DE3741746A1 - Automatikgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Automatikgetriebe, das ausschliesslich für ein Kraftfahrzeug bestimmt ist und mit einem Drehmomentwandler verwendet wird, und insbesondere eine Anordnung eines Automatikgetriebemechanismus.

Ein Automatikgetriebe umfasst im allgemeinen zwei einzelne Planetenradeinheiten, ein Sonnenrad, das zusammen mit den zwei einzelnen Planetenradeinheiten verwendet wird, einen Träger einer ersten Planetenradeinheit und ein Hohlrad einer zweiten Planetenradeinheit, die miteinander gekoppelt sind. Die vorausgehend aufgeführte Anordnung entspricht einer sogenannten Simpson-Bauart, wobei die Antriebskraft an ein Hohlrad der ersten Planetenradeinheit und/oder dem Sonnenrad selektiv zugeführt wird, die umlaufenden Elemente der Planetenradeinheiten durch eine Bremse oder eine Einwegkupplung zum Stillstand gebracht werden, und die Ausgangsleistung von einem Hohlrad der zweiten Planetenradeinheit abgenommen wird, die mit einem Träger der ersten Planetenradeinheit gekoppelt ist. Dabei werden drei Gänge in Vorwärtsrichtung erhalten.

Ein Automatikgetriebe mit vier Gängen basiert strukturell auf dem aufgeführten Automatikgetriebemechanismus für drei Gänge, der zwei einzelne Planetenradeinheiten umfasst. Zusätzlich zu dem Automatikgetriebemechanismus mit drei Gängen werden durch Zugabe einer Schnellganganordnung oder einer Geländeganganordnung mit einer Planetenradeinheit vier Vorwärtsgänge erhalten.

Ein Automatikgetriebemechanismus mit einer Schnellganganordnung verläuft axial, da das Ausgangselement des Schnellganges, beispielsweise ein Hohlrad, axial durch ein Eingangselement des drei Gänge aufweisenden Automatikgetriebes gekoppelt wird.

Andererseits weist der Automatikgetriebemechanismus, der mit einem Schnellgangmechanismus ausgestattet ist, ein Gegen-Antriebszahnrad am Ende der Ausgangswelle (am vom Eingangsabschnitt entferntesten Ende) auf, von welcher das Drehmoment dem Geländegangmechanismus übertragen wird, der unter dem Automatikgetriebemechanismus mit drei Gängen liegt.

In jüngster Zeit wurde an ein Automatikgetriebe die Anforderung gestellt, seine Abmessungen zu minimieren und seine Leistung zu vergrössern, im Hinblick auf die Tendenz zu einer Bauart mit vorne liegendem Motor und Vorderradantrieb, jedoch kann ein Automatikgetriebe für vier Gänge, das eine Drei-Planetenradeinheit mit einer O/D-Einrichtung aufweist, diese Anforderungen nicht erfüllen.

Ferner wurde ein weiteres Automatikgetriebe mit vier Gängen vorgeschlagen, wobei zwei Kupplungen an einer Planetenradeinheit der Simpson-Bauart hinzugefügt wurden. Der Aufbau dieses Automatikgetriebes ist derart, dass die dritte Kupplung zwischen dem Sonnenrad der ersten Planetenradeinheit und jenem der zweiten Planetenradeinheit liegt (diese Sonnenräder sind bei der Simpson-Bauart nicht getrennt) und das Sonnenrad der ersten Planetenradeinheit ist mit dem Träger der zweiten Planetenradeinheit über die vierte Kupplung gekoppelt.

Der Betrieb der vorausgehend aufgeführten Anordnung ist derart, dass die erste Planetenradeinheit und die zweite Planetenradeinheit durch die dritte Kupplung getrennt werden, dass die Antriebskraft an einem Träger der zweiten Planetenradeinheit durch Einlegen der dritten Kupplung übertragen wird, das Sonnenrad der zweiten Planetenradeinheit festgehalten und der Schnellgang am Hohlrad abgenommen wird, worauf der vierte Gang zusätzlich zum dritten Gang erhalten wird.

Das vorausgehend aufgeführte, verbesserte Automatikgetriebe für vier Gänge kann nicht die Anforderung erfüllen, seine Abmessungen zu minimieren, da der Aufbau wie bei dem Automatikgetriebe für drei Gänge der Simpson-Bauart axial ist, d.h. die Antriebskraft wird an einem Ende eingegeben und am anderen Ende der Anordnung abgenommen und beide Planetenradeinheiten sind getrennt. Da ferner das Ausgangselement am Ende der Welle liegt, wo ein Austausch und eine Abänderung leicht erfolgen können, können Kupplungen nicht angebracht werden. Entsprechend müssen jeweils drei Gänge und vier Gänge des Automatikgetriebes erzeugt werden. Im Hinblick auf obigen Sachverhalt ist es schwierig, die Bauteile herzustellen und sie gemeinsam für die beiden genannten Arten von Getriebeanordnungen zu montieren, so dass eine Kostenerhöhung unvermeidlich ist und eine derartige Anordnung eines Automatikgetriebes sich nicht für eine breite Variation von Fahrzeugtypen eignet.

Obgleich angenommen wird, dass die Erfindung aus obiger Beschreibung leicht ersichtlich sein sollte, wird anschliessend eine kurze Zusammenfassung gegeben.

Eine Erläuterung erfolgt in Verbindung mit Fig. 1, gemäss welcher ein Automatikgetriebe Planetenradeinheiten (2, 3) umfasst, eine Eingangswelle (5), die mit gewissen umlaufenden Bauelementen der Planetenradeinheit über Kupplungen verbunden ist, ein mit dem umlaufenden Bauelement (C R ₁) gekoppeltes Ausgangselement (9), und eine Festhaltevorrichtung zum Anhalten bestimmter umlaufender Bauelemente (R ₂, S ₁). Das Ausgangselement (9) umschliesst die Eingangswelle (5) und ist in die Mitte der Automatikgetriebeanordnung gelegt. Bei einer Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) mit drei Gängen ist die erste Kupplung (C ₁) ausserhalb der Planetenradeinheit (2, 3) gelegt. (Siehe untere Hälfte der Linie l-l in Fig. 1.)

Andererseits ist im Falle einer Automatikgetriebeanordnung (10 ₂) mit vier Gängen die dritte Kupplung (C ₀), die bei Verwendung des Schnellganges arbeitet, ausserhalb der ersten Kupplung (C ₁) angeordnet. (Siehe obere Hälfte jenseits der Linie l-l in Fig. 1.) Das Automatikgetriebe (10 ₁) mit drei Gängen umfasst eine Einzel-Planetenradeinheit (2), eine Zwillings- Planetenradeinheit (3), einen Träger (C R ₁) und ein Sonnenrad (S). Der Träger (C R ₁) und das Sonnenrad (S ₁) für beide Planetenradeinheiten (2, 3) sind miteinander verbunden. Das Sonnenrad (S ₁) wird durch eine Festhaltevorrichtung (beispielsweise eine erste Bremse) angehalten und das Hohlrad (R ₂) der Zwillings-Planetenradeinheit (3) wird durch eine Festhaltevorrichtung (beispielsweise eine zweite Bremse und eine erste Einwegkupplung) angehalten.

Die Eingangswelle (5) ist mit dem Hohlrad (R ₁) der Einzel-Planetenradeinheit (2) über die erste Kupplung (C ₁) verbunden und mit dem Sonnenrad (S ₁) über die zweite Kupplung (C ₂).

Der Träger (C R ₁) ist mit dem Ausgangselement (9) verbunden.

Wie bereits als zweite Erfindung gezeigt wurde, ist das Automatikgetriebe (10 ₂) für vier Gänge eine dritte Kupplung (C ₀) ausserhalb der ersten Kupplung (C ₁) zusätzlich zu dem Automatikgetriebe (10 ₁) mit drei Gängen. Diese dritte Kupplung (C ₀) kann mit der Eingangswelle (5), der Zwillings-Planetenradeinheit (3) und dem Hohlrad (R ₂) verbunden oder hiervon getrennt werden.

Basierend auf obigem Aufbau wird das Automatikgetriebe (10 ₁) mit drei Gängen durch die Funktion der Kupplungen (C ₁, C ₂), der Bremsen (B ₁, B ₂) und der Einwegkupplung (F ₁) in drei Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang geschaltet. Das Automatikgetriebe (10 ₂) für vier Gänge wird durch die Funktion der Kupplungen (C ₁, C ₂, C ₀), der Bremsen (B ₁, B ₂) und der Einwegkupplung (F ₁) in vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang geschaltet. Die in derartigen Getrieben erzeugte Antriebskraft wird am Ausgangselement (9) abgenommen und der Schnellganganordnung oder Geländeganganordnung zugeführt. Fig. 3 stellt das Betriebsschema des Automatikgetriebes (10 ₁) mit drei Gängen dar.

Im ersten Vorwärtsgang ist die erste Kupplung eingeschaltet. Die Drehung der Eingangswelle (5) wird auf das Hohlrad (R ₁) der Einzelplanetenradeinheit (2) übertragen und diese Drehung dreht das Sonnenrad (S) lastfrei rückwärts und den gemeinsamen Träger (CR) vorwärts mit erheblich verringerter Geschwindigkeit, da das Hohlrad (R ₂) der Zwillings- Planetenradeinheit (3) durch die erste Einwegkupplung (F ₁) festgestellt wurde. Diese Drehung (mit verringerter Drehzahl) wird vom Ausgangselement (9) abgenommen.

Im zweiten Gang wird die erste Bremse (B ₁) zusätzlich zum Einschalten der ersten Kupplung (C ₁) betätigt. Das Sonnenrad (S) wird durch die Bremse (B ₁) angehalten, der Umlauf des Hohlrades (R ₁) veranlasst das Hohlrad (R ₂) der Zwillings-Planetenradeinheit (3) sich lastfrei in Vorwärtsrichtung zu drehen und ferner den Träger (C R ₁) in Vorwärtsrichtung mit verringerter Drehzahl umzulaufen, worauf diese Drehzahl am Ausgangselement (9) als zweite Drehzahl abgenommen wird.

Im dritten Gang ist die zweite Kupplung (C ₂) zusätzlich zur ersten Kupplung (C ₁) eingeschaltet. Die Drehung der Eingangswelle (5) wird auf das Hohlrad (R ₁) und das Sonnenrad (S ₁) übertragen. Als Folge der vorausgehend beschriebenen Anordnung laufen die Bauelemente der Planetenradeinheit (2) einschliesslich des Trägers (CR) miteinander um, anschliessend wird deren Drehung, die die gleiche wie jene der Eingangswelle (5) ist, vom Ausgangselement (9) als dritte Drehzahl abgenommen.

Im Rückwärtsgang arbeiten die zweite Kupplung (C ₂) und die zweite Bremse (B ₂). Die Drehung der Eingangswelle (5) wird auf das Sonnenrad (S) durch die Kupplung (C ₂) übertragen und veranlasst das Hohlrad (R ₁) der Einzel-Planetenradeinheit (2) und den Träger (C R ₁) in Rückwärtsrichtung umzulaufen, da das Hohlrad (R ₂) der Zwillings-Planetenradeinheit (3) durch die zweite Bremse (B ₂) angehalten wird. Die Drehung des Trägers in Rückwärtsrichtung wird am Ausgangselement (9) abgenommen.

Im ersten Gang des Freilaufzustandes ist die Einwegkupplung (F ₁) gelöst und die zweite Bremse (B ₂) ist zusätzlich zur ersten Kupplung (C ₁) eingelegt. Durch die Bremse (B ₂) wird das Hohlrad (R ₂) festgehalten und der Zustand des ersten Ganges wird aufrecht erhalten und die Motorbremse arbeitet effizient.

Das Viergang-Automatikgetriebe (10 ₂) gemäss Fig. 1 (obere Hälfte jenseits der Linie l-l) und Fig. 4 arbeitet im Einklang mit dem Betriebsschema nach Fig. 5. Für den Fall des Rückwärtsganges entfällt die Beschreibung, da die Bewegung der Bauelemente die gleiche ist wie bei dem Dreigang-Automatikgetriebe (10 ₁).

Im dritten Gang wird die dritte Kupplung (C ₀) zusätzlich zur ersten Kupplung (C ₁) eingelegt. Die Drehung der Eingangswelle (5) wird auf das Hohlrad (R ₁) der Einzel-Planetenradeinheit (2) über die Kupplung (C ₁) übertragen und desgleichen zum Hohlrad (R ₂) der Zwillings-Planetenradeinheit (3). Die Bauelemente beider Planetenradeinheiten (2, 3) laufen zusammen um, und die Antriebskraft wird an das Ausgangselement (9) mit gleicher Drehzahl, wie sie die Eingangswelle (5) aufweist, übertragen.

Im vierten Gang ist die erste Kupplung (C ₁) gelöst und die erste Bremse (B ₁) arbeitet. Die Drehung der Eingangswelle (5) wird auf das Hohlrad (R ₂) der Zwillings-Planetenradeinheit (3) übertragen und da das Sonnenrad (S ₁) angehalten ist, dreht die Eingangswelle (5) das Hohlrad (R ₁) lastfrei schneller, und das Hohlrad (R ₁) läuft mit hoher Drehzahl um. Diese hohe Drehzahl wird vom Ausgangselement (9) als Schnellgang abgenommen.

Bei dem vorausgehend aufgeführten Dreigang-Automatikgetriebe (10 ₁) und Viergang-Automatikgetriebe (10 ₂) wird die Drehung des Trägers (C R ₁) auf das in die Mitte der Getriebeanordnungen (10 ₁, 10 ₂) gelegte Ausgangselement (9) übertragen. Ferner wird diese Drehung von den Getriebeanordnungen (10 ₁, 10 ₂) an eine zusätzliche Getriebeanordnung übertragen.

Alle in Klammern angegebenen, die Erfindung zusammenfassenden Zahlen und Symbole sind zur Bezugnahme bestimmt und begrenzen nicht die Ansprüche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs aufgeführten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Automatikgetriebe gelöst, das eine Automatikgetriebeanordnung aufweist, die Planetenradeinheiten umfasst, sowie eine Eingangswelle, die umlaufende Bauelemente der Planetenradeinheit über Kupplungen verbindet, ein Ausgangselement, das mit einem umlaufenden Bauelement der Planetenradeinheiten verbunden ist, und eine Festhaltevorrichtung, um bestimmte umlaufende Bauelemente der Planetenradeinheiten festzuhalten, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Planetenradeinheiten aus einer Einzel-Planetenradeinheit und einer Zwillings-Planetenradeinheit bestehen; dass der Träger und das Sonnenrad sowohl bei der Einzel-Planetenradeinheit als auch bei der Zwillings-Planetenradeinheit miteinander verbunden sind; dass die umlaufenden Bauelemente, die durch die Festhaltevorrichtung festgehalten werden sollen, aus dem Sonnenrad und einem Hohlrad der Zwillings-Planetenradeinheit bestehen; dass der mit dem Ausgangselement verbundene umlaufende Bauteil aus dem Träger besteht; dass die Eingangswelle mit einem Hohlrad der Einzel-Planetenradeinheit über eine erste Kupplung und mit dem Sonnenrad über eine zweite Kupplung verbunden ist; dass das Ausgangselement in der Mitte der Automatikgetriebeanordnung angeordnet ist, so dass das Ausgangselement die Eingangswelle umgibt; und dass die erste Kupplung extrem aussen längs der Eingangswelle der Automatikgetriebeanordnung angeordnet ist.

Es wird auf die Zeichnungen Bezug genommen; es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemässen Automatikgetriebes; verschiedene Anordnungen werden durch den oberen und unteren Teil, bezogen auf die Linien (l-l) und (n-n) dargestellt;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Dreigang-Automatikgetriebeanordnung

Fig. 3 ein Betriebsschema dieser Dreigang-Automatikgetriebeanordnung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Viergang-Automatikgetriebeanordnung;

Fig. 5 ein Betriebsschema dieser Viergang-Automatikgetriebeanordnung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Automatikgetriebes;

Fig. 7 ein Betriebsschema dieser Ausführungsform;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Automatikgetriebes;

Fig. 9 ein Betriebsschema der weiteren Ausführungsform;

Fig. 10 einen Querschnitt einer teilweise abgeänderten Automatikgetriebeanordnung;

Fig. 11 einen Querschnitt einer weiter abgeänderten Automatikgetriebeanordnung;

Fig. 12 eine schematische Darstellung der in Fig. 11 gezeigten Getriebeanordnung;

Fig. 13 ein Betriebsschema der in Fig. 11 dargestellten Getriebeanordnung;

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Automatikgetriebes einer Ausführungsform, die das Dreigang-Automatikgetriebe betrifft; und

Fig. 15 ein Betriebsschema.

Es wird auf die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen Bezug genommen.

Ein Automatikgetriebe (1 ₂), das eine Dreigang-Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) (unterer Abschnitt, bezogen auf die Linie (l-l)) umfasst, enthält einen Drehmomentwandler (31), eine Dreigang- Automatikgetriebeanordnung (10 ₁), eine zusätzliche Getriebeanordnung (20 ₂) (oder (20 ₁)) und einen Differentialteil (35), die jeweils in einem Transaxle-Gehäuse (39), einem Transaxle-Gehäuse (37) und in einer Transaxle-Abdeckung (36) (auf die nachfolgend als Gehäuse (39), Gehäuse (37) und Abdeckung (36) Bezug genommen wird) enthalten sind. Ein Wandlerabschnitt (31) umfasst einen Drehmomentwandler (16) und eine Anfahrkupplung (17). Die Antriebskraft wird von der Motorkurbelwelle (15) (Fig. 2) an die Eingangswelle (5) der Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) über die Ölströmung im Drehmomentwandler (16) oder eine direkte mechanische Verbindung der Anfahrkupplung (17) übertragen. Ein Ventilkörper (46) ist am oberen Abschnitt des Gehäuses (37) installiert und eine Ölpumpe (47) liegt zwischen der Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) und dem Drehmomentwandler (31).

In der Dreigang-Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) sind von innen nach aussen in Axialrichtung ein Steuerabschnitt (49), ein Ausgangsabschnitt (50), ein Planetenradeinheitsabschnitt (51) und ein Kupplungsabschnitt (6) angebracht. Eine frei umlaufende Hohlwelle (53) umgibt die Eingangswelle (5). Der Planetenradeinheitsabschnitt (51) umfasst eine Einzel-Planetenradeinheit (2) und eine Zwillings-Planetenradeinheit (3). Die Einzel-Planetenradeinheit (2) umfasst ein Sonnenrad (S ₁), das koaxial die Hohlwelle (53) umgibt, ein Hohlrad (R ₁) und einen Träger (C R ₁) für ein Ritzel (P ₁), das in Eingriff mit dem Hohlrad (R ₁) und dem Sonnenrad (S ₁) steht. Die Zwillings-Planetenradeinheit (3) umfasst das koaxial die Hohlwelle (53) umgebende Sonnenrad (S ₁), das Hohlrad (R ₂) und den Träger (C R ₁), der das erste Ritzel (P ₁) trägt und mit ihm in Eingriff steht, das in Eingriff mit dem Sonnenrad (S ₁) sowie mit dem zweiten Ritzel (P ₂) ist, das in Eingriff mit dem Hohlrad (R ₂) steht. Das Sonnenrad (S ₁) und das Ritzel (P ₁) für die Einheiten (2, 3) sind an der Hohlwelle (53) als "ein Körper" ausgebildet. Ferner ist der Träger (C R ₁) als "ein Körper" für die Einheiten (2, 3) ausgebildet.

Der Steuerabschnitt (49) hat eine zweite Kupplung (C ₂) und eine erste Kupplung (P ₁). Die zweite Kupplung (C ₂) liegt zwischen einem Flansch (5 a), der sich von der Eingangswelle (5) wegerstreckt, und einem Flansch (53 a), der sich vom Rand der Hohlwelle (53) wegerstreckt, und ein Zylinder (53 b) liegt an der entgegengesetzten Seite des Flansches (53 a) im Steuerabschnitt (49). Ein Kolben (54) ist in dem Zylinder (53 b) eingeführt und eine Feder (55) ist an der Rückseite des Kolbens (54) angebracht. Diese Anordnung wirkt als hydraulisches Betätigungselement für die zweite Kupplung (C ₂).

Am Umfang des Flansches (53 a) ist eine Bremstrommel (53 c) befestigt, um die erste Bremse (B ₁) (Wandbremse) einzulegen oder zu lösen.

Der in die Mitte der Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) gelegte Ausgangsabschnitt (50) enthält das Ausgangselement (9), das einen Ansatzabschnitt (9 a) und ein ausgangsseitiges Zahnrad (9 c) (Antrieb in Gegenrichtung) aufweist. Das Ausgangselement (9) kann frei umlaufen und wird durch ein Trennelement (37 b) über ein Lager (57) gehalten, das ein Doppelkonus-Rollenlager ist, das zwei innere Laufringe mit einem Abstandsring, sowie einen äusseren Laufring aufweist und das am Trennelement (37 b) durch eine Keilnut befestigt ist. Der äussere Laufring verläuft axial mit einem länglichen Abschnitt, an dem ein innerer Abschnitt einer Einwegkupplung (F ₁) befestigt ist. Ferner ist an diesem länglichen Abschnitt ein Kupplungsteil (59) befestigt, der ein äusserer Abschnitt einer Einwegkupplung wird, die am Hohlrad (R ₂) der Zwillings-Planetenradeinheit (3) mittels einer Keilnut befestigt ist. Das vorausgehend aufgeführte bedeutet, dass die Einwegkupplung koaxial Seite an Seite und zwischen der Zwillings-Planetenradeinheit (3) und dem Trennelement (37 b) angeordnet ist, und die aufgeführte Einwegkupplung liegt innerhalb des Hohlrades (R ₂).

Die zweite Bremse (B ₂) ist zwischen dem Aussenumfang des Hohlrades (R ₂) und dem Achsgehäuse (37) angeordnet. Ein Zylinder, dessen Betätigungselement (60) einen Kolben hat, liegt zwischen der erwähnten Einwegkupplung und dem Achsgehäuse (37) und ist an einer Seite des Trennelementes (37 b) angeordnet. Dieses hydraulisch wirkende Betätigungselement (60), das einen zylindrischen kammartigen Arm aufweist, der sich über die Einwegkupplung (F ₁) erstreckt, steuert die zweite Bremse (B ₂) und hat eine Rückholfeder (64) am Kammabschnitt des Armes.

Der Kupplungsabschnitt (6) mit der ersten Kupplung (C ₁) befindet sich am Rand der Automatikgetriebeanordnung (10₁) und ist in einem Gehäuse (36) untergebracht. Ein Flansch (5 c), in dem ein Kolben (62) eingeführt ist, ist am Rand der Eingangswelle (5) befestigt, so dass ein hydraulisches Betätigungselement für die Kupplung (C ₁) vorhanden ist. Die Kupplung (C ₁) liegt zwischen der Innenseite des Flansches (5 c) und der Aussenseite des Hohlrades (R ₁) und eine Rückholfeder ist zwischen dem Kolben (62) und einem rückseitigen Anschlagring montiert.

Ein Zusatzgetriebe (20 ₂) weist gemäss Fig. 1 (obere Hälfte über der Linie n-n) eine Gegenwelle (71) (frei drehbar) auf, die vom Gehäuse (37) getragen wird. Am Rande der Gegenwelle (71) ist die Einzel-Planetenradeinheit (26) für den Geländegang montiert. Ein Differential- Antriebsritzel ist angeschlossen und mit der Gegenwelle (71) gekoppelt und ein angetriebenes Gegenzahnrad (21) (frei drehend), das in Eingriff mit dem Gegen-Antriebszahnrad (9) steht, wird von der Gegenwelle (71) getragen. Die Einzel-Planetenradeinheit (26) umfasst einen Träger (C R ₃), der ein Sonnenrad (S 3) und Ritzel (P ₃) trägt und der mit der Gegenwelle (71) verbunden ist, sowie ein Hohlrad (R ₃), das mit dem angetriebenen Gegenzahnrad (21) gekoppelt ist. Ein Ansatzteil (76), auf welchem das Sonnenrad (S ₃) angeordnet ist, verbindet einen Flansch (76 a) und (76 b) und wird frei drehbar (rotation free) von der Gegenwelle (71) gehalten. Eine vierte Bremse (B ₄), die auf dem Flansch (76 b) montiert ist, wird durch ein hydraulisches Betätigungselement (74) gesteuert, das an dem Gehäuse (37) angebracht ist. Eine vierte Kupplung (C ₃), die durch ein hydraulisches Betätigungselement (77) gesteuert wird, das am Flansch (76 a) angebracht ist, liegt zwischen dem Innenumfang des Flansches (76 a) und dem Träger (C R ₃) der Einzel-Planetenradeinheit (26). Die Bezugszeichen (79, 80) in Fig. 1 bezeichnen die Rückholfeder des hydraulischen Betätigungselementes.

Der Differentialabschnitt (35) hat eine Differentialeinheit (82) und ein Hohlrad-Montagegehäuse (83). Dieses Hohlrad-Montagegehäuse (83) legt das Hohlrad (85) fest, das in Eingriff mit dem Differential-Antriebszahnrad (23) steht und bildet einen Differentialträger, der ein Differentialritzel (86) der Differentialeinheit (82) trägt. Die Differentialeinheit (82) hat Tellerräder (84 l, 84 r), die mit dem Differentialritzel (86) in Eingriff stehen und diese Tellerräder sind mit den Vorderachsen (87 l, 87 r) verbunden.

In der unteren Hälfte bezüglich der Linie (n-n) in Fig. 1 ist eine Zahnradanordnung (27) als Zusatzgetriebe (20 ₁) dargestellt, die ein getriebenes Gegen-Zahnrad (21) und ein Differential-Antriebszahnrad (23) miteinander koppelt.

Die Bewegung der vorausgehend beschriebenen Ausführungsform wird im Einklang mit den Fig. 6 und 7 erläutert. Die Antriebskraft wird der Eingangswelle (5) der Dreigang-Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) über den Drehmomentwandler (16) oder die Anfahrkupplung (17) zugeführt. Bei dieser Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) werden drei Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang auf der Basis der Bewegung jeder Kupplung (C ₁, C ₂), jeder Bremse (B ₁, B ₂) und der Einwegkupplung (F ₁) erhalten; ferner wird die Drehung auf das angetriebene Gegenzahnrad (21) der Zusatzgetriebeanordnung (20 ₂), ausgehend vom Gegen-Antriebszahnrad (9) übertragen. In dieser Zusatzgetriebeanordnung (20 ₂) wird eine Direktkopplung bei Geländegang durch die Bewegung der Kupplung (C ₃) und der Bremse (B ₄) gemäss Fig. 7 erhalten. Durch die Kombination der Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) und der Zusatzgetriebeanordnung (20 ₂) werden vier Vorwärtsgänge (maximal sechs Gänge) erhalten. Anders ausgedrückt, die Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) bildet den ersten und zweiten Gang und die Zusatzgetriebeanordnung (20 ₂) bildet den Geländegang und anschliessend den ersten und zweiten Gang, ausgehend vom automatischen Getriebe als ganzem. Ferner bildet die Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) den zweiten Gang, die Zusatzgetriebeanordnung (20 ₂) eine Direktkupplung und bildet anschliessend den dritten Gang, ausgehend vom Automatikgetriebe als ganzem. Durch Schalten des zweiten Ganges zum dritten Gang in der Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) (bei veränderter Zusatzgetriebeanordnung (20 ₂)) wird der vierte Gang, ausgehend vom Automatikgetriebe als ganzem, erhalten. Diese vier Vorwärtsgänge werden von der Differential- Zahnradeinheit (86) über das Differential-Antriebsritzel (23) und das Hohlrad (85) erhalten.

Anschliessend wird ein Automatikgetriebe mit einer Viergang-Getriebeanordnung (10 ₂) in Einklang mit Fig. 1 (obere Hälfte bezüglich der Linie (l-l)) erläutert. Für die Abschnitte mit Ausnahme der Kupplungen (6) entfällt eine Erläuterung, da sie identisch sind.

Das Automatikgetriebe (1, 2) hat eine Viergang-Automatikgetriebeanordnung (10 ₂), die einen Kupplungsabschnitt (6) aufweist, der von der Abdeckung (36) abgedeckt wird. In diesem Kupplungsabschnitt (6) liegt die dritte Kupplung (C) koaxial ausserhalb der ersten Kupplung (C ₁) und infolgedessen ist die Anordnung in Längsrichtung bezüglich der Breite der Kupplung (C ₀) länger als die Automatikgetriebeanordnung (10 ₁). Ein innerer Ansatz (36 a) an der Abdeckung (36) trägt einen Flansch (90) in den ein Kolben (91) eingeführt ist, um ein hydraulisches Betätigungselement für die dritte Kupplung (C ₀) zu ergeben. An der Aussenseite des Flansches (90) ist eine Trommel (94) mit Schlitzen am Hohlrad (R ₂) verbunden. Die dritte Kupplung (C ₀) liegt zwischen dem Flansch (90) und dem Flansch (5 c) der Eingangswelle (5) und an der Innendurchmesserseite der Kupplung (C ₀) ist eine Rückholfeder (92) für das Betätigungselement (91) angebracht.

Der Bewegungsablauf der vorausgehend aufgeführten Ausführungsform wird ferner in Verbindung mit den Fig. 8 und 9 erläutert. Eine Antriebskraft wird der Eingangswelle (5) zugeführt und anschliessend werden bei der Viergang-Automatikgetriebeanordnung (10 ₂) vier Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang infolge der Bewegung der Kupplungen (C ₁, C ₂, C ₀), der Bremsen (B ₁, B ₂) und der Einwegkupplung (F ₁) erhalten. Die von der Anordnung (10 ₂) erzielte Drehung wird infolge der Bewegung der Kupplung (C ₀) und der Bremse (B ₄) auf direkte Kupplung und Geländegang geschaltet. Wegen der Kombination der Anordnung (10 ₂) und der Zusatzanordnung (20 ₂) werden vom Getriebe als ganzem fünf Vorwärtsgänge erhalten (maximal sind acht Gänge erzielbar). Anders ausgedrückt, bei erstem Gang in der Anordnung (10 ₂) und Geländegang in der Anordnung (20 ₂) wird ein erster Gang von der gesamten Getriebeanordnung erhalten. Ferner wird durch Schalten der Anordnung (10 ₂) in den zweiten Gang (bei unveränderter Anordnung (20 ₂)) der zweite Gang erhalten. Durch Schalten der Zusatzanordnung (20 ₂) zur direkten Kupplung (wobei die Anordnung (10 ₂) im zweiten Gang gehalten wird), wird der dritte Gang von der gesamten Getriebeanordnung erhalten. Bei direkter Kupplung der Zusatzanordnung (20 ₂) werden durch Schalten der Anordnung (10 ₂) in den dritten und vierten Gang ein vierter und fünfter Gang von der gesamten Getriebeanordnung erhalten, die fünf Gänge aufweist.

Drei Gänge der Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) und vier Gänge der Automatikgetriebeanordnung (10 ₂) können mit der Zusatzgetriebeanordnung (20 ₁) kombiniert werden, die eine Untersetzungsgetriebeanordnung (27) aufweist, damit drei Vorwärtsgänge und ein Viergang-Automatikgetriebe insgesamt erhalten werden.

Die teilweise abgeänderte Ausführungsform wird in Verbindung mit Fig. 10 erläutert.

Der Hauptpunkt bei dieser Ausführungsform besteht darin, eine dritte Einwegkupplung (F ₀) anzuordnen, um die Drehung des Sonnenrades (S ₁) so zu steuern, dass es nicht schneller umläuft als die Eingangswelle (5), wobei im übrigen die Ausbildung wie bei der Viergang-Automatikgetriebeanordnung (10 ₂) ist. Ein Flansch (53 b) ist mit einem Ansatz (53 d) gekoppelt, der in einem Gehäuse (37 d) angeordnet ist. Eine Keilnut (5 e), die sich an der Innenfläche der Kupplungsnabe (5 a) befindet, die von der Eingangswelle (5) kommt, verbindet mit der äusseren Bahn (lath). Eine dritte Einwegkupplung (F ₀) ist an dem vorausgehend aufgeführten Ansatz (53 d) als innere Bahn angeordnet. Eine Rückholfeder (55) für das hydraulische Betätigungselement der Kupplung (C ₂) ist Seite an Seite mit der Einwegkupplung (F ₀) angeordnet.

Die erwähnte Einwegkupplung gibt die erste Kupplung (C ₁) zusammen mit der Bewegung der Bremse (B ₁) zu dem Zeitpunkt frei, wo vom dritten Gang zum vierten Gang geschaltet wird und gibt der Bewegung der Bremse einen zeitlichen Spielraum hinsichtlich der Funktion, das Ansteigen der Drehung des Sonnenrades (S ₁) durch die dritte Einwegkupplung (F ₀) zu regulieren. Ferner macht die Einwegkupplung (F ₀) das Bewegungstiming leicht und liefert ein sanftes Schalten, indem ein Schaltstoss beim Gangwechsel verhindert wird.

Wie beim Hochschalten, so gibt die erwähnte Einwegkupplung (F ₀) zum Zeitpunkt des Herunterschaltens vom vierten Gang in den dritten Gang der ersten Kupplung (C ₁) einen zeitlichen Spielraum, indem die erste Bremse (B ₁) gelöst wird, was verhindert, dass die Umdrehung des Sonnenrades (S ₁) schneller als jene der Eingangswelle (5) wird und das Bewegungstiming einfach macht. Die Einwegkupplung (F ₀) liefert ein sanftes Schalten, indem ein Schaltstoss bei einem Gangwechsel verhindert wird.

Wie bereits in Fig. 10 gezeigt wurde, liegt die dritte Einwegkupplung zwischen der Kupplungsnabe (5 a) und dem Ansatz (53 d), während andererseits die Einwegkupplung (F ₀) zwischen der Eingangswelle (5) und der Hohlwelle (53) angeordnet werden kann.

Eine weitere, teilweise abgeänderte Ausführungsform wird in Verbindung mit Fig. 11 beschrieben. Der Hauptpunkt dieser Ausführungsform liegt darin, eine dritte Bremse (B ₃) vorzusehen, die so angeordnet ist, dass sie die Drehung des Sonnenrades (S ₁) über die zweite Einwegkupplung (F ₂) verhindert, die die Drehung des Sonnenrades (S ₁) beschränkt, während die übrige Anordnung die gleiche ist wie bei der Viergang-Automatikgetriebeanordnung (10 ₃) oder der Dreigang-Automatikgetriebeanordnung (10 ₃).

Eine zweite Einwegkupplung (F ₂) ist auf einem Ansatz (53 a) eines Flansches (53 a) montiert, der mit der Hohlwelle (53) gekoppelt ist. Ein äusserer Bereich der Einwegkupplung (F ₂) ist in Richtung des Aussendurchmessers erweitert und bildet einen Kupplungsabschnitt (100). Die dritte Bremse (B ₃), die als Mehrfach-Plattenanordnung ausgebildet ist, liegt zwischen dem Kupplungsabschnitt (100) und dem Gehäuse (37). An der einem Zahnrad (9 c) zugewandten Seite eines Trennelementes (37 b) wird ein Zylinder gebildet, in dem ein Kolben (102) für die dritte Bremse untergebracht ist. Von diesem Kolben (102) erstreckt sich ein Arm (102 a) mit kammartigen Rippen über das Zahnrad (9 c) gegen die Bremse (B ₃) hin. Eine Rückholfeder (103) ist in den kammartigen Rippen am Arm (102 a) angeordnet. Dieser Arm (102 a) ist nicht in dem Bereich vorhanden, wo das Gegen-Antriebszahnrad (9 c) in Eingriff mit dem angetriebenen Zahnrad (21) steht.

Das Viergang-Automatikgetriebe (10 ₄) der schematisch in Fig. 12 dargestellten, teilweise abgeänderten Ausführungsform arbeitet, gemäss Fig. 13.

Das Dreigang-Automatikgetriebe (10 ₅) der schematisch in Fig. 14 dargestellten, teilweise abgeänderten Ausführungsform arbeitet gemäss Fig. 15. Im zweiten Gang des D-Bereiches arbeitet eine dritte Bremse zusätzlich zur ersten Kupplung (C ₁). Anschliessend wird das Sonnenrad (S ₁) durch die zweite Einwegkupplung (F ₂) angehalten, abhängig von der Anwendung der dritten Bremse (B ₃) dreht das Hohlrad (R ₁), das von der Eingangswelle (5) angetrieben wird, langsam den Träger (C R ₁) und diese Drehung des Trägers (C R ₁) wird als zweiter Gang vom Gegen-Antriebszahnrad (9) aufgenommen. Im dritten Gang des D-Bereiches wird die dritte Kupplung (C ₀) oder die zweite Kupplung (C ₂) zusätzlich zur ersten Kupplung (C ₁) betätigt und anschliessend weist das Gegen-Antriebszahnrad (9) die gleiche Drehzahl wie die Eingangswelle (5) auf. Nunmehr haben Bewegung und Lösen der dritten Bremse (B ₃) einen zeitlichen Spielraum infolge der Einwegkupplung (F ₂) und infolgedessen ist ein glattes Schalten möglich, da ein Schaltstoss beim Gangwechsel vermieden wird. Bei dieser Ausführungsform werden alle Schaltbewegungen über Einwegkupplung durchgeführt, so dass das Schalten bei allen Gängen glatt erfolgt. Im 2-Bereich arbeitet die erste Bremse zum Anhalten des Sonnenrades. Infolge dieser Bewegung kann der zweite Gang im Freilauf beibehalten werden. Wie vorausgehend erläutert wurde, kann bei der vorliegenden Erfindung die Automatikgetriebeanordnung (10), die eine Einzel-Planetenradeinheit (2) und eine Zwillings-Planetenradeinheit (3) umfasst, baulich klein ausgeführt werden, da der Träger (C R ₁) und das Sonnenrad (S ₁) für beide Einheiten (2, 3) verwendet werden. Da ferner das Ausgangselement (9) auf die Eingangswelle (5) gelegt ist, so dass sich diese Teile in der Mitte der Automatikgetriebeanordnung befinden, wird der Übertragungsweg verkürzt und daher kann der gesamte Aufbau der Anordnung axial kurz sein und es ist eine rationelle Zuordnung zu einem Zusatzgetriebe, beispielsweise einer Geländeganganordnung etc., möglich. Das bedeutet, dass die physikalische Beschränkung bezüglich des Montageraums in einem Fahrzeug gelöst ist.

Da sich das Ausgangselement in der Mitte der Automatikgetriebeanordnung befindet, ist es schwierig, Getriebegeräusche abzugeben, verglichen mit Anordnungen, die einen Ausgangsabschnitt aussen längs der in Längsrichtung verlaufenden Welle aufweisen, und diese Bauart der Anordnung vermeidet eine Resonanz zwischen dem Getriebe und der Abdeckung (36).

In der Dreigang-Automatikgetriebeanordnung (10 ₁) ist die erste Kupplung (C ₁) extrem aussen längs der Längswelle angeordnet. In der Viergang-Automatikgetriebeanordnung (10 ₂) kann, da die Kupplung (C ₀) ausserhalb der ersten Kupplung (C ₁) angeordnet ist, eine geringfügige Abänderung, wie beispielsweise die Zugabe der dritten Kupplung (C ₀), ohne Schwierigkeit eine Dreigang- und Viergang- Automatikgetriebeanordnung erhalten werden. Infolge dieser Abänderung kann die Fertigung sich ohne Kostenerhöhung auf verschiedene Anforderungen einstellen, die Fertigungsstätte und die Teile können gemeinsam verwendet werden.

Da die Drehung der Eingangswelle (5) auf das Hohlrad (R ₂) über die erste Kupplung (C ₁) übertragen wird (und zum Hohlrad (R ₁) über die dritte Kupplung (C ₀)), wird bei Vorwärtsfahrt diese Drehung auf die Hohlräder (R ₁, R ₂) übertragen und eine Tangentialkraft kann verringert werden und ferner kann das zulässige Eingangsmoment erhöht werden, ohne dass das Volumen der Begrenzungsanordnungen erhöht und die Zahndicke vergrössert wird. Somit kann die in letzter Zeit gestellte Anforderung für stärker motorisierte Fahrzeuge erfüllt werden.

Zusätzlich zu obigem Sachverhalt kann durch die Montage einer ersten, zweiten und dritten Einwegkupplung (F _1i , F ₂, F ₀) (im Falle eines Viergang-Automatikgetriebes (10 ₃, 10 ₄)) die Übertragung bei allen Gängen über Einwegkupplungen erfolgen, womit eine glatte Übertragung ohne Schaltstoss beim Gangwechsel erzielt wird.

Claims (7)

1. Automatikgetriebe mit einer Automatikgetriebeanordnung, die Planetenradeinheiten umfasst, sowie eine Eingangswelle, die umlaufende Bauelemente der Planetenradeinheit über Kupplungen verbindet, ein Ausgangselement, das mit einem umlaufenden Bauelement der Planetenradeinheiten verbunden ist, und eine Festhaltevorrichtung, um bestimmte umlaufende Bauelemente der Planetenradeinheiten festzuhalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradeinheiten aus einer Einzel-Planetenradeinheit (2) und einer Zwillings-Planetenradeinheit (3) bestehen; dass der Träger (C R ₁) und das Sonnenrad (S ₁) sowohl bei der Einzel-Planetenradeinheit als auch bei der Zwillings-Planetenradeinheit miteinander verbunden sind; dass die umlaufenden Bauelemente, die durch die Festhaltevorrichtung festgehalten werden sollen, aus dem Sonnenrad (S ₁) und einem Hohlrad (R ₂) der Zwillings-Planetenradeinheit bestehen; dass der mit dem Ausgangselement (9) verbundene umlaufende Bauteil aus dem Träger (C R ₁) besteht; dass die Eingangswelle (5) mit einem Hohlrad (R ₁) der Einzel-Planetenradeinheit (2) über eine erste Kupplung (C ₁) und mit dem Sonnenrad (S ₁) über eine zweite Kupplung (C ₂) verbunden ist; dass das Ausgangselement (9) in der Mitte der Automatikgetriebeanordnung angeordnet ist, so dass das Ausgangselement die Eingangswelle (5) umgibt; dass die erste Kupplung (C ₁) extrem aussen längs der Eingangswelle (5) der Automatikgetriebeanordnung angeordnet ist.

2. Automatikgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festhaltevorrichtung eine erste Bremse (B ₁) zum Anhalten der Drehung des Sonnenrades (S ₁) ist, eine zweite Bremse (B ₂) zum Anhalten des Hohlrades (R ₂) der Zwillings-Planetenradeinheit (3), und eine erste Einwegkupplung (F ₁) zur Regulierung der in einer Richtung erfolgenden Drehung des Hohlrades (R ₂) der Zwillings-Planetenradeinheit.

3. Automatikgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festhaltevorrichtung eine erste Bremse (B ₁) zum Anhalten der Drehung des Sonnenrades (S ₁) ist, eine zweite Bremse (B ₂) zum Anhalten des Hohlrades (R ₂) der Zwillings-Planetenradeinheit (3), eine erste Einwegkupplung (F ₁) zur Regulierung der in einer Richtung erfolgenden Drehung des Hohlrades, und eine dritte Bremse (B ₃) zum Anhalten der Drehung des Sonnenrades über eine zweite Einwegkupplung (F ₂), die die in einer Richtung erfolgende Drehung des Sonnenrades steuert.

4. Automatikgetriebe mit einer Automatikgetriebeanordnung, die Planetenradeinheiten umfasst, sowie eine Eingangswelle, mit welcher umlaufende Bauelemente der Planetenradeinheiten über Kupplungen verbunden sind, ein Ausgangselement, das mit einem umlaufenden Bauelement der Planetenradeinheiten verbunden ist, und eine Festhaltevorrichtung für bestimmte umlaufende Bauelemente der Planetenradeinheiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradeinheiten aus einer Einzel-Planetenradeinheit (2) und einer Zwillings-Planetenradeinheit (3) bestehen; dass der Träger (C R ₁) und das Sonnenrad (S ₁) sowohl für die Einzel-Planetenradeinheit als auch die Zwillings-Planetenradeinheit miteinander verbunden sind; dass die Bauelemente, die durch die Festhaltevorrichtung festgehalten werden sollen, aus dem Sonnenrad (S ₁) und einem Hohlrad (R ₂) der Zwillings-Planetenradeinheit bestehen; dass der mit dem Ausgangselement (9) verbundene umlaufende Bauteil ein Träger (C R ₁) ist; dass die Eingangswelle (5) mit einem Hohlrad (R ₁) der Einzel-Planetenradeinheit (2) über eine erste Kupplung (C ₁) verbunden ist, sowie mit dem Sonnenrad (S ₁) über eine zweite Kupplung (C ₂), und mit dem Hohlrad (R ₂) der Zwillings-Planetenradeinheit (3) über eine dritte Kupplung (C ₀), dass sich das Ausgangselement (9) in der Mitte der Automatikgetriebeanordnung befindet, so dass das Ausgangselement die Eingangswelle (5) umgibt; dass sich die erste Kupplung (C ₁) aussen längs der Welle (5) der Automatikgetriebeanordnung befindet, und dass die dritte Kupplung (C ₀) axial längs der Welle (5) ausserhalb der ersten Kupplung (C ₁) angeordnet ist.

5. Automatikgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Festhaltevorrichtung eine erste Bremse (B ₁) zum Anhalten der Drehung des Sonnenrades (S ₁) ist, eine zweite Bremse (B ₂) zum Anhalten des Hohlrades (R ₂) der Zwillings-Planetenradanordnung (3), und eine erste Einwegkupplung (F ₁) zur Steuerung der in einer Richtung erfolgenden Drehung des Hohlrades.

6. Automatikgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Festhaltevorrichtung eine erste Bremse (B ₁) zum Anhalten der Drehung des Sonnenrades (S ₁) ist, eine zweite Bremse (B ₂) zum Anhalten des Hohlrades (R ₂) der Zwillings-Planetenradanordnung (3), eine erste Einwegkupplung (F ₁) zur Steuerung der in einer Richtung erfolgenden Drehung des Hohlrades (R ₂), und eine dritte Einwegkupplung (F ₀) zur Steuerung der Drehung des Sonnenrades (S ₁) in solcher Weise, dass sie die Drehzahl der Eingangswelle (5) nicht überschreitet.

7. Automatikgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Festhaltevorrichtung eine erste Bremse (B ₁) zum Anhalten der Drehung des Sonnenrades (S ₁) ist eine zweite Bremse (B ₂) zum Anhalten des Hohlrades (R ₂) der Zwillings-Planetenradeinheit (3), eine erste Einwegkupplung (F ₁) zur Steuerung der in einer Richtung erfolgenden Drehung des Hohlrades (R ₂), eine dritte Einwegkupplung (F ₀) zur Steuerung der Drehung des Sonnenrades (S ₁) in solcher Weise, dass sie die Drehzahl der Eingangswelle (5) nicht überschreitet, und eine dritte Bremse (B ₃) zum Anhalten der Drehung des Sonnenrades über eine zweite Einwegkupplung (F ₂), die die in einer Richtung erfolgende Drehung des Sonnenrades steuert.