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Die
Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines 7-Gang-Automatikgetriebes eines Fahrzeuges.
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Im
Allgemeinen entwickeln Fahrzeughersteller verschiedene Arten von
Antriebssträngen
eines Automatikgetriebes für
Fahrzeuge. Ein 4-Gang- oder 5-Gang-Automatikgetriebe wird üblicherweise
verwendet, und ein 6-Gang-Automatikgetriebe
wurde ebenfalls entwickelt und bei Fahrzeugen angewendet. In letzter
Zeit wurden Anstrengungen unternommen, um ein 7-Gang-Automatikgetriebe
zu entwickeln.
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Zum
Beispiel können
durch Zusammenbauen eines Einzelplanetengetriebesatzes und eines
zusammengesetzten Planetengetriebesatzes des Ravineaux-Typs über drei
Kupplung und drei Bremsen sieben Gänge realisiert werden. Konkreter
ist ein Einzelplanentengetriebesatz in einem hinteren Abschnitt eines
zusammengesetzten Planetengetriebesatzes angeordnet. Ein erster
Planetenradträger
des Einzelplanetengetriebes ist direkt mit einer Antriebswelle derart
verbunden, dass der ersten Planetenradträger immer als ein Antriebselement
wirkt. Eine erste Kupplung verbindet ein erstes Hohlrad und ein
drittes Sonnenrad des zusammengesetzten Planetengetriebesatzes,
und eine zweite Kupplung verbindet das erste Hohlrad und ein zweites
Sonnenrad des zusammengesetzten Planetengetriebesatzes.
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Eine
dritte Kupplung, die als ein variables Antriebselement dient, verbindet
den zweiten und den dritten Planetenradträger des zusammengesetzten Planetengetriebesatzes
mit der Antriebswelle. Gleichzeitig sind der zweite und der dritte
Planetenradträger
des zusammengesetzten Planetengetriebesatzes variabel mit einem
Getriebegehäuse über eine
erste Bremse verbunden, um selektiv als ein Reaktionselement zu
dienen. Ein drittes Hohlrad des zusammengesetzten Planetengetriebesatzes
ist mit einem Abtriebsrad verbunden, um als ein Abtriebselement
zu dienen.
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Außerdem sind
der zweite und der dritte Planetenradträger des zusammengesetzten Planetengetriebesatzes
mit dem Getriebegehäuse über eine Einwegkupplung
OWC derart verbunden, dass eine Drehung des zweiten und des dritten
Planetenradträgers
verhindert werden kann, und eine zweite Bremse ist zwischen dem
Getriebegehäuse
und dem zweiten Sonnenrad des zusammengesetzten Planetengetriebesatzes
angeordnet, so dass das zweite Sonnenrad des zusammengesetzten Planetengetriebesatzes
mit dem Getriebegehäuse über eine
dritte Bremse verbunden ist, so dass das erste Sonnenrad des Einzelplanetengetriebesatzes
als ein selektives Reaktionselement dienen kann.
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Bei
dem oben beschriebenen Antriebsstrang wird ein erster Gang durch
Betreiben der ersten Kupplung und der ersten und der dritten Bremse
erreicht. Ein zweiter Gang wird durch Außerbetriebsetzen der ersten
Bremse im ersten Gang und Betreiben der zweiten Bremse erreicht.
Ein dritter Gang wird durch Außerbetriebsetzen
der zweiten Bremse im zweiten Gang und Betreiben der zweiten Kupplung erreicht.
Ein vierter Gang wird durch Außerbetriebsetzen
der zweiten Kupplung im dritten Gang und Betreiben der dritten Kupplung
erreicht. Ein fünfter Gang
wird durch Außerbetriebsetzen
der dritten Bremse im vierten Gang und Betreiben der zweiten Kupplung
erreicht. Ein sechster Gang wird durch Außerbetriebsetzen der ersten
Kupplung und Betreiben der dritten Bremse erreicht. Ein siebter
Gang wird durch Außerbetriebsetzen
der zweiten Kupplung im sechsten Gang und Betreiben der zweiten
Bremse erreicht. Schließlich
wird ein Rückwärtsgang
durch Betreiben der zweiten Kupplung und der ersten und der dritten
Bremse erreicht.
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Obwohl
ein solcher Antriebsstrang sieben Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang
realisiert, hat dessen Aufnahme in einem zusammengesetzten Planetengetriebesatz
des Ravineaux-Typs,
der in Radialrichtung sehr groß ist,
ein Schleppmoment zur Folge und umfasst viele Betriebselemente beim Schalten.
Außerdem
verschlechtert sich die Lebensdauer des Planetengetriebesatzes,
und die Produktivität
und die Gestaltungsfreiheit können
nicht wirksam erreicht werden.
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Mit
der Erfindung wird ein Antriebsstrang eines 7-Gang-Automatikgetriebes
geschaffen, der durch Zusammenbau von Einzelplanetengetriebesätzen gebildet
wird, so dass eine verbesserte Lebensdauer, Produktivität und Gestaltungsfreiheit
erreicht werden können
und die Leistung des Automatikgetriebes verbessert werden kann.
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Gemäß der Erfindung
weist ein Antriebsstrang eines 7-Gang-Automatikgetriebes
für ein Fahrzeug
einen ersten, einen zweiten und einen dritten Einzelplanetengetriebesatz
an einer Antriebswelle auf. Ein erstes Hohlrad und ein zweiter Planetenradträger, ein
zweites Hohlrad und ein dritter Planetenradträger, und ein drittes Hohlrad
und ein erster Planetenradträger
sind jeweils fest miteinander verbunden. Ein erstes Sonnenrad ist über eine
erste Bremse mit einem Getriebegehäuse selektiv verbunden, ein
zweites Sonnenrad ist mit der Antriebswelle als ein Antriebselement
fest verbunden, und ein drittes Sonnenrad ist über eine dritte Bremse mit
dem Getriebegehäuse
selektiv verbunden.
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Nach
einer anderen Ausführungsform
ist ein zweiter Planetenradträger über eine
erste Kupplung mit der Antriebswelle selektiv verbunden, ein dritter Planetenradträger ist über eine
zweite Bremse und eine Einwegkupplung mit einem Getriebegehäuse selektiv
verbunden, und ein drittes Hohlrad ist mit einer Antriebswelle verbunden.
Nach einer weiteren Ausführungsform
sind die dritte Kupplung und die zweite und die dritte Bremse in
einem vorderen Abschnitt der Innenseite des Getriebegehäuses angeordnet,
und die erste und die zweite Kupplung und die erste Bremse sind
in einem hinteren Abschnitt der Innenseite des Getriebegehäuses angeordnet.
Nach noch einer anderen Ausführungsform
können
die Einwegkupplung und die zweite Bremse parallel zueinander in
dem Getriebegehäuse
angeordnet und mit dem dritten Planetenradträger verbunden sein.
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Schließlich können die
erste Bremse und die Einwegkupplung in einem ersten Gang wirken,
die erste Bremse und die dritte Bremse können in einem zweiten Gang
wirken, die zweite Kupplung und die Einwegkupplung können in
einem dritten Gang wirken, die dritte Kupplung und die erste Bremse
können
in einem vierten Gang wirken, die erste Kupplung und die erste Bremse
können
in einem fünften
Gang wirken, die erste Kupplung und die dritte Kupplung können in
einem sechsten Gang wirken, die erste Kupplung und die dritte Bremse
können
in einem siebten Gang wirken, und die dritte Kupplung und die zweite
Bremse können
in einem Rückwärtsgang
wirken.
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Die
Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines Antriebsstrangs gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Tabelle des Betriebs von Reibelementen während des Schaltens des Antriebsstrangs gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ein
Gangschema gemäß einem
Hebelanalyseverfahren zur Erläuterung
der Schaltvorgänge
von einem ersten Gang in einen vierten Gang bei einem Antriebsstrang
gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung; und
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4 ein
Gangschema gemäß einem
Hebelanalyseverfahren zur Erläuterung
der Schaltvorgänge
von einem fünften
Gang in einen siebten Gang und einen Rückwärtsgang bei einem Antriebsstrang gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Antriebsstrangs gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Der erste, der zweite und der dritte Planetengetriebesatz
PG1, PG2 und PG3 sind nacheinander von einer Rückseite zu einer Vorderseite
an einer Antriebswelle 2 angeordnet, die über einen
Drehmomentwandler (nicht gezeigt) mit einer Abtriebswelle (nicht
gezeigt) eines Motors (nicht gezeigt) verbunden ist. Der erste Planetengetriebesatz
PG1 ist ein Einzelplanetengetriebesatz mit einem ersten Sonnenrad
S1, einem ersten Hohlrad R1 und einem ersten Planetenradträger PC1,
der ein erstes Planetenrad P1 drehbar trägt, das zwischen dem ersten
Sonnenrad S1 und dem ersten Hohlrad R1 eingreift. Der zweite Planetengetriebesatz
PG2 ist ein Einzelplanetengetriebesatz mit einem zweiten Sonnenrad
S2, einem zweiten Hohlrad R2 und einem zweiten Planetenradträger PC2,
der ein zweites Planetenrad P2 drehbar trägt, das zwischen dem zweiten
Sonnenrad S2 und dem zweiten Hohlrad R2 eingreift. Der dritte Planetengetriebesatz
PG3 ist ein Einzelplanetengetriebesatz mit einem dritten Sonnenrad
S3, einem dritten Hohlrad R3 und einem dritten Planetenradträger PC3,
der ein drittes Planetenrad P3 drehbar trägt, das zwischen dem dritten
Sonnenrad S3 und dem dritten Hohlrad R3 eingreift.
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Wie
in 1 gezeigt ist, sind der erste, der zweite und
der dritte Planetengetriebesatz PG1, PG2 und PG3 nacheinander von
der Rückseite
zu der Vorderseite eines Getriebes angeordnet. Unter diesen Elementen
sind das erste Hohlrad R1 und der zweite Planetenradträger PC2,
das zweite Hohlrad R2 und der dritte Planetenradträger PC3,
und der erste Planetenradträger
PC1 und das dritte Hohlrad R3 jeweils fest miteinander verbunden.
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Das
zweite Sonnenrad S2 ist mit der Antriebswelle 2 fest verbunden
und dient somit immer als ein Antriebselement. Da das erste Sonnenrad
S1, das dritte Sonnenrad S3 und das erste Hohlrad R1 über eine
zweite Kupplung C2, eine dritte Kupplung C3 bzw. eine erste Kupplung
C1 jeweils mit der Antriebswelle 2 verbunden sind, dienen
das erste Sonnenrad S1, das dritte Sonnenrad S3 und das erste Hohlrad
R1 ebenfalls selektiv als Antriebselemente.
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Das
erste Sonnenrad S1 und das dritte Sonnenrad S3 sind über eine
erste Bremse B1 bzw. eine dritte Bremse B3 mit einem Getriebegehäuse 4 verbunden.
Daher dienen das erste Sonnenrad S1 und das dritte Sonnenrad S3
selektiv als feststehende Elemente. Außerdem ist der dritte Planetenradträger PC3 über eine
zweite Bremse B2 und einer parallelen Einwegkupplung OWC mit dem
Getriebegehäuse 4 verbunden,
so dass der dritte Planetenradträger
PC3 als ein variables feststehendes Element dient. Das dritte Hohlrad
R3 ist mit einem Abtriebsrad 6 verbunden, so dass das dritte
Hohlrad R3 immer als ein Abtriebselement dient.
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Bei
der oben genannten Anordnung sind die erste und die zweite Kupplung
C1 und C2 und die erste Bremse B1 an der Rückseite innerhalb des Getriebegehäuses 4 positioniert,
und die dritte Kupplung C3 und die zweite und die dritte Bremse
B2 und B3 sind an der Vorderseite innerhalb des Getriebegehäuses 4 positioniert.
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Nun
mit Bezug auf 2 wird ein erster Vorwärtsgang
durch Betreiben der ersten Bremse B1 und der Einwegkupplung OWC
erreicht. Ein zweiter Vorwärtsgang
wird durch Betreiben der ersten und der dritten Bremse B1 und B3
erreicht. Ein dritter Vorwärtsgang
wird durch Betreiben der zweiten Kupplung C2 und der Einwegkupplung
OWC erreicht. Ein vierter Vorwärtsgang
wird durch Betreiben der dritten Kupplung C3 und der ersten Bremse
B1 erreicht. Ein fünfter
Vorwärtsgang
wird durch Betreiben der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse
B1 erreicht. Ein sechster Vorwärtsgang
wird durch Betreiben der ersten und der dritten Kupplung C1 und
C3 erreicht. Ein siebter Vorwärtsgang
wird durch Betreiben der ersten Kupplung C1 und der dritten Bremse
B3 erreicht. Ein Rückwärtsgang
wird durch Betreiben der dritten Kupplung C3 und der zweiten Bremse
B2 erreicht. Daher werden sieben Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang
mit dem oben beschriebenen Antriebsstrang realisiert.
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Bei
dem Antriebsstrang gemäß der Erfindung,
bei dem drei Einzelplanetengetriebesätze zusammengebaut sind, sind
das erste Hohlrad R1 und der zweite Planetenradträger PC2,
das zweite Hohlrad R2 und der dritte Planetenradträger PC3,
und das dritte Hohlrad R3 und der erste Planetenradträger PC1
jeweils fest miteinander verbunden. Daher existieren, wie in dem
Gangschema des Hebelanalyseverfahrens in 3 gezeigt
ist, sechs Knotenpunkte. Ein erster Knotenpunkt N1 entspricht dem
zweiten Sonnenrad S2. Ein zweiter Knotenpunkt N2 entspricht dem
dritten Sonnenrad S3. Ein dritter Knotenpunkt N3 entspricht dem
ersten Hohlrad R1 und dem zweiten Planetenradträger PC2. Ein vierter Knotenpunkt
N4 entspricht dem zweiten Hohlrad R2 und dem dritten Planetenradträger PC3.
Ein fünfter
Knotenpunkt N5 entspricht dem ersten Planetenradträger PC1
und dem dritten Hohlrad R3. Ein sechster Knotenpunkt N6 entspricht
dem ersten. Sonnenrad S1.
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3 und 4 zeigen
Schaltvorgänge
bei dem Antriebsstrang gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung. Im ersten Vorwärtsgang
sind die erste Bremse B1 und die Einwegkupplung OWC in Betrieb. Dann
wird durch Zusammenwirken des ersten, des zweiten und des dritten
Planetengetriebesatzes PG1, PG2 und PG3 eine Ganglinie gebildet,
wie in dem Schema des ersten Ganges in 3 gezeigt
ist, wobei der vierte Knotenpunkt N4 und der sechste Knotenpunkt
N6 als feststehende Elemente dienen und ein Antrieb über den
ersten Knotenpunkt N1, der dem zweiten Sonnenrad S2 entspricht,
durchgeführt
wird. Dementsprechend wird ein Gang von „D1" über
den fünften
Knotenpunkt N5 als das Abtriebselement abgegeben, wodurch der erste
Vorwärtsgang
erreicht wird.
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Im
zweiten Vorwärtsgang
sind die erste Bremse B1 und die dritte Bremse B3 in Betrieb. Wenn der
Antriebsstrang von dem ersten Vorwärtsgang in den zweiten Vorwärtsgang
geschaltet wird, werden die Einwegkupplung OWC außer Betrieb
und die dritte Bremse B3 in Betrieb gesetzt. Dann wird durch Zusammenwirken
des ersten, des zweiten und des dritten Planetengetriebesatzes PG1,
PG2 und PG3 eine Ganglinie gebildet, wie in dem Schema des zweiten Ganges
in 3 gezeigt ist, wobei der zweite Knotenpunkt N2
und der sechste Knotenpunkt N6 als feststehende Elemente dienen
und. ein Antrieb über den
ersten Knotenpunkt N1, der dem zweiten Sonnenrad S2 entspricht,
durchgeführt
wird. Dementsprechend wird ein Gang von „D2" über
den fünften Knotenpunkt
N5 als das Abtriebselement abgegeben, wodurch der zweite Vorwärtsgang
erreicht wird.
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Im
dritten Vorwärtsgang
sind die zweite Kupplung C2 und die Einwegkupplung OWC in Betrieb.
Wenn der Antriebsstrang von dem zweiten Vorwärtsgang in den dritten Vorwärtsgang
geschaltet wird, werden die erste und die dritte Bremse B1 und B3
außer
Betrieb und die zweite Kupplung C2 und die Einwegkupplung OWC in
Betrieb gesetzt. Dann wird durch Zusammenwirken des ersten, des
zweiten und des dritten Planetengetriebesatzes PG1, PG2 und PG3
eine Ganglinie gebildet, wie in dem Schema des dritten Ganges in 3 gezeigt
ist, wobei der vierte Knotenpunkt N4 als ein feststehendes Element
dient und ein Antrieb über
den ersten Knotenpunkt N1, der dem zweiten Sonnenrad S2 entspricht,
und den sechsten Knotenpunkt N6, der dem ersten Sonnenrad S1 entspricht,
gleichzeitig durchgeführt
wird. Dementsprechend wird ein Gang von „D3" über
den fünften
Knotenpunkt N5 als das Abtriebselement abgegeben, wodurch der dritte
Vorwärtsgang
erreicht wird.
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Im
vierten Vorwärtsgang
sind die dritte Kupplung C3 und die erste Bremse B1 in Betrieb.
Wenn der Antriebsstrang von dem dritten Vorwärtsgang in den vierten Vorwärtsgang
geschaltet wird, werden die zweite Kupplung C2 und die Einwegkupplung OWC
außer
Betrieb und die dritte Kupplung C3 und die erste Bremse B1 in Betrieb
gesetzt. Dann wird durch Zusammenwirken des ersten, des zweiten
und des dritten Planetengetriebesatzes PG1, PG2 und PG3 eine Ganglinie
gebildet, wie in dem Schema des vierten Ganges in 3 gezeigt
ist, wobei der sechste Knotenpunkt N6 als ein feststehendes Element dient
und ein Antrieb über
den ersten Knotenpunkt N1, der dem zweiten Sonnenrad S2 entspricht,
und den zweiten Knotenpunkt N2, der dem dritten Sonnenrad S3 entspricht,
durchgeführt
wird. Dementsprechend wird ein Gang von „D4" über
den fünften Knotenpunkt
N5 als das Abtriebselement abgegeben, wodurch der vierte Vorwärtsgang
erreicht wird.
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Im
fünften
Vorwärtsgang
sind die erste Kupplung C1 und die erste Bremse B1 in Betrieb. Wenn der
Antriebsstrang von dem vierten Vorwärtsgang in den fünften Vorwärtsgang
geschaltet wird, werden die dritte Kupplung C3 außer Betrieb
und die erste Kupplung C1 in Betrieb gesetzt. Dann wird ein Antrieb über den
ersten Knotenpunkt N1, der dem zweiten Sonnenrad S2 entspricht,
und den dritten Knotenpunkt N3, der dem zweiten Planetenradträger PC2 entspricht,
durchgeführt.
Daher dreht sich der zweite Planetengetriebesatz PG2 als eine Einheit,
und der sechste Knotenpunkt N6 dient als ein feststehendes Element.
Ein Gang von „D5" wird durch Zusammenwirken
des ersten, des zweiten und des dritten Planetengetriebesatzes PG1,
PG2 und PG3 über
den fünften
Knotenpunkt N5 als das Abtriebselement abgegeben, wie in dem Schema
des fünften
Ganges in 4 gezeigt ist, wodurch der fünfte Vorwärtsgang erreicht
wird.
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Im
sechsten Vorwärtsgang
sind die erste Kupplung C1 und die dritte Kupplung C3 in Betrieb. Wenn
der Antriebsstrang von dem fünften
Vorwärtsgang
in den sechsten Vorwärtsgang
geschaltet wird, werden die erste Bremse B1 außer Betrieb und die dritte
Kupplung C3 in Betrieb gesetzt. Dann wird ein Antrieb über den
ersten Knotenpunkt N1, der dem zweiten Sonnenrad S2 entspricht,
den dritten Knotenpunkt N3, der dem zweiten Planetenradträger PC2
entspricht, und den zweiten Knotenpunkt N2, der dem dritten Sonnenrad
S3 entspricht, durchgeführt.
In diesem Gang gibt es kein feststehendes Element. Daher sind der
erste, der zweite und der dritte Planetengetriebesatz PG1, PG2 und
PG3 in einem direkten Kupplungszustand, so dass ein Gang von „D6" über den fünften Knotenpunkt N5 als das
Abtriebselement abgegeben wird, wie in dem Schema des sechsten Ganges
in 4 gezeigt ist, wodurch der sechste Vorwärtsgang
erreicht wird.
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Im
siebten Vorwärtsgang
sind die erste Kupplung C1 und die dritte Bremse B3 in Betrieb. Wenn
der Antriebsstrang von dem sechsten Vorwärtsgang in den siebten Vorwärtsgang
geschaltet wird, werden die dritte Kupplung C3 außer Betrieb und
die dritte Bremse B3 in Betrieb gesetzt. Dann wird ein Antrieb über den
ersten Knotenpunkt N1, der dem zweiten Sonnenrad S2 entspricht,
und den dritten Knotenpunkt N3, der dem zweiten Planetenradträger PC2
entspricht, gleichzeitig durchgeführt, so dass sich der zweite
Planetengetriebesatz PG2 als eine Einheit dreht, und der zweite
Knotenpunkt N2, der dem dritten Sonnenrad S3 entspricht, dient als ein
feststehendes Element. Daher wird durch Zusammenwirken des ersten,
des zweiten und des dritten Planetengetriebesatzes PG1, PG2 und
PG3 eine Ganglinie gebildet, wie in dem Schema des siebten Ganges
in 4 gezeigt ist. Dementsprechend wird ein Gang von „D7" über den fünften Knotenpunkt N5 als das
Abtriebselement abgegeben, wodurch der siebte Vorwärtsgang
erreicht wird.
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Im
Rückwärtsgang
sind die dritte Kupplung C3 und die zweite Bremse B2 in Betrieb.
Dann wird durch Zusammenwirken des ersten, des zweiten und des dritten
Planetengetriebesatzes PG1, PG2 und PG3 eine Ganglinie gebildet,
wie in dem Schema des Rückwärtsganges
in 4 gezeigt ist, wobei der vierte Knotenpunkt N4
als ein feststehendes Element dient und ein Antrieb über den
ersten Knotenpunkt N1, der dem zweiten Sonnenrad S2 entspricht,
und den zweiten Knotenpunkt N2, der dem dritten Sonnenrad S3 entspricht,
durchgeführt
wird. Dementsprechend wird ein Gang von „R" über
den fünften Knotenpunkt
N5 als das Abtriebselement abgegeben, wodurch der Rückwärtsgang
erreicht wird.
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Da
bekannt ist, wie die Ganglinie für
den jeweiligen Planetengetriebesatz leicht zu erreichen ist, wird
eine ausführliche
Erläuterung
weggelassen.
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Bei
dem Antriebsstrang gemäß der Ausführungsform
der Erfindung wird ein Übersetzungsverhältnis von
4,829 für
den ersten Vorwärtsgang
bestimmt, ein Übersetzungsverhältnis von
2,900 wird für
den zweiten Vorwärtsgang
bestimmt, ein Übersetzungsverhältnis von
2,139 wird für
den dritten Vorwärtsgang
bestimmt, ein Übersetzungsverhältnis von 1,765
wird für
den vierten Vorwärtsgang
bestimmt, ein Übersetzungsverhältnis von
1,352 wird für
den fünften
Vorwärtsgang
bestimmt, ein Übersetzungsverhältnis von
1,000 wird für
den sechsten Vorwärtsgang
bestimmt, und ein Übersetzungsverhältnis von 0,750
wird für
den siebten Vorwärtsgang
bestimmt. Daher kann eine Optimierung des Übersetzungsverhältnisses
realisiert werden. Gemäß der Erfindung kann
die Anzahl von Betriebselementen während des Schaltens verringert
werden, und der siebte Vorwärtsgang
kann leicht realisiert werden. Außerdem können durch Bilden des Antriebsstrangs
durch Zusammenbau lediglich der Einzelplanetengetriebesätze die
Lebensdauer, die Produktivität
und die Gestaltungsfreiheit verbessert werden, und die Leistung des
Automatikgetriebes kann erhöht
werden.