DE4141623A1

DE4141623A1 - Hydraulische stellgliedeinheit in automatischen getrieben

Info

Publication number: DE4141623A1
Application number: DE4141623A
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Aoki; Gozo Kato; Yoichi Hayakawa
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1990-12-17
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1992-06-25
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: US5232418A; DE4141623B4; JP2816768B2; JPH04219569A

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Stellgliedeinheit zum Betätigen von Reibungseingriffselementen, wie Kupplungen oder Bremsen eines automatischen Getriebes und insbesondere eine zweischichtige hydraulische Stellgliedkonstruktion eines Typs, wobei ein erster Kolben in einem Zylinder einge paßt ist, ein zweiter Kolben in dem ersten Kolben eingepaßt ist und eine einzelne Druckfeder den ersten und den zweiten Kolben vorwärts drückt.

In den letzten Jahren haben die Erfinder ein automatisches Getriebe entwickelt, das mit der oben erwähnten hydrauli schen Stellgliedkonstruktion ausgerüstet ist. Diese Erfin dung wurde z. B. in der JP-OS 1 41 343 offenbart. Ein Beispiel ist in Fig. 6 dargestellt. Dieses automatische Getriebe weist an seinem hinteren Endabschnitt ein drehbar unter stütztes Zylinderglied 2 auf, das an einer Eingangswelle 1 befestigt ist. In dem Zylinderglied 2 befindet sich, herme tisch und gleitend durch die O-Ringe 5 und 5′ abgedichtet, ein erster Kolben 3, dessen vorderes Ende mit einer ersten Kupplung C1 in Eingriff steht. In dem ersten Kolben 3 befin det sich außerdem, hermetisch und gleitend über die O-Ringe 7 und 7′ eingepaßt, ein zweiter Kolben 6, dessen vorderes Ende mit einer zweiten Kupplung C2 in Eingriff steht. Zwi schen der Rückseite des zweiten Kolbens 6 und einem Aufnah meglied, das durch einen Eingangswellenhülsenabschnitt 1a festgestellt und in seinen axialen Bewegungen blockiert ist, ist eine Rückführfeder 10 angeordnet, um gegen den ersten Kolben 3 und den zweiten Kolben 6 zu drücken. Der hintere Teil des Zylindergliedes 2 und der hintere Teil des ersten Kolbens 3 bilden zusammen ein hydraulisches Stellglied 11 für die erste Kupplung C1 aus, während das hintere Teil des ersten Kolbens 3 und das hintere Teil des zweiten Kolbens 6 zusammen ein hydraulisches Stellglied 12 für die zweite Kupplung C2 ausbilden. Diese zwei hydraulischen Stellglieder 11 und 12 sind radial übereinander angeordnet, um eine zwei schichtige hydraulische Stellgliedeinheit 15 auszubilden.

Mit dieser zweischichtigen hydraulischen Stellgliedeinheit wird das in Tabelle I dargestellte Diagramm der einzelnen Fahrbereiche eines Autos mit automatischem Getriebe er reicht:

Tabelle I

Insbesondere wird die erste Kupplung C1 im Antriebsbereich D in Eingriff gebracht und freigegeben im Rückwärtsbereich R und im neutralen Bereich N, während die zweite Kupplung C2 im R-Bereich und im vierten Gang des D-Bereichs in Eingriff gebracht wird und in den übrigen Bereichen freigelassen wird. Außerdem übt der erste Kolben 3 eine vorbestimmte Schubkraft Fs(s₁) auf die erste Kupplung C1, die im ersten bis dritten Gang des D-Bereichs in Eingriff gebracht ist, gegen eine Kraft F der Rückführfeder 10 entsprechend einem Kolbenhub s₁ aus. Der erste Kolben 3 hat einen großen Außen durchmesser D₁ und eine relativ große druckaufnehmende Flä che A₁, so daß ein Öldruck Pc₁, der den Kolben 3 betätigt, relativ niedrig ist, wie durch die Gleichung Pc₁ = Fs (s₁)/A₁ ausgedrückt wird. Andererseits übt der zweite Kolben eine vorbestimmte Schubkraft Fs(s₂), die einem Kolbenhub s₂ entspricht, der im wesentlichen gleich dem des ersten Kol bens 3 ist, auf die zweite Kupplung C2 aus, die im R-Bereich in Eingriff ist. Der zweite Kolben 6 hat einen kleinen äuße ren Durchmesser D₂, der im wesentlichen gleich dem inneren Durchmesser des ersten Kolbens ist, und weist eine relativ kleine druckaufnehmende Fläche A₂ auf, so daß ein Öldruck Pc₂, der den Kolben bewegt, relativ hoch ist, wie durch die Gleichung Pc₂ = Fs(s₂)/A₂ ausgedrückt wird. Im vierten Gang des D-Bereichs die zweite Kupplung C2 im Eingriff; gleich zeitig ist auch die erste Kupplung C1 in Eingriff. Daher hat der zweite Kolben 6 einen Hub von (s₁ + s₂), so daß die Rückführfeder 10 eine hohe Federbelastung von Fs(s₁ + s₂) hat. Da der Kolben 6 eine kleine druckaufnehmende Fläche A₂ aufweist, erreicht der Öldruck Pc₂ zum Betätigen des Kolbens 6 sein Maximum.

Die Rückführfeder 10 muß eine solche Kraft aufweisen, daß der erste Kolben 3 schnell gegen den Gleitwiderstand der O- Ringe 5 und 5′ zurückgeführt wird, wenn der Fahrbereich von D zu R (d. h. D → R) geschaltet wird. Beim Schalten vom D in den N-Bereich bei einer hohen Geschwindigkeit muß die Fe derkraft Fs relativ hoch sein, so daß der erste Kolben 3 glatt gegen den Gleitwiderstand des O-Ringes 5 am äußeren Durchmesser bewegt werden kann, auf den die Zentrifugalkraft einwirkt, um so ein Nachlaufen des Drehmoments zu verhin dern.

Somit kann der Öldruck Pc₁ des hydraulischen Stellgliedes 11 für die erste Kupplung C1 auf einem vorbestimmten Niveau ge halten werden, um die Schaltstöße beim Schalten vom N in die D-Bereiche zu mildern; der Öldruck Pc₂ auf das hydraulische Stellglied 12 für die zweite Kupplung C2 wird dabei für ein zuverlässiges Arbeiten des hydraulischen Akkumulators zu hoch. Daher können hohe Schaltstöße auftreten, wenn die Kupplung C2 in Eingriff gebracht wird, d. h. im Schaltbetrieb vom N- in den R-Bereich und vom dritten in den vierten Gang.

Die bisher beschriebenen Probleme bezogen sich auf ein auto matisches Getriebe, dessen zweite Kupplung C2 im Rückwärts fahrbereich und im vierten Gang in Eingriff sind, sie sind jedoch auch vorhanden bei einem automatischen Getriebe, das in der JP-OS 1 13 165/1990 beschrieben wurde. Die genannten Probleme sind allen zweischichtigen hydraulischen Stellglie dern gemeinsam, die eine gemeinsame Rückführfeder aufweisen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Stellgliedeinheit für ein automatisches Ge triebe zur Verfügung zu stellen, das den Öldruck, der auf den zweiten Kolben einwirkt, senkt, um somit die oben er wähnten Probleme bei der Wirkung einer vorbestimmten Kraft auf den zweiten Kolben gegen die Kraft der Rückführfeder zu lösen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche ge löst.

Bei der Lösung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, eine zusätzliche Druckfeder vorzusehen, die den zweiten Kol ben gegen die Kraft der Rückführfeder drückt. Wenn das erste Reibungseingriffselement der erfindungsgemäßen Ausführungs form betätigt werden soll, wird ein vorbestimmter Ölsteuer druck dem ersten Hydraulikstellglied zugeführt oder aus ihm abgelassen. Gleichzeitig wird der erste Kolben einer Kolben schubkraft gegen die Druckkraft der Rückführfeder ausge setzt, er weist aber eine große druckaufnehmende Fläche auf, so daß ein mit dem herkömmlichen Öldruck vergleichbar nied riger Öldruck ausreichend ist. Um das zweite Reibungsein griffselement zu bestätigen, wird ein vorbestimmter Öldruck dem zweiten hydraulischen Stellglied zugeführt oder aus ihm abgelassen. Gleichzeitig wird der erste Kolben einer Kolben schubkraft gegen die Druckkraft der Rückführfeder ausge setzt, er weist aber eine große druckaufnehmende Fläche auf, so daß ein mit dem herkömmlichen Öldruck vergleichbar nied riger Öldruck ausreichend ist. Um das zweite Reibungsein griffselement zu betätigen, wird ein vorbestimmter Öldruck dem zweiten hydraulischen Stellglied zugeführt oder aus ihm abgelassen. Gleichzeitig wirkt auf den zweiten Kolben die Druckkraft der zusätzlichen Druckfeder zusätzlich zum vorbe stimmten Ölsteuerdruck gegen die Druckkraft der Rückführfe der, so daß der vorbestimmte Ölsteuerdruck für das zweite hydraulische Stellglied um den Betrag der Druckkraft der zu sätzlichen Feder reduziert werden kann. Trotz der kleinen druckaufnehmenden Fläche des zweiten Kolben kann der auf das hydraulische Stellglied einwirkende Druck auf einem niedri geren Niveau gehalten werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße hydraulische Stellgliedeinheit in einem automati schen Getriebe,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des automatischen Ge triebes,

Fig. 3 ein Flußdiagramm des automatischen Getriebes,

Fig. 4(a) bis 4(d) schematische Darstellungen der hydrauli schen Stellgliedeinheit in unterschiedlichen Stell zuständen,

Fig. 5 ein Diagramm der Schubkräfte der einzelnen Kolben bei den unterschiedlichen Kolbenhüben, und

Fig. 6 einen Querschnitt einer hydraulischen Stellgliedkon struktion im Stand der Technik.

Zuerst soll ein erfindungsgemäßes automatisches Getriebe A mit Bezug auf Fig. 2 kurz beschrieben werden. Das automati sche Getriebe A weist drei Wellen, d. h. eine Eingangswelle oder Eingangseinrichtung 1, die mit einer Motorkurbelwelle 21 ausgerichtet ist, eine Gegenwelle 22 und eine Vorderachse 23a und 23b auf. Die Eingangseinrichtung 1 trägt einen Dreh momentwandler 25 mit einer verriegelbaren Kupplung 24 und einem ersten automatischen Getriebemechanismus 26 auf. Die Gegenwelle 22 trägt einen zweiten automatischen Getriebeme chanismus 27. Außerdem trägt die Vorderachse 23a und 23b eine vordere Differentialeinheit 29.

Der erste automatische Getriebemechanismus 26 ist mit einer Planetengetriebeeinheit 32 ausgestattet, die ein einfaches Planetengetriebe 30 und ein doppeltes Planetengetriebe 31 in Kombination aufweist. In der Planetengetriebeeinheit 32 sind das Sonnenrad S1, das ein erstes (S1′) und zweites (S1′′) Sonnenrad aufweist, und der Träger CR1, der einen ersten (CR1′) und zweiten (CR1′′) Träger aufweist, der zwei Plane tengetriebe miteinander verbunden, und ein langes Ritzel P1 steht mit dem Sonnenrad S1 in Eingriff. Die Eingangswelle 1 und ein erstes Ringrad R1 des einfachen Planetengetriebes 30 sind über eine erste (Vorwärts-) Kupplung C1 und die Ein gangswelle und das Sonnenrad S1 sind über eine zweite (Rück wärts/Direkt-) Kupplung C2 verbunden. Das Sonnenrad S1 wird durch eine erste Bremse B1 direkt verzögert und durch eine dritte Bremse B3 an einer Einwegdrehung über eine erste Ein wegkupplung F1 gehindert. Außerdem wird ein zweites Ringrad R2 des doppelten Planetengetriebes 31 durch eine zweite Bremse B2 direkt zurückgehalten und an einer Einwegdrehung durch eine Einwegbremse F2 gehindert. Der Träger CR1 ist mit einer Ausgangseinrichtung 33 verbunden, die durch ein Umhül lungsteil getragen wird, um das Ausgangsglied des ersten automatischen Getriebemechanismus 26 zur Verfügung zu stel len.

Der zweite automatische Getriebemechanismus 27 ist mit einem einfachen Planetengetriebe 35 ausgerüstet, dessen Träger CR3 mit einem Sonnenrad S3 über eine dritte (direkte) Kupplung C3 verbunden ist. Das Sonnenrad S3 wird durch eine vierte (beim Antrieb) Bremse B4 direkt verzögert und an der Drehung durch eine dritte Einwegkupplung F3 gehindert. Ein Ringrad R3 ist mit einem Gegenantrieb 36 verbunden, der mit der oben erwähnten Ausgangseinrichtung 33 in Eingriff steht, um das Eingangsglied des automatischen Getriebemechanismus 27 zur Verfügung zu stellen. Der Träger CR3 ist mit der Gegenwelle 22 verbunden. Außerdem ist auf der Gegenwelle 22 ein Reduk tionsgetriebe 37 befestigt, das das Ausgangsglied des auto matischen Getriebemechanismus 27 bildet.

Die vordere Differentialeinheit 29 ist mit einem Differenti alträger 38 und rechts- und linksseitigen Zahnrädern 39a und 39b ausgerüstet, und ein Ringrad 40 ist an einem Getriebe trägergehäuse befestigt, das als Differentialträger 38 dient. Das Ringrad 40 steht mit dem erwähnten Reduktionsge triebe 37 in Eingriff, um einen Endreduktionsmechanismus zu bilden, und die rechts- und linksseitigen Zahnräder 39a und 39b sind mit den rechts- und linksseitigen Vorderachsen 23a und 23b verbunden.

Der Betrieb des automatischen Getriebes A soll im folgenden mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben werden.

Die Drehung der Motorkurbelwelle 21 wird über den Drehmo mentwandler 25 oder die verriegelbare Kupplung 24 auf die Eingangswelle 1 übertragen. Im ersten Gang des D-Bereichs wird die Verbindung mit der ersten Kupplung C1 hergestellt und die vierte Bremse B4 betätigt. In diesem Zustand wird im ersten automatischen Getriebemechanismus 28 die Drehung der Eingangswelle 1 über die erste Kupplung C1 zu dem erstem Ringrad R1 übertragen, aber das zweite Ringrad R2 ist an seiner Drehung durch die Einwegbremse F2 gehindert. Als Er gebnis dreht sich der gemeinsame Träger CR1 mit einer deut lich reduzierten Geschwindigkeit vorwärts, während sich das Sonnenrad S1 leer rückwärts dreht, so daß seine Drehung aus der Gegenwelle 22 herausgenommen wird. Im zweiten automati schen Getriebemechanismus 27 wird das Sonnenrad S3 durch die vierte Bremse B4 und die dritte Einwegkupplung F3 zurückge halten, so daß die Drehung von dem Gegenantriebsgetriebe 36 als eine reduzierte Drehung von dem Ringrad R3 zu dem Träger CR3 übertragen wird. Im Ergebnis werden die Drehung der ersten Geschwindigkeit des ersten automatischen Getriebeme chanismus 26 und die reduzierte Drehung des zweiten automa tischen Getriebemechanismus 27 kombiniert, und die kombi nierte Drehung wird über das Reduktionsgetriebe 37 und das Ringrad 40 zu der vorderen Differentialeinheit 29 und weiter zu den rechts- und linksseitigen Achsen 23a und 23b übertra gen.

Im zweiten Gang des D-Bereichs wird die dritte Bremse B3 zu sätzlich zu der Verbindung der ersten Kupplung C1 und der Anwendung der vierten Bremse B4 eingesetzt. Das Sonnenrad S1 hat dann seine Drehung durch den Einsatz der ersten Einweg kupplung F1, die auf der Bremse B3 basiert, gestoppt. Im Er gebnis verursacht die Drehung des ersten Ringrades R1 von der Eingangswelle 1 eine reduzierte Vorwärtsdrehung des Trä gers CR1, während das zweite Ringrad R2 sich leer vorwärts dreht, und die reduzierte Drehung wird als die Drehung der zweiten Geschwindigkeit zur Ausgangseinrichtung 33 übertra gen. Der zweite automatische Getriebemechanismus 27 ver bleibt in dem reduzierten Zustand, und im zweiten Gang wird die kombinierte Drehung des ersten automatischen Getriebeme chanismus 26 und die reduzierte Drehung des zweiten automa tischen Getriebemechanismus 27 zu den Vorderachsen 23a und 23b übertragen.

Im dritten Gang des D-Bereichs hält der erste automatische Getriebemechanismus 26 die Geschwindigkeit des zweiten Gan ges fest, um die vierte Bremse B4 zu lösen und die dritte Kupplung C3 des zweiten automatischen Getriebemechanismus 27 in Eingriff zu bringen. Dann werden der Träger CR3 und das Seitenrad S2 vereinigt, um das Planetengetriebe 35 insgesamt zu drehen, so daß die direkt verbundene Drehung zur Gegen welle 22 übertragen wird. Gleichzeitig wird die vierte Bremse B4 vor dem Eingreifen der dritten Kupplung C3 gelöst und wird wieder eingeschaltet, um die Übertragung durch die dritte Einwegkupplung F3 zu gewährleisten. Im Ergebnis wer den die Drehung im zweiten Gangt des ersten automatischen Getriebemechanismus 26 und die direkt verbundene Drehung des zweiten automatischen Getriebemechanismus 27 kombiniert, um das gesamte automatische Getriebe A im dritten Gang zu be treiben.

Zur Zeit eines Runterschaltens in den zweiten und dritten Gang im D-Bereich wird die erste Bremse B1 auch eingesetzt, um die Maschine im Leerlauf abzubremsen.

Im vierten Gang des D-Bereichs ist die zweite Kupplung C2 aus dem dritten Gang noch angeschlossen. Die Drehung wird dann von der Eingangswelle 1 über die erste Kupplung C1 zu dem ersten Ringrad R1 und durch die zweite Kupplung C2 zu dem Sonnenrad S1 übertragen. Im Ergebnis wird die Planeten getriebeeinheit 2 insgesamt gedreht, so daß die direkt ver bundene Drehung zu der Ausgangseinrichtung 33 übertragen wird. Die direkt verbundenen Drehungen der ersten und zwei ten automatischen Getriebemechanismen 26 und 27 werden kom biniert und die Ausgangseinrichtung 33 und das Antriebsrad 36 sind in einem vorbestimmten Beschleunigungsverhältnis, so daß eine Schnellgangdrehung (Overdrive) durch das automati sche Getriebe A insgesamt erzeugt wird.

Außerdem ist der dritte Bereich in demselben Modus, wie die ersten, zweiten und dritten Gänge des D-Bereichs, da die erste Bremse B1 im zweiten und dritten Gang eingelegt wird.

Gleichfalls ist der zweite Bereich in demselben Modus wie der erste und zweite Gang des dritten Bereichs.

Ferner ist der erste Bereich in dem Modus, wo die zweite Bremse B2 im ersten Gangmodus zusätzlich zur Verbindung der ersten Kupplung C1 und der anwendung der vierten Bremse B4 eingesetzt wird. In diesem Zustand wird das zweite Ringrad R2 ohne Rücksicht auf die Drehrichtung nicht nur durch die Einwegbremse F2 sondern auch durch die zweite Bremse B2 ver zögert, um so die Maschine besser abzubremsen: Außerdem be findet sich der zweite Gang in demselben Modus wie der des zweiten Ganges in dem zweiten Bereich.

Im Rückwärtsbereich ist die zweite Kupplung C2 verbunden, und die zweite Bremse B2 sowie die vierte Bremse B4 sind eingesetzt. In diesem Zustand wird die Drehung der Eingangs welle 1 über die zweite Kupplung C2 zu dem Sonnenrad S1 übertragen. In diesem Zustand ist das zweite Ringrad R2 durch die Anwendung der zweiten Bremse B2 festgestellt. Im Ergebnis wird der Träger CR1 zusammen mit dem dritten Ringrad R3 rückwärts gedreht, so daß die Rückwärtsdrehung zu der Ausgangseinrichtung 33 übertragen wird. Außerdem wird die Rückwärtsdrehung der Ausgangseinrichtung 33 durch den zweiten automatischen Getriebemechanismus 27 reduziert und zu den Vorderachsen 23a und 23b übertragen.

Mit Bezug auf Fig. 1 soll im folgenden der hintere Kupp lungsabschnitt des automatischen Getriebes A beschrieben werden, der einen wesentlichen Teil der Erfindung ausmacht.

Der Kupplungsabschnitt, bezeichnet mit dem Bezugszeichen 41, ist mit der ersten (Vorwärts-) Kupplung C1 und der zweiten (Rückwärts-/Direkt-) Kupplung C2 versehen, ist am hinteren Ende des ersten automatischen Getriebemechanismus 26 an geordnet und in dem hinteren Deckel 43 eines über die Achse sich erstreckenden Gehäuses 42 eingebaut. Am hinteren Endab schnitt der Eingangswelle 1 ist der Vorsprung 43a des Deckels 43 in einer Hülse 1a eingepaßt, die an ihrem vorde ren Ende mit einem Zylinderglied 2 verbunden ist. Das Zylin derglied 2 ist als gestufter Zylinder ausgebildet, der einen Boden und an seinem vorderen Ende am inneren Umfang bei 2a eine Keilnut aufweist, um durch den inneren Kreisumfang des gestuften Abschnitts und dem äußeren Kreisumfang der Hülse 1a (erster innerer Zylinder 1a′) einen ersten äußeren Zylin der 2b auszubilden. Außerdem ist in die Gleitfläche des Zy linders hermetisch und gleitend ein erster Kolben 3 über die O-Ringe 5 und 5′ eingepaßt. Der erste Kolben 3 weist eine Ummantelung 3a auf, die sich axial dicht bis an die erste Kupplung C1 erstreckt. Im Ergebnis bilden die Hülse 1a, die Rückseite des Zylindergliedes 2 und der erste Kolben 3 ein eine erste Kupplung C1 betätigendes hydraulisches Stellglied 11 mit einer Ölkammer 11a aus. Außerdem ist die Ummantelung 3a an ihrem äußeren Kreisumfang mit einem Keil versehen, um mit der Keilnut 2a in Eingriff zu kommen und weist an einer vorbestimmten Position ein Rückschlagventil 45 auf, um den zentrifugalen Öldruck abzulassen. Andererseits ist der erste Kolben 3 bei 3a an seinem inneren Umfang mit einer Keilnut, an seinem axialen vorderen Ende versehen und bildet einen zweiten äußeren Zylinder 3c zusammen mit der Hülse 1a (zwei ter innerer Zylinder 1a′′) an seiner axialen inneren Seite aus. In der Gleitfläche des Zylinders 3c ist außerdem über O-Ringe 7 und 7′ ein zweiter Kolben 6 hermetisch eingepaßt, der seine äußere Kreisumfangskante 6a axial bis dicht an die zweite Kupplung C2 erstreckt und mit einem Rückschlagventil 46 versehen ist, um den zentrifugalen Öldruck abzulassen. Im Ergebnis bilden der erste Kolben 3, der Zylinder, der durch die Hülse 1a ausgebildet und der zweite Kolben 6 ein hydrau lisches Stellglied 12 mit einer Ölkammer 12 zum Betätigen einer zweiten Kupplung C2 aus. Das die erste Kupplung C1 be tätigende hydraulische Stellglied 11 und das die zweite Kupplung C2 betätigende hydraulische Stellglied 12 sind ra dial übereinander angeordnet, um eine zweigeschichtete hydraulische Stellgliedeinheit 15 auszubilden. Zwischen der Rückseite des zweiten Kolbens 6 und einem Aufnahmeglied 9, das durch Sprengring auf der Hülse 1a eingepaßt ist, ist eine Feder 10 zusammengepreßt, die gemeinsam für die Kolben 3 und 6 der zwei hydraulischen Stellglieder 11 und 12 eine Rückführfeder ausbildet.

In der Ölkammer 12a des zweiten hydraulischen Stellgliedes 12 für die zweite Kupplung C2 sind mehrere ringförmige fe deraufnehmende Stellen 47 auf dem zweiten Kolben 6 befe stigt, und der Abschnitt des ersten Kolbens 3, der den Auf nahmestellen 47 entspricht, ist mit Nuten 49 versehen. Eine Feder 50 ist zwischen diesen Aufnahmestellen 47 und den Nu ten 49 zusammengepreßt. Die Feder 50 weist eine vorbestimmte schwächere Druckkraft als die der Rückführfeder 10 auf, so daß sie auf dem zweiten Kolben 6 gegen die Druckkraft der Rückführfeder 10 wirkt. Die Feder 50 ist nicht auf eine Spu lenfeder begrenzt, sondern sie kann auch in einer anderen Form, z. B. als Tellerfeder eingesetzt werden.

Die Eingangswelle 1 ist an ihrem hinteren Endabschnitt mit einem Flansch 1d versehen und bei 1c reduziert, so daß der Flansch 1d die Hülse 1a auf der Eingangswelle 1a befestigt und der reduzierte Abschnitt 1e durch den Vorsprung 43a des hinteren Deckels über ein Nadellager 51 getragen wird. An den rechten und linken Seiten des Flansches 1d, axial von der Eingangswelle 1, sind Axiallager 52 und 53 angeordnet, und eine Hohlwelle 55, die mit dem Sonnenrad S1 ausgebildet wird, wird drehbar auf dem äußeren Kreisumfang der Eingangs welle 1 getragen. Die Hohlwelle 55 ist (nicht dargestellt) an ihrem Vorderende mit der ersten und dritten Bremse B1 und B3 verbunden, und an ihrem hinteren Endabschnitt ist ein Buchsenglied 56 befestigt. Zwischen der Keilnut, die auf dem äußeren Umfang des Buchsengliedes 56 ausgebildet ist und der Keilnut 3b, die auf dem inneren Umfang des äußeren Ab schnitts des ersten Kolbens 3 ausgebildet ist, ist die zweite Kupplung C2 angeordnet, die aus mehreren Kupplungs scheiben und -platten zusammengesetzt ist. Das erste Ringrad R1 des einfachen Planetengetriebes 30 wird mit Spiel von einer Trägerplatte 60 getragen, die zwischen dem Buchsen glied 56 und dem Träger CR1 durch die Axiallager 57 und 59 geklemmt ist. Das erste Ringrad R1 weist bei 61 an seinem äußeren Umfang eine Keilnut auf. Zwischen dieser Keilnut 61 und der Keilnut 2a, die auf dem inneren Umfang des äußeren Teils des Zylindergliedes 2 ausgebildet ist, ist die erste Kupplung C1 angeordnet, die auch durch mehrere Kupplungs scheiben und -platten ausgebildet ist.

Der hintere Deckel 43 ist mit mehreren Öldurchgängen a, b und c versehen, die aus dem Ventilkörper herausführen. Der Öldurchgang a wird mit einem Schmieröldruck versorgt, der zu einem Loch 1b, das im Zentrum der Eingangswelle 1 ausgebil det ist, geführt wird. Der Öldurchgang b wird mit einem vor bestimmten Steueröldruck versorgt, der durch ein Verbin dungsloch zu der Öldruckkammer 11a des hydraulischen Stell gliedes 11 zum Betätigen der ersten Kupplung C1 geführt wird, und der Öldurchgang c wird mit einem vorbestimmten Steueröldruck versorgt, der gleichfalls durch ein Verbin dungsloch zu der Öldruckkammer 12a des hydraulischen Stell gliedes 12 zum Betätigen der zweiten Kupplung C2 geführt wird.

Der Betrieb dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform soll im folgenden mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben werden.

Wird der Schalthebel aus dem neutralen Bereich N in den Rückwärtsbereich R (d. h. N → R) geschoben, so wird die hydraulische Stellgliedeinheit 15 vom neutralen Zustand, in dem der Steueröldruck den Ölkammern 11a und 12a der zwei hydraulischen Stellglieder 11 und 12 zum Betätigen der ersten und zweiten Kupplungen nicht zugeführt wird, wie in Fig. 4(a) gezeigt wird, zum Rückwärtszustand geschaltet, wie in Fig. 4(b) dargestellt wird. Das heißt, im Rückwärtszu stand wird ein vorbestimmter Steueröldruck Pc₂ durch den Öl durchgang c zu der Öldruckkammer 12a des hydraulischen Stellgliedes 12 zum Betätigen der zweiten Kupplung C2 ge führt, so daß der zweite Kolben 6 gegen die Rückführfeder 10 bewegt wird. Gleichzeitig wird ein Gleichgewicht aufgebaut, da die Druckkraft Fs₂ der Feder 50 und die vorbestimmte Druckkraft F₂ des zweiten Kolbens 6 auf die Öldruckkammern 12 des Kolbens 6 gegen die Druckkraft Fs₂, die auf den Kol ben 6 wirkt, angewandt werden. Dieses Gleichgewicht wird durch die Gleichung:

Fs₁ = F₂ + Fs₂,

ausgedrückt.

Diese Gleichung kann in die folgende Form umgeschrieben wer den:

F₂ = Fs₁ - Fs₂.

Der zweite Kolben 6 befindet sich in dem Zustand, wo die Druckkraft Fs₁ der Rückführfeder 10 durch die Druckkraft Fs₂ der vorbestimmten Feder 50 ausgeglichen wird, so daß die Öl druckkammer 12a mit dem vorbestimmten Steueröldruck Pc₂ ver sorgt wird, um eine Schubkraft entsprechend den Drehmoment charakteristiken der zweiten Kupplung C2 zu addieren, um die Kolbenschubkraft F₂ auszugleichen. Daher kann diese Schub kraft durch die Druckkraft Fs₂ der Feder 50 niedriger als die im Stand der Technik sein. Im Ergebnis besteht die Ten denz, daß der Steueröldruck Pc₂ wegen der relativ kleinen druckaufnehmenden Fläche A₂ des ersten Kolbens 6 ansteigt, so daß der Steueröldruck Pc₂ durch entsprechende Wahl der Feder 50 auf einen Bereich erniedrigt werden kann, wo der hydraulische Akkumulator normal arbeitet. So wird beim Schalten vom N- in den R-Bereich der Steueröldruck Pc₂ durch geeigneten Betrieb des hydraulischen Akkumulators verstärkt, so daß die zweite Kupplung C2 glatt in Eingriff gebracht werden kann, um Schaltstöße zu verhindern.

Wenn der Schalthebel aus dem neutralen N-Bereich in den An triebsbereich D geschaltet wird, (d. h. N → D) wird die hydraulische Stellgliedeinheit 15 von der neutralen Posi tion, wie in Fig. 4(a) dargestellt ist, in den ersten (bis dritten) Gang des D-Bereichs geschaltet, wie in Fig. 4(c) dargestellt ist. Im D-Bereichszustand wird ein vorbestimmter Steueröldruck Pc₁ von dem Öldurchgang b zu der Öldruckkammer 11a des ersten hydraulischen Stellglieds zum Betätigen der ersten Kupplung C1 zugeführt, so daß der erste Kolben 3 ge gen die Rückführfeder 10 bewegt wird. Gleichzeitig wird auf die Rückseite des ersten Kolbens 3 die summierte Kraft der Schubkraft F₂, die auf die zweite Öldruckkammer 12a ein wirkt, und der Reaktionskraft Fs₂ der Feder 50 im Gleichge wicht gehalten, da die vorbestimmte Schubkraft F₁ auf die erste Öldruckkammer 11a gegen die summierte Kraft einwirkt. Diese Beziehung wird durch die folgende Gleichung ausge drückt:

F₁ = F₂ + Fs₂.

Dabei wird die Schubkraft F₂, die auf die zweite Öldruckkam mer 12a einwirkt, durch F₂ = Fs₁-Fs₂ ausgedrückt, wie vor her beschrieben wurde. Folglich gilt:

F₁ = (Fs₁ - Fs₂) + Fs₂ = Fs₁.

Das heißt, die Druckkraft der Rückführfeder 10 wirkt wie im Stand der Technik auf das Hydraulikstellglied 11 zum Betäti gen der ersten Kupplung C1. Auch wenn der Schalthebel in einem Hochgeschwindigkeitsgang vom D-Bereich auf den N-Be reich gestellt wird und eine hohe Zentrifugalkraft auf dem O-Ring 5 einwirkt, der sich in einer Position mit großem Durchmesser befindet und ein hoher Gleitwiderstand für den O-Ring 5 besteht, wird der Kolben durch die erwähnte relativ starke Rückführfeder 10 bewegt, und das Drucköl in der Öl druckkammer 11a wird schnell abgelassen, so daß der Bereich in den N-Bereich ohne Nachlaufdrehmoment zurückgeführt wird. Beim Schalten des N- in den D-Bereich wirkt auf den ersten Kolben 3 die Schubkraft entsprechend den vorbestimmten Dreh momentcharakteristiken der ersten Kupplung C1 gegen die Druckkraft Fs₁ der relativ starken Rückführfeder 10 ein. Für diese Erfordernisse weist der erste Kolben 3 eine relativ große druckaufnehmende Fläche A₁ auf, so daß der Steueröl druck Pc₁ trotz der erwähnten relativ hohen Kolbenschubkraft auf einem niedrigen Niveau ausreichend ist. Im Ergebnis ver ursacht der Steueröldruck Pc₁ eine normale Funktion des hydraulischen Akkumulators, um dabei den Druck zu verstär ken, so daß die erste Kupplung C1 glatt in Eingriff gebracht werden kann. Somit wird die Schaltung vom N- in den D-Be reich ohne hohen Schaltstoß bewirkt.

Zum Schalten vom dritten in den vierten Gang im D-Bereich wird die hydraulische Stellgliedeinheit 15 aus dem dritten Gang des D-Bereichs, wie in Fig. 4(c) dargestellt wird, in den vierten Gang des D-Bereichs, gezeigt in Fig. 4(d), ge schaltet. Insbesondere wird die Öldruckkammer 11a des die erste Kupplung C1 betätigenden hydraulischen Stellgliedes 11 mit Öldruck versorgt, so daß der erste Kolben 3 um den vor bestimmten Kolbenhub s₁ bewegt wird, und die Öldruckkammer 12a des die zweite Kupplung C2 betätigenden hydraulischen Stellgliedes 12 wird mit dem vorbestimmten Steueröldruck Pc₂ versorgt, so daß der zweite Kolben 6 gegen die Rückführfeder 10 bewegt wird. Gleichzeitig, ist die Kolbenschubkraft F_1, die auf den ersten Kolben 3 einwirkt, gleich der Druckkraft Fs₁ der Rückführfeder 10, wie es durch die oben erwähnte Gleichung ausgedrückt wird. Die Schubkraft F₂, die auf den zweiten Kolben 6 einwirkt, ist gleich der Differenz zwischen der Druckkraft Fs₁ der Rückführfeder 10 und der Druckkraft Fs₂ der Feder 50, wie es durch die Gleichung:

F₂ = Fs₁ - Fs₂

ausgedrückt wurde. Daher kann der Steueröldruck Pc₂, der auf den zweiten Kolben 6 einwirkt, niedriger als im Stand der Technik sein, obwohl die druckaufnehmende Fläche A₂ des zweiten Kolbens 6 relativ klein ist. Somit ermöglicht der Steuerdruck Pc₂, daß der hydraulische Akkumulator normal ar beitet und dabei den Druck verstärkt, so daß das Schalten vom dritten in den vierten Gang durch glattes Eingreifen der zweiten Kupplung C2 ohne hohen Schaltstoß erreicht werden kann.

In Fig. 5 stellt die Ordinate die Kolbenschubkraft F und die Abszisse den Kolbenhub (s) dar. In Fig. 5 steigt die Schub kraft F₁, die auf den ersten Kolben 3 einwirkt, beim Schal ten von dem N- in den D-Bereich und auch die Druckkraft der Rückführfeder 10 von dem Anfangswert Fs₁(0) proportional zum Kolbenhub (0 → s₁). Beim Schalten vom N- in den R-Bereich wächst die Druckkraft F₂, die auf dem zweiten Kolben 6 ein wirkt, relativ steil vom Ausgangspunkt, bei dem die Anfangs druckkraft Fs₂(0) der Feder 50 von der Anfangsdruckkraft Fs₁(0) der Rückführfeder 10 abgezogen wurde, in dem Maße, daß die Druckkraft Fs₁ der Rückführfeder 10 proportional mit dem Kolbenhub (0 → s₂) anwächst und die Druckkraft Fs₂ der Feder 50 proportional zur Kolbenhubstrecke (0 → s₂) an steigt. Beim Schalten vom dritten in den vierten Gang im D- Bereich steigt der Kolbenhub (s₁ → s₁ + s₂) weiter, aber die Schubkraft F₁, die auf den ersten Kolben 3 einwirkt, steigt direkt proportional zum Anwachsen der Druckkraft der Rück führfeder 10, die auf dem Ansteigen des Kolbenhubs basiert. Die Schubkraft F₂, die auf den zweiten Kolben 6 einwirkt, steigt ähnlich wie vorher relativ steil vom Startpunkt aus, bei dem die Anfangsdruckkraft Fs₂(0) der Feder 50 von der Schubkraft F₁(D) des ersten Kolbens 3 im ersten bis dritten Gang des D-Bereichs abgezogen wird. Daher wird eine Anfangs rückführkraft X des zweiten Kolbens 6, wie durch die fol gende Gleichung ausgedrückt wird, durch geeignetes Auswählen der Anfangszugkraft Fs₂(0) der Feder 50 auf einen Wert ein gestellt, der dem Reibungswiderstand der O-Ringe 7 und 7′ des zweiten Kolbens 6 entspricht:

X = Fs₁(0) - Fs₂(0).

In der bisher beschriebenen Ausführungsform betätigt die hydraulische Stellgliedeinheit 15 die Vorwärtskupplung C1, um für die Vorwärtsfahrt in Eingriff zu kommen und die Rück wärts-/Direkt-Kupplung C2, um für die Rückwärtsfahrt und Vorwärtsfahrt im vierten Gang in Eingriff zu kommen. Die Erfindung soll jedoch nicht auf diese Ausführungsform be schränkt bleiben und kann auch bei einer beliebigen anderen zweischichtigen hydraulischen Stellgliedstruktur angewandt werden.

Wie bereits beschrieben wurde, wirkt die erfindungsgemäße vorbestimmte Feder 50 auf den zweiten Kolben in Richtung ge gen die Druckkraft der Rückführfeder 10 ein. Im Ergebnis kann ein niedrigerer Steueröldruck als im Stand der Technik dem hydraulischen Stellglied für das zweite Reibungsein griffselement zugeführt werden, dessen druckaufnehmende Flä che bei der Konstruktion der zweischichtigen hydraulischen Stellgliedeinheit reduziert ist. Besonders beim Beginn der Kolbenbewegung kann der Öldruck auf einem niedrigen Niveau gehalten werden, um eine geeignete Betätigung des hydrauli schen Stellgliedes und die Abminderung von Schaltstößen zu ermöglichen. Gleichzeitig wird beim hydraulischen Stellglied für das erste Reibungseingriffselement, das eine große druckaufnehmende Fläche in der zweischichtigen hydraulischen Stellgliedeinheitskonstruktion aufweist, die Druckkraft der Rückführfeder auf den ersten Kolben ausgeübt, so daß der Kolben ohne Rücksicht auf den Gleitwiderstand infolge der O- Ringe schnell zurückgeführt werden kann, und somit ein Nach laufdrehmoment verhindert wird.

Durch geeignete Auswahl der Druckkräfte der vorbestimmten Feder und der Rückführfeder können die Rückführkräfte für den ersten Kolben und den zweiten Kolben unabhängig vonein ander festgelegt werden, und somit kann der Grad der Frei heit beim Einstellen individueller Steueröldrucke für die hydraulischen Stellglieder der ersten und zweiten Reibungs eingriffselemente deutlich erhöht werden. Es kann die Kon struktion der hydraulischen Akkumulatoren oder ähnlicher Einrichtungen erleichtert werden, um die hydraulischen Cha rakteristiken der individuellen Steueröldrucke leicht und optimal einzustellen.

Insbesondere, wenn das erste Reibungseingriffselement eine Vorwärtskupplung ist, die für die Vorwärtsfahrt in Eingriff gebracht wird, und wenn das zweite Reibungseingriffselement eine Rückwärts/Direktkupplung ist, die für die Rückwärts fahrt und die direkte Verbindung in Eingriff gebracht wird, können die Schaltstöße beim Schalten vom neutralen Bereich N in den Rückwärtsbereich R und vom dritten in den vierten Gang deutlich verringert werden. Außerdem kann das Schalten vom neutralen Bereich N zum Antriebsbereich D schnell und ohne Nachlaufdrehmoment auch während einer Hochgeschwindig keitsfahrt durchgeführt werden.

Claims

1. Hydraulische Stellgliedeinheit für ein automatisches Ge triebe, mit:

a) einem ersten hydraulischen Stellglied (11) mit
- a1) einem ersten inneren Zylinder (1a′),
- a2) einem ersten äußeren Zylinder (2b),
- a3) einer ersten Wand (2c), die zwischen dem ersten inneren Zylinder (1a′) und dem ersten äußeren Zylinder (2b) angeordnet ist,
- a4) einem ersten Kolben (3), der axial verschiebbar zwischen dem ersten inneren Zylinder (1a′) und dem ersten äußeren Zylinder (2b) angeordnet ist, um ein erstes Reibungsglied (C1) in Eingriff oder nicht in Eingriff zu bringen, und
- a5) einer ersten Ölkammer (11a), die zwischen dem ersten Kolben (3) und den ersten inneren und äußeren Zylindern (1a′, 2b) und der ersten Wand (2c) angeordnet ist;
b) einem zweiten hydraulischen Stellglied (12) mit
- b1) einem zweiten inneren Zylinder (1a′′), der mit dem ersten inneren Zylinder (1a′) verbunden ist,
- b2) einem zweiten äußeren Zylinder (3c),
- b3) einer zweiten Wand (6c), die zwischen dem zweiten inneren Zylinder (1a′′) und dem zweiten äußeren Zylinder (3c) angeordnet ist und axial zwischen dem ersten äußeren Zylinder (2b) und dem zweiten äußeren Zylinder (3c) verschiebbar ist, wobei der zweite äußere Zylinder (3c) und die Wand (6a) den ersten Kolben (3) ausbilden,
- b4) einem zweiten Kolben (6), der axial verschiebbar zwischen den zweiten inneren und äußeren Zylindern (1a′′, 3C) angeordnet ist, um ein zweites Reibungsglied (C2) in Eingriff oder nicht in Eingriff zu bringen, und
- b5) einer zweiten Ölkammer (12a), die zwischen dem zweiten Kolben (6) und zweiten inneren und äußeren Zylinder (1a′′, 3C) und der zweiten Wand (6C) ausgebildet ist;
c) einer ersten Vorspanneinrichtung (10), die zwischen dem zweiten inneren Zylinder (1a′′) und dem zweiten Kolben (6) angeordnet ist, um die ersten und zweiten Kolben (3, 6) gegen einen hydraulischen Druck, der den ersten und zweiten Ölkammern (11a, 12a) zuge führt wird, vorzuspannen und
d) einer zweiten Vorspanneinrichtung (50), die zwischen den ersten und zweiten Kolben (3, 6) angeordnet ist.

2. Hydraulische Stellgliedeinheit nach Anspruch 1, wobei die zweite Vorspanneinrichtung (50) eine vorbestimmte schwächere Druckkraft als die erste Vorspanneinrichtung (10) aufweist.

3. Hydraulische Stellgliedeinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste und zweite Reibungseinrichtungen gleich zeitig oder zeitlich getrennt in Eingriff gebracht wer den.

4. Automatisches Getriebe mit einer Eingangseinrichtung (1), einer Ausgangseinrichtung (33) und einem Planeten getriebe (32), das zwischen den Eingangs- und Ausgangs einrichtungen (1, 33) angeordnet und mit ihnen verbunden ist, und mit einer hydraulischen Stellgliedeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3 wobei:

a) die erste Reibungseinrichtung eine erste Kupplung (C1) ist, die im Vorwärtsantrieb in Eingriff ge bracht wird und im Rückwärtsantrieb nicht in Ein griff gebracht wird, und
b) die zweite Reibungseinrichtung eine zweite Kupplung (C2) ist, die im Rückwärtsantrieb und bei direkter Vorwärtsdrehung in Eingriff gebracht wird.

5. Automatisches Getriebe nach Anspruch 4, wobei das Plane tengetriebe (32) aufweist:

a) ein einfaches Planetengetriebe (30) mit:
- a1) einem ersten Sonnenrad (S1′), das mit der Eingangseinrichtung (1) über die zweite Kupplung (C2) verbunden ist,
- a2) einem ersten Träger (CR1′) und
- a3) einem ersten Ringrad (R1), das mit der Eingangseinrichtung (1) über die erste Kupplung (C1) verbunden ist,
b) ein doppeltes Planetengetriebe (31) mit:
- b1) einem zweiten Sonnenrad (S1′′), das mit dem ersten Sonnenrad (S1′) und einer ersten Bremse (B1) verbunden ist,
- b2) einem zweiten Träger (CR1′′), der mit dem ersten Träger (CR1′) und der Ausgangseinrichtung (33) verbunden ist, und
- b3) einem zweiten Ringrad (R2), das mit einer zweiten Bremse (B2) verbunden ist.

6. Automatisches Getriebe nach Anspruch 5, ferner mit:

a) einer Einwegbremse (F2), die mit dem zweiten Ringrad (R2) verbunden ist, und
b) einer dritten Bremse (B3), die mit dem zweiten Sonnenrad (S1′) über eine Einwegkupplung (F1) ver bunden ist.

7. Automatisches Getriebe nach Anspruch 5 oder 6, wobei das erste Sonnenrad (S1′) das zweite Sonnenrad (S1′′) und der erste Träger (CR1′) den zweiten Träger (CR1′′) enthält.