DE3234235A1

DE3234235A1 - Automatisches schaltgetriebe

Info

Publication number: DE3234235A1
Application number: DE19823234235
Authority: DE
Inventors: Jurij Konsta Esenovskij-Laskov; Olgert Ivanovic Giruckij; Antonin Dipl Ing Hau; Jiri Dipl Ing Srubar
Original assignee: Ustav Pro Vyzkum Motorovych Vozidel; NAUCNYJ AVTOMOTORNYJ INST
Current assignee: Ustav Pro Vyzkum Motorovych Vozidel; NAUCNYJ AVTOMOTORNYJ INST
Priority date: 1981-09-15
Filing date: 1982-09-15
Publication date: 1983-04-07
Also published as: CS226877B1; GB2108220A; IT1152578B; IT8223263A0; FR2512755B1; US4545264A; FR2512755A1; JPS58106255A; GB2108220B

Description

1. Ostav pro vyzkum motorovych vozidel

Prag, CSSR

2. Naucnyj avtomotornyj institut

Moskau, UdSSR

Automatisches Schaltgetriebe

Die Erfindung betrifft ein automatisches Schaltgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bekannte selbsttätige Schaltgetriebe belasten in der Regel den Brennstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen durch z. B. mechanische Reibung ihrer umlaufenden Einzelteile sowie durch ihre spezifischen Betriebsweisen. Es sind bereits verschiedene automatische Schaltgetriebe mit dem Ziel einer Herabsetzung des Brennstoffverbrauchs gegenüber einem manuell geschalteten Handgetriebe entwickelt worden. In der Praxis führten diese Entwicklungen jedoch zu weiteren Komplikationen der automatischen Schaltgetriebe, was ihrer Verbreitung insbesondere in Personenkraftwagen kleinerer Hubraumklassen entgegenstand.

233-(S 10078)-Sd-E

Aufgabe der Erfindung ist es, ein automatisches Schaltgetriebe zu schaffen, das eine Senkung des Brennstoffverbrauchs der ihm zugeordneten Brennkraftmaschine ermöglicht und weniger Schaltelemente bei vergrößerter Anzahl an Obersetzungsstufen aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßig ist die Eintrittswelle des Sammel-Planetengetriebes mit dessen Sonnenrad und die Eingangswelle des Reduzier-Planetengetriebes ebenfalls mit dessen Sonnenrad verbunden. Jeweils ein weiteres Sonnenrad des Reduzier- und des Sammel-Planetengetriebes sind durch eine Verbindungswelle miteinander verbunden.

In weiterer Ausgestaltung·der Erfindung sind die Lamellen der Reibungskupplungen auf einem gemeinsamen Mitnehmer angeordnet, der auf der Eingangswelle des Sammel-Planetengetriebes drehfest gelagert ist und zwei Tragelemente aufweist. Auf dem ersten Tragelement sind die Lamellen der ersten Reibungskupplung und auf dem zweiten Tragelement die Lamellen der zweiten Reibungskupplung befestigt. Das zweite Tragelement ist mit dem Mitnehmer über einen Freilauf verbunden.

Die Lamellen der ersten Reibungskupplung können zwischen einer - bezogen auf die Eingangswelle des Schaltgetriebes - festen Stützwelle und oinem Tragkolben angeordnet sein, welcher auf einem Träger drehfost galagort L;H . Der Träger ist mit der Eingangswelle des Reduzier-Planetengetriebes fest verbunden. Die Lamellen der zweiten Reibungskupplung sind zwischen einem mit dem Tragkolben fest verbundenen Stützelement und einem weiteren Kolben angeordnet,

welcher verschiebbar in einer Ausnehmung des Tragkolbens gelagert ist. Der Träger des Tragkolbens bildet einen Außenteil der Turbine eines hydrodynamischen Wandlers, dessen Pumpe mit der Eingangswelle des Schaltgetriebes fest verbunden ist.

Vorteile des automatischen Schaltgetriebes gemäß der Erfindung sind die höhere Anzahl an Schalt- bzw. Übersetzungs.stufen bei konstruktiv einfachem Aufbau, die Möglichkeit einer Blockierung des Freilaufs durch den Fahrzeuglenker und ein verringerter Brennstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs insbesondere in den höheren Schaltstufen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

l'Mtj. 1 ein Schaltgetriebe in Symbol-Darstellung;

Fig. 2 schematisch eine Ausführung der beiden Planetengetriebe;

Fig. 3 den Eingangsteil des Schaltgetriebes im Axialschnitt;

Fig. 4 eine Getriebeausführung mit dem Schaltgetriebe vorgeschaltetem hydrodynamischen Wandler im Axialschnitt;

Fig. 5 tabellarisch die verschiedenen Betriebszustände der Schaltglieder in den entsprechenden Übersetzungsstufen.

Gemäß Fig. 1, 4 ist eine Eingangswelle 10 des Schaltgetriebes mit dem Pumpenrad 14 eines hydrodynamischen Wandlers fest verbunden, dessen Turbinenrad 13 mit der Eingangswelle 12 eines Reduzier-Planetengetriebes 27 verbunden ist. Die Eingangswelle 1 eines Sammel-Planetengetriebes 28 ist mit einem Mitnehmer 2 verbunden, auf dem eine erste Reibungskupplung 31 und über einen Freilauf 5 eine zweite Reibungskupplung 32 angeordnet ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Eingangswelle 1 mit einem Sonnenrad 29 des Sammel-Planetengetriebes 28 und die Eingangswelle 12 mit einem Sonnenrad 30 des Reduzier-Planetengetriebes 27 verbunden. Ein zweites Sonnenrad 19 des Reduzier-Planetengetriebes 27 ist über eine Zwischen- bzw. Verbindungswelle 21 mit einem zweiten Sonnenrad 15 des Sammel-Planetengetriebes 28 verbunden. Die Verbindungswelle 21 ist ferner mit einem Teil einer Kupplung 16 fest verbunden, deren zweiter Teil am Mitnehmer des Sammel-Planetengetriebes 28 befestigt ist. Dieser Mitnehmer ist mit der Ausgangswelle 22 des Schaltgetriebes verbunden. Die Umlaufräder des Sammel-Planetengetriebes 28 kämmen miteinander und mit dem Außenrad 17, das am Getriebegehäuse durch eine Bremse 18 festgelegt werden kann. Der Mitnehmer des Reduzier-Planetengetriebes 27 trägt ein Doppel-Umlaufrad und kann ebenfalls am Getriebegehäuse über eine Bremse 20 festgelegt werden.

Nach Fig. 3 ist die Eingangswelle 10 des Schaltgetriebes mit einem Träger 11 fest verbunden, indem ein Tragkolben 8 verschiebbar gelagert ist. Der Träger 11 ist mit der Eingangswelle 12 des Reduzier-Planetengetriebes drehfest verkeilt. Am Mitnehmer 2 sind zwei Tragelemente 25, 26 zur Befestigung der Lamellen 3, 4 der beiden axial nebeneinander angeordneten Reibungskupplungen 31, 32 vor-

gesehen, wobei das Tragelement 25 der ersten Reibungskupplung 31 direkt und das Tragelement 26 der zweiten Reibungskupplung 32 über den Freilauf mit dem Mitnehmer 2 verbunden ist. Die Lamellen 3 der ersten Reibungskupplung 31 sind zwischen einer mit der Eingangswelle 10 verbundenen Stützfläche 9 und dem auf dem Träger 11 drehfest sitzenden Tragkolben 8 angeordnet. Die Lamelle 4' der zweiten Reibungskupplung 32 ist zwischen einem verschiebbar in einer Ausnehmung des Tragkolbens 8 gelagerten Kolben 6 und einem mit dem Tragkolben 8 fest verbundenen Stützelement angeordnet. Die Kolben 6 und 8 werden durch Druckflüssigkeit betätigt, die in die Räume 23 und 24 eingeführt wird.

Bei der Getriebeausführung nach Fig. 4 sind die b.eiden Reibungskupplungen 31, 32 etwa in einer Radialebene übereinander an der Stirnseite des hydrodynamischen Wandlers 13, 14 angeordnet. Die Lamelle bzw. Reibscheibe 3 der radial äußeren Kupplung 31 ist über den Tragarm 25 am Mitnehmer 2 direkt befestigt und die Lamelle bzw. Reibscheibe 4 der radial inneren Kupplung 32 ist über den Tragarm 26 mit dem Außenglied des Freilaufs 5 verbunden. An einer mit der Eingangswelle 10 verschweißten Stirnplatte ist die Druckplatte 9 der Kupplung 31 befestigt. An die vordere Stirnfläche des Tragkolbens 8 ist das Stützelement 7 angeschraubt, das mit seinem radial äußeren Teil die zweite Druckplatte der Kupplung 31 bildet, und dessen gekröpfter radial innerer Teil die vordere Druckplatte der radial inneren Reibungskupplung. 32 darstellt. In diesem gekröpften Teil des Stützelementes 7 ist ferner der die innere Kupplung 32 betätigende Kolben 6 verschiebbar aufgenommen. Die weiteren Bauteile entsprechen der Ausführung nach Fig. 3. Der Vorteil der vorstehend beschriebenen Getriebeausführung gegenüber dem Getriebe nach Fig. 3 ist

die geringere axiale Baulänge und eine bessere Zugänglichkeit der Kupplungen.

Die Lamellen 3, 4 der Kupplungen 31, 32 schwimmen in öl. Der schmale Spaltraum an der rechten Rückfläche des radial inneren beidseitig abgedichteten Teils des Tragkolbens 8 ebenso wie der Druckraum zwischen dem Träger 11 und der rechten Kolbenrückfläche (Fig. 4) sind nicht mit öl gefüllt, sondern stehen mit der Atmosphäre in Verbindung. Bei der Ausführung nach Fig. 3 erfolgt die Druckölzuführung zum Raum 24 durch eine Umfangsnut und eine Achsbohrung in der Welle 1. Das Drucköl gelangt in den Raum 23 durch eine Umfangsnut in der Welle 12. Bei der Ausführung nach Fig. 4 erfolgt die ölzuleitung in den Raum 24 aus dem hydrodynamischen Wandler und in den Raum 23 durch eine Umfangsnut in der Welle 1. Die wirksamen Flächen der Kolben 6 und 8, die den Druckraum 23 begrenzen, sind unterschiedlich groß, so daß das Drucköl im Raum 23.auf eine größere Fläche des Kolbens 6 als des Kolbens 8 einwirkt. Darüber hinaus ist der Öldruck im Raum 23 wesentlich höher als im Raum 24. Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist der Träger 11 nicht mit der Eingangswelle 10 des Schaltgetriebes fest verbunden, sondern auf dem Turbinenlaufrad 13 des hydrodynamischen Wandlers gelagert.

In der Tabelle nach Fig. 5 bedeuten Pluszeichen ein dem Schaltelement zugeführter Öldruck; Minuszeichen Nulldruck im betreffenden Schaltelement? ζ den Stützpunkt; N die Ruhestellung; 1 bis 4° die erste bis vierte Übersetzungsstufe; A Freilauf ist freigegeben und B Freilauf ist blockiert.

Zum Einschalten der ersten Übersetzungsstufe wird Drucköl in die Räume 23 und 24 eingeführt. Der Tragkolben 8 wird in seine rechte Endlage geschoben und die Kupplung 31 gelöst. Der radial innere Kolben 6 wird nach links gedrückt und die Kupplung 32 eingekuppelt. Das Drehmoment wird von der Eingangswelle 10 des Schaltgetriebes über den Träger 11/ die eingerückte Kupplung 32, den Freilauf 5, den Mitnehmer 2, die Eingangswelle 1 zum Sammel-Planetengetriebe 28 und bei angelegter Bremse 18 vom Mitnehmer dieses Getriebes zur Ausgangswelle 22 des Schaltgetriebes übertragen. Durch Entleeren des Raumes 24 werden die beiden Kolben 6 und 8 nach links verschoben, die Kupplung 31 rückt ein und der Freilauf 5 wird blockiert.

Zum Einschalten der zweiten Übersetzungsstufe wird Drucköl in den Raum 24 eingeführt, wodurch die beiden Kolben 6, 8 nach rechts gedrückt und die Kupplungen 31, 32 ausgerückt werden. Das Drehmoment wird von der Eingangswelle des Schaltgetriebes über ggf. den Wandler 13, 14 auf den Träger 11 und die Eingangswelle 12 zum Reduzier-Planetengetriebe 27 und bei angelegter Bremse 20 über die Verbindungswelle 21 über die eingerückte Kupplung 16 zur Ausgangswelle 22 des Schaltgetriebes geführt.

Zum Einschalten der dritten Übersetzungsstufe wird Drucköl in die beiden Räume 23 und 24 eingeführt. Die Kupplung 32 ist eingerückt und die Kupplung 31 gelöst. Das Drehmoment wird von der Eingangswelle 10 des Schaltgetriebes über ggf. den Wandler 13, 14, den Träger 11, den radial inneren Kolben 6, die Kupplung 32, den Freilauf 5, den Mitnehmer 2 und die Eingangswelle 1 zum Sammel-Planetengetriebe 28 und gleichzeitig vom Träger 11 über die Eingangswelle 12 zum Reduzier-Planetengetriebe 27 und bei betätigter Bremse 20 über die Verbindungs-

323^235

welle 21 zum Sammel-Planetengetriebe 28 übertragen. Beide verzweigten Teil-Drehmomente werden im Sammel-Planetengetriebe 28 addiert und auf die Ausgangswelle 22 de.·; Schaltgetriebes übertragen. Durch Entleeren des Raumes 24 werden beide Kolben 6, 8 nach links verschoben, dadurch beide Kupplungen 31/ 32 eingerückt und somit der Freilauf 5 blockiert. Bei der Getriebeausführung nach Fig. 4 wird gleichzeitig auch der hydrodynamische Wandler blockiert.

In der vierten Übersetzungsstufe wirkt der vordere Teil des Schaltgetriebes wie in der dritten Übersetzungsstufe incl. der Blockierung des Freilaufes 5 und des hydrodynamischen Wandlers 6, wobei die Kupplung 16 eingerückt und die Bremse 20 gelöst ist. Das Drehmoment wird von der Eingangswelle 10 des Schaltgetriebes über den Träger 11, den radial inneren Kolben 6, die Kupplung 32, ggf. die Kupplung 31, den Freilauf 5, den Mitnehmer 2, die Eingangswelle 1 des Sammel-Planetengetriebes 28 und über das blockierte Sammel-Planetengetriebes 28 und über das blockierte Sammel-Planetengetriebe 28 zur Ausgangswelle 22 des Schaltgetriebes geführt. Im Rückwärtsgang steht der Raum 24 unter'Drucköl, die beiden Kolben 6, 8 sind nach rechts gedrückt und alle Kupplungen sind gelöst. Das Drehmoment wird von der Eingangswelle 10 des Schaltgetriebes über den Träger 11, die Eingangswelle 12 zum Reduzier-Planetengetriebe 27, bei eingerückter Bremse 20 über die Verbindungswelle 21 zum Sammel-Planetengetriebe 28 und bei eingerückter Bremse 18 zur Ausgangswelle 22 des Schaltgetriebes geführt.

Im unblockierten, freien Zustand ermöglicht der Freilauf 5 in der ersten, dritten und vierten Übersetzungs-

stufe eine größere Fahrzeug-Geschwindigkeit als dies der Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht. Es erfolgt kein "Motorbremsen", was zu der angestrebten Brennstoff-Einsparung beiträgt. Die Unterteilung der dritten und vierten Übersetzungsstufe in ein Stadium a und ein Stadium b wird durch die erfindungsgemäße Anwendung des Freilaufes 5 ermöglicht/ wobei im jeweiligen Stadium a der Freilauf 5 freigegeben, d.h. beide Räume 23, 24 sind mit Drucköl gefüllt, oder im Stadium b der Freilauf 5 bei entleertem Raum 24 blockiert ist. Zum Einschalten der ersten, dritten und vierten Übersetzungsstufe werden jeweils beide Druckräume 23, 24 gefüllt. Durch Entleeren des Raumes 24 ergibt sich das Stadium b, in dem der Freilauf 5 blockiert ist.

Claims

Ansprüche

1.)Automatisches Schaltgetriebe mit einem Reduzier-Planetengetriebe und einem Sammel-Planetengetriebe, wobei die Eingangswelle des Schaltgetriebes mit der Eingangswelle des Reduzier-Planetengetriebes verbunden und mit der Eingangswelle des Sammel-Planetengetriebes über ein Verbindungselement kuppelbar ist,

d a d u r c h

gekennzeichnet

daß das Verbindungselement zwei Reibungskupplungen (31, 32) umfaßt, und daß die Eingangswelle (1) des Sammel-Planetengetriebes (28) mit einem Kupplungselement (3) der ersten Kupplung (31) drehfest und mit einem Kupplungselement (4) der zweiten Kupplung (32) über einen Freilauf (5) verbunden ist.

2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Eingangswelle (1) des Sammel-Planetengetriebes (28) mit dessen Sonnenrad (29) und die Eingangswelle (12) des Reduzier-Planetengetriebes (27) mit dessen Sonnenrad verbunden sind, und daß je ein zweites Sonnenrad (19 bzw. 15) des Reduzier- und des Sammel-Planetengetriebes (27 bzw. 28) über eine Verbindungswelle (21) miteinander verbunden sind.

233-(S 10078)-Sd-E

3. Schaltgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kupplungselemente (3, 4) der Reibungskupplungen (31, 32) in Form von Lamellen auf einem gemeinsamen Mitnehmer (2) angeordnet sind, der drehfest auf der Eingangswelle (1) des Sammel-Planetengetriebes (28) sitzt und Tragelemente (25, 26) enthält, wobei die Lamelle (3) der ersten Reibungskupplung (31) an einem Tragelement (25) und die Lamelle (4) der zweiten Reibungskupplung (32) an einem anderen Tragelement (26) angeordnet sind, welches mit dem Mitnehmer (2) über den Freilauf (5) verbunden ist.

4. Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Lamelle (3) der ersten Reibungskupplung (31) zwischen einer relativ zur Eingangswelle (10) des Schaltgetriebes unbeweglichen Stützfläche (9) und einem Tragkolben (8) angeordnet ist, welcher an einem mit der Eingangswelle (12) des Reduzier-Planetengetriebes (27) fest verbundenen Träger (11) drehfest gelagert ist, und daß die Lamellen (4) der zweiten Reibungskupplung (32) zwischen einem im Tragkolben (8) verschiebbar angeordneten Kolben (6) und einem Stützelement (7) angeordnet ist, welches fest mit dem Tragkolben (8) verbunden ist.

5. Schaltgetriebe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Träger (11) des Tragkolbens (8) einen Teil der Turbine eines hydrodynamischen Wandlers bildet, dessen Pumpe (14) mit der Eingangswelle (10) des Schaltgetriebes fest verbunden ist.

6. Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,

:=-*::='Ο.::. 323Λ235

daß die beiden Reibungskupplungen (31, 32) in verschiedenen Radialebenen axial hintereinander angeordnet sind.

7. Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Reibungskupplungen (31, 32) etwa in der gleichen Radialebene radial ineinander angeordnet sind.