DE3926500A1 - Automatisches getriebe fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Getriebe für ein Kraftfahrzeug.

Wenn ein Fahrzeug im ersten Gang und mit niedriger Ge­ schwindigkeit fährt, erzeugt die Freigabe des Gaspedals ein starkes Motorbremsen, was ein unkomfortables Fahrge­ fühl vermittelt. Viele Maßnahmen wurden zur Beseitigung dieses Nachteils vorgeschlagen, z.B. gemäß JP-P-OS 1 75 844/1985.

Wenn ein Kraftfahrzeug mit dem herkömmlichen automatischen Getriebe bei niedriger Geschwindigkeit auf einer steilen Straße talabwärts fährt, wird es schon bei niedriger Gangstufe schwierig, die Fahrzeuggeschwindigkeit allein durch Motorbremsung zu kontrollieren. Mit anderen Worten muß stark gebremst werden, so daß ein Nachlassen der Bremswirkung ("fading") auftreten kann.

Eine andere mögliche Gegenmaßnahme besteht darin, eine Sperr- oder Überbrückungskupplung mit einer Freilaufkupp­ lung im Getriebe zu kuppeln. Dies erhöht jedoch die Ge­ samtlänge des Getriebes.

Eine weitere Abhilfemaßnahme nach einem früheren Vorschlag der Anmelderin besteht darin, das automatische Getriebe mit zwei parallelen Neben- oder Zwischenwellen auszu­ rüsten. Diese Zwischenwellen sind mit ersten, zweiten, dritten und vierten Getriebestufen ausgerüstet. Der Raum für eine Rückwärtsgangeinheit wird bei diesem Getriebe zur Unterbringung der 4.-Gang-Getrieberadpaarung ausgenützt. Daher kann eine Motorbremsung ohne Erhöhung der Gesamtlänge des Getriebes angewendet werden.

Bei diesem Getriebe ergeben sich jedoch Schwierigkeiten bezüglich Festigkeit und Dauerhaltbarkeit der Getriebe­ elemente aufgrund der Trägheitskräfte. Diese Schwierigkei­ ten beim Stand der Technik sind im folgenden ausführlicher anhand der Zeichnungen erläutert.

Die Erfindung entstand zur Abhilfe der oben geschilderten Schwierigkeiten. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein auto­ matisches Getriebe zu schaffen, das sich durch folgende Eigenschaften auszeichnet: Es soll ein Motorbremsen in der ersten Gangstufe ermöglicht werden, ohne daß die Gesamtlänge des Getriebes erhöht wird. Ferner soll die relative Trägheitskraft, die bei dem Schalt-Servomechanis­ mus zum Schaltzeitpunkt des Hin- und Herschaltens zwischen Vorwärts- und Rückwärtsgang vermindert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.

Bei dem automatischen Getriebe nach der Erfindung wird die Antriebskraft der Maschine über eine Eintriebswelle in ein Kraftübertragungssystem eingespeist, welches in zwei Getriebezweige aufgeteilt ist. Aus diesen zwei Ge­ triebezweigen wird die Antriebskraft auf eine einzige Abtriebswelle übertragen. Das automatische Getriebe weist folgende vier Elemente auf einer Zwischen- oder Nebenwelle jedes Getriebezweiges auf: Ein erstes Zwischenrad kämmt mit einem ersten, fest auf der Eintriebswelle sitzenden Triebrad. Ein Abtriebs-Zwischenrad ist mit dem ersten Zwischenrad über eine Übertragungs-Kupplung für den ersten Gang, eine Überbrückungskupplung und eine Freilaufkupplung gekuppelt. Ein Rückwärtsgang-Zwischenrad ist auf der gleichen Zwischenwelle unterstützt und über Leerlaufräder mit einem Rückwärtsgang-Eintriebsrad kuppelbar, welches auf der Abtriebswelle sitzt. Ein Synchronisiermechanismus ist zum wahlweisen Kuppeln der Überbrückungskupplung und des Rückwärtsgang-Zwischenrades mit der Zwischenwelle vorgesehen.

Die Steuerung der Motorbremsung im ersten Gang wird durch Kuppeln oder Lösen der Überbrückungskupplung bewerk­ stelligt.

Wie oben beschrieben, ist das Kraftübertragungssystem des Getriebes in zwei Getriebezweige auf entgegengesetzten Seiten (links und rechts) der Eintriebswelle aufgeteilt. In einem Zweig sind die mit der Abtriebswelle gekuppelte Überbrückungskupplung für den ersten Gang sowie ein Rück­ wärtsgang-Mechanismus vorgesehen. Im anderen Zweig sind die zweite Gangstufe und die darauffolgenden Gangstufen untergebracht.

Aufgrund dieser Anordnung wird ein struktureller Ausgleich der Verteilung der Gangwechsel-Stufen in zwei Sub-Systeme erreicht. Aus diesem Grund wird die Gesamtlänge des auto­ matischen Getriebes kurz. Ferner kann Motorbremsung in der ersten Gangstufe angewendet werden, wann immer dies erforderlich ist. Gleichzeitig kann die relative Träg­ heitskraft beim Synchronisiermechanismus beim Hin- und Herschalten zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt vermin­ dert werden, wodurch Schaltrucken vermeidbar ist. Demzu­ folge sind die Festigkeit und die Dauerhaltbarkeit ver­ bessert.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen an einem Ausführungsbeispiel und anhand des Standes der Technik mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines automatischen Getriebes nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht der verschiedenen kämmenden Räder des Getriebes; und

Fig. 3 und Fig. 4 Ansichten ähnlich Fig. 1, welche bekannte automatische Getriebe darstellen.

Gemäß Fig. 3 wird von einem Motor (nicht gezeigt) abgege­ bene Leistung über einen Drehmomentwandler auf eine Ein­ triebswelle b eines Getriebes übertragen. Eine Zwischen­ welle c ist parallel zur Eintriebswelle b angeordnet. Ein drittes Triebrad d ist auf der Eintriebswelle b angeord­ net. Ein drittes getriebenes Rad e kämmt mit dem dritten Triebrad d. Die Leistung wird vom dritten getriebenen Rad e auf die Zwischenwelle c über eine dritte Kupplung f übertragen. So wird die dritte Gangstufe erhalten. Gleich­ zeitig wird die Leistung über eine zweite Kupplung g auf der Eintriebswelle b an ein zweites Triebrad h übertragen. Die Leistung wird dann über ein zweites getriebenes Rad i, welches mit dem zweiten Triebrad h kämmt, auf die Welle c übertragen. Somit wird eine zweite Getriebestufe erhal­ ten.

Ferner wird die Leistung über eine vierte Kupplung j auf der Eintriebswelle b an ein viertes Triebrad k weiterge­ geben. Von dort wird die Leistung über ein viertes getrie­ benes Rad 1 und eine Synchronisiervorrichtung m auf die Zwischenwelle c übertragen. Somit wird eine vierte Getrie­ bestufe erhalten. Gleichzeitig wird die Leistung über ein Rückwärtsgang-Triebrad n, welches mit dem vierten Triebrad k umläuft, sowie über ein leerlaufendes Rad p auf ein rückwärts getriebenes Rad u übertragen. Die Leistung wird über die Synchronisiervorrichtung m auf die Zwischenwelle c übertragen. Somit wird eine Rückwärtsgangstufe erhalten.

Schließlich wird die Leistung über eine erste Kupplung r auf der Eintriebswelle b zu einem ersten ("kleinen") Triebrad s übertragen. Die Leistung wird von dort über ein erstes getriebenes Rad t und eine Freilaufkupplung u auf die Zwischenwelle c übertragen. Somit wird eine erste Getriebestufe erhalten.

Durch Übertragen der Leistung mittels des ersten getrie­ benen Rades t und die Freilaufkupplung u auf die Zwischen­ welle c, wie oben beschrieben, wird das dem Fahrer ver­ mittelte unerwünschte Motorbremsgefühl im Betrieb der ersten Gangstufe bzw. des kleinen Ganges vermieden. Zu­ sätzliche mechanische Elemente bei dem Getriebe nach Fig. 3 sind ein Park-Zahnrad v, eine Park-Klinke w und ein Servoventil x zum wahlweisen Umschalten der Synchroni­ siervorrichtung m.

Wenn nun das Fahrzeug mit dem beschriebenen automatischen Getriebe bei niedriger Geschwindigkeit einen relativ steilen Berg hinabfährt, wird es schwierig, die Fahrzeug­ geschwindigkeit durch Einstellen des Untersetzungsverhält­ nisses des Getriebes zum Motorbremsen zu kontrollieren. Wenn das Fahrzeug eine abschüssige und relativ lange Straße mit vielen scharfen Kurven hinabfährt, werden die Bremsen übermäßig beansprucht, so daß "Fading" auftreten kann. Aus diesem Grunde erscheint die Verwendung einer Sperr- bzw. Überbrückungskupplung zusätzlich zu der Frei­ laufkupplung u sinnvoll. Durch Einrücken oder Lösen der Überbrückungskupplung wird die Motorbremsung im ersten Gang kontrolliert. Wegen der zusätzlichen Überbrückungs­ kupplung wird die Gesamtlänge des automatischen Getriebes größer.

Dies trifft jedoch bei Verwendung des beschriebenen auto­ matischen Getriebes an einem längs im Fahrzeug angeordne­ ten Motor auf Schwierigkeiten. In diesem Fall muß die Vergrößerung der Gesamtlänge des automatischen Getriebes im Hinblick auf den kleinen zur Verfügung stehenden Fuß­ raum nahe dem Fahrersitz vermieden werden.

Daher hat die Anmelderin ein automatisches Getriebe gemäß JP-P-OS 1 33 560/1988 vorgeschlagen. Bei diesem Getriebe, das in Fig. 4 dargestellt ist, sind zwei parallele Neben- oder Zwischenwellen C und Ca verwendet. Diese Zwischenwel­ len C, Ca sind mit entsprechenden Rädern für die vier Gangstufen versehen. Bei diesem Getriebe ist der Raum für die Rückwärtsgangstufe am Ort der vierten Gangstufe ange­ ordnet. Deshalb können die Fähigkeit und das wahlweise Einsetzen der Motorbremsung ohne Vergrößern der Gesamt­ länge des automatischen Getriebes erzielt werden.

Bei diesem Getriebe ist die Sperr- bzw. Überbrückungskupp­ lung A, welche auf einer der Zwischenwellen C sitzt, stets mit dem Betrieb einer Kupplung r für den ersten Gang zu einem gemeinsamen Zusammenwirken funktionell ge­ koppelt. Aus diesem Grunde muß das Rückwärtsgang-Zwischen­ rad Q (das einem Rückwärtsgang-Triebrad q entspricht) in Kombination mit dem dritten getriebenen Rad e und dem vierten getriebenen Rad l wirken, die auf der anderen Zwischenwelle Ca sitzen und ein relativ großes Getriebe­ verhältnis bewirken. Um das Rückwärtsgang-Getriebeverhält­ nis auf einen vorbestimmten Wert zu bringen, muß ein gewünschtes Getriebeverhältnis in einem Mechanismus zwischen der Zwischenwelle Ca und der Eintriebswelle B erzielt werden, auf welche die Leistung von der Zwischen­ welle Ca zu übertragen ist.

Andererseits führt das Umschalten von Vorwärtsfahrt auf Rückwärtsfahrt zu einer Trägheitskraft. Um die Trägheits­ kraft zu vermindern, ist die Anordnung einer Schaltkupp­ lung auf der Zwischenwelle Ca optimal. Diese Zwischenwelle Ca und das darauf angeordnete Rückwärtsgang-Zwischenrad Q drehen bei Vorwärtsfahrt in entgegengesetzten Richtungen. Deshalb ist die relative Drehzahl in der Synchronisier­ vorrichtung zum Zeitpunkt des Umschaltens groß. Folglich ergibt sich eine Schwierigkeit hinsichtlich der Festigkeit und Dauerhaltbarkeit dieser Teile.

Im Hinblick auf die beschriebenen Umstände soll mit der Erfindung ein automatisches Getriebe geschaffen werden, das eine Motorbremsung gewünschtenfalls über das Getriebe in der ersten Gangstufe ermöglicht. Dies soll ohne Ver­ größern der Gesamtlänge des Getriebes erreicht werden. Ferner sollen in der Synchronisiervorrichtung die beim Umschalten von Vorwärtsfahrt auf Rückwärtsfahrt entstehen­ den Trägheitskräfte vermindert werden.

Die beschriebenen Probleme beim Stand der Technik wurden von der Erfindung bewältigt, wie sie nun anhand einer bevorzugten Ausführung beschrieben ist.

Gemäß den Fig. 1 und 2 wird die von einem Motor (nicht gezeigt) abgegebene Leistung über einen Drehmomentwandler 2 an die Eintriebswelle 1 eines automatischen Getriebes übertragen. Parallel und auf beiden Seiten der Eintriebs­ welle 1 sind Neben- bzw. Zwischenwellen 3 und 4 angeord­ net. Auf der Eintriebswelle 1 sitzen fest ein erstes/zwei­ tes Triebrad 7, ein drittes Triebrad 5 und ein viertes Triebrad 6.

Auf der ersten Zwischenwelle 3 ist fest ein zweites ge­ triebenes Rad 8 angeordnet, das mit dem ersten/zweiten Triebrad 7 kämmt. Ein drittes getriebenes Rad 9, welches mit dem dritten Triebrad 5 kämmt, ist drehbar auf der ersten Zwischenwelle 3 angeordnet. Das dritte getriebene Rad 9 ist mittels einer 3.-Gang-Kupplung 10 (einer hydrau­ lischen Mehrfach-Lamellenkupplung) mit einem koaxial ange­ ordneten Abtriebsrad 21 zur Leistungsübertragung auf dieses Rad gekuppelt. Ferner ist ein viertes getriebenes Rad 11, welches mit dem vierten Triebrad 6 kämmt, drehbar und koaxial auf der ersten Zwischenwelle 3 angeordnet. Das vierte Zwischenrad 11 ist mittels einer koaxialen 4.-Gang-Kupplung 12 (einer hydraulischen Mehrfach-Lamel­ lenkupplung) mit dem Abtriebsrad 21 zur Leistungsübertra­ gung gekuppelt. Zusätzlich ist eine 2.-Gang-Kupplung 20 (eine hydraulische Mehrfach-Lamellenkupplung) koaxial auf einer Seite des Abtriebsrades 21 angeordnet. Mittels der Kupplung 20 werden das Abtriebsrad 21 und die erste Zwischenwelle 3 wahlweise gekuppelt und entkuppelt.

Auf der zweiten Zwischenwelle 4 ist ein erstes getriebenes Rad 13, welches mit dem ersten/zweiten Triebrad 7 kämmt, drehbar gelagert. Das erste getriebene Rad 13 ist über eine 1.-Gang-Kupplung 14 (eine hydraulische Mehrfach- Lamellenkupplung) mit der zweiten Zwischenwelle 4 zur Lei­ stungsübertragung gekuppelt.

Ferner ist eine Synchronisiervorrichtung 22 koaxial auf der zweiten Zwischenwelle 4 angeordnet. Auf einer Seite der Synchronisiervorrichtung 22 ist mit dieser ein ko­ axiales Abtriebsrad 15 mittels einer Freilaufkupplung 16 und einer Sperr- bzw. Überbrückungskupplung 17 (eine hydraulische Mehrfach-Lamellenkupplung) gekuppelt. Wenn ein Selektor 22 a der Synchronisiervorrichtung 22 zur Seite des Abtriebsrades 15 verlagert wird, wird die Leistung von der zweiten Zwischenwelle 4 entweder über die Frei­ laufkupplung 16 oder die Überbrückungskupplung 17 auf das Abtriebsrad 15 übertragen.

An einer unter der Eintriebswelle 1 und parallel zu den beiden Zwischenwellen 3 und 4 gelegenen Stelle ist eine Abtriebswelle 18 angeordnet. Die Abtriebswelle 18 über­ trägt die Leistung über einen Differentialmechanismus und eine Drehzahluntersetzungsvorrichtung (beide nicht ge­ zeigt) auf mindestens eine Antriebsachse des Fahrzeuges. Ein Eintriebsrad 19, das mit den Zwischenwellen-Abtriebs­ rädern 15 und 21 kämmt, ist fest auf der Abtriebswelle 18 angeordnet.

Auf der zweiten Zwischenwelle 4 ist auf der anderen Seite der Synchronisiervorrichtung 22 ein Rückwärtsgangrad 23 drehbar gelagert. Wenn der Selektor 22 a der Synchronisier­ vorrichtung 22 zur Seite des Rückwärtsgangrades 23 hin verlagert wird, wird die Leistung von der zweiten Zwi­ schenwelle 4 über das Rückwärtsgangrad 23, erste und zweite leerlaufende Räder 24 a und 24 b, welche auf einer Leerlaufwelle 24 befestigt sind, und auf ein Rückwärts­ gang-Eingangsrad 25 übertragen, das fest auf der Abtriebs­ welle 18 sitzt. Die Synchronisiervorrichtung 22 wird mittels eines Servoventiles 26 betätigt.

Das oben beschriebene mechanische automatische Getriebe gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt.

Die in das Getriebe über den Drehmomentwandler 2 einge­ speiste Leistung treibt die Eintriebswelle 1. Die auf die Eintriebswelle 1 übertragene Leistung wird über die Trieb­ räder 5, 6 und 7 der Eintriebswelle 1 zu den getriebenen Rädern 8, 9, 11 und 13 auf die beiden Zwischenwellen 3 und 4 übertragen.

Beim Starten des Kraftfahrzeuges ist die 1.-Gang-Kupplung 14 gekuppelt. Wenn die Motordrehzahl ansteigt, nimmt das übertragene Drehmoment zu. Somit wird die auf das erste getriebene Rad 13 über den Drehmomentwandler 2, die Ein­ triebswelle 1 und das erste/zweite Triebrad 7 auf der Eintriebswelle 1 übertragene Leistung auf die zweite Zwischenwelle 4 übertragen. Von hier wird die Leistung über die Synchronisiervorrichtung 22 und die Freilaufkupp­ lung 16 auf das Abtriebsrad 15 übertragen. Ferner wird die Leistung über das getriebene Eintriebsrad 19, welches mit dem Abtriebsrad 15 kämmt, auf die Abtriebswelle 18 übertragen, um die Antriebsachse (nicht gezeigt) des Fahrzeuges anzutreiben. Das Fahrzeug wird somit im ersten Gang angetrieben.

Wenn in diesem Fall das Gaspedal freigegeben wird, nimmt die Drehzahl der Zwischenwelle 4 ab. Dann bewirkt die Freilaufkupplung 16 ein Freilaufen. Somit wird selbst dann, wenn die Drehzahl des Abtriebsrades 15 größer als diejenige der zweiten Abtriebswelle 4 ist, eine Motorbrem­ sung nicht auf die Abtriebswelle 18 übertragen.

Wenn unter diesen Betriebsbedingungen eine Motorbremsung erwünscht ist, wird die Überbrückungskupplung 17 einge­ rückt. Folglich werden die zweite Zwischenwelle 4 und das Abtriebsrad 15 über die Synchronisiervorrichtung 22 ge­ kuppelt. Somit wird eine Motorbremsung mit der ersten Gangstufe realisiert.

Beim Umschalten von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt und umgekehrt muß das Getriebe eine Neutralstellung passieren. Aus diesem Grund wird die 1.-Gang-Kupplung zeitweilig gekuppelt. Die zweite Zwischenwelle 4 läuft dann relativ zum Motor frei, worauf hydraulischer Druck auf das Servo­ ventil 26 ausgeübt wird. Dadurch wird die Synchronisier­ vorrichtung 22 veranlaßt, die zweite Zwischenwelle 4 und das Rückwärtsgang-Rad 23 zu kuppeln. In diesem Fall wird ein Umschalten ausschließlich durch die zweite Zwischen­ welle 4 und die 1.-Gang-Kupplung 14 bewirkt. Somit ist die Trägheitskraft niedrig. Dadurch kann ein beim Umschalten entstehendes Rucken vermindert werden.

Die Betätigungszustände der Getriebe-Wechselelemente jeder Getriebestufe des oben beschriebenen automatischen Getriebes sind im folgenden in Tabelle 1 zusammengefaßt. In Tabelle 1 bedeutet das Symbol ○ den Einrückzustand und ein Symbol ∆, daß ein Einrücken nur falls erwünscht zum Zeitpunkt einer Motorbremsung herbeiführbar ist.

Tabelle 1

Das oben beschriebene automatische Getriebe und sein Betrieb führen zu folgenden Vorteilen.

Die von dem Motor auf die Eintriebswelle abgegebene Lei­ stung wird in zwei Zweige aufgeteilt. Das getriebene Rad 13 des ersten Ganges ist auf der einen Zwischenwelle 4 dieser beiden Zweige angeordnet. Mit diesem getriebenen Rad 13 ist ein Abtriebsrad 15 über die 1.-Gang-Kupplung 14, die Überbrückungskupplung 17 und die Freilaufkupplung 16 kuppelbar. Gleichzeitig können die Überbrückungskupp­ lung 17 und ein Rückwärtsgangrad 23 wahlweise mit der Zwischenwelle 4 über eine Synchronisiervorrichtung 22 gekuppelt werden. Daher kann ohne Vergrößern der Abmessun­ gen des automatischen Getriebes ein unkomfortables Fahrge­ fühl beim Freigeben des Gaspedales durch den Fahrer und dadurch erzeugte Motorbremsung in der ersten Gangstufe vermieden werden. Ferner kann während der Talfahrt auf einer steilen Straße durch Betätigen der Überbrückungs­ kupplung die gewünschte Motorbremswirkung erzielt werden. Schließlich kann die auf die Synchronisiervorrichtung 22 beim Umschalten zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt entstehende Trägheitskraft vermindert werden. Somit ist das automatische Getriebe nach der Erfindung sowohl hin­ sichtlich Festigkeit als auch Dauerhaltbarkeit vorteil­ haft.

Claims (1)

1. Automatisches Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftübertragungsanordnung über zwei Getriebe­ zweige von einer vom Motor angetriebenen Eintriebs­ welle auf eine Abtriebswelle, wobei die Getriebe­ zweige je eine Zwischenwelle aufweisen und eine erste Getriebestufe zwischen der Eintriebswelle und einer der Zwischenwellen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
   daß ein erstes Zwischenrad (13) mit einem ersten, fest auf der Eintriebswelle (1) sitzenden Triebrad (7) kämmt;
   daß ein Abtriebs-Zwischenrad (15) mit dem ersten Zwischenrad (13) über eine Übertragungskupplung (14) für die erste Getriebestufe, eine Über­ brückungskupplung (17) und eine Freilaufkupplung (16) gekuppelt ist;
   daß ein Rückwärtsgang-Zwischenrad (23) über leer­ laufende Räder mit einem Rückwärtsgang-Eintriebsrad (25) kuppelbar ist, welches fest auf der Abtriebs­ welle (18) sitzt; und
   daß ein Synchronisiermechanismus (22) zum wahlweisen Einrücken der Überbrückungskupplung (17) und des Rückwärtsgang-Zwischenrades (23) mit der Zwischen­ welle (4) vorgesehen ist, um eine Motorbremsung des Kraftfahrzeuges in der ersten Getriebestufe vermit­ tels der Überbrückungskupplung zu steuern.