DE3604393A1

DE3604393A1 - Automatikgetriebe

Info

Publication number: DE3604393A1
Application number: DE19863604393
Authority: DE
Inventors: Masahiro Kadoma Osaka Ohkubo
Original assignee: Exedy Corp; Daikin Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1985-02-12
Filing date: 1986-02-12
Publication date: 1986-08-14
Also published as: US5122104A; KR930004570B1; JPS61184270A; KR860006656A; DE3604393C2; JPH0697065B2

Description

Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der japanischen Patentanmeldung 60-25906 vom 12.02.1985 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft ein Automatikgetriebe, das bei der Kraftübertragung in jedem Bereich des Übersetzungsverhältnisses über einen besseren Wirkungs- bzw. Leistungsgrad verfügt.

Bei Fahrzeugen mit Getriebeautomaten wird ein einem Viergang-Handschaltgetriebe gleichkommendes Dreigang-Automatikgetriebe verwendet, in welchem ein dreiteiliger Einstufen-Drehmomentwandler und eine einen Planetenrädersatz aufweisende Dreigang-Geschwindigkeitswechseleinrichtung kombiniert sind.

Diese Dreigang-Geschwindigkeitswechseleinrichtungweist zwei Paare von Planetenrädersätzen, zwei Kupplungen und zwei Bremsen auf und ist so ausgelegt, daß durch automatische Kupplungs- und Bremssteuerung der Geschwindigkeitswechsel in.drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang erfolgt.

Bei einem herkömmlich gebauten Automatikgetriebe werden die Ubertragungseigenschaften des Drehmomentwandlers bei Bedingungen, die über das gesamte Übersetzungsverhältnis hinweg konstant sind, auf eine Geschwindigkeitswechsel- bzw. Schalteinrichtung einer hinteren Stufe übertragen, und in ähnlicher Weise findet auch der Geschwindigkeitswechsel durch die Schalteinrichtung statt.

OUo I kiyv.·;. Dipl.-Iny. M.inlixd S.igcr, l'ul^rli'iwäUe. Cosiüi'-tr. 81" J)-R tUOnthon 81

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Darüber ist - wie bekannt - die Charakteristik des Drehmomentwandlers derart zu gestalten, daß bei einer unter die Drehgeschwindigkeit der Pumpe abfallenden Drehgeschwindigkeit der Turbine (niedriges Übersetzungsverhältnis) ein Turbinendrehmoment abgegeben wird, das größer ist als ein Pumpendrehmoment (großes Übersetzungsverhältnis).

Da ein Fahrzeug aber bei der Beschleunigung das größte Drehmoment benötigt, ist die vorstehend erwähnte Drehmomentwandler-Charakteristik zwar im Bereich eines niedrigen Übersetzungsverhältnisses wirksam, doch reicht die Antriebskraft in dem häufig zum Einsatz kommenden mittleren Bereich des Übersetzungsverhältnisses und darüber hinaus auch im Bereich eines hohen Übersetzungsverhältnisses nicht aus.

Im Hinblick darauf ist der Drehmomentwandler eines herkömmlich ausgebildeten Automatikgetriebes derart ausgelegt, daß sich mit dessen charakteristischen Merkmalen ein gutes Drehmoment und eine ausgezeichnete Wirksamkeit bzw. Leistung im Bereich eines mittleren Übersetzungsverhältnisses erzielen lassen.

Bei einem solchen Drehmomentwandler ist aber eine Minimierung des im Bereich eines niedrigen Übersetzungsverhältnisses erzeugten Drehmoments aus den oben genannten Gründen unvermeidbar, und das Kippmomentverhältnis liegt im allgemeinen bei etwa zwei, so daß also dann, wenn das Fahrzeug beschleunigt wird, ein ausreichend hohes Ausgangsdrehmoment nicht erreicht werden kann.

Dipl.-Ing. Olio Hügel. Dipl.-liu' Maiilreil S;^·". I^J;iH-i';mu;ilu·- ' ιιμίμ· .. .m.-IJ-.i >!lii„Jkm Xi

Aus diesem Grunde wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über ein Schaltgetriebe in drei Stufen geändert bzw. gewechselt. Da das Schaltgetriebe zur Durchführung der automatischen Steuerung aber mit zwei Kupplungen und zwei Bremsen ausgestattet werden muß, bedeutet dies eine aufwendige und komplizierte Konstruktion und eine schwierige Steuerung.

Bei Lastkraftwagen zum Beispiel wird eine wesentliche höhere Zugkraft benötigt als bei Personenkraftwagen. Deshalb wird in der Regel ein Viergang-Automatikgetriebe verwendet, in welchem ein dreiteiliger Einstufen-Drehmomentwandler und ein Viergang-Wechselgetriebe kombiniert sind, dessen hohes üntersetzungsverhaltnis jenem eines Sechsgang-Handschaltgetriebes entspricht.

Da bei diesem Geschwindigkeitswechselgetriebe drei Paare von Planeträdersätzen durch zwei Kupplungen und drei Bremsen automatisch gesteuert werden müssen, ist dieser Getriebeautomat komplizierter als der eines Personenkraftwagens .

Bei Baumaschinen mit Getriebeautomaten zum Beispiel wird ein über ein hohes Kippmoment verfügender Drehmomentwandler mit einem Drei- oder Viergang-Power-Shift-Getriebe kombiniert, um so die Zugkraft noch weiter zu erhöhen. Da aber bei diesem Getriebetyp das Drehmoment im mittleren Bereich des Übersetzungsverhältnisses ungenügend ist, ist der Kraftstoffverbrauch relativ hoch und die Leistung schlechter.

Dipl.-Ing. Duo Hug»-!. Πίρΐ.-Ιημ. Maiil'iod S;ige-. Pul."Vi-nwälto <Λ,<\'ν ·Μ\. 8vO--S-Mundu.il 81

*-\ Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Automatikgetriebe derart auszubilden, daß im Rahmen einer konstruktiven Vereinfachung die charakteristischen Eigenschaften des Drehmomentwandlers in jedem Bereich des Übersetzungsverhältnisses geändert werden und selbst bei einer geringeren Anzahl von Geschwindigkeitswechselstufen als bei herkömmlichen Getrieben eine vergleichbar hohe Zugkraft erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Dazu ist bei einem Automatikgetriebe, in welchem ein vierteiliger Zweistufen-Drehmomentwandler mit Turbine, eine Pumpe, ein erstes Leitrad und ein zweites Leitrad mit einem Wechselgetriebe kombiniert sind, das einen Planetenrädersatz, der aus ersten und zweiten Planetenrädern mit einem gemeinsamen Planetenradträger gebildet ist, und eine Kupplung oder Bremse für die Steuerung des Planetenrädersatzes aufweist, die Turbine des Drehmomentwandlers mit der die Kraft von der Turbine auf das Wechselgetriebe übertragenden Turbinenwelle gekuppelt. Ein erstes Leitrad ist auf der Turbinenseite zwischen der Turbine und der Pumpe angeordnet und mit der ersten Leitradwelle verbunden, die die Kraft von dem ersten Leitrad auf das Wechselgetriebe überträgt, und zwar über eine Einwegkupplung, durch welche Kraft nur in der zur Drehrichtung der Pumpe umgekehrten Richtung übertragen wird. Ein zweites Leitrad ist auf der Pumpenseite zwischen der Turbine und der Pumpe angeordnet und über eine zweite Leitradwelle mit einem Ge-

Dipl.-Ing. Otto Hügel. Uipl.-lnu. MaiilVed Sag.i. PaiciiMiiWlilu. I ·-,".!· ·.■·>■ M. I j ■- ..i . >■ - . .

hause verbunden ., wobei die zweite Leitradwelle eine Einwegkupplung aufweist, durch welche Kraft nur in der zur Drehrichtung der Pumpe umgekehrten Richtung übertragen wird. Eine Kupplung oder Bremsen für die Steuerung der Drehgeschwindigkeit der ersten Leiradwelle sind im Verlauf der ersten Leitradwelle angeordnet. Ein mit dem ersten Planetenrad des Wechselgetriebes kämmendes erstes Sonnenrad ist an einem Endabschnitt der Turbinenwelle befestigt. Ein mit dem zweiten Planetenrad des Wechselgetriebes kämmendes zweites Sonnenrad ist an einem Endabschnitt der ersten Leitradwelle befestigt, und eine Bremse ist auf einer Seite der Abdeckung der genannten Kupplung angeordnet. Die Übertragungsleistung des Drehmomentwandlers wird in jedem Bereich des Übersetzungsverhältnisses verbessert, indem je nach Übersetzungsverhältnis wahlweise die Bremse oder Kupplung betätigt werden.

•Die charakteristischen Eigenschaften des Drehmomentwandlers in jedem Bereich des Übersetzungsverhältnisses und das Untersetzungsverhältnis des Wechselgetriebes werden durch Umschalten des Übertragungsweges der von der ersten Leitradwelle ausgehenden Kraft geändert, und zwar durch die wahlweise Betätigung von Kupplung oder Bremse.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Es folgt die Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

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Jipi.-lnjr. OUo I lii^-l. Dipl.-Ing. M;iiili\.l S.u'a, I'ltU.-nuitiwalte. (.rvny-'i; SI. W^Mündv-n Sr _ - ■ ^:

- 10 Es zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Konstruktion eines erfindungsgemäßen Automatikgetriebes für einen Lastkraftwagen;

Figur la ein Leistungsdiagramm eines Drehmomentwandlers für das Automatikgetriebe gemäß Figur 1;

Figur Ib eine graphische Darstellung der Zugkraftcharakteristik im Zusammenhang mit Figur 1;

Figur 2 eine Schnittansicht nach der Linie II-II von Figur 1;

Figur 3 eine schematische Darstellung der Konstruktion eines erfindungsgemäßen Automatikgetriebes für einen FF-Personenkraftwagen;

Figur 4 eine schematische Darstellung der Konstruktion eines erfindungsgemäßen Automatikgetriebes für einen FR-Personenkraftwagen;

Figur 4a eine graphische Darstellung der Zugkraftcharakteristik im Zusammenhang mit Figur 4;

Figur 5 eine schematische Darstellung der Konstruktion eines erfindungsgemäßen Power-Shift-Getriebes für ein Baufahrzeug.

liipl.-lng. Otto Flügel. Ι)ίρ1.-Ιπμ Manfred Säger. KiluiUiilwiille. C-----ir.· -': Sl. Ii-S- Λΐ·!-··-Ι«·.ι. SiI

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Erste bevorzugte Ausführungsform

Als die charakteristische Ausführungsform der Erfindung zeigt Figur 1 ein Automatikgetriebe für einen Lastkraftwagen. Bezugsziffer 10 bezeichnet einen vierteiligen Zweistufen-Drehmomentwandler, dessen hintere Stufe mit einem Wechselgetriebe 12 kombiniert ist, das für drei Vorwärtsgänge und eine Rückwärtsgang ausgelegt ist. Das Wechselgetriebe 12 weist einen Planetenrädersatz, der aus einem ersten Planetenrad und einem zweiten Planetenrad mit einem gemeinsamen Planetenradträger gebildet ist, und eine Kupplung oder Bremsen für die Steuerung des Planetenrädersatzes auf. Das Wechselgetriebe 12 und der Drehmomentwandler 10 bilden den Getriebeautomaten.

Der Drehmomentwandler 10 besteht aus einer Turbine 14, einer Pumpe 16, einem ersten Leitrad 18, einem zweiten Leitrad 20 etc. und ist durch ein Gehäuse 22 abgedeckt. Die Pumpe 16 ist mit einem Schwungrad 24 des Motors verbunden, derart, daß Kraft von dem Schwungrad 24 auf die Pumpe 16 übertragen wird.

Die Turbine 14 ist mit einer Turbinenwelle 26 verbunden, und eine Verriegelungskupplung 28 ist zwischen der Turbine 14 und dem Schwungrad 24 installiert.

Das erste Leitrad 18 ist auf der Turbinenseite zwischen der Turbine 14 und der Pumpe 16 angeordnet und durch ein Lager reversibel gelagert.

Das erste Leitrad 18 ist mit einer ersten Leitradwelle 30 verbunden, und zwischen dem ersten Leitrad und der ersten Leitradwelle 30 ist eine Einwegkupplung 32a an-

Dii'l.-Ing. OUo I Hmcl, Dipl.-lng. M.uilVcd S.igcr. I'alontanwiilio. ai-ö-.ur. HI. ΠX Sl■;·:;._\\.η 8Γ ..-'-"

geordnet, die derart ausgelegt ist, daß sie Kraft auf die erste Leitradwelle 30 überträgt, wenn sich das erste Leitrad in umgekehrter Richtung zur Turbine 14 dreht, und daß sie leerläuft, wenn sich das erste Leitrad 18 in der normalen Richtung dreht.

Das zweite Leitrad 20 ist auf einer Pumpenseite zwischen der Turbine 14 und der Pumpe 16 angeordnet und über eine zweite Leitradwelle 34, die mit einer Einwegkupplung 32b ausgestattet ist, mit dem Gehäuse 22 verbunden. Ebenfalls durch die Einwegkupplung 32b wird das zweite Leitrad 20 mit der zweiten Leitradwelle 34 gekuppelt, jedoch nur dann, wenn sich das zweite Leitrad 20 in der umgekehrten Richtung dreht.

Die Pumpe 16 ist an eine Pumpenwelle 16a angelenkt, die über ein Lager durch das Gehäuse 22 drehbar gelagert ist.

Eine Kupplung F3, die eine Kupplungsscheibe 34a und eine Kupplungsabdeckung 34b aufweist, ist in einem mittleren Abschnitt zwischen der Turbinenwelle 26 und der ersten Leitradwelle 3 0 angeordnet. Die Kupplungsscheibe 34a ist an der Turbinenwelle 26 befestigt, während die Abdeckung 34b einstückig mit der ersten Leitradwelle 30 ausgebildet ist.

Eine Scheibe 34c ist an einem radial äußeren Abschnitt der Kupplungsplatte 34b befestigt und bildet damit eine integrale Einheit, und an einem äußeren Umfangsbereich der Scheibe 34c ist eine Bremse F2 vorgesehen.

Dipl.-lng. Otto I-'liigul. Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, C-Msim.'-'r- 81, i).-8 München si

Das Umschalten zwischen Betrieb und Nichtbetrieb, das heißt zwischen Einrücken und Ausrücken der Kupplung F3 und Bremse F2 kann dann erfolgen, wenn die Drehgeschwindigkeit einer Ausgangswelle 44 einen bereits vorher auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit festgelegten Wert erreicht, der sich durch hinlänglich bekannte Mittel problemlos nachweisen läßt.

Ein erstes Sonnenrad 36a ist mit einem auf der Seite des Wechselgetriebes gelegenen Ende der Turbinenwelle 26 verbunden, und die Zähnezahl des ersten Sonnenrads 36a ist mit ZaI angegeben. Ein erstes Planetenrad 38a kämmt mit der äußeren Peripherie des ersten Sonnenrads 36a. Die Planetenräder 38a sind mit gleichem Abstand zueinander in Umfangsrichtung verteilt an drei Stellen angeordnet (Figur 2).

Zweite Planetenräder 38b, die mit den ersten Planetenrädern 38a kämmen, sind ähnlich wie die ersten Planetenräder an der äußeren Peripherie des ersten Sonnenrads 36a an drei Stellen angeordnet. Sowohl die Planetenräder 38a als auch die Planetenräder 38b sind durch einen gemeinsamen Planetenradtrager 40 drehbar gehalten.

Das zweite Planetenrad 38b kämmt mit einem zweiten Sonnenrad 36b, das mit dem auf der Seite des Wechselgetriebes gelegenen Ende der ersten Leitradwelle 30 verbunden ist (Figur 1). Die Zähnezahl des zweiten Sonnenrads 36b ist mit Za2 angegeben.

Ein erster Zahnkranz 42a (Zähnezahl: ZrI) kämmt mit der äußeren Peripherie des ersten Planetenrads 38a, und ein zweiter Zahnkranz 42b (Zähnezahl: Zr2) kämmt mit der äußeren Peripherie des zweiten Planetenrads 38b.

Dipl.-liii!. Duo Hügel. Dipl.-hi;.· Maiilivij S.iuer, l'atoiitanwiilk·, (-<-...!.... :·..: Sl, D.;. NLui.hcn Kl "" " "

Ein Bremse Fl ist an der radial äußeren Peripherie des ersten Zahnkranzes 42a angeordnet und an dem Gehäuse 22 befestigt. An der äußeren Peripherie des zweiten Planetenrads 38b ist eine Bremse R vorgesehen, die ebenfalls an dem Gehäuse 22 befestigt ist.

Der Planetenradträger 40 ist über ein Lager durch das Gehäuse 22 drehbar gehalten und mit der Ausgangswelle 44 verbunden.

Die Betriebsweise ist wie folgt. Im ersten Gang wird zunächst nur die Bremse Fl auf "AN" gestellt (festgezogen) , während die anderen Bremsen und die Kupplung auf "AUS" geschaltet (ausgerückt bzw. gelöst) sind. Im ersten Gang ist nur der erste Zahnkranz 42a an dem Gehäuse 22 festgelegt, während die anderen Planetenrädersätze zur Drehung miteinander kämmen und eine integrale Einheit bilden. Folglich wirkt das erste Leitrad 18 in dem durch den Betriebsmodus des ersten Gangs bzw. der ersten Schaltstufe gesteuerten niedrigen Geschwindigkeitsbereich als reversierende Turbine, und die Kraft des Drehmornentwandlers 10 wird sowohl über die Turbinenwelle 26 als auch die erste Leitradwelle 30 auf das Wechselgetriebe 12 übertragen, wobei die Kraft zur Abgabe an dem Planetenradträger 44 durch beide Planetenräder 38a und 38b zusammengesetzt wird. In Figur la, die das Verhalten des Drehmomentverhältnisses Tr und der Leistung E in Relation zu dem Geschwindigkeitsverhältnis Vr angibt, zeigt die Leistungscharakteristik des Drehmomentwandlers 10 bei Betrieb im ersten Gang bzw. in der ersten Geschwindigkeitsstufe eine hohe Leistung in dem Bereich eines niedrigen Übersetzungsverhältnis, wie anhand der Kennlinie % 1 (durchgezogene Linie) ersichtlich ist, und die Kennlinie Tl

Dipl.-Ing. Olli) l-lügvil. Dipl.-lnij. Manfred Sager, l'atoiilarnvüUe. fn-.iiti.: :: Sl. 1»' M^J:' '· .-i M

(durchgezogene Linie) des brehmomentverhältnisses läßt ebenfalls ein hohes Drehmomentverhältnis erkennen. Das Untersetzungsverhältnis eines Wechselgetriebes im ersten Gang liegt in der Praxis bei etwa 3.

Kurz danach steigt das Geschwindigkeitsverhältnis an, und der Geschwindigkeitsmodus wird durch die automatische Steuerung auf die zweite Gangstufe geschaltet, nämlich dann, wenn die Zugkraftcharakteristik den Punkt P in Figur Ib erreicht, die das Verhalten der Zugkraft D in Relation zur Fahrzeuggeschwindigkeit V zeigt.

Bei dem Betriebsmodus im zweiten Gang bzw. in der zweiten Geschwindigkeitsstufe wird nur die Bremse F2 auf "AN" gestellt, während die anderen Bremsen und die Kupplung auf "AUS" gestellt werden, derart, daß lediglich die erste Leitradwelle 2 6 und das zweite Sonnenrad 36b an dem Gehäuse 22 festgelegt sind. Dabei steht das erste Leitrad 18 ähnlich dem zweiten Leitrad 20 still, und die Reaktionskräfte beider Leiträder 18 und 20 werden durch Betriebsöl auf die Turbine 14 gelegt, derart, daß sie von der Turbinenwelle 26 auf das erste Sonnenrad 36a übertragen werden. Folglich entwickelt die Leistung des Drehmomentwandlers Charakteristiken •£2 und T2, die (wie in Figur la gezeigt) im Bereich eines mittleren Übersetzungsverhältnisses eine hohe Leistung und ein hohes Drehmoment zeigen. In der Praxis wird das Untersetzungsverhältnis des Wechselgetriebes 12 zu etwa 1,5.

Wenn sich das Geschwindigkeitsverhältnis weiter vergrößert und die Zugkraft den Punkt Q in Figur Ib erreicht, wird durch die automatische Steuerung auf den dritten Gang bzw. die dritte Geschwindigkeitsstufe ge-

IJipl.-lng. (Jtio Flügel. Dipl.-lng. Manfred Säger, I'atenlunvvältc. Cöunxi-'r Kl, D.-S TkijJjV-i.-icii Xi

wechselt.

Bei der Betriebsart im dritten Gang wird nur die Kupplung F3 auf "AN" gestellt, so daß sich die Turbinenwelle 26 integral mit der ersten Leitradwelle 30 in der normalen Richtung dreht. In diesem Falle läuft die Einwegkupplung 32a leer, und das erste Leitrad 18 wirkt als normale Turbine, die sich in der gleichen Richtung dreht wie die Turbine 14. Deshalb wirkt der Drehmomentwandler 10 im dritten Gang als Zweiphasen— Drehmomentwandler, der im Bereich eines hohen Übersetzungsverhältnisses eine vergleichsweise gute Leistung entwickelt, derart, daß eine Leistungscharakteristik ^3 und eine Drehmomentverhältnis-Charakteristik T3 erreichbar ist. In der Praxis wird das Untersetzungsverhältnis des Wechselgetriebes zu 1.

Wenn sich das Geschwindigkeitsverhältnis noch weiter vergrößert, wird die Verriegelungskupplung 28 durch die automatische Steuerung auf "AN" geschaltet, und die Motorkraft wird von der Turbinenwelle 2 6 direkt auf das Wechselgetriebe 12 übertragen.

Im Rückwärtsgang dagegen, wo nur die Kupplung R auf "AN" geschaltet wird, wird nur der zweite Zahnkranz 42b an dem Gehäuse 22 festgelegt, während sich die anderen Planetenrädersätze integral drehen, derart, daß die Kraft von dem Drehmomentwandler sowohl über die Turbinenwelle 26 als auch die erste Leitradwelle 30 übertragen wird und der Planetenradträger sich in umgekehrter Richtung dreht. Im Rückwärtsgang erreicht der Drehmomentwandler 10 eine Leistungscharakteristik ^R und ein Drehmomentverhältnis TR.

	1.	Pl	P2	P3	R	Untersetzungsverh.	Untersetzungsver hältnis 1. Leitrad
	2 .	O				Za χ +Zr χ	Zr χ - Za 2
	3-		O			. Za χ	Za 2
- . [ *Dipl.-lim. Olio riügt-l. Dipl.-lng. M.inlYcil S:i;-'oi. l\il<:n;;mv\;i!lc, C- -n --¹' SI. D-* \1·>η. Ih η .Si** _ ₁₇ _ 3604393 Die vorgenannten Untersetzungsverhältnisse und jene der ersten Leitradwelle in jeder Gangstufe sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben, in welcher das Zei chen "0" das Anschalten der Bremsen und der Kupplung kennzeichnet. Tabelle 1	Rückwärts			O		Za χ +Za2	0
Geschw.- Modus				O	^a' Za χ	. 1
Vorwärts	1	Za 2 +Zr 2
Zr 2 *-za χ	Za 2
Za χ	Die Zugkraftcharakteristik des vorstehend beschriebe nen Automatikgetriebes wird wie in Figur Ib gezeigt, das heißt sie wechselt der Reihe nach von der Zug kraftcharakteristik Dl im ersten Gang über die Zug kraftcharakteristik D2 im zweiten Gang und die Zug kraftcharakteristik im dritten Gang zu einer Zugkraft charakteristik D3L in einem Sperrmodus des dritten Gangs. Mit drei Schaltstufen weniger als bei einem

Dipl.-lng. Olio Hügel, Dipl.-lnu. NKmlicd Siigor, 1'atentamvalii.·. C j.ir.t-j:.. Sl. U-*? Λ!inthcn 81

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herkömmlichen Vierstufen-Automatikgetriebe werden Charakteristiken entwickelt, die annähernd den Zugkraftcharakteristiken Ml bis M6 gleichen (die nachgestellte Zahl gibt die Nummer der Schaltstufe an), die den Fall eines herkömmlichen Sechsgang-Handschaltgetriebes darstellen. Der Wert D2L in Figur Ib zeigt eine Zugkraftcharakteristik zum Zeitpunkt der Sperre des zweiten Gangs bzw. der zweiten Geschwindigkeitsstufe.

Die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes für einen Lastkraftwagen weist folgende Merkmale auf.

1. Dadurch, daß die Umkehrkraft des ersten Leitrads 18 über die Getrieberäder abgegeben wird, kann im ersten Gang und im Rückwärtsgang bei niedriger Geschwindigkeit, das heißt im Bereich eines niedrigen Übersetzungsverhältnisses des Drehmomentwandlers 10 ein hohes Drehmoment erreicht werden, das im Bereich eines mittleren Übersetzungsverhältnisses stufenlos geändert wird, um so für die charakteristischen Eigenschaften eines Dreiphasen-Drehmomentwandlers zu sorgen. Es wird also eine dem Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit entsprechende Zugkraftcharakteristik entwickelt, die den ersten, zweiten und dritten Geschwindigkeitsbereich eines Handschaltgetriebes abdecken kann.

Sowohl für den ersten Gang als auch für den Rückwärtsgang des Wechselgetriebes 12 wird die Geschwindigkeitsabnahme bzw. Drehzahlverringerung durch die jeweilige Festlegung der Zahnkränze 42a und 42b des Planetenrädersatzes bewirkt, derart, daß sich in der Praxis ein Untersetzungsverhältnis von etwa 3 ergibt.

Dipl.-Ing. OUo Flügel. Dipl.-Ing. Manfred Siiger, Patentanwälte.

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2. Im zweiten Gang bzw. in der zweiten Geschwindigkeitsstufe wird das Untersetzungsverhältnis durch Festlegen des mit dem ersten Leitrad 18 verbundenen Sonnenrads 36b des Planetenrädersatzes geändert. Durch Festlegen des ersten Leitrads 18 kann in den Bereichen eines mittleren und hohen Übersetzungsverhältnisses ein hohes Drehmoment erreicht werden. Eine dem Betrieb bei mittlerer Geschwindigkeit entsprechende Zugkraftcharakteristik läßt sich entwickeln, indem für die kennzeichnenden Eigenschaften eines Dreiphasen-Drehmomentwandlers gesorgt wird. Dadurch läßt sich der dritte, vierte und fünfte Geschwindigkeitsbereich eines Handschaltgetriebes abdecken.

Das Wechselgetriebe 12 sorgt für ein Untersetzungsverhältnis von etwa 1,5 für den zweiten Gang bzw. die zweite Geschwindigkeits- oder Schaltstufe.

3. Im dritten Gang bzw. in der dritten Geschwindigkeitsstufe wird die Zugkraft im Bereich eines hohen Übersetzungsverhältnisses beibehalten, indem das erste Leitrad 18 mit der Turbine 14 zu einer integralen Einheit bzw. Turbine zusammengeschlossen wird. Eine dem Betrieb bei hoher Geschwindigkeit entsprechende Zugkraftcharakteristik läßt sich entwickeln, indem für die charakteristischen Eigenschaften eines Zweiphasen-Drehmomentwandlers gesorgt wird. Dadurch kann der fünfte und sechste Geschwindigkeitsbereich eines Handschaltgetriebes abgedeckt werden.

Das Wechselgetriebe sorgt für ein Untersetzungsverhältnis von 1 für den dritten Gang.

Dipl.-Ing. OUo Hügel. Dipl.-lng. Manfred Säger, I'alenlanvvälie, < '

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Demgemäß wird das Untersetzungsverhältnis im ersten, zweiten und dritten Geschwindigkeitsmodus jeweils geändert. Gleichzeitig wird auch die Charakteristik des Drehmomentwandlers geändert, und zwar jeweils in eine Form, die den jeweiligen Geschwindigkeitsbereichen entspricht, wodurch sich schließlich die Anzahl der erforderlichen Geschwindigkeitswechselstufen verringern läßt. Der für der Geschwindigkeitswechsel notwendige Getrieberäderzug ist als Doppel-Planetengetriebe ausgebildet, bei welchem Planetenräder 38a und 38b der beiden Paare von Planetenrädersätzen miteinander kämmen und einen gemeinsamen Planetenradträger 40 teilen. Die Sonnenräder 36a und 36b und die Zahnkränze 42a und 42b werden mit den betreffenden Planetenrädern 38a und 38b in kämmenden Eingriff gebracht. Die Eingangswelle wird mit den betreffenden Sonnenrädern 36a und 36b verbunden. Die Bremsen Fl, F2 und R sind an den betreffenden Zahnkränzen und den mit dem ersten Leitrad
18 verbundenen Sonnenrädern angeordnet. Außerdem ist die Kupplung F3 für die Verbindung des ersten Leitrads 18 mit der Turbine 14 vorgesehen. Die Einrichtung zum Wechsel der vier Geschwindigkeitsstufen, nämlich des ersten, zweiten, dritten und Rückwärtsgangs läßt sich konstruktiv vereinfachen und ist deshalb weniger teuer in der Herstellung. Durch die Anordnung der Verriegelungskupplung 28 werden Zugkraft und Kraftstoffverbrauch verbessert.

Wie vorstehend beschrieben, ist bei einem erfindungsgemäßen Automatikgetriebe, in welchem der mit Turbine
ausgestattete vierteilige Zweistufen-Drehmomentwandler, die Pumpe, das erste Leitrad und das zweite Leitrad mit dem Wechselgetriebe kombiniert sind, das einen Planetenrädersatz, der aus ersten und zweiten Plane-

Dipl.-lng. OUu Flügel. Dipl.-Ing. Maiilivd Sägi-r, I'alentanuiuU·. '-" > ii ι. l Sl, l^-x V'V >i.- si

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tenrädern mit einem gemeinsamen Planetenradträger gebildet ist, und die Kupplung oder Bremse für die Steuerung des Planetenrädersatzes aufweist, die Turbine des Drehmomentwandlers mit der Turbinenwelle gekuppelt, die die Kraft von der Turbine auf das Wechselgetriebe überträgt. Das erste Leitrad ist auf der Turbinenseite zwischen der Turbine und der Pumpe angeordnet und mit der ersten Leitradwelle verbunden, die die Kraft von dem ersten Leitrad auf das Wechselgetriebe überträgt, und zwar über eine Einwegkupplung, die die Kraft nur in der zur Drehrichtung der Pumpe umgekehrten Richtung überträgt. Das zweite Leitrad ist auf der Pumpenseite zwischen der Turbine und der Pumpe angeordnet und über die zweite Leitradwelle mit dem Gehäuse verbunden, wobei die zweite Leitradwelle die Einwegkupplung aufweist, die die Kraft nur in der zur Drehrichtung der Pumpe umgekehrten Richtung überträgt. Die Kupplung oder Bremse für die Steuerung der Drehgeschwindigkeit der ersten Leitradwelle ist auf dem Weg der ersten Leitradwelle angeordnet. Das mit dem ersten Planetenrad des Wechselgetriebes kämmende erste Sonnenrad ist an dem Endabschnitt der Turbinenwelle befestigt. Das mit dem zweiten Planetenrad des Wechselgetriebes kämmende zweite Sonnenrad ist an dem Endabschnitt der ersten Leitradwelle befestigt, und die Bremse ist auf der Seite der Abdeckung der Kupplung angeordnet. Bei dieser Ausbildung wird die Übertragungsleistung des Drehmomentwandlers in jedem Bereich des Übersetzungsverhältnisses verbessert, indem je nach Übersetzungsverhältnis wahlweise die Kupplung oder Bremse betätigt wird. Erfindungsgemäß werden deshalb die folgenden Vorteile erzielt.

Dipl.-lng. Otto Hügel. Dipl.-lng. Manlred Säger, Patentanwälte, (."iisima^ir. "81, iWXUindien" Kl - - ■

Bei Betrieb im ersten Gang und im Rückwärtsgang, die häufig im Bereich eines niedrigen Übersetzungsverhältnisses gewählt werden, wirkt das erste Leitrad 18 als reversierende Turbine, um so die Charakteristik ^l (Figur la) zu entwickeln, die eine hohe Leistung im Bereich eines niedrigen Übersetzungsverhältnisses zeigt. Bei Betrieb im zweiten Gang, der häufig im Bereiche eines mittleren Übersetzungsverhältnisses gewählt wird, wird die durch die Festlegung des ersten Leitrads 18 erzeugte Reaktionskraft zur Entwicklung der Charakteristik t-2 (Figur la) genutzt, die eine hohe Leistung im Bereich eines mittleren Übersetzungsverhältnisses zeigt. Im dritten Gang wirkt das erste Leitrad 18 als normale Turbine, um so die Charakteristik ^3 zu entwickeln, die eine hohe Leistung im Bereich eines hohen Übersetzungsverhältnisses zeigt. Die Leistung bzw. Wirksamkeit des Drehmomentwandlers 10 wird also über den Gesamtbereich des Übersetzungsverhältnisses hinweg verbessert.

Selbst wenn die Anzahl der Geschwindigkeitswechselstufen bei dem erfindungsgemäßen Automatikgetriebe gegenüber dem herkömmlichen Automatikgetriebe von vier auf drei reduziert wird, läßt sich eine Zugkraftcharakteristik Dl s^ D3L erreichen, die annähernd die gleiche ist wie bei einem Sechsgang-Handschaltgetriebe, wie das in Figur Ib gezeigt ist.

Bei vorliegender Erfindung wird sowohl der Mechanismus des Wechselgetriebes 12 als auch die automatische Steuerung von Kupplung und Bremse und deren Hydraulikkreis vereinfacht.

Dipl.-Ing. Olto Flügel, Dipl.-lng. Manlred Siiyur, lVtieiiumwiille. ( ιιμιιι.ιΜγ. si. IJ * Miiivhii". S!

Zweite bevorzugte Ausführungsform

Nachfolgend wird im Zusammenhang mit einem Personenkraftwagen und unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Dabei ist in Figur 3 ein Automatikgetriebe für ein FF-Fahrzeug und in Figur 4 ein Automatikgetriebe für ein FR-Fahrzeug gezeigt.

Bei einem herkömmlichen Automatikgetriebe für einen Personenkraftwagen erfolgt der Wechsel zwischen den drei Vorwärtsgängen und dem Rückwärtsgang im allgemeinen durch die Steuerung zweier Paare von zusammengesetzten bzw. kombinierten Planetenrädersätzen, und der in diesem Zusammenhang verwendete dreiteilige Einstufen-Drehmomentwandler zeigt eine konstante Charakteristik über den gesamten Bereich der Geschwindigkeitswechselstufen hinweg.

Bei vorliegender Erfindung dagegen wird, wie vorstehend beschrieben, im ersten Gang und im Rückwärtsgang die ümkehrkraft des ersten Leitrads 18 genutzt, indem diesem ein Leitrad hinzugefügt wird. Im zweiten Gang wird die Reaktionskraft des ersten Leitrads 18 durch dessen Festlegung genutzt, wobei die bei herkömmlichen automatischen Geschwindigkeitswechselgetrieben vorhandene Zugkraftcharakteristik abgedeckt bzw. erreicht werden kann, indem der Drehmomentwandler mit drei unterschiedlichen Zugkraftcharakteristiken vorgesehen wird, die jeweils für die drei Antriebsphasen-Charakteristiken geeignet sind. Darüber hinaus werden für die Steuerung des Wechselgetriebes nur die drei Brem-

Dipl.-lng. Otto l^:liige . Dipl.-Ing. ManlKii Säger. Patentanwälte, C'osiniasti. 81, D^;8 München 81 - _ ₂₄ _ 3604393 sen benötigt, so daß das Wechselgetriebe 12 mit klei ner Baugröße und niedrigen Kosten hergestellt werden kann. Die Untersetzungsverhältnisse im Zusammenhang mit dem FF-Fahrzeug gemäß Figur 3 sind in nachstehender Tabel le angegeben. Tabelle 2	1.	Fl	F2	R	Untersetzungsverhältnis	Untersetzungsverh. erstes Leitrad
Geschw,- Modus	2.	O			Za ι + Zn	Zr χ -Za 2
Vorwärts	wärts		O		Za ι ""'	Za 2
Rück			O	Za ι +Za 2 ° ■>. ι	0
	Za χ	Za 2 +Zr 2
Zr 2 - Zaι	Za 2
Za χ	Die Zugkraftcharakteristik im Zusammenhang mit dem FR- Fahrzeug gemäß Figur 4 ist in Figur 4a dargestellt. Figur 4a zeigt das Verhalten der Zugkraft D in Rela tion zur Fahrzeuggeschwindigkeit V. Die Kennlinien Dl ^-O2L zeigen die Zugkraftcharakteristiken in jeder Ge- . schwindigkeitswechselstufe des in Figur 4 dargestell ten Getriebes, wohingegen die Kennlinien Ml ^- M4 für ein herkömmliches Handschaltgetriebe Gültigkeit haben.

Dipl.-Ing. Otio Hügel, Dipl.-lng. Manfred Sager, l'ateiilaim.ilk·. C ijmiu.i i-. XL Df- Mi'iihIw:. si

Dritte bevorzugte Ausführungsform

Nachfolgend wird im Zusammenhang mit einer Baumaschine (beispielsweise ein Löffelbagger) und unter Bezugnahme auf Figur 5 eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, nämlich ein Power-Shift-Getriebe, beschrieben.

Bei einem Power-Shift-Getriebe für Baufahrzeuge wird die Motorkraft außer für den Antrieb des Fahrzeugs auch für andere Arbeitsvorgänge verwendet, so daß also eine Zapfwelleneinheit vorgesehen werden muß, deren Ausgangswelle wegen des großen Reifendurchmessers versetzt anzuordnen ist.

Bei vorliegender Erfindung wird die Leistung der Turbine und des ersten Leitrads 18 über Vorgelegeräder 50 dem zusammgesetzten Doppel-Planetenrädersatz zugeteilt und wie vorstehend beschrieben gesteuert, derart, daß unterschiedliche Charakteristiken für die erste und zweite Geschwindigkeitszone zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus lassen sich Bremsmomente für die jeweiligen Bremsen minimieren, da nämlich die Turbinendrehung durch Erhöhung ihrer Geschwindigkeit dem Planetenrädersatz zugeteilt und die Ausgangsdrehung bei niedrigerer Geschwindigkeit als die Eingangsdrehung ausgegeben werden kann, weil die Ausgangsdrehung an dem Planetenträger 40 abgenommen werden kann. Deshalb ist dieses Getriebe auf ein Power-Shift-Getriebe für Baumaschinen anwendbar, die ein großes Untersetzungsverhältnis erfordern.

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Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Um zum Beispiel eine weitere Vereinfachung eines für zwei Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang ausgelegten Automatikgetriebes zu erreichen, genügt es, die Kupplung F3 aus dem im Zusammenhang mit Figur 1 für einen Lastkraftwagen beschriebenen, für drei Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang ausgelegten Automatikgetriebe herauszunehmen.

Dipl.-Ing. Otto Hügel. Dipl.-lng. Manfred Säger, Patentanwälte. C"t>-,i'H.i~.t> Sl. I)-S Mimclu-n Sl	Bezugsziffern	Drehmomentwandler
	10	Geschwindigkeitswechselgetriebe
-&* 3604393	12	Turbine
14	Pumpe 16a Pumpenwelle
16	erstes Leitrad
18	zweites Leitrad
20	Gehäuse
22	Schwungrad
24	Turbinenwelle
26	Verriegelungskupplung
28	erste Leitradwelle
30	Einwegkupplung
32a	Einwegkupplung
32b	zweite Leitradwelle
34	Kupplungsscheibe
34a	Kupplungsabdeckung
34b	Scheibe
34c	erstes Sonnenrad
36a	zweites Sonnenrad
36b	erstes Planetenrad
38a	zweites Planetenrad
38b	Planetenradträger
40	erster Zahnkranz
42a	zweiter Zahnkranz
42b	Ausgangswelle
44	Bremse
Fl	Bremse
F2	Kupplung
F3	Bremse
R

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Claims

Patentansprüche

1. Automatikgetriebe, in welchem ein vierteiliger Zweistufen-Drehmomentwandler mit Turbine, eine Pumpe, ein erstes Leitrad und ein zweites Leitrad mit einem Geschwindigkeitswechselgetriebe kombiniert sind, das einen Planetenrädersatz, der aus ersten und zweiten Planetenrädern mit einem gemeinsamen Planetenradträger gebildet ist, und eine Kupplung oder Bremse für die Steuerung des Planetenrädersatzes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (14) des Drehmomentwandlers (10) mit einer Turbinenwelle (26) gekuppelt ist, die Kraft von der Turbine (14) auf das Geschwindigkeitswechselgetriebe (12) überträgt, daß ein erstes Leitrad (18) auf der Turbinenseite zwischen der Turbine (14) und der Pumpe (16) angeordnet und mit einer ersten Leitradwelle (30) gekuppelt ist, die Kraft von dem ersten Leitrad (18) über eine Einwegkupplung (32a), die Kraft nur in der zur Drehrichtung der Pumpe (16) umgekehrten Richtung überträgt, auf das Wechselgetriebe (12) überträgt, daß ein zweites Leitrad (20) auf der Pumpenseite zwischen der Turbine (14) und der Pumpe (16) angeordnet und über eine zweite Leitradwelle (34) mit einem Gehäuse (22) verbunden ist, wobei die zweite Leitradwelle (34) mit einer Einwegkupplung (32b) ausgestattet ist, die

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Kraft nur in der zur Drehrichtung der Pumpe (16) umgekehrten Richtung überträgt, daß eine Kupplung (F3) oder Bremse (F2) zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit der ersten Leitradwelle (30) im Verlauf bzw. auf dem Weg der ersten Leitradwelle (30) angeordnet ist, daß ein mit dem ersten Planetenrad (38a) des Wechselgetriebes (12) kämmendes erstes Sonnenrad (36a) an einem Endabschnitt der Turbinenwelle (26) befestigt ist, daß ein mit dem zweiten Planetenrad (38b) des Wechselgetriebes (12) kämmendes zweites Sonnenrad (36b) an einem Endabschnitt der ersten Leitradwelle (30) befestigt ist und daß eine Bremse (Fl) auf der Seite der Abdeckung der Kupplung (F3) angeordnet ist, wobei die Übertragungsleistung des Drehmomentwandlers (10) in jedem Bereich des Übertragungsverhältnisses verbessert wird, indem je nach Übertragungsverhältnis wahlweise die Bremse oder Kupplung betätigt wird.

2. Getriebe nach Anspruch 1, insbesondere für einen FR-Personenkraftwagen, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Leitrad (18) des Drehmomentwandlers (10) über die Einwegkupplung (32a) durch die erste Leitradwelle (30) mit dem zweiten Sonnenrad (36b) des Wechselgetriebes (12) verbunden ist, daß das zweite Leitrad (20) über die Einwegkupplung (32b) durch die zweite Leitradwelle (34) mit dem Gehäuse (22) verbunden ist, daß die Bremse (F2) für die zweite Gangstufe im Verlauf bzw. auf dem Weg der ersten Leitradwelle (30) angeordnet ist, daß die Bremse (R) für den Rückwärtsgang an der äußeren Peripherie eines zweiten Zahnkranzes (42b) angeordnet ist, der über das zweite Planetenrad (38b) mit dem zweiten Sonnenrad (36b) kämmt, und daß die Bremse (Fl) für die

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erste Gangstufe an der äußeren Peripherie eines ersten Zahnkranzes (42a) angeordnet ist, der über das erste Sonnenrad (36a) mit der Turbinenwelle (26) verbunden ist.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieses mit einem Differentialmechanismus für ein FF-Fahrzeug ausgestattet ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1, insbesondere für die Anwendung auf ein Power-Shift-Getriebe für Baumaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zapfwelleneinheit zur Abnahme eines Teils der der Pumpe des Drehmomentwandlers (10) zugeführten Kraft vorgesehen ist, daß Vorgelegewellen (50) an den Endabschnitten der Turbinenwelle (26) und der ersten Leitradwelle (30) angeordnet sind und daß die Kraft von den Vorgelegerädern (50) auf den Planetenrädersatz übertragen wird.

5. Automatikgetriebe, in welchem ein vierteiliger Zweistufen-Drehmomentwandler mit Turbine, eine Pumpe, ein erstes Leitrad und ein zweites Leitrad mit einem Geschwindigkeitswechselgetriebe kombiniert sind, das einen Planetenrädersatz, der aus ersten und zweiten Planetenrädern mit einem gemeinsamen Planetenradträger gebildet ist, und eine Kupplung oder Bremse für die Steuerung des Planetenrädersatzes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (14) des Drehmomentwandlers (10) an eine Turbinenwelle (26) gekuppelt ist, die Kraft von der Turbine (14) auf das Geschwindigkeitswechselgetriebe (12) überträgt, daß ein erstes Leitrad (18) auf der Turbinenseite zwischen der Turbine (14) und der Pumpe (16) angeordnet und an eine erste Leitradwelle (30) gekuppelt

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bzw. angelenkt ist, die Kraft von dem ersten Leitrad (18) über eine Einwegkupplung (32a), die Kraft nur in der zur Drehrichtung der Pumpe (16) umgekehrten Richtung überträgt, auf das Wechselgetriebe (12) überträgt, daß ein zweites Leitrad (20) auf der Turbinenseite zwischen der Turbine (14) und der Pumpe (16) angeordnet und über eine zweite Leitradwelle (34) mit einem Gehäuse (22) verbunden ist, wobei die zweite Leitradwelle (34) mit einer Einwegkupplung (32b) ausgestattet ist, die Kraft nur in der zur Drehrichtung der Pumpe umgekehrten Richtung überträgt, daß eine Kupplung (FR) für den dritten Gang bzw. für die dritte Geschwindigkeitsstufe im Verlauf der ersten Leitradwelle (30) zur Steuerung deren Drehgeschwindigkeit angeordnet ist, daß ein mit dem ersten Planetenrad (38a) des Wechselgetriebes (12) kämmendes erstes Sonnenrad (36a) an einem Endabschnitt der Turbinenwelle (26) befestigt ist, daß ein mit dem zweiten Planetenrad (38b) des Wechselgetriebes (12) kämmendes zweites Sonnenrad (36b) an einem Endabschnitt der ersten Leitradwelle (30) befestigt ist, daß eine Bremse (F2) für den zweiten Gang bzw. für die zweite Gangstufe auf einer Seite der Abdeckung der Kupplung (F3) für den dritten Gang bzw. die dritte Gangstufe vorgesehen ist, daß eine Bremse (R) für den Rückwärtsgang an der äußeren Peripherie eines mit dem zweiten Planetenrad (38b) kämmenden zweiten Zahnkranzes (42b) vorgesehen ist und daß eine Bremse (Fl) für den ersten Gang bzw. die erste Gangstufe an der äußeren Peripherie eines ersten Zahnkranzes (42a) vorgesehen ist, der über das erste Planetenrad (38a) und das erste Sonnenrad (36a) mit der Turbinenwelle (26) verbunden ist.