DE102013220354B4

DE102013220354B4 - NINE SPEED TRANSMISSION

Info

Publication number: DE102013220354B4
Application number: DE102013220354.3A
Authority: DE
Inventors: Kent H. Kienzle; Dan Coffey; David M. Zini; John A. Diemer; Pete R. Garcia; Tejinder Singh; Boris Burgman
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2033-10-10
Also published as: DE102013220354A1

Abstract

Getriebe (10), umfassend:ein Getriebegehäuse (50);ein Eingangselement (12);ein Ausgangselement (22);einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz (14, 16, 18, 20); wobei der erste, zweite und dritte Planetenradsatz (14, 16, 18) jeweils ein Sonnenrad (14C, 16A, 18A), ein Hohlrad (14A, 16C, 18C) und einen Planetenträger (14B, 16B, 18B) umfassen, und der vierte Planetenradsatz (20) nur ein Sonnenrad (20A) und einen Planetenträger (20B) umfasst, wobei die Planetenträger (18B, 20B) des dritten und vierten Planetenradsatzes (18, 20) miteinander rotierend gekoppelt sind.wobei das Sonnenrad (20A) des vierten Planetenradsatzes (20) und das Sonnenrad (18A) und das Hohlrad (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) jeweils mit einem Satz gemeinsamen gestuften Ritzeln (18D) kämmen, wobei das Eingangselement (12) ständig mit dem Sonnenrad (16A) des zweiten Planetenradsatzes (16) verbunden ist und das Ausgangselement (22) ständig mit dem Planetenträger (14B) des ersten Planetenradsatzes (14) und dem Hohlrad (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) verbunden ist,ein Verbindungselement (44), das das Hohlrad (14A) des ersten Planetenradsatzes (14) ständig mit dem Planetenträger (16B) des zweiten Planetenradsatzes (16) verbindet; undsieben Drehmomentübertragungseinrichtungen (24, 26, 28, 30, 32, 34, 36), von deneneine erste (24) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (18A) des dritten Planetenradsatzes (18) mit dem Sonnenrad (16A) des zweiten Planetenradsatzes (16) und dem Eingangselement (12) zu verbinden,eine zweite (26) selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad (16C) des zweiten Planetenradsatzes (16), den Planetenträger (18B) des dritten Planetenradsatzes (18) und den Planetenträger (20B) des vierten Planetenradsatzes (20) mit dem Sonnenrad (16A) des zweiten Planetenradsatzes (16) und dem Eingangselement (12) zu verbinden,eine dritte (28) selektiv einrückbar ist, um das Hohlrad (16C) des zweiten Planetenradsatzes (16), den Planetenträger (18B) des dritten Planetenradsatzes und den Planetenträger (20B) des vierten Planetenradsatzes (20) mit dem Sonnenrad (20A) des vierten Planetenradsatzes (20) zu verbinden, eine vierte (30) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (18A) des dritten Planetenradsatzes (18) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden, eine fünfte (32) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (20A) des vierten Planetenradsatzes (20) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden,eine sechste (34) eine wählbare Einwegkupplung ist, die selektiv einrückbar ist, um den Planetenträger (18B) des dritten Planetenradsatzes (18), den Planetenträger (20B) des vierten Planetenradsatzes (20) und das Hohlrad (16C) des zweiten Planetenradsatzes (16) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden,eine siebte (36) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenrad (14C) des ersten Planetenradsatzes (14) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden,wobei die Drehmomentübertragungseinrichtungen (24, 26, 28, 30, 32, 34, 36) selektiv in Kombinationen von zweien einrückbar sind, um neun Vorwärtsdrehzahlverhältnisse und ein Rückwärtsdrehzahlverhältnis zwischen dem Eingangselement (12) und dem Ausgangselement (22) herzustellen.A transmission (10) comprising: a transmission case (50); an input member (12); an output member (22); first, second, third and fourth planetary gear sets (14, 16, 18, 20); the first, second and third planetary gear sets (14, 16, 18) each including a sun gear (14C, 16A, 18A), a ring gear (14A, 16C, 18C) and a planet carrier (14B, 16B, 18B), and the fourth Planetary gear set (20) comprises only one sun gear (20A) and one planetary carrier (20B), the planetary carriers (18B, 20B) of the third and fourth planetary gear sets (18, 20) being rotationally coupled to one another.wherein the sun gear (20A) of the fourth planetary gear set (20) and the sun gear (18A) and the ring gear (18C) of the third planetary gear set (18) each mesh with a set of common stepped pinions (18D), the input element (12) constantly meshing with the sun gear (16A) of the second planetary gear set ( 16) and the output element (22) is permanently connected to the planet carrier (14B) of the first planetary gear set (14) and the ring gear (18C) of the third planetary gear set (18),a connecting element (44) which connects the ring gear (14A) of the first planetary gear set (14) constantly with the P Lanten carrier (16B) of the second planetary gear set (16) connects; and seven torque-transmitting devices (24, 26, 28, 30, 32, 34, 36), a first (24) of which is selectively engageable to connect the sun gear (18A) of the third planetary gear set (18) with the sun gear (16A) of the second planetary gear set ( 16) and the input member (12), a second (26) is selectively engageable to the ring gear (16C) of the second planetary gear set (16), the planetary carrier (18B) of the third planetary gear set (18) and the planetary carrier (20B) of the fourth planetary gear set (20) with the sun gear (16A) of the second planetary gear set (16) and the input member (12), a third (28) is selectively engageable to the ring gear (16C) of the second planetary gear set (16), the connecting the planet carrier (18B) of the third planetary gear set and the planet carrier (20B) of the fourth planetary gear set (20) to the sun gear (20A) of the fourth planetary gear set (20), a fourth (30) being selectively engageable to connect the sun gear (18A) of the third planetary gear set (18) to connect to the transmission housing (50), a fifth (32) is selectively engageable to connect the sun gear (20A) of the fourth planetary gear set (20) to the transmission housing (50), a sixth (34) is a selectable one-way clutch, the is selectively engageable to connect the planet carrier (18B) of the third planetary gear set (18), the planet carrier (20B) of the fourth planetary gear set (20) and the ring gear (16C) of the second planetary gear set (16) to the transmission housing (50), a seventh (36) is selectively engageable to connect the sun gear (14C) of the first planetary gear set (14) to the transmission housing (50), the torque-transmitting devices (24, 26, 28, 30, 32, 34, 36) being selectively in combinations of two are engageable to establish nine forward speed ratios and one reverse speed ratio between the input member (12) and the output member (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, das neun Gänge, vier Planetenradsätze und sieben Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist.The invention relates to a transmission that has nine gears, four planetary gear sets and seven torque transmission devices.

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 vorgeschrieben.A typical multi-speed transmission uses a combination of friction clutches, planetary gear assemblies, and fixed linkages to achieve a variety of gear ratios. The number and physical arrangement of planetary gear sets in general are dictated by packaging space, cost, and desired speed ratios.

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, kostengünstiges und kompaktes Mehrganggetriebe.While current transmissions serve 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 smoothness, as well as improved packaging, primarily reduced size and weight. essentially constant. Accordingly, there is a need for an improved, inexpensive, and compact multi-speed transmission.

Die ältere Anmeldung DE 10 2013 202 638 A1 offenbart Neunganggetriebe mit vier Planetenradsätzen, vier Bremsen und drei Kupplungen. Die Planetenträger des in Zählweise der vorliegenden Erfindung dritten und vierten Planetenradsatzes sind miteinander verbunden, tragen aber einzelne Sätze von Ritzelrädern und sind nicht über einen Freilauf mit dem Getriebegehäuse verbindbar.The older registration DE 10 2013 202 638 A1 discloses nine speed transmissions with four planetary gear sets, four brakes and three clutches. The planet carriers of the third and fourth planetary gear sets in the counting of the present invention are connected to one another, but carry individual sets of pinion gears and are not connectable to the transmission housing via a one-way clutch.

Die ältere Anmeldung DE 10 2013 218 925 A1 offenbart Zehnganggetriebe mit vier Planetenradsätzen, drei Bremsen, drei Kupplungen und einem Freilauf an dem Hohlrad des in Zählweise der vorliegenden Erfindung vierten Planetenradsatzes.The older registration DE 10 2013 218 925 A1 discloses a ten-speed transmission with four planetary gear sets, three brakes, three clutches and a one-way clutch on the ring gear of the fourth planetary gear set in the counting of the present invention.

Aus der DE 11 2008 001 182 T5 ist ein Achtganggetriebe mit vier Planetenradsätzen, vier Bremsen und drei Kupplungen bekannt. Das Getriebe weist keine miteinander verbundenen Planetenträger zweier Planetenradsätze und dementsprechend keine dadurch gelagerten Stufenritzel auf. Ein wählbare Einwegkupplung ist ebenfalls nicht vorgesehen.From the DE 11 2008 001 182 T5 is an eight-speed transmission with four planetary gear sets, four brakes and three clutches. The transmission does not have any interconnected planet carriers of two planetary gear sets and accordingly no stepped pinions mounted thereby. A selectable one-way clutch is also not provided.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes, kostengünstiges und kompaktes Mehrganggetriebe zur Verfügung zu stellen,It is the object of the invention to provide an improved, inexpensive and compact multi-speed transmission

Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a transmission having the features of claim 1.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben:

1 ist ein Hebeldiagramm eines Neunganggetriebes gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Darstellung des Neunganggetriebes gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
3A veranschaulicht einen Transfermechanismus für das in 1 gezeigte Getriebe gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
3B veranschaulicht einen anderen Transfermechanismus für das in 1 gezeigte Getriebe gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung; und
4 ist eine Schalttabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungs-Bauteile in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse des in den 1 und 2 veranschaulichten Getriebes darstellt.

The invention is described below by way of example with reference to the drawings:

1 Figure 12 is a lever diagram of a nine speed transmission according to the principles of the present invention;
2 Figure 12 is a schematic representation of the nine speed transmission in accordance with the principles of the present invention;
3A illustrates a transfer mechanism for the in 1 transmissions shown in accordance with the principles of the present invention;
3B illustrates another transfer mechanism for the in 1 transmissions shown in accordance with the principles of the present invention; and
4 1 is a shift 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 the vehicle shown in FIGS 1 and 2 illustrated transmission represents.

In 1 ist das erfindungsgemäße Neunganggetriebe 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. In manchen Fällen können zwei Hebel zu einem einzigen Hebel, der mehr als drei Knoten (in der Regel vier Knoten) aufweist, kombiniert sein. Wenn zum Beispiel zwei Knoten an zwei unterschiedlichen Hebeln durch eine feste Verbindung verbunden sind, können sie als ein einziger Knoten an einem einzigen Hebel dargestellt werden. 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 Planetenradsätze sind durch dünne, horizontale Linien dargestellt, und Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie etwa Kupplungen und Bremsen, sind durch ineinander greifende Finger dargestellt.In 1 1, the nine speed transmission 10 of the present invention is 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, with the three basic mechanical components of the planetary gear set 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. In some cases, two levers may be combined into a single lever that has more than three nodes (usually four nodes). For example, if two nodes on two different levers are connected by a fixed link, they can be represented as a single node on a single lever. The relative length between the nodes of each lever can be used to represent the ring gear/sun gear ratio of each corresponding gear set. These leverage ratios, in turn, are used to vary the gear ratios of the transmission to achieve appropriate ratios and ratio progression. Mechanical couplings or connections 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.

Das Getriebe 10 umfasst eine Eingangswelle oder ein Eingangselement 12, einen ersten Planetenradsatz 14, einen zweiten Planetenradsatz 16, einen dritten Planetenradsatz 18 und einen vierten Planetenradsatz 20 und eine Ausgangswelle oder ein Ausgangselement 22. Der erste Planetenradsatz 14 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 14A, einen zweiten Knoten 14B und einen dritten Knoten 14C. Der zweite Planetenradsatz 16 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 16A, einen zweiten Knoten 16B und einen dritten Knoten 16C. In dem Hebeldiagramm von 1 sind die Hebel für den dritten Planetenradsatz 18 und den vierten Planetenradsatz 20 zu einem einzigen Vierknotenhebel kombiniert worden, der aufweist: einen ersten Knoten 18A, einen zweiten Knoten 20A, einen dritten Knoten 18B, 20B und einen vierten Knoten 18C, 20C. Somit ist das zweite Element 18B des dritten Planetenradsatzes 18 direkt mit dem zweiten Element 20B des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt, und das dritte Element 18C des dritten Planetenradsatzes 18 ist direkt mit dem dritten Element 20C des vierten Planetenradsatzes 20 gekoppelt.The transmission 10 includes an input shaft or member 12, a first planetary gear set 14, a second planetary gear set 16, a third planetary gear set 18 and a fourth planetary gear set 20, and an output shaft or member 22. The first planetary gear set 14 has three nodes: a first node 14A, a second node 14B and a third node 14C. The second planetary gear set 16 has three nodes: a first node 16A, a second node 16B, and a third node 16C. In the lever diagram of 1 For example, the levers for the third planetary gear set 18 and fourth planetary gear set 20 have been combined into a single four-node lever having: a first node 18A, a second node 20A, a third node 18B, 20B, and a fourth node 18C, 20C. Thus, the second member 18B of the third planetary gear set 18 is directly coupled to the second member 20B of the fourth planetary gear set 20 and the third member 18C of the third planetary gear set 18 is directly coupled to the third member 20C of the fourth planetary gear set 20.

Das Eingangselement 12 ist ständig mit dem ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Das Ausgangselement 22 ist mit dem zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 und dem vierten Knoten 18C, 20C der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 18, 20 gekoppelt. Der erste Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 ist mit dem zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 gekoppelt. Der dritte Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 ist mit dem dritten Knoten 18B, 20B der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 18, 20 gekoppelt.The input member 12 is continuously coupled to the first node 16A of the second planetary gear set 16 . The output member 22 is coupled to the second node 14B of the first planetary gear set 14 and the fourth node 18C, 20C of the combined levers of the third and fourth planetary gear sets 18,20. The first node 14A of the first planetary gear set 14 is coupled to the second node 16B of the second planetary gear set 16 . The third node 16C of the second planetary gear set 16 is coupled to the third node 18B, 20B of the combined levers of the third and fourth planetary gear sets 18,20.

Eine erste Kupplung 24 verbindet den ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 und das Eingangselement oder die Eingangswelle 12 selektiv mit dem ersten Knoten 18A der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 18, 20. Eine zweite Kupplung 26 verbindet den ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 und das Eingangselement oder die Eingangswelle 12 selektiv mit dem dritten Knoten 18B, 20B der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 18, 20 und dem dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16. Eine dritte Kupplung 28 verbindet den dritten Knoten 18B, 20B der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 18, 20 selektiv mit dem ersten Knoten 20A des vierten Planetenradsatzes 20. Eine erste Bremse 30 verbindet den ersten Knoten 18A der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 18, 20 selektiv mit einem Getriebegehäuse 50. Eine zweite Bremse 32 verbindet den zweiten Knoten 20A der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 18, 20 selektiv mit dem Getriebegehäuse 50. Eine dritte Bremse oder wählbare Einwegkupplung (SOWC) 34 verbindet den dritten Knoten 18B, 20B der kombinierten Hebel des dritten und vierten Planetenradsatzes 18, 20 und den dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem Getriebegehäuse 50.A first clutch 24 selectively connects the first node 16A of the second planetary gear set 16 and the input member or shaft 12 to the first node 18A of the combined levers of the third and fourth planetary gear sets 18, 20. A second clutch 26 connects the first node 16A of the second planetary gear set 16 and the input member or shaft 12 selectively connected to the third node 18B, 20B of the combined levers of the third and fourth planetary gear sets 18, 20 and the third node 16C of the second planetary gear set 16. A third clutch 28 connects the third node 18B, 20B of the combined Levers of the third and fourth planetary gear sets 18, 20 selectively connected to the first node 20A of the fourth planetary gear set 20. A first brake 30 selectively connects the first node 18A of the combined levers of the third and fourth planetary gear sets 18, 20 to a transmission case 50. A second brake 32 connects the second node 20A of the combined He bel of the third and fourth planetary gear sets 18, 20 selectively with the transmission housing 50. A third brake or selectable one-way clutch (SOWC) 34 connects the third node 18B, 20B of the combined levers of the third and fourth planetary gear sets 18, 20 and the third node 16C of the second planetary gear set 16 selectively with the transmission housing 50.

2 stellt das Neunganggetriebe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch 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 Planetenträger, erscheinen. 2 12 schematically illustrates the nine-speed transmission 10 according to the present invention 2 becomes the numbering from the lever diagram of 1 accepted. The clutches and couplings are shown accordingly, while the nodes of the planetary gear sets now appear as components of planetary gear sets, such as sun gears, ring gears, planet gears, and planet carriers.

Der Planetenradsatz 14 umfasst ein Sonnenrad 14C, ein Hohlrad 14A und einen Planetenträger 14B, der einen Satz Planetenräder 14D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 14C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 42 verbunden. Das Hohlrad 14A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Der Planetenträger 14B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 46 und der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 22 verbunden. Die Planetenräder 14D sind jeweils derart konfiguriert, dass sie mit sowohl dem Sonnenrad 14C als auch dem Hohlrad 14A kämmen.The planetary gear set 14 includes a sun gear 14C, a ring gear 14A and a planet carrier 14B which rotatably supports a set of planet gears 14D (only one shown). The sun gear 14C is connected to a first shaft or link 42 for common rotation. Ring gear 14A is connected to a second shaft or link 44 for common rotation. The planetary carrier 14B is coupled to a third shaft or link 46 and the output shaft or member 22 for common rotation. The planet gears 14D are each configured to mesh with both the sun gear 14C and the ring gear 14A.

Der Planetenradsatz 16 umfasst ein Sonnenrad 16A, ein Hohlrad 16C und einen Planetenträger 16B, der einen Satz Planetenräder 16D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 16A ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 verbunden. Das Hohlrad 16C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 48 verbunden. Der Planetenträger 16B ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Die Planetenräder 16D sind jeweils derart konfiguriert, dass sie mit sowohl dem Sonnenrad 16A als auch dem Hohlrad 16C kämmen.The planetary gear set 16 includes a sun gear 16A, a ring gear 16C and a planetary carrier 16B which rotatably supports a set of planetary gears 16D (only one of which is shown). The sun gear 16A is connected to the input shaft or member 12 for common rotation. The ring gear 16C is connected to a fourth shaft or link 48 for common rotation. The planetary carrier 16B is connected to the second shaft or connecting member 44 for common rotation. The planetary gears 16D are each configured to mesh with both the sun gear 16A and the ring gear 16C.

Der Planetenradsatz 18 umfasst ein Sonnenrad 18A, ein Hohlrad 18C und einen Planetenträger 18B, der einen Satz gestufter Planetenräder 18D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Die gestuften Ritzel 18D weisen jeweils zwei Abschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser 49 und 51 auf, wobei jeder Abschnitt einem der Zahnradsätze 18 bzw. 20 entspricht. Das Sonnenrad 18A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer fünften Welle oder einem fünften Verbindungselement 52 verbunden. Das Hohlrad 18C ist zur gemeinsamen Rotation mit der dritten Welle oder dem dritten Verbindungselement 46 verbunden. Der Planetenträger 18B ist zur gemeinsamen Rotation mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 48 und mit einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 54 verbunden. Die gestuften Planetenräder 18D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenrad 18A als auch dem Hohlrad 18C und mit dem Planetenradsatz 20 zu kämmen, wie es nachstehend beschrieben ist.The planetary gear set 18 includes a sun gear 18A, a ring gear 18C and a planet carrier 18B which rotatably supports a set of stepped planet gears 18D (only one shown). The stepped pinions 18D each have two different diameter sections 49 and 51, each section corresponding to one of the gear sets 18 and 20, respectively. The sun gear 18A is connected to a fifth shaft or link 52 for common rotation. The ring gear 18C is for common rotation with the third shaft or third link ment 46 connected. The planet carrier 18B is connected to the fourth shaft or link 48 and to a sixth shaft or link 54 for common rotation. The stepped planetary gears 18D are each configured to mesh with both the sun gear 18A and the ring gear 18C and with the planetary gear set 20, as described below.

Der Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenrad 20A und einen Planetenträger 20B, der einen Satz gestufte Planetenräder 18D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenrad 20A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 56 verbunden. Der Planetenträger 20B ist zur gemeinsamen Rotation mit der sechsten Welle oder dem sechsten Verbindungselement 54 und mit einer achten Welle oder einem achten Verbindungselement 58 verbunden. Die gestuften Planetenräder 18D sind jeweils ausgestaltet, um mit dem Sonnenrad 20A zu kämmen. Der Planetenradsatz 20 umfasst kein Hohlrad, wodurch die Kosten und Bauraumanforderungen des Planetenradsatzes verringert werden.The planetary gear set 20 includes a sun gear 20A and a planet carrier 20B which rotatably supports a set of stepped planet gears 18D (only one shown). The sun gear 20A is connected to a seventh shaft or link 56 for common rotation. The planet carrier 20B is connected to the sixth shaft or link 54 and to an eighth shaft or link 58 for common rotation. The stepped planetary gears 18D are each configured to mesh with the sun gear 20A. The planetary gear set 20 does not include a ring gear, thereby reducing the cost and space requirements of the planetary gear set.

Die Drehmomentübertragungseinrichtungen oder Kupplungen 24, 26, 28 und Bremsen 30, 32, 34 und 36 sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Gehäuses. Die Kupplungen 24, 26, 28 und Bremsen 30, 32 und 36 sind Mechanismen vom Reib-, Klauen- oder Synchroneinrichtungstyp oder dergl., während die Bremse 34 eine SOWC ist. Die erste Kupplung 24 ist selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 52 zu verbinden. Die zweite Kupplung 26 ist selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der vierten Welle oder dem vierten Verbindungselement 48 zu verbinden. Die dritte Kupplung 28 ist selektiv einrückbar, um die siebte Welle oder das siebte Verbindungselement 56 mit der achten Welle oder dem achten Verbindungselement 58 zu verbinden. Die erste Bremse 30 ist selektiv einrückbar, um die fünfte Welle oder das fünfte Verbindungselement 52 mit dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 52 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die zweite Bremse 32 ist selektiv einrückbar, um die siebte Welle oder das siebte Verbindungselement 56 mit dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 56 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die dritte Bremse oder SOWC 34 ist selektiv einrückbar, um die achte Welle oder das achte Verbindungselement 58 mit dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 58 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die vierte Bremse 36 ist selektiv einrückbar, um die erste Welle oder das erste Verbindungselement 42 mit dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 42 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken.The torque-transmitting devices or clutches 24, 26, 28 and brakes 30, 32, 34 and 36 selectively connect the shafts or connecting elements, the elements of the planetary gear sets and the housing. The clutches 24, 26, 28 and brakes 30, 32 and 36 are friction, dogbone or synchronizer type mechanisms or the like, while the brake 34 is a SOWC. The first clutch 24 is selectively engageable to connect the input shaft or member 12 to the fifth shaft or connecting member 52 . The second clutch 26 is selectively engageable to connect the input shaft or member 12 to the fourth shaft or connecting member 48 . The third clutch 28 is selectively engageable to connect the seventh shaft or connecting member 56 to the eighth shaft or connecting member 58 . The first brake 30 is selectively engageable to connect the fifth shaft or connecting member 52 to the transmission housing 50 and thus restrict rotation of the member 52 relative to the transmission housing 50 . The second brake 32 is selectively engageable to connect the seventh shaft or connecting member 56 to the transmission housing 50 and thus restrict rotation of the member 56 relative to the transmission housing 50 . The third brake or SOWC 34 is selectively engageable to connect the eighth shaft or connecting member 58 to the transmission housing 50 and thus restrict rotation of the member 58 relative to the transmission housing 50 . The fourth brake 36 is selectively engageable to connect the first shaft or connecting member 42 to the transmission housing 50 and thus restrict rotation of the member 42 relative to the transmission housing 50 .

Die SOWC 34 umfasst im Allgemeinen einen Einwegkupplungsmechanismus 70 und einen Sperrmechanismus 72. Der Kupplungsmechanismus 70 umfasst im Allgemeinen einen Eingang 74, der mit dem Getriebegehäuse 50 verbunden ist, und einen Ausgang 76, der mit der achten Welle oder dem achten Verbindungselement 58 verbunden ist. Der Kupplungsmechanismus 70 kann irgendein Typ von Einwegkupplung sein, die Wälzkörper-, Klinken-, Spreizkörper-, mechanische Dioden- und Kipphebelkupplungen umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Der Sperrmechanismus 72 sperrt und entsperrt den Kupplungsmechanismus 70 selektiv und kann Sperrmechanismen vom Kipphebel-, Dioden-, Streben- oder Klauenkupplungstyp umfassen.The SOWC 34 generally includes a one-way clutch mechanism 70 and a lockup mechanism 72. The clutch mechanism 70 generally includes an input 74 connected to the transmission housing 50 and an output 76 connected to the eighth shaft or link 58. The clutch mechanism 70 may be any type of one-way clutch including, but not limited to, roller, pawl, spacer, mechanical diode, and toggle clutches. The locking mechanism 72 selectively locks and unlocks the clutch mechanism 70 and may include toggle, diode, strut, or dog clutch type locking mechanisms.

Wenn die SOWC 34 entsperrt ist, arbeitet die SOWC 34 in gleicher Weise wie eine traditionelle Einwegkupplung, bei der der Ausgang 76 relativ zu dem Eingang 74 in einer ersten Drehrichtung frei rotieren kann, aber relativ zu dem Eingang 74 in einer zweiten entgegengesetzten Drehrichtung nicht frei rotieren kann. Wenn der Sperrmechanismus 72 eingerückt oder gesperrt ist, kann der Ausgang 76 relativ zu dem Eingang 74 in keiner der beiden Drehrichtungen rotieren. Es ist anzumerken, dass die SOWC 34 bis zu vier Betriebsmodi umfassen kann. Zum Beispiel kann die SOWC 34 auch eine offene Stellung umfassen. In der offenen Stellung entsperrt der Sperrmechanismus 72 den Ausgang 76 in beiden Drehrichtungen von dem Eingang 74. Die SOWC 34 kann auch eine weitere entsperrte Stellung umfassen, in der die SOWC 34 zulässt, dass der Ausgang 76 relativ zu dem Eingang 74 in der zweiten Drehrichtung frei rotieren kann, aber nicht zulässt, dass der Ausgang 76 relativ zu dem Eingang 74 in der ersten Drehrichtung frei rotieren kann.When the SOWC 34 is unlocked, the SOWC 34 operates in the same manner as a traditional one-way clutch in which the output 76 is free to rotate relative to the input 74 in a first rotational direction, but not free to rotate relative to the input 74 in a second, opposite rotational direction can rotate. When the locking mechanism 72 is engaged or locked, the output 76 cannot rotate relative to the input 74 in either rotational direction. It is noted that the SOWC 34 may include up to four modes of operation. For example, the SOWC 34 may also include an open position. In the open position, the locking mechanism 72 unlocks the output 76 in either rotational direction from the input 74. The SOWC 34 may also include another unlocked position in which the SOWC 34 allows the output 76 to rotate relative to the input 74 in the second rotational direction is free to rotate but does not allow the output 76 to be free to rotate relative to the input 74 in the first direction of rotation.

Die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 ist ständig mit einem Drehmomentwandler, wie die Startvorrichtung 80, verbunden, und die Ausgangswelle oder das Ausgangselement 22 ist ständig mit einem Ausgangstransfermechanismus 90 verbunden. Die Startvorrichtung 80 umfasst einen Torus 82, der in einem Gehäuse 81 enthalten ist, das mit dem Getriebegehäuse 50 gekoppelt ist. Der Torus 82 ist mit einem Leitrad durch eine Einwegkupplung 84 verbunden, die sicherstellt, dass der Torus in nur einer Richtung rotiert. Der Torus 82 ist auch mit der Kraftmaschine des Kraftfahrzeugs durch eine Welle oder ein Element 85 verbunden. Die Startvorrichtung 80 umfasst ferner eine doppelte Feder/Dämpfer-Baugruppe 86 mit zwei Federn/Dämpfern 86A und 86B. Die Feder/Dämpfer-Baugruppe 86 ist mittels einer Kupplung 87 selektiv mit dem Torus 82 gekoppelt, um Schwingungsübertragung auf das Getriebe 10 zu minimieren. Ferner wird Drehmoment von der Kraftmaschine auf das Getriebe 10 übertragen, wenn die Kupplung 87 eingerückt ist. Bei anderen Implementierungen kann die Startvorrichtung 80 eine Fluidkupplung umfassen, die einer Schlupfwirkung ausgesetzt und optional mit einer Überbrückungskupplung, einer Reibkupplung vom nassen oder trockenen Typ oder einer P2-Elektromotorvorrichtung versehen ist.The input shaft or member 12 is permanently connected to a torque converter such as the starter 80 and the output shaft or member 22 is permanently connected to an output transfer mechanism 90 . The launcher 80 includes a torus 82 contained within a housing 81 coupled to the transmission case 50 . The torus 82 is connected to a stator by a one-way clutch 84 which ensures that the torus rotates in only one direction. The torus 82 is also connected to the motor vehicle engine by a shaft or member 85 . The starter 80 further includes a dual spring/damper assembly 86 having two springs/ dampers 86A and 86B. The spring/damper assembly 86 is selectively coupled to the torus 82 by a clutch 87 to minimize vibration transmission to the transmission 10 . Further, torque is transferred from the engine to the transmission 10 when the clutch 87 is engaged. In other implementations, the starting device 80 may include a fluid coupling subjected to a slipping action and optionally provided with a lock-up clutch, a wet or dry type friction clutch, or a P2 electric motor device.

Der Transfermechanismus 90 ist mittels eines Paares Kettenräder 92 und 94, die mittels einer Kette 96 miteinander verbunden sind, mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 22 gekoppelt. Unter Bezugnahme auf 3B umfasst der Transfermechanismus 90 einen Planetenradsatz mit einem Sonnenradelement 98A, einem Hohlradelement 98C und einem Planetenradträgerelement 98B, das einen Satz Planetenräder 98D drehbar lagert. Das Sonnenradelement 98A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer Welle oder einem Verbindungselement 100 verbunden. Das Hohlradelement 98C ist mit dem Getriebegehäuse 50 verbunden. Das Planetenträgerelement 98B ist zur gemeinsamen Rotation mit einem offenen Differenzial, wie etwa einer Ritzel/Zahnrad-Baugruppe 102, verbunden. Die Planetenräder 98D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 98A als auch dem Hohlradelement 98C zu kämmen.The transfer mechanism 90 is coupled to the output shaft or member 22 by a pair of sprockets 92 and 94 which are interconnected by a chain 96 . With reference to 3B the transfer mechanism 90 includes a planetary gear set having a sun gear member 98A, a ring gear member 98C and a planet carrier member 98B which rotatably supports a set of planet gears 98D. The sun gear member 98A is connected to a shaft or link 100 for common rotation. Ring gear member 98C is connected to transmission housing 50 . The planet carrier member 98B is connected to an open differential such as a pinion and gear assembly 102 for common rotation. The planet gears 98D are each configured to mesh with both the sun gear member 98A and the ring gear member 98C.

Die Ritzel/Zahnrad-Baugruppe 102 umfasst einen Stift 114, der mit einem Satz Ritzelrädern 122 derart in Eingriff steht, dass Drehmoment von dem Getriebe 10 durch die Ritzel/Zahnrad-Baugruppe auf einen Satz Achsen 106 und 108 übertragen wird, die die Vorderräder des Kraftfahrzeugs antreiben. Der Transfermechanismus 90 umfasst ferner ein Paar Mechanismen 110 und 112, die mit jeweiligen Kerbzähnen derart in Eingriff stehen, dass das Getriebe 10 zur Verwendung in einem Allrad-Antriebsmodus geeignet ist.The pinion and gear assembly 102 includes a pin 114 which engages a set of pinion gears 122 such that torque is transmitted from the transmission 10 through the pinion and gear assembly to a set of axles 106 and 108 which carry the front wheels of the drive motor vehicle. The transfer mechanism 90 further includes a pair of mechanisms 110 and 112 which engage respective splines such that the transmission 10 is suitable for use in an all-wheel drive mode.

In einer anderen Anordnung ist der Zweiachsen-Kettenmechanismus 90 durch einen Dreiachsen-Zahnradtransfermechanismus 190, der in 3A gezeigt ist, ersetzt. Der Transfermechanismus 190 umfasst ein Satz Zahnräder 192, 194 und 196, die mit einem großen Hohlrad 198 gekoppelt sind. Das große Hohlrad 198 ist an einer Welle 202 angebracht, die durch einen Satz Lager 204 gelagert ist. Ein kleineres Hohlrad 200 ist auch an der Welle 202 derart angebracht, dass es eine Vervielfacherwirkung zwischen dem großen Hohlrad 198 und dem kleinen Hohlrad 200 gibt. Drehmoment wird von dem Zahnrad 200 auf ein anderes Zahnrad 206 übertragen, das wiederum eine Welle oder ein Element 208 rotiert. Die Welle oder das Element 208 ist mit der Ritzel/Zahnrad-Baugruppe 102 verbunden. Die Komponenten und die Arbeitsweise der Ritzel/Zahnrad-Baugruppe 102 ist die gleiche wie die oben anhand des Zweiachsen-Kettentransfermechanismus beschriebene.In another arrangement, the two-axis chain mechanism 90 is coupled by a three-axis gear transfer mechanism 190 shown in FIG 3A shown is replaced. The transfer mechanism 190 includes a set of gears 192, 194 and 196 coupled to a large ring gear 198. As shown in FIG. The large ring gear 198 is attached to a shaft 202 supported by a set of bearings 204 . A smaller ring gear 200 is also attached to the shaft 202 such that there is a multiplier effect between the large ring gear 198 and the small ring gear 200 . Torque is transferred from gear 200 to another gear 206 which in turn rotates a shaft or member 208 . Shaft or member 208 is connected to pinion/gear assembly 102 . The components and operation of the pinion/gear assembly 102 is the same as that described above for the two-axis chain transfer mechanism.

Nun wird unter Bezugnahme auf 2 und 4 die Arbeitsweise des Neunganggetriebes 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 neun Vorwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnissen und einem Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis zu übertragen. Jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -drehmomentverhältnis wird durch Einrückung von zwei Drehmomentübertragungseinrichtungen (d.h. erste Kupplung 24, zweite Kupplung 26, dritte Kupplung 28, erste Bremse 30, zweite Bremse 32, dritte Bremse 34 und vierte Bremse 36) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird. 4 ist eine Schalttabelle, die die verschiedenen Kombinationen von Drehmomentübertragungseinrichtungen darstellt, die aktiviert oder eingerückt werden, um die verschiedenen Gangzustände zu erreichen. Ein „X“ in dem Kasten bedeutet, dass die besondere genannte Kupplung oder Bremse eingerückt ist, 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. Natürlich sind andere Übersetzungsverhältnisse abhängig von dem gewählten Zahnraddurchmesser, der gewählten Zahnradzähnezahl und der gewählten Zahnradkonfiguration erreichbar.Now, referring to 2 and 4 the operation of the nine-speed transmission 10 is described. It will be appreciated that the transmission 10 is capable of transferring torque from the input shaft or member 12 to the output shaft or member 22 in nine forward speed or torque ratios and one reverse speed or torque ratio. Each forward and reverse speed or torque ratio is achieved by engagement of two torque-transmitting devices (ie, first clutch 24, second clutch 26, third clutch 28, first brake 30, second brake 32, third brake 34, and fourth brake 36) as follows is explained. 4 FIG. 12 is a shift table depicting the various combinations of torque-transmitting devices that are activated or engaged to achieve the various gear states. An "X" in the box means that the particular clutch or brake named is engaged to achieve the desired gear state. Actual numerical gear ratios of the various gear states are also shown, although it should be understood that these numerical values are exemplary only and that they can be adjusted over considerable ranges to accommodate different applications and operating criteria of the transmission 10. Of course, other gear ratios are achievable depending on the gear diameter, gear tooth count, and gear configuration selected.

In der Schalttabelle von 4 ist der Einrückungszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungseinrichtungen in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse des Getriebes 10 veranschaulicht. Dementsprechend wird ein Rückwärtsgang durch die Einrückung oder Aktivierung der ersten Kupplung 24 und der SOWC 34 hergestellt. Die erste Kupplung 24 verbindet die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 52. Die dritte Bremse 34 verbindet die achte Welle oder das achte Verbindungselement 58 mit dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 58 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Gleichermaßen werden die neun Vorwärtsgänge durch unterschiedliche Kombinationen einer Kupplungs- und Bremseneinrückung erreicht, wie es in 4 gezeigt ist.In the switching table of 4 Illustrated is the state of engagement of the various torque-transmitting devices in each of the available forward and reverse speeds or gear ratios of the transmission 10. Accordingly, reverse gear is established through the engagement or activation of the first clutch 24 and the SOWC 34 . The first clutch 24 connects the input shaft or member 12 to the fifth shaft or link 52. The third brake 34 connects the eighth shaft or link 58 to the transmission case 50 to prevent rotation of the member 58 relative to the transmission case 50 to restrict. Likewise, the nine forward speeds are achieved through different combinations of clutch and brake engagement, as shown in 4 is shown.

Claims

Transmission (10) comprising: a gear housing (50); an input member (12); an output element (22); a first, second, third and fourth planetary gear set (14, 16, 18, 20); the first, second and third planetary gear sets (14, 16, 18) each including a sun gear (14C, 16A, 18A), a ring gear (14A, 16C, 18C) and a planet carrier (14B, 16B, 18B), and the fourth Planetary gear set (20) comprises only a sun gear (20A) and a planetary carrier (20B), the planetary carriers (18B, 20B) of the third and fourth planetary gear sets (18, 20) being rotationally coupled to one another. wherein the sun gear (20A) of the fourth planetary gear set (20) and the sun gear (18A) and ring gear (18C) of the third planetary gear set (18) each mesh with a set of common stepped pinions (18D), the input element (12) constantly being connected the sun gear (16A) of the second planetary gear set (16) is connected and the output element (22) is constantly connected to the planet carrier (14B) of the first planetary gear set (14) and the ring gear (18C) of the third planetary gear set (18), a connecting element (44) which continuously connects the ring gear (14A) of the first planetary gear set (14) to the planetary carrier (16B) of the second planetary gear set (16); and seven torque-transmitting devices (24, 26, 28, 30, 32, 34, 36), of which a first (24) is selectively engageable to connect the sun gear (18A) of the third planetary gear set (18) with the sun gear (16A) of the second planetary gear set (16) and the input member (12), a second (26) is selectively engageable to connect the ring gear (16C) of the second planetary gear set (16), the planetary carrier (18B) of the third planetary gear set (18) and the planetary carrier (20B) of the fourth planetary gear set (20) with the sun gear (16A ) of the second planetary gear set (16) and the input element (12), a third (28) is selectively engageable to the ring gear (16C) of the second planetary gear set (16), the planetary carrier (18B) of the third planetary gear set and the planetary carrier (20B) of the fourth planetary gear set (20) with the sun gear (20A) of the fourth connecting the planetary gear set (20), a fourth (30) being selectively engageable to connect the sun gear (18A) of the third planetary gear set (18) to the transmission housing (50), a fifth (32) being selectively engageable to connect the sun gear ( 20A) of the fourth planetary gear set (20) to be connected to the transmission housing (50), a sixth (34) is a selectable one-way clutch that is selectively engageable to the planet carrier (18B) of the third planetary gear set (18), the planet carrier (20B) of the fourth planetary gear set (20) and the ring gear (16C) of the second planetary gear set (16 ) to be connected to the gearbox housing (50), a seventh (36) is selectively engageable to connect the sun gear (14C) of the first planetary gear set (14) to the transmission housing (50), said torque-transmitting devices (24, 26, 28, 30, 32, 34, 36) being selectively engageable in combinations of two to establish nine forward speed ratios and one reverse speed ratio between said input member (12) and said output member (22).