DE69605166T2

DE69605166T2 - Automatisches Getriebe

Info

Publication number: DE69605166T2
Application number: DE69605166T
Authority: DE
Inventors: Makoto Funahashi; Hiroshi Ito; Seitoku Kubo; Teruhumi Miyazaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 2000-08-17
Anticipated expiration: 2016-08-29
Also published as: CA2184925A1; CN1148674A; CA2184925C; CN1087818C; EP0762014B1; US5769749A; JPH0979328A; DE69605166D1; JP3520623B2; EP0762014A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein automatisches Getriebe für ein Fahrzeug und insbesondere auf einen Gangänderungsmechanismus vom Typ Getriebe, der hauptsächlich aus einer Vielzahl von Planetengetriebemechanismen aufgebaut ist.

Stand der Technik

Eine Gangänderungseinheit, die eine Vielzahl von Planetengetriebemechanismen verwendet, ist dahingehend von Vorteil, daß sie Gangänderungen durchführen kann, ohne daß sich der Eingriff von Zahnrädern ändert, und daß eine Eingangswelle bzw. Antriebswelle und eine Ausgangswelle bzw. Abtriebswelle auf einer gemeinsamen Achse angeordnet werden können. Aufgrund dieser Vorteile ist eine derartige Gangänderungseinheit bei vielen automatischen Getrieben für Fahrzeuge vorhanden.
Was die Art und Weise der Anbringung einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung betrifft, ist andererseits ein Fahrzeug bekannt, bei dem das automatische Getriebe auch quer verlaufend angeordnet ist. Mit anderen Worten, das automatische Getriebe ist derart angebracht, daß seine Mittelachse quer zum Fahrzeug ausgerichtet ist. Als ein Ergebnis hieraus ist aufgrund der geringen Breite des Fahrzeugs die axiale Länge des quer verlaufenden automatischen Getriebes stark eingeschränkt.
Das Dokument DE 42 01 653 offenbart ein automatisches Getriebe, das einen ersten und einen zweiten Planetengetriebemechanismus aufweist, die auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind und von welchen jeder drei Komponenten, d. h. ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenradträger derart aufweist, daß der Planetenradträger des ersten Planetengetriebemechanismusses mit dem Planetenradträger des zweiten Planetengetriebemechanismusses und das Hohlrad des ersten Planetengetriebemechanismusses mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebemechanismusses verbunden sind.
Darüber hinaus ist ein dritter Planetengetriebemechanismus auf einer Achse angeordnet, die parallel zu der gemeinsamen Achse des ersten und des zweiten Planetengetriebemechanismusses verläuft, und er weist drei Komponenten, d. h. ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenradträger auf, wobei die miteinander verbundenen Planetenradträger des ersten und des zweiten Planetengetriebemechanismusses und das Hohlrad des dritten Planetengetriebemechanismusses zur Kraftübertragung miteinander verbunden sind. Es sind ein Eingangsbauteil bzw. Antriebsbauteil zum Zuführen einer Antriebskraft und ein Ausgangsbauteil bzw. Abtriebsbauteil, das mit dem Sonnenrad des dritten Planetengetriebemechanismusses verbunden ist, vorgesehen.
Es sind eine erste und eine zweite Kupplungseinrichtung vorgesehen, um das Sonnenrad des ersten Planetengetriebe-mechanismusses mit dem Eingangsbauteil zu verbinden bzw. um das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebemechanismusses mit dem Eingangsbauteil zu verbinden.
Dieses automatische Getriebe wird für 5 Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang verwendet.
Außerdem ist das quer verlaufende automatische Getriebe, das eine Vielzahl von einzustellenden Getriebestufen aufweist, mit einem Planetengetriebemechanismus, der auf der gleichen Achse wie die Antriebswelle angeordnet ist, und einem anderen Planetengetriebemechanismus, der auf einer parallel zu ersteren angeordneten Gegenwelle angeordnet ist, versehen, wie es in dem Japanischen offengelegten Patent Nr. 302748/1992 beispielsweise dargestellt ist, welches die Merkmaie des Oberbegriffs von Anspruch 1 bzw. 2 offenbart.
Dieses automatische Getriebe ist so aufgebaut, daß es folgendes aufweist: zwei Sätze von Planetengetriebemechanismen vom Typ Planetengetriebemechanismen mit einem Ritzel, die auf der gleichen Achse wie eine Eingangswelle bzw. Antriebswelle angeordnet sind und deren jeweilige Planetenradträger und Hohlräder miteinander verbunden sind; eine erste Kupplung, um die Eingabe zu dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebemechanismusses zu übertragen, der als ein Ausgangselement einen Planetenradträger aufweist; eine zweite Kupplung, um die Eingabe zu dem Planetenradträger des zweiten Planetengetriebemechanismusses zu übertragen; und eine dritte Kupplung, um die Eingabe zu dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebemechanismusses zu übertragen. Das automatische Getriebe weist außerdem als ihre Bremseinrichtungen folgende Einrichtungen auf: eine erste Bremseinrichtung, um das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebemechanismusses unbeweglich zu machen, und eine zweite Bremseinrichtung, um den Planetenradträger des zweiten Planetengetriebemechanismusses und das Hohlrad, das mit dem erstgenannten verbunden ist, des ersten Planetengetriebemechanismusses unbeweglich zu machen.
Auf der parallel zu der Eingangswelle vorgesehenen Gegenwelle ist darüber hinaus ein Satz eines dritten Planetengetriebemechanismusses vom Typ Planetengetriebemechanismus mit einem Ritzel vorgesehen, der ein Hohlrad aufweist, welches mit dem Planetenradträger des ersten Planetengetriebemechanismusses durch ein Gegenzahnradpaar bzw. gegenläufiges Zahnradpaar verbunden ist. Der Planetenradträger des dritten Planetengetriebemechanismusses ist mit der Gegenwelle verbunden. Außerdem sind eine vierte Kupplungseinrichtung, um diesen Planetenradträger und das Sonnenrad zu verbinden und zu vereinen, eine Freilaufkupplung und eine dritte Bremseinrichtung zum unbeweglich Machen des Sonnenrads vorgesehen.
Bei dem automatischen Getriebe gemäß der Offenbarung in dem oben erwähnten Patent werden durch den ersten und den zweiten Planetengetriebemechanismus, die auf der gleichen Achse wie die Eingangswelle angeordnet sind, ein erster und ein zweiter Gang in der Langsamgangstufe (underdrive state) und ein dritter Gang in dem direkt gekoppelten Zustand bzw. in der direkt gekoppelten Stufe erzielt. Bei diesen ersten bis dritten Gängen wird der dritte Planetengetriebemechanismus in die Langsamgangstufe geschaltet.
Darüber hinaus wird in dem direkt gekoppelten Zustand dadurch ein vierter Gang erzielt, daß der erste und zweite Planetengetriebemechanismus in den direkt gekoppelten Zustand und der dritte Planetengetriebemechanismus in den direkt gekoppelten Zustand gebracht werden, und es wird ein fünfter Gang in der Schnellgangstufe (overdrive state) dadurch erzielt, daß der erste und der zweite Planetengetriebemechanismus in die Schnellgangstufe und der dritte Planetengetriebemechanismus in den direkt gekoppelten Zustand gebracht werden.
Bei dem zuvor erwähnten quer verlaufenden automatischen Getriebe wird der dritte Planetengetriebemechanismus bei den ersten bis dritten Gängen in die Langsamgangstufe und bei den vierten und fünften Gängen in den direkt gekoppelten Zustand gebracht, so daß in dem dritten Planetengetriebemechanismus in der Schaltzeit zwischen den dritten und vierten Gängen eine Geschwindigkeitsänderung bzw. Gangänderung verursacht wird. Weil das Sonnenrad des dritten Planetengetriebemechanismusses derart hergestellt ist, daß es durch die Freilaufkupplung ein Reaktionsdrehmoment aufnimmt, wird diese Freilaufkupplung bei dem Schalten zwischen dem dritten und dem vierten Gang betätigt. Die Getriebestufe, in die bei einer normalen Fahrzeit geschaltet werden soll, ist jedoch die höchste Getriebestufe, so daß ein Herabschalten von der höchsten Getriebestufe oder ein Hinaufschalten in die höchste Getriebestufe durch eine vorübergehende Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder durch die Drosselklappenöffnung während des Fahrens verursacht wird.
Bei dem bisher beschriebenen automatischen Getriebe tritt daher zwischen dem vierten und dem fünften Gang die häufigste Gangänderung auf. Diese Gangänderung wird in Art und Weise verursacht, die "Kupplung- in-Kupplung" genannt wird, wobei die erste Kupplung gelöst und die zweite Bremse betätigt werden, wie es im Zusammenhang mit dem ersten und dem zweiten Planetengetriebemechanismus vorgesehen ist. Diese Kupplung-in-Kupplung-Gangänderung ist erforderlich, um den Öldruck von einer Reibeingriffseinheit zu steuern, der delikater Weise mit dem der anderen Reibeingriffseinheit verbunden ist. Das zuvor erwähnte automatische Getriebe weist den Nachteil auf, daß diese empfindliche Kupplung-in-Kupplung-Schaltsteuerung häufig durchgeführt werden muß.
Andererseits wird im Stand der Technik die Anzahl der einzustellenden Getriebestufen geändert, ohne daß der Grundaufbau des automatischen Getriebes geändert wird. Dies ergibt sich hinsichtlich der Anforderung, daß die Kosten dadurch verringert werden sollen, daß die Teile gemeinsam verwendet werden. Im Stand der Technik wird die Anzahl der einzustellenden Getriebestufen gewöhnlich dadurch geändert, daß die Schnellgangeinheit hinzugefügt oder entfernt wird. Wenn das zuvor erwähnte automatische Getriebe aus dem Stand der Technik gemäß diesem Verfahren in ein automatisches Getriebe mit vier Vorwärtsgängen umgeändert werden soll, wird der zuvor erwähnte dritte Planetengetriebemechanismus entfernt und das Ausgangselement oder der Planetenradträger des ersten Planetengetriebemechanismusses wird durch das gegenläufige Zahnradpaar mit der Gegenwelle verbunden. Somit können viele Teile einschließlich des Getriebegehäuses von dem automatischen Getriebe mit fünf Gängen und dem automatischen Getriebe mit vier Gängen verwendet werden. Außerdem kann die höchste Getriebestufe des automatischen Getriebes mit vier Gängen in die Schnellgangstufe geschaltet werden, bei der das Übersetzungsverhältnis geringer als "1" ist.
Trotz dieser Tatsache weist das automatische Getriebe mit vier Gängen mit den zwei Planetengetriebemechanismen, d. h. dem ersten und dem zweiten Planetengetriebemechanismus, einen Nachteil dahingehend auf, daß es für das automatische Getriebe mit vier Gängen axial langgestreckt ist, weil die zwei Planetengetriebemechanismen und die Reibeingriffseinheiten auf der gemeinsamen Achse mit der Eingangswelle angeordnet sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisches Getriebe bereitzustellen, bei dem die Steuerung der Gangänderung und die Anzahl der Getriebestufen leicht geändert werden können und bei dem die axiale Länge verringert werden kann, worin die Teile von den automatischen Getrieben, welche eine unterschiedliche Anzahl von einzustellenden Getriebestufen aufweisen, gemeinsam verwendet werden, und worin ein automatisches Getriebe bereitgestellt wird, bei dem die Gangänderung in dem herkömmlichen Fahrbereich leicht gesteuert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 oder 2 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem automatischen Getriebe der vorliegenden Erfindung wird daher die Gangänderung zwischen der höchsten Getriebestufe oder dem vierten Gang und der nächst niedrigeren Getriebestufe durch den dritten Planetengetriebemechanismus durchgeführt und die Vielzahl von Planetengetriebemechanismen zum Erzielen der vier Vorwärtsgänge sind auf den zwei Achsen getrennt derart angeordnet, daß das gesamte automatische Getriebe axial verkürzt werden kann.
Das automatische Getriebe der vorliegenden Erfindung kann außerdem eine dritte Kupplungseinrichtung aufweisen, um das Eingangsbauteil und das vierte der vier Drehbauteile selektiv zu verbinden.
Mit dem somit aufgebauten automatischen Getriebe können fünf Vorwärtsgänge erzielt werden und das automatische Getriebe kann in seiner Gesamtheit axial kürzer gemacht werden.
Darüber hinaus können bei der vorliegenden Erfindung die erste Kupplungseinrichtung und die zweite Kupplungseinrichtung auf den zwei Seiten quer zu dem ersten Planetengetriebemechanismus und dem zweiten Planetengetriebemechanismus und auf der gleichen Achse wie der erste und zweite Planetengetriebemechanismus angeordnet sein.
Wenn die dritte Kupplungseinrichtung vorgesehen ist, können die erste Kupplungseinrichtung und die dritte Kupplungseinrichtung auf den zwei Seiten quer zu dem ersten Planetengetriebemechanismus und dem zweiten Planetengetriebemechanismus und auf der gleichen Achse wie der erste und der zweite Planetengetriebemechanismus angeordnet sein.
Das somit aufgebaute automatische Getriebe kann in Abhängigkeit davon, ob die dritte Kupplungseinrichtung vorhanden ist oder nicht, von dem automatischen Getriebe für vier Vorwärtsgänge in das automatische Getriebe für fünf Vorwärtsgänge und umgekehrt geändert werden, so daß seine Teile gemeinsam verwendet werden können, um die Kosten zu verringern.
Das automatische Getriebe der vorliegenden Erfindung kann außerdem eine andere Freilaufkupplung aufweisen, die mit einer der vier Komponenten verbunden ist und dafür ausgelegt ist, daß sie betätigt wird, wenn das Übersetzungsverhältnis, das durch den ersten und den zweiten Planetengetriebemechanismus eingestellt werden soll, das Maximum erreicht.
Als ein Ergebnis hieraus können die Gangänderung mit einer hohen Drehmomentsschwankung und die Gangänderung mit einer hohen Frequenz durch die Freilaufkupplung durchgeführt werden, wenn sie vorhanden ist, so daß die Gangänderung leicht gesteuert werden kann, während die Verschlechterung des Schaltschocks bzw. Schaltrucks verhindert wird.
Die obige und weitere Aufgaben und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung vollständig ersichtlich, wenn sie in Bezug auf die beigefügte Zeichnung gelesen wird. Es ist jedoch ausdrücklich zu verstehen, daß die Zeichnung nur zur Darstellung und nicht als eine Definition der Grenzen der Erfindung beabsichtigt ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Es zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung, die eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform zeigt;
Fig. 2 eine Schnittansicht, die einen Abschnitt eines automatischen Getriebes zeigt, welcher den Aufbau darstellt, wie er in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 3 eine Schnittansicht, die einen anderen Abschnitt des in Fig. 2 gezeigten automatischen Getriebes zeigt;
Fig. 4 eine Kupplungs-/Brems- Betätigungsstabelle des in Fig. 1 gezeigten automatischen Getriebes;
Fig. 5 eine Darstellung, die eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform zeigt;
Fig. 6 eine Schnittansicht, die einen Abschnitt eines automatischen Getriebes, welcher den Aufbau darstellt, wie er in Fig. 5 gezeigt ist; und
Fig. 7 eine Kupplungs-/Brems- Betätigungsstabelle des in Fig. 5 gezeigten automatischen Getriebes.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Die vorliegende Erfindung wird insbesondere in Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Als erstes wird der Fall beschrieben, in welchem die vorliegende Erfindung als ein Viergang-automatisches Getriebe mit vier Gängen aufgebaut ist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Mit einem Turbinenlaufrad 3 eines Drehmomentwandlers 2, der eine Überbrückungskupplung 1 aufweist, ist eine Eingangswelle bzw. Antriebswelle 4 verbunden. Auf der gleichen Achse wie die dieser Eingangswelle 4 sind ein erster Planetengetriebemechanismus 5 und ein zweiter Planetengetriebemechanismus 6 angeordnet. Diese Planetengetriebemechanismen 5 und 6 sind Planetengetriebemechanismen vom Typ Planetengetriebemechanismen mit einem Ritzel, die jeweils folgende drei Komponenten aufweisen: Sonnenräder 7 und 8, Hohlräder 9 und 10 oder Innenzahnräder, die auf konzentrischen Kreisen der Sonnenräder 7 und 8 angeordnet sind, und Planetenradträger 11 und 12, die die Ritzel haften, welche mit diesen Sonnenrädern 7 und 8 und diesen Hohlrädern 9 und 10 in Eingriff stehen.
Von diesen Planetengetriebemechanismen 5 und 6 sind der Planetenradräger 11 des ersten Planetengetriebemechanismusses 5, der auf der rechten Seite von Fig. 1 angeordnet ist, und das Hohlrad 10 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 auf der linken Seite derart miteinander verbunden, daß sie sich miteinander drehen, und das Hohlrad 9 des ersten Planetengetriebemechanismusses 5 und der Planetenradträger 12 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 sind derart miteinander verbunden, daß sie sich miteinander drehen. Somit sind die Planetenradträger 11 und 12 und die Hohlräder 9 und 10 dieser ersten und zweiten Planetengetriebemechanismen 5 und 6 derart miteinander verbunden, wie es oben beschrieben ist, um die insgesamt vier Drehbauteile vorzusehen: den Planetenradträger 11 und das Hohlrad 10, die miteinander verbunden sind; den Planetenradträger 12 und das Hohlrad 9, die miteinander verbunden sind; und die zwei Sonnenräder 7 und 8.
Es ist eine Lamellenkupplung C1 vorgesehen (die vorläufig als "erste Kupplung" bezeichnet wird), um die Eingangswelle 4 selektiv mit einem dieser Drehbauteile, d. h. dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebemechanismusses 5 zu verbinden. Außerdem ist eine Lamellenkupplung C3 vorgesehen (die vorläufig als "zweite Kupplung" bezeichnet wird), um das Sonnenrad 8 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 selektiv mit der Eingangswelle 4 zu verbinden.
Als Bremseinrichtung ist zwischen dem Sonnenrad 8 und einem Gehäuse 13 eine Lamellenbremse B1 vorgesehen (die vorläufig als "erste Bremse" bezeichnet wird), um die Drehung des Sonnenrades 8 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 selektiv zu bremsen. Zwischen dem Hohlrad 9 des ersten Planetengetriebemechanismusses 5 und dem Planetenradträger 12 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6, die miteinander verbunden sind, und dem Gehäuse 13 ist eine Lamellenbremse B2 (die vorläufig als "zweite Bremse" bezeichnet wird) vorgesehen, um die Drehung des Hohlrades 9 und des Planetenradträgers 12, die miteinander verbunden sind, zu bremsen. Außerdem ist parallel zu dieser zweiten Bremse B2 eine Freilaufkupplung F1 vorgesehen.
An dem anderen Drehbauteil, d. h. dem Planetenradträger 11 des ersten Planetengetriebemechanismusses 5 und dem Hohlrad 10 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6, die miteinander verbunden sind, ist ein gegenläufiges Antriebsrad 14 angebracht.
Im folgenden werden die Anordnungen der oben bestimmten Komponenten beschrieben. Der erste Planetengetriebemechanismus 5 und der zweite Planetengetriebemechanismus 6 sind in der Nähe zueinander angeordnet. Die erste Kupplung C1 ist zwischen dem ersten Planetengetriebemechanismus 5 und dem Drehmomentwandler 2 angeordnet und das gegenläufigen Antriebsrad 14 ist zwischen der ersten Kupplung 8 und dem ersten Planetengetriebemechanismus 5 angeordnet. Andererseits ist die zweite Kupplung C3 auf der entgegengesetzten Seite der ersten Kupplung C1 quer zu den einzelnen Planetengetriebemechanismen 5 und 6 angeordnet und die Freilaufkupplung F1 ist zwischen der Kupplung C3 und dem zweiten Planetengetriebemechanismus 6 angeordnet.
Parallel zu der Eingangswelle 4, d. h., parallel zu der Mittelachse der jeweiligen Planetengetriebemechanismen 5 und 6, ist eine Gegenwelle 15 angeordnet. Auf der gleichen Achse wie diese Gegenwelle 15 ist ein dritter Planetengetriebemechanismus 1 C angeordnet. Dieser dritte Planetengetriebemechanismus 16 ist ein Planetengetriebemechanismus vom Typ Planetengetriebemechanismus mit einem Ritzel, der die folgenden drei Komponenten aufweist: ein Sonnenrad 17, ein Hohlrad 18 oder ein Innenzahnrad, das auf einem konzentrischen Kreis des Sonnenrads 17 angeordnet ist, und einen Planetenradträger 19, der ein Ritzel hält, welches mit diesem Sonnenrad 17 und diesem Hohlrad 18 in Eingriff steht.
In der Nähe dieses dritten Planetengetriebemechanismusses 16 ist ein gegenläufiges Abtriebsrad 20 angeordnet, das sich auf der gleichen Achse drehen kann, wie die Gegenwelle 15 und das mit dem gegenläufigen Antriebsrad 14 in Eingriff steht. Darüber hinaus ist das Hohlrad 18 des dritten Planetengetriebemechanismusses 16 derart verbunden, daß es sich zusammen mit dem gegenläufigen Abtriebsrad 20 dreht, und der Planetenradträger 19 ist auch derart verbunden, daß er sich zusammen mit der Gegenwelle 15 dreht.
Zwischen dem Sonnenrad 17 und dem Planetenradträger 19 der drei Bestandteile des dritten Planetengetriebemechanismusses 16 ist eine Lamellenkupplung C0 angeordnet, um das Sonnenrad 17 und dem Planetenradträger 19 selektiv zu verbinden. Zwischen dem Sonnenrad 17 und dem Gehäuse 13 ist eine Lamellenbremse B0 (die in den Ansprüchen als dritte Bremseinrichtung (B0) bezeichnet wird) angeordnet, um die Drehung des Sonnenrads 17 selektiv zu bremsen. Darüber hinaus ist zwischen dem Sonnenrad 17 und dem Gehäuse 13 und parallel zu der Bremse B0 eine Freilaufkupplung F0 angeordnet.
An dem Endabschnitt der Gegenwelle 15, der sich auf der rechten Seite von Fig. 1 oder auf der Seite des Drehmomentwandlers 2 befindet, ist ein Ausgangszahnrad 21 angebracht, das mit einem Innenzahnrad 23 in einem Differential 22 in Eingriff steht.
Das bis hierher beschriebene automatische Getriebe ist insbesondere in den Abschnitten in den Fig. 2 und 3 dargestellt. In der Öffnung des Gehäuses 13 auf der Seite des Drehmomentwandlers 2 ist eine hydraulische Pumpe 24 angebracht, durch deren mittigen Abschnitt die Eingangswelle 4 axial hindurchgeht. Mit dem vorderen Endabschnitt dieser Eingangswelle 4 ist eine zweite Eingangswelle 25 bzw. Antriebswelle koaxial derart verbunden, daß sie sich zusammen drehen. Insbesondere ist ein Endabschnitt der zweiten Eingangswelle 25 mit dem vorderen Endabschnitt der Eingangswelle 4 kerbverzahnt und der andere Endabschnitt der zweiten Eingangswelle 25 ist durch ein Lager 27 hindurch durch eine Endabdeckung 26 drehbar gehalten, die an dem Endabschnitt des Gehäuses 13 angebracht ist, der sich auf der entgegengesetzten Seite des Drehmomentwandlers 2 befindet.
Die hydraulische Pumpe 24 weist einen Nabenabschnitt auf, der von dem Drehmomentwandler 2 hervorsteht. Um diesen Nabenabschnitt ist eine Kupplungstrommel 28 der ersten Kupplung C1 drehbar angeordnet. Diese Kupplungstrommel 28 weist an ihrem Innenumfang einen zylindrischen Abschnitt auf und ist an ihrem zylindrischen Abschnitt mit dem vorderen Endabschnitt der Eingangswelle 4 derart verbunden, daß sie sich zusammen drehen. Die Kupplungstrommel 28 weist an ihrem Außenumfang einen anderen zylindrischen Abschnitt auf, und mit dem Innenumfang des zylindrischen Abschnittes ist eine Vielzahl von Kupplungsplatten 29 kerbverzahnt. Die Kupplungstrommel 28 weist außerdem Seitenwandungsabschnitte auf, die ihren zylindrischen Innenumfangsabschnitt und ihren zylindrischen Außenumfangsabschnitt miteinander verbinden. Ein Kolben 30 ist derart angeordnet, daß er den Innenflächen der Seitenwandungsabschnitte zugewandt ist, so daß er sich in der axialen Richtung vor und zurück bewegen kann, während er einen flüssigkeitsdichten Zustand aufrecht hält. Das in Fig. 2 erscheinende Bezugszeichen 31 bezeichnet eine Rückstellfeder.
An dem Innenumfang der Kupplungstrommel 28 ist eine Kupplungsnabe 33 angeordnet, mit welcher Kupplungsplatten 32, die abwechselnd zu den Kupplungsplatten 29 angeordnet sind, kerbverzahnt sind. Diese Kupplungsnabe 33 ist einstückig mit einer hohlen Stange 34 versehen, welche auf der zweiten Eingangswelle 25 drehbar aufgesetzt bzw. angeordnet ist. Diese hohle Stange 34 erstreckt sich zu dem axialen Zwischenabschnitt der zweiten Eingangswelle 25.
Um die hohle Stange 34 ist ein ringförmiger mittiger Halteabschnitt 35 vorgesehen, der von der Innenfläche des Gehäuses 13 radial nach innen vorsteht. Das gegenläufige Antriebsrad 14 wird durch ein Paar von Lägern 36 drehbar gehalten, die auf dem Innenumfang des mittigen Halteabschnittes 35 angeordnet sind. Insbesondere ist das gegenläufige Antriebsrad 14 zwischen dem mittigen Halteabschnitt 35 und der ersten Kupplung C1 angeordnet und weist an seinem mittigen Abschnitt eine einstückige zylindrische Stange 37 auf. Diese zylindrische Stange 37 ist an den Innenumfängen der Lager 36 derart angeordnet, daß das gegenläufige Antriebsrad 14 durch die Läger 36 drehbar gehalten wird. Darüber hinaus ist mit dem Innenumfangsabschnitt der zylindrischen Stange 37 eine Trägerwelle bzw. Trägerstange 38, die mit dem Planetenradträger 11 des ersten Planetengetriebemechanismusses 5 vereint ist, kerbverzahnt. Mit anderen Worten, der Planetenradträger 11 und das gegenläufige Antriebsrad 14 sind durch die Trägerstange 38 vereint.
Der erste Planetengetriebemechanismus 5 und der zweite Planetengetriebemechanismus 6, deren Planetenradträger 11 und 12 und deren Hohlräder 9 und 10 miteinander verbunden sind, wie es vorher beschrieben worden ist, sind auf den entgegengesetzten Seiten des gegenläufigen Antriebsrades 14 quer zu dem mittigen Halteabschnitt 35 angeordnet. Von der Seite des mittigen Halteabschnittes 35 ist zuerst der erste Planetengetriebemechanismus 5 und anschließend der zweite Planetengetriebemechanismus 6 angeordnet. In dem ersten Planetengetriebemechanismus 5 bilden der Planetenradträger 11 und die Trägerstange 38 eine Einheit und das Sonnenrad 7 ist mit der hohlen Stange 34, die mit der Kupplungsnabe 33 eine Einheit bildet, kerbverzahnt. Andererseits ist um den ersten Planetengetriebemechanismus 5 eine Verbindungstrommel 39 angeordnet, die das Hohlrad 9 und den Planetenradträger 12 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 verbindet. Mit dem Außenumfang der Verbindungstrommel 39 ist eine Vielzahl von Bremsplatten 40, die die zweite Bremse B2 bilden, kerbverzahnt. Mit der Innenfläche des Gehäuses 13 sind Bremsplatten 41, die abwechselnd von den Bremsplatten 40 axial angeordnet sind, kerbverzahnt.
Der Hydraulikservomechanismus zum Betätigen der zweiten Bremse B2 ist in dem mittigen Halteabschnitt 35 angeordnet. In die Seitenfläche dieses mittigen Halteabschnittes 35, wie er auf der linken Seite der Fig. 2 angeordnet ist, ist ein Kolben eingefügt, der sich in der axialen Richtung vor und zurück bewegen kann, während er einen flüssigkeitsdichten Zustand aufrecht hält. Auf der Vorderflächenseite des Kolbens 42 ist eine Rückstellfeder 43 angeordnet.
Um den zweiten Pfanetengetriebemechanismus 6 ist ein zylindrisches Bauteil 44 angeordnet, das sich in der Nähe der zweiten Bremse B2 befindet. Dieses zylindrische Bauteil 44 ist an der Innenfläche des Gehäuses 13 fest derart angeordnet, daß es einen Kolben 45 zum Betätigen der ersten Bremse B1 hält. Darüber hinaus ist das zylindrische Bauteil 44 an seinem Abschnitt ausgespart, der auf der linken Seite von Fig. 2 angeordnet ist, so daß es mit dem Kolben 45 derart zusammengefügt ist, daß sich der Kolben 45 in der axialen Richtung vor und zurück bewegen kann, während er einen flüssigkeitsdichten Zustand aufrecht erhält. Als Rückstellfeder für den Kolben 45 ist eine Membranfeder vorgesehen.
In der Nähe des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 ist die Feilaufkupplung F1 angeordnet. Diese Freilaufkupplung F1 weist eine Anzahl von Vorsprüngen auf, die zwischen ihrem Innenring und ihrem Außenring angeordnet sind, wobei der Innenring mit dem Planetenradträger 12 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 verbunden ist. Andererseits steht der Außenring mit einem zylindrischen Bauteil, das sich von dem zylindrischen Bauteil 44 zu dem Seitenabschnitt des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 erstreckt, in der axialen Richtung in Eingriff und bildet mit diesem eine Einheit. Somit wird die Freilaufkupplung F1 betätigt, wenn sich der Planetenradträger 12 rückwärts, d. h., in die zu der der Eingangswelle 4 entgegengesetzten Richtung dreht.
Es ist eine Bremsnabe 46 vorgesehen, die derart ausgestaltet ist, daß sie die Außenumfänge der Freilaufkupplung F1 und des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 bedeckt. Diese Bremsnabe 46 bildet die erste Bremse B1, und eine Vielzahl von Bremsplatten 47 sind mit dem Außenumfang des zylindrischen Abschnittes der Bremsnabe 46 kerbverzahnt. Außerdem sind die Bremsplatten 48, die von den Bremsplatten 47 abwechselnd angeordnet sind, mit der Innenfläche des Gehäuses 13 kerbverzahnt. Der Kolben 45 ist den Bremsplatten 47 und den Bremsplatten 48 in der axialen Richtung zugewandt.
Der Innenumfang der Bremsnabe 46 erstreckt sich so weit wie der Außenumfang der zweiten Eingangswelle 25 und bildet mit der zylindrischen Stange 49, die um die zweite Eingangswelle 25 drehbar angeordnet ist, eine Einheit. Außerdem ist das Sonnenrad 8 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 um den Endabschnitt der zylindrischen Stange 49 ausgeformt.
Im folgenden wird der Aufbau der zweiten Kupplung C3 beschrieben. In der Innenfläche der Endabdeckung 26 ist eine Nabe ausgeformt, die das Lager 27 in ihrem Innenumfang hält. Um diese Nabe ist eine Kupplungstrommel 50 derart angebracht, daß sie sich drehen kann, während ein flüssigkeitsdichter Zustand aufrechterhalten wird. Diese Kupplungstrommel 50 weist einen inneren zylindrischen Abschnitt, der an der Nabe der Endabdeckung 26 angeordnet ist, einen äußeren zylindrischen Abschnitt, an welchem eine Vielzahl von Kupplungsplatten 51 kerbverzahnt sind, und einen Seitenwandungsabschnitt, der diese zylindrischen Abschnitte vereinigt, auf. Diese drei Bestandteile bilden eine hohlen Abschnitt, in welchem ein Kolben 52 derart eingefügt ist, daß er sich vorwärts oder nach rechts von Fig. 2 bewegt, während ein flüssigkeitsdichter Zustand aufrecht erhalten wird. Darüber hinaus ist der innere zylindrische Abschnitt mit der zweiten Eingangswelle 25 verbunden.
Innerhalb des äußeren zylindrischen Abschnittes der Kupplungstrommel 50 und konzentrisch mit diesem ist eine Kupplungsnabe 53 angeordnet, die an der Außenfläche der Bremsnabe 46 der ersten Bremse B1 fest angeordnet ist. Um die Kupplungsnabe 53 sind außerdem Kupplungsplatten 54 kerbverzahnt, die abwechselnd von den Kupplungsplatten 51 angeordnet sind, wodurch somit die zweite Kupplung C3 ausgeformt wird.
Die Gegenwelle 15 ist parallel zu der zweiten Eingangswelle 25 angeordnet und weist einen Endabschnitt auf, der durch das Drehmomentwandlergehäuse 55 durch ein Lager 56 drehbar gehalten wird, und sie weist einen anderen Endabschnitt auf, der durch das Gehäuse 13 durch ein Lager 57 drehbar gehalten wird. Das gegenläufige Abtriebsrad 20 ist durch ein Lager 58 an dem axialen Zwischenabschnitt der Gegenwelle 15, d. h., um das gegenläufige Antriebsrad 14 drehbar angebracht.
Bei Betrachtung von Fig. 3 ist auf der linken Seite des gegenläufigen Abtriebsrades 20 der dritte Planetengetriebemechanismus 16 angeordnet. Der Planetenradträger 19 dieses dritten Planetengetriebemechanismusses 16 wirkt als der Flanschabschnitt, der von der Gegenwelle 15 radial vorsteht, und er ist mit der Gegenwelle 15 dadurch verbunden, daß ein Ritzelstift in den Flanschabschnitt eingepaßt bzw. eingesetzt wird. Darüber hinaus ist das Hohlrad 18 des dritten Planetengetriebemechanismusses 16 mit dem gegenläufigen Abtriebsrad 20 verbunden.
Um die Gegenwelle 15 ist andererseits eine zylindrische Sonnenradwelle bzw. Sonnenradstange 59 angebracht, an derem vorderen Endabschnitt (oder bei Betrachtung von Fig. 3 an derem rechten Endabschnitt) das Sonnenrad 17 vorgesehen ist. Mit dem Endabschnitt des Ritzelstiftes, der auf der entgegengesetzten Seite des gegenläufigen Abtriebsrades 20 angeordnet ist, ist eine zylindrische Kupplungsnabe 60 angebracht. Eine Kupplungstrommel 61, die um die Kupplungsnabe 60 und konzentrisch zu dieser angeordnet ist, ist mit der Sonnenradstange 59 verbunden und bildet mit dieser eine Einheit. Diese Kupplungsnabe 60 und diese Kupplungstrommel 61 bilden die Kupplung C0 des dritten Planetengetriebemechanismusses 16. An dem Außenumfang der Kupplungsnabe 60 sind Kupplungsplatten 62 kerbverzahnt, und an dem Innenumfang der Kupplungstrommel 61 sind Kupplungsplatten 63 kerbverzahnt.
Außerdem bilden die Kupplungstrommel 61 und die Sonnenradstange 59 zusammen den zylindrischen Abschnitt, in welchem ein Kolben 64 derart eingefügt ist, daß er sich vor und zurück bewegt, während in Bezug auf die Kupplungsplatten 62 und die Kupplungsplatten 63 ein flüssigkeitsdichter Zustand aufrecht erhalten wird.
Der Außenumfang der Sonnenradstange 59, der sich in der Nähe des Abschnittes befindet, welcher die Kupplungstrommel 61 trägt, sieht den Innenring der Freilaufkupplung F0 vor und weist eine Vielzahl von Vorsprüngen auf, die daran angeordnet sind. Um diese Vorsprünge ist andererseits ein Außenring aufgesetzt, der mit dem Innenumfang des Gehäuses 13 kerbverzahnt ist.
Gemäß der Darstellung von Fig. 3 ist um den linken Endabschnitt der Sonnenradstange 59 eine Vielzahl von Bremsplatten 65, die die Bremse B0 bilden, kerbverzahnt. An dem Innenumfang des Gehäuses 13 sind Bremsplatten 66, die abwechselnd von den Bremsplatten 65 angeordnet sind, kerbverzahnt. Ein Kolben 67 zum Betätigen der Bremse B0 ist in dem zylindrischen Abschnitt, der durch die Innenfläche des Gehäuses 13 gebildet wird, derart eingesetzt, daß er sich vor und zurück bewegt, während ein flüssigkeitsdichter Zustand aufrecht erhalten wird.
An dem Außenumfang der Gegenwelle 15, der auf der entgegengesetzten Seite des dritten Planetengetriebemechanismusses 16 quer zu dem gegenläufigen Abtriebsrad 20 angeordnet ist, ist das Ausgangszahnrad 21, das mit einem Parkzahnrad 68 vereint ist, kerbverzahnt.
Mit dem somit aufgebauten automatischen Getriebe können vier Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang durch betätigen der Kupplungen/Bremsen erzielt werden, wie es in Fig. 4 tabellarisch dargestellt ist. In dem Diagramm von Fig. 4 bezeichnen die Symbole m den betätigten Zustand, die Symbole X den gelösten Zustand und die Symbole Δ den betätigten Zustand bei einer Schaltzeit. Darüber hinaus bezeichnen der Buchstabe P einen Parkbereich, der Buchstabe N einen neutralen Bereich, der Buchstabe R einen Rückwärtsbereich, der Buchstabe D einen Fahrbereich, die Zahl 2 einen "2-"Bereich oder einen Motorbremsbereich für ein Hochschalten in den zweiten Gang und der Buchstabe L einen niedrigen Bereich zum Einstellen des ersten Ganges, bei dem die Motorbremsung wirksam ist. Die einzelnen Getriebestufen werden im folgenden kurz beschrieben.
Der erste Vorwärtsgang wird dadurch erzielt, daß die erste Kupplung C1 und demgemäß die Freilaufkupplung F1 und die Bremse B0 oder die Freilaufkupplung F0 auf der Gegenwelle 15 betätigt werden. Insbesondere wird das Hohlrad 9 dazu gebracht, daß es sich durch die Belastung auf den Planetenradträger 11 rückwärts dreht, so daß die erste Freilaufkupplung F1 betätigt wird, während die erste Kupplung C1 betätigt wird, so daß sich das Sonnenrad 7 des ersten Planetengetriebemechanismusses 5 zusammen mit der Eingangswelle 4 dreht. Als ein Ergebnis hieraus dreht sich das Sonnenrad 7 zusammen mit der Eingangswelle 4, wobei das Hohlrad 9 feststehend ist, so daß der Planetenradträger 11 und das gegenläufige Antriebsrad 14, das mit ersterem eine Einheit bildet, in ihrer Vorwärtsdrehung verlangsamt werden, während sie im Bezug auf die Eingangswelle 4 verlangsamt werden.
Andererseits wird in dem dritten Planetengetriebemechanismus 16 zwar die Bremse B0 betätigt, um das Sonnenrad 17 zu bremsen, aber das Hohlrad 18 ist mit dem gegenläufigen Abtriebsrad 20 derart verbunden, daß es als das Eingangselement wirkt. Somit befindet sich der dritte Planetengetriebemechanismus 16 in dem Langsamgangzustand. Als ein Ergebnis hieraus wird die Antriebskraft, während sie von dem gegenläufigen Antriebsrad 14 zu dem gegenläufigen Abtriebsrad 20 übertragen wird, durch den dritten Planetengetriebemechanismus 16 verlangsamt und durch die Gegenwelle 15 und das Ausgangszahnrad 21 zu dem Differential 22 übertragen.
Somit wird der erste Gang in dem Antriebszustand durch Betätigen der Freilaufkupplung F1 eingestellt. Daher wird die zweite Bremse B2, die parallel zu der Freilaufkupplung F1 angeordnet ist, betätigt, wenn das Motorbremsen bewirkt werden soll.
Der zweite Gang dadurch eingestellt, daß die erste Bremse B1 von dem Zustand des ersten Ganges betätigt wird. Insbesondere wird das Sonnenrad 8 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6, das sich bei dem ersten Gang nach hinten dreht, durch die erste Bremse B1 gestoppt. Als ein Ergebnis hieraus drehen sich das Hohlrad 9 des ersten Planetengetriebemechanismusses 5 und der Planetenradträger 12 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6, der mit ersterem eine Einheit bildet, langsam nach vorne, so daß die Ausgangsbauteile, d. h., der Planetenradträger 11 des ersten Planetengetriebemechanismusses 5 und das Hohlrad 10 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 mit einer höheren Drehzahl nach vorne drehen, als in dem ersten Gang. Der dritte Planetengetriebemechanismus 16 wird in dem zuvor erwähnten Schnellgangzustand gehalten.
Somit wird das Hochschalten von dem ersten in den zweiten Gang erzielt, wenn die Freilaufkupplung F1 gelöst wird, während die erste Bremse B1 betätigt wird. Als ein Ergebnis hieraus kann die Gangänderung sogar bei einer hohen Drehmomentschwankung gleichmäßig durchgeführt und leicht gesteuert werden.
Der dritte Gang wird in dem Zustand des zweiten Ganges dadurch erzielt, daß die erste Bremse B1 gelöst und die zweite Kupplung C3 betätigt werden. Als ein Ergebnis hieraus werden bei diesem dritten Gang die beiden Sonnenräder 7 und 8 des ersten Planetengetriebemechanismusses 5 und des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 mit der Eingangswelle 4 verbunden, so daß sich der gesamte Planetengetriebemechanismus 5 und der gesamte Planetengetriebemechanismus 6 und das gegenläufige Antriebsrad 14 zusammen mit der Eingangswelle 4 drehen. Kurz gesagt nehmen der erste Planetengetriebemechanismus 5 und der zweite Planetengetriebemechanismus 6 den sogenannten "direkt gekoppelten Zustand" ein. Andererseits wird der dritte Planetengetriebemechanismus 16, wie in den zuvor erwähnten Zuständen der ersten und zweiten Gang, in dem Schnellgangzustand gehalten.
Als ein Ergebnis hieraus erfolgt das Hochschalten von dem zweiten in den dritten Gang in dem sogenannten "Kupplung-in-Kupplung-Schalten", worin die betätigten/gelösten Zustände der ersten Bremse B1 und der zweiten Kupplung C3 geschaltet werden. Diese Gangänderungen zwischen dem zweiten und dem dritten Gang treten jedoch nach dem Start und während eines Fahrens oder eines Anhaltens weniger oft auf, und die Schwankungsbreite des Drehmoments zwischen dem zweiten und dem dritten Gang ist geringer als die Schwankungsbreite des Drehmoments zwischen dem ersten und dem zweiten Gang. Daher verschlechtern die Gangänderungen den Fahrkomfort für das gesamte Fahrzeug sogar wenn sie auf die Kupplung-in-Kupplung-Art bewirkt werden, kaum.
Der vierte Gang wird in dem Zustand des dritten Ganges dadurch erzielt, daß die Bremse B0 gelöst und die Kupplung C0 auf der Seite des dritten Planetengetriebemechanismusses 16 betätigt werden. Insbesondere wird der dritte Planetengetriebemechanismus 16 von dem Langsamgangzustand in den direkt gekoppelten Zustand dadurch geschaltet, daß die Kupplung C0 betätigt wird, um den Planetenradträger 19 und das Sonnenrad 17 des dritten Planetengetriebemechanismusses 16 zu verbinden. Kurz gesagt, das Hochschalten wird durch den dritten Planetengetriebemechanismus 16 bewirkt. In diesem Fall wird der Schnellgangzustand des dritten Planetengetriebemechanismusses 16 eingestellt, wenn der Antriebszustand (oder der Zustand, bei dem die Energie auf EIN geschaltet ist) eingenommen wird, indem die Freilaufkupplung F0 betätigt wird, um die entgegengesetzte Drehung des Sonnenrads 17 zu verhindern. Dadurch, daß die Bremse B0 vor dem Hochschalten gelöst wird, wird daher die Freilaufkupplung F0 gelöst, während die Kupplung C0 betätigt wird, so daß das Hochschalten erzielt wird. Kurz gesagt, die Gangänderung wird nicht durch die Kupplung-in- Kupplung-Art durchgeführt.
Weil das automatische Getriebe derart aufgebaut ist, daß der vierte Gang als seine höchste Getriebestufe eingestellt wird, wird dieser vierte Gang beim herkömmlichen Fahren eingestellt und kann vorübergehend in den dritten Gang geschaltet werden, wenn die Geschwindigkeit des fahrenden Fahrzeugs vorübergehend abfällt oder wenn die Drosselöffnung zunimmt. Somit treten die Gangänderungen zwischen dem vierten und dem dritten Gang sehr häufig auf, aber dabei wird die Freilaufkupplung F0 verwendet. Als ein Ergebnis hieraus kann die Gangänderung ohne Schaftschock bzw. Schaltruck durchgeführt und leicht gesteuert werden.
Der Rückwärtsgang wird dadurch erzielt, daß die drei Komponenten, d. h., die zweite Kupplung C3, die zweite Bremse B2 und die Bremse B0 auf der Seite des dritten Planetengetriebemechanismusses 16 betätigt werden. In dem zweiten Planetengetriebemechanismus 6 dreht sich daher das Sonnenrad 8 zusammen mit der Eingangswelle 4, wobei der Planetenradträger 12 feststehend gehalten wird, so daß das Hohlrad 10 und das gegenläufige Antriebsrad 14, das mit dem ersteren eine Einheit bildet, verlangsamt werden, um sich im Bezug auf die Eingangswelle 4 rückwärts zu drehen. Weil das Sonnenrad 17 durch die Bremse B0 gehalten wird, befindet sich der dritte Planetengetriebemechanismus in dem Langsamgangzustand, so daß die Antriebskraft, die zu dem gegenläufigen Abtriebsrad 20 übertragen wird, weiter verzögert und von dem Ausgangszahnrad 21 zu dem Differential 22 übertragen wird.
Somit werden bei dem automatischen Getriebe die Gangänderungen zwischen der niedrigsten Stufe oder dem ersten Gang und der nächst höheren Stufe oder dem zweiten Gang und zwischen der höchsten Stufe oder dem vierten Gang und der nächst niedrigeren Stufe oder dem dritten Gang durch Betätigen der Freilaufkupplungen F1 und F0 durchgeführt. Als ein Ergebnis hieraus kann die Gangänderung zwischen dem ersten und dem zweiten Gang, die sonst eine starke Drehmomentschwankung aufweisen könnte, gleichmäßig und leicht durchgeführt werden und die Gangänderung zwischen dem dritten und dem vierten Gang, die häufig auftritt, kann erleichtert werden. Weil die einzelnen Freilaufkupplungen F1 und F0 angeordnet sind, um die Drehbauteile (wie zum. Beispiel den Planetenradträger 12 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 und das Sonnenrad 17 des dritten Planetengetriebemechanismusses 16) zu halten, so daß sie sich in dem Antriebszustand nicht rückwärts drehen, ist es darüber hinaus nicht notwendig, daß zwischen diesen Freilaufkupplungen F1 und F0 und dem Gehäuse 13 eine Bremseinrichtung angeordnet ist. Dadurch ist es auch nicht nötig, eine Reibeingriffseinheit vom Typ Lamellenreibeingriffseinheit vorzusehen, in welcher die Freilaufkupplungen F1 und F0 in Reihe angeordnet sind, so daß das somit aufgebaute automatische Getriebe in der axialen Länge verkürzt werden kann. Dies ist teilweise deshalb so, weil die Reibplatten der Lamellenreibeingriffseinheit in der axialen Richtung angeordnet sein müssen und es ist teilweise auch deshalb so, weil der hydraulische Servomechanismus in Bezug auf die Reibplatten in der axialen Richtung angeordnet sein muß.
Das somit aufgebaute automatische Getriebe kann in ein automatisches Getriebe mit fünf Gängen umgeändert werden, indem geringfügige Verbesserungen durchgeführt werden, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Auf der entgegengesetzten Seite des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 quer zu der zweiten Kupplung C3 ist gemäß der Darstellung in Fig. 5 eine Lamellenkupplung C2 (die vorläufig als die "dritte Kupplung" bezeichnet wird) angeordnet, die in der Nähe der zweiten Kupplung C3 angeordnet ist. Die dritte Kupplung C2 ist derart aufgebaut, daß sie den Planetenradträger 12 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 und die Eingangswelle 4 selektiv miteinander verbindet. Der übrige Aufbau der Darstellung von Fig. 5 entspricht dem in Fig. 1 gezeigten und seine Beschreibung wird weggelassen, wobei die gemeinsamen Bauteile durch die gleichen Bezugszeichen, wie die von Fig. 4, gekennzeichnet sind.
Eine genauere Ausführungsform von Fig. 5 ist in Fig. 6 gezeigt. Gemäß dem Aufbau in Fig. 6 besteht eine Verbesserung gegenüber dem Aufbau gemäß den Fig. 2 und 3 darin, daß die zweite Eingangswelle 25 in der radialen Richtung geringfügig verringert und verlängert ist. Darüber hinaus ist die Endabdeckung 26 etwas tiefer gemacht als die der Ausführungsform gemäß Fig. 2, so daß sie ein größeres Volumen aufweist.
Die Kupplungstrommel 50 der zweiten Kupplung C3, die an der Nabe der Endabdeckung 26 drehbar angeordnet ist, weist einen größeren Durchmesser auf als die Nabe der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform und die Bremsnabe 46 der ersten Bremse B1 weist einen dementsprechenden vergrößerten Durchmesser auf. Darüber hinaus sind die Kupplungsplatten 54 der zweiten Kupplung C3 direkt um die radial vergrößerte Bremsnabe 46 kerbverzahnt. Mit anderen Worten, die Kupplungsnabe 53 der zweiten Kupplung C3 gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist beseitigt worden.
In der radial vergrößerten Kupplungstrommel 50 ist ein Kolben 70 eingesetzt, der sich in der axialen Richtungen vor und zurück bewegen kann, während ein flüssigkeitsdichter Zustand aufrecht erhalten wird. Dieser Kolben 70 weist einen äußeren zylindrischen Abschnitt auf, der den Kupplungsplatten 54 in der axialen Richtung und den Kupplungsplatten 51 der zweiten Kupplung C3 zugewandt ist, so daß der äußere zylindrische Abschnitt die Kupplungsplatten 54 und die Kupplungsplatten 51 an seinem vorderen Endabschnitt verschiebt, um die zweite Kupplung C3 zu betätigen.
An dem Innenumfang des äußeren zylindrischen Abschnittes des Kolben 70 ist andererseits eine Vielzahl von Kupplungsplatten 71, die die dritte Kupplung C2 bilden, kerbverzahnt. Mit anderen Worten, der Kolben 70 wirkt auch als die Kupplungstrommel der dritten Kupplung C2. Um eine Kupplungsnabe 73, die von dem äußeren zylindrischen Abschnitt konzentrisch angeordnet ist, sind Kupplungsplatten 72, welche abwechselnd von den Kupplungsplatten 71 angeordnet sind, kerbverzahnt. Diese Kupplungsnabe 73 ist mit dem Planetenradträger 21 des zweiten Planetengetriebemechanismusses 6 verbunden. Insbesondere ist eine hohle Welle bzw. hohle Stange oder eine Planetenradträgerwelle bzw. Planetenradträgerstange 74 in dem Innenumfang der Sonnenradstange 49 drehbar angeordnet, und die Kupplungsnabe 73 ist mit dem Endabschnitt der Planetenradträgerstange 74, der auf der linken Seite von Fig. 6 angeordnet ist, verbunden und bildet eine Einheit.
Der Kolben 70 wirkt außerdem als das zylindrische Bauteil des hydraulischen Servomechanismusses für die dritte Kupplung C2. In diesem Kolben 70 ist ein Kolben 75, der an seinem vorderen Endabschnitt den Kupplungsplatten 71 und den Kupplungsplatten 72 der dritten Kupplung C2 zugewandt ist, derart angeordnet, daß er sich in der axialen Richtung vor und zurück bewegen kann, während ein flüssigkeitsdichter Zustand aufrecht erhalten wird.
Das in Fig. 6 vorhandene Bezugszeichen 76 kennzeichnet eine Rückstellfeder und das Bezugszeichen 77 kennzeichnet ein Rückschlagventil. Der übrige Aufbau entspricht dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Aufbau und seine Beschreibung wird weggelassen, wobei die gemeinsamen Bauteile von Fig. 6 durch die gleichen Bezugszeichen, wie die der Fig. 2 und 3, gekennzeichnet sind.
Mit dem automatischen Getriebe gemäß den Fig. 5 und 6 können fünf Vorwärtsgangstufen eingestellt werden und sein Schaltdiagramm für die Reibeingriffseinheit ist in der Tabelle in Fig. 7 dargestellt. Die einzelnen Getriebestufen werden im folgenden kurz beschrieben. Der Rückwärtsgang und die ersten und zweiten Gänge werden, wie bei dem vorhergehenden automatischen Getriebe mit vier Gängen, gemäß den Darstellungen in den Fig. 1 bis 3 erzielt.
Der dritte Gang, bei dem der erste Planetengetriebemechanismus 5 und der zweite Planetengetriebemechanismus 6 in den sogenannten "direkt gekoppelten Zustand" gebracht werden, wird durch Betätigen der Kupplungen C1 und C2 und der Bremse B0 oder der Freilaufkupplung F0 auf der Seite des dritten Planetengetriebemechanismusses 16 eingestellt. Kurz gesagt, die dritte Kupplung C2 wird anstelle der zuvor erwähnten zweiten Kupplung C3 betätigt. Diese Betätigung wird durchgeführt, um die Übertragungseffizienz des Drehmoments zu verbessern, wobei die zwei Bauteile oder das Sonnenrad 7 und das Hohlrad 9 des ersten Planetengetriebemechanismusses direkt mit der Eingangswelle 4 gekoppelt sind. In diesem Fall kann die zweite Kupplung C3 auch betätigt sein.
Der vierte Gang ist die Getriebestufe, die nicht eingestellt werden kann, bevor die dritte Kupplung C2 vorgesehen ist. Für diese Getriebestufe werden die dritte Kupplung C2 und die erste Bremse B1 betätigt, um den ersten Planetengetriebemechanismus 5 und den zweiten Planetengetriebemechanismus 6 in den Schnellgangzustand zu bringen, und die Bremse B0 oder die Freilaufkupplung F0 werden betätigt, um den dritten Planetengetriebemechanismus 16 in den Langsamgangzustand zu bringen. Insbesondere wird in dem zweiten Planetengetriebemechanismus 6, wobei das Sonnenrad 8 durch die erste Bremse B1 gebremst wird, der Planetenradträger 12 mit der Eingangswelle 4 verbunden, so daß das Hohlrad 10 und das gegenläufige Antriebsrad 14, das mit dem ersteren verbunden ist, beschleunigt werden, sich im Bezug auf die Eingangswelle 4 vorwärts zu drehen. Somit wird die Drehkraft, die von dem gegenläufigen Antriebsrad 14 auf das gegenläufige Abtriebsrad 20 übertragen wird, durch den dritten Planetengetriebemechanismus 16 verlangsamt und von dem Ausgangszahnrad 21 zu dem Differential 22 ausgegeben.
Der fünfte Gang wird durch Betätigen der Kupplung C0 des dritten Planetengetriebemechanismusses 16 in dem zuvor erwähnten vierten Gang erzielt, um den dritten Planetengetriebemechanismus 16 in den direkt gekoppelten Zustand hochzuschalten. Als ein Ergebnis hieraus wird die Antriebskraft, die durch das gegenläufige Antriebsrad 14 und das gegenläufige Abtriebsrad 20 übertragen wird, von dem Ausgangszahnrad 21 zu dem Differential 22 ausgegeben, wobei sie nicht verzögert ist.
Als ein Ergebnis hieraus werden sogar dann, wenn das automatische Getriebe mit fünf Gängen durch Hinzufügen der dritten Kupplung C2 aufgebaut wird, das Schalten mit einer hohen Drehmomentsschwankung zwischen dem ersten und dem zweiten Gang und das sehr häufige Schalten zwischen dem vierten und dem fünften Gang dadurch erzielt, daß die Freilaufkupplungen F1 und F0 betätigt werden, so daß das gleichmäßige Schalten mit einem geringen Ruck leicht durchgeführt werden kann, wie in dem vorhergehenden automatischen Getriebe mit vier Gängen. Bei dem Aufbau gemäß den Fig. 5 und 6 muß auch die Reibeingriffseinheit mit dem Lamellenaufbau nicht mit den Freilaufkupplungen F1 und F0 in Reihe angeordnet sein, obwohl die dritte Kupplung C2 hinzugefügt wird, so daß das automatische Getriebe axial kürzer gemacht werden kann.
Gemäß den bis hierher geschriebenen Aufbauten kann darüber hinaus das automatische Getriebe leicht zwischen dem automatischen Getriebe, bei dem vier Vorwärtsgänge eingestellt werden können und dem automatischen Getriebe, bei dem fünf Vorwärtsgänge eingestellt werden können, leicht umgeändert werden, wobei nur die dritte Kupplung C2 hinzugefügt oder weggelassen wird und die damit verbundenen Teile geringfügig geändert werden. Somit kann die Änderung der Anzahl von einzustellenden Getriebestufen viel einfacher gemacht werden als im Stand der Technik, wo das automatische Getriebe in ein automatisches Getriebe mit einer unterschiedlichen Anzahl von Getriebestufen dadurch geändert wird, daß der Planetengetriebemechanismus hinzugefügt oder weggelassen wird.
Anschließend werden die Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung erzielt werden, zusammengefaßt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das automatische Getriebe die vier Vorwärtsgänge bei seinen Vorwärtsstufen dadurch einstellen, daß zwei Planetengetriebemechanismen auf der gemeinsamen Achse und ein anderer Planetengetriebemechanismus parallel zu den in Reihen angeordneten Planetengetriebemechanismen angeordnet werden. Außerdem kann das automatische Getriebe axial verkürzt werden, so daß seine Montierbarkeit verbessert wird.
Darüber hinaus können das automatische Getriebe für vier Gänge und das automatische Getriebe für fünf Gänge dadurch ausgetauscht werden, daß nur eine Kupplungseinrichtung hinzugefügt oder weggelassen wird. Dadurch können die Teile von den automatischen Getrieben unterschiedlicher Typen gemeinsam verwendet werden.
In dem automatischen Getriebe der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus noch das Schalten zwischen der niedrigsten Getriebestufe und der nächst höheren Getriebestufe dadurch durchgeführt, daß die Freilaufkupplung derart betätigt wird, daß das Hochschalten, das sonst ernsthafte Druckschwankungen aufweisen kann, gleichmäßig und leicht durchgeführt werden kann.
Außerdem können bei dem automatischen Getriebe der vorliegenden Erfindung die zwei Bauteile der zwei Planetengetriebemechanismem, die auf der gemeinsamen Achse angeordnet sind, einfach miteinander verbunden werden und die Planetengetriebemechanismen selbst können nebeneinander angeordnet werden. Somit kann ein automatisches Getriebe bereitgestellt werden, das in seiner Gesamtheit kompakt ist.

Claims

1. Automatisches Getriebe, mit:

einem ersten und einem zweiten Planeten-getriebemechanismus (5, 6), die auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind und von welchen jeder drei Komponenten, d. h. ein Sonnenrad (7, 8), ein Hohlrad (9, 10) und einen Planetenradträger (11, 12), derart aufweist, daß zwei beliebige der Komponenten (9, 11) des ersten Planetengetriebemechanismusses (5) mit zwei beliebigen der drei Komponenten (8, 19, 12) des zweiten Planetengetriebemechanismusses (6) eine mit der anderen verbunden sind, um vier Drehbauteile zu bilden; und

einem dritten Planetengetriebemechanismus (16), der auf einer zu der gemeinsamen Achse des ersten und zweiten Planetengetriebemechanismusses (5, 6) parallelen Achse angeordnet ist und drei Komponenten, d. h. ein Sonnenrad (17), ein Hohlrad (18) und einen Planetenradträger (19), derart aufweist, daß das erste Drehbauteil (10, 11) von den vier Drehbauteilen und eine beliebige Komponente (18) der drei Komponenten (17, 18, 19) des dritten Planetengetriebemechanismusses (16) zur Übertragung von Kraft verbunden sind,

einem Eingangsbauteil (4), das eine Antriebskraft zuführt;

einer ersten Kupplungseinrichtung (C1), die das zweite Drehbauteil (7) von den vier Drehbauteilen und das Eingangsbauteil (4) selektiv verbindet;

einer zweiten Kupplungseinrichtung (C3), die das Eingangsbauteil (4) und das dritte Drehbauteil (8) von den vier Drehbauteilen selektiv verbindet,

einem Ausgangsbauteil (21), das mit einer (19) der zwei verbleibenden Komponenten der drei Komponenten (17, 18, 19) des dritten Planetengetriebemechanismusses 16 verbunden ist;

einer ersten Bremseinrichtung (B1), die um den zweiten Planetengetriebemechanismus (6) angeordnet ist, um das Sonnenrad (8) des zweiten Planetengetriebemechanismusses (6) selektiv zu bremsen;

worin die erste Kupplungseinrichtung (C1), der erste Planetengetriebemechanismus (5) der zweite Planeten-getriebemechanismus (6) und die zweite Kupplungseinrichtung (C2) in dieser Reihenfolge auf der gemeinsamen Achse angeordnet sind;

gekennzeichnet durch

eine Freilaufkupplung (F0), die zwischen einer beliebigen Komponente (17) der drei Komponenten (17, 18, 19) des dritten Planetengetriebemechanismusses (16) und einem feststehenden Bauteil (13) angeordnet und dafür ausgelegt ist, daß sie in einen betätigten Zustand geschaltet wird, wenn der dritte Planetengetriebemechanismus (16) zwischen einem Hochgeschwindigkeitsantriebszustand, bei dem sich das Ausgangsbauteil (21) mit einer hohen Geschwindigkeit dreht, und einem Niedergeschwindigkeitsantriebszustand, bei dem sich dieses mit einer niedrigen Geschwindigkeit dreht, geschaltet wird;

eine andere Freilaufkupplung (F1), die zwischen dem zweiten Planetengetriebemechanismus (6) und der zweiten Kupplungseinrichtung (C3) angeordnet ist und einen Außenring und einen Innenring hat, der mit dem Planetenradträger (12) des zweiten Planetengetriebe-mechanismusses (6) verbunden ist; und

ein feststehendes, zylindrisches Bauteil (44), in welchem ein Kolben (45) verschiebbar ist, um die erste Bremseinrichtung (C1) zu betätigen, und das mit dem Außenring der anderen Freilaufkupplung (F1) verbunden ist.

2. Automatisches Getriebe, mit:

einem ersten und zweiten Planetengetriebemechanismus (5, 6), die auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind und von welchem jeder drei Komponenten, d. h. ein Sonnenrad (7, 8), ein Hohlrad (9, 10) und einen Planetenradträger (11, 12), derart aufweist, daß zwei beliebige Komponenten (9, 11) des ersten Planetengetriebemechanismusses (5) mit zwei beliebigen der Komponenten des zweiten Planetengetriebemechanismusses (6) eine mit der anderen verbunden sind, um vier Drehbauteile zu bilden; und

einem dritten Planetengetriebemechanismus (16), der auf einer zu der gemeinsamen Achse des ersten und des zweiten Planetengetriebemechanismusses (5, 6) parallelen Achse angeordnet ist und drei Komponenten, d. h. ein Sonnenrad (17), ein Hohlrad (18) und einen Planetenradträger (19), derart aufweist, daß das erste Drehbauteil (10, 11) von den vier Drehbauteilen und eine beliebige Komponente (18) der drei Komponenten (17, 18, 19) des dritten Planetengetriebemechanismusses (16) zur Übertragung von Kraft verbunden sind,

einem Eingangsbauteil (4), das eine Antriebskraft zuführt;

einer ersten Kupplungseinrichtung (C1), die das zweite Drehbauteil (7) von den vier Drehbauteilen (5) und das Eingangsbauteil (4) selektiv verbindet;

einer zweiten Kupplungseinrichtung (C3), die das Eingangsbauteil (4) und das dritte Drehbauteil (8) von den vier Drehbauteilen selektiv verbindet;

einem Ausgangsbauteil (21), das mit einer der zwei verbleibenden Komponenten der drei Komponenten (17, 18, 19) des dritten Planetengetriebemechanismusses (16) verbunden ist;

einer dritten Kupplungseinrichtung (C2), die das Eingangsbauteil (4) und das vierte Drehbauteil (9, 12) der vier Drehbauteile selektiv verbindet;

worin die erste Kupplungseinrichtung (C1), der erste Planetengetriebemechanismus (5), der zweite Planeten-getriebemechanismus (6), die zweite Kupplungs-einrichtung (C3) und die dritte Kupplungseinrichtung (C2) in dieser Reihenfolge auf der gemeinsamen Achse angeordnet sind; und

worin die zweite Kupplungseinrichtung (C3) eine Kupplungstrommel (50) und eine Kupplungsnabe (53) mit Innen- und Außenumfängen aufweist, mit welchen eine Vielzahl von Reibplatten (51, 54) kerbverzahnt sind;

gekennzeichnet durch

eine Freilaufkupplung (F0), die zwischen einer Komponente (17) der drei Komponenten (17, 18, 19) des dritten Planetengetriebemechanismusses (16) und einem feststehenden Bauteil (13) angeordnet ist und dafür ausgelegt ist, daß sie in einen betätigten Zustand geschaltet wird, wenn der dritte Pfanetengetriebemechanismus (16) zwischen einem Hochgeschwindigkeitsantriebszustand, bei dem sich das Ausgangsbauteil (21) mit einer hohen Geschwindigkeit dreht, und einem Niedergeschwindigkeitsantriebszustand, bei dem sich das Ausgangsbauteil (21) mit einer geringen Geschwindigkeit dreht, geschaltet wird;

eine andere Freilaufkupplung (F1), die zwischen dem zweiten Planetengetriebemechanismus (6) und der zweiten Kupplungseinrichtung (C3) angeordnet ist und einen Außenring und einen Innenring aufweist, der mit dem Planetenradträger (12) des zweiten Planetengetriebe-mechanismusses (6) verbunden ist; und

ein feststehendes, zylindrisches Bauteil (44), in welchem ein Kolben (45) verschiebbar ist, um die erste Bremseinrichtung (C1) zu betätigen, und das mit dem Außenring der anderen Freilaufkupplung (F1) verbunden ist;

worin die dritte Kupplungseinrichtung (C2) folgendes aufweist: eine andere Kupplungstrommel (70), die innerhalb der Kupplungstrommel (50) derart angeordnet ist, daß sie sich zu den Reibplatten (51, 54) in der axialen Richtung vor- und zurückbewegt, wodurch die zweite Kupplungseinrichtung (C3) selektiv betätigt wird; und eine andere Vielzahl von Reibplatten (71, 72), die mit dem Innenumfang der anderen Kupplungstrommel (70) und dem Außenumfang der anderen Kupplungsnabe (73) kerbverzahnt sind.

3. Automatisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, das außerdem eine zweite Bremseinrichtung (B2) aufweist, die zu der anderen Freilaufkupplung (F1) parallel angeordnet ist, um das Hohlrad (9) des ersten Planetengetriebemechanismusses (5) und den Planetenradträger (12) des zweiten Planetengetriebemechanismusses (6) selektiv zu bremsen.

4. Automatisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, das außerdem eine weitere Kupplungseinrichtung (C0) aufweist, die das Sonnenrad (17) und den Planetenradträger (19) des dritten Planetengetriebemechanismusses (16) selektiv verbindet; und eine dritte Bremseinrichtung (B0), die das Sonnenrad (17) des dritten Planetengetriebemechanismusses (16) selektiv bremst.

5. Automatisches Getriebe nach Anspruch 2, worin die erste Kupplungseinrichtung (C1) und die zweite Kupplungseinrichtung (C3) an den zwei Seiten seitlich des ersten Planetengetriebemechanismusses (5) und des zweiten Planetengetriebemechanismusses (6) und auf der gleichen Achse, wie die ersten und zweiten Planetengetriebemechanismen (5, 6) angeordnet sind.

6. Automatisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, das außerdem folgendes aufweist:

ein Antriebsrad (14), das mit dem ersten Drehbauteil (10, 11) vereinigt und zwischen der ersten Kupplungseinrichtung (C1) und dem ersten Planeten-getriebemechanismus (5) angeordnet ist; und

ein Abtriebsrad (20), das mit dem Antriebsrad (14) in Eingriff steht und mit der beliebigen Komponente (18) der drei Komponenten (17, 18, 19) des dritten Planetengetriebemechanismusses (16) vereinigt ist.

7. Automatisches Getriebe nach Anspruch 2, das außerdem eine Einrichtung zum Betätigen der ersten Kupplungs-einrichtung (C1) und der dritten Kupplungseinrichtung (C2) aufweist, um den ersten Planetengetriebemechanismus (5) und den zweiten Planetengetriebemechanismus (6) in einen direkt gekoppelten Zustand zu bringen.