DE3917579A1

DE3917579A1 - Automatikgetriebe fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3917579A1
Application number: DE3917579A
Authority: DE
Inventors: Hajime Kashiwase
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1989-05-30
Publication date: 1989-12-07
Anticipated expiration: 2009-05-31
Also published as: US5014566A; GB8912357D0; DE3917579C2; GB2220998A; GB2220998B; JPH01303340A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge und insbesondere auf ein Automatikgetriebe zur Übertragung der Antriebskraft von einem seitlich an ei nem Kraftfahrzeug angebrachten Motor auf eine Antriebswelle für die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs, mit einem Drehmo mentwandler der wirksam mit dem Motor verbunden ist, einer mit einem Abtriebsteil des Drehmomentwandlers verbundenen Hauptwelle, und einer Getrieberadverbindung zwischen der Hauptwelle und der Antriebswelle zur Umschaltung der Über setzung der Antriebskraft.

Vor allem bezieht sie sich auf ein Automatikgetriebe mit Ge triebeachse, deren Eingangswelle sich quer zur Fahrzeugachse erstreckt.

Ein typisches Automatikgetriebe mit querliegender Getrie beachse weist einen Drehmoment- bzw. Föttinger-Wandler zur Übertragung der Antriebskraft eines Motors auf, sowie ein Planetengetriebe als Automatikübersetzung, dessen Eingangs welle wirksam mit dem Drehmomentwandler verbunden ist, wäh rend eine Antriebswelle parallel zur Eingangswelle angeord net ist, und bei dem auf einem Ende der Antriebsachse ein Antriebsritzel ausgebildet ist und mit einem Zahnkranz eines Differentials im Querachsensystem in Eingriff steht.

In den letzten Jahren wurde neben einer Erhöhung der Motor leistung auch das Schaltmuster der Automatikgetriebe immer komplizierter, so daß sich die Umschalteinrichtung größenmä ßig ausgeweitet hat. Insbesondere wurden zunehmend viele verschiedene Mehrscheibenkupplungen und einseitig arbeitende Kupplungen eingebaut, die eine reibungslose Übertragung des Motordrehmoments bei verschiedenen Schaltmustern sicherstel len sollen, wodurch sich die Gesamtlänge der Getriebe erhöht hat. Als Folge dieser Verlängerung wölbt sich nun eine in ein Kraftfahrzeug eingebaute Übersetzung in den Fahrzeug innenraum hinein.

In den Fig. 10 und 11 ist ein vorne liegendes Differential 102 eines Automatikgetriebes 101 dargestellt, das vor einer automatischen Übersetzungseinrichtung 103 angeordnet ist. Dementsprechend ragt ein hinten liegender Teil der Überset zungseinrichtung 103 in den Fahrzeuginnenraum so weit hin ein, daß auf dem Fahrzeugboden 104 üblicherweise eine erheb liche Überhöhung 105 zur Unterbringung der Übersetzungsein richtung 103 ausgebildet ist. Dadurch wird die Beinfreiheit durch die Überhöhung 105 in einer Weise eingeschränkt, daß sich die Fahrzeuginsassen beengt und im Fahrzeug unbehaglich fühlen. Außerdem müssen das Brems- und das Kupplungspedal dicht nebeneinander auf engem Raum untergebracht werden, wo durch für den Fahrer das Fahren erschwert wird.

In der japanischen Offenlegungsschrift 58-1 70 949 wird eine automatische Übersetzungseinrichtung beschrieben, die eine Hauptwelle und zwei zu dieser parallel verlaufende Vorge legewellen aufweist, auf denen die den einzelnen Gängen zu geordneten Getrieberäder angeordnet sind, wodurch sich die Längserstreckung des gesamten Getriebes verkürzt. Diese Ge triebeanordnung ist für ein Fahrzeug mit seitlich angeordne tem Motor ausgelegt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Automatik getriebe mit Querachslage zu schaffen, dessen Länge so ver kürzt ist, daß im Fahrzeuginnenraum noch genügend Platz bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Automatikge triebe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Hauptwelle zwischen einem Paar Vorgelegewellen parallel zu diesen verläuft; daß an der Hauptwelle Hauptantriebsräder fest angeordnet sind; daß auf den Vorgelegewellen Gegenzahn räder drehfest angeordnet sind und mit den Hauptantriebs rädern jeweils in Eingriff stehen; daß auf jeder Vorgelege welle eine Kupplung für den selektiven Eingriff mit den Hauptantriebsrädern vorgesehen ist; daß an jedem Ende der Vorgelegewelle jeweils ein Gegenabtriebsrad fest angeordnet ist; daß auf der Antriebswelle ein Antriebseingangsrad dreh fest so angeordnet ist, daß es mit dem Gegenabtriebsrad un ter der Hauptwelle kämmt; daß auf einem Ende der Antriebs welle ein Antriebsrad für den Rückwärtsgang drehfest an geordnet ist; daß ein Getrieberadsatz für den Rückwärtsgang die wirksame Verbindung zwischen dem Antriebsrad für den Rückwärtsgang und einer der Vorgelegewellen sicherstellt; daß für den selektiven Eingriff zwischen dem Antriebsein gangsrad und dem Antriebsrad für den Rückwärtsgang mit der Antriebswelle eine Umschalteinrichtung verschieblich auf der Antriebswelle angeordnet ist; daß auf dem anderen Ende der Antriebswelle unter der Hauptwelle ein Antriebsritzel vorge sehen ist; daß über ein Differential ein Zahnkranz für den Antrieb mit einem der Antriebsräder verbunden ist und mit dem Antriebsritzel in kämmendem Eingriff steht, und daß die Antriebswelle parallel zur Hauptwelle unter den Hauptan triebsrädern verläuft.

Auf diese Weise sind die Hauptantriebsräder auf der Haupt welle fest angeordnet, während die entsprechenden Gegenzahn räder drehfest auf den zugehörigen Vorgelegewellen angeord net sind und jeweils mit den Hauptantriebsrädern in Eingriff stehen. Die Hauptantriebsräder und die Gegenzahnräder sind so angeordnet, daß sich eine Gangumschaltung mit mindestens drei Gängen ergibt. Auf den Vorgelegewellen sind für den se lektiven Eingriff zwischen den Gegenzahnrädern und den Vor gelegewellen entsprechende Kupplungen vorgesehen. Auf den Vorgelegewellen sind die entsprechenden Gegenabtriebsräder jeweils paarweise fest angebracht, während auf der Antriebs welle ein Antriebseingangszahnrad drehfest angeordnet ist. Auf der Antriebswelle ist außerdem eine Umschalteinrichtung verschieblich angeordnet, so daß das Antriebseingangszahnrad selektiv mit der Antriebswelle in Eingriff gebracht werden kann.

Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung han delt es sich bei der Kupplung um eine als Strömungskupplung ausgelegte Mehrscheiben-Reibungskupplung.

Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden anhand der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsge mäßes Automatikgetriebe;

Fig. 2 eine Schnittansicht des Automatikgetriebes aus Fig. 1 im Aufriß;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Automatikgetrie bes aus Fig. 1, von der Rückseite her gesehen;

Fig. 4 eine Seitenansicht des vorneliegenden Differen tials;

Fig. 5 eine Ansicht des vorneliegenden Differentials, al lerdings von der Rückseite her gesehen;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Teiles eines Fahrzeugs, in dem das erfindungsgemäße Automatikge triebe eingebaut ist;

Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII aus Fig. 6;

Fig. 8 und 9 jeweils schematische Darstellungen eines zweiten und dritten Ausführungsbeispiels des erfin dungsgemäßen Automatikgetriebes;

Fig. 10 eine schematische Ansicht eines Teils eines Fahr zeugs, in dem ein herkömmliches Getriebe eingebaut ist, und

Fig. 11 eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI aus Fig. 10.

Aus Fig. 1 bis 3 ist ein Verbrennungsmotor E ersichtlich, der in Längsrichtung im vorderen Teil eines Fahrzeugs einge baut ist. Eine Kurbelwelle 2 des Motors E ist wirksam mit einem Drehmomentwandler 1 eines viergängigen Automatikge triebes T über einen Antriebsflansch 3 verbunden.

Das Automatikgetriebe T weist eine Hauptwelle 4 auf, die mit dem Abtriebsteil des Drehmomentwandlers 1 verbunden ist, so wie Vorgelegewellen 5 und 6, die parallel zur Hauptwelle zu deren beiden Seiten verlaufen. Auf der Hauptwelle 4 sind fest ein Hauptantriebsrad 7 für den vierten Gang, ein Haupt antriebsrad 8 für den ersten Gang und ein Hauptantriebsrad 9 für den zweiten/dritten Gang eines Schaltgetriebes angeord net. Links von der Hauptwelle 4, mit Blickrichtung von der Rückseite gemäß Fig. 3 weg, steht auf der Vorgelegewelle 5 ein Gegenzahnrad 10 für den ersten Gang mit dem Hauptan triebsrad 9 für den ersten Gang in Eingriff, während ein Ge genzahnrad 11 für den zweiten Gang mit dem Hauptantriebsrad 9 für den zweiten/dritten Gang in Eingriff steht, wobei die se beiden Gegenzahnräder drehfest auf der Vorgelegewelle 5 angebracht sind. Auf dem hinteren Ende der Welle 5 ist ein Gegenabtriebsrad 13 fest angeordnet.

Auf der anderen Seite der Hauptwelle 4 befindet sich ein Ge genzahnrad 13 für den vierten Gang auf der Vorgelegewelle 6, welches in Eingriff mit dem Hauptantriebsrad 7 für den vier ten Gang steht, während mit dem Hauptantriebsrad 9 für den zweiten/dritten Gang ein Gegenzahnrad 14 für den dritten Gang kämmt und drehfest auf der Welle 6 angeordnet ist. Des weiteren sind auf der Vorgelegewelle 6 ein Gegenabtriebsrad 15 und ein Gegenzahnrad 16 für den Rückwärtsgang fest ange bracht. Das Gegenzahnrad 16 für den Rückwärtsgang steht mit einem Rückwärtsgangrad 26 in Eingriff, das fest auf einer Welle 6 a angeordnet ist, auf der sich auch das fest angeord nete Rückwärtsgangrad 27 befindet.

Die Gegenzahnräder 10, 11, 13 und 14 auf den Vorgelegewellen 5 und 6 sind so ausgelegt, daß sie sich jeweils mit Hilfe von Mehrscheiben-Reibungskupplungen 17 bis 20, die als Strö mungskupplungen ausgeführt sind, koppeln lassen. Jede Kupp lung weist ein mit dem Zahnrad fest verbundenes Antriebsele ment D und ein fest auf der Welle angeordnetes Abtriebsele ment Dn auf. Jede Kupplung ist entsprechend dem Überset zungsverhältnis des jeweiligen Gangs anders ausgeführt. Mit anderen Worten ist die Kupplung für Getrieberadsätze mit hoher Übersetzung entsprechend größer ausgeführt. Wird die Kupplung mit Flüssigkeitsdruck beaufschlagt, so gelangt das Antriebselement mit dem Abtriebselement in Eingriff und stellt auf diese Weise die Verbindung zwischen dem Getriebe rad und der Welle her.

Unter der Hauptwelle 4 befindet sich eine Antriebswelle 22, auf der ein Antriebs-Eingangszahnrad 21 drehfest gelagert ist. Laut Fig. 3 steht das Antriebs-Eingangszahnrad 21 mit den Gegenabtriebsrädern 12 und 15 auf den Vorgelegewellen 5 und 6 in Eingriff. Am vorderen Ende der Antriebswelle ist ein Antriebsritzel 23 ausgebildet, das mit einem Zahnkranz 24 eines vorneliegenden Differentials d in Eingriff steht (vgl. Fig. 5). Des weiteren ist auf der Antriebswelle 22 ein Antriebsrad 25 für den Rückwärtsgang drehfest montiert. Die ses Antriebsrad für den Rückwärtsgang 25 steht mit dem Rück wärtsgangrad 27 auf der Welle 6 a in Eingriff. Auf der An triebswelle selbst sitzt eine verschiebliche Umschaltein richtung 28 zwischen dem Antriebseingangsrad 21 und dem An triebsrad für den Rückwärtsgang 25. Diese Umschalteinrich tung 28 wird mechanisch über ein Servobetätigungsorgan 29 so betätigt, daß ein selektiver Eingriff mit dem Zahnrad 21 oder dem Getrieberad 25 herbeigeführt wird, wodurch vom Vor wärtsgang auf den Rückwärtsgang und umgekehrt umgeschaltet wird. Da das Antriebseingangszahnrad 21 und das Antriebsrad 25 für den Rückwärtsgang gegensinnig umlaufen, läßt sich die Umschalteinrichtung 28 nicht mit dem jeweils anderen Zahnrad in Eingriff bringen, solange die Zahnräder noch mit hoher Geschwindigkeit umlaufen. Dementsprechend ist ein Verriege lungsmechanismus vorgesehen, der eine Verschiebung der Um schalteinrichtung 28 verhindert, solange die Fahrgeschwin digkeit des Fahrzeugs über einem vorgegebenen Wert liegt.

Hinter dem Antriebsrad 25 für den Rückwärtsgang befindet sich ein Getrieberad für die Parksperre 30, in das eine Parksperrklinke 31 einrastet, sobald ein entsprechender Gangschalthebel in die P-Stellung gesetzt wird.

Wird das erfindungsgemäße Getriebe in ein Fahrzeug mit Vier radantrieb eingebaut, so sorgt eine Mehrscheiben-Reibungs kupplung 32 über ein Gelenk, das eine gleichbleibende Ge schwindigkeit gewährleistet, für die Verbindung zwischen der Antriebswelle 22 und einer weiteren Antriebswelle für den Rückwärtsgang 34.

Sowohl das Antriebsritzel 23 als auch der Zahnkranz 24 sind, wie Fig. 4 und 5 veranschaulichen mit Hypoidverzahnung aus geführt, so daß der Zahnkranz 24 gegenüber der Hauptwelle 4 nach einer Seite versetzt ist, bei diesem Beispiel also zur Vorgelegewelle 6 hin. Da die Gegenzahnräder 13 und 14 des Schaltgetriebes eine kleine Übersetzung und damit einen kleinen Durchmesser aufweisen, und die Kupplungen 19 und 20 mit kleinem Umfang auf der Vorgelegewelle 6 angebracht sind, entsteht erfindungsgemäß seitlich genügend Platz, so daß das vorneliegende Differential unter der Hauptwelle 4 liegen kann. Dementsprechend wird das vordere Differential auch in diesem freiem Raum untergebracht, wodurch sich die Hauptwel le 4 verkürzen läßt, was die Gesamterstreckung des Getriebes T in Längsrichtung verringert. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, findet somit der größte Teil des Getriebes T in einem Motorraum Platz, der unter der Motorhaube F des Fahrzeugs entsteht. Dementsprechend verringert sich die Überhöhung B, die bei einem herkömmlichen Getriebe erforderlich ist und die sich vom Fahrzeugboden A aus nach oben in den Fahrzeug innenraum hineinwölbt. Auch bei einem Fahrzeug mit Vierrad antrieb entsteht auf dem Fahrzeugboden A nur eine kleine Hochwölbung C zur Aufnahme der Antriebswelle für die Hinter räder. Auf diese Weise entsteht im Fahrzeug selbst ein aus reichend freier Raum.

Wird das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung gefahren, greift die Umschalteinrichtung 28 über das Servobetätigungsorgan 29 in das Eingangsrad 21 ein, um dieses Antriebszahnrad 21 an die Antriebswelle 22 anzukuppeln. Kommt das Fahrzeug zum Still stand, so wirkt auf die Kupplung für den ersten Gang 17 ein Flüssigkeitsdruck so ein, daß diese mit einer ersten (nicht abgebildeten) Steuerung in Verbindung gelangt, wodurch das Gegenzahnrad 10 für den ersten Gang in Eingriff mit der Vor gelegewelle 5 eingerückt wird. Auf diese Weise wird das An triebsmoment des Motors E über den Drehmomentwandler 1, über die Hauptwelle 4, sowie über das Hauptantriebsrad 8 für den ersten Gang, das Gegenzahnrad 10 für den ersten Gang, die Kupplung 17, die Vorgelegewelle 5, das Gegenabtriebsrad 12 und das Antriebseingangs-Zahnrad 21 auf die Antriebswelle 22 übertragen. Mit zunehmender Drehzahl des Motors wird danach die Kupplung 18 für den zweiten Gang mit Flüssigkeitsdruck so beaufschlagt, daß sie eingerückt wird, während die Kupp lung 17 für den ersten Gang wieder ausrückt. Entsprechend wird dabei nun das Drehmoment über die Hauptwelle 4, das Hauptantriebsrad 9 für den zweiten/dritten Gang, das Gegen rad 11 für den zweiten Gang, über die Kupplung 18 und die Vorgelegewelle 9 übertragen. Die Kupplungen 17 bis 20 werden dabei selektiv mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit so eingerückt, daß die entsprechenden Gegenzahnräder 10, 11, 13 und 14 mit einer der beiden Vorgelegewellen 5 bzw. 6 in Ein griff gelangen, wodurch die Übersetzung hochgeschaltet wird. Sinkt die Motordrehzahl, so werden die Kupplungen 17 bis 20 nacheinander in umgekehrter Reihenfolge eingerückt, wodurch die Übersetzung heruntergeschaltet wird. Die Kupplungen sind so ausgelegt, daß sie ausgerückt werden können, sobald die nächstfolgende Kupplung einzurücken beginnt.

Soll das Fahrzeug rückwärts fahren, wird der Ganghebel in die entsprechende Position für Rückwärtsfahrt gebracht. Die Umschaltung des Ganghebels in die neutrale Stellung bewirkt ein Ausrücken der Kupplungen 17 bis 20. Erreicht der Gang hebel die Rückwärtsstellung, so verschiebt das Betäti gungsorgan 29 die Umschalteinrichtung 28 und rückt sie in das Antriebsrad 25 für den Rückwärtsgang so ein, daß sie mit der Antriebswelle 22 betrieblich verbunden ist. Danach rückt die Kupplung 20 ein, worauf das Antriebsmoment vom Motor über die Hauptwelle 4, das Hauptantriebsrad 9 für den zwei ten/dritten Gang, über das Gegenzahnrad 14 für den dritten Gang, die Kupplung 20, die Vorgelegewelle 6, das Gegenzahn rad 16 für den Rückwärtsgang, das Rückwärtsgangrad 26, die Welle 6 a, sowie über das Rückwärtsgangzwischenrad 27 und das Antriebsrad 25 für den Rückwärtsgang auf die Antriebswelle 21 übertragen wird. Damit fährt das Fahrzeug rückwärts.

Aus Fig. 8 ist ein dreigängiges Getriebe als zweites Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung ersichtlich. Ein Hauptantriebs rad 35 für den ersten/zweiten Gang und ein Hauptantriebsrad 36 für den dritten Gang sind fest auf der Hauptwelle 4 an geordnet. Ein erstes Gegenzahnrad 37 für den ersten Gang und ein zweiten Gegenzahnrad 38 für den zweiten Gang ist jeweils drehfest auf der Vorgelegewelle 5 bzw. 6 angeordnet. Aus Fig. 9 ist dagegen ein Ausführungsbeispiel mit einem sechs gängigen Getriebe ersichtlich.

Erfindungsgemäß läßt sich infolge der Verkürzung des Getrie bes ein Teil desselben, das sich sonst in den Innenraum des Fahrzeugs hineinwölben würde, erheblich verkleinern. Somit steht im Fahrzeug wieder ausreichend Beinfreiheit zur Verfü gung, und andererseits kann die Ablage vergrößert werden. Die Pedale können mit ausreichend Zwischenraum angeordnet werden, so daß sie sich bequemer bedienen lassen. Außerdem verkürzt sich die Länge der Eingangswelle, was die Leistung des Antriebssystems verbessert und andererseits die Schwin gungen von der Übersetzung und damit den Geräuschpegel senkt. Das erfindungsgemäße Automatikgetriebe läßt sich leicht für den Einbau in einem Fahrzeug mit Vierradantrieb anpassen, indem eine Antriebswelle für die Hinterräder mit einer Antriebswelle verbunden wird.

Auch wenn die Erfindung anhand einiger derzeit bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert und dargestellt wurde, so liegt es doch auf der Hand, daß diese nur ganz allgemein erläutert wurde, und daß im Rahmen der Erfindung, wie er in den Ansprüchen niedergelegt ist, zahlreiche Veränderungen und Modifizierungen möglich sind.

Claims

1. Automatikgetriebe zur Übertragung der Antriebskraft von einem seitlich an einem Kraftfahrzeug angebrachten Motor (E) auf eine Antriebswelle (22) für die Antriebsräder des Kraftfahrzeug, mit einem Drehmomentwandler (1), der wirksam mit dem Motor (E) verbunden ist, einer mit einem Abtriebsteil des Drehmomentwandlers (1) verbundenen Hauptwelle (4), und einer Getrieberadverbindung zwischen der Hauptwelle (4) und der Antriebswelle (22) zur Um schaltung der Übersetzung der Antriebskraft,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hauptwelle (4) zwischen einem Paar Vorgelegewel len (5, 6) parallel zu diesen verläuft;
daß an der Hauptwelle (4) Hauptantriebsräder (7, 8, 9) fest angeordnet sind;
daß auf den Vorgelegewellen (5, 6) Gegenzahnräder (10, 11, 13, 14)) drehfest angeordnet sind und mit den Haupt antriebsrädern (7, 8, 9) jeweils in Eingriff stehen;
daß auf jeder Vorgelegewelle (5, 6) eine Kupplung (17-20) für den selektiven Eingriff mit den Hauptantriebs rädern (7, 8, 9) vorgesehen ist;
daß an jedem Ende der Vorgelegewelle (5, 6) jeweils ein Gegenabtriebsrad (12) fest angeordnet ist;
daß auf der Antriebswelle (22) ein Antriebseingangsrad (21) drehfest so angeordnet ist, daß es mit dem Gegenab triebsrad (12) unter der Hauptwelle (4) kämmt;
daß auf einem Ende der Antriebswelle (22) ein Antriebs rad (25) für den Rückwärtsgang drehfest angeordnet ist;
daß ein Getrieberadsatz (16; 26, 27) für den Rückwärts gang die wirksame Verbindung zwischen dem Antriebsrad (25) für den Rückwärtsgang und einer (6 a) der Vorgelege wellen sicherstellt;
daß für den selektiven Eingriff zwischen dem Antriebs eingangsrad (21) und dem Antriebsrad (25) für den Rück wärtsgang mit der Antriebswelle (22) eine Umschaltein richtung (28) verschieblich auf der Antriebswelle (22) angeordnet ist;
daß auf dem anderen Ende der Antriebswelle (22) unter der Hauptwelle (4) ein Antriebsritzel (23) vorgesehen ist;
daß über ein Differential (d) ein Zahnkranz (24) für den Antrieb mit einem der Antriebsräder verbunden ist und mit dem Antriebsritzel (23) in kämmendem Eingriff steht, und daß die Antriebswelle (22) parallel zur Hauptwelle (4) unter den Hauptantriebsrädern (7, 8, 9) verläuft.

2. Automatikgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kupplungen (17-20; 32) eine Mehrscheiben-Rei bungskupplung vom Typ einer Strömungskupplung sind.