DE3928133A1 - Geschwindigkeitswechselgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Geschwindigkeitswechselgetrie­ be für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Geschwindigkeitswechselgetriebe, bei denen dem herkömmli­ chen Zahnradgetriebe ein Planetengetriebe nachgeschaltet ist, sind an sich bekannt. Dabei dient das im allgemeinen gesondert im Abtriebsstrang hinter dem Zahnradgetriebe angeordnete Plane­ tengetriebe dazu, wenigstens einen weiteren Getriebegang mit einer entsprechend angepaßten Übersetzungsstufe zur Verfügung zu stellen, wobei die Zuschaltung dieser zusätzlichen Getriebe­ stufe auf hydraulischem Wege erfolgen kann.

Es sind auch schon Ausführungen solcher Getriebeanordnungen bekannt, bei denen das neben einem Eingangselement und einem Ausgangselement vorgesehene weitere Element des Planetengetrie­ bes in einer ersten Schaltstellung über eine Lamellenbremse mit dem feststehenden Gehäuse und in einer zweiten Schaltstel­ lung über eine Lamellenkupplung mit einem anderen Element des Planetengetriebes verbindbar ist (DE-AS 16 25 010). Bei dieser Ausführung sind jedoch für jedes Schaltglied besondere Betäti­ gungskolben sowie diesen zugeordnete Ringzylinder erforderlich, was sowohl den Bauraum als auch den Bauaufwand erheblich be­ lastet.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, ausgehend von einem Geschwindigkeitswechselgetriebe der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Bauart eine Weiter­ bildung dahingehend vorzunehmen, daß sowohl der Bauraum als auch der Bauaufwand reduziert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausge­ staltungen der Erfindung werden durch die Merkmale der Unteran­ sprüche charakterisiert.

Erfindungsgemäß sind also für die beiden, dem Planetengetriebe zugeordneten Schaltglieder, nämlich die Lamellenbremse und die Lamellenkupplung, nicht getrennte Betätigungskolben und zugeordnete Zylinder vorgesehen, sondern es ist ein beidseitig beaufschlagbarer Betätigungskolben vorhanden, der über einen jeweils einen Teil der Lamellen der beiden Schaltglieder auf­ nehmenden Lamellenträger beide Schaltglieder betätigen kann. Dabei erfolgt mit dem Einrücken des einen Schaltglieds jeweils gleichzeitig das Ausrücken des anderen, so daß ein gleichzeitiges Einrücken beider Schaltglieder mit Sicherheit vermieden ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Teilausschnitt des erfindungsgemäßen Geschwindigkeitswechselgetriebes im Längs­ schnitt, wobei insbesondere das wenigstens eine weitere Übersetzungsstufe bietende Plane­ tengetriebe mit den zugeordneten Schalt- und Betätigungsgliedern gezeigt ist und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Fig. 1 in vergrößer­ tem Maßstab mit der Darstellung des Betätigungs­ kolbens und des mit diesem zur Abdichtung eines Druckbeaufschlagungsraumes zusammenwirkenden Dicht­ ringes.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 ein Teil eines herkömm­ lichen Zahnradgetriebes eines Personenkraftfahrzeugs und mit 2 ein diesem nachgeschaltetes Planetengetriebe zur Bereitstellung wenigstens einer weiteren Übersetzungsstufe bezeichnet. 3 stellt eine Abtriebswelle des Zahnradgetriebes 1 dar, auf dem Gangrä­ der 5 und 6 des Zahnradgetriebes als Losräder gehalten sind. Ein diesen Gangrädern 5 und 6 zugeordneter Synchronkörper 4 ist mittels einer Steckverzahnung 4 a nicht direkt mit der Ab­ triebswelle 3, sondern mit einer auf dieser Abtriebswelle gela­ gerten Hohlwelle 7 verbunden, die ihrerseits über einen Verbin­ dungssteg 7 a drehfest mit einem Ringrad 8 des Planetengetriebes 2 in Verbindung steht.

Das Planetengetriebe 2 weist neben dem Ringrad 8 noch ein Sonnen­ rad 9 sowie mit dem Ringrad 8 und dem Sonnenrad 9 kämmende, gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Planetenräder 10 auf, die auf Lagerbolzen 11 eines Planetenträgers 12 gelagert sind. Dieser Planetenträger 12 ist über eine zweite Hohlwelle 13, die konzentrisch innerhalb der ersten Hohlwelle 7 angeord­ net und gelagert ist, mit der Getriebeabtriebswelle 3 über eine Steckverzahnung 14 drehfest verbunden. Damit stellt also das Ringrad 8 das Eingangselement und der Planetenträger 12 das Ausgangselement des Planetengetriebes 2 dar, dessen zur Verfügung gestelltes Übersetzungsverhältnis dann im wesentlichen davon abhängt, in welcher Weise das dritte, hier durch das Sonnenrad 9 gebildete Element des Planetengetriebes 2 gehandhabt wird. Dabei sind zwei verschiedene Übersetzungsstufen denkbar, wobei in dem einen Fall das Sonnenrad am Gehäuse festgelegt und in dem anderen Fall mit einem anderen Element des Planeten­ getriebes verbunden wird, so daß dann das Planetengetriebe als Block umläuft, also eine Übersetzung 1 : 1 bietet.

Zu diesem Zweck sind zwei Schaltglieder, nämlich eine Lamellen­ kupplung 15 und eine Lamellenbremse 16 vorgesehen, durch deren Betätigung das Sonnenrad 9 einerseits mit dem hier durch einen Gehäusedeckel 36, der unter Zwischenschaltung einer Gehäuse­ platte 37 mit dem Getriebegehäuse 38 verbindbar ist, gebildeten ortsfesten Gehäuse und andererseits mit dem Ringrad 8 verbind­ bar ist. Das Sonnenrad 9 ist dazu über eine Steckverzahnung 20 mit einem Zwischenträger 18 verbunden, auf dem über eine weitere Steckverzahnung 19 ein Lamellenträger 17 drehfest gehalten ist. Dieser Lamellenträger 17 weist auf seiner in der Zeichnung rechten Stirnseite am Außenumfang einen axial verlaufenden Steg 21 mit einer Innenverzahnung 22 zur drehfesten Verbindung eines Teils der Lamellen 23 der Lamellenkupplung 15 auf, während die übrigen Lamellen 23 dieser Lamellenkupplung 15 auf einer Außenverzahnung 24 des Ringrades 8 gehalten sind. Auf der in der Zeichnung linken Stirnseite des Lamellenträgers 17 ist ein wiederum axial verlaufender Steg 27 vorgesehen mit einer Außenverzahnung 28, auf der ein Teil der Lamellen 29 der Lamel­ lenbremse 16 gehalten ist, deren übrige Lamellen auf einer Innenverzahnung 30 des Gehäusedeckels 36 aufgenommen sind.

Durch eine Axialverschiebung des Lamellenträgers 17 können nun wechselweise entweder die Lamellen 23 der Lamellenkupplung 15 oder die Lamellen 29 der Lamellenbremse 16 mit Druck zum Einrücken des jeweiligen Schaltgliedes beaufschlagt werden, wobei dieser Beaufschlagungsdruck von einer im radial äußeren Bereich des Lamellenträgers 17 vorgesehenen radial verlaufenden Druckplatte 32 ausgeübt wird. Dabei drückt die Stirnseite 32 a dieser Druckplatte 32 die Lamellen 23 der Lamellenkupplung 15 gegen eine Anschlagplatte 25, die auf der Außenverzahnung 24 des Ringrades 8 gehalten ist und sich an einer Schulter 26 des Ringrades 8 abstützt. Im umgekehrten Fall drückt die Stirnseite 32 b der Druckplatte 32 gegen die Lamellen 29 der Lamellenbremse 16 und preßt diese gegen eine am Gehäusedeckel 36 fest fixierte Anschlagplatte 31, die zwischen sich und dem Gehäuse noch einen Dichtring 50 festlegt.

Die zu dieser Betätigung erforderliche Axialverstellung des Lamellenträgers 17 wird durch einen insgesamt mit 33 bezeichneten Betätigungskolben bewirkt, der mit dem Lamellenträger 17 über eine in Umfangsrichtung verdrehbare, in axialer Richtung aber formschlüssige Verbindung verbunden ist. Dazu weist dieser Betätigungskolben 33 ein im wesentlichen axial ausgerichtetes, zylindrisches Übertragungsteil 39 auf, das an seinem in der Zeichnung rechten Ende als Lagerring 43 für ein Radiallager 40 ausgebildet ist. Dieser Lagerring 43 weist einen radial nach innen umgebogenen Kragen 44 auf, der einerseits als Lagerring für ein Axiallager 41 und andererseits als Mitnahmeelement für den Lamellenträger 17 ausgebildet ist. Dabei erfolgt die Mitnahme des Lamellenträgers 17 bei einer Axialverstellung in der Zeichnung nach rechts unmittelbar über das sich auf dem Lamellenträger 17 abstützende Axiallager 41, während bei einer Verstellung in umgekehrter Richtung der seitlich über die Wälzkörper des Radiallagers 40 greifende Kragen 44 die Verstellkraft über die Wälzkörper des Radiallagers überträgt, die ihrerseits mittels eines Sicherungsringes 42 auf einer Nabe 17 a des Lamellenträgers 17 fixiert sind.

Der Betätigungskolben 33 weist neben dem Lagerringteil 43 noch, wie aus der Fig. 2 näher ersichtlich ist, ein im wesentlichen radial ausgerichtetes Ringkolbenteil 34 sowie ein im wesentli­ chen axial gerichtetes Verbindungsteil 45 auf, die beide mit einem aufvulkanisierten gummielastischen Werkstoff 46 beschichtet sind. Dieser gummielastische Werkstoff 46 ist in den radialen Endbereichen des Ringkolbenteils 34 durch entsprechende Formge­ bung zu Dichtlippen 47-49 ausgeformt, die an den jeweiligen Konturen 35 a, 35 b des in dem Gehäusedeckel 36 eingearbeiteten Ringzylinders gleiten. Dabei wird auf der in der Zeichnung linken Seite des Ringkolbenteils 34 zwischen diesem und dem Gehäusedeckel 36 ein erster Druckbeaufschlagungsraum 54 und auf der anderen Seite des Ringkolbenteils 34 ein zweiter Druck­ beaufschlagungsraum 55 gebildet, der zwischen dem Gehäusedeckel 36, dem Betätigungskolben 33 und dem an dem Gehäusedeckel festge­ legten Dichtring 50 eingeschlossen ist. Zur Abdichtung dieses zweiten Druckbeaufschlagungsraums 55 weist der Dichtring 50, der mit seinem radial äußeren Ende 50 a zwischen dem Gehäusedeckel 36 und der Anschlagplatte 31 der Lamellenbremse 16 festgelegt ist, ebenfalls eine aufvulkanisierte Schicht 51 aus einem gummi­ elastischen Werkstoff auf, die am radial inneren Ende des Dicht­ ringes 50 b wiederum zu einer Dichtlippe 52 ausgestaltet ist. Diese Dichtlippe gleitet dabei auf einer auf dem Betätigungs­ kolben 33 gehaltenen Hülse 53, die mit Preßsitz über das mit der gummielastischen Beschichtung 46 b versehene Verbindungsteil 45 geschoben ist. Eine mit 56 bezeichnete Lagerscheibe des Axiallagers 41 ist in ihrem radial äußeren Bereich zu einem Anschlagsteg 57 umgebogen, der die zylindrische Hülse 53 gegen Axialverschiebung sichert. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Dichtlippe 52 des Dichtringes 50 unmittelbar auf einem Teil des Betätigungskolbens 33 gleitet, was wegen der ohnehin vorgesehenen Teilbeschichtung des Betätigungskolbens 33 insofern problematisch wäre, als dann an den Berührstellen der Dichtlippe 52 des Dichtringes 50 entweder eine vorher aufgebrachte gummi­ elastische Beschichtung entfernt oder von vornherein eine solche Beschichtung an dieser Stelle unterbunden werden müßte.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht darin, durch Druckbeaufschlagung des einen oder anderen Druckbeaufschlagungsraums 53, 54 den Betätigungskolben und damit den Lamellenträger 17 in der einen oder anderen Richtung zu verstellen, wobei entweder das eine oder andere Schaltglied durch Druckbeaufschlagung der diesem zugeordneten Lamellen eingerückt und das jeweils andere ausgerückt wird. Damit wird auf relativ kleinem Bauraum und mit relativ wenig Bauteilen eine Doppelbetätigung der beiden Schaltglieder ermöglicht, die zugleich sicher vermeidet, daß etwa durch einen Fehler der Steuerung beide Schaltglieder gleichzeitig eingerückt sind. Bei der hier gezeigten Ausführung ist das nachgeschaltete Plane­ tengetriebe 2 mit dem Synchronkörper 4 der beiden Gangräder 5 und 6 verbunden, so daß insgesamt zwei zusätzliche Getriebe­ stufen zur Verfügung gestellt werden. Bei der hier gezeigten Ausführungsform wird durch das Planetengetriebe bei eingerückter Lamellenkupplung 15 eine Übersetzung 1 : 1 und bei eingerückter Lamellenbremse eine Übersetzung ins Langsame bereitgestellt, so daß durch eine entsprechende Auslegung der Gangradverzahnun­ gen für die Gangräder 5 und 6 durch Einrücken der Lamellenbremse eine kürzere und durch Einrücken der Lamellenkupplung eine längere Übersetzung geboten wird. Selbstverständlich läßt sich die Anbindung des Planetengetriebes an das Zahnradgetriebe aber auch auf andere Weise unter anderem auch durch Zuordnung nur zu einem Gangrad ausführen.

Die Einschaltung der Lamellenbremse bzw. der Lamellenkupplung und damit der jeweils zugeordneten Getriebeübersetzungen in den einzelnen Schaltstellungen des Handschaltgetriebes 1 kann automatisiert werden. Dazu kann die Druckmittelbeaufschlagung der Druckbeaufschlagungsräume 54 und 55 z. B. durch Magnetventile erfolgen, die in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahr­ zeugs und der Leistung des Antriebsmotors sowie auch in Abhängig­ keit von der Fahrpedalstellung (Kick-down) die jeweiligen Ge­ triebeübersetzungen nach einem oder auch mehreren, z. B. vorwähl­ baren Schaltprogrammen einschalten. Der Fahrer des Fahrzeugs braucht dabei nur 4 Gangstufen zu schalten, wobei auch dies durch eine automatisierte hydraulische Schaltung ersetzt werden kann. Die Schaltung der übrigen beiden Gangstufen (bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel) erfolgt dann in jedem Fall automatisch.

Dabei kann vorgesehen sein, daß beim manuellen Einschalten der beiden oberen Gangstufen unmittelbar nur die längeren Über­ setzungen, entsprechend einem 4. und 6. Gang, zugeschaltet werden und daß die kürzeren, einem 3. und 5. Gang entsprechenden Übersetzungen nur erst bei Vollast oder durch Betätigen eines Kick-down-Schalters erreicht werden. Ebenso ist es aber auch möglich, die Gänge 3, 4 bzw. 5, 6 nacheinander in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und Last zu schalten, wobei dann allerdings immer eine Rückschaltung per Kick-down empfehlenswert wäre. Schon hieraus zeigt sich, daß die Art der automatischen Schaltung des Planetengetriebes nach verschiedensten Gesichtspunkten und mit unterschiedlichsten Programmen durchgeführt werden kann.

Claims (11)

1. Geschwindigkeitswechselgetriebe für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, mit einem mehrere wahlweise einschalt­ bare Zahnradpaare aufweisenden mechanischen Zahnradgetriebe und mit einem wenigstens einem Zahnradpaar zur Bereitstellung wenigstens einer weiteren Übersetzungsstufe nachgeschalteten einfachen Planetengetriebe, das ein Eingangselement, ein Ausgangselement sowie ein weiteres Element aufweist, das in einer ersten Schaltstellung mittels einer hydraulisch betätigbaren Lamellenbremse mit dem umgebenden Gehäuse und in einer zweiten Schaltstellung mittels einer hydraulisch betätigbaren Lamellenkupplung mit einem der anderen Elemente verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lamellen­ träger (17) vorgesehen ist, der über eine erste Verzahnung (18) mit einem Teil der Lamellen (29) der Lamellenbremse (16) und über eine zweite Verzahnung (22) mit einem Teil der Lamellen (23) der Lamellenkupplung (15) verbunden ist, und der mit einem beidseitig Druckmittel beaufschlagbaren Betätigungskolben (33) zur wechselweisen Einrückbetätigung der Lamellenbremse (16) und der Lamellenkupplung (15) verbun­ den ist.

2. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenträger (17) an einer Stirnseite einen Steg (27) mit einer Außenverzahnung (28) für die Lamellen (29) der Lamellenbremse (16) und an der anderen Stirnseite einen Steg (21) mit einer Innenverzah­ nung (22) für die Lamellen (23) der Lamellenkupplung (15) und zwischen den beiden Stegen (21, 27) eine zur wechsel­ weisen Beaufschlagung der Lamellen (23, 29) beider Schalt­ glieder (15, 16) ausgebildete Druckplatte (32) aufweist.

3. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenträger (17) mit dem Betätigungskolben (33) über eine in Umfangsrichtung verdrehbare, in axialer Richtung jedoch formschlüssige Ver­ bindung verbunden ist.

4. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (33) ein im wesent­ lichen axial ausgerichtetes zylindrisches Übertragungsteil (39) aufweist, das mittels eines Radiallagers (40) und eines Axiallagers (41) auf dem Lamellenträger (17) abgestützt ist.

5. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Übertragungsteil (39) des Betätigungskolbens (33) an seinem Endbereich einen im wesentlichen radial verlaufenden, als Lagerring für das Axiallager (41) ausgebildeten Kragen (44) aufweist, der über die in axialer Richtung fixierten Wälzkörper des Radial­ lagers (40) greift.

6. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (33) ein im wesentlichen radial ausgerichtetes Ringkolben­ teil (34) aufweist, das in einem Ringzylinder (35 a, 35 b) des Gehäuses (36) verstellbar ist und an seinen radialen Endbereichen Dichtlippen (47-49) zur axialen Abdichtung der beiderseits des Ringkolbenteils (34) vorgesehenen Druck­ beaufschlagungsräume (54, 55) aufweist.

7. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippen (47-49) durch Formge­ staltung eines auf dem Betätigungskolben (33) durch Vulkani­ sieren aufgebrachten gummielastischen Werkstoffes (46) ausge­ bildet ist.

8. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung wenigstens eines der Druckbeaufschlagungsräume (53) ein im wesentli­ chen radial ausgerichteter Dichtring (50) vorgesehen ist, der mit seinem radial äußeren Ende (50 a) an dem Gehäuse (36) starr befestigt ist und der an seinem radial inneren Ende (50 b) eine mit dem Betätigungskolben (33) zusammenwir­ kende Dichtlippe (52) aufweist.

9. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (52) mit einer auf dem zylindrischen Übertragungsteil (39) des Betätigungskolbens (33) dichtend gehaltenen zylindrischen Hülse (53) zusammen­ wirkt.

10. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Hülse (53) auf einem Bereich des zylindrischen Übertragungsteils (39) des Betäti­ gungskolbens (33) durch Preßsitz gehalten ist, auf dem ein gummielastisches Material (46 b) durch Vulkanisieren aufge­ bracht ist.

11. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Hülse (53) durch einen Anschlagsteg (57) einer den Axiallagern (41) zugeordneten Lagerscheibe (56) gegen Axialverschiebung ge­ sichert ist.