DE102013201601B4

DE102013201601B4 - ten-speed gearbox

Info

Publication number: DE102013201601B4
Application number: DE102013201601.8A
Authority: DE
Inventors: Edward W. Mellet; Andrew W. Phillips; James M. Hart
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2033-02-01
Also published as: DE102013201601A1

Abstract

Getriebe (10), umfassend:
ein Getriebegehäuse (50);
ein Eingangselement (12);
ein Ausgangselement (22);
einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz (14, 16, 18, 20), die jeweils ein Sonnenradelement (14A, 16C, 18C, 20C), ein Planetenträgerelement (14B, 16B, 18A, 20B) und ein Hohlradelement (14C, 16A, 18B, 20A) aufweisen, wobei das Planetenträgerelement (18A) des dritten Planetenradsatzes (18) einen ersten Satz Planetenräder (18D) und einen zweiten Satz Planetenräder (18E) drehbar lagert, wobei der erste Satz Planetenräder (18D) derart konfiguriert ist, dass ein jedes Planetenrad (18D) mit sowohl dem Sonnenradelement (18C) als auch dem zweiten Satz Planetenräder (18E) kämmt und der zweite Satz Planetenräder (18E) derart konfiguriert ist, dass ein jedes Planetenrad (18E) mit sowohl dem Hohlradelement (18B) als auch dem ersten Satz Planetenräder (18D) kämmt, wobei das Ausgangselement (22) ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Planetenträgerelement (20B) des vierten Planetenradsatzes (20) und dem Hohlradelement (18B) des dritten Planetenradsatzes (18) verbunden ist;
ein Verbindungselement (44), das das Planetenträgerelement (14B) des ersten Planetenradsatzes (14) ständig mit dem Sonnenradelement (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) verbindet; und
sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (24, 26, 28, 30, 32, 34), von denen ein erster (24) selektiv einrückbar ist, um das Planetenträgerelement (18A) des dritten Planetenradsatzes (18) und das Planetenträgerelement (16B) des zweiten Planetenradsatzes (16) mit dem Sonnenradelement (20C) des vierten Planetenradsatzes (20) zu verbinden,
ein zweiter (26) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenradelement (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) und das Planetenträgerelement (14B) des ersten Planetenradsatzes (14) mit dem Sonnenradelement (20C) des vierten Planetenradsatzes (20) zu verbinden,
ein dritter (28) selektiv einrückbar ist, um das Hohlradelement (14C) des ersten Planetenradsatzes (14) und das Eingangselement (12) mit dem Sonnenradelement (20C) des vierten Planetenradsatzes (20) zu verbinden, ein vierter (30) selektiv einrückbar ist, um das Hohlradelement (16A) des zweiten Planetenradsatzes (16) und das Hohlradelement (20A) des vierten Planetenradsatzes (20) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden,
ein fünfter (32) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenradelement (16C) des zweiten Planetenradsatzes (16) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden, und
ein sechster (34) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenradelement (14A) des ersten Planetenradsatzes (14) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden,
wobei die sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (24, 26, 28, 30, 32, 34) selektiv in Kombinationen von dreien einrückbar sind, um zehn Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement (12) und dem Ausgangselement (22) herzustellen.

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) each having a sun gear member (14A, 16C, 18C, 20C), a planet carrier member (14B, 16B, 18A, 20B) and a ring gear member (14C, 16A, 18B, 20A), wherein the planet carrier element (18A) of the third planetary gear set (18) rotatably supports a first set of planetary gears (18D) and a second set of planetary gears (18E), the first set of planetary gears (18D) being configured such that each planetary gear (18D) meshes with both the sun gear element (18C) and the second set of planetary gears (18E) and the second set of planetary gears (18E) is configured such that each planetary gear (18E) meshes with both the ring gear element (18B) and meshes with both the first set of planetary gears (18D), the output member (22) being continuously connected for common rotation with the planet carrier member (20B) of the fourth planetary gear set (20) and the ring gear member (18B) of the third planetary gear set (18);
a connecting member (44) continuously connecting the planet carrier member (14B) of the first planetary gear set (14) to the sun gear member (18C) of the third planetary gear set (18); and
six torque-transmitting mechanisms (24, 26, 28, 30, 32, 34), of which a first (24) is selectively engageable to connect the planetary carrier member (18A) of the third planetary gear set (18) and the planetary carrier member (16B) of the second planetary gear set (16) with the sun gear member (20C) of the fourth planetary gear set (20),
a second (26) is selectively engageable to connect the sun gear member (18C) of the third planetary gear set (18) and the planet carrier member (14B) of the first planetary gear set (14) with the sun gear member (20C) of the fourth planetary gear set (20),
a third (28) is selectively engageable to connect the ring gear member (14C) of the first planetary gear set (14) and the input member (12) to the sun gear member (20C) of the fourth planetary gear set (20), a fourth (30) is selectively engageable to connect the ring gear member (16A) of the second planetary gear set (16) and the ring gear member (20A) of the fourth planetary gear set (20) to the transmission housing (50),
a fifth (32) is selectively engageable to connect the sun gear member (16C) of the second planetary gear set (16) to the transmission housing (50), and
a sixth (34) is selectively engageable to connect the sun gear member (14A) of the first planetary gear set (14) to the transmission housing (50),
said six torque-transmitting mechanisms (24, 26, 28, 30, 32, 34) being selectively engageable in combinations of three to establish ten forward speed ratios and one reverse speed ratio between said input member (12) and said output member (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, das zehn Gänge, vier Planetenradsätze und sechs Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist.The invention relates to a transmission that has ten gears, four planetary gear sets and six 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 oder Gänge 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 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 des ruhigen Betriebes 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.Although 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 quiet operation, 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.

Aus der DE 20 2010 007 467 A1 offenbart verschiedene Zehnganggetriebe mit vier Planetenradsätzen und sechs Drehmomentübertragungsmechanismen. Die geschalteten und ständigen Verbindungen zwischen den Elementen der Planetenradsätze unterscheiden sich aber von denen der vorliegenden Erfindung. So gibt es beispielsweise keine ständige Verbindung zwischen zwei Elementen der Planetenradsätze, die nicht auch noch gekuppelt mit anderen Elementen der Planetenradsätze, dem Getriebegehäuse oder ständig mit dem Eingangselement oder dem Ausgangselement verbunden sind.From the DE 20 2010 007 467 A1 discloses various ten-speed transmissions having four planetary gear sets and six torque-transmitting mechanisms. However, the switched and permanent connections between the elements of the planetary gear sets differ from those of the present invention. For example, there is no permanent connection between two members of the planetary gear sets that are not also coupled to other members of the planetary gear sets, the transmission housing, or permanently connected to the input member or the output member.

Aus der nachveröffentlichten DE 10 2010 039 863 A1 sind Neunganggetriebe mit vier Planetenradsätzen und sechs Drehmomentübertragungsmechanismen bekannt. Auch bei diesen Getrieben gibt es keine ständige Verbindung zwischen zwei Elementen der Planetenradsätze, die zudem nicht auch mit anderen Elementen der Planetenradsätze, dem Getriebegehäuse gekuppelt verbunden sind oder mit dem Eingangselement oder dem Ausgangselement ständig verbunden sind.From the post-published DE 10 2010 039 863 A1 Nine speed transmissions with four planetary gear sets and six torque-transmitting mechanisms are known. In these transmissions, too, there is no permanent connection between two elements of the planetary gear sets, which, moreover, are not also coupled to other elements of the planetary gear sets, the transmission housing or are permanently connected to the input element or the output element.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Zehnganggetriebe zur Verfügung zu stellen.It is the object of the invention to provide an alternative ten-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 des Zehnganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Darstellung des Zehnganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung; und
3 ist eine Schalttabelle, die den Einrückungszustand der verschiedenen Drehmomentübertragungselemente in jedem der verfügbaren Vorwärts- und Rückwärtsgänge oder -übersetzungsverhältnisse des in den 1, 2 und 3 veranschaulichten Getriebes darstellt;

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

1 Fig. 12 is a lever diagram of the ten speed transmission according to the present invention;
2 Figure 12 is a schematic representation of the ten speed transmission according to the present invention; and
3 1 is a shift table showing the state of engagement of the various torque-transmitting elements in each of the available forward and reverse speeds or gear ratios of the vehicle shown in FIGS 1 , 2 and 3 illustrated transmission;

In 1 ist das erfindungsgemäße Zehnganggetriebe 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. Daher 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 Kopplungseinrichtungen oder Verbindungen zwischen den Knoten der verschiedenen Planetenradsätze sind durch dünne, horizontale Linien veranschaulicht, und Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie Kupplungen und Bremsen, sind als ineinander greifende Finger dargestellt.In 1 10 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. 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 coupling devices or connections between the nodes of the various planetary gear sets are illustrated by thin, horizontal lines, and torque-transmitting devices, such as clutches and brakes, are illustrated as 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. In dem Hebeldiagramm von 1 weist der erste Planetenradsatz 14 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. Der dritte Planetenradsatz 18 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 18A, einen zweiten Knoten 18B und einen dritten Knoten 18C. Der vierte Planetenradsatz 20 weist drei Knoten auf: einen ersten Knoten 20A, einen zweite Knoten 20B und einen dritten Knoten 20C.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. In the lever diagram of FIG 1 For example, 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. The third planetary gear set 18 has three nodes: a first node 18A, a second node 18B, and a third node 18C. The fourth planetary gear set 20 has three nodes: a first node 20A, a second node 20B, and a third node 20C.

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

Eine erste Kupplung 24 verbindet den zweiten Knoten 16B des zweiten Planetenradsatzes 16 und den ersten Knoten 18A des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20. Eine zweite Kupplung 26 verbindet den zweiten Knoten 14B des ersten Planetenradsatzes 14 und den dritten Knoten 18C des dritten Planetenradsatzes 18 selektiv mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20. Eine dritte Kupplung 28 verbindet den dritten Knoten 14C des ersten Planetenradsatzes 14 und das Eingangselement 12 selektiv mit dem dritten Knoten 20C des vierten Planetenradsatzes 20. Eine erste Bremse 30 verbindet den ersten Knoten 16A des zweiten Planetenradsatzes 16 und den ersten Knoten 20A des vierten Planetenradsatzes 20 selektiv mit einem Getriebegehäuse 50. Eine zweite Bremse 32 verbindet den dritten Knoten 16C des zweiten Planetenradsatzes 16 selektiv mit dem Getriebegehäuse 50. Eine dritte Bremse 34 verbindet den ersten Knoten 14A des ersten Planetenradsatzes 14 selektiv mit dem Getriebegehäuse 50.A first clutch 24 selectively connects the second node 16B of the second planetary gear set 16 and the first node 18A of the third planetary gear set 18 with the third node 20C of the fourth planetary gear set 20. A second clutch 26 connects the second node 14B of the first planetary gear set 14 and the third node 18C of the third planetary gear set 18 selectively with the third node 20C of the fourth planetary gear set 20. A third clutch 28 connects the third node 14C of the first planetary gear set 14 and the input member 12 selectively with the third node 20C of the fourth planetary gear set 20. A first brake 30 connects the first node 16A of the second planetary gear set 16 and the first node 20A of the fourth planetary gear set 20 selectively with a transmission housing 50. A second brake 32 selectively connects the third node 16C of the second planetary gear set 16 with the transmission housing 50. A third brake 34 connects the first node 14A of the first pla gear set 14 selectively with the transmission housing 50.

2 stellt ein Prinzipdiagramm des Zehnganggetriebes 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In 2 wird die Nummerierung aus dem Hebeldiagramm von 1 übernommen. Die Kupplungen und Kopplungseinrichtungen sind entsprechend dargestellt, wohingegen die Knoten der Planetenradsätze nun als Komponenten von Planetenradsätzen, wie Sonnenräder, Hohlräder, Planetenräder und Planetenradträger, erscheinen. 2 Figure 12 illustrates a schematic diagram of the ten speed transmission 10 according to the present invention 2 becomes the numbering from the lever diagram of 1 accepted. The clutches and coupling devices 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 gear carriers.

Der Planetenradsatz 14 umfasst ein Sonnenradelement 14A, ein Hohlradelement 14C und ein Planetenradträgerelement 14B, das einen Satz Planetenräder 14D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 14A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer ersten Welle oder einem ersten Verbindungselement 42 verbunden. Das Hohlradelement 14C ist zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle oder dem Eingangselement 12 verbunden. Das Planetenträgerelement 14B ist zur gemeinsamen Rotation mit einer zweiten Welle oder einem zweiten Verbindungselement 44 verbunden. Die Planetenräder 14D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 14A als auch dem Hohlradelement 14C zu kämmen.The planetary gear set 14 includes a sun gear member 14A, a ring gear member 14C, and a planet carrier member 14B which rotatably supports a set of planet gears 14D (only one of which is shown). The sun gear member 14A is coupled to a first shaft or link 42 for common rotation. The ring gear member 14C is connected to the input shaft or member 12 for common rotation. The planetary carrier member 14B is coupled to a second shaft or link 44 for common rotation. The planet gears 14D are each configured to mesh with both the sun gear member 14A and the ring gear member 14C.

Der Planetenradsatz 16 umfasst ein Sonnenradelement 16C, ein Hohlradelement 16A und ein Planetenradträgerelement 16B, das einen Satz Planetenräder 16D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 16C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer dritten Welle oder einem dritten Verbindungselement 46 verbunden. Das Hohlradelement 16A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 48 verbunden. Das Planetenträgerelement 16B ist zur gemeinsamen Rotation mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 52 verbunden. Die Planetenräder 16D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 16C als auch dem Hohlradelement 16A zu kämmen.The planetary gear set 16 includes a sun gear member 16C, a ring gear member 16A, and a planet carrier member 16B which rotatably supports a set of planet gears 16D (only one of which is shown). The sun gear member 16C is connected to a third shaft or link 46 for common rotation. The ring gear member 16A is connected to a fourth shaft or link 48 for common rotation. The planet carrier member 16B is connected to the fifth shaft or link 52 for common rotation. The planet gears 16D are each configured to mesh with both the sun gear member 16C and the ring gear member 16A.

Der Planetenradsatz 18 umfasst ein Sonnenradelement 18C, ein Hohlradelement 18B und ein Planetenradträgerelement 18A, das einen ersten Satz Planetenräder 18D (von denen nur eines gezeigt ist) und einen zweiten Satz Planetenräder 18E (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 18C ist zur gemeinsamen Rotation mit der zweiten Welle oder dem zweiten Verbindungselement 44 und einer sechsten Welle oder einem sechsten Verbindungselement 54 verbunden. Das Hohlradelement 18A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer siebten Welle oder einem siebten Verbindungselement 56 verbunden. Das Planetenträgerelement 18A ist zur gemeinsamen Rotation mit der fünften Welle oder dem fünften Verbindungselement 52 und mit einer achten Welle oder einem achten Verbindungselement 58 verbunden. Der erste Satz Planetenräder 18D ist derart konfiguriert, dass ein jedes mit sowohl dem Sonnenradelement 18C als auch dem zweiten Satz Planetenräder 18E kämmt. Der zweite Satz Planetenräder 18E ist derart konfiguriert, dass ein jedes mit sowohl dem Hohlradelement 18B als auch dem ersten Satz Planetenräder 18D kämmt.The planetary gear set 18 includes a sun gear member 18C, a ring gear member 18B, and a planet carrier member 18A that rotatably supports a first set of planet gears 18D (only one shown) and a second set of planet gears 18E (only one shown). The sun gear member 18C is connected to the second shaft or link 44 and a sixth shaft or link 54 for common rotation. The ring gear member 18A is connected to a seventh shaft or link 56 for common rotation. The planet carrier member 18A is connected to the fifth shaft or link 52 and to an eighth shaft or link 58 for common rotation. The first set of planetary gears 18D is configured such that each meshes with both the sun gear member 18C and the second set of planetary gears 18E. The second set of planetary gears 18E is configured such that each meshes with both the ring gear member 18B and the first set of planetary gears 18D.

Der Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenradelement 20C, ein Hohlradelement 20A und ein Planetenradträgerelement 20B, das einen Satz Planetenräder 20D (von denen nur eines gezeigt ist) drehbar lagert. Das Sonnenradelement 20C ist zur gemeinsamen Rotation mit einer neunten Welle oder einem neunten Verbindungselement 60 und mit einer zehnten Welle oder einem zehnten Verbindungselement 62 verbunden. Das Hohlradelement 20A ist zur gemeinsamen Rotation mit einer vierten Welle oder einem vierten Verbindungselement 48 verbunden. Das Planetenträgerelement 20B ist zur gemeinsamen Rotation mit der siebten Welle oder dem siebten Verbindungselement 56 und mit der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 22 verbunden. Die Planetenräder 20D sind jeweils konfiguriert, um mit sowohl dem Sonnenradelement 20C als auch dem Hohlradelement 20A zu kämmen.The planetary gear set 20 includes a sun gear member 20C, a ring gear member 20A, and a planet carrier member 20B which rotatably supports a set of planet gears 20D (only one shown). The sun gear member 20C is connected to a ninth shaft or link 60 and to a tenth shaft or link 62 for common rotation. The ring gear member 20A is connected to a fourth shaft or link 48 for common rotation. The planet carrier member 20B is for common rotation with the seventh shaft or the seventh link 56 and connected to the output shaft or member 22 . The planet gears 20D are each configured to mesh with both the sun gear member 20C and the ring gear member 20A.

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 member 12 is permanently connected to an engine (not shown) or to a turbine of a torque converter (not shown). The output shaft or member 22 is permanently connected to the final drive unit or transfer case (not shown).

Die Drehmomentübertragungsmechanismen oder Kupplungen 24, 26, 28 und Bremsen 30, 32 und 34 sorgen für eine selektive Verbindung der Wellen oder Verbindungselemente, der Elemente der Planetenradsätze und des Gehäuses. Zum Beispiel ist die erste Kupplung 24 selektiv einrückbar, um die achte Welle oder das achte Verbindungselement 58 mit der zehnten Welle oder dem zehnten Verbindungselement 62 zu verbinden. Die zweite Kupplung 26 ist selektiv einrückbar, um die sechste Welle oder das sechste Verbindungselement 54 mit der zehnten Welle oder dem zehnten Verbindungselement 62 zu verbinden. Die dritte Kupplung 28 ist selektiv einrückbar, um die Eingangswelle oder das Eingangselement 12 mit der neunten Welle oder dem neunten Verbindungselement 60 zu verbinden. Die erste Bremse 30 ist selektiv einrückbar, um die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 48 mit dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 48 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die zweite Bremse 32 ist selektiv einrückbar, um die dritte Welle oder das dritte Verbindungselement 46 mit dem Getriebegehäuse 50 zu verbinden und somit eine Rotation des Elements 46 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die dritte Bremse 34 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 mechanisms or clutches 24, 26, 28 and brakes 30, 32 and 34 selectively connect the shafts or connecting elements, the elements of the planetary gear sets and the housing. For example, the first clutch 24 is selectively engageable to connect the eighth shaft or interconnecting member 58 with the tenth shaft or interconnecting member 62 . The second clutch 26 is selectively engageable to connect the sixth shaft or connecting member 54 to the tenth shaft or connecting member 62 . The third clutch 28 is selectively engageable to connect the input shaft or member 12 to the ninth shaft or connecting member 60 . The first brake 30 is selectively engageable to connect the fourth shaft or connecting member 48 to the transmission housing 50 and thus restrict rotation of the member 48 relative to the transmission housing 50 . The second brake 32 is selectively engageable to connect the third shaft or connecting member 46 to the transmission housing 50 and thus restrict rotation of the member 46 relative to the transmission housing 50 . The third brake 34 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 .

Nun wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 die Arbeitsweise 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 zehn Vorwärtsgängen oder Vorwärtsdrehmomentverhältnissen und einem Rückwärtsgang oder Rückwärtsdrehmomentverhältnis zu übertragen. Jeder Vorwärts- und Rückwärtsgang oder jedes Vorwärts- und Rückwärtsdrehmomentverhältnis wird durch Einrückung von dreien der Drehmomentübertragungsmechanismen (d.h. erste Kupplung 24, zweite Kupplung 26, dritte Kupplung 28, erste Bremse 30, zweite Bremse 32 und dritte Bremse 34) erzielt, wie es nachstehend erläutert wird. 3 ist eine Schalttabelle, 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 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 3 the operation of the ten-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 ten forward speeds or forward torque ratios and one reverse speed or reverse torque ratio. Each forward and reverse speed or torque ratio is achieved through engagement of three of the torque-transmitting mechanisms (ie, first clutch 24, second clutch 26, third clutch 28, first brake 30, second brake 32, and third brake 34), as explained below will. 3 FIG. 12 is a shift table that depicts 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 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.

Um zum Beispiel einen Rückwärtsgang herzustellen, werden die erste Kupplung 24, die erste Bremse 30 und die dritte Bremse 34 eingerückt oder aktiviert. Die erste Kupplung 24 verbindet die achte Welle oder das achte Verbindungselement 58 mit der zehnten Welle oder dem zehnten Verbindungselement 62. Die erste Bremse 30 verbindet die vierte Welle oder das vierte Verbindungselement 48 mit dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 48 relativ zu dem Getriebegehäuse 50 einzuschränken. Die dritte Bremse 34 verbindet die erste Welle oder das erste Verbindungselement 42 mit dem Getriebegehäuse 50, um eine Rotation des Elements 42 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.For example, to establish reverse gear, the first clutch 24, the first brake 30, and the third brake 34 are engaged or activated. The first clutch 24 connects the eighth shaft or link 58 to the tenth shaft or link 62. The first brake 30 connects the fourth shaft or link 48 to the transmission case 50 to prevent rotation of the member 48 relative to the Restrict gear housing 50. The third brake 34 connects the first shaft or connecting member 42 to the gear case 50 to restrict rotation of the member 42 relative to the gear case 50 . Likewise, the ten forward gear ratios are achieved through different combinations of clutch and brake engagement, as discussed in 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. It should be appreciated that the foregoing discussion of the operation and gear states of the ten speed transmission 10 assumes first and foremost that all clutches not specifically named are inactive or disengaged in a given gear state, and secondly during gear shifts, i.

Wechseln des Gangzustands, zwischen zumindest benachbarten Gangzuständen, eine in beiden Gangzuständen eingerückte oder aktivierte Kupplung eingerückt oder aktiviert bleiben wird.changing gear state, between at least adjacent gear states, a clutch engaged or activated in both gear states will remain engaged or activated.

Claims

Getriebe (10), umfassend: ein Getriebegehäuse (50); ein Eingangselement (12); ein Ausgangselement (22); einen ersten, zweiten, dritten und vierten Planetenradsatz (14, 16, 18, 20), die jeweils ein Sonnenradelement (14A, 16C, 18C, 20C), ein Planetenträgerelement (14B, 16B, 18A, 20B) und ein Hohlradelement (14C, 16A, 18B, 20A) aufweisen, wobei das Planetenträgerelement (18A) des dritten Planetenradsatzes (18) einen ersten Satz Planetenräder (18D) und einen zweiten Satz Planetenräder (18E) drehbar lagert, wobei der erste Satz Planetenräder (18D) derart konfiguriert ist, dass ein jedes Planetenrad (18D) mit sowohl dem Sonnenradelement (18C) als auch dem zweiten Satz Planetenräder (18E) kämmt und der zweite Satz Planetenräder (18E) derart konfiguriert ist, dass ein jedes Planetenrad (18E) mit sowohl dem Hohlradelement (18B) als auch dem ersten Satz Planetenräder (18D) kämmt, wobei das Ausgangselement (22) ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Planetenträgerelement (20B) des vierten Planetenradsatzes (20) und dem Hohlradelement (18B) des dritten Planetenradsatzes (18) verbunden ist; ein Verbindungselement (44), das das Planetenträgerelement (14B) des ersten Planetenradsatzes (14) ständig mit dem Sonnenradelement (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) verbindet; und sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (24, 26, 28, 30, 32, 34), von denen ein erster (24) selektiv einrückbar ist, um das Planetenträgerelement (18A) des dritten Planetenradsatzes (18) und das Planetenträgerelement (16B) des zweiten Planetenradsatzes (16) mit dem Sonnenradelement (20C) des vierten Planetenradsatzes (20) zu verbinden, ein zweiter (26) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenradelement (18C) des dritten Planetenradsatzes (18) und das Planetenträgerelement (14B) des ersten Planetenradsatzes (14) mit dem Sonnenradelement (20C) des vierten Planetenradsatzes (20) zu verbinden, ein dritter (28) selektiv einrückbar ist, um das Hohlradelement (14C) des ersten Planetenradsatzes (14) und das Eingangselement (12) mit dem Sonnenradelement (20C) des vierten Planetenradsatzes (20) zu verbinden, ein vierter (30) selektiv einrückbar ist, um das Hohlradelement (16A) des zweiten Planetenradsatzes (16) und das Hohlradelement (20A) des vierten Planetenradsatzes (20) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden, ein fünfter (32) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenradelement (16C) des zweiten Planetenradsatzes (16) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden, und ein sechster (34) selektiv einrückbar ist, um das Sonnenradelement (14A) des ersten Planetenradsatzes (14) mit dem Getriebegehäuse (50) zu verbinden, wobei die sechs Drehmomentübertragungsmechanismen (24, 26, 28, 30, 32, 34) selektiv in Kombinationen von dreien einrückbar sind, um zehn Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zwischen dem Eingangselement (12) und dem Ausgangselement (22) herzustellen.A transmission (10) comprising: a transmission housing (50); an input member (12); an output element (22); a first, second, third and fourth planet gear set (14, 16, 18, 20) each having a sun gear member (14A, 16C, 18C, 20C), a planet carrier member (14B, 16B, 18A, 20B) and a ring gear member (14C, 16A, 18B, 20A), wherein the planetary carrier member (18A) of the third planetary gear set (18) rotatably supports a first set of planetary gears (18D) and a second set of planetary gears (18E), the first set of planetary gears (18D) being configured such that each planetary gear (18D) is meshes with both the sun gear member (18C) and the second set of planetary gears (18E), and the second set of planetary gears (18E) is configured such that each planetary gear (18E) meshes with both the ring gear member (18B) and the first set of planetary gears (18D ) meshes, the output member (22) being continuously connected for common rotation with the planet carrier member (20B) of the fourth planetary gear set (20) and the ring gear member (18B) of the third planetary gear set (18); a connecting member (44) continuously connecting the planet carrier member (14B) of the first planetary gear set (14) to the sun gear member (18C) of the third planetary gear set (18); and six torque-transmitting mechanisms (24, 26, 28, 30, 32, 34), a first (24) of which is selectively engageable to engage the planetary carrier member (18A) of the third planetary gear set (18) and the planetary carrier member (16B) of the second planetary gear set ( 16) connectable to the sun gear member (20C) of the fourth planetary gear set (20), a second (26) being selectively engageable to connect the sun gear member (18C) of the third planetary gear set (18) and the planet carrier member (14B) of the first planetary gear set (14) with the sun gear member (20C) of the fourth planetary gear set (20), a third (28) is selectively engageable to connect the ring gear member (14C) of the first planetary gear set (14) and the input member (12) with the sun gear member (20C) of the fourth To connect planetary gear set (20), a fourth (30) is selectively engageable to the ring gear member (16A) of the second planetary gear set (16) and the ring gear member (20A) of the fourth planetary gear set (20) with the transmission case housing (50), a fifth (32) selectively engageable to connect the sun gear member (16C) of the second planetary gear set (16) to the transmission housing (50), and a sixth (34) selectively engageable to connect the sun gear member (14A) of the first planetary gear set (14) to the transmission case (50), the six torque-transmitting mechanisms (24, 26, 28, 30, 32, 34) being selectively engageable in combinations of three to provide ten forward gear ratios and one reverse gear ratio between to produce the input element (12) and the output element (22).