DE3390540C2

DE3390540C2 - Hydrodynamisch-mechanisches Verbundgetriebe f}r Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3390540C2
Application number: DE19833390540
Authority: DE
Inventors: David Plasencia; Stewart Maxwell
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1983-10-11
Filing date: 1983-10-11
Publication date: 1989-09-28
Also published as: JPS61500129A; JPH0517424B2; GB2158169B; GB8513692D0; DE3390540T1; WO1985001785A1; GB2158169A; US4592250A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrodynamisch-mechani sches Verbundgetriebe für Kraftfahrzeuge der durch den Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Gattung.

Bei einem aus der US-PS 40 14 223 bekannten und dabei für ein Kraftfahrzeug mit Frontantrieb vorgesehenen Verbundge triebe dieser Art ist die Getriebeausgangsstufe als ein einfaches Planetenrädergetriebe, bestehend aus einem mit dem Pumpenrad des Drehmomentwandlers verbundenen Hohlrad, einem mit der ersten Eingangswelle verbundenen Sonnenrad und einem mit der zweiten Eingangswelle verbundenen Träger für mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad in Eingriff stehende Planetenräder, ausgebildet, um so unter dessen Mitwirkung sowohl im zweiten Gang als auch dritten Gang eine Aufteilung des an die Aus gangswelle übertragenen Drehmoments in einen hydrodynami schen Leistungsanteil und in einen mechanischen Leistungsan teil zu erhalten. Diese Aufteilung oder Verzweigung der Leistungsübertragung ist dabei gleichzeitig derart ausgestal tet, daß im dritten Gang ein gegenüber dem zweiten Gang höherer mechanischer Leistungsanteil erhalten wird.

Aus der US-PS 40 49 094 sowie weiteren US-Folgepatenten der selben Inhaberin sind sogenannte Zentrifugalkupplungen bekannt, die in Verbindung mit einem integrierten Torsions dämpfer zur Verbindung der Antriebswelle mit dem Pumpenrad eines Drehmomentwandlers vorgesehen sein können und derart ausgebildet sind, daß damit das Pumpenrad beim Überschreiten einer vorbestimmten Drehzahl und somit auch einer vorbestimm ten Zentrifugalkraft durch die damit beeinflußten Zentrifu galkörper der Kupplung direkt mit dem Turbinenrad des Dreh momentwandlers verbunden wird. Die insoweit kritische Dreh zahl ist dabei mit etwa 1000 U/min angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrodyna misch-mechanisches Verbundgetriebe der angegebenen Gattung derart auszubilden, daß in bestimmten Betriebszuständen eines damit ausgerüsteten Kraftfahrzeuges eine verbesserte Leistungsübertragung mit vergrößertem Abtriebsdrehmoment erhalten wird.

Mit dem zur Lösung dieser Aufgabe gemäß dem Patentanspruch erfindungsgemäß ausgebildeten Verbundgetriebe ist die Zentri fugalkraftkupplung bei der Leistungsübertragung im zweiten Gang und im dritten Gang beteiligt und ergibt die Überhol kupplung im dritten Gang einen rückkoppelnden bzw. regenera tiven Leistungsfluß vom Schaltgetriebe zurück in Richtung des Drehmomentwandlers. Dieser umgekehrte Leistungsfluß ist dabei abhängig von dem an dem Wandler erscheinenden Leistungs schlupf, dessen Größe von der Zentrifugalkraftkupplung beeinflußt wird.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verbund getriebes ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Getriebeplan des Verbund getriebes mit der Darstellung der Leistungsaufteilung im 1. Gang,

Fig. 2 den Schaltplan des Verbundgetriebes gemäß Fig. 1,

Fig. 3 den Getriebeplan nach Fig. 1 mit der Darstellung der Leistungsauf teilung im Schiebebetrieb des ge bremsten 1. Ganges und

Fig. 4 bis 6 den Getriebeplan nach Fig. 1 mit der Darstellung der Leistungsaufteilung im 2. Gang, im 3. Gang und im Rückwärtsgang.

Das in mechanischer und schaltungstechnischer Hinsicht dem bei den Ford-Modellen ESCORT und LYNX verwirklichten Getrie be nach der US-PS 40 14 223 grundsätzlich entsprechende Ver bundgetriebe umfaßt nach dem Getriebeplan der Fig. 1 einen Drehmomentwandler 18 mit einem durch die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine antreibbaren Pumpenrad 38, einem Turbi nenrad 40 und einem durch eine Überholbremse 50 abbremsbaren Leitrad 44. Mit dem Drehmomentwandler 18 ist längs einer Hauptachse des Verbundgetriebes ein Planetenräder-Schalt getriebe 20 achsgleich angeordnet, das mit einem ersten Son nenrad 52 bzw. S ₃, einem zweiten Sonnenrad 54 bzw. S ₂, auf einen Planetenradträger 64 bzw. C ₂ gelagerten ersten Pla netenrädern 66 und zweiten Planetenrädern 70 sowie einem Hohlrad 68 bzw. R ₂ gebildet ist, durch welche mittels einer für das Sonnenrad S ₂ vorgesehenen Reibungsbremse 62 bzw. B ₁, einer für das Sonnenrad S ₃ vorgesehenen Reibungskupplung 106 bzw. Cl ₁, einer für das Hohlrad R ₂ vorgesehenen Reibungs kupplung 80 bzw. Cl ₂ sowie einer dafür ebenfalls vorgesehe nen Reibungsbremse 74 bzw. Cl₃ entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Schaltplan unter Einschluß auch eines gebrem sten Schiebetriebes im 1. Gang drei Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang selbsttätig geschaltet werden können. Das Schaltgetriebe 20 ist über zwei Eingangswellen 96 und 102 mit dem Drehmomentwandler 18 und über eine Ausgangswelle 112 mit einer dazwischen angeordneten Getriebeausgangsstufe verbunden, deren Eingangsrad 114 mit einem zum Antrieb eines Differentialgetriebes vorgesehenen Ausgangsrad 120 über ein Mitläuferrad 116 verbunden ist.

Mit der Eingangswelle 96 des Schaltgetriebes 20 ist die mit deren zweiten Eingangswelle 102 mittels beispielsweise eine Vielkeilverzahnung verbundenen Nabe des Turbinenrades 40 des Drehmomentwandlers 18 über eine Überholkupplung 152 bzw. OWC ₁ verbunden, die bezüglich einer zur Verbindung des Pumpenrades 38 mit dem Turbinenrad 40 beim Überschrei ten einer vorbestimmten Antriebsdrehzahl von beispielsweise 1000 U/min vorgesehenen Zentrifugalkraftkupplung 164 bzw. CC ₁ abtriebsseitig angeordnet ist. Diese Zentrifugalkraftkupplung CC ₁ kann eine Ausbildung gemäß der US-PS 40 37 691 sowie weiteren US-Folgepatenten derselben Inhaberin aufweisen und ist zweckmäßig abtriebsseitig noch mit einem Torsions dämpfer der Ausbildung gemäß den US-PS 42 32 534 und 43 04 107 ausgerüstet. Das Hohlrad R ₂ des Schaltgetriebes 20 bildet dessen der Eingangswelle 96 zugeordnetes Eingangs glied, während das Sonnenrad S ₃ das der Eingangswelle 102 zugeordnete Eingangsglied bildet, das dabei mit dieser Ein gangswelle 102 über eine zu der Reibungskupplung CC ₁ paral lel angeordnete zweite Überholkupplung 176 bzw. OWC ₂ verbun den ist.

Zur Schaltung des 1. Ganges wird entsprechend dem Schalt plan in Fig. 2 die Reibungsbremse B ₁ betätigt, so daß das Sonnenrad S ₂ des Schaltgetriebes 20 zur Bildung eines Reaktionsgliedes abgebremst wird. Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 wird damit das an den Drehmoment wandler 18 von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angelieferte Drehmoment durch dessen Turbinenrad 40 über die Eingangswelle 102 und die Überholkupplung OWC ₂ an das Sonnenrad S ₃ zugeführt und über die Ausgangswelle 112 an das Antriebsrad 114 der Getriebeausgangsstufe abge führt. Sobald die Antriebsdrehzahl den vorbestimmten Wert von beispielsweise 1000 U/min übersteigt, wird durch die dann eingerückte Zentrifugalkraftkupplung CC ₁ das Pumpenrad 38 mit dem Turbinenrad 40 verbunden und das angelieferte Drehmoment somit über die der Zentrifugalkraftkupplung nachge schaltete Überholkupplung OWC ₁ zur Umgehung des Drehmo mentwandlers 18 an die zweite Eingangswelle 96 weiterge leitet, um für die erst im 2. Gang betätigte Reibungskupp lung Cl ₂ zur Verfügung zu stehen. Wenn in einem Schiebe betrieb des 1. Ganges auch an das Abtriebsrad 120 der Getriebeausgangsstufe ein Drehmoment angeliefert wird, dann erfährt dadurch die Überholkupplung OWC ₂ eine Aus schaltung aus der in Fig. 1 dargestellten Leistungsauf teilung, indem hierbei unter Vermittlung des Planeten radträgers C ₂ diese Überholkupplung bezüglich der Ein gangswelle 102 zu einem Freilaufen gebracht wird. Durch die zu dieser Überholkupplung OWC ₂ verwirklichte Paral lelanordnung der Reibkupplung Cl ₁ wird dabei gleichzei tig die Möglichkeit der Bereitstellung eines gebremsten Schiebebetriebes im 1. Gang geschaffen, bei welchem für das Verbundgetriebe die in Fig. 3 dargestellte Lei stungsaufteilung erhalten wird. Bei diesem gebremsten Schiebebetrieb wird unter Umgehung der Überholkupp lung OWC ₂ das über das Abtriebsrad 120 der Getriebeausgangs stufe angelieferte Drehmoment über die betätigte Reib kupplung Cl ₁ von dem Sonnenrad S ₃ direkt an die Eingangs welle 102 weitergeführt, so daß mit dem das Pumpenrad 38 überholenden Turbinenrad 40 des Drehmomentwandlers 18 ein hydrodynamisches Abbremsen gesteuert werden kann. Sofern bei diesem gebremsten Schiebebetrieb eine Drehzahl höher als etwa 1000 U/min vorliegen sollte, wird dann die Zentrifugalkraftkupplung CC ₁ für eine Verbindung des Tur binenrades 40 mit dem Pumpenrad 38 eingerückt, so daß das Drehmoment durch die Überholkupplung OWC ₁ übertragen wird.

Wenn ausweislich des Schaltplanes der Fig. 2 im 2. Gang zusätzlich zu der Reibungsbremse B ₁ auch noch die Rei bungskupplung Cl ₂ betätigt ist, dann ergibt sich dabei die in Fig. 4 dargestellte Leistungsaufteilung. Im 2. Gang wird das angelieferte Drehmoment über die Überholkupplung OWC ₁ und die Reibkupplung Cl ₂ zu dem Hohlrad R ₂ weiter geführt, um unter Vermittlung des Planetenradträgers C ₂ mit dem Sonnenrad S ₂ als beibehaltenem Reaktionsglied über die Ausgangswelle 112 an das Antriebsrad 114 der Getriebeausgangsstufe abgeführt zu werden. Bei einer An triebsdrehzahl höher als 1000 U/min wird andererseits auch im 2. Gang die Zentrifugalkupplung CC ₁ eingerückt, so daß dann unter Vermittlung der Überholkupplung OWC ₁ ein Teil des angelieferten Drehmoments auch an die Ein gangswelle 96 abgeführt wird. Im Schiebebetrieb des 2. Ganges wird andererseits das über das Abtriebsrad 120 angelieferte Drehmoment unter Vermitt lung des Planetenradträgers C ₂ und die betätigte Reibkupp lung Cl ₂ an die Zentrifugalkraftkupplung CC ₁ übertragen, um da bei unter Umgehung des Drehmomentwandlers 18 eine Brem sung durch die Brennkraftmaschine zu ergeben.

Wenn ausweislich des Schaltplanes der Fig. 3 durch ein Lö sen der Reibbremse B ₁ und eine fortgesetzte Betätigung der Reibkupplung Cl ₂ sowie eine gleichzeitige Betätigung der Reibkupplung Cl ₁ der 3. Gang geschaltet wird, dann wird da mit die in Fig. 5 dargestellte Leistungsaufteilung erhal ten. Das von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ange lieferte Drehmoment wird bei Antriebsdrehzahlen kleiner als 1000 U/min über die Überholkupplung OWC ₁ und die betätig te Reibkupplung Cl ₂ an das Hohlrad R ₂ weitergeführt, um unter Vermittlung des Planetenradträgers C ₂ über die Aus gangswelle 112 an das Antriebsrad 114 der Getriebeausgangsstufe abgeführt zu werden. Ein Teil des Drehmoments wird andererseits über das Sonnenrad S ₃ sowie die im 3. Gang ebenfalls betätigte Reibkupplung Cl ₁ an die Ein gangswelle 102 weitergeführt, um damit für das an den Drehmomentwandler 18 angelieferte Drehmoment eine Rück koppelung zu bewirken, welche das durch die Ausgangswelle 112 an das Antriebsrad 114 abge führte Drehmoment verstärkt. Bei einer Antriebsdrehzahl höher als 1000 U/min wird andererseits auch im 3. Gang wieder die Zentrifugalkupplung CC ₁ eingerückt, womit der Drehmomentwandler 18 umgangen wird. Im Schiebebetrieb des 3. Ganges wird andererseits das über das Abtriebsrad 120 der Getriebeausgangsstufe angelieferte Drehmoment über das Hohlrad R ₂ und die betätigte Reib kupplung Cl ₂ sowie die dann freilaufende Überholkupplung OWC ₁ zurück an die Brennkraftmaschine abgeführt, während gleichzeitig über die betätigte Reibkupplung Cl ₁ eine rückkoppelnde Drehmomentanlieferung an das Sonnenrad S ₃ kommt, so daß die durch die Zentrifugalkraftkupplung CC ₁ an das Hohlrad R ₂ vermittelte Drehmomentanlieferung verstärkt wird.

Zur Schaltung des Rückwärtsganges werden ausweislich des Schaltplanes der Fig. 2 nur die Reibkupplung Cl ₁ und die Reibbremse Cl ₃ betätigt, um damit anders als im 1. Gang und im 2. Gang das Hohlrad R ₂ als Reaktionsglied des Um schaltgetriebes 20 zu erhalten. Entsprechend der in Fig. 6 dargestellten Leistungsaufteilung wird damit das von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angelieferte Drehmoment über die Reibkupplung Cl ₁ und das Sonnenrad S ₃ weitergelei tet, so daß sich für die Abführung des Drehmomentes an das Antriebsrad 114 eine Umkehrung der Drehrichtung für die Ausgangswelle 112 ergibt. Im Rückwärts gang wird außerdem ein Teil des angelieferten Drehmoments an die Eingangswelle 96 abgeführt.

Claims

Hydrodynamisch-mechanisches Verbundgetriebe für Kraftfahr zeuge, mit einem Drehmomentwandler und einem gleichachsig angeordneten, selbsttätig schaltenden Dreigang-Planeten räder-Schaltgetriebe mit einer ersten und einer zweiten Eingangswelle und einer Ausgangswelle, die vorzugsweise mit einer optimal zwischen dem Drehmomentwandler und dem Schalt getriebe angeordneten Getriebeausgangsstufe verbunden ist, wobei der Drehmomentwandler ein mit der Antriebswelle des Verbundgetriebes verbundenes Pumpenrad und ein mit der ersten Eingangswelle des Schaltgetriebes verbundenes Tur binenrad aufweist und das Schaltgetriebe mit einem Hohlrad, einem ersten und einem zweiten Sonnenrad, einem Planetenrad träger, einem ersten Satz von Planetenrädern, die in Ein griff mit dem ersten Sonnenrad und dem Hohlrad stehen, sowie mit einem zweiten Satz von Planetenrädern, die in Eingriff mit dem zweiten Sonnenrad und dem ersten Satz von Planeten rädern stehen, gebildet ist und eine zum wahlweisen Verbin den der ersten Eingangswelle mit dem zweiten Sonnenrad vorgesehene erste Kupplungseinrichtung, bestehend aus einer das Drehmoment im Schiebebetrieb übertragenden Reibungskupp lung und einer parallel angeordneten Überholkupplung, die das Drehmoment von der Antriebswelle zu dem zweiten Sonnen rad im ersten Gang überträgt, eine zum wahlweisen Verbinden der zweiten Eingangswelle mit dem Hohlrad vorgesehene zweite Kupplungseinrichtung und erste und zweite Bremseinrichtungen für ein Festlegen des ersten Sonnenrades und des Hohlrades im zweiten Gang und im Rückwärtsgang aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ein gangswelle (96) und die Antriebswelle über eine Zentrifugal kraftkupplung (164 CC ₁) verbunden sind, zwischen deren Abtriebsseite und der ersten Eingangswelle (102) eine Über holkupplung (152 OWC ₁) angeordnet ist.