專利名稱：自動變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛用自動變速器，特別是涉及一種以多組行星齒輪機構(gòu)為主體構(gòu)成的齒輪變速機構(gòu)。
使用多組行星齒輪機構(gòu)的變速裝置的優(yōu)點在于，不用改變齒輪的嚙合即可進行變速，而且輸入軸和輸出軸可排列在同一軸線上。因此，這種變速裝置多用于車輛用自動變速器。
車輛中發(fā)動機的搭載形式已知有橫置形式。在這種車輛中自動變速器也采用橫置形式，即中心軸線朝著車輛寬度方向地搭載自動變速器。因此，在橫置式的自動變速器中，由于車寬尺寸小，所以軸長受到很大的限制。
因此，在現(xiàn)有的可設(shè)定變速檔數(shù)多的橫置式自動變速器中，在與輸入軸同一軸線上設(shè)置行星齒輪機構(gòu)，并在與其平行的中間軸上設(shè)置其它行星齒輪機構(gòu)。其中一例記載于日本專利公報特開平4-302748號中。
在該自動變速器中，分別連接行星齒輪架與齒圈的2組單一小齒輪型(single pinion型)行星齒輪機構(gòu)與輸入軸配置在同一軸線上，并設(shè)有第1、第2、第3離合器，該第一離合器對以行星齒輪架為輸出要素的第1行星齒輪機構(gòu)的太陽齒輪輸入，該第2離合器對第2行星齒輪機構(gòu)的行星齒輪架輸入，該第3離合器對第2行星齒輪機構(gòu)的太陽齒輪輸入。作為制動器裝置，設(shè)有固定第2行星齒輪機構(gòu)太陽齒輪的第1制動器以及固定第2行星齒輪機構(gòu)的行星齒輪架和與其連接的第1行星齒輪機構(gòu)齒圈的第2制動器。
在與輸入軸平行的中間軸上設(shè)有1組單一小齒輪型的第3行星齒輪機構(gòu)，其齒圈與上述第1行星齒輪機構(gòu)的行星齒輪架通過中間齒輪對連接。該第3行星齒輪機構(gòu)的行星齒輪架與中間軸相連。還設(shè)有將該行星齒輪架與太陽齒輪連接使其成一整體的第4離合器、固定太陽齒輪的單向離合器以及第3制動器。
因此，在上述公報中記載的自動變速器中，由配置在與輸入軸同一軸線上的第1和第2行星齒輪機構(gòu)設(shè)定屬于緩慢傳動狀態(tài)的1檔和2檔以及處于直接狀態(tài)的3檔，而且以1檔～3檔將第3行星齒輪機構(gòu)設(shè)定在緩慢傳動狀態(tài)。通過使第1和第2行星齒輪機構(gòu)處于直接狀態(tài)并使第3行星齒輪機構(gòu)處于直接狀態(tài)，設(shè)定屬于直接檔的4檔；通過使第1和第2行星齒輪機構(gòu)處于超速傳動狀態(tài)并使第3行星齒輪機構(gòu)處于直接狀態(tài)，設(shè)定屬于超速傳動檔的5檔。
在上述橫置式自動變速器中，在1檔～3檔將第3行星齒輪機構(gòu)置于緩慢傳動狀態(tài)，在4檔和5檔將第3行星齒輪機構(gòu)置于直接狀態(tài)，所以當(dāng)在3檔與4檔之間變速時由第3行星齒輪機構(gòu)發(fā)生變速。由于該第3行星齒輪機構(gòu)的太陽齒輪通過單向離合器接受反力矩，所以在3檔與4檔間變速時使單向離合器產(chǎn)生作用。然而，通常的恒速行駛時設(shè)定的變速檔為最高速檔，行駛中車速、節(jié)氣門開度一時的變化會導(dǎo)致從最高速檔換到較低速檔或從較低速檔調(diào)到最高速檔。
因此，頻度最高的變速，在上述自動變速器中是4檔與5檔間的變速，該變速是所謂的離合器到離合器(clutch to clutch)變速，變速時使與第1和第2行星齒輪機構(gòu)關(guān)聯(lián)設(shè)置的第1離合器分離并使第2制動器接合。對于該離合器到離合器變速來說，由于針對一方的摩擦接合裝置的液壓需要控制另一方的磨擦接合裝置的液壓，所以不得不進行復(fù)雜的變速控制，上述自動變速器存在不得不頻繁地進行該離合器到離合器變速的問題。
現(xiàn)有技術(shù)在不改變自動變速器的基本結(jié)構(gòu)的情況下，改變可設(shè)定的變速檔數(shù)。這是根據(jù)由零件的通用化來降低成本的要求進行的，一般是通過使超速傳動部可拆裝來改變可設(shè)定的變速檔數(shù)。如用這一方法將上述現(xiàn)有的自動變速器改為前進4檔的自動變速器，則可省去上述第3行星齒輪機構(gòu)，通過中間齒輪對將第1行星齒輪的輸出要素即行星齒輪架連接于中間軸。這樣，可在5檔自動變速器和4檔自動變速器中，將包括變速箱在內(nèi)的許多零件通用化。另外，可將4檔自動變速器中的最高變速檔設(shè)為變速比不到“1”的超速傳動檔。
然而，在具有上述第1和第2行星齒輪機構(gòu)這2個行星齒輪機構(gòu)的4檔變速器中，由于這些行星齒輪機構(gòu)和磨擦離合裝置都并排配置在與輸入軸同一軸線上，所以即使是4檔自動變速器也存在軸長增大的問題。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種變速控制和變速檔數(shù)的改變易于進行而且軸長度短的自動變速器。
本發(fā)明的目的還在于實現(xiàn)可設(shè)定的變速檔數(shù)不同的自動變速器之間的零件通用化。
本發(fā)明的目的還在于提供一種在行駛時的常用范圍內(nèi)易于進行變速控制的自動變速器。
本發(fā)明的自動變速器中，在太陽齒輪、齒圈以及行星齒輪架為三要素的第1和第2行星齒輪機構(gòu)配置在同一軸線上，通過分別將第1行星齒輪機構(gòu)中任意兩個要素與第2行星齒輪機構(gòu)中任意兩個要素一對一地連接，由第1和第2行星齒輪機構(gòu)構(gòu)成四個回轉(zhuǎn)要素，并且在與這些第1和第2行星齒輪機構(gòu)的軸線平行的軸線上，配置以太陽齒輪、齒圈以及行星齒輪架為三要素的第3行星齒輪機構(gòu)，上述四個回轉(zhuǎn)要素中的第1回轉(zhuǎn)要素與第3行星齒輪機構(gòu)的三要素中的任意一個要素可傳遞動力地連接。本發(fā)明的自動變速器還具有輸入構(gòu)件、第1離合器裝置、第2離合器裝置、輸出構(gòu)件以及單向離合器。該輸入構(gòu)件用于輸入驅(qū)動力；該第1離合器裝置可將上述四個回轉(zhuǎn)要素中的第2回轉(zhuǎn)要素與上述輸入構(gòu)件選擇性地連接；該第2離合器裝置可將上述輸入構(gòu)件與上述四個回轉(zhuǎn)要素中的第3回轉(zhuǎn)要素選擇性地連接；該輸出構(gòu)件連接于上述第3行星齒輪機構(gòu)的三要素中的、與上述第1回轉(zhuǎn)要素連接的要素以外的要素；該單向離合器配置在上述第3行星齒輪機構(gòu)的三要素中任意一個要素與固定構(gòu)件之間，并且當(dāng)?shù)?行星齒輪機構(gòu)在上述輸出構(gòu)件高速回轉(zhuǎn)的高速傳動狀態(tài)與低速回轉(zhuǎn)的低速傳動狀態(tài)間切換時其接合狀態(tài)也轉(zhuǎn)變。
因此，在該自動變速器中，由于通過第3行星齒輪機構(gòu)進行最高速檔即4檔與比其低1檔的變速檔之間的變速，將實現(xiàn)前進4檔的多個行星齒輪機構(gòu)分在兩個軸上配置，所以可在整體上將軸長縮短。
本發(fā)明的自動變速器還具有可選擇性地將上述輸入構(gòu)件與上述四個回轉(zhuǎn)要素中的第4回轉(zhuǎn)要素連接起來的第3離合器裝置。
在具有這樣結(jié)構(gòu)的自動變速器中，可設(shè)定前進5檔，并且可縮短整體軸長。
在本發(fā)明中，上述第1離合器裝置與第2離合器裝置也可配置在夾住上述第1行星齒輪機構(gòu)及第2行星齒輪機構(gòu)的兩側(cè)，與這些第1和第2行星齒輪機構(gòu)在同一軸線上。
在具有第3離合器裝置的場合，上述第1和第2行星齒輪機構(gòu)以及第1～第3離合裝置也可按第1離合器裝置、第1行星齒輪機構(gòu)、第2行星齒輪機構(gòu)、第2離合器裝置、第3離合器裝置的順序配置在同一軸線上。
具有這種結(jié)構(gòu)的自動變速器，可根據(jù)第3離合器裝置的有無變更為前進4檔的前進5檔的自動變速器，從而因零件的通用化而實現(xiàn)降低成本的目的。
本發(fā)明的自動變速器還具有單向離合器，該單向離合器與上述四個回轉(zhuǎn)要素中的任一個連接，而且在由上述第1行星齒輪機構(gòu)和第2行星齒輪機構(gòu)設(shè)定的變速比為最大時進行接合。
因此，由于具有該單向離合器，可用單向離合器實施扭矩變動大的變速和變速頻度高的變速，所以可防止變速沖擊的惡化，而且變速控制也變得容易。
由以下詳細說明并參照附圖，可以更全面地理解本發(fā)明的以上及其它目的和新穎性特征。但是應(yīng)當(dāng)理解，附圖僅作說明用，不對本發(fā)明進行限定。
下面對附圖作簡單說明。


圖1為表示本發(fā)明第1實施例的示意圖，圖2為將圖1所示結(jié)構(gòu)具體化的自動變速器的局部斷面圖，圖3為示于圖2中的自動變速器的另一部分的斷面圖，圖4為表示圖1所示自動變速器的接合動作表的圖表，圖5為表示本發(fā)明另一實施例的示意圖，圖6為將圖5所示結(jié)構(gòu)具體化的自動變速器的局部斷面圖，圖7為表示圖5中自動變速器的接合動作表的圖表。
下面參照附圖對本發(fā)明進行具體說明。首先參照圖1說明4檔自動變速器的情形。在具有鎖止離合器1的變扭器2的渦輪轉(zhuǎn)子3上連接輸入軸4。第1行星齒輪機構(gòu)5與第2行星齒輪機構(gòu)6排列在與該輸入軸4同一軸線上。這些行星齒輪機構(gòu)5、6是單一小齒輪型(single pinion型)的行星齒輪機構(gòu)，它們分別將太陽齒輪7、8，配置在太陽齒輪7、8的同心圓上的內(nèi)齒輪即齒圈9、10，以及支承與這些太陽齒輪7、8和齒圈9、10嚙合的小齒輪的行星齒輪架11、12作為三要素。
在這些行星齒輪機構(gòu)5、6中，圖1右側(cè)的第1行星齒輪機構(gòu)5的行星齒輪架11與左側(cè)的第2行星齒輪機構(gòu)6的齒圈10一體回轉(zhuǎn)地連接著，第1行星齒輪機構(gòu)5的齒圈9與第2行星齒輪機構(gòu)6的行星齒輪架12一體回轉(zhuǎn)地連接著。因此，通過如上述那樣連接第1行星齒輪機構(gòu)5和第2行星齒輪機構(gòu)6的行星齒輪架11、12與圈9、10，使結(jié)構(gòu)中具有一體化的行星齒輪架11和齒圈10、行星齒輪架12和齒圈9、2個太陽齒輪7、8共4個回轉(zhuǎn)要素。
設(shè)有將這些回轉(zhuǎn)要素中的第1行星齒輪機構(gòu)5的太陽齒輪7選擇性地連接于輸入軸4的多片式離合器(以下稱之為第1離合器)C1。還設(shè)有將第2行星齒輪機構(gòu)6的太陽齒輪8可選擇地連接于輸入軸4的多片式離合器(以下稱之為第3離合器)C3。
在太陽齒輪8與殼體13之間設(shè)有作為制動裝置的多片式制動器(以下稱之為第1制動器)B1，該制動器B1可選擇性地停止第2行星齒輪機構(gòu)6的態(tài)陽齒輪8的回轉(zhuǎn)。在齒圈9、行星齒國化架12與殼體13之間設(shè)有多片式制動器(以下稱之為第2制動器)B2，它可選擇性地停止相互一體化的第1行星齒輪機構(gòu)5的齒圈9以及第2行星齒輪機構(gòu)6的行星齒輪架12的回轉(zhuǎn)。與該第2制動器B2并聯(lián)地設(shè)置有單向離合器F1。
在另一回轉(zhuǎn)要素即相互一體化的第1行星齒輪機構(gòu)5的行星齒輪架11和第2行星齒輪機構(gòu)6的齒圈10上，安裝有中間傳動齒輪14。
下面說明上述結(jié)構(gòu)件的配置。第1行星齒輪機構(gòu)5與第2行星齒輪機構(gòu)6相互鄰接地配置，在該第1行星齒輪機構(gòu)5與變扭器2之間配置第1離合器C1，在該第1離合器C1與第1行星齒輪機構(gòu)5之間配置中間傳動齒輪14。第3離合器C3配置在與第1離合器C1相反一側(cè)，將各行星齒輪機構(gòu)5、6夾在中間；在該第3離合器C3與第2行星齒輪機構(gòu)6之間配置單向離合器F1。
與上述輸入軸4平行地，即與各行星齒輪機構(gòu)5、6的中心軸線平行地配置中間軸15。在與該中間軸15同一軸線上配置第3行星齒輪機構(gòu)16。該第3行星齒輪機構(gòu)16為單一小齒輪型行星齒輪機構(gòu)，其三要素為太陽齒輪17、配置在太陽齒輪17的同心圓上的內(nèi)齒輪即齒圈18、以及保持與太陽齒輪17和齒圈18嚙合的小齒輪的行星齒輪架19。
中間從動齒輪20與該第3行星齒輪機構(gòu)16鄰接，可相對中間軸15自由轉(zhuǎn)動并且同軸地配置于中間軸15，該中間從動齒輪20與上述中間傳動齒輪14嚙合。第3行星齒輪機構(gòu)16的齒圈18一體回轉(zhuǎn)地連接于該中間從動齒輪20，行星齒輪架19一體回轉(zhuǎn)地連接于中間軸15。
將第3行星齒輪機構(gòu)16三要素中的太陽齒輪17與行星齒輪架19選擇地連接的多片式離合器CO，設(shè)置在這兩者之間。選擇性地停止該太陽齒輪17的回轉(zhuǎn)的多片式制動器BO，配置在該太陽齒輪17與殼體13之間。單向離合器FO與該制動器BO并聯(lián)地配置在太陽齒輪17與殼體13之間。
中間軸15在圖1右側(cè)的端部，即變扭器2一側(cè)的端部安裝有輸出齒輪21，該輸出齒輪21與差速器22的齒圈23嚙合。
上述自動變速器更為具體的例子以斷面圖的形式示于圖2和圖3。在殼體13中變扭器2一側(cè)的開口部安裝有液壓泵24，輸入軸4沿軸線方向貫穿該液壓泵24的中心部。在輸入軸4的前端部同軸地連接有與其一體回轉(zhuǎn)的第2輸入軸25。即，該第2輸入軸25的一個端部花鍵配合于上述輸入軸4的前端部，并且第2輸入軸25的另一個端部通過軸承27可自由回轉(zhuǎn)地支承于端蓋26，該端蓋26安裝于殼體13的與變扭器2相反一側(cè)的端部。
上述液壓泵24具有向與變扭器2相反一側(cè)凸出的凸出部，在該凸出部的外周可自由回轉(zhuǎn)地配合第1離合器C1的離合器鼓28。該離合器鼓28在內(nèi)周側(cè)有圓筒部分，并且通過該內(nèi)周側(cè)圓筒部分可一體回轉(zhuǎn)地連接于上述輸入軸4的前端部。在外周側(cè)有圓筒部分，在該外周側(cè)的圓筒部分內(nèi)周面花鍵配合有多片離合器片29。離合器鼓28具有連接內(nèi)周側(cè)圓筒部分與外周側(cè)圓筒部分的側(cè)壁部，活塞30與該側(cè)壁部內(nèi)面相對，并可保持液密狀態(tài)地在軸線方向上前后移動。圖2中標(biāo)號31為復(fù)位彈簧。
離合器從動盤32相對上述離合器片29相間地配置，離合器從動盤32與離合器從動盤轂33花鍵配合，離合器從動盤轂33配置在離合器鼓28的內(nèi)周側(cè)。該離合器從動盤轂33具有成一體的空心軸部34，該空心軸部34可自由回轉(zhuǎn)地配合于上述第2輸入軸25外周，并延伸到第2輸入軸25軸線方向上的中間部分。
在該空心軸部34的外周側(cè)設(shè)有中央支承部35，該中央支承部35從殼體13的內(nèi)面向內(nèi)周側(cè)凸出，呈空心圓板狀；在該中央支承部35的內(nèi)周側(cè)配合著一對軸承36，通過該一對軸承36可自由回轉(zhuǎn)地支承中間傳動齒輪14。亦即，中間傳動齒輪14配置在中央支承部35與上述第1離合器C1之間，并且在其中心側(cè)部分具有成一體的圓筒軸部37，該圓筒軸部37配合于軸承36的內(nèi)周側(cè)并由軸承36可自由回轉(zhuǎn)地支承著。在該圓筒軸部37的內(nèi)周部，花鍵配合有與第1行星齒輪機構(gòu)5中行星齒輪架11一體化的行星齒輪架軸38。亦即，通過該行星齒輪架軸38將行星齒輪架11與中間傳動齒輪14一體化。
行星齒輪架11、12和齒圈9、10如上述那樣連接的第1和第2行星齒輪機構(gòu)5、6配置在中間傳動齒輪14相反一側(cè)，將中央支承部35夾在中間。其排列順序從中央支承部35一側(cè)起依次為第1行星齒輪機構(gòu)5、第2行星齒輪機構(gòu)6。該第1行星齒輪機構(gòu)5的行星齒輪架11與上述行星齒輪架軸38一體化，并且太陽齒輪7與空心軸部34花鍵配合，該空心軸部34與離合器從動盤轂33成一體。在該第1行星齒輪機構(gòu)5的外周側(cè)配置連接鼓39，該連接鼓39將第1行星齒輪機構(gòu)5的齒圈9與第2行星齒輪機構(gòu)6的行星齒輪架12連接起來；在該連接鼓39的外周面花鍵配合構(gòu)成第2制動器B2的多片制動器盤40。在殼體13的內(nèi)面，花鍵配合制動器片41，該制動器片41與制動器盤40在軸線方向上相間地配置。
使該第2制動器B2接合的液壓伺服機構(gòu)組裝在上述中央支承部35中。亦即，保持液密狀態(tài)地沿軸線方向前后移動的活塞42，收容于中央支承部35中圖2左側(cè)的側(cè)面。在該活塞42的前面?zhèn)扰渲糜袕?fù)位彈簧43。
在第2行星齒輪機構(gòu)6的外周側(cè)、鄰接第2制動器B2地配置著液壓缸構(gòu)件44。該液壓缸構(gòu)件44固定在殼體13的內(nèi)面，用于保持使第1制動器B1接合的活塞45。在該液壓缸構(gòu)件44的圖2左側(cè)的部分形成有凹部，在該凹部中收容活塞45，活塞45可保持液密狀態(tài)地沿軸線前后移動。該活塞45的復(fù)位彈簧采用隔膜簧。
在與第2行星齒輪機構(gòu)6鄰接的位置配置單向離合器F1。在該單向離合器F1中，內(nèi)圈和外圈間有許多斜撐，該內(nèi)圈與第2行星齒輪機構(gòu)6的行星齒輪架12連接。外圈與從上述液壓缸部件44延伸到第2行星齒輪機構(gòu)6側(cè)部的圓筒狀構(gòu)件在回轉(zhuǎn)方向上接合而形成整體。當(dāng)行星齒輪架12逆轉(zhuǎn)(與輸入軸相反方向的回轉(zhuǎn))時，該單向離合器F1處于接合狀態(tài)。
設(shè)置有制動器盤轂46，它具有將上述單向離合器F1和第2行星齒輪機構(gòu)6的外周側(cè)罩住的形狀。該制動器盤轂46屬于第1制動器B1的構(gòu)件，在其外周側(cè)的圓筒部分外周面，花鍵配合有多片制動器盤47。在殼體13的內(nèi)面花鍵配合有制動器片48，該制動器片48與制動器盤47相間地配置。上述活塞45在軸線方向上與這些制動盤47和制動器片48相對。
上述制動器盤轂46的內(nèi)周部延伸到上述第2輸入軸25外周面附近，與圓筒軸部49一體化，該圓筒軸部49可相對自由回轉(zhuǎn)地配合在第2輸入軸25的外周面。在該圓筒軸部49的端部外周形成第2行星齒輪機構(gòu)6的太陽齒輪8。
下面說明第3離合器C3的結(jié)構(gòu)。在上述端蓋26的內(nèi)面形成將上述軸承27保持在內(nèi)周部的凸出部，在該凸出部的外周面可保持液密狀態(tài)進行回轉(zhuǎn)地配合有離合器鼓50。該離合器鼓50具有配合于端蓋26凸出部的內(nèi)周側(cè)圓筒部分、與多塊離合器片51花鍵配合的外周側(cè)圓筒部分以及將這些圓筒部分連接起來的側(cè)壁部分；在由這三部分形成的中空部中支承著活塞52，該活塞52可保持著液密狀態(tài)向圖2中的右方向前進。內(nèi)圓周側(cè)的圓筒部分與第2輸入軸25連接。
在外周側(cè)圓筒部分的內(nèi)周側(cè)，與其同心地配置有離合器從動盤轂53，該離合器從動盤轂53固定于第1制動器B1的上述制動器盤轂46外面。在該離合器從動盤轂53的外周面花鍵配合離合器從動盤54，該離合器從動盤54與上述離合器片51相間地配置。即，在這里形成第3離合器C3。
中間軸15與上述第2輸入軸25平行地配置，其一個端部通過軸承56可自由轉(zhuǎn)動地支承于變扭器殼體55上，其另一個端部通過軸承57可自由轉(zhuǎn)動地支承在殼體13上。在該中間軸15的軸線方向上的中間部，更正確地說，在上述中間傳動齒輪14的半徑方向上的外周側(cè)位置，通過軸承58可自由轉(zhuǎn)動地安裝著中間從動齒輪20。
在該中間從動齒輪20的在圖3中的左側(cè)，配置著第3行星齒輪機構(gòu)16。該第3行星齒輪機構(gòu)16的行星齒輪架19，兼作在中間軸15上形成的、沿半徑方向凸出的凸緣部，通過將小齒輪銷配合于該凸緣部，把第3行星齒輪機構(gòu)16的行星齒輪架19連接在中間軸15上。該第3行星齒輪機構(gòu)16的齒圈18連接于中間從動齒輪20。
在中間軸15的外周側(cè)可自由回轉(zhuǎn)地配合圓筒狀的太陽齒輪軸59，在該太陽齒輪軸59的前端部(圖3的右端部)形成太陽齒輪17。在小齒輪銷的與中間從動齒輪20相反一側(cè)的端部安裝著圓筒狀的離合器從動盤轂60，在該離合器從動盤轂60的外周側(cè)同心地配置著離合器鼓61，該離合器鼓61與太陽齒輪軸59連接形成整體。這些離合器從動盤轂60與離合器鼓61，構(gòu)成第3行星齒輪機構(gòu)16的離合器CO，在該離合器從動盤轂60的外周面花鍵配合著離合器從動盤62，而在離合器鼓61的內(nèi)周面花鍵配合著離合器63。
離合器鼓61與太陽齒輪軸59形成液壓缸部，該液壓缸部中收容活塞64，該活塞64可相對離合器從動盤62和離合器片63、保持液密狀態(tài)地前后移動。
太陽齒輪軸59中與安裝離合器鼓61的部分鄰接的部分的外周部成為單向離合器FO的內(nèi)圈，在其外周面排列有許多斜撐。在這些斜撐的外周側(cè)配合有外圈。該外圈花鍵配合于殼體13的內(nèi)周面。
在太陽齒輪軸59的圖3中的左側(cè)端部外周面上，花鍵配合著構(gòu)成制動器BO的多塊制動器盤65，該制動器盤65與制動器片66相間配置，該制動器片66花鍵配合于殼體13的內(nèi)周面。使該制動器BO接合的活塞67收容在形成于殼體13內(nèi)面的液壓缸部，并可保持著液密狀態(tài)前后移動。
中間軸15外周部的、夾著中間從動齒輪20并與第3行星齒輪機構(gòu)16相反一側(cè)的部分，花鍵配合著輸出齒輪21。停車齒輪(parking gear)68與該輸出齒輪21一體地安裝著。
上述自動變速器可設(shè)定前進4檔·后退1檔的變速檔，為此而產(chǎn)生的離合器和制動器的接合、分離狀態(tài)如圖4所示。圖4中O表示接合狀態(tài)，X表示分離狀態(tài)，Δ表示變速時的接合狀態(tài)。P表示停車擋，N表示空檔，R表示倒檔，D表示前進檔，“2”表示“2”擋，即換高速檔到2檔時的發(fā)動機制動檔，L表示低檔，即發(fā)動機制動起作用并設(shè)在1檔。下面、簡單說明各變速檔。
設(shè)定前進1檔時，使第1離合器C1接合，從而使第1單向離合器F1接合，并在中間軸15上，使制動器BO或單向離合器FO接合。亦即，第1離合器C1接合、第1行星齒輪機構(gòu)5的太陽齒輪7與輸入軸4一起回轉(zhuǎn)時，負荷作用在行星齒輪架11，使齒圈9產(chǎn)生反轉(zhuǎn)的傾向，從而單向離合器F1接合。因此，由于在固定齒圈9的狀態(tài)下使太陽齒輪7與輸入軸4一起回轉(zhuǎn)，所以行星齒輪架11及與其成一體的中間傳動齒輪14相對輸入軸減速地正轉(zhuǎn)。
另一方面，在第3行星齒輪構(gòu)16中，由于制動器BO接合將太陽齒輪17固定，齒圈18與中間從動齒輪20連接成為輸入要素，因此第3行星齒輪機構(gòu)16成為緩慢傳動(under drive)狀態(tài)。因此，從中間傳動齒輪14傳遞到中間從動齒輪20的驅(qū)動力由第3行星齒輪機構(gòu)16減速后經(jīng)中間軸15和輸出齒輪21傳遞到差速器22。
因此，由于前進1檔的設(shè)定使單向離合器F1接合，所以在發(fā)動機制動起作用的場合，使與該單向離合器F1并聯(lián)設(shè)置的第2制動器B2接合。
設(shè)定2檔時，從1檔狀態(tài)使第1制動器B1接合。亦即，設(shè)定時在1檔狀態(tài)下用第1制動器B1停止反轉(zhuǎn)著的第2行星齒輪機構(gòu)6的太陽齒輪8的回轉(zhuǎn)。因此，由于第1行星齒輪機構(gòu)5的齒圈9和與其成一體的第2行星齒輪機構(gòu)6的行星齒輪架12緩慢地正轉(zhuǎn)，作為輸出要素的第1行星齒輪機構(gòu)5的行星齒輪架11和第2行星齒輪機構(gòu)6的齒圈10以高于1檔時的轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)。第3行星齒輪機構(gòu)16仍維持在上述緩慢傳動狀態(tài)。
因此，通過使第1制動器B1接合，從而使單向離合器F1分離，可從1檔向上換到2檔。這樣，即使是扭矩變動大的變速，也可使變速平滑，而且變速控制也容易。
設(shè)定3檔時，在2檔的狀態(tài)下使第1制動器B1分離，并使第3離合器C3接合。因此，在3檔，由于第1和第2行星齒輪機構(gòu)5、6的太陽齒輪7、8都與輸入軸4連接，所以行星齒輪機構(gòu)5、6的整體以及中間傳動齒輪14與輸入軸4一體地回轉(zhuǎn)。亦即，第1行星齒輪機構(gòu)5和第2行星齒輪機構(gòu)6處于所謂直接狀態(tài)。第3行星齒輪機構(gòu)16仍維持在與上述1檔和2檔的情形相同的緩慢傳動狀態(tài)。
因此，雖然從2檔到3檔的換高速檔是第1制動器B1與第3離合器的接合·分離狀態(tài)的切換，即所謂離合器到離合器(clutch to clutch)變速，但2檔與3檔間的變速是發(fā)生在起動后到達恒速行駛的過程中或停止過程中的變速，其頻度低，并且2檔與3檔間扭矩的變動幅度比1檔與2檔間的扭矩變動幅度小，所以即使該變速為離合器到離合器，車輛在整體上不會使乘坐感覺惡化。
設(shè)定4檔時，在上述3檔的狀態(tài)下使第3行星齒輪機構(gòu)16一側(cè)的制動器BO分離，并使離合器CO接合。亦即，通過使離合器CO接合而將第3行星齒輪機構(gòu)16的行星齒輪架19與太陽齒輪17連接起來，將第3行星齒輪機構(gòu)16從緩慢傳動狀態(tài)轉(zhuǎn)換到直接狀態(tài)。換句話說，由第3行星齒輪機構(gòu)16進行換高速檔的動作。此時，如果第3行星齒輪機構(gòu)16的緩慢傳動狀態(tài)為驅(qū)動狀態(tài)(發(fā)動機開車狀態(tài))，則是通過使單向離合器FO接合、阻止太陽齒輪反轉(zhuǎn)來設(shè)定的，所以換高速檔時，先使制動器BO分離再換高速檔，由離合器CO的接合使單向離合器FO分離而實現(xiàn)換高速檔。亦即不是離合器到離合器變速。
上述自動變速器的結(jié)構(gòu)以4檔為最高速檔，所以通常的恒速行駛設(shè)定在該4檔，該行駛中因車速臨時下降或節(jié)氣門開度增大會導(dǎo)致暫時向向下?lián)Q到3檔。因此，4檔與3檔之間的變速頻度高，但由于如上述那樣該變速是使用單向離合器FO的變速，所以不會導(dǎo)致變速沖擊惡化，而且變速控制也容易。
設(shè)定倒檔時，使第3離合器C3、第2制動器B2以及第3行星齒輪機構(gòu)16一側(cè)的制動器BO三者接合。因此，在第2行星齒輪機構(gòu)6中，由于在固定行星齒輪架12的狀態(tài)下使太陽齒輪8與輸入軸4一起回轉(zhuǎn)，所以齒圈10與其成一體的中間傳動齒輪14相對輸入軸4減速地反轉(zhuǎn)。通過用制動器BO固定太陽齒輪17，使第3行星齒輪機構(gòu)16處于緩慢傳動狀態(tài)，傳到中間從動齒輪20的驅(qū)動力進一步減速，從輸出齒輪21輸出到差速器22。
因此，由于在上述各自動變速器中是通過對單向離合器F1、F0作用，來實現(xiàn)最低檔即1檔與比其高一檔的2檔之間的變速以及最高檔即4檔與比其低一檔的3檔間的變速，所以可使扭矩變動大的1檔與2檔間的變速平滑且容易實施，并可使變速頻度高的3檔與4檔間的變速容易進行。由于各單向離合器F1、F0的配置可在驅(qū)動狀態(tài)下固定不反轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)構(gòu)件(第2行星齒輪機構(gòu)6的行星齒輪架12和第3行星齒輪機構(gòu)16的太陽齒輪17)，所以在該單向離合器F1、F0與殼體13之間沒有必要設(shè)置其它制動裝置。因而在上述的自動變速器中，由于不需要與單向離合器F1、F0串聯(lián)地配置多片式磨擦離合裝置，故可縮短軸長。這是因為多片式的磨擦離合裝置必須在軸線方向上排列多塊磨擦片，而且必須相對于該磨擦片沿軸線方向布置液壓伺服機構(gòu)。
上述的自動變速器經(jīng)過小的改進即可成為5檔自動變速器，其例示于圖5中。在圖5中，在夾著第3離合器C3并與第2行星齒輪機構(gòu)6相反的一側(cè)，鄰接第3離合器C3配置著多片式離合器(以下稱之為第2離合器)C2。該第2離合器C2可選擇性地連接第2行星齒輪機構(gòu)6的行星齒輪架12與輸入軸4。在圖5中，由于其它結(jié)構(gòu)與圖1所示結(jié)構(gòu)相同，故在圖5中采用相同標(biāo)號，并省去說明。
將該圖5所示結(jié)構(gòu)進一步具體化的例子示于圖6。該示于圖6的結(jié)構(gòu)是對圖2和圖3所示結(jié)構(gòu)進行改良得到的結(jié)構(gòu)，其中，第2輸入軸25的直徑減小了一些，長度增大了一些。端蓋26比圖2所示例子深一些，其內(nèi)部容積有所增大。
可自由回轉(zhuǎn)地配合于端蓋26凸出部的第3離合器C3的離合器鼓50，與圖2所示例相比直徑增大，與此相應(yīng)，第1制動器B1的制動器盤轂46的直徑增大。第3離合器C3的離合器從動盤54直接花鍵接合在直徑增大了的制動器盤轂46的外周面。即，圖2所示第3離合器C3的離合器從動盤轂53被省去。
在上述增大了直徑的離合器鼓50的內(nèi)部配置著活塞70，該活塞70可沿軸線方向保持著液密狀態(tài)前后移動。該活塞70具有外側(cè)圓筒部，該外側(cè)圓筒部在軸線方向上與第3離合器C3的離合器從動盤54以及離合器片51相對，可由該外側(cè)圓筒部的前端推壓這些離合器從動盤54和離合器片51，使第3離合器C3接合。
在上述活塞70的外周側(cè)圓筒部的內(nèi)周面花鍵配合著構(gòu)成第2離合器C2的多塊離合器片71。即活塞70兼做第2離合器C2的離合器鼓。這些離合器片71與離合器從動盤72相間配置，該離合器從動盤72花鍵配合在與上述外周側(cè)圓筒部同心配置的離合器從動盤轂73的外周面。該離合器從動盤轂73與第2行星齒輪機構(gòu)6的行星齒輪架12相連。即，在上述太陽齒輪軸49的內(nèi)周側(cè)可自由回轉(zhuǎn)地配置行星齒輪架軸74，該行星齒輪架輛74為空心軸，離合器從動盤轂73與圖6中行星齒輪架軸74的左側(cè)端部連接、形成一體。
上述活塞70兼作為第2離合器C2的油壓伺服機構(gòu)的液壓缸構(gòu)件，活塞75配置在該活塞70的內(nèi)部，該活塞75的前端部與第2離合器C2的離合器片71以及離合器從動盤72相對，并可保持著液密狀態(tài)沿軸線方向前后移動。
圖6中標(biāo)號76表示復(fù)位彈簧，標(biāo)號77表示止回球閥。由于其它結(jié)構(gòu)與圖2和圖3所示結(jié)構(gòu)基本相同，所以圖6中采用與圖2、圖3相同的標(biāo)號，省去說明。
圖5和圖6所示自動變速器可設(shè)定前進5檔的的變速檔，圖7示出為此而進行的磨擦離合裝置的接合動作的表?，F(xiàn)對各變速檔進行簡單說明。倒檔以及1檔和2檔同上述圖1～圖3所示4檔自動變速器一樣地設(shè)定。
第1行星齒輪機構(gòu)5和第2行星齒輪機構(gòu)6處于所謂的直接狀態(tài)的3檔，通過使第1和第2離合器C1、C2以及第3行星齒輪機構(gòu)16一側(cè)的制動器BO或單向離合器FO接合而設(shè)定。即，用第2離合器C2來代替上述的第3離合器C3產(chǎn)生接合。這是由于通過將第1行星齒輪機構(gòu)5的兩個要素即太陽齒輪7和齒圈9與輸入軸4直接連接，可提高扭矩的傳遞效率。此時也可使第3離合器一并接合。
4檔是可通過設(shè)置第2離合器C2來設(shè)定的變速檔，使第2離合器C2與第1制動器B1接合可將第1行星齒輪機構(gòu)5和第2行星齒輪機構(gòu)6置于超速傳動狀態(tài)，使制動器BO或單向離合器FO接合可將第3行星齒輪機構(gòu)16置于緩慢傳動狀態(tài)。亦即，在第2行星齒輪機構(gòu)6中，由于在用第1制動器B1固定太陽齒輪8的狀態(tài)下將行星齒輪架12與輸入軸4連接，所以齒圈10與之連接的中間傳動齒輪14相對輸入軸4作增速正轉(zhuǎn)。從該中間傳動齒輪14傳遞到中間從動齒輪20的驅(qū)動力由第3行星齒輪機構(gòu)減速后從輸出齒輪21輸出到差速器22。
5檔是通過在上述4檔狀態(tài)下使第3行星齒輪機構(gòu)16處的離合器CO接合、將第3行星齒輪機構(gòu)16換高速檔到直接狀態(tài)來實現(xiàn)的。因此，通過中間傳動齒輪14和中間從動齒輪20傳遞的驅(qū)動力不減速地保持原狀由輸出齒輪21輸出到差速器22。
因此，即使通過追加設(shè)置第2離合器C2構(gòu)成5檔自動變速器，由于扭矩變動大的1檔與2檔間的變速以及變速頻度高的4檔與5檔間的變速為使單向離合器F1、F0作用的變速，所以與上述4檔自動變速器一樣，也可容易地進行變速沖擊小的平滑變速。在圖5和圖6所示的結(jié)構(gòu)中雖然增設(shè)了第2離合器C2，但由于沒有必要與單向離合器F1、F0串聯(lián)地配置多片結(jié)構(gòu)的磨擦接合裝置，所以可構(gòu)成軸長度短的自動變速器。
在上述結(jié)構(gòu)中，通過對第2離合器C2進行設(shè)置或廢除以及對相關(guān)的零件作很小的變動，即可容易地變更為可設(shè)定前進4檔的自動變速器與可設(shè)定前進5檔的自動變速器，比起現(xiàn)有的通過設(shè)置或廢除行星齒輪機構(gòu)而變更為變速檔數(shù)不同的自動變速器的情形相比，可設(shè)定變速檔數(shù)的變更很容易。
下面概括地敘述本發(fā)明的優(yōu)點。在本發(fā)明的自動變速器中，2組行星齒輪機構(gòu)排列在同一軸線上，另一組行星齒輪機構(gòu)與這些行星齒輪機構(gòu)平行地配置，可設(shè)定前進行4檔，而且該自動變速器的軸長度短，車載性良好。
通過增加或削除1個離合器裝置，可變更為4檔自動變速器和5檔自動變速器。因此，可實現(xiàn)這些不同類型的自動變速器之間的零件通用化。
在本發(fā)明的自動變速器中，由于可使單向離合器作用而實施最低速檔與比其高1檔的變速檔間的變速，所以可平滑而且容易地實施扭矩變動大的變速。
在本發(fā)明的自動變速器中，由于排列在同一軸線上的2組行星齒輪機構(gòu)中的二要素之間的連接簡單，并且可使這些行星齒輪機構(gòu)接近，所以可得到整體上緊湊的自動變速器。
權(quán)利要求
1.一種自動變速器，其中，以太陽齒輪(7、8)、齒圈(9、10)以及行星齒輪架(11、12)為三要素的第1和第2行星齒輪機構(gòu)(5、6)配置在同一軸線上，通過分別將第1行星齒輪機構(gòu)(5)中任意兩個要素(9、11)與第2行星齒輪機構(gòu)(6)中任意兩個要素(10、12)一對一地連接，由第1和第2行星齒輪機構(gòu)(5、6)構(gòu)成四個回轉(zhuǎn)要素，并且在與這些第1和第2行星齒輪機構(gòu)(5、6)的軸線平行的軸線上，配置以太陽齒輪(17)、齒圈(18)以及行星齒輪架(19)為三要素的第3行星齒輪機構(gòu)(16)，上述四個回轉(zhuǎn)要素中的第1回轉(zhuǎn)要素(10、11)與第3行星齒輪機構(gòu)(16)的三要素(17、18、19)中的任意一個要素(18)可傳遞動力地連接；其特征在于它包括輸入構(gòu)件(4)，用于輸入驅(qū)動力；第1離合器裝置(C1)，用于將上述四個回轉(zhuǎn)要素中的第2回轉(zhuǎn)要素(7)與上述輸入構(gòu)件(4)選擇性地連接；第2離合器裝置(C3)，用于將上述輸入構(gòu)件(4)與上述四個回轉(zhuǎn)要素中的第3回轉(zhuǎn)要素(8)選擇性地連接；輸出構(gòu)件(21)，連接于上述第3行星齒輪機構(gòu)(16)的三要素(17、18、19)中的、與上述第1回轉(zhuǎn)要素(10、11)連接的要素(18)以外的要素(19)；單向離合器(F0)，配置在上述第3行星齒輪機構(gòu)(16)的三要素(17、18、19)中任意一個要素(17)與固定構(gòu)件(13)之間，并且當(dāng)?shù)?行星齒輪機構(gòu)(16)在上述輸出構(gòu)件(21)高速回轉(zhuǎn)的高速傳動狀態(tài)與低速回轉(zhuǎn)的低速傳動狀態(tài)間切換時，其接合狀態(tài)也轉(zhuǎn)變。
2.如權(quán)利要求1所述的自動變速器，其特征在于它還具有另外的單向離合器(F1)，該單向離合器(F1)配置在上述四個回轉(zhuǎn)要素中的上述任意一個要素(9、12)與固定構(gòu)件(13)之間，在由上述第1行星齒輪機構(gòu)(5)和第2行星齒輪機構(gòu)(6)設(shè)定的變速比為最大的場合時進行接合。
3.如權(quán)利要求1所述的自動變速器，其特征在于上述第1行星齒輪機構(gòu)(5)、第2行星齒輪機構(gòu)(6)、第1離合器裝置(C1)以及第2離合器裝置(C3)按第1離合器裝置(C1)、第1行星齒輪機構(gòu)(5)、第2行星齒輪機構(gòu)(6)、第2離合器裝置(C3)的順序配置在同一軸線上。
4.如權(quán)利要求1所述的自動變速器，其特征在于它還具有第3離合器裝置(C2)，該第3離合器裝置(C2)可選擇性地將上述輸入構(gòu)件(4)與上述四個回轉(zhuǎn)要素中的第4回轉(zhuǎn)要素(9、12)連接起來。
5.如權(quán)利要求4所述的自動變速器，其特征在于它具有使上述第1離合器裝置(C1)和第3離合器裝置(C2)接合、將第1行星齒輪機構(gòu)(5)和第2行星齒輪機構(gòu)(6)設(shè)定在直接狀態(tài)的裝置。
6.如權(quán)利要求4所述的自動變速器，其特征在于上述第1行星齒輪機構(gòu)(5)、第2行星齒輪機構(gòu)(6)以及第1～第3離合器裝置(C1、C2、C3)按第1離合器裝置(C1)、第1行星齒輪機構(gòu)(5)、第2行星齒輪機構(gòu)(6)、第2離合器裝置(C3)、第3離合器裝置(C2)的順序配置在同一軸線上。
7.如權(quán)利要求6所述的自動變速器，其特征在于上述第2離合器裝置(C3)具有在內(nèi)周面與多塊磨擦片(51、54)花鍵配合的離合器鼓(50)；上述第3離合器裝置(C2)具有另外的離合器鼓(70)以及另外的磨擦片(71、72)，該另外的離合器鼓(70)配置在上述離合器鼓(50)的內(nèi)周側(cè)并可朝著上述摩擦片(51、54)沿軸線方向移動從而選擇性地使第2離合器裝置(C3)接合，該另外的摩擦片(71、72)花鍵配合于該另外的離合器鼓(70)的內(nèi)周面。
8.如權(quán)利要求4所述的自動變速器，其特征在于它還具有另外的單向離合器(F1)，該單向離合器(F1)配置在上述四個回轉(zhuǎn)要素中任意一個要素(9、12)與固定構(gòu)件(13)之間，在由上述第1行星齒輪機構(gòu)(5)和第2行星齒輪機構(gòu)(6)設(shè)定的變速比為最大的場合進行接合。
9.如權(quán)利要求3或6所述的自動變速器，其特征在于它還具有傳動齒輪(14)和從動齒輪(20)，該傳動齒輪(14)與上述第1回轉(zhuǎn)要素(10、11)成一整體并配置在上述第1離合器裝置(C1)與第1行星齒輪機構(gòu)(5)之間，該從動齒輪(20)與該傳動齒輪(14)嚙合而且與上述第3行星齒輪機構(gòu)(16)的三要素中上述任一要素(18)成一整體。
10.如權(quán)利要求3或6所述的自動變速器，其特征在于它還具有另外的單向離合器(F1)、第1制動裝置(B1)以及液壓缸構(gòu)件(44)；該另外的單向離合器(F1)配置在上述第2行星齒輪機構(gòu)(6)與第2離合器裝置(C3)之間，并且其內(nèi)圈與第2行星齒輪機構(gòu)(6)的行星齒輪架(12)連接；該第1制動裝置(B1)配置在第2行星齒輪機構(gòu)(6)的外周側(cè)，可選擇性地固定第2行星齒輪機構(gòu)(6)的太陽齒輪(8)；該液壓缸構(gòu)件(44)將使該第1制動裝置(B1)接合的活塞(45)收容其中，并與上述另外的單向離合器(F1)的外圈連接。
11.如權(quán)利要求10所述的自動變速器，其特征在于它還具有第2制動裝置(B2)，該第2制動裝置(B2)與上述另外的單向離合器(F1)并聯(lián)地配置，可選擇性地固定上述第1行星齒輪機構(gòu)(5)的齒圈(9)以及第2行星齒輪機構(gòu)(6)的行星齒輪架(12)。
12.如權(quán)利要求1或4所述的自動變速器，其特征在于它還具有多片式制動器(BO)，該多片式制動器(BO)與上述單向離合器(FO)并聯(lián)地配置，可選擇性地固定上述任意一個要素(17)。
13.如權(quán)利要求1或4所述的自動變速器，其特征在于第1行星齒輪機構(gòu)(5)的行星齒輪架(11)與第2行星齒輪機構(gòu)(6)的齒圈(10)連接，這些行星齒輪架(11)和齒圈(10)可傳遞動力地與第3行星齒輪機構(gòu)(16)的三要素中任一要素連接，第1行星齒輪機構(gòu)(5)的太陽齒輪(7)通過上述第1離合器(C1)可選擇性地與輸入構(gòu)件(4)連接，第2行星齒輪機構(gòu)(6)的太陽齒輪(8)通過上述第2離合器(C2)可選擇性地輸入構(gòu)件(4)連接。
14.如權(quán)利要求1或4所述的自動變速器，其特征在于它還具有另外的離合器裝置(CO)，該另外的離合器裝置(CO)可選擇性地將上述第3行星齒輪機構(gòu)(16)的兩個要素連接；第3行星齒輪機構(gòu)(16)的太陽齒輪(17)與上述單向離合器連接，而且第3行星齒輪機構(gòu)(16)的齒圈(18)與上述第1回轉(zhuǎn)要素連接。
全文摘要
第1、第2行星齒輪機構(gòu)(5、6)配置在同一軸線上。第3行星齒輪機構(gòu)(16)配置在與上述軸線平行的另一軸線上，第1行星齒輪機構(gòu)(5)的行星齒輪架(11)、齒圈(9)分別與第2行星齒輪機構(gòu)(6)的齒圈(10)、行星齒輪架(12)連接，第1行星齒輪機構(gòu)(5)的行星齒輪架(11)與第3行星齒輪機構(gòu)(16)的齒圈(18)可傳遞動力地連接；結(jié)構(gòu)中還包括輸入構(gòu)件(4)、第1離合器(C1)、第2離合器(C3)、輸出構(gòu)件(21)以及單向離合器(FO)。該結(jié)構(gòu)具有短的軸長。
文檔編號F16H3/66GK1148674SQ9611118
公開日1997年4月30日 申請日期1996年9月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月7日
發(fā)明者舟橋真, 伊藤寬, 宮崎光史, 久保政德 申請人:豐田自動車株式會社