DE3713989C2

DE3713989C2 - Planetengetriebe für ein automatisches Getriebe

Info

Publication number: DE3713989C2
Application number: DE3713989A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Ohkubo
Original assignee: Exedy Corp; Daikin Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2007-04-28
Also published as: US4869128A; DE3713989A1; FR2598195B1; US4942779A; FR2598195A1

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge, beste hend aus einem Planetengetriebe und einem diesem vorgeschalteten hydro dynamischen Drehmomentwandler mit einem mit einer Antriebswelle ver bundenen Pumpenrad, einem mit einer ersten Planetengetriebeeingangswel le (Turbinenwelle) verbundenen Turbinenrad, einem mit einer zweiten Plane tengetriebeeingangswelle (Leitradwelle) verbundenen ersten Leitrad und ei nem über eine Freilaufkupplung am Getriebegehäuse abgestützten zweiten Leitrad, wobei sich das Turbinenrad und das erste Leitrad in einer ersten Be triebsphase des Wandlers gegenläufig drehen.

Herkömmliche automatische Getriebe für Kraftfahrzeuge bestehen üblicher weise aus einem Planetengetriebe und einem diesem vorgeschalteten hydro dynamischen Drehmomentwandler. Der Drehmomentwandler ist in seiner bekanntesten und einfachsten Ausführungsform ein sogenannter Trilok- Wandler. Ein solcher Trilok-Wandler arbeitet mit der kinetischen Energie ei nes strömenden Mediums, meistens ein Spezialöl, und weist drei Schaufel räder auf, nämlich ein Pumpenrad, ein Turbinenrad und ein Leitrad. Die Ar beitsflüssigkeit, d. h. das Öl, wird dabei von dem Pumpenrad beschleunigt (Leistungsaufnahme), in dem Turbinenrad umgelenkt und verzögert (Lei stungsabgabe) und im Leitrad umgelenkt. Die Umlenkung der Flüssigkeit im Leitrad führt dabei zu der erwünschten Drehmomentverstärkung. In einer er sten Betriebsphase des Drehmomentwandlers, d. h. bei niedrigen Drehzahlen des Turbinenrades sind die Strömungsverhältnisse so, daß die Schaufeln des Leitrades von vorne an geströmt werden. Das von der Flüssigkeit auf das Leitrad ausgeübte Drehmoment wird dabei am Gehäuse abgestützt. Bei zu nehmendem Drehzahlverhältnis von Abtriebswelle zu Eingangswelle wird das Leitrad in zunehmendem Maße von hinten angeströmt, bis es sich in ei ne Vorwärtsrichtung zu drehen beginnt. Um diese Drehung zu ermöglichen und die im Drehmomentwandler erzeugten Verluste klein zu halten, ist das Leitrad gegenüber dem Gehäuse auf einer Freilaufkupplung gelagert, so daß bei einer Anströmung der Leitradschaufeln von hinten eine Drehung des Leitrades in Vorwärtsrichtung ermöglicht wird. Der Übergang der Anström richtung an den Schaufeln des Leitrades ist gleichbedeutend mit einer zwei ten Betriebsphase, bei der sich das Leitrad zu drehen beginnt. Der Trilok- Wandler wird daher auch als Zweiphasenwandler bezeichnet.

Um die Strömungsverhältnisse an den Schaufeln des Leitrades zu optimieren sind Drehmomentwandler bekanntgeworden, die zwei Leiträder aufweisen, die beide über Freilaufkupplungen am Gehäuse abgestützt sind. Bei diesen Dreiphasenwandlern stützen sich in einer ersten Betriebsphase, d. h. bei klei nen Drehzahlverhältnissen beide Leiträder am Gehäuse des Wandlers ab. In einer zweiten Betriebsphase beginnt sich das erste Leitrad vorwärts zu dre hen und in einer dritten Betriebsphase drehen sich beide Leiträder vorwärts und rotieren gegenüber dem Gehäuse.

Aus der DE-OS 15 00 331 ist ein automatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem ein Dreiphasenwandler, d. h. ein hydromechanischer Wandler mit zwei Leiträdern so mit einem Planetengetriebe verbunden ist, daß das erste Leitrad mit einer Planetengetriebeeingangswelle verbunden ist. Vorteil einer solchen Anordnung ist es, daß das in der ersten Betriebs phase am Gehäuse des Getriebes abgestützte Moment des ersten Leitrades dazu verwendet werden kann, die Drehmomentverstärkung insgesamt zu verbessern. Bei einer solchen Konstruktion dreht sich das erste Leitrad in der ersten Betriebsphase also rückwärts, d. h. gegenläufig zur Drehrichtung des Turbinenrades, wobei die rückwärtige Drehung des ersten Leitrades auf das Planetengetriebe wirkt und über eine entsprechende Übersetzung zur Drehung der Ausgangswelle des Getriebes beiträgt. Dabei weist das Getrie be eine erste Planetengetriebeeingangswelle auf, die auch als Turbinenwelle bezeichnet wird und mit dem Turbinenrad verbunden ist. Das erste Leitrad ist mit einer zweiten Planetengetriebeeingangswelle verbunden, die auch als Leitradwelle bezeichnet wird.

Bei der aus der DE-OS 15 00 331 bekanntgewordenen Konstruktion ist nachteilig, daß das erste Leitrad über die zweite Planetengetriebeeingangs welle, d. h. die Leitradwelle, so mit dem Planetengetriebe verbunden ist, daß in der zweiten Betriebsphase des Drehmomentwandlers, d. h. wenn sich das erste Leitrad vorwärts dreht, wesentliche Teile des Planetengetriebes sich weiter mitdrehen, wodurch entsprechende Verluste produziert werden und der Wirkungsgrad des gesamten automatischen Getriebes der zweiten Be triebsphase des hydrodynamischen Drehmomentwandlers sinkt.

Der Erfin dung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein automatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, daß der beschriebene Nachteil der Wirkungsgradeinbuße in der zweiten Betriebspha se des Drehmomentwandlers bei Vorwärtsdrehen des ersten Leitrades ver mieden wird, ohne daß die gattungsgemäßen Vorteile, nämlich eine Dreh momentverstärkung in der ersten Betriebsphase des hydrodynamischen Wandlers, die insbesondere beim Anfahren wünschenswert ist, aufgegeben werden müssen.

Die Lösung der Aufgabe ist bei einem automatischen Getriebe für Kraftfahr zeuge der gattungsgemäßen Art dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Leitrad und der zweiten Planetengetriebeeingangswelle eine Freilauf kupplung angeordnet ist.

Durch eine solche Anordnung wird erreicht, daß in der zweiten Betriebspha se des Drehmomentwandlers, d. h. wenn die Schaufeln des ersten Leitrades von hinten angeströmt werden und sich das Leitrad demgemäß vorwärts dreht, die Drehung des ersten Leitrades nicht auf die zweite Getriebeein gangswelle übertragen wird und demgemäß die mit der zweiten Getriebeein gangswelle gekoppelten Getriebeelemente nicht gedreht werden, so daß keine Reibungsverluste entstehen.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Aufbaudiagramm einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 1a eine graphische Darstellung eines Drehmomentver hältnisses und eines Wirkungsgrades in Abhängig keit eines Geschwindigkeitsverhältnisses in einem ersten Gang;

Fig. 1b die gleiche graphische Darstellung im zweiten und vierten Gang;

Fig. 1c die gleiche graphische Darstellung im dritten Gang;

Fig. 1d die gleiche graphische Darstellung im Rückwärts gang;

Fig. 2 ein schematisches Aufbaudiagramm einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein schematisches Aufbaudiagramm einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ein schematisches Aufbaudiagramm einer vierten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 5 ein schematisches Aufbaudiagramm einer fünften Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 6 ein schematisches Aufbaudiagramm einer sechsten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 7 ein schematisches Aufbaudiagramm einer siebten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 8 ein schematisches Aufbaudiagramm einer achten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 9 ein schematisches Aufbaudiagramm einer neunten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen automatischen Ge triebes mit drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang für ein Kraft fahrzeug wird nun mit Bezug auf die Fig. 1 erläutert.

In der Fig. 1 ist 30 ein Dreiphasen-Drehmomentwandler und der Drehmo mentwandler 30 besteht aus einer Pumpe 32, einer Turbine 34, einem er sten Stator 36 und einem zweiten Stator 38, usw.

Die Turbine 34 ist mit einer ersten Getriebeeingangswelle oder Turbinenwel le 40 verbunden und das erste Leitrad 36 ist über eine Freilaufkupplung 42 mit einer zweiten Getriebeeingangswelle 44 (Leitradwelle) verbunden. Die Leitradwelle 44 ist konzentrisch mit und drehbar auf der Turbinenwelle 40 angeordnet. Die Freilaufkupplung 42 dreht frei, wenn sich das erste Leitrad 36 in der gleichen Richtung wie die Turbine 34 dreht, d. h. in normaler Rich tung; sie blockiert hingegen, wenn sich das erste Leitrad in entgegengesetz ter Richtung dreht, so daß ein Rückwärtsdrehmoment des ersten Leitrads 36 an die Leitradwelle 44 übertragen wird. Das zweite Leitrad 38 ist über eine Freilaufkupplung 46 mit einer feststehenden zylindrischen Welle 48 verbun den, die konzentrisch zu der Leitradwelle 44 angeordnet, mit einem Gehäuse 50 verbunden ist. Das Turbinenrad 34 ist überdies mit einer Verriegelungs- bzw. Blockierkupplung 52 ausgerüstet, die es mit dem Pumpenrad 32 ver binden kann. Ein sogenanntes Simpson-Planetengetriebe, das später im ein zelnen beschrieben werden wird, ist mit dem vorstehend erwähnten Dreh momentwandler 30 kombiniert, um ein automatisches Getriebe zu bilden.

Die Turbinenwelle 40 erstreckt sich rechts von einer Planetengetriebeanord nung 10 der Fig. 1 weg und ist mit einem Hohlrad 22 (Zahl der Zähne: Zr1) verbunden. Das Hohlrad 22 kämmt mit einem Planetenrad 24, das von einem Planetenträger 18 getragen wird. Ein Ausgangsrad 26 ist mit einem Mittel abschnitt des Planetenträgers 18 verbunden und ein Hohlrad 20 (Zahl der Zähne: Zr2) ist an einem linken Ende des Planetenträgers 18 in der Fig. 1 festgelegt. Eine Bremse B3 zum Festlegen der Turbinenwelle 40 ist an einer radialen Außenseite der Turbinenwelle 40 vorgesehen.

Ein Planetenrad 28 einer Planetenradanordnung 12 wird von einem Plane tenträger 29 getragen, der mit einer Bremse B2 ausgerüstet ist. Eine Kupp lung C1 ist zwischen der Turbinenwelle 40 und der Leitradwelle 44 ange ordnet. Die Leitradwelle ist mit einem Sonnenrad 14 (Zahl der Zähne: Za1) und einem Sonnenrad 16 (Zahl der Zähne: Za2) verbunden. Die Kupplung C1 ist derart ausgebildet, daß sie die Turbinenwelle 40 mit der Leitradwelle 44 kuppelt oder entkuppelt. Überdies ist eine Bremse B1 zum Festlegen der Leitradwelle 44 an einer radialen Außenseite der Kupplung C1 vorgesehen.

Die vorstehenden Bremsen B1 bis B3 und die Kupplung C1 sind so aufge baut, daß sie von einer wohlbekannten herkömmlichen hydraulischen Kraft quelle betätigt werden können. Eine hydraulische Einheit 60 ist so ausgebil det, daß sie durch ein wohlbekanntes Signalverarbeitungssystem 62 (Mikro computer) geschaltet und gesteuert wird.

Bei dem vorstehenden Planetengetriebe wird ein Gangwechsel zwischen drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang dadurch ausgeführt, daß selektiv die Bremsen B1 bis B3 und die Kupplung C1 betätigt werden, wie in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

In einem ersten Gang, in dem nur die Bremse B2 betätigt ist, dreht sich die Leitradwelle 44, die mit dem Sonnenrad 14 und 16 verbunden ist, in einer zur Drehrichtung der Turbinenwelle 40 entgegengesetzten Richtung. Folglich wird ein Rückwärtsdrehmoment des ersten Leitrads von der Leitradwelle 44 über das Sonnenrad 16 der Planetengetriebeanordnung 12 zum Hohlrad 20 übertragen und einem Normaldrehmoment der Turbine 34 zur Abgabe von dem Ausgangsrad 26 hinzuaddiert. Das Rückwärtsdrehmoment wird dem Normaldrehmoment der Turbine 34 in der ersten Betriebsphase des Wand lers hinzuaddiert, in der das erste Leitrad 36 rückwärts dreht, wodurch der Wirkungsgrad und das Drehmomentverhältnis verbessert werden.

Wie die Fig. 1a zeigt, welche ein Drehmomentverhältnis t und einen Wir kungsgrad η in Abhängigkeit von einem Geschwindigkeitsverhältnis e dar stellt, kann der Wirkungsgrad von einer herkömmlichen Wirkungsgradcha rakteristik η0 auf eine Wirkungsgradcharakteristik η1 verbessert werden und das Drehmomentverhältnis kann von einer Drehmomentverhältnischarakte ristik t0 auf eine Drehmomentverhältnischarakteristik t1 verbessert werden, und zwar bei einem Geschwindigkeitsverhältnis das kleiner ist als P (Ge schwindigkeitsverhältnis e = 0,55) bei dem sich die Drehrichtung des ersten Leitrads 36 ändert. Bei einem Geschwindigkeitsverhältnis, das größer oder gleich P ist, läuft das erste Leitrad 36 wegen der Einwegkupplung 42 im Leerlauf.

Im zweiten Gang, in dem nur die Bremse B1 betätigt ist, ist das erste Leitrad 36 blockiert, um das von dem Turbinenrad 34 erzeugte Drehmoment zu er höhen, und bei einem Geschwindigkeitsverhältnis vor der Drehrichtungsum kehr. Da das erste Leitrad in der Geschwindigkeitsverhältniszone bevor das zweite Leitrad 38 in den Leerlauf gerät, frei läuft, kann ein Leistungsverlust verringert werden, so daß der Wirkungsgrad in dieser Geschwindigkeitsver hältniszone verbessert werden kann.

Im zweiten Gang erfolgen die Verbesserungen von einer Wirkungsgradcha rakteristik η0 zu einer Wirkungsgradcharakteristik η2 und von einer Dreh momentverhältnischarakteristik t0 zu einer Drehmomentverhältnischarakte ristik t2, wie graphisch in der Fig. 1b dargestellt. Im dritten Gang, in dem nur die Kupplung C1 betätigt ist, sind eine Wirkungsgradcharakteristik η3 und eine Drehmomentverhältnischarakteristik t3 erzielbar.

Im Rückwärtsgang schließlich, in dem die Bremse B3 betätigt ist, ist die Turbine 34 blockiert und es wird nur das Rückwärtsdrehmoment von dem ersten Leitrad 36 durch das Sonnenrad 14 zur Planetengetriebeanordnung 10 übertragen, so daß die Ausgangswelle 26 über das Planetenrad 24 re versiert wird. In diesem Rückwärtsgang ergeben die Verbesserungen eine Wirkungsgradcharakteristik ηR und eine Drehmomentverhältnischarakte ristik tR, wie graphisch in der Fig. 1d dargestellt.

Übersetzungsverhältnisse für jeden der vorstehenden Gänge sind in der fol genden Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Unter der Annahme, daß die Zahl der Zähne: Za1 = Za2 = 33 und Zr2 = 72 in der Tabelle 4, ist das Übersetzungsverhältnis der Turbine 34 gleich 2,458 und das des ersten Stators 36 gleich -2,182 für den ersten Gang; das Übersetzungsverhältnis der Turbine 34 beträgt 1,458 für den zweiten Gang und 1 für den dritten Gang, während das Übersetzungsverhältnis des ersten Leitrads 36 für den Rückwärtsgang 3,182, beträgt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß in dem ersten Gang und in dem zweiten Gang das Drehmomentverhältnis und der Wirkungsgrad verbessert werden können.

Der Getriebezug benötigt überdies nur eine Kupplung mit kompliziertem Auf bau und großer axialer Länge, so daß die Gesamtabmessungen des automa tischen Getriebes auf ein Minimum gebracht werden können.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend erläutert.

Ein automatisches Getriebe mit drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärts gang für Kraftfahrzeuge gemäß der zweiten Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. In der Fig. 2 ist ein Bauteil mit dem gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 ein Bauteil, das mit dem entsprechenden der Fig. 1 identisch ist; nur diejenigen Bauteile, die verschieden sind, werden nachstehend be schrieben.

Ein sogenannter Ravigneaux-Planetengetriebezug, der später im einzelnen beschrieben werden wird, ist mit dem vorstehend erwähnten Drehmoment wandler 30 kombiniert, so daß ein automatisches Getriebe gebildet ist.

Ein Sonnenrad 118 (Zahl der Zähne: Za2) ist mit der Turbinenwelle 40 ver bunden und ein Planetenträger 114 ist über die Kupplung C1 an einem hin teren Endabschnitt der Turbinenwelle 40 angebracht. Die Bremse B2 ist an einer radialen Außenseite des Planetenträgers 114 vorgesehen. Die Bremse B2 ist am hintersten Ende der Turbinenwelle 40 angeordnet.

Überdies ist ein Sonnenrad 116 (Zahl der Zähne: Za1) mit der Leitradwelle 44 verbunden und die Bremse B1 ist an einem mittleren Teil der Leitradwelle 44 angebracht. Ein Hohlrad 20 (Zahl der Zähne: Zr1), das mit einem Plane tenrad 110 kämmt, ist mit einem Ausgangsgetrieberad 122 verbunden.

Die Funktion des in der Fig. 2 gezeigten automatischen Getriebes wird nachstehend erläutert. Bei dem vorstehenden Planetengetriebezug wird ein Gangwechsel zwischen zwei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang dadurch ausgeführt, daß selektiv die Bremsen B1 bis B3 und die Kupplung C1 betätigt werden, wie in der Tabelle 3 im einzelnen angeführt.

Im ersten Gang, bei dem nur die Bremse B2 aktiviert ist, wird ein Rück wärtsdrehmoment des ersten Leitrades 36 durch die zylindrische Statorwelle 44 zum Sonnenrad 116 übertragen und wird durch ein Planetenrad 110 ei nem normalen Drehmoment der Turbine 34 zuaddiert, das von der Turbinen welle 40 an ein Sonnenrad 118 und ein Planetenrad 112 übertragen wird, so daß der Wirkungsgrad und das Drehmomentverhältnis in einem Bereich ver bessert werden können, in welchem das erste Leitrad rückwärts dreht.

Im zweiten Gang, bei dem nur die Bremse B1 betätigt ist, ist das erste Leit rad 36 blockiert, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel bereits beschrie ben.

Im dritten Gang, bei dem nur die Kupplung C1 betätigt ist, sind eine Wir kungsgradcharakteristik η3 und eine Drehmomentverhältnischarakteristik t3 erzielbar.

Im Rückwärtsgang schließlich, in dem die Bremse B3 aktiviert ist, ist die Turbine 34 verriegelt und es wird nur das Rückwärtsdrehmoment von dem ersten Leitrad 36 über das Sonnenrad 116 an das Planetenrad 10 übertra gen, so daß das Ringrad 120 und das Ausgangsrad 122 reversiert werden.

In der Fig. 3, welche die dritte Ausführungsform der Erfindung zeigt, wird die Bremse B3 (Fig. 2) nicht verwendet und eine Kupplung C2 ist am Plane tenträger 114 angebracht. Diese Bremsen und Kupplungen werden betätigt, wie in der später beschriebenen Tabelle 3 aufgeführt, um einen Gangwech sel zwischen drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang auszuführen.

Fig. 4 zeigt die vierte Ausführungsform für eine Ausführung mit vier Vor wärtsgängen und einem Rückwärtsgang, wobei die Kupplung C1 zwischen dem Sonnenrad 118 und der Turbinenwelle 40 eingefügt ist. Die Bremsen und Kupplungen werden betätigt, wie in der folgenden Tabelle 3 angege ben, um einen Gangwechsel zwischen vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang auszuführen. Die Drehmomentverhältnischarakteristik t und die Wirkungsgradcharakteristik η sind die gleichen wie in der Fig. 1b ange geben.

Fig. 5 zeigt die fünfte Ausführungsform der Erfindung, wobei die Bremse B3 unbenutzt und die Kupplung C1 zwischen das Sonnenrad 118 und die Tur binenwelle 40 eingefügt ist, während eine Kupplung C3 am Planetenträger 114 angebracht ist. Diese Bremsen und Kupplungen werden betätigt, wie in der folgenden Tabelle 3 angegeben, um einem Gangwechsel zwischen vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang auszuführen.

Tabelle 3

Wenn die Bremsen und Kupplungen wie in der Fig. 5 angegeben betätigt werden, können die Übersetzungsverhältnisse der Turbine 34 und des ersten Leitrads 36 durch Gleichungen berechnet werden, wie sie in der Tabelle 4 angegeben sind. Wenn in diesem Fall die Anzahlen der Zähne der Sonnenrä der 116 und 118 und des Ringrades 120 wie folgt angenommen werden,

Za1 = 34; Za2 = 29; Zr1 = 74 (1)

dann beträgt das Übersetzungsverhältnis der Turbine 34 2,552 und das des ersten Leitrads 36 im ersten Gang -2,176; das Übersetzungsverhältnis der Turbine 34 beträgt 1,489 im zweiten Gang, 1 für den dritten Gang und 0,685 für den vierten Gang; das Übersetzungsverhältnis des ersten Stators 36 beträgt 3,047 im Rückwärtsgang.

Tabelle 4

Im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels erfordert das Automatikgetriebe überdies nur eine Kupplung, die mit der komplizierten und axial langen Struktur versehen ist, so daß die Gesamtabmessungen des automatischen Getriebes auf ein Minimum gebracht werden können.

Ein automatisches Getriebe mit drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärts gang für Kraftfahrzeuge gemäß einer sechsten Ausführungsform wird nach stehend mit Bezug auf die Fig. 6 beschrieben.

Ein sogenannter Ravineaux-Planetengetriebezug, der später in Einzelheiten beschrieben wird, ist mit dem vorstehend erwähnten Drehmomentwandler 30 kombiniert, um ein automatisches Getriebe zu bilden.

Ein Sonnenrad 216 (Anzahl der Zähne: Za2) ist mit der Turbinenwelle 40 verbunden und die Bremse B3 ist an einem hinteren Endabschnitt der Turbi nenwelle 40 angebracht. Die Bremse B2 ist an einem Hohlrad 220 (Anzahl der Zähne: Zr2) angebracht, das mit einem Planetenrad 210 kämmt.

Überdies ist ein Sonnenrad 218 (Anzahl der Zähne: Za1) mit der zylindri schen Statorwelle 44 verbunden und die Bremse B1 ist an einem mittleren Abschnitt der zylindrischen Statorwelle 44 angebracht. Eine Kupplung C1 ist zwischen die zylindrische Statorwelle 44 und die Turbinenwelle 40 ein gefügt.

Ein Planetenträger 214 ist mit einem Ausgangsgetrieberad 222 verbunden.

Nachstehend wird die Funktion der in Fig. 6 dargestellten automatischen Getriebeanordnung erläutert. Bei dem vorstehend erläuterten Planetengetrie bezug, wird ein Gangwechsel zwischen drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang dadurch ausgeführt, daß selektiv die Bremsen B1 bis B3 und die Kupplung C1 betätigt (blockiert) werden, wie in der nachstehend im ein zelnen beschriebenen Tabelle 5 angegeben.

Im ersten Gang, bei dem nur die Bremse B2 betätigt ist, wird ein Rück wärtsdrehmoment von dem ersten Leitrad 36 über die zylindrische Stator welle 44 an ein Sonnenrad 218 übertragen und über ein Planetenrad 212 dem Normaldrehmoment der Turbine 34 hinzuaddiert, das von der Turbinen welle 40 über ein Planetenrad 210 an ein Sonnenrad 216 übertragen wird, so daß der Wirkungsgrad und das Drehmomentverhältnis in einem Bereich verbessert werden können, in dem das erste Leitrad 36 in der Rückwärts richtung rotiert.

Im zweiten Gang, bei dem nur die Bremse B1 betätigt ist, ist das erste Leit rad 36 verriegelt, um ein von der Turbine 34 übertragendes Drehmoment zu erhöhen, und zwar in einer Geschwindigkeitsverhältniszone, bevor das erste Leitrad 36 im Leerlauf läuft.

Im dritten Gang, bei dem nur die Kupplung C1 betätigt ist, sind die Wir kungsgradcharakteristik η3 und eine Drehmomentverhältnischarakteristik t3 erzielbar.

Im Rückwärtsgang schließlich, bei dem die Bremse B3 aktiviert ist, ist die Turbine 34 verriegelt, und nur das Rückwärtsdrehmoment wird übertragen als Reaktionsdrehmoment von dem ersten Stator 36 durch das Sonnenrad 218 und das feststehende Sonnenrad 216 zum Planetenrad 210 und zum Planetenrad 212, wodurch das Hohlrad 20 und das Ausgangsgetrieberad 222 reversiert werden.

Bei der in der Fig. 6 gezeigten sechsten Ausführungsform der Erfindung ist die Kupplung C1 zwischen ein Sonnenrad 216 und die Turbinenwelle 40 eingesetzt und die Kupplung C2 ist zwischen ein Ringrad 220 und die Turbi nenwelle 40 eingefügt. Diese Bremsen und Kupplungen werden, wie in der Tabelle 5 angegeben, betätigt, um einen Gangwechsel zwischen vier Vor wärtsgängen und einem Rückwärtsgang auszuführen.

Tabelle 5

Wenn die Bremsen und Kupplungen wie in der Fig. 8 angegeben betätigt werden, können die Übersetzungsverhältnisse der Turbine 34 und des ersten Leitrads 36 durch die in der Tabelle 5 angegebenen Ausdrücke berechnet werden. Wenn dabei die Anzahl der Zähne der Sonnenräder 216 und 218 und des Ringgetrieberads 220 wie folgt angenommen werden

Za1 = 21; Za2 = 72; Zr1 = 36 (1)

dann beträgt das Übersetzungsverhältnis der Turbine 34 3,000 und das des ersten Leitrads 36 -2,429 im ersten Gang; das Übersetzungsverhältnis der Turbine 34 beträgt 1,583 im zweiten Gang, 1 im dritten Gang und 0,708 im vierten Gang; und das Übersetzungsverhältnis des ersten Leitrads 36 be trägt 2,714 im Rückwärtsgang.

Ein automatisches Getriebe mit drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärts gang für Kraftfahrzeuge gemäß einer achten Ausführungsform wird nach stehend mit Bezug auf die Fig. 8 beschrieben.

Ein Planetengetriebezug, der später in Einzelheiten beschrieben werden wird, ist mit der hinteren Stufe des vorstehend erwähnten Drehmoment wandlers 30 kombiniert.

Die Turbinenwelle 40 erstreckt sich in der Fig. 8 nach rechts von einer Pla netengetriebeanordnung 310 zur Verbindung mit einem Sonnenrad 314 (An zahl der Zähne: Za2) der Planetengetriebeanordnung 310. Das Sonnenrad 314 kämmt mit einem Planetenrad 324, das von einem Planetenträger 318 getragen ist. Ein Ausgangsgetrieberad 326 ist mit einem rechten Ende des Planetenträgers 318 verbunden und ein Hohlrad 325 (Anzahl der Zähne: Zr1) ist an einem linken Ende des Planetenträgers 318 in der Fig. 8 festge legt. Die Bremse B3 zum Festlegen der Turbinenwelle 40 ist an einer radialen Außenseite der Turbinenwelle 40 angeordnet. Ein Planetenrad 328 einer Planetengetriebeanordnung 312 ist von einem Planetenträger 329 getragen, wobei der Planetenträger 329 mit einem Hohlrad 320 (Anzahl der Zähne: Zr2) der Planetengetriebeanordnung 312 verbunden ist und die Bremse B2 an einer radialen Außenseite des Planetenträgers 329 angeordnet ist. Eine Kupplung C1 ist zwischen die Turbinenwelle 40 und die Leitradwelle 44 ein gefügt, die mit einem Sonnenrad 316 (Anzahl der Zähne: Za1) der Planeten getriebeanordnung 312 verbunden ist, wobei die Kupplung C1 die Turbinen welle 40 mit der Leitradwelle 44 kuppelt oder entkuppelt.

Überdies ist die Bremse B1 zum Festlegen der Leitradwelle 44 an einer ra dialen Außenseite der Kupplung C1 angeordnet.

Die Funktion wird nachstehend beschrieben. Bei dem vorstehend erläuterten Planetengetriebezug erfolgt ein Geschwindigkeitswechsel bzw. Gangwech sel zwischen drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang durch selekti ve Betätigung der Bremsen B1 bis B3 und der Kupplung C1, wie in der Ta belle 6 angegeben, die nachstehend im einzelnen beschrieben werden wird.

Im ersten Gang, in dem nur die Bremse B2 betätigt ist, wird ein Rückwärts drehmoment von dem ersten Stator 36 durch die Leitradwelle 44 zum Son nenrad 316 der Planetengetriebeanordnung 312 übertragen, so daß es als Normaldrehmoment von dem Hohlrad 325, das einstückig mit einer Aus gangswelle ausgebildet ist, am Ausgang abgegeben wird. Das Rückwärts drehmoment des ersten Leitrads 36 wird durch das Sonnenrad 314 einem Normaldrehmoment der Turbine 34 hinzugefügt, das von der Turbinenwelle 40 über das Ringrad 320 der Planetengetriebeanordnung 310 zum Planeten träger 318, der einstückig mit der Ausgangswelle ausgebildet ist, übertragen und von dieser am Ausgang abgegeben, so daß der Wirkungsgrad und das Drehmomentverhältnis verbessert werden können.

Im Rückwärtsgang, in dem die Bremse B3 betätigt ist, ist die Turbine 34 blockiert und nur das Rückwärtsdrehmoment wird von dem ersten Leitrad 36 durch das Sonnenrad 316 zur Planetengetriebeanordnung 312 übertra gen, so daß das Ringrad 320 und das Ausgangszahnrad 326 reversiert wer den.

Die Übersetzungsverhältnisse in jeder der vorstehend erläuterten Gangstufen sind in der Tabelle 7 angegeben, die später im einzelnen beschrieben wird.

Ein automatisches Getriebe für vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärts gang für Frontantriebskraftfahrzeuge gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Fig. 9 erläutert.

In der Fig. 9 ist die Kupplung C2 zwischen das Sonnenrad 314 und die Tur binenwelle 40 eingefügt und die Kupplung C1 ist zwischen den Planetenträ ger 329 und die Turbinenwelle 40 eingesetzt.

In dem vorstehend erwähnten Planetengetriebezug werden die Bremsen und Kupplungen betätigt, wie in der folgenden Tabelle 6 angegeben, um einen Geschwindigkeitswechsel zwischen vier Vorwärtsgängen und einem Rück wärtsgang auszuführen.

Tabelle 6

Wenn die Bremsen und Kupplungen gemäß der Tabelle 6 betätigt werden ergeben sich Übersetzungsverhältnisse der Turbine 34 und des ersten Sta tors 36 wie in der folgenden Tabelle 7 angegeben.

Tabelle 7

Falls die Anzahl der Zähne angenommen werden als Za1 = 36; Za2 = 42 und Zr1 = Zr2 = 75, ergibt sich das Übersetzungsverhältnis der Turbine 34 zu 2,786 und das des ersten Stators 36 zu -2,083 im ersten Gang; das Übersetzungsverhältnis der Turbine 34 beträgt 1,579 im zweiten Gang, 1 für den dritten Gang und 0,676 im vierten Gang; und das Geschwindigkeits veränderungsverhältnis des ersten Leitrads 36 beträgt im Rückwärtsgang 2,726.

Wie vorstehend erläutert, führen die Planetengetriebezüge für ein automati sches Getriebe gemäß der achten und neunten Ausführungsform der Erfin dung zu der folgenden Funktionsweise.

Im ersten Gang wird ein Rückwärtsdrehmoment des ersten Stators 36 durch die zylindrische Statorwelle 44 zum Sonnenrad 316 der Planetengetriebean ordnung 312 übertragen und wird als Normaldrehmoment von dem Ringrad 325 am Ausgang abgegeben, das einstückig mit einer Ausgangswelle aus gebildet ist; das Rückwärtsdrehmoment des ersten Stators 36 wird über das Sonnenrad 314 einen Normaldrehmoment der Turbine 34 hinzuaddiert, das von der Turbinenwelle 40 über das Ringrad 320 der Planetengetriebeanord nung 310 zum Planetenträger 318, der einstückig mit der Ausgangswelle ausgebildet ist, übertragen und davon am Ausgang abgegeben, so daß der Wirkungsgrad und das Drehmomentverhältnis verbessert werden können.

Wie in der Fig. 1a graphisch dargestellt ist, kann der Wirkungsgrad von ei ner herkömmlichen Wirkungsgradcharakteristik η0 zu einer Wirkungsgrad charakteristik η1 verbessert werden und das Drehmomentverhältnis von ei ner Drehmomentverhältnischarakteristik t0 zu einer Drehmomentverhältnis charakteristik t1, und zwar in der Geschwindigkeitsverhältniszone, die klei ner ist als P, wo die Rotationsrichtung des ersten Stators 36 in die Normal richtung überwechselt.

Im zweiten Gang, in dem nur die Bremse B1 betätigt ist, ist der erste Stator 36 verriegelt, um das von der Turbine 34 übertragende Drehmoment zu er höhen, und zwar in einer Geschwindigkeitsverhältniszone, bevor der erste Stator 36 leerläuft; die Verbesserungen erfolgen von einer Wirkungsgrad charakteristik η0 zu einer Wirkungsgradcharakteristik η2 und von einer Drehmomentverhältnischarakteristik t0 zu einer Drehmomentverhältnischa rakteristik t2, wie graphisch in der Fig. 1b dargestellt, so daß ein hohes Drehmomentverhältnis und ein hoher Wirkungsgrad verbessert werden kön nen.

Wie vorstehend erläutert, können das Drehmomentverhältnis und der Wir kungsgrad im ersten und zweiten Gang verbessert werden.

Überdies erfordert das automatische Getriebe nur eine Kupplung mit dem komplizierten und axial langen Aufbau, so daß die Gesamtabmessungen des automatischen Getriebes auf ein Minimum gebracht werden können.

Claims

1. Automatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge, bestehend aus ei nem Planetengetriebe (10, 12) und einem diesem vorgeschalteten hydrody namischen Drehmomentwandler (30) mit einem mit einer Antriebswelle ver bundenen Pumpenrad (32), einem mit einer ersten Planetengetriebeein gangswelle (40) (Turbinenwelle) verbundenen Turbinenrad (34), einem mit einer zweiten Planetengetriebeeingangswelle (44) (Leitradwelle) verbundenen ersten Leitrad (36) und einem über eine Freilaufkupplung (46) am Getriebe gehäuse (50) abgestützten zweiten Leitrad (38), wobei sich das Turbinenrad (34) und das erste Leitrad (36) in einer ersten Betriebsphase des Wandlers gegenläufig drehen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Leitrad (36) und der zweiten Planetengetriebeein gangswelle (44) eine Freilaufkupplung (42) angeordnet ist.

2. Automatisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (10) ein Simpson-Planetengetriebe ist.

3. Automatisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (10) ein Ravigneaux-Planetengetriebe ist.