CN1087818C - 自动变速器 - Google Patents

Abstract

第1、第2行星齿轮机构(5、6)配置在同一轴线上，第3行星齿轮机构(16)配置在与上述轴线平行的另一轴线上，第1行星齿轮机构(5)的行星齿轮架(11)、齿圈(9)分别与第2行星齿轮机构(6)的齿圈(10)、行星齿轮架(12)连接，第1行星齿轮机构(5)的行星齿轮架(11)与第3行星齿轮机构(16)的齿圈(18)可传递动力地连接；结构中还包括输入构件(4)、第1离合器(C1)、第2离合器(C3)、输出构件(21)以及单向离合器(FO)。该结构具有短的轴长。

Description

自动变速器

本发明涉及车辆用自动变速器，特别是涉及一种以多组行星齿轮机构为主体构成的齿轮变速机构。

使用多组行星齿轮机构的变速装置的优点在于，不用改变齿轮的啮合即可进行变速，而且输入轴和输出轴可排列在同一轴线上。因此，这种变速装置多用于车辆用自动变速器。

车辆中发动机的搭载形式已知有横置形式。在这种车辆中自动变速器也采用横置形式，即中心轴线朝着车辆宽度方向地搭载自动变速器。因此，在横置式的自动变速器中，由于车宽尺寸小，所以轴长受到很大的限制。

因此，在现有的可设定变速档数多的横置式自动变速器中，在与输入轴同一轴线上设置行星齿轮机构，并在与其平行的中间轴上设置其它行星齿轮机构。其中一例记载于日本专利公报特开平4-302748号中。

在该自动变速器中，分别连接行星齿轮架与齿圈的2组单一小齿轮型(single pinion型)行星齿轮机构与输入轴配置在同一轴线上，并设有第1、第2、第3离合器，该第一离合器对以行星齿轮架为输出要素的第1行星齿轮机构的太阳齿轮输入，该第2离合器对第2行星齿轮机构的行星齿轮架输入，该第3离合器对第2行星齿轮机构的太阳齿轮输入。作为制动器装置，设有固定第2行星齿轮机构太阳齿轮的第1制动器以及固定第2行星齿轮机构的行星齿轮架和与其连接的第1行星齿轮机构齿圈的第2制动器。

在与输入轴平行的中间轴上设有1组单一小齿轮型的第3行星齿轮机构，其齿圈与上述第1行星齿轮机构的行星齿轮架通过中间齿轮对连接。该第3行星齿轮机构的行星齿轮架与中间轴相连。还设有将该行星齿轮架与太阳齿轮连接使其成一整体的第4离合器、固定太阳齿轮的单向离合器以及第3制动器。

因此，在上述公报中记载的自动变速器中，由配置在与输入轴同一轴线上的第1和第2行星齿轮机构设定属于缓慢传动状态的1档和2档以及处于直接状态的3档，而且以1档～3档将第3行星齿轮机构设定在缓慢传动状态。通过使第1和第2行星齿轮机构处于直接状态并使第3行星齿轮机构处于直接状态，设定属于直接档的4档；通过使第1和第2行星齿轮机构处于超速传动状态并使第3行星齿轮机构处于直接状态，设定属于超速传动档的5档。

在上述横置式自动变速器中，在1档～3档将第3行星齿轮机构置于缓慢传动状态，在4档和5档将第3行星齿轮机构置于直接状态，所以当在3档与4档之间变速时由第3行星齿轮机构发生变速。由于该第3行星齿轮机构的太阳齿轮通过单向离合器接受反力矩，所以在3档与4档间变速时使单向离合器产生作用。然而，通常的恒速行驶时设定的变速档为最高速档，行驶中车速、节气门开度一时的变化会导致从最高速档换到较低速档或从较低速档调到最高速档。

因此，频度最高的变速，在上述自动变速器中是4档与5档间的变速，该变速是所谓的离合器到离合器(clutch to clutch)变速，变速时使与第1和第2行星齿轮机构关联设置的第1离合器分离并使第2制动器接合。对于该离合器到离合器变速来说，由于针对一方的摩擦接合装置的液压需要控制另一方的磨擦接合装置的液压，所以不得不进行复杂的变速控制，上述自动变速器存在不得不频繁地进行该离合器到离合器变速的问题。

现有技术在不改变自动变速器的基本结构的情况下，改变可设定的变速档数。这是根据由零件的通用化来降低成本的要求进行的，一般是通过使超速传动部可拆装来改变可设定的变速档数。如用这一方法将上述现有的自动变速器改为前进4档的自动变速器，则可省去上述第3行星齿轮机构，通过中间齿轮对将第1行星齿轮的输出要素即行星齿轮架连接于中间轴。这样，可在5档自动变速器和4档自动变速器中，将包括变速箱在内的许多零件通用化。另外，可将4档自动变速器中的最高变速档设为变速比不到“1”的超速传动档。

然而，在具有上述第1和第2行星齿轮机构这2个行星齿轮机构的4档变速器中，由于这些行星齿轮机构和磨擦离合装置都并排配置在与输入轴同一轴线上，所以即使是4档自动变速器也存在轴长增大的问题。

本发明的主要目的在于提供一种变速控制和变速档数的改变易于进行而且轴长度短的自动变速器。

本发明的目的还在于实现可设定的变速档数不同的自动变速器之间的零件通用化。

本发明的目的还在于提供一种在行驶时的常用范围内易于进行变速控制的自动变速器。

本发明的自动变速器中，在太阳齿轮、齿圈以及行星齿轮架为三要素的第1和第2行星齿轮机构配置在同一轴线上，通过分别将第1行星齿轮机构中任意两个要素与第2行星齿轮机构中任意两个要素一对一地连接，由第1和第2行星齿轮机构构成四个回转要素，并且在与这些第1和第2行星齿轮机构的轴线平行的轴线上，配置以太阳齿轮、齿圈以及行星齿轮架为三要素的第3行星齿轮机构，上述四个回转要素中的第1回转要素与第3行星齿轮机构的三要素中的任意一个要素可传递动力地连接。本发明的自动变速器还具有输入构件、第1离合器装置、第2离合器装置、输出构件以及单向离合器。该输入构件用于输入驱动力；该第1离合器装置可将上述四个回转要素中的第2回转要素与上述输入构件选择性地连接；该第2离合器装置可将上述输入构件与上述四个回转要素中的第3回转要素选择性地连接；该输出构件连接于上述第3行星齿轮机构的三要素中的、与上述第1回转要素连接的要素以外的要素；该单向离合器配置在上述第3行星齿轮机构的三要素中任意一个要素与固定构件之间，并且当第3行星齿轮机构在上述输出构件高速回转的高速传动状态与低速回转的低速传动状态间切换时其接合状态也转变。

因此，在该自动变速器中，由于通过第3行星齿轮机构进行最高速档即4档与比其低1档的变速档之间的变速，将实现前进4档的多个行星齿轮机构分在两个轴上配置，所以可在整体上将轴长缩短。

本发明的自动变速器还具有可选择性地将上述输入构件与上述四个回转要素中的第4回转要素连接起来的第3离合器装置。

在具有这样结构的自动变速器中，可设定前进5档，并且可缩短整体轴长。

在本发明中，上述第1离合器装置与第2离合器装置也可配置在夹住上述第1行星齿轮机构及第2行星齿轮机构的两侧，与这些第1和第2行星齿轮机构在同一轴线上。

在具有第3离合器装置的场合，上述第1和第2行星齿轮机构以及第1～第3离合装置也可按第1离合器装置、第1行星齿轮机构、第2行星齿轮机构、第2离合器装置、第3离合器装置的顺序配置在同一轴线上。

具有这种结构的自动变速器，可根据第3离合器装置的有无变更为前进4档的前进5档的自动变速器，从而因零件的通用化而实现降低成本的目的。

本发明的自动变速器还具有单向离合器，该单向离合器与上述四个回转要素中的任一个连接，而且在由上述第1行星齿轮机构和第2行星齿轮机构设定的变速比为最大时进行接合。

因此，由于具有该单向离合器，可用单向离合器实施扭矩变动大的变速和变速频度高的变速，所以可防止变速冲击的恶化，而且变速控制也变得容易。

由以下详细说明并参照附图，可以更全面地理解本发明的以上及其它目的和新颖性特征。但是应当理解，附图仅作说明用，不对本发明进行限定。

下面对附图作简单说明。

图1为表示本发明第1实施例的示意图，

图2为将图1所示结构具体化的自动变速器的局部断面图，

图3为示于图2中的自动变速器的另一部分的断面图，

图4为表示图1所示自动变速器的接合动作表的图表，

图5为表示本发明另一实施例的示意图，

图6为将图5所示结构具体化的自动变速器的局部断面图，

图7为表示图5中自动变速器的接合动作表的图表。

下面参照附图对本发明进行具体说明。首先参照图1说明4档自动变速器的情形。在具有锁止离合器1的变扭器2的涡轮转子3上连接输入轴4。第1行星齿轮机构5与第2行星齿轮机构6排列在与该输入轴4同一轴线上。这些行星齿轮机构5、6是单一小齿轮型(single pinion型)的行星齿轮机构，它们分别将太阳齿轮7、8，配置在太阳齿轮7、8的同心圆上的内齿轮即齿圈9、10，以及支承与这些太阳齿轮7、8和齿圈9、10啮合的小齿轮的行星齿轮架11、12作为三要素。

在这些行星齿轮机构5、6中，图1右侧的第1行星齿轮机构5的行星齿轮架11与左侧的第2行星齿轮机构6的齿圈10一体回转地连接着，第1行星齿轮机构5的齿圈9与第2行星齿轮机构6的行星齿轮架12一体回转地连接着。因此，通过如上述那样连接第1行星齿轮机构5和第2行星齿轮机构6的行星齿轮架11、12与圈9、10，使结构中具有一体化的行星齿轮架11和齿圈10、行星齿轮架12和齿圈9、2个太阳齿轮7、8共4个回转要素。

设有将这些回转要素中的第1行星齿轮机构5的太阳齿轮7选择性地连接于输入轴4的多片式离合器(以下称之为第1离合器)C1。还设有将第2行星齿轮机构6的太阳齿轮8可选择地连接于输入轴4的多片式离合器(以下称之为第3离合器)C3。

在太阳齿轮8与壳体13之间设有作为制动装置的多片式制动器(以下称之为第1制动器)B1，该制动器B1可选择性地停止第2行星齿轮机构6的太阳齿轮8的回转。在齿圈9、行星齿轮架12与壳体13之间设有多片式制动器(以下称之为第2制动器)B2，它可选择性地停止相互一体化的第1行星齿轮机构5的齿圈9以及第2行星齿轮机构6的行星齿轮架12的回转。与该第2制动器B2并联地设置有单向离合器F1。

在另一回转要素即相互一体化的第1行星齿轮机构5的行星齿轮架11和第2行星齿轮机构6的齿圈10上，安装有中间传动齿轮14。

下面说明上述结构件的配置。第1行星齿轮机构5与第2行星齿轮机构6相互邻接地配置，在该第1行星齿轮机构5与变扭器2之间配置第1离合器C1，在该第1离合器C1与第1行星齿轮机构5之间配置中间传动齿轮14。第3离合器C3配置在与第1离合器C1相反一侧，将各行星齿轮机构5、6夹在中间；在该第3离合器C3与第2行星齿轮机构6之间配置单向离合器F1。

与上述输入轴4平行地，即与各行星齿轮机构5、6的中心轴线平行地配置中间轴15。在与该中间轴15同一轴线上配置第3行星齿轮机构16。该第3行星齿轮机构16为单一小齿轮型行星齿轮机构，其三要素为太阳齿轮17、配置在太阳齿轮17的同心圆上的内齿轮即齿圈18、以及保持与太阳齿轮17和齿圈18啮合的小齿轮的行星齿轮架19。

中间从动齿轮20与该第3行星齿轮机构16邻接，可相对中间轴15自由转动并且同轴地配置于中间轴15，该中间从动齿轮20与上述中间传动齿轮14啮合。第3行星齿轮机构16的齿圈18一体回转地连接于该中间从动齿轮20，行星齿轮架19一体回转地连接于中间轴15。

将第3行星齿轮机构16三要素中的太阳齿轮17与行星齿轮架19选择地连接的多片式离合器CO，设置在这两者之间。选择性地停止该太阳齿轮17的回转的多片式制动器BO，配置在该太阳齿轮17与壳体13之间。单向离合器FO与该制动器BO并联地配置在太阳齿轮17与壳体13之间。

中间轴15在图1右侧的端部，即变扭器2一侧的端部安装有输出齿轮21，该输出齿轮21与差速器22的齿圈23啮合。

上述自动变速器更为具体的例子以断面图的形式示于图2和图3。在壳体13中变扭器2一侧的开口部安装有液压泵24，输入轴4沿轴线方向贯穿该液压泵24的中心部。在输入轴4的前端部同轴地连接有与其一体回转的第2输入轴25。即，该第2输入轴25的一个端部花键配合于上述输入轴4的前端部，并且第2输入轴25的另一个端部通过轴承27可自由回转地支承于端盖26，该端盖26安装于壳体13的与变扭器2相反一侧的端部。

上述液压泵24具有向与变扭器2相反一侧凸出的凸出部，在该凸出部的外周可自由回转地配合第1离合器C1的离合器鼓28。该离合器鼓28在内周侧有圆筒部分，并且通过该内周侧圆筒部分可一体回转地连接于上述输入轴4的前端部。在外周侧有圆筒部分，在该外周侧的圆筒部分内周面花键配合有多片离合器片29。离合器鼓28具有连接内周侧圆筒部分与外周侧圆筒部分的侧壁部，活塞30与该侧壁部内面相对，并可保持液密状态地在轴线方向上前后移动。图2中标号31为复位弹簧。

离合器从动盘32相对上述离合器片29相间地配置，离合器从动盘32与离合器从动盘毂33花键配合，离合器从动盘毂33配置在离合器鼓28的内周侧。该离合器从动盘毂33具有成一体的空心轴部34，该空心轴部34可自由回转地配合于上述第2输入轴25外周，并延伸到第2输入轴25轴线方向上的中间部分。

在该空心轴部34的外周侧设有中央支承部35，该中央支承部35从壳体13的内面向内周侧凸出，呈空心圆板状；在该中央支承部35的内周侧配合着一对轴承36，通过该一对轴承36可自由回转地支承中间传动齿轮14。亦即，中间传动齿轮1 4配置在中央支承部35与上述第1离合器C1之间，并且在其中心侧部分具有成一体的圆筒轴部37，该圆筒轴部37配合于轴承36的内周侧并由轴承36可自由回转地支承着。在该圆筒轴部37的内周部，花键配合有与第1行星齿轮机构5中行星齿轮架11一体化的行星齿轮架轴38。亦即，通过该行星齿轮架轴38将行星齿轮架11与中间传动齿轮14一体化。

行星齿轮架11、12和齿圈9、10如上述那样连接的第1和第2行星齿轮机构5、6配置在中间传动齿轮14相反一侧，将中央支承部35夹在中间。其排列顺序从中央支承部35一侧起依次为第1行星齿轮机构5、第2行星齿轮机构6。该第1行星齿轮机构5的行星齿轮架11与上述行星齿轮架轴38一体化，并且太阳齿轮7与空心轴部34花键配合，该空心轴部34与离合器从动盘毂33成一体。在该第1行星齿轮机构5的外周侧配置连接鼓39，该连接鼓39将第1行星齿轮机构5的齿圈9与第2行星齿轮机构6的行星齿轮架12连接起来；在该连接鼓39的外周面花键配合构成第2制动器B2的多片制动器盘40。在壳体13的内面，花键配合制动器片41，该制动器片41与制动器盘40在轴线方向上相间地配置。

使该第2制动器B2接合的液压伺服机构组装在上述中央支承部35中。亦即，保持液密状态地沿轴线方向前后移动的活塞42，收容于中央支承部35中图2左侧的侧面。在该活塞42的前面侧配置有复位弹簧43。

在第2行星齿轮机构6的外周侧、邻接第2制动器B2地配置着液压缸构件44。该液压缸构件44固定在壳体13的内面，用于保持使第1制动器B1接合的活塞45。在该液压缸构件44的图2左侧的部分形成有凹部，在该凹部中收容活塞45，活塞45可保持液密状态地沿轴线前后移动。该活塞45的复位弹簧采用隔膜簧。

在与第2行星齿轮机构6邻接的位置配置单向离合器F1。在该单向离合器F1中，内圈和外圈间有许多斜撑，该内圈与第2行星齿轮机构6的行星齿轮架12连接。外圈与从上述液压缸部件44延伸到第2行星齿轮机构6侧部的圆筒状构件在回转方向上接合而形成整体。当行星齿轮架12逆转(与输入轴相反方向的回转)时，该单向离合器F1处于接合状态。

设置有制动器盘毂46，它具有将上述单向离合器F1和第2行星齿轮机构6的外周侧罩住的形状。该制动器盘毂46属于第1制动器B1的构件，在其外周侧的圆筒部分外周面，花键配合有多片制动器盘47。在壳体13的内面花键配合有制动器片48，该制动器片48与制动器盘47相间地配置。上述活塞45在轴线方向上与这些制动盘47和制动器片48相对。

上述制动器盘毂46的内周部延伸到上述第2输入轴25外周面附近，与圆筒轴部49一体化，该圆筒轴部49可相对自由回转地配合在第2输入轴25的外周面。在该圆筒轴部49的端部外周形成第2行星齿轮机构6的太阳齿轮8。

下面说明第3离合器C3的结构。在上述端盖26的内面形成将上述轴承27保持在内周部的凸出部，在该凸出部的外周面可保持液密状态进行回转地配合有离合器鼓50。该离合器鼓50具有配合于端盖26凸出部的内周侧圆筒部分、与多块离合器片51花键配合的外周侧圆筒部分以及将这些圆筒部分连接起来的侧壁部分；在由这三部分形成的中空部中支承着活塞52，该活塞52可保持着液密状态向图2中的右方向前进。内圆周侧的圆筒部分与第2输入轴25连接。

在外周侧圆筒部分的内周侧，与其同心地配置有离合器从动盘毂53，该离合器从动盘毂53固定于第1制动器B1的上述制动器盘毂46外面。在该离合器从动盘毂53的外周面花键配合离合器从动盘54，该离合器从动盘54与上述离合器片51相间地配置。即，在这里形成第3离合器C3。

中间轴15与上述第2输入轴25平行地配置，其一个端部通过轴承56可自由转动地支承于变扭器壳体55上，其另一个端部通过轴承57可自由转动地支承在壳体13上。在该中间轴15的轴线方向上的中间部，更正确地说，在上述中间传动齿轮14的半径方向上的外周侧位置，通过轴承58可自由转动地安装着中间从动齿轮20。

在该中间从动齿轮20的在图3中的左侧，配置着第3行星齿轮机构16。该第3行星齿轮机构16的行星齿轮架19，兼作在中间轴15上形成的、沿半径方向凸出的凸缘部，通过将小齿轮销配合于该凸缘部，把第3行星齿轮机构16的行星齿轮架19连接在中间轴15上。该第3行星齿轮机构16的齿圈18连接于中间从动齿轮20。

在中间轴15的外周侧可自由回转地配合圆筒状的太阳齿轮轴59，在该太阳齿轮轴59的前端部(图3的右端部)形成太阳齿轮17。在小齿轮销的与中间从动齿轮20相反一侧的端部安装着圆筒状的离合器从动盘毂60，在该离合器从动盘毂60的外周侧同心地配置着离合器鼓61，该离合器鼓61与太阳齿轮轴59连接形成整体。这些离合器从动盘毂60与离合器鼓61，构成第3行星齿轮机构16的离合器CO，在该离合器从动盘毂60的外周面花键配合着离合器从动盘62，而在离合器鼓61的内周面花键配合着离合器63。

离合器鼓61与太阳齿轮轴59形成液压缸部，该液压缸部中收容活塞64，该活塞64可相对离合器从动盘62和离合器片63、保持液密状态地前后移动。

太阳齿轮轴59中与安装离合器鼓61的部分邻接的部分的外周部成为单向离合器FO的内圈，在其外周面排列有许多斜撑。在这些斜撑的外周侧配合有外圈。该外圈花键配合于壳体13的内周面。

在太阳齿轮轴59的图3中的左侧端部外周面上，花键配合着构成制动器BO的多块制动器盘65，该制动器盘65与制动器片66相间配置，该制动器片66花键配合于壳体13的内周面。使该制动器BO接合的活塞67收容在形成于壳体13内面的液压缸部，并可保持着液密状态前后移动。

中间轴15外周部的、夹着中间从动齿轮20并与第3行星齿轮机构16相反一侧的部分，花键配合着输出齿轮21。停车齿轮(parking gear)68与该输出齿轮21一体地安装着。

上述自动变速器可设定前进4档·后退1档的变速档，为此而产生的离合器和制动器的接合、分离状态如图4所示。图4中O表示接合状态，X表示分离状态，Δ表示变速时的接合状态。P表示停车挡，N表示空档，R表示倒档，D表示前进档，“2”表示“2”挡，即换高速档到2档时的发动机制动档，L表示低档，即发动机制动起作用并设在1档。下面、简单说明各变速档。

设定前进1档时，使第1离合器C1接合，从而使第1单向离合器F1接合，并在中间轴15上，使制动器BO或单向离合器FO接合。亦即，第1离合器C1接合、第1行星齿轮机构5的太阳齿轮7与输入轴4一起回转时，负荷作用在行星齿轮架11，使齿圈9产生反转的倾向，从而单向离合器F1接合。因此，由于在固定齿圈9的状态下使太阳齿轮7与输入轴4一起回转，所以行星齿轮架11及与其成一体的中间传动齿轮14相对输入轴减速地正转。

另一方面，在第3行星齿轮构16中，由于制动器BO接合将太阳齿轮17固定，齿圈18与中间从动齿轮20连接成为输入要素，因此第3行星齿轮机构16成为缓慢传动(under drive)状态。因此，从中间传动齿轮14传递到中间从动齿轮20的驱动力由第3行星齿轮机构16减速后经中间轴15和输出齿轮21传递到差速器22。

因此，由于前进1档的设定使单向离合器F1接合，所以在发动机制动起作用的场合，使与该单向离合器F1并联设置的第2制动器B2接合。

设定2档时，从1档状态使第1制动器B1接合。亦即，设定时在1档状态下用第1制动器B1停止反转着的第2行星齿轮机构6的太阳齿轮8的回转。因此，由于第1行星齿轮机构5的齿圈9和与其成一体的第2行星齿轮机构6的行星齿轮架12缓慢地正转，作为输出要素的第1行星齿轮机构5的行星齿轮架11和第2行星齿轮机构6的齿圈10以高于1档时的转速正转。第3行星齿轮机构16仍维持在上述缓慢传动状态。

因此，通过使第1制动器B1接合，从而使单向离合器F1分离，可从1档向上换到2档。这样，即使是扭矩变动大的变速，也可使变速平滑，而且变速控制也容易。

设定3档时，在2档的状态下使第1制动器B1分离，并使第3离合器C3接合。因此，在3档，由于第1和第2行星齿轮机构5、6的太阳齿轮7、8都与输入轴4连接，所以行星齿轮机构5、6的整体以及中间传动齿轮14与输入轴4一体地回转。亦即，第1行星齿轮机构5和第2行星齿轮机构6处于所谓直接状态。第3行星齿轮机构16仍维持在与上述1档和2档的情形相同的缓慢传动状态。

因此，虽然从2档到3档的换高速档是第1制动器B1与第3离合器的接合·分离状态的切换，即所谓离合器到离合器(clutch to clutch)变速，但2档与3档间的变速是发生在起动后到达恒速行驶的过程中或停止过程中的变速，其频度低，并且2档与3档间扭矩的变动幅度比1档与2档间的扭矩变动幅度小，所以即使该变速为离合器到离合器，车辆在整体上不会使乘坐感觉恶化。

设定4档时，在上述3档的状态下使第3行星齿轮机构16一侧的制动器BO分离，并使离合器CO接合。亦即，通过使离合器CO接合而将第3行星齿轮机构16的行星齿轮架19与太阳齿轮17连接起来，将第3行星齿轮机构16从缓慢传动状态转换到直接状态。换句话说，由第3行星齿轮机构16进行换高速档的动作。此时，如果第3行星齿轮机构16的缓慢传动状态为驱动状态(发动机开车状态)，则是通过使单向离合器FO接合、阻止太阳齿轮反转来设定的，所以换高速档时，先使制动器BO分离再换高速档，由离合器CO的接合使单向离合器FO分离而实现换高速档。亦即不是离合器到离合器变速。

上述自动变速器的结构以4档为最高速档，所以通常的恒速行驶设定在该4档，该行驶中因车速临时下降或节气门开度增大会导致暂时向向下换到3档。因此，4档与3档之间的变速频度高，但由于如上述那样该变速是使用单向离合器FO的变速，所以不会导致变速冲击恶化，而且变速控制也容易。

设定倒档时，使第3离合器C3、第2制动器B2以及第3行星齿轮机构16一侧的制动器BO三者接合。因此，在第2行星齿轮机构6中，由于在固定行星齿轮架12的状态下使太阳齿轮8与输入轴4一起回转，所以齿圈10与其成一体的中间传动齿轮14相对输入轴4减速地反转。通过用制动器BO固定太阳齿轮17，使第3行星齿轮机构16处于缓慢传动状态，传到中间从动齿轮20的驱动力进一步减速，从输出齿轮21输出到差速器22。

因此，由于在上述各自动变速器中是通过对单向离合器F1、F0作用，来实现最低档即1档与比其高一档的2档之间的变速以及最高档即4档与比其低一档的3档间的变速，所以可使扭矩变动大的1档与2档间的变速平滑且容易实施，并可使变速频度高的3档与4档间的变速容易进行。由于各单向离合器F1、F0的配置可在驱动状态下固定不反转的回转构件(第2行星齿轮机构6的行星齿轮架12和第3行星齿轮机构16的太阳齿轮17)，所以在该单向离合器F1、F0与壳体13之间没有必要设置其它制动装置。因而在上述的自动变速器中，由于不需要与单向离合器F1、F0串联地配置多片式磨擦离合装置，故可缩短轴长。这是因为多片式的磨擦离合装置必须在轴线方向上排列多块磨擦片，而且必须相对于该磨擦片沿轴线方向布置液压伺服机构。

上述的自动变速器经过小的改进即可成为5档自动变速器，其例示于图5中。在图5中，在夹着第3离合器C3并与第2行星齿轮机构6相反的一侧，邻接第3离合器C3配置着多片式离合器(以下称之为第2离合器)C2。该第2离合器C2可选择性地连接第2行星齿轮机构6的行星齿轮架12与输入轴4。在图5中，由于其它结构与图1所示结构相同，故在图5中采用相同标号，并省去说明。

将该图5所示结构进一步具体化的例子示于图6。该示于图6的结构是对图2和图3所示结构进行改良得到的结构，其中，第2输入轴25的直径减小了一些，长度增大了一些。端盖26比图2所示例子深一些，其内部容积有所增大。

可自由回转地配合于端盖26凸出部的第3离合器C3的离合器鼓50，与图2所示例相比直径增大，与此相应，第1制动器B1的制动器盘毂46的直径增大。第3离合器C3的离合器从动盘54直接花键接合在直径增大了的制动器盘毂46的外周面。即，图2所示第3离合器C3的离合器从动盘毂53被省去。

在上述增大了直径的离合器鼓50的内部配置着活塞70，该活塞70可沿轴线方向保持着液密状态前后移动。该活塞70具有外侧圆筒部，该外侧圆筒部在轴线方向上与第3离合器C3的离合器从动盘54以及离合器片51相对，可由该外侧圆筒部的前端推压这些离合器从动盘54和离合器片51，使第3离合器C3接合。

在上述活塞70的外周侧圆筒部的内周面花键配合着构成第2离合器C2的多块离合器片71。即活塞70兼做第2离合器C2的离合器鼓。这些离合器片71与离合器从动盘72相间配置，该离合器从动盘72花键配合在与上述外周侧圆筒部同心配置的离合器从动盘毂73的外周面。该离合器从动盘毂73与第2行星齿轮机构6的行星齿轮架12相连。即，在上述太阳齿轮轴49的内周侧可自由回转地配置行星齿轮架轴74，该行星齿轮架辆74为空心轴，离合器从动盘毂73与图6中行星齿轮架轴74的左侧端部连接、形成一体。

上述活塞70兼作为第2离合器C2的油压伺服机构的液压缸构件，活塞75配置在该活塞70的内部，该活塞75的前端部与第2离合器C2的离合器片71以及离合器从动盘72相对，并可保持着液密状态沿轴线方向前后移动。

图6中标号76表示复位弹簧，标号77表示止回球阀。由于其它结构与图2和图3所示结构基本相同，所以图6中采用与图2、图3相同的标号，省去说明。

图5和图6所示自动变速器可设定前进5档的的变速档，图7示出为此而进行的磨擦离合装置的接合动作的表。现对各变速档进行简单说明。倒档以及1档和2档同上述图1～图3所示4档自动变速器一样地设定。

第1行星齿轮机构5和第2行星齿轮机构6处于所谓的直接状态的3档，通过使第1和第2离合器C1、C2以及第3行星齿轮机构16一侧的制动器BO或单向离合器FO接合而设定。即，用第2离合器C2来代替上述的第3离合器C3产生接合。这是由于通过将第1行星齿轮机构5的两个要素即太阳齿轮7和齿圈9与输入轴4直接连接，可提高扭矩的传递效率。此时也可使第3离合器一并接合。

4档是可通过设置第2离合器C2来设定的变速档，使第2离合器C2与第1制动器B1接合可将第1行星齿轮机构5和第2行星齿轮机构6置于超速传动状态，使制动器BO或单向离合器FO接合可将第3行星齿轮机构16置于缓慢传动状态。亦即，在第2行星齿轮机构6中，由于在用第1制动器B1固定太阳齿轮8的状态下将行星齿轮架12与输入轴4连接，所以齿圈10与之连接的中间传动齿轮14相对输入轴4作增速正转。从该中间传动齿轮14传递到中间从动齿轮20的驱动力由第3行星齿轮机构减速后从输出齿轮21输出到差速器22。

5档是通过在上述4档状态下使第3行星齿轮机构16处的离合器CO接合、将第3行星齿轮机构16换高速档到直接状态来实现的。因此，通过中间传动齿轮14和中间从动齿轮20传递的驱动力不减速地保持原状由输出齿轮21输出到差速器22。

因此，即使通过追加设置第2离合器C2构成5档自动变速器，由于扭矩变动大的1档与2档间的变速以及变速频度高的4档与5档间的变速为使单向离合器F1、F0作用的变速，所以与上述4档自动变速器一样，也可容易地进行变速冲击小的平滑变速。在图5和图6所示的结构中虽然增设了第2离合器C2，但由于没有必要与单向离合器F1、F0串联地配置多片结构的磨擦接合装置，所以可构成轴长度短的自动变速器。

在上述结构中，通过对第2离合器C2进行设置或废除以及对相关的零件作很小的变动，即可容易地变更为可设定前进4档的自动变速器与可设定前进5档的自动变速器，比起现有的通过设置或废除行星齿轮机构而变更为变速档数不同的自动变速器的情形相比，可设定变速档数的变更很容易。

下面概括地叙述本发明的优点。在本发明的自动变速器中，2组行星齿轮机构排列在同一轴线上，另一组行星齿轮机构与这些行星齿轮机构平行地配置，可设定前进行4档，而且该自动变速器的轴长度短，车载性良好。

通过增加或削除1个离合器装置，可变更为4档自动变速器和5档自动变速器。因此，可实现这些不同类型的自动变速器之间的零件通用化。

在本发明的自动变速器中，由于可使单向离合器作用而实施最低速档与比其高1档的变速档间的变速，所以可平滑而且容易地实施扭矩变动大的变速。

在本发明的自动变速器中，由于排列在同一轴线上的2组行星齿轮机构中的二要素之间的连接简单，并且可使这些行星齿轮机构接近，所以可得到整体上紧凑的自动变速器。

Claims (12)

1.一种自动变速器，其中，以太阳齿轮(7、8)、齿圈(9、10)以及行星齿轮架(11、12)为三要素的第1和第2行星齿轮机构(5、6)配置在同一轴线上，通过分别连接上述第1行星齿轮机构(5)的齿圈(9)与第2行星齿轮机构(6)的行星齿轮架(12)、并且连接上述第1行星齿轮机构(5)的行星齿轮架(11)和上述第2行星齿轮机构(6)的齿圈(10)，由第1和第2行星齿轮机构(5、6)构成四个回转要素，并且在与这些第1和第2行星齿轮机构(5、6)的轴线平行的轴线上，配置以太阳齿轮(17)、齿圈(18)以及行星齿轮架(19)为三要素的第3行星齿轮机构(16)，上述四个回转要素中的第1回转要素(10、11)与第3行星齿轮机构(16)的齿圈(18)可传递动力地连接；其特征在于：它包括

输入构件(4)，用于输入驱动力；

第1离合器装置(C1)，用于将上述四个回转要素中的第2回转要素(7)与上述输入构件(4)选择性地连接；

第3离合器装置(C3)，用于将上述输入构件(4)与上述四个回转要素中的第3回转要素(8)选择性地连接；

输出构件(21)，连接于上述第3行星齿轮机构(16)的三要素(17、18、19)中的、与上述第1回转要素(10、11)连接的齿圈(18)以外的要素(19)；

单向离合器(F0)，配置在上述第3行星齿轮机构(16)的太阳轮(17)与固定构件(13)之间，并且当第3行星齿轮机构(16)在上述输出构件(21)高速回转的高速传动状态与低速回转的低速传动状态间切换时，其接合状态也转变；

传动齿轮(14)和从动齿轮(20)，该传动齿轮(14)与上述第1回转要素(10、11)成一整体并配置在上述第1离合器装置(C1)与第1行星齿轮机构(5)之间，该从动齿轮(20)与该传动齿轮(14)啮合而且与上述第3行星齿轮机构(16)的齿圈(18)成一整体；

并且，上述第1行星齿轮机构(5)、第2行星齿轮机构(6)、第1离合器装置(C1)以及第3离合器装置(C3)按第1离合器装置(C1)、第1行星齿轮机构(5)、第2行星齿轮机构(6)、第3离合器装置(C3)的顺序配置在同一轴线上。

2.如权利要求1所述的自动变速器，其特征在于：它还具有另外的单向离合器(F1)，该单向离合器(F1)配置在上述四个回转要素中的相互连接着的齿圈(9)及行星齿轮架(12)与固定构件(13)之间，在由上述第1行星齿轮机构(5)和第2行星齿轮机构(6)设定的变速比为最大的场合时进行接合。

3.如权利要求1所述的自动变速器，其特征在于：它还具有第2离合器装置(C2)，该第2离合器装置(C2)可选择性地将上述输入构件(4)与上述四个回转要素中的第4回转要素(9、12)连接起来。

4.如权利要求3所述的自动变速器，其特征在于：它具有使上述第1离合器装置(C1)和第2离合器装置(C2)接合、将第1行星齿轮机构(5)和第2行星齿轮机构(6)设定在直接状态的装置。

5.如权利要求3所述的自动变速器，其特征在于：上述第1行星齿轮机构(5)、第2行星齿轮机构(6)以及第1～第3离合器装置(C1、C2、C3)按第1离合器装置(C1)、第1行星齿轮机构(5)、第2行星齿轮机构(6)、第3离合器装置(C3)、第2离合器装置(C2)的顺序配置在同一轴线上。

6.如权利要求5所述的自动变速器，其特征在于：上述第3离合器装置(C3)具有在内周面与多块摩擦片(51、54)花键配合的离合器鼓(50)；上述第2离合器装置(C2)具有另外的离合器鼓(70)以及另外的摩擦片(71、72)，该另外的离合器鼓(70)配置在上述离合器鼓(50)的内周侧并可朝着上述摩擦片(51、54)沿轴线方向移动从而选择性地使第3离合器装置(C3)接合，该另外的摩擦片(71、72)花键配合于该另外的离合器鼓(70)的内周面。

7.如权利要求3所述的自动变速器，其特征在于：它还具有另外的单向离合器(F1)，该单向离合器(F1)配置在上述四个回转要素中任意一个要素(9、12)与固定构件(13)之间，在由上述第1行星齿轮机构(5)和第2行星齿轮机构(6)设定的变速比为最大的场合进行接合。

8.如权利要求1或5所述的自动变速器，其特征在于：它还具有另外的单向离合器(F1)、第1制动装置(B1)以及液压缸构件(44)；该另外的单向离合器(F1)配置在上述第2行星齿轮机构(6)与第3离合器装置(C3)之间，并且其内圈与第2行星齿轮机构(6)的行星齿轮架(12)连接；该第1制动装置(B1)配置在第2行星齿轮机构(6)的外周侧，可选择性地固定第2行星齿轮机构(6)的太阳齿轮(8)；该液压缸构件(44)将使该第1制动装置(B1)接合的活塞(45)收容其中，并与上述另外的单向离合器(F1)的外圈连接。

9.如权利要求8所述的自动变速器，其特征在于：它还具有第2制动装置(B2)，该第2制动装置(B2)与上述另外的单向离合器(F1)并联地配置，可选择性地固定上述第1行星齿轮机构(5)的齿圈(9)以及第2行星齿轮机构(6)的行星齿轮架(12)。

10.如权利要求1或3所述的自动变速器，其特征在于：它还具有多片式制动器(BO)，该多片式制动器(BO)与上述单向离合器(FO)并联地配置，可选择性地固定上述太阳齿轮(17)。

11.如权利要求1或3所述的自动变速器，其特征在于：第1行星齿轮机构(5)的行星齿轮架(11)与第2行星齿轮机构(6)的齿圈(10)连接，这些行星齿轮架(11)和齿圈(10)可传递动力地与第3行星齿轮机构(16)的太阳齿轮(17)与行星齿轮架(19)与齿圈(18)中任一个连接，第1行星齿轮机构(5)的太阳齿轮(7)通过上述第1离合器(C1)可选择性地与输入构件(4)连接，第2行星齿轮机构(6)的太阳齿轮(8)通过上述第3离合器(C3)可选择性地与输入构件(4)连接。

12.如权利要求1或3所述的自动变速器，其特征在于：它还具有另外的离合器装置(CO)，该另外的离合器装置(CO)可选择性地将上述第3行星齿轮机构(16)的两个要素连接；第3行星齿轮机构(16)的太阳齿轮(17)与上述单向离合器连接，而且第3行星齿轮机构(16)的齿圈(18)与上述第1回转要素连接。

Images