DE112013001021T5

DE112013001021T5 - Automatikgetriebevorrichtung

Info

Publication number: DE112013001021T5
Application number: DE112013001021.6T
Authority: DE
Inventors: c/o AISIN AW CO. LTD. Otake Masahiro; c/o AISIN AW CO. LTD. Souda Toru; c/o AISIN AW CO. LTD. Kasuya Satoru; c/o AISIN AW CO. LTD. Ike Nobukazu; c/o AISIN AW CO. LTD. Kato Hiroshi; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAI Oita Shinji; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAI Morise Masaru
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2015-02-26
Also published as: WO2013146027A1; JPWO2013146027A1; US9285017B2; CN104126083A; US20150018159A1; JP5860138B2

Abstract

Ein Sonnenrad 11 und ein Träger 12 eines ersten Planetengetriebemechanismus 10 sind mit einem Zahnkranz 23 eines zweiten Planetengetriebemechanismus 20, einem Zahnkranz 33 eines dritten Planetengetriebemechanismus 30 und einem Träger 42 eines vierten Planetengetriebemechanismus 40 sowie einem Träger 22 gekoppelt. Ein Träger 32 ist mit einem Zahnkranz 43 gekoppelt. Der Träger 12 und der Träger 22, der Träger 32 und der Zahnkranz 43 sowie ein Sonnenrad 31 sind über Kupplungen C1, C2 bzw. C3 mit einer Eingangswelle 3 verbunden. Bremsen B1, B2 und B3 sind mit einem Sonnenrad 21, dem Träger 32 und dem Zahnkranz 43 bzw. einem Sonnenrad 41 verbunden. Ein Zahnkranz 13 des ersten Planetengetriebemechanismus 10 ist mit einem Abtriebszahnrad 4 verbunden. Dies macht es möglich, eine Automatikgetriebevorrichtung zu bilden, die in der Lage ist, wahlweise einen ersten bis neunten Vorwärtsgang sowie einen Rückwärtsgang einzustellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Automatikgetriebevorrichtung, die die Drehzahl einer Antriebskraft ändert, die auf ein Eingangselement aufgebracht wird, um die Antriebskraft an ein Abtriebselement abzugeben.
STAND DER TECHNIK
Es wurde bereits eine Automatikgetriebevorrichtung vorgeschlagen, die in der Lage ist, neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang mit vier Planetengetriebemechanismen, drei Kupplungen und drei Bremsen zu erreichen (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Die Auslegung der Vorrichtung ist in 5 dargestellt. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, umfasst eine Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß einem herkömmlichen Beispiel als Stand der Technik einen ersten bis vierten Einzelritzel-Planetengetriebemechanismus 910, 920, 930 und 940, die jeweils aus einem Sonnenrad 911, 921, 931 oder 941, bei denen es sich um außenverzahnte Zahnräder handelt, einem Zahnkranz 913, 923, 933 oder 943, bei denen es sich um innenverzahnte Zahnräder handelt, und einem Träger 912, 922, 932 und 942 zusammengesetzt sind, der mehrere Ritzelzahnräder 914, 924, 934 und 944 drehbar und umlauffähig haltert, indem er die Ritzelzahnräder 914, 924, 934 bzw. 944 miteinander koppelt. Das Sonnenrad 911 und das Sonnenrad 921 sind über ein erstes Kopplungselement 951 miteinander gekoppelt. Der Zahnkranz 913 und der Träger 912 sind durch ein zweites Kopplungselement 952 miteinander gekoppelt. Der Zahnkranz 923, der Träger 932 und der Träger 942 sind durch ein drittes Kopplungselement 953 miteinander gekoppelt. Der vierte Planetengetriebemechanismus 940 ist an der Außenumfangsseite des dritten Planetengetriebemechanismus 930 gebildet. Der Zahnkranz 933 und das Sonnenrad 941 sind durch ein viertes Kopplungselement 954 miteinander gekoppelt. Das Sonnenrad 931 ist über eine Kupplung C1 mit einer Eingangswelle 903 verbunden und über eine Bremse B1 mit einem Gehäuse 902 verbunden. Das zweite Kopplungselement 852 ist über eine Kupplung C2 mit der Eingangswelle 903 verbunden. Darüber hinaus ist das dritte Kopplungselement 953 über eine Klauenkupplung DC mit der Eingangswelle 903 verbunden. Das erste Kopplungselement 951 ist über eine Klauenbremse DB mit dem Gehäuse 902 verbunden. Der Zahnkranz 943 des vierten Planetengetriebemechanismus 940 ist über eine Bremse B902 mit dem Gehäuse 902 verbunden. Ein Abtriebszahnrad 904 ist mit dem Zahnkranz 913 des ersten Planetengetriebemechanismus 910 verbunden.
In der Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel sind die Übersetzungsverhältnisse λ1, λ2, λ3 und λ4 des ersten bis vierten Planetengetriebemechanismus 910, 920, 930 und 940 (Zähneanzahl des Sonnenrades geteilt durch Zähneanzahl des Zahnkranzes in jedem der Planetengetriebemechanismen) auf 0,36, 0,36, 056 bzw. 0,66 eingestellt. Wie in der Funktionstabelle von 6 dargestellt ist, werden ein erster bis neunter Vorwärtsgang und ein Rückwärtsgang erzielt, und die Breite des Übersetzungsverhältnisses, die sich berechnet als Übersetzungsverhältnis des ersten Vorwärtsgangs (niedrigste Geschwindigkeit) geteilt durch das Übersetzungsverhältnis des neunten Vorwärtsgangs (höchste Geschwindigkeit), beträgt 10,02.
Bei der Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel sind darüber hinaus beim neunten Vorwärtsgang, bei dem es sich um den höchsten erzielten Gang handelt, die Kupplung C1, die Kupplung C2 und die Bremse B2 eingerückt bzw. angezogen, und die Klauenkupplung DC, die Klauenbremse DB und die Bremse B1 sind gelöst. Somit arbeiten alle (vier) Getriebemechanismen des ersten bis vierten Planetengetriebemechanismus 910, 920, 930 und 940 als Getriebemechanismus zur Drehmomentübertragung von der Eingangswelle 903 auf das Abtriebszahnrad 904. Dabei sind beim achten Vorwärtsgang, der eine Stufe niedriger ist als der höchste erzielte Gang, die Kupplung C2, die Bremse B1 und die Bremse B2 eingerückt bzw. angezogen, und die Kupplung C1, die Klauenkupplung DC und die Klauenbremse DB sind gelöst. Demzufolge arbeiten zwei der Planetengetriebemechanismen, nämlich der erste Planetengetriebemechanismus 910 und der zweite Planetengetriebemechanismus 920, als Getriebemechanismus zur Drehmomentübertragung von der Eingangswelle 903 auf das Abtriebszahnrad 904.
[Dokumente aus dem verwandten Stand der Technik]
[Patentdokumente]

[Patentdokument 1] Veröffentlichte japanische Übersetzung der PCT-Anmeldung Nr. 2011-513662 ( JP 2011-513662 A )

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer derartigen Automatikgetriebevorrichtung gibt es in dem Fall, dass ein Automatikgetriebe aus vier Planetengetriebemechanismen und mehreren Kupplungen und Bremsen zusammengesetzt ist, eine große Anzahl von Arten, um die Drehelemente der vier Planetengetriebemechanismen zu verbinden und die mehreren Kupplungen und Bremsen anzubringen, und je nach Art der Verbindung oder Anbringung kann die Vorrichtung als Automatikgetriebevorrichtung fungieren oder auch nicht. Wenn ferner die Anzahl von Planetengetriebemechanismen, die für die Drehmomentübertragung von der Eingangsseite zur Abtriebsseite beim höchsten Vorwärtsgang oder bei einem Schaltgang arbeiten, der eine Stufe niedriger ist als der höchste Vorwärtsgang, kleiner ist, ist ein Verlust durch Zahnradkämmung verringert, was den Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung steigert.
Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Automatikgetriebevorrichtung mit vier Planetengetriebemechanismen, drei Kupplungen und drei Bremsen vorzuschlagen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung zu verbessern.
Um zumindest die vorgenannte Hauptaufgabe zu lösen, sind in der Automatikgetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Mittel übernommen.
Die vorliegende Erfindung stellt bereit:
eine Automatikgetriebevorrichtung, die die Drehzahl einer Antriebskraft ändert, die auf ein Eingangselement aufgebracht wird, um die Antriebskraft an ein Abtriebselement abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:
einen ersten Planetengetriebemechanismus, der ein erstes bis drittes Drehelement umfasst, die eine Aufeinanderfolge des ersten Drehelements, zweiten Drehelements und dritten Drehelements bilden, wenn sie in einer Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die Übersetzungsverhältnissen in einem Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen;
einen zweiten Planetengetriebemechanismus, der ein viertes bis sechstes Drehelement umfasst, die eine Aufeinanderfolge des vierten Drehelements, fünften Drehelements und sechsten Drehelements bilden, wenn sie in einer Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die Übersetzungsverhältnissen in einem Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen;
einen dritten Planetengetriebemechanismus, der ein siebtes bis neuntes Drehelement umfasst, die eine Aufeinanderfolge des siebten Drehelements, achten Drehelements und neunten Drehelements bilden, wenn sie in einer Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die Übersetzungsverhältnissen in einem Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen;
einen vierten Planetengetriebemechanismus, der ein zehntes bis zwölftes Drehelement umfasst, die eine Aufeinanderfolge des zehnten Drehelements, elften Drehelements und zwölften Drehelements bilden, wenn sie in einer Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die Übersetzungsverhältnissen in einem Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen;
ein erstes Kopplungselement, welches das erste Drehelement, das sechste Drehelement, das neunte Drehelement und das elfte Drehelement miteinander koppelt;
ein zweites Kopplungselement, welches das zweite Drehelement und das fünfte Drehelement miteinander koppelt;
ein drittes Kopplungselement, welches das achte Drehelement und das zwölfte Drehelement miteinander koppelt;
eine erste Kupplung, die das zweite Kopplungselement und das Eingangselement miteinander in Eingriff bringt bzw. voneinander löst;
eine zweite Kupplung, die das dritte Kopplungselement und das Eingangselement miteinander in Eingriff bringt bzw. voneinander löst;
eine dritte Kupplung, die das siebte Drehelement und das Eingangselement miteinander in Eingriff bringt bzw. voneinander löst;
eine erste Bremse, die lösbar in Eingriff ist, um das vierte Drehelement in Bezug auf ein Gehäuse der Automatikgetriebevorrichtung ortsfest zu halten;
eine zweite Bremse, die lösbar in Eingriff ist, um das dritte Kopplungselement in Bezug auf das Gehäuse der Automatikgetriebevorrichtung ortsfest zu halten; und
eine dritte Bremse, die lösbar in Eingriff ist, um das zehnte Drehelement in Bezug auf das Gehäuse der Automatikgetriebevorrichtung ortsfest zu halten, wobei das Abtriebselement mit dem dritten Drehelement verbunden ist.
Die Automatikgetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: den ersten Planetengetriebemechanismus, der als drei Drehelemente das erste bis erste Drehelement umfasst, die eine Aufeinanderfolge des ersten Drehelements, zweiten Drehelements und dritten Drehelements bilden, wenn sie in einer Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die Übersetzungsverhältnissen in einem Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen; den zweiten Planetengetriebemechanismus, der als drei Drehelemente das vierte bis sechste Drehelement umfasst, die eine Aufeinanderfolge des vierten Drehelements, fünften Drehelements und sechsten Drehelements bilden, wenn sie in einer Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die Übersetzungsverhältnissen in einem Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen; den dritten Planetengetriebemechanismus, der als drei Drehelemente das siebte bis neunte Drehelement umfasst, die eine Aufeinanderfolge des siebten Drehelements, achten Drehelements und neunten Drehelements bilden, wenn sie in einer Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die Übersetzungsverhältnissen in einem Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen; und den vierten Planetengetriebemechanismus, der als drei Drehelemente das zehnte bis zwölfte Drehelement umfasst, die eine Aufeinanderfolge des zehnten Drehelements, elften Drehelements und zwölften Drehelements bilden, wenn sie in einer Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die Übersetzungsverhältnissen in einem Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen, und das erste Drehelement, das sechste Drehelement, das neunte Drehelement und das elfte Drehelement sind durch das erste Kopplungselement miteinander gekoppelt, das zweite Drehelement und das fünfte Drehelement sind durch das zweite Kopplungselement miteinander gekoppelt, und das achte Drehelement und das zwölfte Drehelement sind durch das dritte Kopplungselement miteinander gekoppelt. Dann sind das zweite Kopplungselement und das Eingangselement über die erste Kupplung miteinander verbunden, das dritte Kopplungselement und das Eingangselement sind über die zweite Kupplung miteinander in Eingriff, das siebte Drehelement und das Eingangselement sind über die dritte Kupplung miteinander verbunden, die erste Bremse ist mit dem vierten Drehelement verbunden, die zweite Bremse ist mit dem dritten Kopplungselement verbunden, die dritte Bremse ist mit dem zehnten Drehelement verbunden, und das Abtriebselement ist mit dem dritten Drehelement verbunden. Dadurch kann eine Automatikgetriebevorrichtung gebildet werden, die mit den vier Planetengetriebemechanismen, den drei Kupplungen und den drei Bremsen funktionieren kann.
In der so ausgestalteten Automatikgetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können ein erster bis neunter Vorwärtsgang und ein Rückwärtsgang wie folgt zustande gebracht werden:

(1) Der erste Vorwärtsgang kommt zustande, indem die dritte Kupplung, die erste Bremse und die dritte Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die zweite Bremse gelöst werden.
(2) Der zweite Vorwärtsgang kommt zustande, indem die zweite Kupplung, die erste Bremse und die dritte Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die erste Kupplung, die dritte Kupplung und die zweite Bremse gelöst werden.
(3) Der dritte Vorwärtsgang kommt zustande, indem die zweite Kupplung, die dritte Kupplung und die erste Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die erste Kupplung, die zweite Bremse und die dritte Bremse gelöst werden.
(4) Der vierte Vorwärtsgang kommt zustande, indem die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die erste Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die dritte Kupplung, die zweite Bremse und die dritte Bremse gelöst werden.
(5) Der fünfte Vorwärtsgang kommt zustande, indem die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die dritte Kupplung eingerückt werden und die erste Bremse, die zweite Bremse und die dritte Bremse gelöst werden.
(6) Der sechste Vorwärtsgang kommt zustande, indem die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die dritte Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die dritte Kupplung, die erste Bremse und die zweite Bremse gelöst werden.
(7) Der siebte Vorwärtsgang kommt zustande, indem die erste Kupplung, die dritte Kupplung und die dritte Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die zweite Kupplung, die erste Bremse und die zweite Bremse gelöst werden.
(8) Der achte Vorwärtsgang kommt zustande, indem die erste Kupplung, die zweite Bremse und die dritte Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die zweite Kupplung, die dritte Kupplung und die erste Bremse gelöst werden.
(9) Der neunte Vorwärtsgang kommt zustande, indem die erste Kupplung, die dritte Kupplung und die zweite Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die zweite Kupplung, die erste Bremse und die dritte Bremse gelöst werden.
(10) Der Rückwärtsgang kommt zustande, indem die dritte Kupplung, die erste Bremse und die zweite Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die dritte Bremse gelöst werden.

Dementsprechend kann eine Vorrichtung bereitgestellt werden, die in der Lage ist, wahlweise einen ersten bis neunten Vorwärtsgang sowie einen Rückwärtsgang mit den vier Planetengetriebemechanismen, den drei Kupplungen und den drei Bremsen zu erzielen.
Wie vorstehend erläutert, sind beim neunten Vorwärtsgang, bei welchem es sich um den höchsten erzielten Gang handelt, die erste Kupplung, die dritte Kupplung und die zweite Bremse eingerückt bzw. angezogen, und die zweite Kupplung, die erste Bremse und die dritte Bremse sind gelöst. Im zweiten Planetengetriebemechanismus ist das vierte Drehelement durch Lösen der ersten Bremse frei. Somit ist der zweite Planetengetriebemechanismus nicht an der Drehmomentübertragung zwischen dem Eingangselement und dem Abtriebselement beteiligt. Im vierten Planetengetriebemechanismus ist das zehnte Drehelement durch Lösen der dritten Bremse frei. Also ist der vierte Planetengetriebemechanismus nicht an der Drehmomentübertragung zwischen dem Eingangselement und dem Abtriebselement beteiligt. Somit arbeiten beim eingelegten neunten Vorwärtsgang zwei der Planetengetriebemechanismen, nämlich der erste Planetengetriebemechanismus und der dritte Planetengetriebemechanismus, als Getriebemechanismus zur Drehmomentübertragung zwischen dem Eingangselement und dem Abtriebselement. Beim achten Vorwärtsgang, der eine Stufe niedriger ist als der höchste erzielte Gang, sind dabei die erste Kupplung, die zweite Bremse und die dritte Bremse eingerückt bzw. angezogen, und die zweite Kupplung, die dritte Kupplung und die erste Bremse sind gelöst. Im zweiten Planetengetriebemechanismus ist das vierte Drehelement durch Lösen der ersten Bremse frei. Somit ist der zweite Planetengetriebemechanismus nicht an der Drehmomentübertragung zwischen dem Eingangselement und dem Abtriebselement beteiligt. Im dritten Planetengetriebemechanismus ist das siebte Drehelement durch Lösen der dritten Kupplung frei. Somit ist der dritte Planetengetriebemechanismus nicht an der Drehmomentübertragung zwischen dem Eingangselement und dem Abtriebselement beteiligt. Im vierten Planetengetriebemechanismus sind das zwölfte Drehelement und das zehnte Drehelement durch ein Angreifen der zweiten und dritten Bremse undrehbar ortsfest gehalten. Somit ist auch das elfte Drehelement an seiner Drehung gehindert, und der vierte Planetengetriebemechanismus arbeitet nicht als Getriebemechanismus zur Drehmomentübertragung zwischen dem Eingangselement und dem Abtriebselement. Somit arbeitet beim eingelegten achten Vorwärtsgang nur einer der Planetengetriebemechanismen, nämlich der erste Planetengetriebemechanismus, als Getriebemechanismus zur Drehmomentübertragung zwischen dem Eingangselement und dem Abtriebselement. Wie aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich wird, sind es beim neunten Vorwärtsgang, der den höchsten erzielten Gang darstellt, zwei Planetengetriebemechanismen, die als Getriebemechanismus zur Drehmomentübertragung zwischen dem Eingangselement und dem Abtriebselement arbeiten, und beim achten Vorwärtsgang, der eine Stufe niedriger ist als der höchste erzielte Gang, ist es ein Planetengetriebe, womit die Anzahl von Planetengetriebemechanismen, die als Getriebemechanismus für die Drehmomentübertragung arbeiten, im Vergleich zur Automatikgetriebevorrichtung gemäß dem herkömmlichen Beispiel reduziert werden kann, bei dem die Anzahl von Planetengetriebemechanismen, die als Getriebemechanismus zur Drehmomentübertragung arbeiten, beim neunten Vorwärtsgang, welches der höchste erzielte Gang ist, vier beträgt, und beim achten Vorwärtsgang, der eine Stufe niedriger ist als der höchste erzielte Gang, zwei beträgt. Dies macht es möglich, einen Verlust durch Zahnradkämmung zu vermindern und den Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung zu steigern. Das heißt, dass im Vergleich zur Automatikgetriebevorrichtung gemäß dem herkömmlichen Beispiel der Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung verbessert werden kann.
In der vorstehend erläuterten Automatikgetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können der erste Planetengetriebemechanismus, der zweite Planetengetriebemechanismus, der dritte Planetengetriebemechanismus und der vierte Planetengetriebemechanismus jeweils als Einzelritzel-Planetengetriebemechanismus ausgebildet sein, bei dem ein Sonnenrad, ein Zahnkranz und ein Träger als die drei Drehelemente verwendet werden; das erste Drehelement, das vierte Drehelement, das siebte Drehelement und das zehnte Drehelement können jeweils ein Sonnenrad darstellen; das zweite Drehelement, das fünfte Drehelement, das achte Drehelement und das elfte Drehelement können jeweils einen Träger darstellen; und das dritte Drehelement, das sechste Drehelement, das neunte Drehelement und das zwölfte Drehelement können jeweils einen Zahnkranz darstellen.
Bei der Automatikgetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der erste Planetengetriebemechanismus darüber hinaus an einer Außenumfangsseite des dritten Planetengetriebemechanismus vorgesehen sein. Infolgedessen kann die Automatikgetriebevorrichtung in Axialrichtung kürzer bauen, obwohl sie in Radialrichtung größer ausfällt. Das heißt, dass die Automatikgetriebevorrichtung in Axialrichtung dieselbe Länge haben kann wie eine Automatikgetriebevorrichtung mit drei Planetengetriebemechanismen.
In der Automatikgetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können die Planetengetriebemechanismen in der Reihenfolge des zweiten Planetengetriebemechanismus, des ersten Planetengetriebemechanismus und dritten Planetengetriebemechanismus, und des vierten Planetengetriebemechanismus angeordnet sein.
In der Automatikgetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die erste Bremse als Klauenbremse ausgebildet sein. Eine Klauenbremse neigt dazu, eine Schlagbelastung beim Einrücken zu verursachen, und erfordert eine Synchronisationssteuerung zum Synchronisieren der Drehvorgänge. Weil die erste Bremse vom ersten Vorwärtsgang bis zum vierten Vorwärtsgang in Eingriff gehalten ist und vom fünften Vorwärtsgang bis zum neunten Vorwärtsgang außer Eingriff gehalten ist, wird die erste Bremse nicht oft wiederholt angezogen und gelöst, und die Synchronisationssteuerung wird weniger oft ausgeführt. Deshalb ist eine Verschlechterung des Schaltgefühls unterbunden, auch wenn eine Klauenbremse übernommen wurde.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Abbildung, die eine schematische Auslegung einer Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Funktionstabelle der Automatikgetriebevorrichtung 1.
3 ist ein Geschwindigkeitsdiagramm der Automatikgetriebevorrichtung 1.
4 ist eine Abbildung, die eine schematische Auslegung einer Automatikgetriebevorrichtung 1B gemäß einer Modifikation zeigt.
5 ist eine Abbildung, die eine schematische Auslegung einer Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß einem herkömmlichen Beispiel zeigt.
6 ist eine Funktionstabelle der Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel.
ARTEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 ist eine Abbildung, die eine schematische Auslegung einer Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ist als gestufter Gangschaltmechanismus ausgebildet, der vier Einzelritzel-Planetengetriebemechanismen 10, 20, 30 und 40, drei Kupplungen C1 bis C3 und drei Bremsen B1 bis B3 umfasst, in ein Fahrzeug einer Bauart (zum Beispiel mit vorne liegendem Motor und Vorderradantrieb) eingebaut ist, bei der ein Motor als Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) quer (in Links-Rechts-Richtung des Fahrzeugs) angeordnet ist, und der eine Antriebskraft vom Motor über eine Eingangswelle 3 über eine Startvorrichtung wie etwa einen Drehmomentwandler (nicht dargestellt) erhält und die Drehzahl der aufgebrachten Antriebskraft ändert, um die Antriebskraft an ein Abtriebszahnrad 4 abzugeben. Die an das Abtriebszahnrad 4 abgegebene Antriebskraft wird über einen Getriebemechanismus 5 und ein Differentialgetriebe 6 an ein linkes und rechtes Antriebsrad 7a und 7b abgegeben. Der Getriebemechanismus 5 wird gebildet durch eine Vorgelegewelle 5a mit einer Drehachse, die parallel zur Drehachse des Abtriebszahnrads 4 angeordnet ist, ein angetriebenes Vorgelegerad 5b, das an der Vorgelegewelle 5a angebracht ist und mit dem Abtriebszahnrad 4 kämmt, und ein Differentialantriebszahnrad 5c, welches auch an der Vorgelegewelle 5a angebracht ist und mit einem Zahnkranz des Differentialgetriebes 6 kämmt. Im unteren Teil von 1 ist im Hinblick auf die Eingangswelle 3 von den Komponenten der Automatikgetriebevorrichtung 1 in erster Linie die Verbindung zwischen dem Abtriebszahnrad 4 und dem Getriebemechanismus 5 dargestellt, und einige der anderen Komponenten sind nicht gezeigt.
In der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform sind, wie in 1 dargestellt ist, der vierte Planetengetriebemechanismus 40, der erste Planetengetriebemechanismus 10 und der zweite Planetengetriebemechanismus 20, und der dritte Planetengetriebemechanismus 30 ausgehend von der Seite der Eingangswelle 3 in dieser Reihenfolge angeordnet. Der erste Planetengetriebemechanismus 10 ist an der Außenumfangsseite des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 angeordnet.
Der erste Planetengetriebemechanismus 10 umfasst ein Sonnenrad 11, bei dem es sich um ein außenverzahntes Zahnrad handelt, einen Zahnkranz 13, der ein innenverzahntes Zahnrad darstellt, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 11 angeordnet ist, mehrere Ritzelzahnräder 14, die mit dem Sonnenrad 11 und dem Zahnkranz 13 kämmen, und einen Träger 12, der die mehreren Ritzelzahnräder 14 drehbar und umlauffähig haltert, indem er die Ritzelzahnräder 14 miteinander koppelt. Der erste Planetengetriebemechanismus 10 ist als Einzelritzel-Planetengetriebemechanismus ausgebildet. Folglich bilden die drei Drehelemente, nämlich das Sonnenrad 11, der Zahnkranz 13 und der Träger 12 eine Aufeinanderfolge von Sonnenrad 11, Träger 12 und Zahnkranz 13, wenn sie in der Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die den Übersetzungsverhältnissen im Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen. Das Übersetzungsverhältnis λ1 des ersten Planetengetriebemechanismus 10 (Zähneanzahl des Sonnenrads 11 geteilt durch Zähneanzahl des Zahnkranzes 13) ist zum Beispiel auf 0,60 eingestellt.
Der zweite Planetengetriebemechanismus 20 umfasst ein Sonnenrad 21, welches ein außenverzahntes Zahnrad ist, einen Zahnkranz 23, der ein innenverzahntes Zahnrad darstellt, das konzentrisch zum Sonnenrad 21 angeordnet ist, mehrere Ritzelzahnräder 24, die mit dem Sonnenrad 21 und dem Zahnkranz 23 kämmen, und einen Träger 22, der die mehreren Ritzelzahnräder 24 drehbar und umlauffähig haltert, indem er die Ritzelzahnräder 24 miteinander koppelt. Der zweite Planetengetriebemechanismus 20 ist als Einzelritzel-Planetengetriebemechanismus ausgebildet. Somit bilden die drei Drehelemente, nämlich das Sonnenrad 21, der Zahnkranz 23 und der Träger 22 eine Aufeinanderfolge von Sonnenrad 21, Träger 22 und Zahnkranz 23, wenn sie in der Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die den Übersetzungsverhältnissen im Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen. Das Übersetzungsverhältnis λ2 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 (Zähneanzahl des Sonnenrads 21 geteilt durch Zähneanzahl des Zahnkranzes 23) ist beispielsweise auf 0,30 eingestellt.
Der dritte Planetengetriebemechanismus 30 umfasst ein Sonnenrad 31, bei dem es sich um ein außenverzahntes Zahnrad handelt, einen Zahnkranz 33, der ein innenverzahntes Zahnrad darstellt, das konzentrisch zum Sonnenrad 31 angeordnet ist, mehrere Ritzelzahnräder 34, die mit dem Sonnenrad 31 und dem Zahnkranz 33 kämmen, und einen Träger 32, der die mehreren Ritzelzahnräder 34 drehbar und umlauffähig haltert, indem er die Ritzelzahnräder 34 miteinander koppelt. Der dritte Planetengetriebemechanismus 30 ist als Einzelritzel-Planetengetriebemechanismus ausgebildet. Somit bilden die drei Drehelemente, nämlich das Sonnenrad 31, der Zahnkranz 33 und der Träger 32 eine Aufeinanderfolge von Sonnenrad 31, Träger 32 und Zahnkranz 33, wenn sie in der Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die den Übersetzungsverhältnissen im Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen. Das Übersetzungsverhältnis λ3 des dritten Planetengetriebemechanismus 30 (Zähneanzahl des Sonnenrads 31 geteilt durch Zähneanzahl des Zahnkranzes 33) ist zum Beispiel auf 0,45 eingestellt.
Der vierte Planetengetriebemechanismus 40 umfasst ein Sonnenrad 41, bei dem es sich um ein außenverzahntes Zahnrad handelt, einen Zahnkranz 43, der ein innenverzahntes Zahnrad darstellt, das konzentrisch zum Sonnenrad 41 angeordnet ist, mehrere Ritzelzahnräder 44, die mit dem Sonnenrad 41 und dem Zahnkranz 43 kämmen, und einen Träger 42, der die mehreren Ritzelzahnräder 44 drehbar und umlauffähig haltert, indem er die Ritzelzahnräder 44 miteinander koppelt. Der vierte Planetengetriebemechanismus 40 ist als Einzelritzel-Planetengetriebemechanismus ausgebildet. Somit bilden die drei Drehelemente, nämlich das Sonnenrad 41, der Zahnkranz 43 und der Träger 42 eine Aufeinanderfolge von Sonnenrad 41, Träger 42 und Zahnkranz 43, wenn sie in der Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die den Übersetzungsverhältnissen im Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen. Das Übersetzungsverhältnis λ4 des vierten Planetengetriebemechanismus 40 (Zähneanzahl des Sonnenrads 41 geteilt durch Zähneanzahl des Zahnkranzes 43) ist zum Beispiel mit 0,65 angesetzt.
Das Sonnenrad 11 des ersten Planetengetriebemechanismus 10 ist über ein erstes Kopplungselement 51 mit dem Zahnkranz 23 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20, dem Zahnkranz 33 des dritten Planetengetriebemechanismus 30 und dem Träger 42 des vierten Planetengetriebemechanismus 40 gekoppelt. Der Träger 12 des ersten Planetengetriebemechanismus 10 ist durch ein zweites Kopplungselement 52 mit dem Träger 22 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 gekoppelt. Außerdem ist der Träger 32 des dritten Planetengetriebemechanismus 30 über ein drittes Kopplungselement 53 mit dem Zahnkranz 43 des vierten Planetengetriebemechanismus 40 gekoppelt. In der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ist der erste Planetengetriebemechanismus 10, wie vorstehend erörtert, an der Außenumfangsseite des dritten Planetengetriebemechanismus 30 vorgesehen. Das heißt, dass ein außenverzahntes Zahnrad an der Außenumfangsseite des Zahnkranzes 33 des dritten Planetengetriebemechanismus 30 ausgebildet ist, um als Sonnenrad 11 des ersten Planetengetriebemechanismus 10 Verwendung zu finden, und der Zahnkranz 33, das erste Kopplungselement 51 und das Sonnenrad 11 sind einstückig miteinander ausgebildet. Somit dient das erste Kopplungselement 51 als Element, das den Zahnkranz 33 und das Sonnenrad 11 des ersten Planetengetriebemechanismus 10 in Radialrichtung an der Außenumfangsseite des Zahnkranzes 33 koppelt, der sich am äußersten Umfang des dritten Planetengetriebemechanismus 30 befindet, und dient auch als Element, das den Zahnkranz 23 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 und den Träger 42 des vierten Planetengetriebemechanismus 40 miteinander koppelt.
Das zweite Kopplungselement 52 (Träger 12, Träger 22) der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ist über die Kupplung C1 mit der Eingangswelle 3 verbunden. Das dritte Kopplungselement 53 (Träger 32, Zahnkranz 43) ist über die Kupplung C2 mit der Eingangswelle 3 verbunden. Außerdem ist das Sonnenrad 31 des dritten Planetengetriebemechanismus 30 über die Kupplung C3 mit der Eingangswelle 3 verbunden. Das Sonnenrad 21 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 ist über die Bremse B1 mit einem Gehäuse 2 (Gehäuse der Automatikgetriebevorrichtung) verbunden. Das dritte Kopplungselement 53 (Träger 32, Zahnkranz 43) ist über die Bremse B2 mit dem Gehäuse 2 verbunden. Außerdem ist das Sonnenrad 41 des vierten Planetengetriebemechanismus 40 über die Bremse B3 mit dem Gehäuse 2 verbunden. Das Abtriebszahnrad 4 ist mit dem Zahnkranz 13 des ersten Planetengetriebemechanismus 10 verbunden. Hier sind in der Ausführungsform die drei Kupplungen C1 bis C3 und die drei Bremsen B1 bis B3 als hydraulisch betriebene Reibkupplungen und Reibbremsen ausgebildet, die durch Aneinanderdrücken von Reibscheiben mittels eines Kolbens eingerückt bzw. angezogen werden.
Die so ausgelegte Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform kann schaltbar einen ersten bis neunten Vorwärtsgang und einen Rückwärtsgang herstellen, indem die drei Kupplungen C1 bis C3 eingerückt/gelöst und die drei Bremsen B1 bis B3 in Kombination angezogen/gelöst werden. 2 ist eine Funktionstabelle der Automatikgetriebevorrichtung 1. 3 enthält Geschwindigkeitsdiagramme des ersten bis vierten Planetengetriebemechanismus 10, 20, 30 und 40 der Automatikgetriebevorrichtung 1. In 3 sind das Geschwindigkeitsdiagramm des ersten Planetengetriebemechanismus 10, das Geschwindigkeitsdiagramm des zweiten Planetengetriebemechanismus 20, das Geschwindigkeitsdiagramm des dritten Planetengetriebemechanismus 30 und das Geschwindigkeitsdiagramm des vierten Planetengetriebemechanismus 40 in dieser Reihenfolge ausgehend von links angeordnet. In jedem der Geschwindigkeitsdiagramme sind das Sonnenrad, der Träger und der Zahnkranz in dieser Reihenfolge ausgehend von links angeordnet. In 3 zeigt darüber hinaus „1.” den ersten Vorwärtsgang an, „2.” gibt den zweiten Vorwärtsgang an, „3.” gibt den dritten Vorwärtsgang an, „4.” bis „9.” gibt den vierten bis neunten Vorwärtsgang an und „Rückw.” gibt den Rückwärtsgang an. „λ1” bis „λ4” geben die jeweiligen Übersetzungsverhältnisse der Planetengetriebemechanismen an. „B1”, „B2” und „B3” geben die Bremsen B1 bis B3 an. „EINGANG” gibt die Position der Verbindung der Eingangswelle 3 an. „ABTRIEB” gibt die Position der Verbindung des Abtriebszahnrads 4 an.
In der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform werden, wie in 2 dargestellt, der erste bis neunte Vorwärtsgang und der Rückwärtsgang wie folgt zustande gebracht. Was das Übersetzungsverhältnis anbelangt (Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 3 geteilt durch Drehgeschwindigkeit des Abtriebszahnrads 4), sind die Übersetzungsverhältnisse λ1, λ2, λ3 und λ4 des ersten bis vierten Planetengetriebemechanismus 10, 20, 30 und 40 auf 0,60, 0,30, 0,45 bzw. 0,65 eingestellt.

(1) Der erste Vorwärtsgang kann erzielt werden, indem die Kupplung C3, die Bremse B1 und die Bremse B3 eingerückt bzw. angezogen werden und die Kupplung C1, die Kupplung C2 und die Bremse B2 gelöst werden, und hat ein Übersetzungsverhältnis von 4,906.
(2) Der zweite Vorwärtsgang kann erzielt werden, indem die Kupplung C2, die Bremse B1 und die Bremse B3 eingerückt bzw. angezogen werden und die Kupplung C1, die Kupplung C3 und die Bremse B2 gelöst werden, und hat ein Übersetzungsverhältnis von 2,616.
(3) Der dritte Vorwärtsgang kann erzielt werden, indem die Kupplung C2, die Kupplung C3 und die Bremse B1 eingerückt bzw. angezogen werden und die Kupplung C1, die Bremse B2 und die Bremse B3 gelöst werden, und hat ein Übersetzungsverhältnis von 1,585.
(4) Der vierte Vorwärtsgang kann erzielt werden, indem die Kupplung C1, die Kupplung C2 und die Bremse B1 eingerückt bzw. angezogen werden und die Kupplung C3, die Bremse B2 und die Bremse B3 gelöst werden, und hat ein Übersetzungsverhältnis von 1,220.
(5) Der fünfte Vorwärtsgang kann erzielt werden, indem die Kupplung C1, die Kupplung C2 und die Kupplung C3 eingerückt werden und die Bremse B1, die Bremse B2 und die Bremse B3 gelöst werden, und hat ein Übersetzungsverhältnis von 1,000.
(6) Der sechste Vorwärtsgang kann erzielt werden, indem die Kupplung C1, die Kupplung C2 und die Bremse B3 eingerückt bzw. angezogen werden und die Kupplung C3, die Bremse B1 und die Bremse B2 gelöst werden, und hat ein Übersetzungsverhältnis von 0,809.
(7) Der siebte Vorwärtsgang kann erzielt werden, indem die Kupplung C1, die Kupplung C3 und die Bremse B3 eingerückt bzw. angezogen werden und die Kupplung C2, die Bremse B1 und die Bremse B2 gelöst werden, und hat ein Übersetzungsverhältnis von 0,711.
(8) Der achte Vorwärtsgang kann erzielt werden, indem die Kupplung C1, die Bremse B2 und die Bremse B3 eingerückt bzw. angezogen werden und die Kupplung C2, die Kupplung C3 und die Bremse B3 gelöst werden, und hat ein Übersetzungsverhältnis von 0,625. Beim eingelegten achten Vorwärtsgang ist im zweiten Planetengetriebemechanismus 20 das Sonnenrad 21 durch Lösen der Bremse B1 frei, womit der zweite Planetengetriebemechanismus 20 nicht an der Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 3 und dem Abtriebszahnrad 4 beteiligt ist. Im dritten Planetengetriebemechanismus 30 ist das Sonnenrad 31 durch Lösen der Kupplung C3 frei, womit der dritte Planetengetriebemechanismus 30 nicht an der Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 3 und dem Abtriebszahnrad 4 beteiligt ist. Im vierten Planetengetriebemechanismus 40 sind der Zahnkranz 43 und das Sonnenrad 41 durch Anziehen der Bremsen B2 und B3 undrehbar ortsfest gehalten. Somit ist auch der Träger 42 in seiner Drehung gehindert, und der vierte Planetengetriebemechanismus 40 arbeitet nicht als Getriebemechanismus zur Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 3 und dem Abtriebszahnrad 4. Somit arbeitet beim eingelegten achten Vorwärtsgang nur einer der Planetengetriebemechanismen, nämlich der erste Planetengetriebemechanismus 10, als Getriebemechanismus zur Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 3 und dem Abtriebszahnrad 4.
(9) Der neunte Vorwärtsgang kann erzielt werden, indem die Kupplung C1, die Kupplung C3 und die Bremse B2 eingerückt bzw. angezogen werden und die Kupplung C2, die Bremse B1 und die Bremse B3 gelöst werden, und hat ein Übersetzungsverhältnis von 0,535. Beim eingelegten neunten Vorwärtsgang ist im zweiten Planetengetriebemechanismus 20 das Sonnenrad 21 durch Lösen der Bremse B1 frei, womit der zweite Planetengetriebemechanismus 20 nicht an der Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 3 und dem Abtriebszahnrad 4 beteiligt ist. Im vierten Planetengetriebemechanismus 40 ist das Sonnenrad 41 durch Lösen der Bremse B3 frei, womit der vierte Planetengetriebemechanismus 40 nicht an der Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 3 und dem Abtriebszahnrad 4 beteiligt ist. Somit arbeiten beim eingelegten neunten Vorwärtsgang zwei der Planetengetriebemechanismen, nämlich der erste Planetengetriebemechanismus 10 und der dritte Planetengetriebemechanismus 30, also Getriebemechanismus zur Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 3 und dem Abtriebszahnrad 4.
(10) Der Rückwärtsgang kann erzielt werden, indem die Kupplung C3, die Bremse B1 und die Bremse B2 eingerückt bzw. angezogen werden und die Kupplung C1, die Kupplung C2 und die Bremse B3 gelöst werden, und hat ein Übersetzungsverhältnis von –3,523.

Bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform arbeiten beim neunten Vorwärtsgang, welches der höchste erzielte Gang ist, zwei der Planetengetriebemechanismen, nämlich der erste Planetengetriebemechanismus 10 und der dritte Planetengetriebemechanismus 30, als Getriebemechanismus zur Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 3 und dem Abtriebszahnrad 4. Bei der in 5 dargestellten Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel arbeiten dagegen beim neunten Vorwärtsgang, welches der höchste erzielte Gang ist, alle (vier) Getriebemechanismen des ersten bis vierten Planetengetriebemechanismus 910, 920, 930 und 940 für die Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 903 und dem Abtriebszahnrad 904. Somit ist bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die Anzahl von Planetengetriebemechanismen, die für die Drehmomentübertragung beim höchsten erzielten Gang arbeiten, im Vergleich zur Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel vermindert. Im Ergebnis ist es im Vergleich zur Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel mit der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform möglich, einen Verlust durch Zahnradkämmung zu reduzieren und den Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung zu steigern. Bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform arbeitet beim achten Vorwärtsgang, der eine Stufe niedriger ist als der höchste erzielte Gang, nur einer der Planetengetriebemechanismen, nämlich der erste Planetengetriebemechanismus 10, als Getriebemechanismus für die Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 3 und dem Abtriebszahnrad 4. Bei der in 5 dargestellten Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel hingegen arbeiten im achten Vorwärtsgang, der eine Stufe niedriger ist als der höchste erzielte Gang, zwei der Planetengetriebemechanismen, nämlich der erste Planetengetriebemechanismus 910 und der zweite Planetengetriebemechanismus 920, für die Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 903 und dem Abtriebszahnrad 904. Somit ist bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die Anzahl von Planetengetriebemechanismen, die beim höchsten erzielten Gang für die Drehmomentübertragung arbeiten, im Vergleich zur Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel reduziert. Im Ergebnis kann im Vergleich zur Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel mit der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ein Verlust durch Zahnradkämmung vermindert und der Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung gesteigert werden. Weil der höchste Gang und ein Schaltgang, der eine Stufe niedriger ist als der höchste Gang, für eine Fahrt mit relativ hoher Geschwindigkeit verwendet werden, zum Beispiel bei einer Autobahnfahrt, ist es somit im Falle, dass die Automatikgetriebevorrichtung 1 in ein Fahrzeug eingebaut ist, möglich, den Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung während der Fahrt mit relativ hoher Geschwindigkeit zu steigern und die Kraftstoffausnutzung des Fahrzeugs zu verbessern.
Nachstehend werden die Drehgeschwindigkeiten der Ritzelzahnräder, welche die Planetengetriebemechanismen der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform bilden, bei denen die Übersetzungsverhältnisse λ1, λ2, λ3 und λ4 des ersten bis vierten Planetengetriebemechanismus 10, 20, 30 und 40 mit 0,60, 0,30, 0,45 bzw. 0,65 angesetzt sind, und die Drehgeschwindigkeiten der in 5 dargestellten Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel erläutert. Was die Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform anbelangt, beträgt die höchste der Drehgeschwindigkeiten der Ritzelzahnräder 14, 24, 34 und 44 des ersten bis vierten Planetengetriebemechanismus 10, 20, 30 und 40 ca. das 4,4-fache der Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 3. Bei der Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel jedoch beträgt die höchste Drehgeschwindigkeit der Ritzelzahnräder ca. das 4,8-fache der Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 903. Somit ist es bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform möglich, die höchste Drehgeschwindigkeit der Ritzelzahnräder 14, 24, 34 und 44 im Vergleich zur Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel zu reduzieren. Insbesondere wenn der erste Vorwärtsgang eingelegt ist, bei dem die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 3 hoch ist, beträgt die höchste Drehgeschwindigkeit der Ritzelzahnräder 14, 24, 34 und 44 des ersten bis vierten Planetengetriebemechanismus 10, 20, 30 und 40 in der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ca. das 1,2-fache der Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 3. Bei der Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel beträgt die höchste Drehgeschwindigkeit der Ritzelzahnräder jedoch ca. das 2,7-fache der Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 903. Im Ergebnis können bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die Langlebigkeit von Teilen wie zum Beispiel von Lagern und ritzelseitigen Beilagscheiben erhöht und die Kosten gedrückt werden, die zur Wärmebehandlung oder Oberflächenbehandlung zur Gewährleistung der Dauerhaltbarkeit erforderlich sind, verglichen mit der Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel.
Mit der vorstehend beschriebenen Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform kann eine Automatikgetriebevorrichtung bereitgestellt werden, die den ersten bis vierten Einzelritzel-Planetengetriebemechanismus 10, 20, 30 und 40, die drei Kupplungen C1 bis C3 und die drei Bremsen B1 bis B3 umfasst und in der Lage ist, wahlweise den ersten bis neunten Vorwärtsgang sowie den Rückwärtsgang einzurichten, bei der: das Sonnenrad 11 des ersten Planetengetriebemechanismus 10 über das erste Kopplungselement 51 mit dem Zahnkranz 23 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20, dem Zahnkranz 33 des dritten Planetengetriebemechanismus 30 und mit dem Träger 42 des vierten Planetengetriebemechanismus 40 gekoppelt ist; der Träger 12 des ersten Planetengetriebemechanismus 10 durch das zweite Kopplungselement 52 mit dem Träger 22 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 gekoppelt ist; der Träger 32 des dritten Planetengetriebemechanismus 30 durch das dritte Kopplungselement 53 mit dem Zahnkranz 43 des vierten Planetengetriebemechanismus 40 gekoppelt ist; das zweite Kopplungselement 52 (Träger 12, Träger 22) über die Kupplung C1 mit der Eingangswelle 3 verbunden ist; das dritte Kopplungselement 53 (Träger 32, Zahnkranz 43) über die Kupplung C2 mit der Eingangswelle 3 verbunden ist; das Sonnenrad 31 des dritten Planetengetriebemechanismus 30 über die Kupplung C3 mit der Eingangswelle 3 verbunden ist; das Sonnenrad 21 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 über die Bremse B1 mit dem Gehäuse 2 verbunden ist; das dritte Kopplungselement 53 (Träger 32, Zahnkranz 43) über die Bremse B2 mit dem Gehäuse 2 verbunden ist; das Sonnenrad 41 des vierten Planetengetriebemechanismus 40 über die Bremse B3 mit dem Gehäuse 2 verbunden ist; und der Zahnkranz 13 des ersten Planetengetriebemechanismus 10 mit dem Abtriebszahnrad 4 verbunden ist.
Bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform wird der neunte Vorwärtsgang, der die höchste Geschwindigkeit darstellt, erzielt, indem die Kupplung C1, die Kupplung C3 und die Bremse B2 eingerückt bzw. angezogen werden und die Kupplung C2, die Bremse B1 und die Bremse B3 gelöst werden. Somit arbeiten zwei der Planetengetriebemechanismen, nämlich der erste Planetengetriebemechanismus 10 und der dritte Planetengetriebemechanismus 30, als Getriebe zur Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 3 und dem Abtriebszahnrad 4, und es kann die Anzahl von Planetengetriebemechanismen reduziert werden, die der Drehmomentübertragung beim höchsten erzielten Gang dienen, und zwar im Vergleich zur Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel, bei der beim neunten Vorwärtsgang, welches der höchste erzielte Gang ist, alle (vier) des ersten bis vierten Planetengetriebemechanismus 910, 920, 930 und 940 für die Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 903 und dem Abtriebszahnrad 904 arbeiten. Dadurch kann ein Verlust durch Zahnradkämmung reduziert und der Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung gesteigert werden. Bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform wird außerdem der achte Vorwärtsgang, der um eine Stufe niedriger ist als der höchste Gang, erzielt, indem die Kupplung C1, die Bremse B2 und die Bremse B3 eingerückt bzw. angezogen werden und die Kupplung C2, die Kupplung C3 und die Bremse B1 gelöst werden. Folglich arbeitet nur einer der Planetengetriebemechanismen, nämlich der erste Planetengetriebemechanismus 10, als Getriebe zur Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 3 und dem Abtriebszahnrad 4, und die Anzahl von Planetengetriebemechanismen, die für die Drehmomentübertragung bei einem Schaltgang arbeiten, der um eine Stufe niedriger ist als der höchste erzielte Gang, kann im Vergleich zur Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel reduziert werden, bei der beim achten Vorwärtsgang, der um eine Stufe niedriger ist als der höchste erzielte Gang, zwei der Planetengetriebemechanismen, nämlich der erste Planetengetriebemechanismus 910 und der zweite Planetengetriebemechanismus 920, für die Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle 903 und dem Abtriebszahnrad 904 arbeiten. Dadurch kann ein Verlust durch Zahnradkämmung verringert und der Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung gesteigert werden. Im Ergebnis kann der Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung der Automatikgetriebevorrichtung verbessert werden.
Bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ist der erste Planetengetriebemechanismus 10 an der Außenumfangsseite des dritten Planetengetriebemechanismus 30 angeordnet. Somit kann die Automatikgetriebevorrichtung 1, obwohl sie in Radialrichtung größer ausfällt, in Axialrichtung kürzer gebaut werden als eine Automatikgetriebevorrichtung, bei der vier Planetengetriebemechanismen nebeneinander angeordnet sind. Das heißt, dass die Automatikgetriebevorrichtung 1 in Axialrichtung dieselbe Länge hat wie eine Automatikgetriebevorrichtung, bei der drei Planetengetriebemechanismen nebeneinander angeordnet sind.
Bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ist die höchste Drehgeschwindigkeit der Ritzelzahnräder 14, 24, 34 und 44 des ersten bis vierten Planetengetriebemechanismus 10, 20, 30 und 40 niedrig im Vergleich zur Automatikgetriebevorrichtung 901 gemäß dem herkömmlichen Beispiel. Somit kann die Lebensdauer der Vorrichtung verbessert werden, und die Kosten, die zur Wärmebehandlung oder Oberflächenbehandlung zur Gewährleistung der Langlebigkeit erforderlich sind, können gedrückt werden.
Bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform sind alle drei Kupplungen C1 bis C3 als Reibkupplungen ausgebildet, und alle drei Bremsen B1 bis B3 sind als Reibbremsen ausgebildet. Jedoch können anstelle der Reibkupplungen und Reibbremsen einige der Kupplungen und Bremsen als Klauenkupplungen bzw. Klauenbremsen ausgebildet sein. Eine Automatikgetriebevorrichtung 1B gemäß einer Modifikation der Automatikgetriebevorrichtung 1, bei der die Bremse B1 als Klauenbremse ausgebildet ist, ist in 4 dargestellt. Die Funktionstabelle und das Geschwindigkeitsdiagramm der Automatikgetriebevorrichtung 1B gemäß der Modifikation sind dieselben wie diejenigen in 2 und 3. Eine Klauenbremse verursacht tendenziell eine Schlagbelastung beim Einrücken und erfordert eine Synchronisationssteuerung zum Synchronisieren der Drehvorgänge. Weil die Bremse B1 vom ersten Vorwärtsgang bis zum vierten Vorwärtsgang in Eingriff gehalten wird und vom fünften Vorwärtsgang bis zum neunten Vorwärtsgang außer Eingriff gehalten wird, wird die Bremse B1 nicht oft wiederholt angezogen und gelöst, und die Synchronisationssteuerung wird weniger häufig ausgeführt. Deshalb ist eine Verschlechterung des Schaltgefühls unterbunden, auch wenn eine Klauenbremse übernommen wird.
Bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform sind die Übersetzungsverhältnisse λ1, λ2, λ3 und λ4 des ersten bis vierten Planetengetriebemechanismus 10, 20, 30 und 40 mit 0,60, 0,30, 0,45 bzw. 0,65 angesetzt. Die Übersetzungsverhältnisse λ1, λ2, λ3 und λ4 sind jedoch nicht auf diese Werte beschränkt.
Bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform sind der erste bis vierte Planetengetriebemechanismus 10, 20, 30 und 40 jeweils als Einzelritzel-Planetengetriebemechanismus ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, dass einige oder alle Mechanismen des ersten bis vierten Planetengetriebemechanismus 10, 20, 30 und 40 als Doppelritzel-Planetengetriebemechanismus ausgebildet werden.
Die Automatikgetriebevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ist eine Automatikgetriebevorrichtung, die in der Lage ist, den ersten bis neunten Vorwärtsgang und den Rückwärtsgang zu erzielen, indem drei der drei Kupplungen C1 bis C3 und der drei Bremsen B1 bis B3 eingerückt bzw. angezogen sowie die anderen drei gelöst werden. Jedoch kann es sich bei der Automatikgetriebevorrichtung 1 auch um eine Automatikgetriebevorrichtung handeln, die in der Lage ist, acht Gänge (mit Ausnahme eines Gangs aus den neun Gängen vom ersten bis zum neunten Vorwärtsgang) oder sieben Gänge oder weniger (mit Ausnahme mehrerer Gänge aus den neun Gängen) und den Rückwärtsgang zu erzielen.
Hier wird nun die Entsprechung zwischen den Hauptelementen der Ausführungsform und den Hauptelementen der Erfindung beschrieben, die im Absatz „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG” beschrieben sind. In der Ausführungsform entspricht die Eingangswelle 3 dem „Eingangselement”. Das Abtriebszahnrad 4 entspricht dem „Abtriebselement”. Der erste Planetengetriebemechanismus 10 entspricht dem „ersten Planetengetriebemechanismus”. Das Sonnenrad 11 entspricht dem „ersten Drehelement”. Der Träger 12 entspricht dem „zweiten Drehelement”. Der Zahnkranz 13 entspricht dem „dritten Drehelement”. Der zweite Planetengetriebemechanismus 20 entspricht dem „zweiten Planetengetriebemechanismus”. Das Sonnenrad 21 entspricht dem „vierten Drehelement”. Der Träger 22 entspricht dem „fünften Drehelement”. Der Zahnkranz 23 entspricht dem „sechsten Drehelement”. Der dritte Planetengetriebemechanismus 30 entspricht dem „dritten Planetengetriebemechanismus”. Das Sonnenrad 31 entspricht dem „siebten Drehelement”. Der Träger 32 entspricht dem „achten Drehelement”. Der Zahnkranz 33 entspricht dem „neunten Drehelement”. Der vierte Planetengetriebemechanismus 40 entspricht dem „vierten Planetengetriebemechanismus”. Das Sonnenrad 41 entspricht dem „zehnten Drehelement”. Der Träger 42 entspricht dem „elften Drehelement”. Der Zahnkranz 43 entspricht dem „zwölften Drehelement”. Das erste Kopplungselement 51 entspricht dem „ersten Kopplungselement”. Das zweite Kopplungselement 52 entspricht dem „zweiten Kopplungselement”. Das dritte Kopplungselement 53 entspricht dem „dritten Kopplungselement”. Die Kupplung C1 entspricht der „ersten Kupplung”. Die Kupplung C2 entspricht der „zweiten Kupplung”. Die Kupplung C3 entspricht der „dritten Kupplung”. Die Bremse B1 entspricht der „ersten Bremse”. Die Bremse B2 entspricht der „zweiten Bremse”. Die Bremse B3 entspricht der „dritten Bremse”. Die Entsprechung zwischen den Hauptelementen der Ausführungsform und den Hauptelementen der Erfindung, die im Absatz „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG” beschrieben sind, schränkt nicht die Elemente der Erfindung ein, die im Absatz „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG” beschrieben sind, weil die Ausführungsform ein Beispiel ist, welches zum Zwecke der konkreten Beschreibung der besten Art zur Ausführung der Erfindung dargetan ist, die im Absatz „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG” beschrieben ist. Das heißt, dass die im Absatz „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG” beschriebene Erfindung auf Grundlage der Beschreibung in diesem Absatz interpretiert werden sollte und die Ausführungsform lediglich ein spezifisches Beispiel der Erfindung ist, die im Absatz „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG” beschrieben ist.
Während vorstehend anhand einer Ausführungsform die beste Art zur Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, verhält es sich selbstverständlich so, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die Ausführungsform beschränkt ist und die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen realisiert werden kann, ohne vom Umfang und Sinngehalt der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung ist auf den Industriezweig der Herstellung von Automatikgetriebevorrichtungen usw. anwendbar.

Claims

Automatikgetriebevorrichtung, die die Drehzahl einer Antriebskraft ändert, die auf ein Eingangselement aufgebracht wird, um die Antriebskraft an ein Abtriebselement abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: einen ersten Planetengetriebemechanismus, der ein erstes bis drittes Drehelement umfasst, die eine Aufeinanderfolge des ersten Drehelements, zweiten Drehelements und dritten Drehelements bilden, wenn sie in einer Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die Übersetzungsverhältnissen in einem Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen; einen zweiten Planetengetriebemechanismus, der ein viertes bis sechstes Drehelement umfasst, die eine Aufeinanderfolge des vierten Drehelements, fünften Drehelements und sechsten Drehelements bilden, wenn sie in einer Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die Übersetzungsverhältnissen in einem Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen; einen dritten Planetengetriebemechanismus, der ein siebtes bis neuntes Drehelement umfasst, die eine Aufeinanderfolge des siebten Drehelements, achten Drehelements und neunten Drehelements bilden, wenn sie in einer Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die Übersetzungsverhältnissen in einem Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen; einen vierten Planetengetriebemechanismus, der ein zehntes bis zwölftes Drehelement umfasst, die eine Aufeinanderfolge des zehnten Drehelements, elften Drehelements und zwölften Drehelements bilden, wenn sie in einer Reihenfolge unter Intervallen angeordnet sind, die Übersetzungsverhältnissen in einem Geschwindigkeitsdiagramm entsprechen; ein erstes Kopplungselement, welches das erste Drehelement, das sechste Drehelement, das neunte Drehelement und das elfte Drehelement miteinander koppelt; ein zweites Kopplungselement, welches das zweite Drehelement und das fünfte Drehelement miteinander koppelt; ein drittes Kopplungselement, welches das achte Drehelement und das zwölfte Drehelement miteinander koppelt; eine erste Kupplung, die das zweite Kopplungselement und das Eingangselement miteinander in Eingriff bringt bzw. voneinander löst; eine zweite Kupplung, die das dritte Kopplungselement und das Eingangselement miteinander in Eingriff bringt bzw. voneinander löst; eine dritte Kupplung, die das siebte Drehelement und das Eingangselement miteinander in Eingriff bringt bzw. voneinander löst; eine erste Bremse, die lösbar in Eingriff ist, um das vierte Drehelement in Bezug auf ein Gehäuse der Automatikgetriebevorrichtung ortsfest zu halten; eine zweite Bremse, die lösbar in Eingriff ist, um das dritte Kopplungselement in Bezug auf das Gehäuse der Automatikgetriebevorrichtung ortsfest zu halten; und eine dritte Bremse, die lösbar in Eingriff ist, um das zehnte Drehelement in Bezug auf das Gehäuse der Automatikgetriebevorrichtung ortsfest zu halten, wobei das Abtriebselement mit dem dritten Drehelement verbunden ist.
Automatikgetriebevorrichtung nach Anspruch 1, wobei: ein erster Vorwärtsgang zustande kommt, indem die dritte Kupplung, die erste Bremse und die dritte Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die zweite Bremse gelöst werden; ein zweiter Vorwärtsgang zustande kommt, indem die zweite Kupplung, die erste Bremse und die dritte Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die erste Kupplung, die dritte Kupplung und die zweite Bremse gelöst werden; ein dritter Vorwärtsgang zustande kommt, indem die zweite Kupplung, die dritte Kupplung und die erste Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die erste Kupplung, die zweite Bremse und die dritte Bremse gelöst werden; ein vierter Vorwärtsgang zustande kommt, indem die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die erste Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die dritte Kupplung, die zweite Bremse und die dritte Bremse gelöst werden; ein fünfter Vorwärtsgang zustande kommt, indem die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die dritte Kupplung eingerückt werden und die erste Bremse, die zweite Bremse und die dritte Bremse gelöst werden; ein sechster Vorwärtsgang zustande kommt, indem die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die dritte Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die dritte Kupplung, die erste Bremse und die zweite Bremse gelöst werden; ein siebter Vorwärtsgang zustande kommt, indem die erste Kupplung, die dritte Kupplung und die dritte Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die zweite Kupplung, die erste Bremse und die zweite Bremse gelöst werden; ein achter Vorwärtsgang zustande kommt, indem die erste Kupplung, die zweite Bremse und die dritte Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die zweite Kupplung, die dritte Kupplung und die erste Bremse gelöst werden; ein neunter Vorwärtsgang zustande kommt, indem die erste Kupplung, die dritte Kupplung und die zweite Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die zweite Kupplung, die erste Bremse und die dritte Bremse gelöst werden; und ein Rückwärtsgang zustande kommt, indem die dritte Kupplung, die erste Bremse und die zweite Bremse eingerückt bzw. angezogen werden und die erste Kupplung, die zweite Kupplung und die dritte Bremse gelöst werden.
Automatikgetriebevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der erste Planetengetriebemechanismus, der zweite Planetengetriebemechanismus, der dritte Planetengetriebemechanismus und der vierte Planetengetriebemechanismus jeweils als Einzelritzel-Planetengetriebemechanismus ausgebildet sind, bei dem ein Sonnenrad, ein Zahnkranz und ein Träger als die drei Drehelemente verwendet werden; das erste Drehelement, das vierte Drehelement, das siebte Drehelement und das zehnte Drehelement jeweils ein Sonnenrad darstellen; das zweite Drehelement, das fünfte Drehelement, das achte Drehelement und das elfte Drehelement jeweils einen Träger darstellen; und das dritte Drehelement, das sechste Drehelement, das neunte Drehelement und das zwölfte Drehelement jeweils einen Zahnkranz darstellen.
Automatikgetriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Planetengetriebemechanismus an einer Außenumfangsseite des dritten Planetengetriebemechanismus vorgesehen ist.
Automatikgetriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Planetengetriebemechanismen in einer Reihenfolge des zweiten Planetengetriebemechanismus, des ersten Planetengetriebemechanismus und des dritten Planetengetriebemechanismus, und des vierten Planetengetriebemechanismus angeordnet sind.
Automatikgetriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Bremse als Klauenbremse ausgebildet ist.