DE3331223C2

DE3331223C2 - Gangschaltanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE3331223C2
Application number: DE3331223A
Authority: DE
Inventors: Fujio Hachioji Tokio/Tokyo Makita
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1982-08-31
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1986-12-11
Also published as: JPS5940047A; US4570765A; GB2129509A; GB2129509B; GB8323049D0; DE3331223A1

Abstract

Eine Gangschaltanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Elektromagnetpulverkupplung und einem Getriebe mit vier Vorwärtszahnradsätzen enthält eine erste Synchronisiervorrichtung zum wahlweisen Eingriff eines Zahnrads des zweiten Gangs und eines Zahnrads des vierten Gangs in eine Ausgangswelle des Getriebes, eine zweite Synchronisiervorrichtung zum wahlweisen Eingriff eines Zahnrads des ersten Gangs und eines Zahnrads des dritten Gangs in die Ausgangswelle, einen ersten Schaltarm zum Betätigen der ersten Synchronisiervorrichtung und einen zweiten Schaltarm zum Betätigen der zweiten Synchronisiervorrichtung. Ein Wählhebel kommt mit einem der ersten und zweiten Schaltarme in Eingriff. Der Wählhebel wird durch einen manuellen Schalthebel zum Verschieben einer der Schaltarme betätigt. Der Wählhebel wird des weiteren durch eine elektrische Betätigungseinrichtung so bewegt, daß er in Eingriff mit einem der Schaltarme zur Auswahl der Synchronisiervorrichtung kommt. Schalter erzeugen Signale, die eine Auswahl einer der Synchronisiervorrichtungen darstellen, und eine Regelschaltung spricht auf die Signale zum Betätigen der elektrischen Betätigungseinrichtung an, um eine der Synchronisiervorrichtungen auszuwählen.

Description

Fig.7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Antriebsdrehmoment und

F i g. 8 eine graphische Darstellung der Änderung des Kupplungsstroms in der Anordnung.

In Fig. 1, die ein Getriebe zeigt bei dem die Erfindung angewendet wird, ist eine Elektromagnetpulverkupplung mit 1 bezeichnet Ein Vierganggetriebe 2 steht in Wirkungsverbindung mit der Kupplung 1, die wiederum mit einer Enduntersetzungsvorrichtung 3 verbunden ist

Die Elektromagnetpulverkupplung 1 ist in einem Kupplungsgehäuse vorgesehen und enthält eine Antriebsplatte 5, die an dem Ende der Kurbelwelle 4 des (nicht dargestellten) Verbrennungsmotors befestigt ist ein ringförmiges Antriebsorgan 7, das an der Antriebsplatte 5 befestigt ist, eine Kupplungsspule 6, die in dem Antriebsorgan 7 vorgesehen ist und ein Abtriebsorgan 9, das durch eine Keilverzahnung an einer E^:ngangswel-Ie 8 des Getriebes 2 befestigt ist, wobei ein Spalt 10 zu dem Antriebsorgan 7 frei bleibt Pulver aus magnetischem Material ist in einer Pulverkammer 11 vorgesehen und der Spalt 10 kann mit dem Pulver gefüllt werden. Eine Kappe 12 ist an dem Antriebsorgan 7 befestigt. Die Kappe 12 hat einen zylindrischen Teil koaxial mit der Eingangswelle 8, auf dem Schleifringe 13 befestigt sind. Die Schleifringe 13 sind mit der Spule 6 durch Leitungen verbunden und Bürsten 14 werden gegen die Schleifringe 13 gedrückt

Bei dieser Ausbildung drehen sich die Antriebsplatte

5 und das Antriebsorgan 7 zusammen mit der Kurbelwelle 4 und das in der Pulverkammer 11 eingeschlossene Magnetpulver wird zu der Innenfläche des Antriebsorgans 7 durch Zentrifugalkraft gezogen. Wenn die Spule

6 erregt wird, wird das Antriebsorgan 7 magnetisiert, um einen Magnetfluß zu erzeugen, der durch das Abtriebsorgan 9 fließt. Das Pulver wird somit in dem Spalt 10 angesammelt, so daß die Leistung des Motors auf die Eingangswelle 8 über die Kupplung übertragen wird.

In dem Getriebe 2 sind Zahnradsätze für den ersten bis vierten Gang vorgesehen. Der Zahnradsatz des zweiten Gangs und der Zahnradsatz des vierten Gangs und der Zahnradsatz des ersten Gangs und der Zahnradsalz des dritten Gangs sind jeweils nebeneinander angeordnet. Der Zahnradsatz des zweiten Gangs enthält ein Antriebszahnrad 16a, das auf der Eingangswelle 8 gebildet ist, und ein Abtriebszahnrad 166, das mit dem Antriebszahnrad i6a in Eingriff ist und drehbar auf der Ausgangswelle 15 befestigt ist. Der Zahnradsatz des vierten Gangs enthält ein Antriebszahnrad 17a und ein Abtriebszahnrad 176, das drehbar auf der Ausgangswelle 15 befestigt ist. Zwischen den Abtriebszahnrädern 166 und 176 ist eine Synchronisierungsvorrichtung 18 auf der Ausgangswelle 15 angebracht um wahlweise die Abtriebszahnräder 166 und 176 mit der Ausgangswelle 15 in Eingriff zu bringen. In gleicher Weise enthält der Zahnradsatz des ersten Gangs ein Antriebszahnrad 19a, und ein Abtriebszahnrad 196 liegt neben dem Zahnradsatz des dritten Gangs, der ein Antriebszahnrad 20a und ein Abtriebszahnrad 20b enthält. Eine Synchronisierkupplung 2i ist zwischen den Äbiriebszahiiräiierii ISu und 20b vorgesehen. Der Zahnradsatz des zweiten Gangs und der Zahnradsatz des ersten Gangs sind an derselben Seite der Synchronisierkupplungen 18 und 21 angeordnet und der Zahnradsatz des dritten Gangs und der Zahnradsatz des vierten Gangs sind an der gegenüberliegenden Seite der jeweiligen Synchronisierkupplune angeordnet.

Ein Rückwärtsantriebszahnrad 22a ist auf der Eingangswelle 8 angeordnet und ein Abtriebszahnrad 22b ist auf einer Seite einer Hülse der Synchronisierkupplung 21 angeordnet Ein Leerlaufzahnrad 22c kann in Eingriff mit den Zahnrädern 22a und 22b für den Rückwärtsantrieb kommen. Ein Parkzahnrad 23 ist an einem Ende der Ausgangswelle 15 befestigt mit dem das Getriebe während des Parkens des Fahrzeugs blockierbar ist

An einem Ende der Ausgangswelle 15 ist des weiteren ein Ausgangszahnrad 24 vorgesehen, das in ein Ringzahnrad 25 eines Differentials 26 der Enduntersetzungsvorrichtung 3 eingreift um die Ausgangsleistung der Ausgangswelle 15 auf die Antriebsräder über die Räderwellen 27 und 28 zu übertragen.

Das Gangschaltmuster des Getriebes ist in F i g. 1 a gezeigt, wobei L\ und Li Stellungen des ersten und des zweiten Gangs zeigen. //3 und Ha zeigen Stellungen des dritten und des vierten Gangs. N ist die Leerlaufstellung, P die Parkstellung und R ist die Rückwärtsgangstellung.

Gemäß Fig.2 ist ein Schalthebel 30 schwenkbar durch einen Bolzen 32 in einem Konsolengehäuse 31 gehalten, um in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs geschaltet zu werden. Ein T-förmiger Griff 33 ist an einem oberen Teil des Schalthebels 30 angebracht und ein Ende einer Schaltstange 34 ist mit einem unteren Teil des Schalthebels durch einen Stift verbunden. An dem anderen Ende der Schaltstange 34 ist eine Gabel 46 befestigt, deren Aussparung 46a in Eingriff mit einem Arm 44a des Wählhebels 44 der elektrischen Vorwähleinrichtung 36 in einem Gehäuse 35 ist.

Gemäß Fig. 2 bis 4 enthält die elektrische Vorwähleinrichtung 36 eine vertikal gleitbare Wählwelle 40, einen Wählhebel 44 und eine elektrische Betätigungseinrichtung 43. Die Wählwelle 40 ist mit einem seitlich herausragenden Stift 41 versehen, der zur Führung der Wählwelle in einer vertikalen Führungsnut 42 gleitet. Der Wählhebel 44 ist drehbar an der Wählwelle 40 angebracht und durch Sprengringe 45 gehalten. Die elektrische Betätigunseinrichtung 43 enthält einen Schrittmotor 51, eine Schnecke 50, die an der Welle des Schrittmotors befestigt ist, ein Schneckenrad 50a, das an einer Drehwelle 49 befestigt ist, und ein Ritzel 48, das an der Welle 49 befestigt ist. Das Ritzel 48 greift in eine Zahnstange 47 ein, die an der Welle 40 an deren oberen Teil gebildet ist. Die Drehung der Schnecke 50 durch den Schrittmotor 51 verursacht somit, daß die Welle 40 und der Wählhebel 44 sich axial bewegen. Die Aussparung 46a hat eine ausreichende axiale Länge, um den Eingriff mit dem Arm 44a während der axialen Bewegung der Welle 40 aufrechtzuerhalten.

Ein weiterer Arm 446 des Wählhebels 44 ist so ausgebildet, daß er wahlweise in Eingriff mit einer der Gabeln 376, 386 und 396 der Schaltarme 37a, 38a und 39a kommt. Die Schaltarme sind jeweils an Schaltschienen 37,38 und 39 befestigt und vertikal so angeordnet, daß sie in der Leerlaufstellung wahlweise in Eingriff mit dem Arm 446 kommen. Die Schaltschiene 37 gehört zum ersten und dritten Gang (L\, Hz) und ist so ausgebildet daß sie die Synchronisierkupplung 21 mit einer (nicht uaigcsiciiicu/ vjouci uciaugi. jJiC üCiiSitSCiiiCnc öS !St für den zweiten und vierten Gang (L₂, H₄) bestimmt und ist so ausgebildet, daß sie die Synchronisierkupplung 18 betätigt. Die Schaltschiene 39 ist für das Rückwärtszahnrad 22c und das Parkzahnrad 23 vorgesehen.

Gemäß F i g. 2 und 4 sind ein Rückwärts- und Parkwählschalter 55 und ein 1.—3.-Gangwählschalter 56 an dem Griff 33 angebracht. Ein Leerlaufschalter 57 ist

5 6

unter dem Schalthebel 30 vorgesehen, um in der Leer- L₂) etwa einander gleich und sind die Übesetzungsverlaufstellung des Schalthebels einzuschalten. Die Anord- hältnisse des dritten und des vierten Gangs (H₃, H₄) nung ist des weiteren mit einem Geschwindigkeitsschal- angenähert, wie dies die graphische Darstellung zeigt, ter 58 versehen, der einschaltet, wenn sich das Kraft- Der Unterschied zwischen den Übersetzungsverhältnisfahrzeug bewegt. Diese Schalter 55 bis 58 sind elektrisch 5 sen von zwei Gängen derselben Ganggruppe (Lu H₃ mit einer Regelschaltung 59 zum Betätigen des Schritt- bzw. L₂, /Z₄) ist andererseits merklich groß. Ein solcher motors 51 verbunden. Der Rückwärts- und Parkwähl- großer Unterschied des Übersetzungsverhältnisses verschalter 55 wird ausgeschaltet, wenn der Knopf des ursacht einen starken Stoß, wenn die Kupplung sehr Schalters an dem Griff manuell betätigt wird, und der schnell einrückt. Deshalb ist bei der Anordnung die 1.—3.-Gangwählschalter 56 wird bei seiner Betätigung 10 Kupplung als elektromagnetische Pulverkupplung auseingeschaltet, gebildet, die eine lange Einrückstufe aufweist.

Wenn das Kraftfahrzeug sich in Ruhe befindet, ist der F i g. 6 zeigt eine Kupplungsstromregelanordnung

Geschwindigkeitsschalter 58 ausgeschaltet und der zum Erzeugen einer Teileinrückperiode in der Kupp-Leerlaufstellungsschalter 57 ist eingeschaltet, vgl. lungseinrückperiode. Die Anordnung enthält einen F i g. 5, so daß sich der Ausgang eines ODER-Verknüp- is Zündimpulsgenerator 75, einen Schalthebelschalter 76, fungsglieds 63 auf einem hohen Pegel befindet und der einen Gaspedaischaiter 77, einen Fahrzeuggeschwindig-Ausgang eines Inverters 60 sich auf einem hohen Pegel keitsschalter 58 und eine Regelschaltung 78. Die Regelbefindet Wenn demgemäß der Rückwärts- und Park- schaltung 78 arbeitet ansprechend auf die daran angewählschalter 55 zum Ausschalten betätigt wird, werden legten Eingangssignale und regelt einen durch die Spule alle Eingänge eines UND-Verknüpfungsglieds 61 hoch- 20 6 fließenden Kupplungsstrom. Der Kupplungsstrom änpegelig und dessen Ausgang wird hochpegelig. Der dert sich schrittweise, wie F i g. 8 zeigt Wenn der Schalthochpegelige Ausgang des UND-Verknüpfungsglieds hebel 30 geschaltet wird, fließt der Kupplungsstrom in 61 wird zu einer (nicht dargestellten) Treiberstufe ge- umgekehrter Richtung, um das Antriebsorgan 7 in die sandt, die ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem entgegengesetzte Polarität zu magnetisieren, um den Eingangssignal erzeugt, so daß der Schrittmotor 51 in 25 Restmagnetismus zu entfernen. Nachdem der Schalthe-Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Treiberstufe bei geschaltet worden ist fließt ein niedriger Kuppbetätigt wird, um die Welle 40 zu bewegen. Die axiale lungsstrom durch die Spule zum Erzeugen eines Teilein-Bewegung der Welle 40 bewirkt daß der Wählarm 446 rückens für eine relativ lange Zeit. Danach fließt ein in Eingriff mit der Gabel 39b des Schaltarms 39a kommt. Nennstrom, um die Kupplung vollständig einzurücken.

Wenn somit der Schalthebel 30 in die L- oder W-Stel- 30

lung geschaltet wird, wird ein Rückwärtszahnrad- oder Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Parkzahnradeingriff ausgeführt

Wenn die Schalter 55 und 56 nicht betätigt werden, ist
ein Ausgang eines Inverters 65 hochpegelig, so daß alle
Eingänge eines UND-Verknüpfungsglieds 66 hochpege- 35
Hg sind. Ein hochpegeliges Ausgangssignal des UND-Verknüpfungslied 66 wird somit an die Eingänge der
UN D-Verknüpfungsglieder 67 und 68 angelegt Das
UND-Verknüpfungsglied 67 erzeugt somit ein Ausgangssignal, das den Schrittmotor 51 betätigt um den 40
Schaltarm 44b mit der Gabel 3Sb in Eingriff zu bringen.
Wenn demgemäß der Schalthebel 30 in die L-Stellung
geschaltet wird, kommt das Abtriebszahnrad 166 des
zweiten Gangs in Eingriff mit der Ausgangswelle 15
über die Synchronisiervorrichtung 18, und wenn der 45
Schalthebel 30 in die //-Stellung geschaltet wird, greift
das Zahnrad des vierten Gangs ein.

Wenn der 1.—3.-Gangwählschalter 56 betätigt wird,
wird der Ausgang eines Inverters 69 hochpegelig. Der
Ausgang des U N D-Verknüpfungsglieds 68 wird somit 50
hochpegelig, was bewirkt daß der Schaltarm 44b mit
der Gabel 37b für den ersten und den dritten Gang in
Eingriff kommt

Das Übersetzungsverhältnis des Zahnradsatzes des
zweiten Gangs wird so ausgewählt daß ein ausreichen- 55
des Drehmoment zum Starten des Kraftfahrzeugs vorhanden ist Die Übersetzungsverhältnisse des zweiten
und des vierten Gangs sind so ausgewählt daß das
Kraftfahrzeug mit dem zweiten und vierten Gang auf
ebenen Straßen gefahren werden kann. Andererseits ω
sind der erste und der dritte Gang so ausgebildet daß
ein ausreichendes Drehmoment erhalten wird, um das
Kraftfahrzeug an Steigungen zu fahren.

F i g. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Drehmoment in den vier Gän- 65
gen. Um zu ermöglichen, daß das Getriebe des Kraftfahrzeug in zwei Gängen antreibt, sind die Übersetzungsverhältnisse des ersten und des zweiten Gangs (Lu

Claims

1 2 daß bei einander folgenden Aus- und Einrückbewegun- Patentansprüche: gen der Schaltmuffen die Abweisschrägungen ihrer Kupplungsklauen einander in einem kleinen Bereich

1. Gangschaltanordnung für das Getriebe eines überdecken.

Kraftfahrzeugs mit einer automatischen Kupplung, 5 Bei einer weiteren Schaltvorrichtung nach der DE-mit Verschiebeeinrichtungen, die Synchronisier- OS 15 05 528 steuert eine Welle beim Umlaufen mit kupplungen für das Getriebe betätigen, mit einer in Hilfe von aus Nocken und Stellgliedern bestehenden die Verschiebeeinrichtungen eingreifenden Vor- Kurventrieben die Bewegung der Schaltglieder des wähleinrichtung und mit einem Schalthebel, da- Wechselgetriebes beim GangwechseL Die Steuerwelle durch gekennzeichnet, daß das Getriebe 10 ist axial beweglich eingerichtet und trägt einen mindeals Gruppengetriebe mit einem Niedriggeschwin- stens zwei Stellgliede wechselweise betätigenden Nokdigkeitsbereich (Li-H3) und einem Normalge- ken. Es wird nur ein einziger Nocken zum Betätigen schwindigkeitsbereich (L₂-H*) ausgebildet ist, mehrerer Stell- und Schaltglieder benötigt, wobei bei

daß eine Elektromagnet-Pulverkupplung (1) mit lan- einer formschlüssigen Verbindung der Steuerwelle mit ger Einrückstufe vorgesehen ist und 15 den Stellgliedern besondere Verriegelungseinrichtun-

daß die Gruppenvorwahl zwischen den beiden gen, die das gleichzeitige Schalten zweier Gänge verhin-Hauptfahrbereichen mit einer elektromechanischen dem, entfallen können.

Stelleinrichtung durchgeführt wird, wobei Schalter Schließlich ist eine Schaltvorrichtung eines Zahnrä-

(55, 56) am Schalthebel (30) angeordnet sind, mit derwechselgetriebes mit den Merkmalen des Oberbedenen über eine Schaltsteuerung (59) die Vorwahl- 20 griffs des Anspruchs 1 bekannt (DE-OS 18 05 950). Bei einrichtung (36) betätigbar ist dieser bekannten Schaltvorrichtung wird eine platzspa-

2. Gangschaltanordnung nach Anspruch 1, da- rende Bauweise dadurch erreicht, daß im Inneren des durch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrich- Getriebegehäuses auf einer längsverschiebbaren und tungen je eine Schaltschiene (37,38,39), die in Wir- drehbaren Stange eine mit zwei Backen versehene Nuß kungsverbindung mit einer zugehörigen Synchroni- 25 befestigt ist, die mit ihren Backen das freie Ende eines sierkupplung steht und einen Schaltarm (37a, 38a, Armes des als zweiarmiger Hebel ausgebilden Stellhe-39a,l aufweisen, der an der Schaltschiene befestigt ist, bels für die Gangwahl einschließt, und daß mit der Nuß mit einer Gabel (376,386,39b), die so ausgebildet ist, ein gewinkelter Stift verbunden ist, dessen freies Ende daß sie in ein Ende eines Wählhebels (44b) der Vor- parallel zur Stange verläuft und in eine Gabel an einem wähleinrichtung (36) eingreift, wobei eine Schalt- 30 Ring eingreift, der die Nabe des zweiarmigen Stellhestange (34) mit einem Ende in Wirkungsverbindung bels bildet.

mit dem Schalthebel (30) steht und über eine Gabel, Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Gang-

(46) in Eingriff mit dem anderen Ende des Wählhe- schaltanordnung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs

bels(44a,Hst. mit einer elektromagnetischen Kupplung zu schaffen,

3. Gangschaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, 35 bei dem das Schalten der Vorwärtsgänge in gerader dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwähleinrich- Linie erfolgt.

tung (36) eine verschiebbare Wählwelle (40), die in Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des

drehbarem Eingriff mit dem Wählhebel (46) an einer Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Achse des Wählhebels ist, und eine elektrische Beta- Unteransprüchen angegeben.

tigungsvorrichtung (43) zum axialen Verschieben 40 Die Erfindung besteht in der Kombination einer elekder Wählwelle aufweist, wobei der Wählhebel durch tromagnetischen Pulverkupplung mit einem als Grupdie Wählwelle axial bewegt wird. pengetriebs aufgebauten Getriebe, das halbautoma

tisch mittels Schalthebel und dort angebrachten Schal-

tern, ζ. B. Druckknöpfen schaltbar ist.

45 Die elektrische Betätigungsvorrichtung betätigt die Vorwähleinrichtung, wobei jeweils Zahnradsätze aus

Die Erfindung betrifft eine Gangschaltanordnung für vier Zahnradsätzen vorgewählt werden. Eine Steuerdas Getriebe eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbe- schaltung spricht hierbei auf die Signale an, die durch griff des Anspruchs 1. Schalter am Schalthebel ausgelöst werden. Durch Betä-

Bei den üblichen Gangschaltanordnungen für Kraft- 50 tigen des Schalthebels kommt dann einer der beiden fahrzeuge mit Vierganggetrieben wird der Schalthebel Zahnradsätze, der durch die Vorwähleinrichtung ausgein einem H-förmigen Schaltungsmuster für die Vor- wählt ist, in Eingriff mit der Ausgangswelle des Getriewärtsfahrt geschaltet. bes.

Obwohl beispielsweise in Kraftfahrzeugen mit sog. Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichhalbautomatischen Kupplungen keine Kupplungspedal- 55 nung beschrieben. Es zeigt

betätigung mehr erforderlich ist, muß der Fahrer den- F i g. 1 ein schematischer Schnitt eines Getriebes mit

noch komplexe Schalthebelbetätigungen ausführen. einer Elektromagnetpulverkupplung,

Bei einem bekannten Zahnräderwechselgetriebe Fig. la eine Darstellung eines Gangschaltmusters in

(DE-AS 12 10 286) mit ständig im Eingriff stehenden dem Getriebe der F i g. 1,
Räderpaaren und Gangumschaltung durch Formschluß- 60 F i g. 2 eine Darstellung eines Schalthebels und eines Kupplungen ϊϊϊϊί AuWciäkläücii, dci'cil iämuiciic Süiiaii- Teils der Suhaiiciiiriu'hiung,

muffen mittels einer Schaltwalze in der Ausschaltrich- Fig. 3 ein Schnitt längs der Linie 1I1-1II der F ig. 2,

tung formschlüssig in der Einschaltrichtung über Federn Fig. 4 ein Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3

betätigt werden, wird das Zurückschalten von einem und ein Blockschaltbild einer elektrischen Regeianordhöheren in den nächstniedrigeren Gang ohne zusätzli- 65 nung,

ehe Synchronisiereinrichtungen geräuschlos und ruck- Fig.5 ein Schaltbild einer elektrischen Regelschalfrei durchgeführt, wobei die den Schaltmuffen zugeord- tung in der Anordnung der Erfindung,
neten Nockenbahnen der Schaltwalze so gestaltet sind, F i g. 6 ein Blockschaltbild der Anordnung,