DE3735919C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltgetriebe für brenn­ kraftmaschinengetriebene Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahr­ zeuge, mit vorgeschaltetem hydrodynamischen Drehmoment-Über­ tragungsaggregat und mit einer Trennkupplung, die durch eine Unterdruckmembrane in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors und/oder durch Betätigung des Getriebeschalthebels automatisch aus- bzw. einrückbar ist, wobei der die Unter­ druckmembrane beaufschlagende Unterdruck durch ein Magnetven­ til steuerbar ist, dessen elektrische Energiezufuhr durch die Verbrennungsluft-Zuführvorrichtung oder die Kraftstoff-Zu­ führvorrichtung der Brennkraftmaschine selbsttätig und/oder durch den Getriebeschalthebel manuell ein- bzw. abschaltbar ist.

Ein Schaltgetriebe dieser Gattung ist aus der DE-OS 24 56 749 bekannt. Es hat die Aufgabe, die CO-Emission bei eingelegter Fahrstufe in den Leerlaufphasen zu verbessern und besitzt einen auf der Getriebeeingangswelle angeordneten Drehmoment- Wandler, welcher der Trennkupplung vorgeschaltet, also zwi­ schen Brennkraftmaschine und Trennkupplung angeordnet ist. Ein manuelles Aus- bzw Einrücken der Kupplung bei Betätigung des Getriebeschalthebels ist bei dieser Ausbildung ebensowenig möglich wie das ruckfreie Schalten des Getriebes.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Schaltgetriebe der ein­ gangs bezeichneten Art zu schaffen, das eine automatisch ein- und ausrückbare, dabei aber ruckfrei arbeitende Trennkupplung besitzt.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das hydrodynamische Drehmoment-Übertragungsaggregat als Bestand­ teil in die Trennkupplung einbezogen ist, derart, daß es zwi­ schen einem aus einer ein- und ausrückbaren Reibungskupplung, vorzugsweise Einscheibenkupplung, bestehenden mechanischen Kupplungsteil und dem Schaltgetriebeblock angeordnet ist. Als hydrodynamisches Drehmoment-Übertragungsaggregat kann entwe­ der eine Föttinger-Kupplung oder ein Drehmoment-Wandler übli­ cher Bauart verwendet werden.

Durch die erfindungsgemäße Integration von hydrodynamischem Drehmoment-Übertragungsaggregat und Trennkupplung ist ein ruckfreies Schalten des Getriebes in allen Betriebszuständen gewährleistet. Auch sind dadurch die bei Fahrzeugen mit Schaltgetriebe bisher unvermeidlichen Drehschwingungen im An­ triebsstrang, die sich auf die Karosserie übertragen und oft zu störenden Brummgeräuschen führen, ohne zusätzlichen Auf­ wand vermieden. Neben dem ruckfreien Beschleunigen und Verzö­ gern des Fahrzeuges kann aufgrund der des weiteren hierdurch gegebenen Elastizität des gesamten Schaltgetriebes (ein­ schließlich der kombinierten Trennkupplung) auf eine Ausle­ gung des Getriebes mit fünf Gängen verzichtet werden. Viel­ mehr läßt sich das Getriebe ohne weiteres als Vier-Gang- bzw. sogar als Drei-Gang-Getriebe auslegen. Bedingt durch die hohe Elastizität des Getriebes reduziert sich auch entsprechend die Schalthäufigkeit.

Eine einfache, zugleich aber wirksame Einleitung des Ein- und Ausrückvorganges der Reibungskupplung wird erfindungsgemäß durch die magnetventilgesteuerte Unterdruckmembrane ermög­ licht, die bei einer Brennkraftmaschine mit geregelter Kraft­ stoffeinspritzung, insbesondere einem Dieselmotor, von dem in einem Speicher durch eine Vakuumpumpe erzeugten Unterdruck beaufschlagbar ist, wobei der Stromkreis des Magnetventils durch die Leerlaufregelung der Einspritzungpumpe steuerbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Zur Veranschaulichung und näheren Erläuterung der Erfindung dienen des weiteren Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt und nachstehend beschrieben sind. Es zeigt:

Fig. 1 in Darstellung als Blockschaltbild eine Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes, und

Fig. 2 die Einzelheit "A" aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Es bezeichnet 10 den Getriebeblock eines als Drei- oder Vier- Gang-Getriebe ausgebildeten Schaltgetriebes für ein Kraft­ fahrzeug. Auf dem Getriebeblock 10 ist ein mit 11 bezifferter Gangschalthebel angedeutet. Der Getriebeblock 10 ist in üblicher Weise an eine Brennkraftmaschine angeflanscht, von der jedoch nur die Antriebswelle 12 und das Schwungrad 13 darge­ stellt sind. Das Schwungrad 13 weist eine Verzahnung auf und ist durch einen insgesamt mit 14 bezeichneten Anlasser betä­ tigbar.

Zur Kraftüberleitung von der Motor-Antriebswelle 12 auf das Schaltgetriebe 10 dient eine insgesamt mit 15 bezeichnete Trennkupplung, die sich aus einer ein- und ausrückbaren Ein­ scheiben-Reibungskupplung 16 und einer dieser nachgeschalteten hydrodynamischen Kupplung 17 (sog. Föttinger-Kupplung) zusammensetzt. Die hydrodynamische Kupplung 17 besteht in be­ kannter Weise aus einem auf der Kupplungswelle 18 drehfest sitzenden Pumpenteil 19 und einem mit der Getriebeeingangs­ welle 20 drehfest verbundenen Turbinenteil 21. Ein Axiallager zur Betätigung der Reibungskupplung 16 ist mit 22 beziffert. Die Abtriebswelle des Getriebes 10 trägt das Bezugszeichen 23.

Zur automatischen Betätigung der Reibungskupplung 16 - über das vorerwähnte Kupplungslager 22 sowie ein an diesem angreifendes Betätigungsgestänge 24 - dient eine Unterdruckdose 25, die durch eine Unterdruckmembrane 26 in zwei Kammern 27, 28 unterteilt ist. Die Unterdruckmembrane 26 ist durch ein Betätigungselement 29 bei 30 mit dem Kupplungs-Betätigungs­ gestänge 24 gelenkig verbunden. Die mit 27 bezifferte sog. Unterdruckkammer der Unterdruckdose 25 ist durch eine Leitung 31 über ein Magnetventil 32 an das schematisch dargestellte und mit 33 bezeichnete Ansaugrohr der (im übrigen nicht gezeigten) Brennkraftmaschine angeschlossen. In dem Ansaug­ rohr 33 ist eine Drosselklappe schematisch angedeutet und mit 34 beziffert. Weitere wichtige aus Fig. 1 erkennbare Einzelheiten sind das schematisch angedeutete und mit 35 bezeichnete Bremspedal des Fahrzeugs sowie das Zündschloß 36, durch das der Anlasserstromkreis 37 betätigt wird. Um zu verhindern, daß der Motor bei eingelegtem Gang gestartet wird, unterbricht ein Leergangs-Positionsschalter 38 den Anlasserstromkreis 37. Der Schalter 38 ist also nur dann in der aus Fig. 1 ersichtlichen Schließstellung, wenn sich der Gangschalthebel 11 in Leerlaufposition befindet.

Das Magnetventil 32 ist an zwei elektrische Stromkreise 39 und 40 angeschlossen. In jedem dieser Stromkreise 39, 40 ist ein Schalter 41 bzw. 42 vorgesehen. Der Schalter 41 im Stromkreis 39 ist als Schalthebel-Berührungstaster ausgebildet und wird bei manueller Betätigung des Getriebe- Schalthebels 11 in seine Schließstellung bewegt. Der andere Schalter 42 im Stromkreis 40 dagegen wird von der Drosselklappe 34 im Ansaugrohr 33 betätigt. Er wird geschlossen, wenn sich auch die Drosselklappe 34 in ihrer Schließstellung befindet.

Im Stromkreis 40 ist noch ein weiterer Schalter vorgesehen, der mit 43 beziffert ist. Der Schalter 43 wird durch ein Relais 44 betätigt, welches an einen Relaisstromkreis 45 angeschlossen ist. Der Relaisstromkreis 45 ist durch das Bremspedal 35 steuerbar, derart, daß das Relais 44 dann mit Strom versorgt wird, wenn das Bremspedal manuell betätigt wird. Das Relais 44 bewirkt in diesem Fall eine Bewegung des Schalters 43 in Öffnungsstellung. Umgekehrt befindet sich der Schalter 43 bei nichtbetätigtem Bremspedal 35, also im Normalfall, in der aus Fig. 1 ersichtlichen Schließ­ stellung.

Um nun das Magnetventil 32 mit elektrischem Strom zu versorgen, ist es nach dem im Vorstehenden Gesagten erforderlich, den Schalter 41 im Stromkreis 39 und/oder den Schalter 42 im Stromkreis 40 zu schließen. (Im letzteren Fall ist Vorausset­ zung, daß sich auch der Schalter 43 in Schließstellung befin­ det.) Steht das Magnetventil 32 unter elektrischer Spannung, so geht es in Öffnungsstellung und verbindet damit - über die Leitung 31 - die Unterdruckkammer 27 der Unterdruckdose 25 mit dem im Ansaugrohr 33 der Brennkraftmaschine herrschen­ den Unterdruck. Durch den Unterdruck wird die Unterdruckmem­ brane 26 zusammen mit dem Betätigungselement 29 in Pfeilrich­ tung 46 bewegt und bewirkt hiermit - über das Betätigungs­ gestänge 24 und das Ausrücklager 22 - ein Ausrücken der Reibungskupplung 16. Dieser Ausrückvorgang erfolgt somit automatisch dann, wenn der Getriebeschalthebel 11 berührt wird (Schließung des Schalters 41 im Stromkreis 39) und/oder wenn das Gaspedal so weit entlastet wird, daß die Drossel­ klappe 34 sich in Schließstellung bewegt (Schließung des Schalters 42 im Stromkreis 40).

Soll nun das Fahrzeug abgebremst werden, so ist eine Unter­ stützung der Bremsen durch die Motorbremskraft erwünscht. Hierzu ist aber eine eingerückte Reibungskupplung 16 erforder­ lich. Das Einrücken der Reibungskupplung 16 erfolgt automa­ tisch durch eine Betätigung des Bremspedals 35, wodurch - wie oben beschrieben - der Schalter 43 geöffnet und damit der Stromkreis 40 des Magnetventils 32 unterbrochen wird. (Da in einem solchen Fall der Schalthebel 11 nicht manuell berührt zu werden pflegt, ist auch der Schalter 41 geöffnet, so daß das Magnetventil 32 auch nicht über den zweiten Strom­ kreis 39 gespeist zu werden vermag.) Das Magnetventil 32 geht nun in seine Schließstellung und sperrt damit die Leitung 31 ab. Gleichzeitig wird die Unterdruckkammer 27 der Unterdruck­ dose 25 zur Außenluft geöffnet (nicht gezeigt), damit sich der in der Unterdruckkammer 27 herrschende Unterdruck abbauen kann. Die Unterdruckmembrane 26 geht daraufhin in ihre aus Fig. 1 ersichtliche Normalstellung zurück und ermöglicht dadurch ein selbsttätiges Einrücken der Reibungskupplung 16 mittels deren vorgespannter Kupplungsfedern.

Wie die Zeichnung weiterhin zeigt (siehe hier insbesondere auch Fig. 2), ist die Kammer 28 der Unterdruckdose 25 über ein Drosselventil 47 mit der Außenatmosphäre verbunden. Das Drosselventil 47 sorgt einmal dafür, daß Außenluft in die Kammer 28 nachströmen kann, wenn die Unterdruckmembrane 26 durch in der Unterdruckkammer 27 herrschenden Unterdruck in Pfeilrichtung 46 bewegt werden soll. Hierbei gibt ein von einer Druckfeder 48 beaufschlagter Ventilkörper 49 Belüf­ tungsöffnungen 50, 51 frei, durch die vergleichsweise schnell Luft in die Kammer 28 nachströmen kann. Auf diese Weise kann der bezweckte Ausrückvorgang der Reibungskupplung 16 beschleunigt werden.

Wird die Unterdruckseite 27 über das Magnetventil 32 vom Unterdruck des Saugrohres 33 abgeschaltet und zur Außenluft geöffnet, so wandert die Unterdruckmembrane 26 in ihre Mittel­ stellung zurück, wobei sich gleichzeitig der Druck in der Kammer 28 erhöht. Dies bewirkt eine Schließung der Lüftungsöff­ nungen 50, 51 durch den federbeaufschlagten Ventilkörper 49 des Drosselventils 47. Für den Druckausgleich in der Kammer 28 der Unterdruckdose 25 steht nurmehr eine enge Drosselbohrung 52 innerhalb des Ventilkörpers 49 zur Verfügung.

Hierdurch wird eine Verlangsamung des Druckausgleichs der Kammer 28 gegenüber der Außenatmosphäre und entsprechend eine Verzögerung des Einrückvorganges der Reibungskupplung 16 erreicht. Die durch das Drosselventil 47 bzw. dessen Drosselbohrung 52 bewirkte Verlangsamung der Membranbewegung in Pfeilrichtung 53 bedeutet also ein entsprechend langsames und damit ruckfreies Einrücken der Reibungskupplung 16.

Im übrigen ist die Gesamtkupplung 15 aufgrund ihres hydrodyna­ mischen Bestandteils 17 (Föttinger-Kupplung) in der Lage, alle vom Motor kommenden Drehschwingungen zu absorbieren, plötzlich auftretende Drehzahldifferenzen beim Schalten oder aber vom Übergang Schubbetrieb in Zug soweit abzudämpfen, daß ein hoher Fahrkomfort in jedem Fall gewährleistet ist. Die Übertragung des Motordrehmoments zum Schaltgetriebe 10 wird durch die aus den Bestandteilen Reibungskupplung 16 und hydrodynamische Kupplung 17 (oder Wandler) bestehende Gesamtkupplung 15 so elastisch gestaltet, daß das Getriebe 10 als Drei-Gang-Getriebe ausgelegt werden kann, wobei zugleich die Schalthäufigkeit reduziert wird. Ein eventuell durch das hydrodynamische Drehmoment-Übertragungsaggregat 17 verur­ sachter geringfügiger Kraftstoffmehrverbrauch, bedingt durch die unvermeidlichen ein bis zwei Prozent Schlupf zwischen Pumpenteil 19 und Turbinenteil 21, wird dadurch wieder ausge­ glichen, daß die Reibungskupplung 16 im Schubbetrieb ausge­ kuppelt ist und dadurch der Ausrollweg des Fahrzeuges nicht durch Motorbremsleistung verkürzt werden kann.

Claims (9)

1. Schaltgetriebe für brennkraftmaschinengetriebene Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit vogeschaltetem hydro­ dynamischen Drehmoment-Übertragungsaggregat (17) und mit einer Trennkupplung, die durch eine Unterdruckmembrane in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors und/oder durch Betätigung des Getriebeschalthebels automatisch aus- bzw. einrückbar ist, wobei der die Unterdruckmembrane (26) beaufschlagende Unterdruck durch ein Magnetventil (32) steuerbar ist, dessen elektrische Energiezufuhr durch die Verbrennungsluft-Zuführvorrichtung (33, 34) oder die Kraftstoff-Zuführvorrichtung der Brennkraftmaschine selbst­ tätig und/oder durch den Getriebeschalthebel (11) manuell ein- bzw. abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrodynamische Dreh­ moment-Übertragungsaggregat (17) als Bestandteil in die Trennkupplung (15) einbezogen ist, derart, daß es zwischen einem aus einer ein- und ausrückbaren Reibungskupplung (16), vorzugsweise Einscheibenkupplung, bestehenden mechanischen Kupplungsteil und dem Schaltgetriebeblock (10) angeordnet ist.

2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrodynamische Drehmoment- Übertragungsaggregat (17) - wie an sich bekannt - eine Föttinger-Kupplung oder ein Drehmoment-Wandler ist.

3. Schaltgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, für eine Brennkraft­ maschine mit geregelter Kraftstoffeinspritzung, insbe­ sondere Dieselmotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckmembrane (26) von dem in einem Speicher durch eine Vakuumpumpe erzeug­ ten Unterdruck beaufschlagbar und der Stromkreis (40) des Magnetventils (32) durch die Leerlaufregelung der Ein­ spritzpumpe steuerbar ist.

4. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (32) an zwei voneinander unabhängige elektrische Stromkreise (39, 40) angeschlossen ist und daß in einem ersten Strom­ kreis (39) ein durch den Gangschalthebel (11) betätig­ barer erster Schalter (Schalthebel-Berührungstaster 41) und in einem zweiten Stromkreis (40) ein durch die Drosselklappe (34) betätigbarer zweiter Schalter (42) angeordnet ist.

5. Schaltgetriebe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei die Reibungskupplung im Schubbetrieb des Motors und bei gleichzeitig betätigtem Bremspedal eingerückt wird bzw. bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis (40) des Mag­ netventils (32) ein bremspedalbetätigbarer Schalter (43) angeordnet ist.

6. Schaltgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (43) durch ein Relais (44) betätigbar ist, dessen Stromkreis (45) durch das Bremspedal (35) steuerbar ist.

7. Schaltgetriebe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei die Unterdruckmembrane (26) in einer hierdurch in zwei Kammern (27, 28) unterteilten Unter­ druckdose (25) angeordnet ist, und die eine Kammer (Unter­ druckkammer 27) durch eine Leitung (31), in der das Magnet­ ventil (32) angeordnet ist, mit dem Ansaugrohr (33) der Brennkraftmaschine in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckkammer (27) durch ein Ventil, welches sich bei geschlossenem Magnet­ ventil (32) in Öffnungsstellung und bei geöffnetem Mag­ netventil (32) in Schließstellung befindet, mit der Außenluft verbunden ist.

8. Schaltgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Kammer (28) der Unterdruckdose (25) durch ein Ventil (47) mit der Außen­ luft in Verbindung steht, welches bei einer Strömungs­ richtung von außen nach innen öffnet und bei einer Strö­ mungsrichtung von innen nach außen als Drosselventil fungiert.

9. Schaltgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (47) einen Ventil­ körper (49) mit einem von einer Drosselbohrung (52) durchsetzten rohrförmigen Mittelteil und zwei diesen beidseitig begrenzende Flansche besitzt und daß der eine Flansch als Verschlußfläche für Belüftungsöffnungen (50, 51) in der Wandung der Kammer (28) dient und daß eine den Mittelteil umgebende Druckfeder (48) vorgesehen ist, die sich einerseits an dem anderen Flansch des Ventil­ körpers (49), andererseits an der Außenwandung der Kammer (28) abstützt und so den Ventilkörper (49) in Schließstel­ lung hält.