DE3840733C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnräderwechselgetriebe mit in allen oder einigen Getriebestufen angeordneten hydraulisch betätigbaren Schaltkupplungen, die im wesentlichen aus zwei die Kupplungslamellen tragenden Teilen bestehen.

Wenn bei einem Getriebe dieser Art die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch ein Hochschalten durch den Fahrer, beispielsweise ein Hochschalten vom zweiten Gang in den dritten Gang, beschleunigt wird und die im Getriebezug des dritten Ganges angeordnete hydraulische Kupplung dieses Ganges später eingerückt wird, als die im Getriebezug für den zweiten Gang angeordnete hydraulische Kupplung für diesen zweiten Gang ausgerückt wird, tritt zeitweilig ein neutraler Zustand des Getriebes auf, der bewirkt, daß der Motor durchgeht. Das generell vorgesehene herkömmliche Mittel zur Überwindung dieses Problems liegt darin, zu bewirken, daß die hydraulische Kupplung für den dritten Gang vor dem Ausrücken der hydraulischen Kupplung für den zweiten Gang einzurücken beginnt, so daß ein sog. Zustand gleichzeitiger Kupplung oder gleichzeitigen Eingerücktseins erzeugt wird, bei dem beide hydraulischen Kupplungen dazu veranlaßt werden, gleichzeitig eine Eingriffskraft auszuüben, um ein Durchgehen des Motors zu verhindern.

Beim gleichzeitigen Eingerücktsein der beiden Kupplungen sind die Antriebswelle und die Abtriebswelle des Getriebes durch zwei Getriebezüge zusammengekuppelt, welche verschiedene Getriebeuntersetzungsverhältnisse aufweisen. Folglich wird gegen die Rotation dieser Wellen eine Bremskraft ausgeübt, die der Eingriffskraft der hydraulischen Kupplungen in diesen zwei Getriebezügen entspricht. Dies reduziert zeitweilig das Antriebsdrehmoment (Drehmoment der Antriebsräder), was der Stoßfreiheit der Gangwechseltätigkeit entgegenwirkt. Zur Ver­ meidung eines solchen Nachteils ist beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung 21 369/1973 ein System vorgeschlagen, bei dem die Eingriff- oder Einrückkraft der ausgerückten Kupplung für den zweiten Gang veranlaßt wird, schnell mit dem Anstieg des Öldrucks in der eingerückten hydraulischen Kupplung für den dritten Gang auf einen vorbestimmten Pegel abzunehmen, so daß ein übermäßiger gleichzeitiger Eingriff gedämpft werden kann.

Der für das Eingreifen oder Einrücken der hydraulischen Kupplung erforderliche hydraulische Druck variiert abhängig von der Größe der Last. Wenn der vorbestimmte Öldruck auf einen niedrigeren Pegel eingestellt wird, kann deshalb die Kupplung für den zweiten Gang ausgerückt werden, bevor die Kupplung für den dritten Gang sicher eingerückt wird, um eine ausreichende Eingriffskraft zu erzeugen, wenn das Getriebe in einem Zustand hoher Last vom zweiten in den dritten Gang geschaltet wird, wodurch ein Durchgehen des Motors verursacht wird. Wenn andererseits der vorbestimmte Öldruck auf einen hohen Pegel eingestellt wird, kann während des Hochschaltens in einem Zustand niedriger oder mittlerer Last das Ausrücken der Kupplung für den zweiten Gang derart verzögert werden, daß ein übermäßiges gleichzeitiges Eingerücktsein der Kupplungen auftreten kann. Dies resultiert wiederum in einer scharfen, starken bzw. plötzlichen Reduzierung des Antriebsdrehmoments. Es ist deshalb schwierig, eine Anordnung derart vorzusehen, daß ein adäquater gleichzeitiger Eingriff von Kupplungen bei verschiedenen Lastzuständen erhalten werden kann.

Im Falle eines Zwangsrückschaltens (kickdown) vom dritten Gang in den zweiten Gang, bei dem ein Fahrer das Gaspedal voll niederdrückt, kann die Kupplung für den dritten Gang etwas früher ausgerückt werden als die Kupplung für den zweiten Gang eingerückt wird, um das Getriebe in einen zeitweiligen neutralen Zustand zu versetzen und zu bewirken, daß der Motor durchgeht und dadurch seine Drehzahl leicht erhöht, so daß die Drehzahldifferenz zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Kupplung für den zweiten Gang für einen glatten bzw. stoßfreien Eingriff der Kupplung für den zweiten Gang reduziert wird, wodurch Getriebeschaltstöße minimiert werden.

Wenn jedoch das Getriebe zu lange im neutralen Zustand bleibt, steigt die Motordrehzahl auf einen übermäßig hohen Pegel an. Um dies zu verhindern, wird die Zufuhr und Abfuhr von Öl zur bzw. von der Kupplung für den zweiten Gang und der Kupplung für den dritten Gang so gesteuert, daß die Kupplung für den zweiten Gang etwas vor dem Zeitpunkt eingerückt wird, bei dem die Drehzahldifferenz zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Kupplung für den zweiten Gang null wird. Dies hat zur Folge, daß während des Einrückens der Kupplung für den zweiten Gang die Drehzahl der Antriebsseite der Kupplung zwangsweise von einem niedrigeren Pegel auf die der Abtriebsseite erhöht wird, so daß alle Last für zunehmende Umdrehungen aller rotierenden Glieder, die von der genannten Kupplung zum Motor reichen, durch die Abtriebsseite der Kupplung für den zweiten Gang aufgenommen werden sollte. Dies hat einen zeitweiligen starken bzw. scharfen Abfall im Antriebsdrehmoment und deshalb ein unglattes oder ruppiges Schalten von Zahnrädern zur Folge.

Es ist ein Getriebe mit einer in seinem Getriebezug für den ersten Gang eingebauten Einwegkupplung zur Ermöglichung einer Überdrehung der Abtriebsseite des Getriebszugs für den ersten Gang bekannt. Bei einem derartigen Getriebe erzeugt die Kupplung für den zweiten Gang beim Heraufschalten vom ersten Gang in den zweiten Gang eine Einrückkraft auch dann, wenn die Kupplung für den ersten Gang noch eingerückt bleibt, wodurch ein Abfall der Drehzahl der Antriebswelle verursacht wird. In dem Augenblick, bei dem die Drehzahl der Antriebswelle wie vorstehend abzufallen beginnt, wird die Übertragung der Antriebskraft durch den Getriebezug des ersten Ganges automatisch durch die Wirkung der Freilaufkupplung eliminiert, so daß eine gleichzeitige Errichtung der Getriebezüge für den ersten und zweiten Gang, d. h. eine gleichzeitige Kupplung oder ein gleichzeitiges Eingerücktsein der Kupplungen für die beiden Getriebezüge während des Schaltens verhindert wird. Dies verhindert wiederum eine Reduzierung des Antriebsdrehmoments, das andernfalls durch die gleichzeitige Errichtung der beiden Getriebezüge verursacht würde, und dadurch wird ein glattes oder zügiges Heraufschalten sichergestellt. Im Fall des Zwangsrückschaltens (kickdown) vom zweiten in den ersten Gang bewirkt das Ausgerücktsein der Kupplung für den zweiten Gang ein Durchgehen des Motors und eine Zunahme von dessen Drehzahl. Wenn die Drehzahl der Eingangsseite der Einwegkupplung beim Durchgehen des Motors so weit zunimmt, daß sie fast die der Abtriebsseite überschreitet, wird die Freilaufkupplung zur Errichtung des Getriebezuges für den ersten Gang eingerückt. Deshalb nimmt die Abtriebsseite des Getriebes die Last nicht auf, welche die Zunahme der Drehzahl der Antriebsseite bewirkt hat und folglich wird ein stoßfreies Getriebeschalten erzeugt.

Wie vorstehend dargelegt, wird mit einem mit einer Einwegkupplung ausgerüsteten Getriebezug eine Reduzierung des Antriebsdrehmoments, das im Zuge eines Getriebeschaltens auftreten kann, verhindert und so ein glattes Schalten von Zahnrädern sichergestellt. Der mit einer Einwegkupplung ausgerüstete Getriebezug kann jedoch ein umgekehrtes Antriebsdrehmoment von den Antriebsrädern nicht übertragen, so daß das Problem auftritt, daß die Motorbremsung überhaupt nicht wirkt. Wegen dieses Problems kann die Einwegkupplung nicht in die Getriebezüge für den zweiten und dritten Gang eingebaut werden, die im mittleren und hohen Geschwindigkeitsbereich betätigt werden.

Im vorliegenden Fall ist es möglich, parallel zur Freilaufkupplung in den Getriebezügen für den zweiten und dritten Gang eine Freilauf- bzw. Eingriffeinrichtung vorzusehen, die direkt sowohl mit der Antriebs- als auch mit der Abtriebsseite der Kupplung verbindbar ist, so daß dann, wenn eine Drosselöffnung auf ihren niedrigsten Grad reduziert wird um eine Motorbremsung zu bewirken, die Eingriffeinrichtung betätigt wird, um die Antriebsseite der Freilaufkupplung direkt an deren Abtriebsseite zu kuppeln, so daß das umgekehrte Antriebsdrehmoment von der Abtriebsseite auf die Antriebsseite übertragen wird. Dies hat jedoch zahlreiche Probleme zur Folge, beispielsweise eine Zunahme des Getriebes an Größe und Gewicht aufgrund der Hinzufügung der Eingriffseinrichtung und einen komplizierten Aufbau der hydraulischen Steuereinrichtung.

Aus der japanischen Patentveröffentlichung 31 893/1976 geht eine Mehrscheibenkupplung hervor, die in der zwischen einem Motor eines Kraftrades und dessen Getriebe angeordneten Hauptkupplung benutzt wird. Die Mehrscheibenkupplung ist so angeordnet, daß ein äußeres Glied dieser Kupplung an den Motor gekuppelt ist. Ein inneres Glied dieser Mehrscheibenkupplung, das durch mehrere Kupplungsscheiben mit dem äußeren Glied in Eingriff zu bringen ist, ist in wenigstens zwei Teile unterteilt. Ein erstes inneres Teil, das eines der beiden unterteilten Teile des inneren Gliedes ist, ist direkt mit der Antriebswelle des Getriebes verbunden. Das zweite oder andere Teil des inneren Gliedes ist mit der Antriebswelle durch eine Freilaufkupplung verbunden, welche ein Überdrehen der Antriebswelle des Getriebes erlaubt. Wenn bei dieser Kupplung eine Gegenlast auf die Antriebswelle des Getriebes aufgrund eines Herunterschaltens des Drehzahlwechselgetriebes ausgeübt wird, übermittelt das innere Teil der Kupplung die Gegenlast aufgrund der Wirkung der Einwegkupplung nicht, so daß die Gegenlast auf den Motor nur durch das erste innere Teil übertragen wird. Da die Eingriffskraft des ersten inneren Teils gleich der Hälfte der totalen Einrückkraft der Kupplung als Ganzes ist, rutscht oder gleitet das erste innere Teil der Kupplung relativ zum äußeren Glied der Kupplung, wobei das Rutschen oder der Schlupf die Gegenlast absorbiert, so daß ein Brechen oder Beschädigen der Kette oder des Getriebes aufgrund der Gegenlast verhindert wird.

Die vorliegende Erfindung macht Gebrauch von der obigen Mehrscheiben-Kupplungstechnik. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Getriebe zu schaffen, das ein stoßfreies Getriebeschalten ohne Erzeugung eines der beschriebenen Probleme bietet, die bei den bekannten Getrieben auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das innere Schaltungskupplungsteil zweiteilig ausgebildet ist, wobei zwischen den beiden Teilen eine Freilaufkupplung angeordnet ist.

Dadurch wird der Vorteil erzielt, das zu übertragende Drehmoment nur in der Richtung zu übertragen, in der die Freilaufkupplung gesperrt ist. In der anderen Richtung wirkt die Freilaufkupplung, so daß nur ein Teil des Drehmoments, entsprechend dem Anteil der drehmomentübertragenden Kupplungslamellenfläche, übertragen wird und somit das "Rutschen oder der Schlupf" den anderen Teil des Drehmoments "absorbiert".

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Aus der AT-PS 17 732 ist es bekannt, ein Wechselgetriebe mit mehreren Übersetzungsstufen unter Verwendung von zu- und abschaltbaren Freilaufkupplungen so auszubilden, daß zum Schalten in ein höheres Übersetzungsverhältnis bei treibendem Motor oder in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis bei schiebendem Abtrieb durch Zuschalten nur einer Kupplung die Last von der Freilaufkupplung des bisherigen Ganges abgenommen und von derjenigen des neuen Ganges übernommen wird und daß beim Schalten in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis bei treibendem Motor oder in ein höheres Übersetzungsverhältnis bei schiebendem Abtrieb durch Lösen nur einer Kupplung die Last durch die Freilaufkupplung des zu schaltenden Ganges bei Drehzahlgleichheit der zu verbindenden Glieder übernommen wird.

In der folgenden Beschreibung wird die Arbeitsweise des Ge­ triebes während des Hochschaltens und Rückschaltens zwischen dem zweiten und dritten Gang dargelegt, wobei ein Getriebe benutzt wird, in welchem die in dem Getriebezug für den zwei­ ten Gang angeordnete hydraulische Kupplung für den zweiten Gang zwei innere Teile für sein inneres Glied aufweist.

Das äußere Glied der hydraulischen Kupplung für den zweiten Gang ist mit dem antriebsseitigen Glied verbunden. Das erste innere Teil des inneren Gliedes der Kupplung ist direkt an das abtriebsseitige Glied gekuppelt und das zweite innere Teil ist mit dem abtriebsseitigen Glied durch eine Freilaufkupplung ver­ bunden, die ein Überdrehen des Gliedes ermöglicht.

Während des Hochschaltens vom zweiten in den dritten Gang beginnt das Einrücken der Kupplung für den dritten Gang vor dem Ausrücken der Kupplung für den zweiten Gang, um, wie später erklärt, ein gleichzeitiges Eingerücktsein der beiden Kupplungen herbeizuführen und dadurch einen übermäßigen An­ stieg der Motordrehzahl zu verhindern.

Wenn die Kupplung für den dritten Gang einzurücken beginnt und die Drehzahl der Antriebsseite der Kupplung für den zweiten Gang abnimmt, wird die Freilaufkupplung ausgerückt. Dies hat zur Folge, daß der Getriebezug für den zweiten Gang hergestellt und aufgrund der Eingriffskraft des ersten inneren Teils der Kupplung allein aufrecht erhalten wird, so daß die Eingriff­ kraft der Kupplung für den zweiten Gang im Grunde genommen halbiert wird, wodurch der Schlupf der Kupplung stark zunimmt.

Dies reduziert den durch das gleichzeitige Eingerücktsein der beiden Kupplungen verursachten Bremseffekt wesentlich, wodurch die Antriebsdrehmomentverminderung während des Gangschaltvor­ gangs minimiert wird. Dies hat wiederum ein zügiges Hoch­ schalten zur Folge.

Wenn die Kupplung für den zweiten Gang so angeordnet ist, daß sie während des Rückschaltens vom dritten Gang in den zweiten Gang wie beim herkömmlichen Getriebe nach dem Ausrücken der Kupplung für den dritten Gang, aber vor dem Zeitpunkt, bei dem die Drehzahl der Antriebsseite gleich jener der Abtriebsseite wird, mit dem Einrücken beginnt, rückt die Freilaufkupplung bis zu dem Zeitpunkt nach dem Beginn des Einrückens der Kupplung für den zweiten Gang nicht ein, bei dem die Drehzahl der An­ triebsseite auf die Drehzahl der Abtriebsseite angestiegen ist. Während dieser Periode wird die Einrückkraft der Kupp­ lung für den zweiten Gang nur durch den Eingriff des ersten inneren Teils erzeugt, so daß die Kupplung für den zweiten Gang leicht schlupft, wobei dieser Schlupf eine Milderung der durch die Abtriebsseite zur Erhöhung der Drehzahl der An­ triebsseite ausgeübten Last zur Folge hat. Dies verhindert wiederum einen starken bzw. plötzlichen Abfall des Antriebs­ drehmoments. Wenn die Drehzahl der Antriebsseite bis zu der auf der Abtriebsseite angestiegen ist, rückt bzw. greift die Freilaufkupplung ein, um die Einrückkraft der Kupplung für den zweiten Gang auf einen Pegel zu erhöhen, der hoch genug ist, um das für eine Beschleunigung erforderliche Drehmoment zu übertragen. Folglich wird das Rückschalten weit mehr stoß­ freier ausgeführt als bei einem herkömmlichen Getriebe.

Wenn eine Motorbremsung ausgeübt wird, wird das Gegenantriebs­ drehmoment nur durch den Eingriff des ersten inneren Teils der Kupplung übertragen. Da die Einrück- bzw. Eingriffskraft der zu erhaltenden hydraulischen Kupplung bei vollständigem Ein­ griff der Kupplung auf einen Pegel eingestellt ist, der hoch genug ist, um das maximale Drehmoment des Motors aufzunehmen, und da das Gegenantriebsdrehmoment im Vergleich zum maximalen Motordrehmoment viel kleiner ist, hält die Kupplung eine aus­ reichend hohe Eingriffskraft zur Übertragung des Gegenan­ triebsdrehmoments auch dann aus, wenn die Eingriffskraft halbiert ist. Deshalb wird die Wirksamkeit der Motorbremsung nicht vermindert.

Während eines Hochschaltens oder Rückschaltens zwischen dem zweiten und dritten Gang ist es die in den Getriebezug für den für den niedrigeren Geschwindigkeitsbereich vorgesehenen zwei­ ten Gang aufgenommene Kupplung für den zweiten Gang, die bei der Sicherstellung der stoßfreien Getriebeschaltung funktio­ nell so wirksam ist, wie es vorstehend beschrieben ist. Des­ halb gäbe es keinen Sinn, in dem mit einer Freilaufkupplung versehenen Getriebezug für Spitzengeschwindigkeit eine hydrau­ lische Kupplung zum Zweck der Sicherstellung eines zügigen Getriebeschaltens zu haben, so wie im Fall der vorstehend beschriebenen hydraulischen Kupplung für den zweiten Gang.

Wenn jedoch während einer Hochgeschwindigkeitsfahrt der Wahl- bzw. Schalthebel des Getriebes zum Umschalten in die neutrale Stellung und dann wieder in die automatische Fahr- bzw. An­ triebsstellung betätigt wird, kann es vorkommen, daß die hydraulische Kupplung in dem Getriebezug für Spitzengeschwin­ digkeit zum Zeitpunkt dieses Umschaltens mit Hydrauliköl be­ aufschlagt wird. Wenn diese Schalthebeltätigkeit in einem Zustand ausgeführt wird, in dem ein Gaspedal zum Erdniedrigen der Motordrehzahl losgelassen wird, wird die Abtriebsseite dazu veranlaßt, die Last zum Hochbringen der Drehzahl der An­ triebsseite aufzunehmen, wenn die Kupplung den Eingriff bzw. das Eingerücktsein herstellt. Um einen Eingriffs- bzw. Ein­ rückstoß durch Milderung einer drastischen Änderung des durch diese Last verursachten Antriebsdrehmoments zu minimieren, kann die Kupplung für den Getriebezug für Spitzengeschwindig­ keit mit einer Freilaufkupplung versehen sein.

Wenn die Kupplung so angeordnet ist, daß ihr äußeres Glied an ein Glied auf der Abtriebsseite gekuppelt ist, wird das erste innere Teil des inneren Gliedes der Kupplung direkt an ein Glied auf der Antriebsseite gekuppelt, und das zweite innere Teil ist mit diesem Glied auf der Antriebsseite durch die Freilaufkupplung gekuppelt, die ein Überdrehen des zweiten inneren Teils erlaubt. Es ist auch so angeordnet, daß die Freilaufkupplung nicht eingerückt zu sein braucht, solange die Drehzahl des antriebsseitigen Gliedes niedriger als die des in bezug auf das antriebsseitige Glied auf der Abtriebsseite befindlichen zweiten inneren Teils ist, wodurch eine ähnliche Wirkung erzeugt wird, wie sie oben beschrieben ist.

Die obigen und andere Merkmale oder Eigenschaften sowie die damit verbundenen Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Getriebe gemäß einem Aus­ führungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 2(a), 2(b) und 2(c) grafische Darstellungen, welche jeweils eine Drehzahländerungscharakteristik der Antriebswelle während des Rückschaltens vom dritten in den zweiten Gang, eine Hydraulikdruckänderungs­ charakteristik der Kupplung für den zweiten Gang und der Kupplung für den dritten Gang und eine Ände­ rungscharakteristik des Antriebsdrehmoments zeigen.

Nach Fig. 1 ist ein Getriebe 1 durch einen Drehmomentwandler 3 mit einer Kurbelwelle 2 des Motors verbunden. Das Getriebe 1 weist einen parallelen Zweischaftaufbau auf, bei welchem eine mit dem Drehmomentwandler 3 verbundene Abtriebswelle 5 und eine an ein mit einer Antriebsrädern eines Fahrzeugs ver­ bundenes Abtriebszahnrad 6 gekuppelte Abtriebswelle 7 parallel in einem Getriebegehäuse 4 gelagert sind. Zwischen den beiden Wellen 5 und 7 sind Vorwärtsgetriebezüge G 1, G 2, G 3, G 4 für den ersten bis vierten Gang und ein Rückgetriebezug GR parallel zueinander eingebaut. In jeden Vorwärtsgetriebezug G 1, G 2, G 3, G 4 ist eine zugeordnete von mehreren hydraulischen Kupplungen C 1, C 2, C 3, C 4 eingesetzt, so daß ein hydraulisches Getriebe gebildet ist, welches vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang aufweist.

Detaillierter beschrieben besteht der Getriebezug G 1 für den ersten Gang aus einer hydraulischen Kupplung C 1 für den ersten Gang an der Antriebswelle 5, einem an die Kupplung C 1 gekup­ pelten Antriebszahnrad G 1a, einem mit dem Antriebszahnrad G 1a kämmenden angetriebenen Zahnrad G 1b und einem an der Antriebs­ welle 7 befestigten Parkzahnrad G 1c. Zwischen dem angetriebe­ nen Zahnrad G 1b und dem Parkzahnrad G 1c ist eine Freilaufkupp­ lung 8 angeordnet, die eine Überdrehung des Parkzahnrades G 1c an der Abtriebsseite erlaubt. Wie oben erklärt, arbeitet die Freilaufkupplung 8 so, daß sie ein stoßfreies Hochschalten von dem oder Rückschalten in den Getriebezug für den ersten Gang ermöglicht.

Der Getriebezug G 2 für den zweiten Gang besteht aus einer hydraulischen Kupplung C 2 für den zweiten Gang, einem an diese Kupplung C 2 gekuppelten Antriebszahnrad G 2a und einem ange­ triebenen Zahnrad G 2b, das fest an der Abtriebswelle 7 be­ festigt ist und in Eingriff mit dem Antriebszahnrad G 2a steht.

Der Getriebezug G 3 für den dritten Gang besteht aus einem Antriebszahnrad G 3a, das mit der Antriebswelle 5 ein Stück bildet, einem angetriebenen Zahnrad G 3b, das mit dem Antriebs­ zahnrad G 3a kämmt, und aus einer hydraulischen Kupplung C 3 für den dritten Gang auf der an das angetriebene Zahnrad G 3b gekuppelten Abtriebswelle 7.

Der Getriebezug G 4 für den vierten Gang besteht aus einer hydraulischen Kupplung C 4 für den vierten Gang auf der An­ triebswelle 5, einem an die Kupplung C 4 gekuppelten Antriebs­ zahnrad G 4a und einem angetriebenen Zahnrad G 4b, das mit dem Antriebszahnrad G 4a kämmt. Ein Antriebszahnrad GRa des Rück­ wärtsganggetriebezugs GR bildet ein Stück mit dem Antriebs­ zahnrad G 4a. Das angetriebene Zahnrad GRb des Rückwärtsgang­ getriebezugs GR, das durch ein nicht dargestelltes Leerlauf­ zahnrad mit dem Antriebszahnrad GRa kämmt, und das angetrie­ bene Zahnrad G 4b des Getriebezuges G 4 für den vierten Gang werden durch Bewegung eines Auswahlzahnrades 9 auf der An­ triebswelle 7 zur Rückwärtsfahrtposition nach rechts oder zur Vorwärtsfahrtposition nach links wahlweise mit der Abtriebs­ welle 7 verbunden. Die Worte "rechts" und "links" beziehen sich auf die Zeichnung, in der das Auswahlzahnrad 9 links darge­ stellt ist. Bei in die Rückwärtsfahrtposition geschaltetem Auswahlzahnrad 9 wird Hydrauliköl der Kupplung C 4 für den vierten Gang zugeführt, um den Rückwärtsganggetriebezug GR herzustellen.

In dem Getriebegehäuse 4 ist an dem motorseitigen Ende eine Öl­ pumpe 10 vorgesehen. Es ist ein Ventilblock 11 vorgesehen, in den verschiedene Ventile einschließlich manuellen Ventilen und Schaltventilen inkorporiert sind. Wenn der Schalthebel im Fahrerabteil so manipuliert ist, daß das manuelle Ventil auf die automatische Antriebsposition für Vorwärtsfahrt des Fahr­ zeugs eingestellt ist, wird der Öldruck aus der Ölpumpe 10 zuerst der hydraulischen Kupplung C 1 für den ersten Gang durch eine Leitung 12 ₁ zugeführt, die in der Stirnwand des Getriebe­ gehäuses 4 befestigt und in die Antriebswelle 5 eingepaßt ist, wodurch der Getriebezug für den ersten Gang hergestellt wird. Wenn dann die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird, so daß in den zweiten Gangbereich eintritt, wird der Öldruck der hydrau­ lischen Kupplung C 2 für den zweiten Gang durch einen in der Antriebswelle 5 ausgebildeten Ölpfad 12 ₂ zugefürt, wodurch der Getriebezug G 2 des zweiten Ganges hergestellt ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter erhöht wird, so daß sie in den dritten Gangbereich eintritt, bekommt die hydraulische Kupplung C 2 für den zweiten Gang das davon abgegebene Öl und gleichzeitig wird der hydraulischen Kupplung C 3 für den drit­ ten Gang der Öldruck durch eine Leitung 12 ₃ zugeführt, die an der Stirnwand des Getriebegehäuses 4 befestigt und in die Ab­ triebswelle 7 eingesetzt ist, wodurch der Getriebezug G 3 des dritten Ganges hergestellt wird. Bei weiterer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit und deren Eintritt in den vierten Gangbereich, wird von der Kupplung C 3 Öl abgegeben und gleich­ zeitig der hydraulischen Kupplung C 4 durch eine innerhalb der Leitung 12 ₁ befindliche Rohrleitung 12 ₄ zugeführt, die in der Stirnwand des Getriebegehäuses 4 befestigt und in die Welle 5 eingesetzt ist. Dies hat zur Folge, daß der Getriebezug G 4 des vierten Ganges hergestellt ist. Während der Vorwärtsfahrt befindet sich das Auswahlzahnrad an der Vorwärtsfahrtposition und die hydraulische Kupplung C 1 des ersten Ganges wird mit dem Öldruck geladen gehalten, so daß sie eingerückt bleibt.

Hier ist das innere Glied der hydraulischen Kupplungen C 2, C 3 des zweiten bzw. dritten Ganges in zwei Teile unterteilt, das erste innere Teil C 2c für die erstere und C 3c für letztere, und das zweite innere Teil C 2d für das erstere bzw. C 3d für das letztere, wobei die Teile so angeordnet sind, daß sie durch zwei Scheiben C 2b, C 3b parallel in das äußere Glied C 2a bzw. C 3a jeder Kupplung eingreifen können. Das erste innere Teil C 2c der hydraulischen Kupplung des zweiten Ganges ist direkt an das Antriebszahnrad G 2a des Getriebezuges G 2 des zweiten Ganges gekuppelt, wobei dieses Zahnrad G 2a ein Glied auf der Abtriebsseite der Kupplung C 2 bildet. Das zweite innere Teil C 2d der hydraulischen Kupplung C 2 des zweiten Ganges ist mit dem Antriebszahnrad G 2a durch eine Freilauf­ kupplung 13 ₁ verbunden, die eine Überdrehung des Zahnrades G 2a erlaubt. Das erste innere Teil C 3c der hydraulischen Kupp­ lung C 3 des dritten Ganges ist direkt mit dem angetriebenen Zahnrad G 3b des Getriebezuges G 3 des dritten Ganges verbunden, wobei dieses Zahnrad G 3b ein Glied auf der Antriebsseite der Kupplung bildet. Das zweite innere Teil C 3d der Kupplung C 3 ist mit dem angetriebenen Zahnrad G 3b durch eine Freilaufkupplung 13 ₂ verbunden, die eine Überdrehung des zweiten inneren Teils C 3d ermöglicht.

Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel ist mit jedem der ersten inneren Teile C 2c, C 3c der hydraulischen Kupplungen C 2 bzw. C 3 des zweiten bzw. dritten Ganges ein zylindrischer Abschnitt C 2e bzw. C 3e relativ großen Durch­ messers ausgebildet, der aus einem Stück mit den zugeord­ neten Zahnrädern G 2a bzw. G 3b bildet, während mit jedem der zweiten inneren Teile C 2d bzw. C 3d ein zylindrischer Abschnitt C 2f oder C 3f relativ kleinen Durchmessers ausgebildet ist, der in einem der großen zylindrischen Abschnitte C 2e, C 3e aufge­ nommen ist. Die Freilaufkupplung 13 ₁ ist zwischen den beiden zylindrischen Abschnitten C 2e und C 2f der hydraulischen Kupp­ lung C 2 des zweiten Ganges und die Freilaufkupplung 13 ₂ zwischen den beiden zylindrischen Abschnitten C 3e und C 3f der hydrauli­ schen Kupplung C 3 des dritten Ganges angeordnet, so daß diese hydraulischen Kupplungen C 2, C 3 so kompakt wie möglich gemacht sind.

In den Drehmomentwandler 3 ist eine Überbrückungskupplung 14 ein­ gebaut.

Es wird nun die Betriebsweise des vorstehend geschilderten Ausführungsbeispiels erklärt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2(a), 2(b) und 2(c) wird zuerst ein Fall betrachtet, bei dem zum Zeitpunkt t 1 die hydraulische Kupplung C 3 des dritten Ganges beginnt Öl abzugeben und damit begonnen wird, die hydraulische Kupplung C 2 des zweiten Ganges mit Öldruck zu beaufschlagen, um ein Rückschalten vom dritten in den zweiten Gang auszuführen. In diesem Fall fällt nach Fig. 2(b) der Öldruck P 3 der Kupp­ lung C 3 des dritten Ganges relativ schnell ab, so daß die Kupplung C 3 zum Zeitpunkt t 2 praktisch ausgerückt wird. Der Öldruck P 2 der Kupplung C 2 des zweiten Ganges steigt jedoch relativ langsam an, so daß die Kupplung C 2 des zweiten Ganges zu dem etwas nach dem Zeitpunkt t 2 liegenden Zeitpunkt t 3 damit beginnt einzurücken. Während der Zeitdauer zwischen t 2 und t 3 befindet sich deshalb das Getriebe in dem neutralen Zustand, wodurch bewirkt wird, daß der Motor durchgeht, so daß die Drehzahl der Antriebswelle 5 beginnt zuzunehmen, wie es in Fig. 2(a) gezeigt ist. Da die Leistung des Motors nicht auf die Abtriebswelle 7 übertragen wird, beginnt gleichzeitig das Antriebsdrehmoment in Richtung null abzufallen, wie es in der Fig. 2(c) gezeigt ist.

Wenn N die Drehzahl der Abtriebswelle 7 zum Zeitpunkt des Rückschaltens, N 3 und N 2 die Drehzahl der Antriebswelle vor und nach dem Rückschalten und r 2 und r 3 mit r 3<r 2 die Übersetzungsverhältnisse der Getriebezüge G 3 bzw. G 2 des dritten bzw. zweiten Ganges bedeuten, gelten folgende Beziehungen:

N = N 3/r 3 = N 2/r 2

und folglich

N 2 = N 3r 2/r 3.

Dies bedeutet, daß bis zum Anstieg der Drehzahl der Antriebs­ welle 5 zum Wert N 2 die Drehzahlen der Antriebsseite und der Abtriebsseite der hydraulischen Kupplung C 2 des zweiten Ganges nicht miteinander übereinstimmen.

Zum Zeitpunkt t 3 ist die Drehzahl der Antriebswelle 5 noch nicht bis N 2 angestiegen, so daß die Abtriebswelle 7 die Bürde des Hochbringens der Drehzahl der Antriebswelle 5 nach N 2 duch die Kupplung C 2 des zweiten Ganges aufnehmen muß. Dies bewirkt, daß das Antriebsdrehmoment so weit abfällt, daß sich ein negativer Wert ergibt. Während dieser Periode wird jedoch das Antriebszahnrad G 2a an der Abtriebsseite der Freilaufkup­ plung 13 ₁ mit einer höheren Geschwindigkeit gedreht, als das zweite innere Teil C 2d auf der Antriebsseite, so daß die Frei­ laufkupplung 13 ₁ nicht einrückt und die Eingriffskraft der Kupplung C 2 des zweiten Ganges auf die Hälfte ihres vollen möglichen Wertes reduziert ist, da sie nur von dem Ein­ griff des ersten inneren Teils C 2c abgeleitet ist. Folglich nimmt die durch die Abtriebswelle 7 aufgenommene Last ab. Das bei nicht halbierter Eingriffskraft der Kupplung C 2 des zweiten Ganges erzeugte Antriebsdrehmoment zeigt einen starken Abfall, der in der Fig. 2(c) durch eine imaginäre Linie angedeutet ist. Andererseits ist bei dem Ausführungs­ beispiel das Antriebsdrehmoment daran gehindert, derart stark abzufallen, so wie es in der durchgezogenen Linie gezeigt ist.

Wenn die Drehzahl der Antriebswelle 5 zunimmt, nimmt das An­ triebsdrehmoment ebenfalls in Richtung null zu. Wenn zum Zeitpunkt t 4 die Drehzahl der Antriebswelle den Wert N 2 er­ reicht hat, rückt die Freilaufkupplung 13 ₁ ein, nach welchem Zeitpunkt die Eingriffskraft der Kupplung C 2 des zweiten Ganges schnell auf einen Wert ansteigt, welcher sich auf die Summe der Eingriffskräfte des ersten und zweiten inneren Teils C 2c und C 2d der Kupplung C 2 beläuft. Gleichzeitig nimmt auch das Antriebsdrehmoment plötzlich auf einen Wert zu, der durch den Getriebezug G 2 des zweiten Ganges normalerweise erzeugt wird.

Wenn das Getriebe vom zweiten in den dritten Gang geschaltet wird, wird in der Kupplung C 2 des zweiten Ganges der Öldruck relativ langsam unter Druck gesetzt, so daß die Kupplung C 2 des zweiten Ganges erst ausgerückt werden kann, nachdem die Kupplung C 3 des dritten Ganges einzurücken beginnt. Während dieses Vorganges tritt zeitweilig ein gleichzeitiges Gekup­ pelt- oder Eingerücktsein der beiden Kupplungen C 2 und C 3 auf. Wenn jedoch die Drehzahl der Antriebswelle 5 mit Beginn des Einrückens der hydraulischen Kupplung C 3 des dritten Ganges abzunehmen beginnt, wird die Drehzahl des zweiten inneren Teils C 2d auf der Antriebsseite der Freilaufkupplung 13 ₁ nie­ driger als die des Antriebszahnrades G 2a auf der Abtriebs­ seite, so daß die Freilaufkupplung 13 ₁ unmittelbar ausge­ rückt wird, mit dem Ergebnis, daß die Eingriff- bzw. Ein­ rückkraft der Kupplung C 2 des zweiten Ganges auf die Hälfte reduziert wird, da sie nur durch das erste innere Teil C 2c der Kupplung C 2 erzeugt wird. In diesem Zustand schlupft die Kupp­ lung C 2 leicht, wobei die Bremswirkung auf die An- und Ab­ triebswelle 5 bzw. 7 unterdrückt wird, die durch das gleich­ zeitige Eingerücktsein der beiden Kupplungen verursacht werden kann. Dies stellt ein stoßfreies Heraufschalten ohne Durch­ gehen des Motors und/oder plötzlicher Reduzierung des An­ triebsdrehmoments sicher. Während eines Hoch- oder Rück­ schaltens zwischen dem dritten und vierten Gang arbeitet die zwischen dem zweiten inneren Teil C 2d der Kupplung C 3 des dritten Ganges und dem angetriebenen Zahnrad G 3b angeordnete Freilaufkupplung 13 ₂ in der gleichen Weise wie es oben in bezug auf die Freilaufkupplung 13 ₁ beschrieben ist. Das heißt, wenn während eines Hochschaltens das gleichzeitige Eingerücktsein der bei­ den Kupplungen auftritt, oder wenn die Drehzahl der Antriebs­ welle 5 während eines Rückschaltens erhöht wird, wird die Eingriffskraft der Kupplung C 3 des dritten Ganges auf die Hälfte reduziert, da die Eingriffskraft dann nur für den ersten inneren Teil C 3c der Kupplung C 3 abgeleitet wird, wo­ durch ein glattes bzw. stoßfreies Gangschalten hergestellt ist, so wie es in bezug auf das Schalten zwischen dem zweiten Gang und dritten Gang beschrieben ist.

Wenn während des Laufs bzw. der Fahrt des Fahrzeugs im zweiten oder dritten Gang durch Loslassen des Gaspedals eine Motor­ bremsung ausgeübt wird, werden die betreffenden Freilaufkupp­ lungen 13 ₁ bzw. 13 ₂ ausgerückt und die Eingriffskraft der Kupplung C 2 des zweiten Ganges bzw. C 3 des dritten Ganges wird halbiert. Jedoch sind diese Kupplungen C 2 und C 3 wie die Kupp­ lungen C 1 des ersten Ganges und C 4 des vierten Ganges so aus­ gelegt, daß sie eine ausreichend große Eingriffskraft erzeugen können, um das maximale Abtriebsdrehmoment des Motors befrie­ digend zu übertragen, wenn sie einen Zustand des vollen Ein­ gerücktseins erlangt haben, in welchem ihr Öldruck auf den vorbestimmten Druckpegel angestiegen ist. Da das während der Motorbremsung auftretende Gegenantriebsdrehmoment bei seiner Anwendung viel kleiner als das maximale Abtriebsdrehmoment ist, resultiert die Reduzierung der Kupplungseingriffskraft auf die Hälfte nicht in einer reduzierten Wirksamkeit der Motorbremsung.

Wenn es so eingerichtet ist, daß die Kupplung C 2 des zweiten Ganges oder die Kupplung C 3 des dritten Ganges eingerückt werden, sobald der Schalthebel von der neutralen Position in eine Fahrposition, beispielsweise eine automatische Fahrpo­ sition umgeschaltet wird, muß die Abtriebsseite der Kupplung unter der Bedingung, daß das Gaspedal während des laufenden Fahrzeugs losgelassen wird, die Last aufnehmen, um die Dreh­ zahl auf der Antriebsseite zu erhöhen. Durch die Betätigung der in die Kupplung C 2 bzw. C 3 eingebauten Freilaufkupplung 13 ₁ bzw. 13 ₂ nimmt der Schlupf der Kupplung im Laufe des Einge­ rücktseins zu, wodurch eine drastische Änderung des An­ triebsdrehmoments gemildert wird, die andernfalls von der Last resultieren würde, die zur Erhöhung der Drehzahl der Antriebswelle erforderlich ist. Dies minimiert Stöße.

Eine solche Milderung von Stößen, die bei der genannten Gang­ schaltung aus der neutralen Position erhalten wird, kann auch im Laufe des Eingerücktseins der Kupplung C 4 des vierten Ganges einfach durch Versehen dieser Kupplung C 4 mit einer Freilaufkupplung erhalten werden, die in der gleichen Weise ausgelegt ist, wie die Kupplung des zweiten Ganges.

Wie vorstehend beschrieben, können einfache konstruktive Änderungen der hydraulischen Kupplungen, wie sie durch diese Erfindung vorgeschlagen worden sind, ohne Verschlechterung der Motorleistung stoßfreie Gangschaltungen erzeugen, indem am meisten Gebrauch von der Freilaufkupplung gemacht wird. Der erfindungsgemäße Aufbau reduziert auch Stöße, die auftreten, wenn der Schalthebel von der neutralen Position in die Antriebs- oder Fahrposition bei losgelassenem Bremspedal während der Fahrt des Fahrzeugs geschaltet wird. Die Erfindung hat deshalb den Vorteil, daß sie ein Hochleistungsgetriebe bereitstellt, ohne daß wesentliche Änderungen an dem Getriebe und dem zugeordneten hydraulischen Steuersystem gemacht sind.

Das erfindungsgemäße Getriebe hat den Vorteil der breiten kommerziellen Anwendbarkeit. Der Schutzumfang der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern ist durch die Patentansprüche definiert.

Zusammenfassend wurde ein hydraulisch betätigtes Getriebe mit mehreren Getriebezügen beschrieben, von denen jeder wahlweise durch Einrücken einer zugeordneten hydraulischen Kupplung her­ stellbar ist. Jede hydraulische Kupplung weist ein äußeres Glied und inneres Glied auf, wobei das innere Glied in wenig­ stens ein erstes und zweites inneres Teil unterteilt ist, die parallel in das äußere Glied eingreifen. Zwischen dem ersten inneren Teil und dem zweiten inneren Teil jeder hydraulischen Kupplung ist eine Freilaufkupplung angeordnet. Das erste innere Teil jeder Kupplung ist direkt an ein auf der Antriebsseite oder der Abtriebsseite der hydraulischen Kupplung befindliches Glied gekuppelt. Das zweite innere Teil ist mit diesem Glied durch die Freilaufkupplung verbunden, so daß die Freilaufkupplung bei auf der Antriebsseite befindlichem Glied ein Überdrehen des zweiten inneren Teils und bei auf der Abtriebsseite befindlichem Glied ein Überdrehen des Gliedes ermöglicht.

Claims (3)

1. Zahnräderwechselgetriebe mit in allen oder einigen Getriebestufen angeordneten hydraulisch betätigbaren Schaltkupplungen (C1 bis C4), die im wesentlichen aus zwei die Kupplungslamellen tragenden Teilen bestehen, dadurch gekennzeichnet,
daß das innere Schaltkupplungsteil zweiteilig ausgebildet ist, wobei zwischen den beiden Teilen eine Freilaufkupplung (13₁, 13₂) angeordnet ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite innere Teil (C2c, C2d; C3c, C3d) parallel in das äußere Glied (C2a, C3a) der betreffenden hydraulischen Kupplung (C1 bis C4) eingreifen können,
daß die Freilaufkupplung (13 ₁, 13 ₂) zwischen dem ersten und zweiten inneren Teil (C2c, C2d; C3c, C3d) jeder hydraulischen Kupplung (C1 bis C4) angeordnet ist,
daß das erste innere Teil (C2c, C3c) der hydraulischen Kupplung direkt an ein auf der Antriebsseite oder der Abtriebsseite befindliches Glied (G2a, G3b) der hydraulischen Kupplung gekuppelt ist, und
daß mit diesem Glied (G2a, G3b) das zweite innere Teil (C2d, C 3d) der hydraulischen Kupplung durch die Freilaufkupplung (13 ₁, 13 ₂) verbunden ist, so daß die Freilaufkupplung (13 ₁, 13 ₂) bei auf der Antriebsseite befindlichem Glied (G3b) ein Überdrehen des zweiten inneren Teils (C2d, C3d) und bei auf der Abtriebsseite befindlichem Glied (G2a) ein Überdrehen des Gliedes (G2a) ermöglicht.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines (C2c, 3c) der beiden inneren Teile (C2c, C2d; C3c, C3d) der hydraulischen Kupplung einen integrierten zylindrischen Abschnitt (C2e, C3e) relativ großen Durchmessers aufweist und
daß das andere innere Teil (C2d, C3d) einen integrierten zylindrischen Abschnitt (C2f, C3f) relativ kleinen Durchmessers aufweist, der in den zylindrischen Abschnitt (C2e, C3e) relativ großen Durchmessers des einen inneren Teils eingesetzt ist, und
daß die Freilaufkupplung (13 ₁, 13 ₂) zwischen diesen beiden zylindrischen Abschnitten (C2e, C2f) angeordnet ist.