JP2006528321A - 3つの遊星歯車組を有する多段自動変速機 - Google Patents

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Abstract

多段自動変速機が1つの入力軸(AN)と1つの出力軸(AB)と3つの単一遊星歯車組(RS1、RS2、RS3)と5つの切換要素(A〜E)とを有し、それらを対で選択的に係合することによって入力軸(AN)の入力回転数がレンジシフトなしに出力軸(AB)に伝達可能である。第3歯車組(RS3)の1つの太陽歯車(SO3)が第1切換要素(A)を介して1つの変速機ケース(GG)に固定可能である。入力軸(AN)は第2歯車組(RS2)の1つの太陽歯車(SO2)と結合され、第2切換要素(B)を介して第1歯車組(RS1)の1つの太陽歯車(SO1)と結合可能、および/または第5切換要素(E)を介して第1歯車組(RS1)の1つのキャリヤ(ST1)と結合可能である。選択的に、第1歯車組(RS1)の太陽歯車(SO1)は第3切換要素(C)を介して、および/または第1歯車組(RS1)のキャリヤ(ST1)は第4切換要素(D)を介して、変速機ケース(GG)に固定可能である。出力軸(AB)は第1歯車組(RS1)の1つの内ば歯車(HO1)と、第2または第3歯車組(RS2、RS3)のキャリヤ(ST2、ST3)の一方とに結合されている。第3および第4切換要素(C、D)は半径方向で上下に配置されている。第5切換要素(E)と第2切換要素(B)は半径方向で上下に配置されている。

Description

本発明は、少なくとも3つの単一遊星歯車組(個別遊星歯車装置)と少なくとも5つの切換要素とを有する、請求項1の前文に係る多段自動変速機に関する。
レンジシフトなしに切換可能な複数の変速段を有する自動変速機はさまざまに知られている。例えば特許文献1により3つの単キャリヤ‐遊星歯車組と3つのブレーキと6つの前進変速段および1つの後退変速段を切換えるための2つのクラッチとを有する前文に係る自動変速機が公知であり、この自動変速機は高い総変速比と好ましい変速ステップと前進方向における高い発進変速比とで自動車用にきわめて適した変速比を有する。個々の変速段は6つの切換要素のうちその都度2つを選択的に係合させることによって達成され、或る変速段から次に高い変速段または次に低い変速段に切換えるために、まさに操作された切換要素によってその都度単に1つの切換要素が開放され、他の1つの切換要素が係合される。
その際、自動変速機の1つの入力軸は第2遊星歯車組の1つの太陽歯車と常時結合されている。さらに、入力軸は第1クラッチを介して第1遊星歯車組の1つの太陽歯車と結合可能、および/または第2クラッチを介して第1遊星歯車の1つのキャリヤと結合可能である(「Aおよび/またはB」は、「AおよびB」ないし「AまたはB」、すなわち「AとBの少なくとも一方」を意味する。以下同様)。付加的にまたは選択的に第1遊星歯車組の太陽歯車は第1ブレーキを介して自動変速機の1つのケースと結合可能、および/または第1遊星歯車組のキャリヤは第2ブレーキを介してケースと結合可能、および/または第3遊星歯車組の1つの太陽歯車は第3ブレーキを介してケースと結合可能である。
個々の遊星歯車組を相互に運動学的に連結するために特許文献1は2つの異なる様式を開示している。第1様式では、自動変速機の1つの出力軸が第3遊星歯車組の1つのキャリヤと第1遊星歯車組の1つの内ば歯車(リングギヤ)とに常時結合されており、第1遊星歯車組のキャリヤが第2遊星歯車組の1つの内ば歯車と常時結合されており、第2遊星歯車組の1つのキャリヤが第3遊星歯車組の1つの内ば歯車と常時結合されている。その際、入力軸と出力軸は互いに同軸で変速機ケースの相反する側に配置することも、また軸線平行に変速機ケースの相反する側または同じ側に配置することもできる。第2様式では、出力軸が第2遊星歯車組のキャリヤと第1遊星歯車組の内ば歯車とに常時結合されており、第1遊星歯車組のキャリヤが第3遊星歯車組の内ば歯車と常時結合されており、第2遊星歯車組の内ば歯車が第3遊星歯車組のキャリヤと常時結合されている。このような構成は特に入力軸と出力軸との同軸配置用に適している。
遊星歯車組の空間的配置に関して特許文献1では、3つの遊星歯車組を同軸で1列に並べて配置し、第2遊星歯車組を軸線方向で第1遊星歯車組と第3遊星歯車組との間に配置することが提案される。個々の切換要素を互いに相対的におよび遊星歯車組に対して相対的に空間配置する点に関して特許文献1では、第1ブレーキと第2ブレーキを常に直接並べて配置し、第2ブレーキを常に軸線方向で第1遊星歯車組に直接隣接させ、第3ブレーキを第1遊星歯車組とは反対の第3遊星歯車組の側に常に配置し、両方のクラッチを常に直接並べて配置することが提案される。第1配置様式では両方のクラッチが、第3遊星歯車組とは反対の第1遊星歯車組の側に配置されており、第1クラッチは軸線方向で第1ブレーキに直接隣接し、かつ第2クラッチよりも第1遊星歯車組近傍に配置されている。入力軸と出力軸との非同軸な位置と合わせて第2配置様式では、第1遊星歯車組とは反対の第3遊星歯車組の側に両方のクラッチを配置し、第1クラッチよりも第3遊星歯車組近傍に第2クラッチを配置し、かつ出力軸に連動接続された出力平歯車に軸線方向で隣接させ、第3遊星歯車組とは反対の第3ブレーキの側にやはりこの出力平歯車を配置することが提案される。
独国特許出願公開第19912480号明細書
本発明の課題は、特許文献1の技術の現状から公知の自動変速機用に、極力コンパクトなかつ変速機縦方向で比較的スリムな変速機構造を有する選択的部材配置を提供することである。主に、標準駆動装置と互いに同軸に配置された入力軸および出力軸とを有する自動車においてこの自動変速機は応用可能でなければならず、しかし入力軸と出力軸が同軸ではない場合にも比較的簡単な修正によって極力利用可能でなければならない。
本発明によればこの課題は請求項1の特徴を有する多段自動変速機によって解決される。本発明の有利な諸構成および諸展開は従属請求項から明らかとなる。
前文に係る特許文献1の技術の現状から出発して、この多段自動変速機は少なくとも3つの連結された単一遊星歯車組を有し、これらが互いに同軸にかつ空間的に見て並べて配置されており、第2遊星歯車組は空間的に見て常に第1遊星歯車組と第3遊星歯車組との間に配置されている。この自動変速機はさらに少なくとも5つの切換要素を有する。第3遊星歯車組の太陽歯車はブレーキとして構成される第1切換要素を介して多段自動変速機の変速機ケースに固定可能である。多段自動変速機の入力軸は第2遊星歯車組の太陽歯車と常時結合されている。さらに入力軸はクラッチとして構成される第2切換要素を介して第1遊星歯車組の太陽歯車と結合可能、付加的にまたは選択的に、クラッチとして構成される第5切換要素を介して第1遊星歯車組のキャリヤと結合可能である。選択的に第1遊星歯車組の太陽歯車はブレーキとして構成される第3切換要素を介して、および/または第1遊星歯車組のキャリヤはブレーキとして構成される第4切換要素を介して、変速機ケースに固定可能である。
多段自動変速機の出力軸は第1遊星歯車組の内ば歯車と常時連動接続されており、第1遊星歯車組の内ば歯車は付加的に第3遊星歯車組のキャリヤまたは第2遊星歯車組のキャリヤのいずれかと常時結合されている。
本発明によれば、第3および第4切換要素は空間的に見て半径方向で上下に配置されており、第5および第2切換要素は空間的に見て半径方向で上下に配置されている。これにより、特許文献1の技術の現状に比べて、有利なことに構造長の短いごくコンパクトな変速機構造が達成され、自動車内に取付けるために変速機ケースの外径が不利なほど大きくなることはない。
(ブレーキとして構成される)第3切換要素と(やはりブレーキとして構成される)第4切換要素との互いに相対的な配置に関して、本発明によれば、第1遊星歯車組の太陽歯車を固定可能な第3切換要素を半径方向で、第1遊星歯車組のキャリヤを固定可能な第4切換要素の下方に配置することが提案される。つまり第3切換要素のディスクは第4切換要素のディスクよりも小さな直径を有し、第3切換要素のサーボ機構は空間的に見て少なくとも十分に半径方向で第4切換要素のサーボ機構の下方に配置されている。
その際望ましくは、第3および第4切換要素のサーボ機構は共通する変速機ケース固定壁に一体化されており、かつ第3もしくは第4切換要素の各ディスクを軸線方向で第1遊星歯車組の方向に操作する。つまり空間的に見て中間板は第3もしくは第4切換要素のディスクの第1遊星歯車組とは反対の側に配置されており、相応するピストン室(圧力室)とそのなかで摺動可能に支持されるこれら両方のサーボ機構の圧力付加可能なピストンとを有する。
(クラッチとして構成される)第5切換要素と(やはりクラッチとして構成される)第2切換要素との互いに相対的な配置に関して、本発明によれば、入力軸を第1遊星歯車組のキャリヤに結合可能な第5切換要素と、第1遊星歯車組の太陽歯車を入力軸に結合可能な第2切換要素は第5切換要素が少なくとも十分に第2切換要素のクラッチ室の内部に配置されているように入れ子式に相互接続することが提案される。つまり第5切換要素のディスクは第2切換要素のディスクよりも小さな直径を有し、第5切換要素のサーボ機構は空間的に見て主に完全に第2切換要素のサーボ機構の下方に配置されている。
主に第2、第3、第4および第5切換要素はすべて変速機の片側に、詳細には第2遊星歯車組とは相反する第1遊星歯車組の側に配置されている。その際、第3遊星歯車組の太陽歯車を固定可能な(ブレーキとして構成される)第1切換要素は主に空間的に見て第2遊星歯車組とは反対の第3遊星歯車組の側に、つまりその他4つの切換要素とは相反する歯車組束の側に配置されている。その際入力軸と出力軸が互いに同軸に延設されている場合、第1遊星歯車組の内ば歯車に連動接続される出力軸は軸線方向で第3遊星歯車組と第1切換要素のクラッチ室とに対して中心において挿通される。入力軸と出力軸が非同軸に配置され、つまり例えば入力軸と出力軸が軸線平行にまたは角度を成して配置される応用に関しては、出力軸は空間的に見て遊星歯車組の半径方向上方の領域で第1遊星歯車組の内ば歯車と連動接続しておくこともできる。
本発明の第1構成において、第1遊星歯車組のキャリヤを固定可能な第4切換要素と、半径方向で第4切換要素の下方に配置されて第1遊星歯車組の太陽歯車を固定可能な第3切換要素は両方とも、第2遊星歯車組とは反対の第1遊星歯車組の側で第1遊星歯車組に軸線方向で直接隣接している。
その際望ましくは第3および第4切換要素のサーボ機構は‐既に上で述べたように‐共通する変速機ケース固定壁に一体化されており、この壁はこの第1構成においてケース中間壁として構成されている。第3および第4切換要素のサーボ機構は第3もしくは第4切換要素の各ディスクを軸線方向で第1遊星歯車組の方向に操作する。つまり空間的に見てケース中間壁は第3もしくは第4切換要素のディスクの第1遊星歯車組とは反対の側に配置されており、相応するピストン室(圧力室)とそのなかで摺動可能に支持されたこれら両方のサーボ機構の圧力付加可能なピストンとを有する。
さらに本発明のこの第1構成において第5切換要素は‐第5切換要素のディスクもサーボ機構も‐少なくとも十分完全に第2切換要素のクラッチ室の内部に配置されている。入れ子式に相互接続されたこれら両方のクラッチは第1遊星歯車組とは反対のケース中間壁の側に、つまり歯車組束の方向に見て軸線方向で第3もしくは第4切換要素の前に配置されている。その際、第2および/または第5切換要素のディスクはこのケース中間壁に直接隣接している。つまり第2および第5切換要素のディスクはそれぞれに付設されたサーボ機構によって軸線方向で第1遊星歯車組の方向に操作される。
本発明に係るこの第1構成の有利な1展開において、空間的に見て外側の第2切換要素の動的圧力補償部は構造上、空間的に見て内側の第5切換要素のクラッチシリンダ、例えば外ディスク支持体‐が第2切換要素のサーボ機構(ピストン)と一緒に第2切換要素の圧力補償室を形成するように構成しておくことができる。周知の如くにこの圧力補償室は第2切換要素の回転する圧力室の回転圧力を補償するために無圧で潤滑剤を充填することができる。
本発明の第2構成において第4切換要素はそれ自体半径方向で第3切換要素の上方に配置され、第3および第4切換要素のサーボ機構は共通する変速機ケース固定壁に一体化されており、この壁は相応するピストン室(圧力室)とそのなかで摺動可能に支持されたこれら両方のサーボ機構の圧力付加可能なピストンとを有する。いまやこの変速機ケース固定壁が変速機ケースの外壁を形成し、この外壁は空間的に見て第2遊星歯車組とは相反する第1遊星歯車組の側に配置されている。第3および第4切換要素のサーボ機構は第3もしくは第4切換要素の各ディスクを軸線方向で第1遊星歯車組の方向に操作する。
さらに本発明のこの第2構成において第5切換要素は‐第5切換要素のディスクもサーボ機構も‐少なくとも十分完全に第2切換要素のクラッチ室の内部に配置されている。ところで入れ子式に相互接続されたこれら両方のクラッチは空間的に見て軸線方向で、ケース外壁に配置される両方のブレーキ(軸線方向で第3切換要素と第4切換要素との間)と第1遊星歯車組との間に、第1遊星歯車組に直接隣接して配置されている。第2および第5切換要素の両方のサーボ機構は第2および第5切換要素の各ディスクを軸線方向で第1遊星歯車組の方向に操作する。
提案された本発明に係る部材配置はすべて、特許文献1の技術の現状に開示された両方の歯車組図式に応用可能である。第1遊星歯車組の内ば歯車と第3遊星歯車組のキャリヤと出力軸が互いに連結されている場合、第2遊星歯車組のキャリヤは第3遊星歯車組の内ば歯車と常時結合されており、第1遊星歯車組のキャリヤは第2遊星歯車組の内ば歯車と常時結合されている。第1遊星歯車組の内ば歯車と第2遊星歯車組のキャリヤと出力軸が互いに連結されている場合、第3遊星歯車組のキャリヤは第2遊星歯車組の内ば歯車と常時結合されており、第1遊星歯車組のキャリヤは第3遊星歯車組の内ば歯車と常時結合されている。
5つの切換要素を介して個々の歯車組要素を相互におよび入力軸と出力軸とにこのように運動学的に連結することによって、‐特許文献1の技術の現状におけると同様に‐合計6つの前進変速段は、或る変速段から次に高いまたは次に低い変速段に切換えるとき、まさに操作された切換要素によってその都度1つの切換要素のみが開放され、他の1つの切換要素が係合されるように切換可能である。
以下、図を基に本発明が詳しく説明され、類似の要素には類似の符号も付けてある。
本発明に係る部材配置を明らかにするために図1にはまず、特許文献1の技術の現状から知られているような、標準駆動装置を有する自動車用の多段自動変速機のスケルトン図が示してある。ANとされる自動変速機入力軸は、例えば1つのトルクコンバータまたは1つの発進クラッチまたは1つのトーショナルダンパまたは1つの2質量フライホイールまたは1つの剛性軸を介して自動変速機の(図示しない)原動機と連動接続されている。ABとされる自動変速機出力軸は自動車の少なくとも1つの駆動車軸と連動接続されている。図示実施例において入力軸ANと出力軸ABは互いに同軸に配置されている。RS1、RS2、RS3は3つの連結された単一遊星歯車組であり、ここでは1列に並べて1つの変速機ケースGG内に配置されている。3つすべての遊星歯車組RS1、RS2、RS3は各1つの太陽歯車SO1、SO2、SO3と各1つの内ば歯車HO1、HO2、HO3と各1つのキャリヤST1、ST2、ST3と遊星歯車PL1、PL2、PL3とを有し、遊星歯車はそれぞれ相応する歯車組の太陽歯車および内ば歯車とかみ合う。
符号A〜Eは5つの切換要素であり、第1、第3および第4切換要素A、C、Dはブレーキとして実施され、第2および第5切換要素B、Eはクラッチとして実施されている。5つの切換要素A〜Eの各摩擦ライニングはディスク束100、200、300、400、500(それぞれ外ディスクと内ディスクもしくは鋼ディスクと覆いディスク)として示唆されている。符号120、220、320、420、520は5つの切換要素A〜Eの各入力要素、符号230、530はクラッチB、Eの各出力要素である。個々の歯車組要素および切換要素の互いに相対的な、および入力軸と出力軸とに対して相対的な運動学的結合は既に冒頭で詳しく説明されたのであり、これら構造要素の空間的配置も同様である。
図2の作動表から明らかとなるように、5つの切換要素A〜Eのうち各2つを選択的に切換えることによって6つの前進変速段がレンジシフトなしに切換可能であり、つまり或る変速段から次に高いまたは次に低い変速段に切換えるために、まさに操作された切換要素によってその都度単に1つの切換要素が開放され、他の1つの切換要素が係合される。第1変速段「1」ではブレーキA、Dが係合され、第2変速段「2」ではブレーキA、Cが係合され、第3変速段「3」ではブレーキAとクラッチBが係合され、第4変速段「4」ではブレーキAとクラッチEが係合され、第5変速段「5」ではクラッチB、Eが係合され、第6変速段「6」ではブレーキCとクラッチEが係合されている。後退段「R」ではクラッチBとブレーキDが係合されている。
以下、まず本発明に係る部材配置の2つの実施例は図3〜図6を基に、また入力軸と出力軸との相対配置および個々の遊星歯車組要素の連結に関する各1つの変更態様は図7および図8を基にそれぞれ詳細に説明される。
まず図3は本発明に係る課題解決について例示的に第1の略部材配置を示す。特許文献1の前記技術の現状から出発して、本発明に係る多段自動変速機は互いに同軸で1列に配置される3つの連結された単一遊星歯車組RS1、RS2、RS3を有し、第2遊星歯車組RS2は軸線方向で第1および第3遊星歯車組RS1、RS3の間に配置されている。さらに、この多段自動変速機は5つの切換要素A〜Eを有する。第1、第3および第4切換要素A、C、Dはそれぞれブレーキとして(実施例ではそれぞれディスクブレーキとして)構成され、第2および第5切換要素B、Eはそれぞれクラッチとして(実施例ではそれぞれディスククラッチとして)構成されている。第3遊星歯車組RS3の1つの太陽歯車SO3はブレーキAを介して多段自動変速機の1つの変速機ケースGGに固定可能である。多段自動変速機の1つの入力軸ANは第2遊星歯車組RS2の1つの太陽歯車SO2と常時結合されている。入力軸ANはさらにクラッチBを介して第1遊星歯車組RS1の1つの太陽歯車SO1と結合可能、付加的にまたは選択的にクラッチEを介して第1遊星歯車組RS1の1つのキャリヤST1と結合可能である。選択的に、第1遊星歯車組RS1の太陽歯車SO1はブレーキCを介して、および/または第1遊星歯車組RS1のキャリヤST1はブレーキDを介して、変速機ケースGGに固定可能である。
多段自動変速機の1つの出力軸ABは第1遊星歯車組RS1の1つの内ば歯車HO1と常時結合されており、この内ば歯車HO1は歯車組要素の図示例示的連結のとき付加的に第3遊星歯車組RS3の1つのキャリヤST3と常時結合されている。さらに、第2遊星歯車組RS2の1つのキャリヤST2は第3遊星歯車組RS3の1つの内ば歯車HO3と常時結合され、第1遊星歯車組RS1のキャリヤST1は第2遊星歯車組RS2の1つの内ば歯車HO2と常時結合されている。第1遊星歯車組RS1の内ば歯車HO1と第3遊星歯車組RS3のキャリヤST3との間の相応する結合要素は円筒ZYLとして構成されている。この円筒ZYLは一方で好適な連動接続を介して、例えば溶接結合を介して、内ば歯車HO1と結合されており、軸線方向で内ば歯車HO1から内ば歯車HO3を越えるまで延びている。他方で円筒ZYLは第2遊星歯車組RS2とは反対の第3遊星歯車組RS3の側で好適な連動接続を介して、例えば1つの連行断面を介して、キャリヤST3の1つのキャリヤ板STB3と結合されている。つまり円筒ZYLは第2および第3遊星歯車組RS2、RS3に完全に被さる。
第1遊星歯車組RS1に軸線方向中心で完全に挿通されるのは2つの軸、つまり中空軸として構成される1つのキャリヤ軸STW1と半径方向でこのキャリヤ軸STW1の内部に通される入力軸ANである。その際、キャリヤ軸STW1は第2遊星歯車組RS2に向き合う第1遊星歯車組RS1の側で第1遊星歯車組RS1のキャリヤST1と第2遊星歯車組の内ば歯車HO2とに結合され、第2遊星歯車組RS2とは反対の第1遊星歯車組RS1の側ではクラッチEの1つの出力要素530と結合されている。第2遊星歯車組RS2とは反対の第1遊星歯車組RS1の側でキャリヤ軸STW1は、やはり中空軸として構成される1つの太陽歯車軸SOW1の半径方向内側に延設されている。この太陽歯車軸SOW1はそれ自体一方で第1遊星歯車組RS1の太陽歯車SO1と結合され、他方で第2遊星歯車組RS2とは反対の第1遊星歯車組RS1の側でブレーキCの1つの入力要素320とクラッチBの1つの出力要素230とに結合されている。
空間的に見て中央の第2遊星歯車組RS2は単に入力軸ANが軸線方向中心で挿通される。第3遊星歯車組RS3の領域で入力軸ANと出力軸ABとの好ましい支持を達成するために入力軸ANは軸線方向で第3遊星歯車組RS3の太陽歯車SO3の下にまで延びている。この領域において出力軸ABが半径方向において入力軸ANで支持されており、第1遊星歯車組RS1の内ば歯車HO1に連動接続された出力軸ABは第3遊星歯車組RS3に軸線方向で完全に挿通されている。第3遊星歯車組RS3の太陽歯車SO3はそれ自体出力軸ABで支持されている。
第3遊星歯車組RS3の太陽歯車SO3を固定可能なブレーキAは空間的に見て第2遊星歯車組RS2とは反対の第3遊星歯車組RS3の側に配置されている。その際、ブレーキAの内ディスク支持体として構成される1つの入力要素120は軸線方向で第3遊星歯車組RS3のキャリヤST3に、第2遊星歯車組RS2とは反対のその側で隣接している。ブレーキAの外ディスクおよび覆いディスクを有する1つのディスク束100は第3遊星歯車組RS3とは反対の変速機ケースGGの外壁領域において大きな直径上に配置されている。ディスク束100の外ディスク用の1つの連行断面は単純には変速機ケースGGに一体化しておくことができる。しかしブレーキAに対して当然に1つの個別の外ディスク支持体を設けておくこともでき、この外ディスク支持体は好適な手段を介して変速機ケースGGと形状接合式、摩擦接合式または素材接合式に結合されている。
ディスク100を操作するためのブレーキAの1つのサーボ機構110は単純には変速機ケースGGの外壁に一体化されており、ディスク100を軸線方向で3つの遊星歯車組RS1、RS2、R3の方向に操作する。この外壁は当然に1つのケースカバーとして構成しておくこともでき、このケースカバーは変速機ケースGGと結合され、例えばねじ止めされている。このため変速機ケースGGは1つの相応するピストン室(圧力室)とそのなかで摺動可能に支持されるサーボ機構110の圧力付加可能なピストンとこのピストン室に至る1つの相応する(ここには図示しない)圧媒供給部とを有する。つまりクラッチAは出力軸ABが軸線方向中心で完全に挿通される。
別の4つの切換要素B〜Eは第2遊星歯車組RS2とは反対の第1遊星歯車組RS1の側に、図3に示す実施例では入力軸ANに連動接続された1つの(簡略化のため図示しない)原動機に向き合う自動変速機の側に、配置されている。
図3で明らかとなるように、両方のブレーキC、Dと両方のクラッチB、Eはそれぞれ上下に配置されている。その際、両方のブレーキC、Dは第1遊星歯車組RS1に隣り合わせて配置されている。それに対して両方のクラッチB、Eは変速機ケースに結合された1つのケース壁GWに隣り合わせて配置されており、このケース壁は同時に自動変速機の(ここでは例示的に原動機に向き合う)外壁を形成する。
ブレーキDは変速機ケースGGの内径領域で大きな直径上に配置されており、変速機ケースは例示的に同時にブレーキDのディスク束400の外ディスク用外ディスク支持体の機能を引き受ける。当然にブレーキD用に1つの個別の外ディスク支持体を設けておくこともでき、その場合この外ディスク支持体は好適な手段を介して変速機ケースと結合されている。ディスク400は軸線方向で第1遊星歯車組RS1に隣接している。ブレーキDの鉢状内ディスク支持体として構成される1つの入力要素420はディスク400の下方で軸線方向において第1遊星歯車組RS1の方向に延び、第2遊星歯車組RS2とは相反する第1遊星歯車組RS1の側でそのキャリヤST1と結合されている。ディスク400を操作するためのブレーキDの1つのサーボ機構410は1つのケース中間壁GZに一体化されている。このケース中間壁GZは空間的に見て第1遊星歯車組RS1とは反対の側でディスク束400に続き、変速機ケースGGと好適な仕方で‐例えば形状接合式に‐結合されている。つまりサーボ機構410に圧力が付加されるとディスク400は軸線方向で第1遊星歯車組RS1の方向に操作される。
ブレーキCは空間的に見てブレーキDの下方に配置されている。特にブレーキCのディスク束300は軸線方向に見て少なくとも十分に半径方向でブレーキDのディスク束400の下方に配置されている。つまりディスク300はディスク400よりも小さな直径を有する。変速機ケースGGに結合された中間壁GZは同時にブレーキCのディスク束300の外ディスク用外ディスク支持体の機能を引き受ける。ブレーキCの1つの入力要素320はここで例示的に内ディスク支持体として構成されており、この内ディスク支持体は少なくとも十分に円板状に半径方向で入力軸ANの方向に延び、その内径で太陽歯車軸SOW1と結合されている。ブレーキDのサーボ機構410と同様に、ディスク300を操作するためのブレーキCの1つのサーボ機構310もケース中間壁GZに一体化されている。空間的に見てこのサーボ機構310は半径方向でサーボ機構410の下方に配置されており、圧力の付加時にディスク300を軸線方向で第1遊星歯車組RS1の方向に操作する。
つまりケース中間壁GZは自動変速機の十分に予組立可能な構造群を形成し、付属する圧媒供給部を含む両方のブレーキC、Dのサーボ機構310、410とブレーキCの外ディスク支持体とを備えている。別の1構成において、ケース中間壁が付加的に半径方向外側ブレーキDの外ディスク支持体としても構成されているようにすることもできる。
両方のブレーキC、Dもしくは第1遊星歯車組RS1とは反対のケース中間壁GZの側に両方のクラッチB、Eが配置されている。その場合、ケース中間壁GZは半径方向で入れ子式に延設される3つの軸SOW1、STW1、ANが中心で挿通される。両方のクラッチB、Eは構造群として入れ子式に相互接続されており、クラッチEは少なくとも十分に1つのクラッチ室の内部に配置されており、このクラッチ室は1つのクラッチシリンダによって形成される。図3に示す実施例において、クラッチBの外ディスク支持体として構成される1つの入力要素220は第1遊星歯車組RS1の方向に向かって開口した1つの鉢の態様のこのクラッチシリンダを形成し、鉢の底は軸線方向でケース壁GWに隣接し、かつその内径で入力軸ANと結合されている。クラッチBの1つのサーボ機構210はこのクラッチシリンダ(220)の内部に配置されており、圧力付加時にクラッチBのディスク200を軸線方向で第1遊星歯車組RS1の方向に操作する。相応にクラッチBの1つの出力要素230は内ディスク支持体として構成されている。空間的に見てこの内ディスク支持体(230)は軸線方向でケース中間壁GZまで延び、‐ケース中間壁GZに平行に隣接して‐半径方向内方に太陽歯車軸SOW1にまで延びてこれと結合されている。
クラッチEの入力要素520は第1遊星歯車組RS1の方向に向かって開口した鉢状クラッチシリンダの態様で外ディスク支持体として実施されており、軸線方向でクラッチBのサーボ機構210に隣接しかつその内径で入力軸ANに結合された半径方向に伸長した1つの底と1つの円筒状区域とを有する。この円筒状区域は軸線方向において半径方向でクラッチBのディスク束200の下方を延び、かつその内径でクラッチEのディスク束500の外ディスクを受容する。その際、空間的に見てディスク500は少なくとも部分的に軸線方向において半径方向でクラッチBのディスク200の下方に、つまりクラッチBのディスク200よりも小さな直径に配置されている。クラッチEの1つのサーボ機構510はクラッチEのクラッチシリンダ(520)の内部に配置されており、圧力付加時にクラッチEのディスク500を軸線方向で第1遊星歯車組RS1の方向に操作する。相応にクラッチEの1つの出力要素530は内ディスク支持体として構成されている。空間的に見てこの内ディスク支持体(530)はケース中間壁GZと平行に半径方向内方にキャリヤ軸STW1まで延びてこれと結合され、その際一部では軸線方向においてクラッチBの内ディスク支持体(230)に隣接している。
つまりクラッチB、Eの両方のサーボ機構210、510は常に入力軸ANの回転数で回転し、単純な手段で動的圧力補償しておくことができる。図3に示すスケルトン図においてクラッチB、Eの両方の入力要素220、520の入力軸ANに対する運動学的結合は例示的に、入力要素220、520の1つの共通するハブがケース壁GWの1つの突起で支持され、この突起が軸線方向で変速機ケースGGの内部空間内に延びているように実施されている。クラッチB、Eの両方のサーボ機構210、510に至る相応する通路を有する圧媒供給部は例えば比較的簡単にケース壁GWのこの突起とこの共通するハブとを介して案内しておくことができる。
図3に示す部材配置によって、空間的に見て全体としてごくコンパクトな変速機構造が達成される。強い熱負荷を受けるクラッチBのディスク200は有利なことに大きな直径上に配置されており、5つの全切換要素のうち最も強い静的負荷を受けるブレーキDのディスク400も同様である。
図3による多段自動変速機の作動表は図2に示した作動表に一致している。つまり特許文献1の技術の現状におけると同様に、5つの切換要素のうちその都度2つを選択的に切換えることによって6つの前進変速段がレンジシフトなしに切換可能である。
次に図4を基に説明する実際に実施された変速機構造では、3つの単一遊星歯車組RS1、RS2、RS3および5つの切換要素A〜Eの運動学的連結と変速機ケースGGの内部での互いに相対的な空間的配置は図3に略示した略図に基本的に一致する。この実施例において入力軸ANと出力軸ABが同軸で配置されていることに合わせて、自動変速機は標準駆動装置を備えた自動車用に設けられている。図示改善のために変速機断面は図4aと図4bの2つの図の2つの部分断面に分割されており、(図示しない)原動機に向き合う自動変速機部分は図4aに示され、自動変速機の出力側部分は図4bに示してある。
図4aから明らかとなるように、1つのケース壁GWは変速機ケースGGとねじ止めされており、自動変速機の(ここには図示しない)1つの原動機の方向もしくは場合によって変速機ケースGGの外側に配置して設けられていることのある1つの発進要素(例えば1つのトルクコンバータまたは1つの発進クラッチ)の方向で1つの外壁を形成する。このケース壁GWは個々に詳しくは説明しない圧媒通路を有し、例えば自動変速機に圧媒および潤滑剤を供給するための1つのオイルポンプも受容することができる。ケース壁GWと強固に結合された1つのハブGNは軸線方向で変速機ケースGGの内部空間の方向に延びている。このハブGNは例えばトルクコンバータのステータ軸の一部とすることができる。しかし別の1構成においてハブGNとケース壁GWは一体に実施しておくこともできる。なお別の1構成において変速機ケースGGとケース壁GWも、または変速機ケースGGとケース壁GWとハブGNも、一体に実施しておくことができる。自動変速機の入力軸ANは半径方向でハブGNの内側に延設され、その際ケース壁GWに対して中心において挿通されている。
クラッチBの1つの入力要素220の1つのハブ223がハブGNで支持されている。この入力要素220はケース壁GWとは逆方向で開口した鉢の態様の外ディスク支持体として構成されている。入力要素220の少なくとも部分的に円板状の1区域222はハブ223に続き、半径方向外方に延びている。入力要素220の少なくとも十分に円筒状の1区域221は少なくとも部分的に円板状のこの区域222に続き、軸線方向でケース壁GWとは逆方向に、内ディスクおよび外ディスクを有するクラッチBの1つのディスク束200を越えるまで延びている。円筒状区域221はその内径に、ディスク束200の外ディスクを受容するための1つの好適な連行断面を有する。ディスク束は大きな直径上で、変速機ケースGGの内径近傍に配置されている。
クラッチBを操作するための1つのサーボ機構はクラッチBの外ディスク支持体(220)の内部に配置されている。その際、このサーボ機構の1つのピストン214は外ディスク支持体‐区域222に隣接し、外ディスク支持体‐区域222と共にクラッチBのサーボ機構の1つの圧力室211を形成する。1つの相応する圧力供給部218を介してこの圧力室211に圧力が付加されるとピストン214はディスク200をケース壁GWとは逆方向に、ここで例えば皿ばねとして構成される戻し要素213の戻し力に抗して操作する。圧力供給部218は少なくとも一部では変速機ケース固定ハブGN内に延設されている。クラッチBは、後に詳しく説明する1つの動的圧力補償部も含む。
図4aで明らかなように、クラッチB、Eは構造群として入れ子式に相互接続されている。その際、クラッチEは少なくとも近似的に完全にクラッチBの1つのクラッチ室の内部に配置されており、このクラッチ室はクラッチBの外ディスク支持体220(クラッチシリンダ)によって形成される。クラッチEの外ディスクおよび覆いディスクを有する1つのディスク束500は空間的に見てほぼ完全にクラッチBのディスク束200の下方に配置されている。クラッチEの1つの入力要素520はケース壁GWとは逆方向に向かって開口した鉢の態様の外ディスク支持体として構成されている。この外ディスク支持体(520)の少なくとも十分に円筒状の1区域521の内径に、ディスク束500の外ディスクを受容するための1つの好適な連行断面が設けられている。
ケース壁GWに向き合うこの円筒状区域521の側でこの外ディスク支持体(520)の少なくとも部分的に円板状の1区域522が円筒状区域521に続き、‐クラッチBのピストン214および戻し要素213に隣接して‐半径方向内方に1つのハブ523にまで延びてこれと強固に結合されている。クラッチEの入力要素520を耐トルク性で入力軸ANに結合するこの例示的構成ではこのハブ523が入力軸ANと一体に、つまり入力軸ANの1つのハブ状区域として実施されている。しかし別の1構成においてハブ523は外ディスク支持体520の円板状区域522に強固に結合される個別の構造要素として構成しておくこともできる。それに加えて、図4aに示す実施例において入力軸ANのハブ523は1つの連行断面を有し、この連行断面を介してクラッチBの入力要素220のハブ223は入力軸ANと形状接合式に結合されている。
クラッチEを操作するための1つのサーボ機構はクラッチEの外ディスク支持体(520)の内部に配置されている。その際、このサーボ機構の1つのピストン514は外ディスク支持体‐区域522に隣接し、外ディスク支持体‐区域522と共にクラッチEのサーボ機構の1つの圧力室511を形成する。1つの相応する圧力供給部518を介してこの圧力室511に圧力が付加されるとピストン514はディスク500をケース壁GWとは逆方向に、ここで例えば皿ばねとして構成される戻し要素513の戻し力に抗して操作する。つまり両方のクラッチB、Eの操作方向は同じである。圧力供給部218は少なくとも一部では変速機ケース固定ハブGN内に延設されている。
既に述べたように、両方のクラッチB、Eの入力要素220、520は常に入力軸ANの回転数で回転する。圧媒を充填した圧力室211、511の回転に基づく各動的圧力を補償するために、両方のクラッチB、E用に1つの動的圧力補償部が設けられている。このためクラッチBが1つの圧力補償室212を有し、この圧力補償室は圧力室211とは反対のピストン214の側に配置され、ピストン214とハブ219の1区域とクラッチEの外ディスク支持体520とによって形成される。つまりクラッチBのピストン214はクラッチEの外ディスク支持体520に向かって軸線方向摺動可能に密封されてもいる。圧力補償室212は潤滑剤供給部219を介して無圧で充填される。クラッチEの動的圧力補償用に設けられる1つの圧力補償室512は圧力室511とは反対のピストン514の側に配置されており、ピストン514と1つの堰円板515とによって形成される。その際、ピストン514と堰円板515は相互に軸線方向摺動可能に密封されており、堰円板515は軸線方向で入力軸ANに、図示実施例ではクラッチEの戻し要素513の予張力を介して固定されており、この予張力によって堰円板515は対応する入力軸‐溝内に係合する止め輪の方に加圧される。
必須の入力軸ANの回転数測定のために通常構造様式の1つの相応する入力回転数センサNANが設けられており、このセンサはクラッチBの入力要素220の外径の1つの相応に構成される伝送器断面を主に非接触式に走査する。
クラッチBの1つの出力要素230は内ディスク支持体として構成され、ディスク束200の覆いディスクを受容するための1つの好適な連行断面をその外径に設けられた1つの円筒状区域231と1つの円板状区域232とを備えている。この円板状区域はピストン214とは反対の側で円筒状区域231に続き、半径方向内方に1つの中空ハブ233にまで延びてこれと強固に結合されている。この中空ハブ233は軸線方向でクラッチBとは反対の方向に延び、ここでは例示的に1つの連行断面を介して1つの太陽歯車軸SOW1と結合されて、クラッチBの出力要素230を第1遊星歯車組RS1の太陽歯車SO1と運動学的に連結している。つまりクラッチBの出力要素230は軸線方向でクラッチEのディスク束500に完全に被さる。
クラッチEの1つの出力要素530は内ディスク支持体として構成されている。この内ディスク支持体(530)の1つの円筒状区域531は少なくとも部分的に軸線方向で堰円板515の上方を延び、ディスク束500の覆いディスクを受容するための1つの好適な連行断面をその外径に有する。ピストン514とは反対の円筒状区域531の側で内ディスク支持体(530)の1つの円板状区域532は円筒状区域531に続き、‐クラッチBの内ディスク支持体(230)の円板状区域232に平行に隣接して‐半径方向内方に1つのキャリヤ軸STW1にまで延びてこれと強固に結合されている。内ディスク支持体530とキャリヤ軸STW1との間のこの結合は当然に形状接合式に実施しておくこともできる。キャリヤ軸STW1はクラッチEの出力要素530と第1遊星歯車組RS1のキャリヤST1との運動学的連結を引き受ける。その際キャリヤ軸STW1は中空軸として実施され、一方で軸線方向においてクラッチBもしくは太陽歯車軸SOW1の出力要素のハブ233の内部に延設されてこれに対して中心において挿通され、他方で入力軸ANが中心で挿通される。
さらに変速機ケースGGの内部空間の方向に見て、つまり両方のクラッチB、Eを有する相互接続されたクラッチ装置のケース壁GWとは反対の側で、1つのケース中間壁GZがこのクラッチ装置に続いている。その際、このケース中間壁GZはクラッチBのディスク束200と出力要素230の円板状区域232とに直接隣接している。半径方向で入れ子式に延設される3つの軸SOW1、STW1、ANがケース中間壁GZに対して中心において挿通される。
図4aでさらに明らかとなるように、両方のブレーキD、Cは空間的に見て上下に配置されており、ブレーキDは空間的に見て両方のブレーキC、Dの外側切換要素である。ブレーキDの外ディスクおよび覆いディスクを有する1つのディスク束400は両方のクラッチB、Eとは相反するケース中間壁GZの側で軸線方向でケース中間壁GZに隣接している。変速機ケースGGはこの空間的区域内で同時にブレーキDの外ディスク支持体の機能を引き受け、このためその内径に、ディスク束400の外ディスクを受容するための1つの好適な連行断面を有する。5つの全切換要素のうちコンセプトに起因して最も強い静的荷重を受けるブレーキD用に極力大きなディスク直径がこうして達成される。ブレーキDの外ディスク支持体は当然に個別の構造要素として実施しておくこともでき、その場合この構造要素は好適なトルク伝達手段を介して変速機ケースGGと結合されている。
ブレーキDの1つのサーボ機構はケース中間壁GZに一体化されている。このサーボ機構の1つのピストン414は軸線方向摺動可能にケース中間壁GZの1つの相応するピストン室内に配置され、これと共に1つの圧力室411を形成する。ブレーキDを操作するために圧力室411はケース中間壁GZにやはり一体化された1つの圧媒供給部418を介して圧媒を充填され、これによりピストン414はブレーキDのディスク400を、ここで例示的に皿ばねとして実施される1つの戻し要素413の戻し力に抗して、ケース壁GWとは反対の方向に向かって操作する。
ブレーキDの1つの入力要素420は円筒状内ディスク支持体として構成され、空間的に見て少なくとも十分に半径方向でブレーキDのディスク束400の下方に配置されている。その円筒状区域421の外径に、ディスク束400の覆いディスクを受容するための1つの好適な連行断面が設けられている。ブレーキDの内ディスク支持体(420)が第1遊星歯車組RS1のキャリヤST1に運動学的に連結されている。このため円筒状区域421はピストン414もしくはケース中間壁GZとは反対のディスク束400の側でキャリヤST1の1つの第1(原動機側)キャリヤ板STB11と結合されており、ブレーキDの内ディスク支持体(420)とキャリヤ板STB11はここでは例示的に一体に実施されている。別の1構成において内ディスク支持体420とキャリヤ板STB11は当然に個別の部材として実施しておくこともでき、その場合これらの部材は互いに形状接合式または摩擦接合式または素材接合式に結合されている。
ブレーキCは空間的に見て完全に半径方向でブレーキDの下方に配置されている。その際、ブレーキCの外ディスクおよび覆いディスクを有するディスク束300は軸線方向に見て少なくとも十分に半径方向でブレーキDのディスク束400の下方に配置されている。つまりブレーキDの入力要素420はブレーキCのディスク束300に被さる。ブレーキCの1つの出力要素330は外ディスク支持体として構成され、ディスク束300の外ディスクを受容するための1つの好適な連行断面をその内径に有する1つの円筒状区域331を備えている。設計上簡単な仕方でこの外ディスク支持体330は円筒状突起としてケース中間壁GZに一体化されており、この突起は半径方向でブレーキDのディスク束400の下方を軸線方向で第1遊星歯車組RS1の方向に延びている。
ブレーキCの1つのサーボ機構は、ブレーキDのサーボ機構の半径方向下方で、やはりケース中間壁GZに一体化されている。ブレーキCのサーボ機構の1つのピストン314は軸線方向摺動可能にケース中間壁GZの1つの相応するピストン室内に配置され、これと共に1つの圧力室311を形成する。つまりブレーキCのピストン314は半径方向でブレーキDのピストン414の下方に配置されている。ブレーキCを操作するために圧力室311はケース中間壁GZにやはり一体化される1つの圧媒供給部318を介して圧媒を充填され、これによりピストン314はブレーキCのディスク300を、ここで例示的に皿ばねとして実施される1つの戻し要素313の戻し力に抗して、ケース壁GWとは反対方向に向かって操作する。つまり両方のブレーキC、Dの操作方向は同じである。
ブレーキCの1つの入力要素320は円筒状内ディスク支持体として構成され、空間的に見て少なくとも十分に半径方向でブレーキCのディスク束300の下方に配置されており、ディスク束300の覆いディスクを受容するための1つの好適な連行断面をその外径に有し、かつピストン314もしくはケース中間壁GZとは反対のディスク束300の側で第1遊星歯車組RS1の太陽歯車SO1に運動学的に連結されている。図4aに示す例示的設計においてブレーキCの内ディスク支持体(320)はこのため、既に述べたようにケース中間壁GZに対して中心において挿通される太陽歯車軸SOW1と強固に結合されている。図示実施例においてこの太陽歯車軸SOW1は一方でブレーキCとは反対のケース中間壁GZの側に配置されるクラッチBの出力要素230のハブ233と形状接合式に結合され、他方でブレーキCのディスク束300のケース中間壁GZとは相反する側で第1遊星歯車組RS1の太陽歯車SO1と結合されている。ブレーキCの内ディスク支持体320と太陽歯車SO1とクラッチBの出力要素230との間のトルク伝達結合は当然に設計上別の態様に実施し、例えばブレーキCの内ディスク支持体と太陽歯車軸との間を形状接合式に結合し、および/または第1遊星歯車組RS1の太陽歯車と太陽歯車軸とを一体に構成し、および/またはクラッチBの出力要素のハブと太陽歯車軸とを一体に構成しておくこともできる。
図4aから明らかとなるように、4つの切換要素B、E、C、Dに関して提案されたように自動変速機の原動機に向き合う第1遊星歯車組RS1の側で一緒に部材を配置することによって、強い熱的もしくは静的荷重を受ける両方の切換要素B、Dに関して最適な構造寸法においてごくコンパクトな変速機構造が得られる。
次に図4bは図4による本発明に係る構造例の出力側部分断面を示す。第1遊星歯車組RS1のキャリヤST1が1つの第2キャリヤ板STB12を有し、このキャリヤ板は第1キャリヤ板STB11とは相反する遊星歯車PL1の側に配置されている。出力側に配置されるこの第2キャリヤ板STB12は、第1遊星歯車組RS1の太陽歯車SO1に中心で完全に挿通されるキャリヤ軸STW1と形状接合式に結合されている。その際、キャリヤ軸STW1はキャリヤ板STB12の領域において入力軸ANで支持されている。
出力部の方向に見て第2遊星歯車組RS2は軸線方向で第1遊星歯車組RS1に直接続いている。遊星歯車PL2を有する第2遊星歯車組RS2のキャリヤST2は軸線方向で第1遊星歯車組RS1の第2キャリヤ板STB12に隣接している。第1遊星歯車組RS1の第2キャリヤ板STB12はその外径で第2遊星歯車組RS2の内ば歯車HO2と強固に結合されている。第2遊星歯車組RS2の太陽歯車SO2は入力軸ANと形状接合式に結合されており、入力軸ANは太陽歯車SO2に中心で完全に挿通され、第3遊星歯車組RS3の下にまで延びている。この遊星歯車組は出力部の方向に見て軸線方向で第2遊星歯車組RS2に直接続いている。
第2遊星歯車組RS2のキャリヤST2は第3遊星歯車組RS3に向き合うその側に1つのキャリヤ板STB2を有し、このキャリヤ板に、遊星歯車PL3を有する第3遊星歯車組RS3のキャリヤST3が軸線方向で隣接している。第2遊星歯車組RS2のキャリヤ板STB2はその外径で第3遊星歯車組RS3の内ば歯車HO3と強固に結合されている。キャリヤ板STB2に隣接するキャリヤST3は半径方向内方に入力軸ANにまで延びてそこで支持され、第3遊星歯車組RS3の太陽歯車SO3に中心で完全に挿通され、第2遊星歯車組RS2とは反対のその側で1つの好適な連行断面を介して自動変速機の出力軸ABと形状接合式に結合されている。その際、太陽歯車SO3は太陽歯車SO3に対して中心において挿通されるキャリヤST3の円筒状区域で支持されている。太陽歯車SO3とキャリヤST3とのこの半径方向軸受装置は軸線方向に見て少なくとも一部では入力軸ANとキャリヤST3との前記半径方向軸受装置の半径方向上方に延びており、これにより全体として良好な半径方向力の支えが達成される。
さらに、第3遊星歯車組RS3のキャリヤST3は第2遊星歯車組RS2とは反対のその側に1つのキャリヤ板STB3を有し、このキャリヤ板は半径方向外方に、内ば歯車HO3よりも大きな直径にまで延びている。このキャリヤ板STB3はその外径で1つの円筒ZYL内に形状接合式に吊り掛けられている。この円筒ZYLは軸線方向で第1遊星歯車組RS1の内ば歯車HO1から第3遊星歯車組RS3の内ば歯車HO3を越えるまで延び、内ば歯車HO1と強固に結合されている。つまり円筒ZYLは軸線方向において第1および第2遊星歯車組RS1、RS2に半径方向で完全に被さる。つまり出力軸ANに対する内ば歯車HO1のトルク結合は第3遊星歯車組RS3のキャリヤST3と、キャリヤST3が軸線方向において第3遊星歯車組RS3の太陽歯車SO3の下方で中心で挿通されていることとを介して行われる。内ば歯車HO1と円筒ZYLとの間のトルク伝達結合は当然に設計上別の態様に、例えば内ば歯車HO1と円筒ZYLとの一体な実施としてまたは形状接合式結合として、実施しておくこともできる。同様に、円筒ZYLとキャリヤ板STB3との間のトルク伝達結合も当然に設計上別の態様に、例えば円筒ZYLとキャリヤ板STB3とを単一部分で実施しまたは素材接合式結合として、実施しておくこともできる。
ここで入力軸ANと同軸で延設される出力軸ABは変速機ケースGGの1つの出力側壁内で支持され、出力軸に連動接続されたここには図示しない駆動系統の方向でこの壁に挿通されている。変速機ケースGG内で出力軸ABの剛性支持を達成するために2つの軸受が比較的大きな軸線方向距離を置いて設けられており、第3遊星歯車組RS3に隣り合う軸受がケース突起の表面もしくは内部に配置されており、この突起は変速機ケースGGの出力側壁から出発して軸線方向で変速機ケースGGの内部空間内に第3遊星歯車組RS3の方向に延びている。出力軸ABの回転数を簡単に測定するために通常構造様式の1つの回転数センサNABが設けられており、このセンサは円筒ZYLの外径の相応に構成される1つの伝送器断面を主に非接触式に走査する。出力軸ABの絶対的回転数を補足してその回転方向も判定するために、このような2つの出力軸回転数センサ、もしくは2つのセンサを組合せた1つの出力回転数センサを当然設けておくこともできる。
図4bから容易にわかるように、3つの遊星歯車組RS1、RS2、RS3を1列に並べたこの配置はきわめてコンパクトで、製造技術上きわめて好ましい。
ブレーキAは空間的に見て第2遊星歯車組RS2とは反対の第3遊星歯車組RS3の側に、つまり変速機ケースGGの出力側に配置されている。その場合、ブレーキAの外ディスクおよび覆いディスクを有する1つのディスク束100は軸線方向で第3遊星歯車組RS3のキャリヤ板STB3に直接隣接している。第3遊星歯車組RS3の太陽歯車SO3は第2遊星歯車組RS2とは反対のその側でブレーキAの内ディスク支持体として構成される1つの入力要素120と、図示実施例では溶接結合によって、結合されている。
別の1構成においてブレーキAの入力要素120は太陽歯車SO3の相応に構成される1つの連行断面内に吊り掛けておくこともできる。ここでは変速機出力部の方向に開口した鋼板鉢として構成される入力要素120はその円筒状区域121に、ディスク束100の覆いディスクを受容するための1つの連行断面を有する。その際このディスク束100は比較的大きな直径上に、空間的に見てほぼ第3遊星歯車組RS3の内ば歯車HO3の直径上に配置されている。この領域において変速機ケースGGはディスク束100の外ディスクを受容するための1つの連行断面を有し、つまり製造技術および組立技術上好ましいことに同時にブレーキA用外ディスク支持体の機能を引き受ける。別の1構成においてブレーキA用に1つの個別の外ディスク支持体を当然設けておくこともでき、その場合この支持体は好適な手段を介して変速機ケースと結合されている。
ブレーキAの1つのサーボ機構は製造技術および組立技術上好ましいことにやはり変速機ケースGGに直接一体化されている。このため変速機ケースGGの出力側外壁は1つの相応するピストン室もしくは圧力室111とこの圧力室111用の相応する圧媒通路118とを有する。このピストン室内でブレーキAのサーボ機構の1つの圧力付加可能なピストン114が摺動可能に支持されている。圧力室111に圧力が付加されるとこのピストン114はブレーキAのディスク100を、ここで例示的に皿ばねとして実施される戻し要素113の戻し力に抗して、軸線方向で第3遊星歯車組RS3の方向に操作する。別の1構成において、変速機ケースの出力側外壁が変速機ケースに結合された個別のケースカバーとして実施され、例えばブレーキAのサーボ機構もブレーキAの外ディスクも受容できるようにすることもできる。
図4aと図4bから明らかとなるように、変速機構造要素を軸線方向で相互に支えるために軸線方向においてハブGNと入力軸ANのハブ状区域523との間、入力軸ANとキャリヤ軸STW1との間、キャリヤ軸STW1とクラッチBの出力要素230の太陽歯車軸SOW1に結合されたハブ233との間、太陽歯車SO1とキャリヤ板STB12との間、キャリヤ板STB12と太陽歯車SO2との間、太陽歯車SO2とキャリヤ板STB2との間、キャリヤ板STB2とキャリヤST3との間、キャリヤST3と太陽歯車SO3との間、そして太陽歯車SO3と変速機ケースGGとの間に各1つのスラスト軸受が設けられている。
次に図5は、本発明に係る課題解決について例示的に第2の略部材配置を示す。その際本発明に係るこの第2部材配置は3つの遊星歯車組RS1〜RS3と5つの切換要素A〜Eとの先に図2を基に説明した運動学的連結と図3を基に説明した本発明に係る第1部材配置とから出発する。入力軸ANと出力軸ABとの同軸配置、1列に並べて配置される3つの遊星歯車組RS1、RS2、RS3を有する中央変速機部分、そして両方の遊星歯車組RS1、RS2とは反対の第3遊星歯車組RS3の側へのブレーキAの配置は、図5では図3からそのまま引き継がれた。また、別の4つの切換要素B〜Eは図3におけると同様に両方の遊星歯車組RS2、RS3とは反対の第1遊星歯車組RS1の側に、つまり並べて配置される3つの遊星歯車組RS1〜RS3の切換要素Aとは相反する側に配置されている。図5で提案された部材配置は標準原動機内の駆動系統用に例示的に構想されたものであるので、4つの切換要素B、C、D、Eは自動変速機の入力側に配置され、切換要素Aは図3におけるように自動変速機の出力側に配置されている。フロント横置原動機を実現するための基本的に可能な変更態様については後になお言及される。
図5で明らかとなるように、図3とは異なりいまやケース中間壁が設けられていない。依然として両方のブレーキC、Dは空間的に見て上下に配置されており、ブレーキDは両者の空間的に外側の切り替え要素を形成するが、しかしいまや、変速機ケースGGの原動機側外壁を形成するケース壁GWに直接隣接している。ブレーキDのディスク400は軸線方向に見て少なくとも部分的に半径方向でブレーキCのディスク300の上方に配置されている。図5に示す実施例においてケース壁GWは同時に両方のブレーキD、C用外ディスク支持体として構成されている。ブレーキDのディスク束400の外ディスク用の1つの相応する連行断面は極力大きな直径で、変速機ケースGGの内部空間内に突出するケース壁GWの1つの第1円筒状突起の内径に設けられている。
ブレーキDのサーボ機構410はケース壁GWに一体化されており、ディスク400を軸線方向で第1遊星歯車組RS1の方向に操作する。ブレーキCのディスク束300の外ディスク用の1つの相応する連行断面はケース壁GWの1つの第2円筒状突起の内径に設けられており、この突起はサーボ機構410とブレーキDのディスク400との半径方向下方を軸線方向で変速機ケースGGの内部空間内に延びている。ブレーキCのサーボ機構310はケース壁GWの第2円筒状突起の半径方向下方でやはりケース壁GWに一体化されており、ディスク300を軸線方向で第1遊星歯車組RS1の方向に操作する。この構成に相応してブレーキDの入力要素420もブレーキCの入力要素320もそれぞれ内ディスク支持体として構成されている。その際、ブレーキCの内ディスク支持体320はケース壁GWの1つのハブGNで支持されており、このハブは‐ケース壁GWのディスク連行断面を備えた両方の円筒状突起と同様に‐軸線方向で第1遊星歯車組RS1の方向に変速機ケースの内部空間内に延びている。
別の1構成において、ブレーキDの外ディスク支持体がケース壁GWにではなく変速機ケースGGに一体化され、その場合この変速機ケースがブレーキDの外ディスク用に1つの相応する連行断面を有するようにすることもできる。ブレーキDの外ディスク支持体は当然に個別の部材として実施しておくこともでき、その場合この部材は好適な手段を介してケース壁GWまたは変速機ケースGGとトルク伝達的に結合されている。ブレーキCの外ディスク支持体も当然に個別の部材として実施しておくことができ、その場合この部材は好適な手段を介してケース壁GWとトルク伝達的に結合されている。
なお別の1構成において、ブレーキDの入力要素および/またはブレーキCの入力要素を内ディスク支持体としてではなく、外ディスク支持体として実施しておくこともでき、その場合ケース壁GWは各ディスク束の内ディスク用の1つの相応する連行断面を有する。
図3におけると同様に図5でも両方のクラッチB、Eは入れ子式に相互接続されており、クラッチEは完全にクラッチBの1つのクラッチ室の内部に配置されており、このクラッチ室はクラッチBの1つのクラッチシリンダによって形成される。図3とは異なり、入れ子式に相互接続されるこれら両方のクラッチB、Eは空間的に見ていまや第1遊星歯車組RS1に隣り合わせて、軸線方向で両方の上下に配置されるブレーキC、Dと第1遊星歯車組RS1との間に配置されている。
その場合クラッチEの入力要素520は第1遊星歯車組RS1の方向に向かって開口した鉢の態様の外ディスク支持体として構成されている。この鉢(520)の底は入力軸ANと結合され、一部ではケース壁GWのハブGNに隣接している。この鉢(520)の円筒面の内径で1つの好適な連行断面がクラッチEのディスク束500の外ディスクを受容する。クラッチEのサーボ機構510は軸線方向で鉢の底に直接隣接してこの鉢の内部に配置されており、ディスク500を軸線方向で第1遊星歯車組RS1の方向に操作する。相応にクラッチEの出力要素530は少なくとも十分に円板状の内ディスク支持体として構成されており、この内ディスク支持体は軸線方向に見て半径方向でディスク束500の下方に配置されており、かつ半径方向内方に、図3から周知のキャリヤ軸STW1にまで延びてこれと結合されている。第1遊星歯車組RS1に対して中心において挿通されるキャリヤ軸STW1は図3におけると同様に、内部に入力軸ANの延設される中空軸として実施されており、クラッチEと第1遊星歯車組RS1のキャリヤST1とこのキャリヤST1に結合された第2遊星歯車組RS2の内ば歯車HO2とブレーキDとの間に運動学的結合を実現する。
クラッチBの入力要素220とクラッチEの入力要素520は共通する部材としてまとめられている。その場合クラッチEの外ディスク支持体(520)は同時にクラッチBの内ディスク支持体(220)である。このためクラッチEの鉢状外ディスク支持体(520)の円筒状区域の外径に付加的に、クラッチBのディスク束200の覆いディスクを受容するための1つの好適な連行断面が設けられている。クラッチBのディスク200は軸線方向に見て少なくとも部分的に半径方向でクラッチEのディスク500の上に配置されている。クラッチBの出力要素230は相応に両側を主として閉じられた円筒の態様の外ディスク支持体として構成されている。この外ディスク支持体(230)がクラッチBの前記クラッチ室を形成し、このクラッチ室の内部にクラッチBが配置されている。
幾何学上、クラッチBの出力要素230は1つの少なくとも十分に円筒状の区域231と2つの少なくとも十分に円板状の区域232、234とを有する。円筒状区域231はその内径にディスク束200の外ディスクを受容し、一方でディスク束200の上方で軸線方向において第1遊星歯車組RS1の方向にディスク200を越えるまで、他方で軸線方向においてケース壁GWの方向でブレーキCのディスク束300に至るまで延びている。第1円板状区域232は第1遊星歯車組RS1に向き合うその側で円筒状区域231に続き、半径方向内方に、図3から周知の太陽歯車軸SOW1にまで延びてこれと結合されている。太陽歯車軸SOW1は図3におけると同様に、キャリヤ軸STW1を支持する中空軸として実施されており、クラッチBと第1遊星歯車組RS1の太陽歯車SO1との間に運動学的結合を実現する。図5に示唆したように、クラッチBの出力要素230の第1円板状区域232はその外径で主にクラッチBの出力要素230の円筒状区域231に吊り掛けられており、従って太陽歯車軸SOW1のフランジ状区域と解釈することもできる。出力要素230の第2円板状区域234はケース壁GWもしくはディスク300に向き合うその側で円筒状区域231に続き、半径方向内方にハブ233にまで延びてこれと結合されている。このハブ233は回動可能にケース壁GWのケース固定ハブGNで支持され、ブレーキCの円板状入力要素320(内ディスク支持体)と結合されている。つまりクラッチBの出力要素230の第2円板状区域234は少なくとも一部ではブレーキCの入力要素320(内ディスク支持体)と平行に隣接して延設されている。
クラッチBのサーボ機構210は円筒状出力要素230によって形成されるクラッチBのクラッチ室の内部にやはり配置され、軸線方向でその第2円板状区域234に隣接し、一部では半径方向でその円筒状区域231に隣接し、クラッチBのディスク200を軸線方向で第1遊星歯車組RS1の方向に操作する。その際クラッチBのサーボ機構210はクラッチEのサーボ機構510と同様にやはり常に入力軸ANの回転数で回転する。
別の1構成において、クラッチBのサーボ機構がクラッチBのディスクの第1遊星歯車組RS1に向き合う側に配置され、ディスクを第1遊星歯車組RS1とは逆方向に操作するようにすることもできる。その場合、クラッチBのサーボ機構は太陽歯車軸SOW1の回転数で回転し、つまり停止することもできる。他の1構成において、クラッチEのサーボ機構がクラッチEのディスクの第1遊星歯車組RS1に向き合う側に配置され、ディスクを第1遊星歯車組RS1とは逆方向に操作するようにすることもできる。その場合、クラッチEのサーボ機構は常にキャリヤ軸STW1の回転数で回転する。
図5でさらに明らかとなるように、ブレーキDのここで例示的に内ディスク支持体として構成される入力要素420は円筒として実施され、軸線方向においてクラッチBの出力要素230に、従ってクラッチBに半径方向で完全に被さる。クラッチBの出力要素230の第1円板状区域232の第1遊星歯車組RS1に向き合う側でブレーキDの円筒状内ディスク支持体(420)は半径方向内方に第1遊星歯車組RS1のキャリヤST1にまで延びてこれと結合されている。
次に図6を基に説明する実際に実施された変速機構造では、3つの単一遊星歯車組RS1、RS2、RS3および5つの切換要素A〜Eの運動学的連結と、変速機ケースGGの内部での互いに相対的な空間的配置は図5に略示した略図に基本的に一致する。この実施例において入力軸ANと出力軸ABが同軸で配置されていることに合わせて、自動変速機は標準駆動装置を備えた自動車用に設けられている。図示改善のために変速機断面は図6aと図6bの2つの図の2つの部分断面に分割されており、(図示しない)原動機に向き合う自動変速機部分は図6aに示され、自動変速機の出力側部分は図6bに示してある。
図6aで明らかとなるように、ケース壁GWは変速機ケースGGとねじ止めされている。ケース壁GWは自動変速機の1つの外壁を形成し、自動変速機の(ここでは簡略化のため図示しない)原動機に向き合っている。このケース壁GWに例えば1つの‐ここには簡略化のため図示しない‐オイルポンプを一体化しておくことができ、このオイルポンプを介して自動変速機に潤滑剤が供給され、自動変速機の切換要素に圧媒が供給される。原動機に連動接続された入力軸ANはケースハブGNの領域でケース壁GWに対して中心において挿通される。このケースハブGNは軸線方向で自動変速機の内部空間内にまで延びている。クラッチBの出力要素230のハブ233はハブGNの上方に配置され、このハブGN上で回動可能に支持されている。クラッチBの出力要素230を支持する機能とクラッチBのサーボ機構用に圧媒および潤滑剤を供給する機能の他に、ハブ233は同時にブレーキC用内ディスク支持体の機能を引き受ける。このためケース壁GWに向き合うハブ233の1つの円筒状区域は同時に、ブレーキCのディスク束300の覆いディスクを受容するための1つの好適な連行断面を有するブレーキCの入力要素(内ディスク支持体)の円筒状区域321を形成する。つまりディスク300は軸線方向に見て少なくとも一部では半径方向でクラッチBの出力要素230のハブ233の上方に配置されている。
ブレーキC用外ディスク支持体の機能はケース壁GWが引き受ける。このためケース壁GWの1つの円筒状突起がブレーキCのディスク300の半径方向上方で軸線方向において自動変速機の内部空間内に延び、その内径にはディスク束300の外ディスクを受容するための1つの好適な連行断面を有する。ブレーキCのサーボ機構がやはりケース壁GWに一体化されており、このサーボ機構の1つのピストン314は軸線方向摺動可能にケース壁GWの相応する1つのピストン室内に配置されている。その際ピストン314とケース壁GWが1つの圧力室311を形成し、この圧力室は1つの圧媒供給部318を介して圧媒を充填可能である。圧力室311に圧力が付加されるとピストン314はブレーキCのディスク300をケース壁GWとは逆方向に、ブレーキCのサーボ機構のここで例示的に皿ばねとして構成される戻し要素313の戻し力に抗して操作する。
ブレーキDはブレーキCの上方に配置されており、ブレーキDのディスク400はブレーキCのディスク300よりも大きな直径を有する。図6aからわかるように、両方のブレーキD、Cのディスク400、300は図5とは異なり上下に配置されるのでなく、いまや軸線方向でずらされており、ディスク束400はディスク束300よりも第1遊星歯車組RS1近傍に配置されている。ブレーキDのサーボ機構は‐ブレーキCのサーボ機構と同様に‐ケース壁GWに一体化されている。その場合ブレーキDのこのサーボ機構の1つのピストン414は軸線方向においてケース壁GWの円筒状突起の半径方向上方に配置されており、この突起の下にブレーキCのディスク束300も配置されている。ピストン414は軸線方向摺動可能にケース壁GWの相応する1つのピストン室内に配置されている。その際ピストン414とケース壁GWが1つの圧力室411を形成し、この圧力室は1つの圧媒供給部418を介して圧媒を充填可能である。圧力室411に圧力が付加されるとピストン414はブレーキDのディスク400をケース壁GWとは逆方向に、ブレーキDのサーボ機構のここで例示的に皿ばねとして構成される戻し要素413の戻し力に抗して操作する。ブレーキDの内ディスク支持体として構成される入力要素420の幾何学的構成には後に言及される。
第1遊星歯車組RS1の方向に見てクラッチBは上下に配置される両方のブレーキC、Dに軸線方向で続いている。その場合クラッチBの出力要素230は両方のブレーキC、Dのディスク束300、400に直接隣り合っている。幾何学上、クラッチBの外ディスク支持体として実施される出力要素230は両側で主として閉じた円筒として構成され、1つの少なくとも十分に円筒状の区域231と2つの少なくとも十分に円板状の区域232、234とを備えている。
円筒状区域231はその内径でクラッチBのディスク束200の外ディスクを受容し、一方でディスク束200の上方で軸線方向において第1遊星歯車組RS1の方向にディスク200を越えるまで、他方で軸線方向においてケース壁GWの方向にブレーキCのディスク束300に至るまで延びている。出力要素230の第2円板状区域234はケース壁GWもしくはディスク300に向き合うその側で円筒状区域231に続き、半径方向内方に前記ハブ233にまで延びてこれと結合されている。その際、クラッチBの出力要素230の円筒状区域231および第2円板状区域234の外輪郭は両方のブレーキC、Dの直接隣接するディスク束300、400の空間的位置に適合されており、これによりディスク束400の領域にこの外輪郭の曲折推移が生じる。既に述べたように、ハブ233は回動可能にケース壁GWのケース固定ハブGNで支持され、ブレーキCの内ディスク支持体(320)と結合されている。
図6aで明らかとなるように、出力要素230の円筒状区域231と第2円板状区域234とハブ233は1つの共通する部材、つまりクラッチBの外ディスク支持体を形成する。幾何学上、この外ディスク支持体は第1遊星歯車組RS1の方向で開口した鉢の形状を有する。クラッチBのこの外ディスク支持体の第1遊星歯車組RS1に向き合う側で、クラッチBの出力要素230の第1円板状区域232を形成する1つの円板状構造要素は形状接合式に鉢に結合されている。この(円筒状区域231と第1円板状区域232との間の)形状接合式結合は望ましくはディスク束200の外ディスクの歯断面と同じピッチの1つの連行断面であり、つまり組立易くて製造技術上好ましい。板部品として実施される円板状構造要素232は‐第1遊星歯車組RS1の入力側キャリヤ板STB11に平行に隣接して‐半径方向内方に第1遊星歯車組RS1の太陽歯車SO1にまで延び、図示実施例においてその内径が溶接結合を介してこの太陽歯車SO1と強固に結合されている。つまりここでは製造技術上有利なことに‐図3とは異なり‐介装される1つの太陽歯車軸(SOW1)が省かれる。
クラッチBの出力要素230の円筒状区域231と第2円板状区域234とハブ233とからなる外ディスク支持体がクラッチBの1つのクラッチ室を形成し、このクラッチ室の完全に内部にクラッチBのサーボ機構もクラッチEも配置されている。
クラッチBのこのサーボ機構は、クラッチBのディスク200を操作するための1つのピストン214と1つの戻し要素213との他に、動的圧力補償用の1つの堰円板215も含む。ハブ233と区域234、231はピストン214を軸線方向摺動可能に収容する1つのピストン室と、ピストン214と共に1つの圧力室211とを形成し、この圧力室は1つの圧媒供給部218を介して圧媒を充填可能である。圧力室211に圧力が付加されるとピストン214はディスク200を軸線方向で第1遊星歯車組RS1の方向に戻し要素213の戻し力に抗して操作する。戻し要素213はここで例示的に皿ばねとして実施され、堰円板215を介してハブ233で支えられる。戻し要素213は当然に例えば環状ばねまたは環状ばね束として実施しておくこともできる。
常に第1遊星歯車組RS1の太陽歯車SO1の回転数で回転する圧力室211の動的クラッチ圧力を補償するために1つの圧力補償室212が設けられており、この圧力補償室は第1遊星歯車組RS1に向き合うピストン214の側に配置され、ピストン214とこのピストン214に向かって軸線方向摺動可能に密封された堰円板215とによって形成される。この圧力補償室212は1つの潤滑剤供給部219を介して潤滑剤が無圧で充填され、圧力室211と同じ回転のゆえに反力を発生する。この反力は圧力室211の動的圧力とは逆にピストン214に作用し、その際この動的圧力を主に近似的に補償する。
クラッチBの動的圧力補償(圧力補償室212)の潤滑剤供給は入力軸ANの内部の1つの中央穴から行われる。クラッチBの圧力室211の圧媒供給部は少なくとも一部ではケース壁GWのケース固定ハブGNの内部に延設されている。
第1遊星歯車組RS1の方向に見てクラッチEの入力要素520は軸線方向においてクラッチBのサーボ機構の堰円板215に続く。幾何学上この入力要素520は鉢として構成され、遊星歯車組RS1に向かって開口し、クラッチE用外ディスク支持体の機能を引き受ける。入力要素520の1つの円板状区域522はその内径において入力軸ANの1つのフランジ状段差で入力軸ANと強固に、図示実施例では溶接結合を介して、結合されている。軸線方向で堰円板215に直接隣接して、円板状区域522は半径方向外方に、クラッチBのディスク200の内径もしくはクラッチEのディスク500の外径にほぼ一致する直径にまで延びている。クラッチEの入力要素520の1つの円筒状区域521はその外径で円板状区域522に続き、軸線方向においてほぼクラッチBの出力要素230の第2円筒状区域231にまで、つまりクラッチBの外ディスク支持体によって形成されるクラッチ室の縁にまで延びている。この円筒状区域521はその内径にクラッチEのディスク束500の外ディスクを受容するための1つの好適な連行断面を有する。
同時にクラッチEの入力要素520の円筒状区域521はその外径に、クラッチBのディスク束200の覆いディスクを受容するための1つの好適な連行断面を有する。それとともにクラッチEの入力要素520は同時にクラッチBの入力要素220もしくは内ディスク支持体の機能を引き受ける。図6aで明らかとなるように、クラッチB、Eのディスク束200、500は空間的に見てほぼ完全に上下に配置されており、ディスク200の直径は‐その熱的負荷に相応して‐ディスク500よりも大きな直径を有する。
クラッチEのサーボ機構はクラッチEの外ディスク支持体(520)の内部に配置されている。クラッチB用と同様に、常に入力軸回転数で回転するクラッチE用にも1つの動的圧力補償部が設けられている。外ディスク支持体520と入力軸ANの1つのハブ状区域がクラッチBのサーボ機構の1つのピストン室もしくは圧力室511を形成し、この圧力室内にピストン514は軸線方向摺動可能に配置されている。この圧力室511は1つの圧媒供給部518を介して圧媒を充填可能である。圧力室511に圧力が付加されるとピストン514はクラッチEのディスク500を軸線方向で第1遊星歯車組RS1の方向に1つの戻し要素513の戻し力に抗して操作する。ここで例示的に再び皿ばねとして実施される戻し要素513は1つの堰円板515を介して入力軸ANで支えられる。この堰円板515自体はクラッチEの動的圧力補償部の一部であり、ピストン514に向かって軸線方向摺動可能に密封されており、かつピストン514と共に1つの圧力補償室512を形成する。この圧力補償室512は1つの潤滑剤供給部519を介して無圧で潤滑剤を充填され、圧力室511と同じ回転のゆえに反力を発生する。この反力は圧力室511の動的圧力とは逆にピストン514に作用し、その際この動的圧力を主に近似的に補償する。
クラッチEの動的圧力補償部(圧力補償室512)への潤滑剤供給はやはり入力軸AN内部の1つの中央穴から行われる。クラッチEの圧力室511への圧媒供給部は図示実施例において入力軸ANの1つの軸線方向穴を介して延設されているが、しかし少なくとも一部ではケース壁GWのケース固定ハブGNの内部に延設することができる。
クラッチEの出力要素530は円筒状内ディスク支持体として構成され、その外径に、ディスク束500の覆いディスクを受容するための1つの好適な連行断面を有する。出力要素530はその内径で図5から周知のキャリヤ軸STW1と、図示実施例では溶接結合を介して強固に結合されている。このキャリヤ軸STW1は入力軸ANの半径方向上方で軸線方向において変速機出力部の方向に延び、その際第1遊星歯車組RS1の太陽歯車SO1に完全に挿通されている。クラッチEとは反対の第1遊星歯車組の側でキャリヤ軸STW1は図6bから明らかなように第1遊星歯車組のキャリヤST1と結合されている。
図6aからさらにブレーキDの入力要素420の幾何学的構成が明らかとなる。内ディスク支持体として実施されるこの入力要素420は比較的大きな軸線方向伸長を有する円筒として構成されている。この内ディスク支持体(420)はケース壁GWに向き合うその側にディスク束400の覆いディスクを受容するための1つの好適な連行断面を有する。軸線方向で遊星歯車組RS1の方向へのさらなる推移においてブレーキDの内ディスク支持体(420)はこの場合クラッチBの出力要素230もしくは外ディスク支持体の円板状区域232に完全に被さり、第1遊星歯車組RS1の内ば歯車HO1の領域内にまで延びている。この領域内でブレーキDの内ディスク支持体(420)は第1遊星歯車組RS1のキャリヤ(ST1)の入力側キャリヤ板STB11と、図示実施例では形状接合式に結合されている。この結合は当然に摩擦接合式または素材接合式に実施しておくこともできる。
1列に並べて配置される3つの遊星歯車組RS1、RS2、RS3と変速機ケースGGの出力側に配置されるブレーキAとを有する自動変速機の図6bに示された出力側部分は図4bを基に詳しく述べた第1構造例のものに実質的に一致しており、ここでは詳細な説明は十分に省くことができる。図4bとの僅かな違いはブレーキAの内ディスク支持体として構成される入力要素120の幾何学的実施にあり、この内ディスク支持体(120)の円板状区域122の輪郭が変更されている。図4bとのさらなる違いはいまや第3遊星歯車組RS3のキャリヤST3と共に一体に構成された出力軸ABの構成に関係している。付加的細部として図6bに示唆されている1つのパーキング歯車PSRは第3遊星歯車組RS3のキャリヤ板STB3と強固に結合されている。周知の如くにこのようなパーキング歯車PSRはその周面に配設される歯を有し、出力軸ABを鎖錠するための相応に構成された(ここには簡略化のため図示しない)パーキングポールがこの歯内に係合できる。
既に触れたように、図3で説明したスケルトン図は自動変速機の入力軸と出力軸との互いに相対的な配置に関して例示と見做すことができる。次に図7は図3による略部材配置の例示的態様を示しており、いまや入力軸と出力軸は非同軸に配置されている。図3で提案された部材配置から出発して入力軸ANと出力軸ABはいまや互いに軸線平行に配置されている。ここで第3遊星歯車組RS3のキャリヤST3と常時結合された第1遊星歯車組RS1の内ば歯車HO1に出力軸ABを運動学的に結合するために1つの平歯車段STSTが設けられており、この平歯車段は空間的に見て第2遊星歯車組RS2とは相反する第3遊星歯車組RS3の側に、軸線方向で第3遊星歯車組RS3とブレーキAとの間に配置されている。その際、この平歯車段STSTの1つの第1平歯車STR1は第3遊星歯車組RS3のキャリヤST3と強固に結合され、例示的に第3遊星歯車組RS3の太陽歯車SO3で支持されている。この平歯車段STSTの1つの第2平歯車STR2は多段歯車として構成され、その第1歯が第1平歯車STR1とかみ合い、またその第2歯は平歯車段STSTの1つの第3平歯車STR3とかみ合う。この第3平歯車STR3はそれ自体出力軸ABと強固に結合されている。ここに述べた3歯車式平歯車段の代わりに当然に別の好適な平歯車段も、またはチェーン伝動装置も、設けておくことができる。
やはり図7から明らかとなるように、入力軸ANはケース壁GWと3つすべての遊星歯車組RS1、RS2、RS3とに対して中心において挿通され、ケース壁GWとは相反する変速機ケースGGの蓋状外壁で支持されている。つまり簡略化のため図示しない自動変速機の原動機は遊星歯車組とは反対のケース壁GWの側に配置されている。当業者にとって容易に明らかとなるように、入力軸はケース壁GWとは相反する変速機ケースGGの蓋状外壁にも挿通され、それに応じて原動機は変速機のこの側でブレーキAの近傍に配置しておくことができよう。
本発明に係る多段変速機を別の構造の自動車駆動系統用にも利用できるようにするために、当業者は類似の変更によって、原動機を走行方向に沿って組み込んだフロント原動機用に前記平歯車段の代わりに例えば1つの傘歯車伝動装置を付け加えることによって、自動変速機の入力軸と出力軸との互いに角度を成した状態も実現することになる。
既に触れたように、図3、図5、図7に描いたスケルトン図は歯車組要素相互の本発明に係る連結およびそれらと自動変速機の切換要素、入力軸および出力軸との本発明に係る連結についても例示と見做すことができる。次に図8は図3による略部材配置の例示的変更態様を示しており、個々の歯車組要素の連結が変更されているが、歯車組要素のこの運動学的連結は特許文献1の技術の現状から既に公知である。図3とは異なり、いまや第1遊星歯車組RS1の内ば歯車HO1と第2遊星歯車組RS2のキャリヤST2と出力軸ABは互いに常時結合されており、第3遊星歯車組RS3のキャリヤST3は第2遊星歯車組RS2の内ば歯車HO2と常時結合され、第1遊星歯車組RS1のキャリヤST1は第3遊星歯車組RS3の内ば歯車HO3と常時結合されている。その他、5つの切換要素A〜Eおよび入力軸に対する3つの単一遊星歯車組RS1、RS2、RS3の運動学的連結は図3に比べて変更がない。5つの切換要素A〜E相互の相対的空間配置およびそれらと3つの遊星歯車組RS1、RS2、RS3との空間的配置も図3に比べて変更がない。
図3のスケルトン図の図8で説明したこの変更態様を当業者は図5、図7で説明したスケルトン図にも意味に即して転用することになろう。
図3〜図8で説明した略部材配置は、図4a/図4bで説明した実際に実施された変速機構造も、ブレーキとして実施すべき切換要素の設計解決としてのディスクブレーキから全般的に出発する。基本的に個々のディスクブレーキは、またはすべてのディスクブレーキも、設計上バンドブレーキに取り替えることもできる。切換えられていない状態のときバンドブレーキはドラグトルク損失に関して、知られているようにディスクブレーキよりも好ましい。図示されたすべての部材配置にとって、第2〜第6前進変速段のとき切換えられないブレーキDを、および/または第5、第6前進変速段および後退変速段のとき切換えられないブレーキAを、バンドブレーキとして実施するのが考慮に値する。
技術の現状による変速機のスケルトン(概略)図。 図1による変速機の作動表。 本発明に係る第1の例示的略部材配置を示す図。 図3による変速機の変速機断面図(2つの部分断面図、図4aと図4b)。 本発明による第2の例示的略部材配置を示す図。 図5による変速機の変速機断面図(2つの部分断面図、図5aと図5b)。 入力軸と出力軸が非同軸に配置された図3による略部材配置の例示的変更態様を示す図。 個々の歯車組要素の連結が変更された図3による略部材配置の例示的変更態様を示す図。
符号の説明
A 第1切換要素、ブレーキ
B 第2切換要素、クラッチ
C 第3切換要素、ブレーキ
D 第4切換要素、ブレーキ
E 第5切換要素、クラッチ
AN 入力軸
AB 出力軸
GG 変速機ケース
GW ケース壁
GN 変速機ケース固定ハブ
GZ ケース中間壁
ABF 出力フランジ
NAN 入力回転数センサ
NAB 出力回転数センサ
PSR パーキング歯車
ZYL 円筒
STST 平歯車段
STR1 平歯車段の第1平歯車
STR2 平歯車段の第2平歯車
STR3 平歯車段の第3平歯車
RS1 第1遊星歯車組
HO1 第1遊星歯車組の内ば歯車
SO1 第1遊星歯車組の太陽歯車
ST1 第1遊星歯車組のキャリヤ
PL1 第1遊星歯車組の遊星歯車
SOW1 第1遊星歯車組の太陽歯車軸
STB11 第1遊星歯車組の第1キャリヤ板
STB12 第1遊星歯車組の第2キャリヤ板
STW1 第1遊星歯車組のキャリヤ軸
RS2 第2遊星歯車組
HO2 第2遊星歯車組の内ば歯車
SO2 第2遊星歯車組の太陽歯車
ST2 第2遊星歯車組のキャリヤ
PL2 第2遊星歯車組の遊星歯車
STB2 第2遊星歯車組のキャリヤ板
RS3 第3遊星歯車組
HO3 第3遊星歯車組の内ば歯車
SO3 第3遊星歯車組の太陽歯車
ST3 第3遊星歯車組のキャリヤ
PL3 第3遊星歯車組の遊星歯車
STB3 第3遊星歯車組のキャリヤ板
100 第1切換要素のディスク
110 第1切換要素のサーボ機構
111 第1切換要素の圧力室
113 第1切換要素サーボ機構の戻し要素
114 第1切換要素サーボ機構のピストン
118 第1切換要素の圧力室に至る圧媒供給部
120 第1切換要素の入力要素、内ディスク支持体
121 第1切換要素入力要素の円筒状区域
122 第1切換要素入力要素の円板状区域
200 第2切換要素のディスク
210 第2切換要素のサーボ機構
211 第2切換要素の圧力室
212 第2切換要素の圧力補償室
213 第2切換要素サーボ機構の戻し要素
214 第2切換要素サーボ機構のピストン
218 第2切換要素の圧力室に至る圧媒供給部
219 第2切換要素の圧力補償室に至る潤滑剤供給部
220 第2切換要素の入力要素
221 第2切換要素入力要素の円筒状区域
222 第2切換要素入力要素の円板状区域
223 第2切換要素入力要素のハブ
230 第2切換要素の出力要素
231 第2切換要素出力要素の円筒状区域
232 第2切換要素出力要素の(第1)円板状区域
233 第2切換要素出力要素のハブ
234 第2切換要素出力要素の第2円板状区域
300 第3切換要素のディスク
310 第3切換要素のサーボ機構
311 第3切換要素の圧力室
313 第3切換要素サーボ機構の戻し要素
314 第3切換要素サーボ機構のピストン
318 第3切換要素の圧力室に至る圧媒供給部
320 第3切換要素の入力要素
321 第3切換要素入力要素の円筒状区域
322 第3切換要素入力要素の円板状区域
330 第3切換要素の出力要素
331 第3切換要素出力要素の円筒状区域
400 第4切換要素のディスク
410 第4切換要素のサーボ機構
411 第4切換要素の圧力室
413 第4切換要素サーボ機構の戻し要素
414 第4切換要素サーボ機構のピストン
416 第4切換要素の操作プランジャ
418 第4切換要素の圧力室に至る圧媒供給部
420 第4切換要素の入力要素
421 第4切換要素入力要素の円筒状区域
500 第5切換要素のディスク
510 第5切換要素のサーボ機構
511 第5切換要素の圧力室
512 第5切換要素の圧力補償室
513 第5切換要素サーボ機構の戻し要素
514 第5切換要素サーボ機構のピストン
515 第5切換要素サーボ機構の堰円板
518 第5切換要素の圧力室に至る圧媒供給部
519 第5切換要素の圧力補償室に至る潤滑剤供給部
520 第5切換要素の入力要素
521 第5切換要素入力要素の円筒状区域
522 第5切換要素入力要素の円板状区域
523 第5切換要素入力要素のハブ
530 第5切換要素の出力要素
531 第5切換要素出力要素の円筒状区域
532 第5切換要素出力要素の円板状区域

Claims (39)

  1. 多段自動変速機であって、入力軸(AN)と出力軸(AB)と少なくとも3つの単一遊星歯車組(RS1、RS2、RS3)と少なくとも5つの切換要素(A〜E)とを有し、その際、
    ‐3つの遊星歯車組(RS1、RS2、RS3)が互いに同軸に配置されており、
    ‐第2遊星歯車組(RS2)が空間的に見て第1遊星歯車組(RS1)と第3遊星歯車組(RS3)の間に配置されており、
    ‐第3遊星歯車組(RS3)の太陽歯車(SO3)が第1切換要素(A)を介して多段自動変速機の変速機ケース(GG)に固定可能であり、
    ‐入力軸(AN)が第2遊星歯車組(RS2)の太陽歯車(SO2)と結合されており、
    ‐入力軸(AN)が第2切換要素(B)を介して第1遊星歯車組(RS1)の太陽歯車(SO1)と結合可能、および/または第5切換要素(E)を介して第1遊星歯車組(RS1)のキャリヤ(ST1)と結合可能であり、
    ‐選択的に、第1遊星歯車組(RS1)の太陽歯車(SO1)が第3切換要素(C)を介して、および/または第1遊星歯車組(RS1)のキャリヤ(ST1)が第4切換要素(D)を介して、変速機ケース(GG)に固定可能であり、
    ‐出力軸(AB)が第1遊星歯車組(RS1)の内ば歯車(HO1)と第2または第3遊星歯車組(RS3)のキャリヤ(ST2、ST3)の1つとに結合されているものにおいて、
    第3および第4切換要素(C、D)が空間的に見て半径方向で上下に配置され、第5切換要素(E)と第2切換要素(B)が空間的に見て半径方向で上下に配置されていることを特徴とする多段自動変速機。
  2. 第3切換要素(C)が空間的に見て半径方向で第4切換要素(D)の下方に配置されており、特に第3切換要素(C)のディスク(300)が第4切換要素(D)のディスク(400)よりも小さな直径を有することを特徴とする、請求項1記載の多段自動変速機。
  3. 第3切換要素(C)のサーボ機構(310)が空間的に見て半径方向で第4切換要素(D)のサーボ機構(410)の少なくとも十分に下方に配置されていることを特徴とする、請求項2記載の多段自動変速機。
  4. 第3および第4切換要素(C、D)のサーボ機構(310、410)が共に変速機ケース固定ケース壁(GW)に一体化されており、このケース壁が変速機ケース(GG)の外壁を形成することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  5. 第3および第4切換要素(C、D)のサーボ機構(310、410)が共に変速機ケース固定ケース中間壁(GZ)に一体化されており、このケース中間壁が空間的に見て軸線方向で第1遊星歯車組(RS1)と第2および/または第5切換要素(B、E)との間に配置されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  6. 第3切換要素(C)のサーボ機構(310)と第3切換要素(C)のディスク(300)および/または第4切換要素(D)のサーボ機構(410)が第4切換要素(D)のディスク(400)を軸線方向で第1遊星歯車組(RS1)の方向に操作することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  7. 第5切換要素(E)のディスク(500)が半径方向で第2切換要素(B)のディスク(200)の下方に配置されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  8. 第5切換要素(E)が少なくとも十分に第2切換要素(B)のクラッチ室の内部に配置されており、このクラッチ室が第2切換要素(B)のクラッチシリンダによって形成されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  9. 第2切換要素(B)のクラッチ室が、入力軸(AN)に結合された第2切換要素(B)の入力要素(220)によって形成されることを特徴とする、請求項8記載の多段自動変速機。
  10. 第2切換要素(B)のクラッチ室が、第1遊星歯車組(RS1)の太陽歯車(SO1)に結合された第2切換要素(B)の出力要素(230)によって形成されることを特徴とする、請求項8記載の多段自動変速機。
  11. 第5切換要素(E)のサーボ機構(510)が少なくとも十分に第2切換要素(B)のクラッチ室の内部に配置されていることを特徴とする、請求項8、9または10記載の多段自動変速機。
  12. 第5切換要素(E)のサーボ機構(510)が入力軸(AN)で支持されていることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  13. 第2切換要素(B)のサーボ機構(210)が入力軸(AN)で支持されていることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  14. 第2切換要素(B)のサーボ機構(210)が変速機ケース固定ケース壁(GW)のハブ(GN)で支持されていることを特徴とする、請求項1〜3または5〜12のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  15. 第2切換要素(B)が動的圧力補償部を有し、この圧力補償部の圧力補償室(212)が第2切換要素(B)のサーボ機構(210)と第5切換要素(E)のクラッチシリンダとによって形成されることを特徴とする、請求項7〜14のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  16. 第2切換要素(B)の圧力補償室(211)が第2切換要素(B)のサーボ機構(210)のピストンと第5切換要素(E)の外ディスク支持体(520)とによって形成されることを特徴とする、請求項15記載の多段自動変速機。
  17. 第2切換要素(B)のサーボ機構(210)が第2切換要素(B)のディスク(200)を、および/または第5切換要素(E)のサーボ機構(510)が第5切換要素(E)のディスク(500)を、軸線方向で第1遊星歯車組(RS1)の方向に操作することを特徴とする、請求項1〜16のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  18. 第2切換要素(B)の出力要素(230)が軸線方向において第5切換要素(E)のディスク(500)に半径方向で少なくとも部分的に被さることを特徴とする、請求項1〜17のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  19. 第3および/または第4切換要素(C、D)が、第2遊星歯車組(RS2)とは反対の遊星歯車組(RS1)の側に配置されていることを特徴とする、請求項1〜18のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  20. 第3および第4切換要素(C、D)、特に第3および第4切換要素(C、D)のディスク(300、400)が、第2遊星歯車組(RS2)とは反対の側で第1遊星歯車組(RS1)に軸線方向で直接隣接することを特徴とする、請求項19記載の多段自動変速機。
  21. 第2および第5切換要素(B、E)が、第2遊星歯車組(RS2)とは反対の第1遊星歯車組(RS1)の側に配置されていることを特徴とする、請求項1〜20のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  22. 第2および第5切換要素(B、E)が、変速機ケース(GG)の外壁を形成する変速機ケース固定ケース壁(GW)に軸線方向で直接隣接していることを特徴とする、請求項20記載の多段自動変速機。
  23. 第3および/または第4切換要素(C、D)が空間的に見て軸線方向で第1遊星歯車組(RS1)と第2および/または第5切換要素(B、E)との間に配置されていることを特徴とする、請求項21または22記載の多段自動変速機。
  24. 第2および第5切換要素(B、E)が、第1遊星歯車組(RS1)とは反対のケース中間壁(GZ)の側に配置されていることを特徴とする、請求項23記載の多段自動変速機。
  25. 第2および/または第5切換要素(B、E)のディスク(200、500)が軸線方向でケース中間壁(GZ)に直接隣接していることを特徴とする、請求項24記載の多段自動変速機。
  26. 中空軸として構成される太陽歯車軸(SOW1)がケース中間壁(GZ)に対して中心において挿通され、この太陽歯車軸を介して第2切換要素(B)の出力要素(230)が第1遊星歯車組(RS1)の太陽歯車(SO1)と結合されており、やはり中空軸として構成されるキャリヤ軸(STW1)が半径方向でこの太陽歯車軸(SOW1)の内側に延設されており、このキャリヤ軸を介して第5切換要素(E)の出力要素(530)が第1遊星歯車組(RS1)のキャリヤ(ST1)と結合されており、半径方向でこのキャリヤ軸(STW1)の内側に入力軸(AN)が延設されていることを特徴とする、請求項1〜3または5〜25のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  27. 第2および第5切換要素(B、E)が、第2遊星歯車組(RS2)とは反対の側で第1遊星歯車組(RS1)に軸線方向で直接隣接していることを特徴とする、請求項21または22記載の多段自動変速機。
  28. 第1切換要素(A)が空間的に見て第2遊星歯車組(RS2)とは反対の第3遊星歯車組(RS3)の側に配置されていることを特徴とする、請求項1〜27のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  29. 第1切換要素(A)のサーボ機構(110)が変速機ケース(GG)または変速機ケース固定ケース壁に一体化されていることを特徴とする、請求項28記載の多段自動変速機。
  30. 第1切換要素(A)の外ディスク支持体が変速機ケース(GG)に一体化されていることを特徴とする、請求項1〜29のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  31. 入力軸(AN)と出力軸(AB)が互いに同軸に延設されていることを特徴とする、請求項1〜30のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  32. 第1遊星歯車組(RS1)の内ば歯車(HO1)に連動接続された出力軸(AB)が軸線方向で第3遊星歯車組(RS3)に対して中心において挿通されていることを特徴とする、請求項31記載の多段自動変速機。
  33. 第1遊星歯車組(RS1)の内ば歯車(HO1)に連動接続された出力軸(AB)が軸線方向で第1切換要素(A)のクラッチ室に対して中心において挿通されていることを特徴とする、請求項31または32記載の多段自動変速機。
  34. 入力軸(AN)と出力軸(AB)が互いに非同軸に延設されており、特に入力軸(AN)と出力軸(AB)が互いに軸線を平行にまたは角度を成して延設されていることを特徴とする、請求項1〜30のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  35. 出力軸(AB)が空間的に見て第1および/または第2および/または第3遊星歯車組(RS1、RS2、RS3)の半径方向上方の領域で第1遊星歯車組(RS1)の内ば歯車(HO1)に連動接続されていることを特徴とする、請求項34記載の多段自動変速機。
  36. 第1遊星歯車組(RS1)の内ば歯車(HO1)と第3遊星歯車組(RS3)のキャリヤ(ST3)と出力軸(AB)とが互いに常時結合されており、第2遊星歯車組(RS2)のキャリヤ(ST2)が第3遊星歯車組(RS3)の内ば歯車(HO3)と常時結合されており、第1遊星歯車組(RS1)のキャリヤ(ST1)が第2遊星歯車組(RS2)の内ば歯車(HO2)と常時結合されていることを特徴とする、請求項1〜35のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  37. 第1遊星歯車組(RS1)の内ば歯車(HO1)と第2遊星歯車組(RS2)のキャリヤ(ST2)と出力軸(AB)とが互いに常時結合されており、第3遊星歯車組(RS3)のキャリヤ(ST3)が第2遊星歯車組(RS2)の内ば歯車(HO2)と常時結合されており、第1遊星歯車組(RS1)のキャリヤ(ST1)が第3遊星歯車組(RS3)の内ば歯車(HO3)と常時結合されていることを特徴とする、請求項1〜35のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  38. 切換要素(A〜E)を選択的に係合させることによって、或る変速段から次に高い変速段または次に低い変速段へと切換えるためにそのとき操作された切換要素によって、その都度単に1つの切換要素が開放され、他の1つの切換要素が係合されるように、少なくとも6つの前進変速段が切換可能であることを特徴とする、請求項1〜37のいずれか1項記載の多段自動変速機。
  39. 第1前進変速段のとき第1および第4切換要素(A、D)が、第2前進変速段のとき第1および第3切換要素(A、C)が、第3前進変速段のとき第1および第2切換要素(A、B)が、第4前進変速段のとき第1および第5切換要素(A、E)が、第5前進変速段のとき第2および第5切換要素(B、E)が、第6前進変速段のとき第3および第5切換要素(C、E)が、そして後退変速段のとき第2および第4切換要素(B、D)がそれぞれ係合されていることを特徴とする、請求項1〜38のいずれか1項記載の多段自動変速機。
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