DE102013220268A1

DE102013220268A1 - Multi-speed gear box e.g. ten-speed gear box for vehicle, has torque-transmitting mechanisms that are connected selectively such that nine additional forward and one reverse speed ratios are produced between input and output elements

Info

Publication number: DE102013220268A1
Application number: DE201310220268
Authority: DE
Inventors: James B. Borgerson; James M. Hart; Edward W. Mellet
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2033-10-09
Also published as: CN103727188B; CN103727188A; DE102013220268B4

Abstract

The gear box (10) has six torque-transmitting mechanisms that are selectively engaged to connect one of the three nodes (14A-14C,16A-16C,18A-18C,20A-20C) of planetary gear train elements (14,16,18,20). The torque-transmitting mechanisms are selectively engaged to establish a forward speed ratio between an input element (12) and an output element (22). The torque-transmitting mechanisms are connected selectively in four combinations such that nine additional forward speed ratios and one reverse speed ratio are produced between the input and output elements.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/713,235, die am 12. Oktober 2012 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit aufgenommen ist.This application claims the benefit of US Provisional Application No. 61 / 713,235, filed Oct. 12, 2012, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety.

GEBIETTERRITORY

Die Erfindung betrifft allgemein ein Mehrganggetriebe, das eine Mehrzahl von Planetenradsätzen und eine Mehrzahl von Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist, und genauer ein Getriebe, das zehn oder mehr Gänge, vier Planetenradsätze und eine Mehrzahl von Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist.The invention relates generally to a multi-speed transmission having a plurality of planetary gear sets and a plurality of torque transmitting devices, and more particularly to a transmission having ten or more speeds, four planetary gear sets, and a plurality of torque transmitting devices.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformation in Bezug auf die vorliegende Offenbarung und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.The statements in this section merely provide background information related to the present disclosure and do not require prior art.

Ein typisches Mehrganggetriebe benutzt eine Kombination aus Reibkupplungen, Planetenradanordnungen und festen Verbindungen, um eine Mehrzahl von Übersetzungsverhältnissen zu erreichen. Die Anzahl und physikalische Anordnung der Planetenradsätze im Allgemeinen werden durch den Bauraum, die Kosten und die gewünschten Drehzahlverhältnisse oder Gänge vorgeschrieben.A typical multi-speed transmission uses a combination of friction clutches, planetary gear arrangements and fixed links to achieve a plurality of gear ratios. The number and physical arrangement of the planetary gear sets in general are dictated by the space, the cost and the desired speed ratios or gears.

Obgleich gegenwärtige Getriebe ihren vorgesehenen Zweck erfüllen, ist der Bedarf für neue und verbesserte Getriebekonfigurationen, die ein verbessertes Leistungsvermögen, insbesondere von den Standpunkten des Wirkungsgrades, des Ansprechvermögens und der Geschmeidigkeit aus, sowie einen verbesserten Bauraum, primär reduzierte Größe und reduziertes Gewicht, zeigen, im Wesentlichen konstant. Dementsprechend gibt es einen Bedarf für ein verbessertes, kosteneffektives, kompaktes Zehnganggetriebe.While present day transmissions accomplish their intended purpose, there is a need for new and improved transmission configurations that exhibit improved performance, particularly from the standpoints of efficiency, responsiveness and suppleness, as well as improved packaging space, primarily reduced size and reduced weight. essentially constant. Accordingly, there is a need for an improved, cost effective, compact ten speed transmission.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Es ist ein Getriebe vorgesehen, das ein Eingangselement, ein Ausgangselement, vier Planetenradsätze, eine Mehrzahl von Kopplungselementen und eine Mehrzahl von Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Jeder der Planetenradsätze umfasst ein erstes, zweites und drittes Element. Ein erstes Verbindungselement verbindet das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes. Ein zweites Verbindungselement verbindet das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes. Ein drittes Verbindungselement verbindet das erste Element des dritten Planetenradsatzes ständig mit dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes. Sechs Drehmomentübertragungsmechanismen sind selektiv einrückbar, um eines von den ersten, zweiten und dritten Elementen mit zumindest einem anderen von den ersten Elementen, den zweiten Elementen, den dritten Elementen und einem feststehenden Element zu verbinden.A transmission is provided that includes an input member, an output member, four planetary gear sets, a plurality of coupling elements, and a plurality of torque transmitting devices. Each of the planetary gear sets includes first, second and third elements. A first connecting element connects the third element of the first planetary gear set constantly with the first element of the second planetary gear set. A second connecting element continuously connects the second element of the second planetary gear set to the third element of the third planetary gear set. A third connecting element continuously connects the first element of the third planetary gear set to the third element of the fourth planetary gear set. Six torque-transmitting mechanisms are selectively engageable to interconnect one of the first, second, and third members with at least one other of the first members, the second members, the third members, and a stationary member.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein erster der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar, um das erste Element des ersten Planetenradsatzes mit dem ersten Element des vierten Planetenradsatzes zu verbinden.In another embodiment of the present invention, a first of the six torque transmitting mechanisms is selectively engageable to interconnect the first member of the first planetary gear set with the first member of the fourth planetary gear set.

In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein zweiter der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar, um das erste Element des ersten Planetenradsatzes mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes zu verbinden.In yet another embodiment of the present invention, a second of the six torque transmitting mechanisms is selectively engageable to interconnect the first member of the first planetary gear set with the second member of the fourth planetary gear set.

In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein dritter der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar, um das Eingangselement mit zumindest einem von dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes und dem dritten Element des vierten Planetenradsatzes zu verbinden.In yet another embodiment of the present invention, a third of the six torque transmitting mechanisms is selectively engageable to interconnect the input member with at least one of the first member of the third planetary gear set and the third member of the fourth planetary gear set.

In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein vierter der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar, um zumindest eines von dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes und dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes mit dem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes zu verbinden.In yet another embodiment of the present invention, a fourth of the six torque transmitting mechanisms is selectively engageable to interconnect at least one of the second member of the second planetary gear set and the third member of the third planetary gear set with the second member of the fourth planetary gear set.

In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein fünfter der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar, um zumindest eines von dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes und dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden.In yet another embodiment of the present invention, a fifth of the six torque transmitting mechanisms is selectively engageable to interconnect at least one of the third member of the first planetary gear set and the first member of the second planetary gear set with the stationary member.

In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein sechster der sechs Drehmomentübertragungsmechanismen selektiv einrückbar, um das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem feststehenden Element zu verbinden.In yet another embodiment of the present invention, a sixth of the six torque transmitting mechanisms is selectively engageable to interconnect the third member of the second planetary gear set with the stationary member.

In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten, dritten und vierten Planetenradsatzes Sonnenräder, die zweiten Elemente des ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatzes sind Trägerelemente und das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten, dritten und vierten Planetenradsatzes sind Hohlräder.In yet another embodiment of the present invention, the third element of the First planetary gear set and the first element of the second, third and fourth planetary gear sun gears, the second elements of the first, second, third and fourth planetary gear set are carrier elements and the first element of the first planetary gear set and the third element of the second, third and fourth planetary gear set are ring gears.

In nochmals einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Eingangselement ständig mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden, und das Ausgangselement ist ständig mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden.In yet another embodiment of the present invention, the input member is continuously connected to the second member of the first planetary gear set, and the output member is continuously connected to the second member of the third planetary gear set.

In nochmals einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zwei der Drehmomentübertragungsmechanismen Bremsen und vier der Drehmomentübertragungsmechanismen sind Kupplungen.In yet another embodiment of the present invention, two of the torque-transmitting mechanisms are brakes and four of the torque-transmitting mechanisms are clutches.

In nochmals einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das feststehende Element ein Getriebegehäuse.In yet another embodiment of the present invention, the stationary member is a transmission housing.

Weiterer Aufgaben, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen deutlich werden, in denen gleiche Bezugszeichen auf das gleiche Bauteil, Element oder Merkmal verweisen.Other objects, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following description and the accompanying drawings, in which like reference characters refer to the same component, element or feature.

ZEICHNUNGENDRAWINGS

Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenlegung in keiner Weise einschränken.The drawings described herein are for illustration purposes only and are not intended to limit the scope of the present disclosure in any way.

1 ist ein Hebeldiagramm einer Ausführungsform eines Zehnganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 Fig. 12 is a lever diagram of one embodiment of a ten-speed transmission according to the present invention;

2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Zehnganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; und 2 is a schematic representation of an embodiment of a ten-speed transmission according to the present invention; and

3 ist eine Wahrheitstabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmoment übertragenden Bauteile in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse des in den 1 und 2 veranschaulichten Getriebes darstellt. 3 FIG. 11 is a truth table showing the state of engagement of the various torque transmitting components in each of the available forward and reverse speeds or gear ratios of FIG 1 and 2 illustrated transmission represents.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzungen nicht beschränken.The following description is merely exemplary in nature and is not intended to limit the present disclosure, application, or uses.

Zu Beginn ist festzustellen, dass die Ausführungsformen des Zehngang-Automatikgetriebes der vorliegenden Erfindung eine Anordnung von permanenten mechanischen Verbindungen zwischen den Bauteilen der vier Planetenradsätze aufweisen. Eine dritte Komponente oder ein drittes Bauteil eines ersten Planetenradsatzes ist permanent mit einer ersten Komponente oder einem ersten Bauteil des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Eine zweite Komponente oder ein zweites Bauteil eines zweiten Planetenradsatzes ist permanent mit einer dritten Komponente oder einem dritten Bauteil des dritten Planetenradsatzes gekoppelt. Eine erste Komponente oder ein erstes Bauteil des dritten Planetenradsatzes ist permanent mit einer dritten Komponente oder einem dritten Bauteil des vierten Planetenradsatzes gekoppelt.It should be noted at the beginning that the embodiments of the ten-speed automatic transmission of the present invention have an arrangement of permanent mechanical connections between the components of the four planetary gear sets. A third component or a third component of a first planetary gear set is permanently coupled to a first component or a first component of the second planetary gear set. A second component or a second component of a second planetary gear set is permanently coupled to a third component or a third component of the third planetary gear set. A first component or a first component of the third planetary gear set is permanently coupled to a third component or a third component of the fourth planetary gear set.

Nun unter Bezugnahme auf 1 ist eine Ausführungsform eines Zehnganggetriebes 10 in einem Hebeldiagrammformat veranschaulicht. Ein Hebeldiagramm ist eine schematische Darstellung der Komponenten einer mechanischen Einrichtung, wie eines Automatikgetriebes. Jeder einzelne Hebel stellt einen Planetenradsatz dar, wobei die drei grundlegenden mechanischen Komponenten des Planetengetriebes jeweils durch einen Knoten dargestellt sind. Deshalb enthält ein einzelner Hebel drei Knoten: einen für das Sonnenrad, einen für den Planetenradträger und einen für das Hohlrad. Die relative Länge zwischen den Knoten jedes Hebels kann dazu verwendet werden, jeweils das Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis jedes entsprechenden Zahnradsatzes darzustellen. Diese Hebelverhältnisse werden wiederum dazu verwendet, die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zu verändern, um geeignete Verhältnisse und eine geeignete Verhältnisprogression zu erreichen. Mechanische Kopplungen oder Verbindungen zwischen den Knoten der verschiedenen Planetenzahnradsätze sind durch dünne, horizontale Linien dargestellt, und Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie etwa Kupplungen und Bremsen, sind durch ineinander greifende Finger dargestellt. Eine weitergehende Erläuterung des Formats, Zwecks und der Verwendung von Hebeldiagrammen ist in SAE Paper 810102 ”The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis” von Benford und Leising zu finden, die hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.Now referring to 1 is an embodiment of a ten-speed transmission 10 illustrated in a lever diagram format. A lever diagram is a schematic representation of the components of a mechanical device, such as an automatic transmission. Each individual lever represents a planetary gear set, wherein the three basic mechanical components of the planetary gear are each represented by a node. Therefore, a single lever contains three nodes: one for the sun gear, one for the planet carrier and one for the ring gear. The relative length between the nodes of each lever may be used to represent the ring gear / sun gear ratio of each respective gear set. These levers are in turn used to vary the gear ratios of the transmission to achieve appropriate ratios and suitable ratio progression. Mechanical couplings or interconnections between the nodes of the various planetary gear sets are represented by thin horizontal lines, and torque transmitting devices such as clutches and brakes are represented by interdigitated fingers. A further explanation of the format, purpose and use of lever diagrams is given in US Pat SAE Paper 810102 "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis" by Benford and Leising which is hereby incorporated by reference in its entirety.

Das Getriebe 10 umfasst eine Eingangswelle oder ein Eingangselement 12, einen ersten Planetenradsatz 14 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 14A, einem zweiten Knoten 14B und einem dritten Knoten 14C, einen zweiten Planetenradsatz 16 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 16A, einem zweiten Knoten 16B und einem dritten Knoten 16C, einen dritten Planetenradsatz 18 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 18A, einem zweiten Knoten 18B und einem dritten Knoten 18C, einen vierten Planetenradsatz 20 mit drei Knoten: einem ersten Knoten 20A, einem zweiten Knoten 20B und einem dritten Knoten 20C, und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement 22.The gear 10 includes an input shaft or input element 12 , a first planetary gear set 14 with three nodes: a first node 14A , a second node 14B and a third node 14C , a second planetary gear set 16 with three nodes: a first node 16A , a second node 16B and a third node 16C , a third planetary gear set 18 with three nodes: a first node 18A , a second node 18B and a third node 18C , a fourth planetary gear set 20 With three nodes: a first node 20A , a second node 20B and a third node 20C , and an output shaft or an output member 22 ,

Das Eingangselement 12 ist mit dem zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 gekoppelt. Das Ausgangselement 22 ist mit dem zweiten Knoten 18B des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt. Der dritte Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Der zweite Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 ist mit dem dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 gekoppelt. Der erste Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18 ist mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt.The input element 12 is with the second node 14B of the first planetary gear set 14 coupled. The starting element 22 is with the second node 18B of the third planetary gear set 18 coupled. The third node 14C of the first planetary gear set 14 is with the first node 16A of the second planetary gear set 16 coupled. The second node 16B of the second planetary gear set 16 is with the third node 18C of the third planetary gear set 18 coupled. The first node 18A of the third planetary gear set 18 is with the third node 20C of the fourth planetary gear set 20 coupled.

Eine erste Kupplung 26 verbindet den ersten Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit dem ersten Knoten 20A des vierten Planetenradsatzes 20. Eine zweite Kupplung 28 verbindet den ersten Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20. Eine dritte Kupplung 30 verbindet den zweiten Knoten 14B des zweiten Planetenradsatzes 14 selektiv mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20. Eine vierte Kupplung 32 verbindet den zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 und den dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit dem zweiten Knoten 20B des vierten Planetenradsatzes 20. Eine erste Bremse 34 verbindet den dritten Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50. Eine zweite Bremse 36 verbindet den dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit einem feststehenden Element oder Getriebegehäuse 50.A first clutch 26 connects the first node 14A of the first planetary gear set 14 selectively with the first node 20A of the fourth planetary gear set 20 , A second clutch 28 connects the first node 14A of the first planetary gear set 14 selectively with the second node 20B of the fourth planetary gear set 20 , A third clutch 30 connects the second node 14B of the second planetary gear set 14 selectively with the third node 20C of the fourth planetary gear set 20 , A fourth clutch 32 connects the second node 16B of the second planetary gear set 16 and the third node 18C of the third planetary gear set 18 selectively with the second node 20B of the fourth planetary gear set 20 , A first brake 34 connects the third node 14C of the first planetary gear set 14 selectively with a fixed element or gearbox 50 , A second brake 36 connects the third node 16C of the second planetary gear set 16 selectively with a fixed element or gearbox 50 ,

Nun unter Bezugnahme auf 2 stellt ein Prinzipdiagramm ein schematisches Layout der Ausführungsform des Zehnganggetriebes 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In 2 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 1 übernommen. Die Kupplungen und Kopplungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Komponenten von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen.Now referring to 2 FIG. 12 is a schematic diagram showing a schematic layout of the embodiment of the ten-speed transmission 10 in accordance with the present invention 2 the numbering is taken from the lever diagram of 1 accepted. The couplings and couplings are shown accordingly, whereas the nodes of the planetary gear sets now appear as components of planetary gear sets, such as sun gears, ring gears, planetary gears and planet carrier.

Zum Beispiel umfasst der Planetenradsatz 14 ein Sonnenradelement 14C, ein Hohlradelement 14A und ein Planetenradträgerelement 14B, das einen Satz Planetenräder 14D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 14C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Zwischenelement 42 verbunden. Das Hohlradelement 14A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Zwischenelement 44 verbunden. Das Planetenträgerelement 14B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 verbunden. Der Satz Planetenräder 14D ist derart konfiguriert, dass ein jedes mit sowohl dem Sonnenradelement 14C als auch dem Hohlradelement 14A kämmt.For example, the planetary gear set includes 14 a sun gear element 14C , a ring gear member 14A and a Planetenradträgerelement 14B holding a set of planet wheels 14D (only one of which is shown) rotatably supports. The sun gear element 14C is for common rotation with a first shaft or a first intermediate element 42 connected. The ring gear element 14A is for common rotation with a second shaft or a second intermediate element 44 connected. The planet carrier element 14B is for common rotation with the input shaft or input element 12 connected. The set of planet wheels 14D is configured such that each with both the sun gear element 14C as well as the ring gear member 14A combs.

Der Planetenradsatz 16 umfasst ein Sonnenradelement 16A, ein Hohlradelement 16C und ein Planetenradträgerelement 16B, das einen Satz Planetenräder 16D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 16A ist zur gemeinsamen Rotation mit der ersten Welle oder dem ersten Zwischenelement 42 und mit einer dritten Welle oder einem dritten Zwischenelement 46 verbunden. Das Hohlradelement 16C ist mit der Bremse 36 verbunden. Das Planetenträgerelement 16B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Zwischenelement 48 verbunden. Die Planetenräder 16D sind jeweils derart konfiguriert, dass sie mit sowohl dem Sonnenradelement 16A als auch dem Hohlradelement 16C zu kämmen.The planetary gear set 16 includes a sun gear element 16A , a ring gear member 16C and a Planetenradträgerelement 16B holding a set of planet wheels 16D (only one of which is shown) rotatably supports. The sun gear element 16A is for common rotation with the first shaft or the first intermediate element 42 and with a third shaft or a third intermediate element 46 connected. The ring gear element 16C is with the brake 36 connected. The planet carrier element 16B is for common rotation with a fourth shaft or a fourth intermediate element 48 connected. The planet wheels 16D are each configured to mate with both the sun gear member 16A as well as the ring gear member 16C to comb.

Der Planetenradsatz 18 umfasst ein Sonnenradelement 18A, ein Hohlradelement 18C und ein Planetenradträgerelement 18B, das einen Satz Planetenräder 18D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 18A ist zur gemeinsamen Rotation mit einem fünften Zwischenelement 52 verbunden. Das Hohlradelement 18C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Zwischenelement 48 verbunden. Das Planetenträgerelement 18B ist zur gemeinsamen Rotation mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 22 verbunden. Die Planetenräder 18D sind jeweils derart konfiguriert, dass sie mit sowohl dem Sonnenradelement 18A als auch dem Hohlradelement 18C kämmen.The planetary gear set 18 includes a sun gear element 18A , a ring gear member 18C and a Planetenradträgerelement 18B holding a set of planet wheels 18D (only one of which is shown) rotatably supports. The sun gear element 18A is for common rotation with a fifth intermediate element 52 connected. The ring gear element 18C is for common rotation with a fourth shaft or a fourth intermediate element 48 connected. The planet carrier element 18B is for common rotation with the output shaft or the output member 22 connected. The planet wheels 18D are each configured to mate with both the sun gear member 18A as well as the ring gear member 18C comb.

Der Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenradelement 20A, ein Hohlradelement 20C und ein Planetenradträgerelement 20B, das einen Satz Planetenräder 20D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Die Planetenräder 20D sind jeweils derart konfiguriert, dass sie mit sowohl dem Sonnenradelement 20A als auch dem Hohlradelement 20C kämmen. Das Sonnenradelement 20A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Zwischenelement 54 verbunden. Das Hohlradelement 20C ist zur gemeinsamen Rotation mit der fünften Welle oder dem fünften Zwischenelement 52 verbunden. Das Planetenträgerelement 20B ist zur gemeinsamen Rotation mit einem siebten Zwischenelement 56 verbunden.The planetary gear set 20 includes a sun gear element 20A , a ring gear member 20C and a Planetenradträgerelement 20B holding a set of planet wheels 20D (only one of which is shown) rotatably supports. The planet wheels 20D are each configured to mate with both the sun gear member 20A as well as the ring gear member 20C comb. The sun gear element 20A is for common rotation with a sixth shaft or a sixth intermediate element 54 connected. The ring gear element 20C is for common rotation with the fifth shaft or the fifth intermediate element 52 connected. The planet carrier element 20B is for common rotation with a seventh intermediate element 56 connected.

Die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 ist ständig mit einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) oder mit einem Turbinenrad eines Drehmomentwandlers (nicht gezeigt) verbunden. Die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 ist ständig mit der Achsantriebseinheit oder dem Verteilergetriebe (nicht gezeigt) verbunden.The input shaft or input element 12 is constantly connected to an engine (not shown) or to a turbine of a torque converter (not shown). The output shaft or the output element 22 is constantly connected to the final drive unit or the transfer case (not shown).

Die Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 26, 28, 30, 32 und Bremsen 34 und 36 sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Gehäuses. Zum Beispiel ist die erste Kupplung 26 selektiv einrückbar, um die zweite Welle oder das zweite Zwischenelement 44 mit der sechsten Welle oder dem sechsten Zwischenelement 54 zu verbinden. Die zweite Kupplung 28 ist selektiv einrückbar, um die zweite Welle oder das zweite Zwischenelement 44 mit der siebten Welle oder dem siebten Zwischenelement 56 zu verbinden. Die dritte Kupplung 30 ist selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der fünften Welle oder dem fünften Zwischenelement 52 zu verbinden. Die vierte Kupplung 32 ist selektiv einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Zwischenelement 48 mit der siebten Welle oder dem siebten Zwischenelement 56 zu verbinden. Die erste Bremse 34 ist selektiv einrückbar, um die dritte Welle oder das dritte Zwischenelement 46 mit dem feststehenden Bauteil oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 46 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die zweite Bremse 36 ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 16C mit dem feststehenden Bauteil oder dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 16C relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken.The torque-transmitting mechanisms or clutches 26 . 28 . 30 . 32 and brakes 34 and 36 provide a selective connection of the shafts or connecting elements, the elements of the planetary gear sets and the housing. For example, the first clutch 26 selectively engageable to the second shaft or the second intermediate element 44 with the sixth shaft or the sixth intermediate element 54 connect to. The second clutch 28 is selectively engageable to the second shaft or the second intermediate element 44 with the seventh wave or the seventh intermediate element 56 connect to. The third clutch 30 is selectively engageable with the input shaft or element 12 with the fifth shaft or the fifth intermediate element 52 connect to. The fourth clutch 32 is selectively engageable to the fourth shaft or the fourth intermediate element 48 with the seventh wave or the seventh intermediate element 56 connect to. The first brake 34 is selectively engageable to the third shaft or the third intermediate element 46 with the stationary component or the transmission housing 50 to connect and thus a rotation of the element 46 relative to the transmission housing 50 limit. The second brake 36 is selectively engageable to the ring gear member 16C with the stationary component or the transmission housing 50 to connect and thus a rotation of the element 16C relative to the transmission housing 50 limit.

Nun wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 die Arbeitsweise der Ausführungsform des Zehnganggetriebes 10 beschrieben. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 10 in der Lage ist, Drehmoment von der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 auf die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 in zumindest zehn Vorwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnissen und zumindest einem Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis mit einem Dreifach-Overdrive zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis wird durch Einrückung von einem oder mehreren der Drehmomentübertragungsmechanismen (d. h. erste Kupplung 26, zweite Kupplung 28, dritte Kupplung 30, vierte Kupplung 32, erste Bremse 34 und zweite Bremse 36) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird. 3 ist eine Wahrheitstabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungsmechanismen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. Ein ”X” in dem Kasten bedeutet, dass die besondere Kupplung oder Bremse in Eingriff steht, um den gewünschten Gangzustand zu erreichen. Tatsächliche numerische Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangzustände sind ebenfalls dargestellt, obwohl festzustellen ist, dass diese Zahlenwerte nur beispielhaft sind und dass sie über beträchtliche Bereiche eingestellt werden können, um sich verschiedenen Anwendungen und Betriebskriterien des Getriebes 10 anzupassen. Ein Beispiel der Übersetzungsverhältnisse, die unter Verwendung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erhalten werden können, ist in 3 ebenfalls gezeigt. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser, der gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten Zahnradkonfiguration erreichbar.Now, referring to 2 and 3 the operation of the embodiment of the ten-speed transmission 10 described. It should be noted that the gearbox 10 is capable of torque from the input shaft or input element 12 on the output shaft or the output element 22 in at least ten forward speed or torque ratios and at least one reverse speed or torque ratio with a triple overdrive. Each forward and reverse speed or torque ratio is determined by engagement of one or more of the torque transmitting mechanisms (ie, first clutch 26 , second clutch 28 , third clutch 30 , fourth clutch 32 , first brake 34 and second brake 36 ), as explained below. 3 FIG. 11 is a truth table illustrating the various combinations of torque-transmitting mechanisms that are activated or engaged to achieve the various gear states. An "X" in the box means that the particular clutch or brake is engaged to achieve the desired gear condition. Actual numerical ratios of the various gait states are also shown, although it will be appreciated that these numerical values are exemplary only and that they can be set over significant ranges to suit various applications and operating criteria of the transmission 10 adapt. An example of the gear ratios that can be obtained using the embodiments of the present invention is shown in FIG 3 also shown. Of course, other gear ratios are achievable depending on the selected gear diameter, the selected gear tooth number, and the selected gear configuration.

In normalen Fahrsituationen werden vier Drehmoment übertragende Bauteile angewandt, um einen ersten Gang herzustellen. In manchen Situationen jedoch, wie etwa wenn Fahrzeug in einer Start/Stopp-Bedingung ist (während das Fahrzeug im ersten Gang ist), können drei Drehmoment übertragende Bauteile eingerückt werden, um den ersten Gang herzustellen und somit den erforderlichen Hydraulikfluid-Durchflussbedarf zu verringern, um das Antriebsdrehmoment zu erreichen. Zum Beispiel können, wie es in 3 gezeigt ist, Drehmoment übertragende Bauteile 30, 34 und 36 eingerückt werden, um einen ersten Gang herzustellen. Einen gewissen Zeitraum nach dem Anfahren des Fahrzeugs (während das Fahrzeug im ersten Gang ist) kann ein viertes Drehmoment übertragendes Bauteil, wie zum Beispiel Bauteile 26, 28 oder 32, eingerückt werden, um Überdrehen der Drehmoment übertragenden Bauteile zu verhindern, während das Getriebe in dem ersten Gang gehalten wird.In normal driving situations, four torque transmitting components are used to make a first gear. However, in some situations, such as when the vehicle is in a start / stop condition (while the vehicle is in first gear), three torque transmitting components may be engaged to establish first gear and thus reduce the required hydraulic fluid flow demand. to achieve the drive torque. For example, as it may in 3 shown is torque transmitting components 30 . 34 and 36 be engaged to make a first course. A certain period after starting the vehicle (while the vehicle is in first gear) may be a fourth torque transmitting component, such as components 26 . 28 or 32 , are engaged to prevent over-rotation of the torque-transmitting components while the transmission is held in first gear.

Um einen Rückwärtsgang herzustellen, werden die erste Kupplung 26, die vierte Kupplung 32, die erste Bremse 34 und die zweite Bremse 36 eingerückt oder aktiviert. Die erste Kupplung 26 verbindet die zweite Welle oder das zweite Zwischenelement 44 mit der sechsten Welle oder dem sechsten Zwischenelement 54. Die vierte Kupplung 32 verbindet die vierte Welle oder das vierte Zwischenelement 48 mit der siebten Welle oder dem siebten Zwischenelement 56. Die erste Bremse 34 verbindet die dritte Welle oder das dritte Zwischenelement 46 mit dem feststehenden Bauteil oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 46 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die zweite Bremse 36 verbindet das Hohlradelement 16C mit dem feststehenden Bauteil oder dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 16C relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Gleichermaßen werden die zehn Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht, wie es in 3 gezeigt ist.To make a reverse, the first clutch 26 , the fourth clutch 32 , the first brake 34 and the second brake 36 indented or activated. The first clutch 26 connects the second shaft or the second intermediate element 44 with the sixth shaft or the sixth intermediate element 54 , The fourth clutch 32 connects the fourth shaft or the fourth intermediate element 48 with the seventh wave or the seventh intermediate element 56 , The first brake 34 connects the third shaft or the third intermediate element 46 with the stationary component or the transmission housing 50 to make a rotation of the item 46 relative to the transmission housing 50 limit. The second brake 36 connects the ring gear member 16C with the stationary component or the transmission housing 50 to make a rotation of the item 16C relative to the transmission housing 50 limit. Likewise, the ten forward gears are achieved by different combinations of clutch and brake engagement as shown in FIG 3 is shown.

Es ist festzustellen, dass die vorstehende Erläuterung der Arbeitsweise und der Gangzustände des Zehnganggetriebes 10 zuallererst von der Annahme ausgeht, dass alle in einem gegebenen Gangzustand nicht speziell genannten Kupplungen inaktiv oder ausgerückt sind, und zweitens während Gangschaltvorgängen, d. h. Wechseln des Gangzustands, zwischen zumindest benachbarten Gangzuständen, eine in beiden Gangzuständen eingerückte oder aktivierte Kupplung eingerückt oder aktiviert bleiben wird.It should be noted that the above explanation of the operation and the gear states of the ten-speed transmission 10 First and foremost, assume that all in a given Gear condition not specifically mentioned clutches are inactive or disengaged, and secondly during gear shifts, ie changing the gear state, between at least adjacent gear states, an engaged in both gear states or activated clutch will remain engaged or activated.

Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, und Abwandlungen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, sollen im Umfang der Erfindung liegen. Derartige Abwandlungen sind nicht als Abweichung von dem Geist und Umfang der Erfindung zu betrachten.The description of the invention is merely exemplary in nature, and modifications which do not depart from the gist of the invention are intended to be within the scope of the invention. Such modifications are not to be regarded as a departure from the spirit and scope of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

SAE Paper 810102 "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis" by Benford and Leising [0024]

Claims

Transmission comprising: an input element; an output element; first, second, third and fourth planetary gear sets each having first, second and third elements; a first connection member continuously connecting the third member of the first planetary gear set with the first member of the second planetary gear set; a second link continuously connecting the second element of the second planetary gear set to the third element of the third planetary gear set; a third link continuously connecting the first member of the third planetary gear set to the third member of the fourth planetary gear set; and six torque-transmitting mechanisms selectively engageable to connect one of the first, second and third elements to at least one other of the first elements, the second elements, the third elements and a stationary element, and wherein the torque-transmitting mechanisms are selectively engageable in combinations of three to establish a first forward speed ratio between the input member and the output member, and wherein the torque-transmitting mechanisms are selectively engageable in combinations of at least four by at least nine additional forward speed ratios and at least one reverse speed ratio between the input member and the first Make initial element.

Transmission according to claim 1, wherein a first of the six torque-transmitting mechanisms is selectively engageable to connect the first element of the first planetary gear set with the first element of the fourth planetary gear set.

Transmission according to claim 2, wherein a second of the six torque-transmitting mechanisms is selectively engageable to connect the first element of the first planetary gear set with the second element of the fourth planetary gear set.

Transmission according to claim 3, wherein a third of the six torque-transmitting mechanisms is selectively engageable to connect the input member with at least one of the first element of the third planetary gear set and the third element of the fourth planetary gear set.

Transmission according to claim 4, wherein a fourth of the six torque-transmitting mechanisms is selectively engageable to connect at least one of the second element of the second planetary gear set and the third element of the third planetary gear set with the second element of the fourth planetary gear set.

Transmission according to claim 5, wherein a fifth of the six torque-transmitting mechanisms is selectively engageable to connect at least one of the third element of the first planetary gear set and the first element of the second planetary gear set with the stationary element.

Transmission according to claim 6, wherein a sixth of the six torque-transmitting mechanisms is selectively engageable to connect the third element of the second planetary gear set with the stationary element.

Transmission according to claim 1, wherein the third element of the first planetary gear set and the first element of the second, third and fourth planetary gear sets are sun gears, the second elements of the first, second, third and fourth planetary gear set are carrier elements and the first element of the first planetary gear set and the third Element of the second, third and fourth planetary gear sets are ring gears.

Transmission according to claim 1, wherein the input member is continuously connected to the second element of the first planetary gear set, and wherein the output member is continuously connected to the second element of the third planetary gear set.

Transmission according to claim 1, wherein the fixed element is a transmission housing.