ein zweites Hohlrad R2 angezeigt.
Der dritte Planetenradsatz PG3 ist ein einfacher Planetenradsatz und hat drei Rotationselemente mit einem Sonnenrad, einem Planetenträger und einem Hohlrad. Zum besseren Verständnis und zur Erleichterung der Beschreibung ist das Sonnenrad durch ein drittes Sonnenrad S3 angezeigt, ist der Planetenträger durch einen dritten Planetenträger PC3 und ist das Hohlrad durch ein drittes Hohlrad R3 angezeigt.
Der vierte Planetenradsatz PG4 ist ein einfacher Planetenradsatz und hat drei Rotationselemente mit einem Sonnenrad, einem Planetenrad und einem Hohlrad. Zum besseren Verständnis und zur Erleichterung der Beschreibung ist das Sonnenrad durch ein viertes Sonnenrad S4 angezeigt, ist der Planetenträger durch einen vierten Planetenträger PC4 angezeigt und ist das Hohlrad durch ein viertes Hohlrad R4 angezeigt.
Konkret ist das erste Sonnenrad S1 direkt mit dem zweiten Sonnenrad S2 durch das erste Verbindungselement TM1 verbunden, ist der zweite Planetenträger PC2 direkt mit dem dritten Sonnenrad S3 durch das zweite Verbindungselement TM2 verbunden, ist das dritte Hohlrad R3 direkt mit dem vierten Planetenträger PC4 durch das dritte Verbindungselement TM3 verbunden, und ist der erste Planetenträger PC1 direkt mit dem vierten Hohlrad R4 durch das vierte Verbindungselement TM4 verbunden. Daher weist das Getriebe acht Rotationselemente N1 bis N8 auf.
Demgemäß weist ein erstes Rotationselement N1 die Eingangswelle IS auf, die direkt mit dem zweiten Hohlrad R2 verbunden ist, und ein zweites Rotationselement N2 weist die Ausgangswelle OS auf, die mit dem dritten Hohlrad R3 und dem vierten Planetenträger PC4 verbunden ist, die durch das dritte Verbindungselement TM3 miteinander verbunden sind.
Zusätzlich weist ein drittes Rotationselement N3 das erste Verbindungelement TM1 auf, das das erste und das zweite Sonnenrad S1 und S2 miteinander verbindet, ein viertes Rotationselement N4 weist das erste Hohlrad R1 auf, und das fünfte Rotationselement N5 weist das zweite Verbindungselement TM2 auf, das den zweiten Planetenträger PC2 mit dem dritten Sonnenrad S3 verbindet.
Zusätzlich weist ein sechstes Rotationselement N6 das vierte Verbindungselement TM4 auf, das den ersten Planetenträger PC1 mit dem vierten Hohlrad R4 verbindet, ein siebtes Rotationselement N7 weist den dritten Planetenträger PC3 auf, und ein achtes Rotationselement N8 weist das vierte Sonnenrad S4 auf.
Die erste Kupplung C1 verbindet selektiv das sechste Rotationselement N6 mit dem siebten Rotationselement N7, und die zweite Kupplung C2 verbindet selektiv das fünfte Rotationselement N5 mit dem achten Rotationselement N8.
Zusätzlich verbindet die dritte Kupplung C3 selektiv das erste Rotationselement N1 mit dem achten Rotationselement N8, und die vierte Kupplung C4 verbindet selektiv das fünfte Rotationselement N5 mit dem sechsten Rotationselement N6.
Zusätzlich ist die erste Bremse B1 zwischen dem vierten Rotationselement N4 und dem Getriebegehäuse H angeordnet, und die zweite Bremse B2 ist zwischen dem dritten Rotationselement N3 und dem Getriebegehäuse H angeordnet. Daher werden das dritte und das vierte Rotationselement N3 und N4 selektiv als feststehende Elemente betrieben.
Die Reibungselemente, aufweisend die erste, die zweite, die dritte und die vierte Kupplung C1, C2, C3 und C4 und die erste und die zweite Bremse B1 und B2, sind herkömmliche Mehrfachplatten-Reibungselemente vom nassen Typ (Nasskupplung), welche durch Hydraulikdruck betätigt werden.
Die erste und die zweite Bremse B1 und B2 sind an einem Außenumfangsabschnitt des ersten Planetenradsatzes PG1 angeordnet, und die erste, die zweite, die dritte und die vierte Kupplung C1, C2, C3 und C4 sind zwischen dem zweiten Planetenradsatz PG2 und dem dritten Planetenradsatz PG3 angeordnet.
Falls die Reibungselemente konzentriert an einem vorbestimmten Platz/Raum angeordnet sind, können die Reibungselementsitze kompakt ausgebildet werden, und eine Vergrößerung des Volumens des automatisch schaltbaren Getriebes kann verhindert werden.
2 zeigt eine Betriebstabelle für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung. D. h., 2 zeigt, welche Kupplungen und Bremsen bei dem jeweiligen Schaltgang betätigt bzw. in Eingriff gebracht sind (und welche nicht). Wie aus 2 ersichtlich ist, werden bei dem jeweiligen Schaltgang gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung jeweils drei Reibelemente betätigt.
D. h., die dritte Kupplung C3 und die erste und die zweite Bremse B1 und B2 werden im ersten Vorwärtsgang D1 betätigt, die zweite Kupplung C2 und die erste und die zweite Bremse B1 und B2 werden im zweiten Vorwärtsgang D2 betätigt, die zweite und die dritte Kupplung C2 und C3 und die erste Bremse B1 werden im dritten Vorwärtsgang D3 betätigt, die zweite und die vierte Kupplung C2 und C4 und die erste Bremse B1 werden im vierten Vorwärtsgang D4 betätigt, die dritte und die vierte Kupplung C3 und C4 und die erste Bremse B1 werden im fünften Vorwärtsgang D5 betätigt, die erste und die dritte Kupplung C1 und C3 und die erste Bremse B1 werden im sechsten Vorwärtsgang D6 betätigt, die erste, die zweite und die dritte Kupplung C1, C2 und C3 werden im siebten Vorwärtsgang D7 betätigt, die erste und die dritte Kupplung C1 und C3 und die zweite Bremse B2 werden im achten Vorwärtsgang D8 betätigt, die dritte und die vierte Kupplung C3 und C4 und die zweite Bremse B2 werden im neunten Vorwärtsgang D9 betätigt, die erste und die vierte Kupplung C1 und C4 und die zweite Bremse B2 werden im zehnten Vorwärtsgang D10 betätigt, und die erste Kupplung C1 und die erste und die zweite Bremse B1 und B2 werden im Rückwärtsgang REV betätigt.
3 bis 13 sind Hebeldiagramme für ein Getriebe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung. In den Zeichnungen stellt eine untere Horizontallinie eine Drehzahl von „0” dar, und eine obere Horizontallinie stellt eine Drehzahl von „1,0” dar, d. h., die Drehzahl davon (im letzteren Falle) ist die gleiche wie jene der Eingangswelle IS.
Drei Vertikallinien des ersten Planetenradsatzes PG1 repräsentieren sequentiell das erste Sonnenrad S1, den ersten Planetenträger PC1 und das erste Hohlrad R1 von links nach rechts, und die Abstände dazwischen sind gemäß dem Gangverhältnis (Übersetzungsverhältnis) (Zahnanzahl des Sonnenrads/Zahnanzahl des Hohlrads) des ersten Planetenradsatzes PG1 gewählt.
Drei Vertikallinien des zweiten Planetenradsatzes PG2 stellen sequentiell das zweite Sonnenrad S2, das zweite Hohlrad R2 und den zweiten Planetenträger PC2 von links nach rechts dar, und die Abstände dazwischen sind gemäß dem Gangschaltverhältnis (Übersetzungsverhältnis) (Zähneanzahl des Sonnenrad/Zähneanzahl des Hohlrads) des zweiten Planetenradsatzes PG2 gewählt/eingestellt.
Drei Vertikallinien des dritten Planetenradsatzes PG3 repräsentieren sequentiell das dritte Sonnenrad S3, den dritten Planetenträger PC3 und das dritte Hohlrad R3 von links nach rechts, und die Abstände dazwischen sind gemäß dem Gangschaltverhältnis (Übersetzungsverhältnis) (Zähneanzahl des Sonnenrads/Zähneanzahl des Hohlrads) des dritten Planetenradsatzes PG3 eingestellt/gewählt.
Drei Vertikallinien des vierten Planetenradsatzes PG4 repräsentieren sequentiell das vierte Sonnenrad S4, den vierten Planetenträger PC4 und das vierte Hohlrad R4 von links nach rechts, und die Abstände dazwischen sind gemäß einem Schaltverhältnis (Übersetzungsverhältnis) (Zähneanzahl des Sonnenrads/Zähneanzahl des Hohlrads) des vierten Planetenradsatzes PG4 gewählt/eingestellt.
Die Position von jedem Rotationselement im Hebeldiagramm ist dem Fachmann, der Getriebezüge gestaltet, bekannt, und daher wird eine Detailbeschreibung hiervon weggelassen.
Erster Vorwärtsgang
Im ersten Vorwärtsgang D1 werden die dritte Kupplung C3 und die erste und die zweite Bremse B1 und B2 betätigt, wie aus 2 ersichtlich ist.
Wie in 3 gezeigt ist, sind alle Rotationselemente des ersten Planetenradsatzes PG1 durch die Betätigungen der ersten und der zweiten Bremse B1 und B2 gestoppt, und demgemäß ist das vierte Hohlrad R4 des vierten Planetenradsatzes PG4 als ein feststehendes Element betrieben.
In einem Zustand, in welchem eine Drehzahl der Eingangswelle IS auf das zweite Hohlrad R2 eingegeben wird, wird die Drehzahl der Eingangswelle IS auf das vierte Sonnenrad S4 des vierten Planetenradsatzes PG4 durch eine Betätigung der dritten Kupplung C3 eingegeben.
Zu dieser Zeit, da die Drehzahl der Eingangswelle IS auf das vierte Sonnenrad S4 und das vierte Hohlrad R4 gestoppt ist, bilden die Rotationselemente des vierten Planetenradsatzes PG4 eine erste Schaltlinie SP1, und der erste Vorwärtsgang D1 wird durch den vierten Planetenträger PC4 ausgegeben, welcher ein Ausgangselement bildet.
In diesem Falle haben der zweite Planetenradsatz PG2 und der dritte Planetenradsatz PG3 keine Wirkung/Einwirkung auf das Schalten.
Zweiter Vorwärtsgang
Im zweiten Vorwärtsgang D2 wird die dritte Kupplung C3, welche im ersten Vorwärtsgang D1 betätigt wurde, gelöst, und die zweite Kupplung C2 wird betätigt, wie aus 2 ersichtlich ist.
Wie in 4 gezeigt ist, wird eine Drehzahl, die vom zweiten Planetenradsatz PG2 erhöht wird, auf das vierte Sonnenrad S4 des vierten Planetenradsatzes PG4 durch eine Betätigung der zweiten Kupplung C2 im Zustand des ersten Vorwärtsgangs D1 eingegeben. Daher bilden die Rotationselemente des vierten Planetenradsatzes PG4 eine zweite Schaltlinie SP2, und der zweite Vorwärtsgang D2 wird durch den vierten Planetenträger PC4, der das Ausgangselement bildet, ausgegeben.
In diesem Falle hat der dritte Planetenradsatz PG3 keinen Einfluss auf den Schaltzustand.
Dritter Vorwärtsgang
Im dritten Vorwärtsgang D3 wird die zweite Bremse B2, welche im zweiten Vorwärtsgang D2 betätigt wurde, gelöst und wird die dritte Kupplung C3 betätigt, wie aus 2 ersichtlich ist.
Wie in 5 gezeigt ist, wird das erste Hohlrad R1 als das feststehende Element im ersten Planetenradsatz PG1 durch die Betätigung der ersten Bremse B1 betätigt.
Zusätzlich sind der zweite und der dritte Planetenradsatz PG2 und PG3 in einem Direktkupplungszustand durch die Betätigungen der zweiten und der dritten Kupplung C2 und C3 und übertragen die Drehzahl der Eingangswelle IS zum ersten Sonnenrad S1.
Demgemäß gibt der erste Planetenradsatz PG1 eine verringerte Drehzahl durch den ersten Planetenträger PC1 aus und diese verringerte Drehzahl wird zum vierten Hohlrad R4 des vierten Planetenradsatzes PG4 übertragen.
In einem Zustand, in welchem die Drehzahl der Eingangswelle IS auf das vierte Sonnenrad S4 eingegeben wird, wird die reduzierte Drehzahl auf das vierte Hohlrad R4 im vierten Planetenradsatz PG4 eingegeben. Daher bilden die Rotationselemente des vierten Planetenradsatzes PG4 eine dritte Schaltlinie SP3, und der dritte Vorwärtsgang D3 wird durch den vierten Planetenträger PC4 als das Ausgangselement ausgegeben.
Vierter Vorwärtsgang
Im vierten Vorwärtsgang D4 wird die dritte Kupplung C3, welche im dritten Vorwärtsgang D3 betätigt wurde, gelöst, und die vierte Kupplung C4 wird betätigt, wie aus 2 ersichtlich ist.
Wie in 6 gezeigt ist, sind der dritte und der vierte Planetenradsatz PG3 und PG4 durch die Betätigung der zweiten und der vierten Kupplung C2 und C4 in einem Direktkupplungszustand, die Drehzahl der Eingangswelle IS wird auf das zweite Hohlrad R2 eingegeben, und das erste Hohlrad R1 wird als das feststehende Element betrieben.
Demgemäß bilden die Rotationselemente des vierten Planetenradsatzes PG4 eine vierte Schaltlinie SP4 durch die Zusammenwirkung des ersten und des zweiten Planetenradsatzes PG1 und PG2, und die vierte Drehzahl D4 wird durch den vierten Planetenträger PC4, der das Ausgangselement ist, ausgegeben.
Fünfter Vorwärtsgang
Im fünften Vorwärtsgang D5, wird die zweite Kupplung C2, die im vierten Vorwärtsgang D4 betätigt wurde, gelöst und die dritte Kupplung C3 wird betätigt, wie aus 2 ersichtlich ist.
Wie in 7 gezeigt ist, wird in einem Zustand, in welchem der dritte und der vierte Planetenradsatz PG3 und PG4 von ihrem Direktkupplungszustand gelöst sind durch das Lösen der zweiten Kupplung C2, die Drehzahl der Eingangswelle IS auf das zweite Hohlrad R2 und das vierte Sonnenrad S4 durch die Betätigung der dritten Kupplung C3 eingegeben, und das erste Hohlrad R1 wird als das feststehende Element betrieben.
Dann wird die Drehzahl des ersten Planetenträgers PC1 auf das dritte Sonnenrad S3 und das vierte Hohlrad R4 durch die Zusammenwirkung des ersten und des zweiten Planetenradsatzes PG1 und PG2 eingegeben. Daher bilden die Rotationselemente des vierten Planetenradsatzes PG4 eine fünfte Schaltlinie SP5, und der fünfte Vorwärtsgang D5 wird durch den vierten Planetenträger PC4, welcher das Ausgangselement bildet, ausgegeben.
Sechster Vorwärtsgang
Im sechsten Vorwärtsgang D6 wird die vierte Kupplung C4, die im fünften Vorwärtsgang D5 betätigt wurde, gelöst und die erste Kupplung C1 wird betätigt, wie aus 2 ersichtlich ist.
Wie in 8 gezeigt ist, wird die Drehzahl des ersten Planetenträgers PC1 auf den dritten Planetenträger PC3 und das vierte Hohlrad R4 durch die Betätigung der ersten Kupplung C1 im Zustand des fünften Vorwärtsgangs D5 eingegeben. Daher bilden die Rotationselemente des vierten Planetenradsatzes PG4 eine sechste Schaltlinie SP6, und der sechste Vorwärtsgang D6 wird durch den vierten Planetenträger PC4, welcher das Ausgangselement bildet, ausgegeben.
Siebter Vorwärtsgang
Im siebten Vorwärtsgang D7 wird die erste Bremse B1, welche im sechsten Vorwärtsgang D6 betätigt wurde, gelöst und die zweite Kupplung C2 wird betätigt, wie aus 2 ersichtlich ist.
Wie in 9 gezeigt ist, gelangen der erste, der zweite, der dritte und der vierte Planetenradsatz PG1, PG2, PG3 und PG4 in einen Direktkupplungszustand durch die Betätigungen der ersten, der dritten und der vierten Kupplung C1, C3 und C4, und die Drehzahl der Eingangswelle IS wird auf das zweite Hohlrad R2 und das vierte Sonnenrad S4 in einem Zustand, in dem es aufgrund des Lösens der ersten Bremse B1 keine feststehende Elemente gibt, eingegeben.
Daher bilden die Rotationselemente des vierten Planetenradsatzes PG4 eine siebte Schaltlinie SP7, und der siebte Vorwärtsgang D7 wird durch den vierten Planetenträger PC4 ausgegeben. Die Drehzahl des siebten Vorwärtsgangs D7 ist die gleiche wie jene der Eingangswelle IS.
Achter Vorwärtsgang
Im achten Vorwärtsgang D8 wird die zweite Kupplung C2, die im siebten Vorwärtsgang D7 betätigt wurde, gelöst und die zweite Bremse B2 wird betätigt, wie aus 2 ersichtlich ist.
Wie in 10 gezeigt ist, wird in einem Zustand, in welchem der erste, der zweite, der dritte und der vierte Planetenradsatz PG1, PG2, PG3 und PG4 vom Direktkupplungszustand durch das Lösen der zweiten Kupplung C2 gelöst sind, die Drehzahl der Eingangswelle IS auf das zweite Hohlrad R2 und das vierte Sonnenrad S4 eingegeben durch die Betätigung der dritten Kupplung C3, und das erste Sonnenrad S1 wird als das feststehende Element betätigt durch die Betätigung der zweiten Bremse B2.
Zusätzlich, da das zweite Sonnenrad S2, das fest mit dem ersten Sonnenrad S1 verbunden ist, als das feststehendes Element betätigt ist und die Drehzahl der Eingangswelle IS auf das zweite Hohlrad R2 eingegeben wird, rotiert der zweite Planetenträger PC2 mit vergrößerter Drehzahl und die Drehzahl des zweiten Planetenträgers PC2 wird auf das dritte Sonnenrad S3 eingegeben.
Im dritten und im vierten Planetenradsatz PG3 und PG4 wird die Drehzahl des zweiten Planetenträgers PC2 auf das dritte Sonnenrad S3 eingegeben, die Drehzahl der Eingangswelle IS wird auf das vierte Sonnenrad S4 eingegeben, der vierte Planetenträger PC4 ist fest mit dem dritten Hohlrad R3 verbunden, und der dritte Planetenträger PC3 ist mit dem vierten Hohlrad R4 verbunden durch die Betätigung der ersten Kupplung C1.
Daher bilden die Rotationselemente des vierten Planetenradsatzes PG4 eine achte Schaltlinie SP8, und der achte Vorwärtsgang D8 wird durch den vierten Planetenträger PC4 als das Ausgangselement ausgegeben.
Neunter Vorwärtsgang
Im neunten Vorwärtsgang D9 wird die erste Kupplung C1, die im achten Vorwärtsgang D8 betätigt wurde, gelöst und die vierte Kupplung C4 wird betätigt, wie aus 2 ersichtlich ist.
Wie in 11 gezeigt ist, da das zweite Sonnenrad S2 durch die Betätigung der zweiten Bremse B2 gestoppt wird und die Drehzahl der Eingangswelle IS auf das zweite Hohlrad R2 eingegeben wird, rotiert der zweite Planetenträger PC2 mit einer erhöhten Drehzahl und die Drehzahl des zweiten Planetenträgers PC2 wird auf das dritte Sonnenrad S3 eingegeben.
Beim dritten und beim vierten Planetenradsatz PG3 und PG4 wird die Drehzahl des zweiten Planetenträgers PC2 auf das vierte Hohlrad R4 durch die Betätigung der vierten Kupplung C4 eingegeben, die Drehzahl der Eingangswelle IS wird auf das vierte Sonnenrad S4 durch die Betätigung der dritten Kupplung C3 eingegeben, und der vierte Planetenträger PC4 ist fest mit dem dritten Hohlrad R3 verbunden.
Daher bilden die Rotationselemente des vierten Planetenradsatzes PG4 eine neunte Schaltlinie SP9, und der neunte Vorwärtsgang D9 wird durch den vierten Planetenträger PC4 als das Ausgangselement ausgegeben.
Zehnter Vorwärtsgang
Im zehnten Vorwärtsgang D10 wird die dritte Kupplung C3, welche im neunten Vorwärtsgang D9 betätigt wurde, gelöst und die erste Kupplung C1 wird betätigt, wie aus 2 ersichtlich ist.
Wie in 12 gezeigt ist, da das zweite Sonnenrad S2 durch die Betätigung der zweiten Bremse B2 gestoppt ist und die Drehzahl der Eingangswelle IS auf das zweite Hohlrad R2 eingegeben wird, rotiert der zweite Planetenträger PC2 mit einer erhöhten Drehzahl und die Drehzahl des zweiten Planetenträgers PC2 wird auf das dritte Sonnenrad S3 eingegeben.
Beim dritten und beim vierten Planetenradsatz PG3 und PG4 wird die Drehzahl des zweiten Planetenträgers PC2 auf das vierte Hohlrad R4 durch die Betätigung der vierten Kupplung C4 eingegeben, und der dritte Planetenträger PC3 wird mit dem vierten Hohlrad R4 durch die Betätigung der ersten Kupplung C1 verbunden.
Daher bilden die Rotationselemente des vierten Planetenradsatzes PG4 eine zehnte Schaltlinie SP10, und der zehnte Vorwärtsgang D10 wird durch den vierten Planetenträger PC4 als das Ausgangselement ausgegeben
Rückwärtsgang
Im Rückwärtsgang REV, sind die erste Kupplung C1 und die erste und die zweite Bremse B1 und B2 betätigt, wie aus 2 ersichtlich ist.
Wie in 13 gezeigt ist, werden alle Rotationselemente des ersten Planetenradsatzes PG1 durch die Betätigungen der ersten und der zweiten Bremse B1 und B2 gestoppt und demgemäß werden das zweite Sonnenrad S2, der dritte Planetenträger PC3 und das vierte Hohlrad R4 als das feststehende Element betrieben.
Falls die Drehzahl der Eingangswelle IS auf das zweite Hohlrad R2 in diesem Zustand eingegeben wird, wird die erhöhte Drehzahl des zweiten Planetenträgers PC2 auf das dritte Sonnenrad S3 eingegeben, und das dritte Hohlrad R3, welches mit dem vierten Planetenträger PC4 verbunden ist, rotiert rückwärts. Daher bilden die Rotationselemente des vierten Planetenradsatzes PG4 eine Rückwärtsschaltlinie RS, und der Rückwärtsgang REV wird durch den vierten Planetenträger PC4 als das Ausgangselement ausgegeben.
Wie oben erläutert, werden zehn Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang durch Kombinieren von drei einfachen Planetenradsätzen und einem Planetenradsatz mit Doppelplaneten mit vier Kupplungen und zwei Bremsen erzielt. Drei Reibungselemente werden im jeweiligen Schaltgang betätigt. Daher können die Leistungszufuhrfähigkeit und die Kraftstoffeffizienz verbessert werden.
Da die Reibungselemente konzentriert an zwei vorbestimmten Räumen/Positionen angeordnet sind, können Reibelementgehäuse sehr kompakt gemacht werden und kann das Volumen des automatisch schaltbaren Getriebes damit klein gehalten werden.

Claims

Automatisch schaltbares Getriebe für Fahrzeuge, aufweisend: einen ersten Planetenradsatz (PG1), welcher ein einfacher Planetenradsatz ist und ein erstes Sonnenrad (S1), einen ersten Planetenträger (PC1) und ein erstes Hohlrad (R1) aufweist, das über eine erste Bremse (B1) selektiv mit einem Getriebegehäuse (H) verbunden ist, einen zweiten Planetenradsatz (PG2), welcher ein Planetenradsatz mit Doppelplaneten ist und ein zweites Sonnenrad (S2), das direkt mit dem ersten Sonnenrad (S1) verbunden ist und über eine zweite Bremse (B2) selektiv mit dem Getriebegehäuse (H) verbunden ist, einen zweiten Planetenträger (PC2) und ein zweites Hohlrad (R2) aufweist, das direkt mit einer Eingangswelle (IS) verbunden ist, einen dritten Planetenradsatz (PG3), welcher ein einfacher Planetenradsatz ist und ein drittes Sonnenrad (S3), das direkt mit dem zweiten Planetenträger (PC2) verbunden ist, einen dritten Planetenträger (PC3) und ein drittes Hohlrad (R3) aufweist, und einen vierten Planetenradsatz (PG4), welcher ein einfacher Planetenradsatz ist und ein viertes Sonnenrad (S4), das über eine dritte Kupplung (C3) selektiv mit der Eingangswelle (IS) verbunden ist und über eine zweite Kupplung (C2) selektiv mit dem zweiten Planetenträger (PC2) verbunden ist, einen vierten Planetenträger (PC4), der mit einer Ausgangswelle (OS) verbunden ist und direkt mit dem dritten Hohlrad (R3) verbunden ist, und ein viertes Hohlrad (R4) aufweist, das direkt mit dem ersten Planetenträger (PC1) verbunden ist, über eine erste Kupplung (C1) selektiv mit dem dritten Planetenträger (PC3) verbunden ist und über eine vierte Kupplung (C4) mit dem zweiten Planetenträger (PC2) verbunden ist.
Automatisch schaltbares Getriebe gemäß Anspruch 1, wobei der erste, der zweite, der dritte und der vierte Planetenradsatz (PG1, PG2, PG3, PG4) in einer Sequenz von einer Eingangsseite des Getriebes in Richtung zu einer Ausgangsseite des Getriebes angeordnet sind.
Automatisch schaltbares Getriebe gemäß Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Bremse (B1, B2) an einem Außenumfangsabschnitt des ersten Planetenradsatzes (PG1) angeordnet sind, und wobei die erste, die zweite, die dritte und die vierte Kupplung (C1, C2, C3, C4) zwischen dem zweiten und dem dritten Planetenradsatz (PC2, PC3) angeordnet sind.
Automatisch schaltbares Getriebe gemäß Anspruch 1, wobei die dritte Kupplung (C3) und die erste und die zweite Bremse (B1, B2) im ersten Vorwärtsgang (D1) betätigt sind, wobei die zweite Kupplung (C2) und die erste und die zweite Bremse (B1, B2) im zweiten Vorwärtsgang (D2) betätigt sind, wobei die zweite und die dritte Kupplung (C2, C3) und die erste Bremse (B1) im dritten Vorwärtsgang (D3) betätigt sind, wobei die zweite und die vierte Kupplung (C2, C4) und die erste Bremse (B1) im vierten Vorwärtsgang (D4) betätigt sind, wobei die dritte und die vierte Kupplung (C3, C4) und die erste Bremse (B1) im fünften Vorwärtsgang (D5) betätigt sind, wobei die erste und die dritte Kupplung (C1, C3) und die erste Bremse (B1) im sechsten Vorwärtsgang (D6) betätigt sind, wobei die erste, die zweite und die dritte Kupplung (C1, C2, C3) im siebten Vorwärtsgang (D7) betätigt sind, wobei die erste und die dritte Kupplung (C1, C3) und die zweite Bremse (B2) im achten Vorwärtsgang (D8) betätigt sind, wobei die dritte und die vierte Kupplung (C3, C4) und die zweite Bremse (B2) im neunten Vorwärtsgang (D9) betätigt sind, wobei die erste und die vierte Kupplung (C1, C4) und die zweite Bremse (B2) im zehnten Vorwärtsgang (D10) betätigt sind, und wobei die erste Kupplung (C1) und die erste und die zweite Bremse (B1, B2) im Rückwärtsgang (REV) betätigt sind.