DE69200829T2

DE69200829T2 - Mehrstufiges Leistungsgetriebe.

Info

Publication number: DE69200829T2
Application number: DE69200829T
Authority: DE
Inventors: John Dennis Malloy; Michael Bryan Solt
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1991-10-15
Filing date: 1992-09-15
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2012-09-16
Also published as: US5149307A; DE69200829D1; EP0537817B1; EP0537817A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Leistungs- bzw. Lastschaltgetriebe und insbesondere auf Lastschaltgetriebe mit zwei oder mehr Übertragungswellen, welche in einer Parallelbeziehung zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle angeordnet sind.
Genauer bezieht sich diese Erfindung auf Lastschaltgetriebe mit einer direkten Verbindung zwischen einer Übertragungswelle und einem Ausgangsdifferential und einem Zahnrad- bzw. Getriebereduktionsantrieb zwischen einer anderen Übertragungswelle und dem Ausgangsdifferential.
Getriebe vom Gegenwellen- bzw. Vorgelegetyp nach dem Stand der Technik weisen das Differential und das Vorgelege auf getrennten Achsen angeordnet auf, was im allgemeinen einen zusätzlichen vertikalen Raum erfordert, um das Getriebe- und das Differentialgehäuse unterzubringen. Mit diesen Strukturen werden all die Getriebe- bzw.
Zahnradübersetzungen, die zwischen die Eingangswelle und den Übertragungswellen gekoppelt werden können, durch ein Endantriebsverhältnis bzw. eine Endantriebsübersetzung modifiziert, das bzw. die zwischen der Übertragungswelle und dem Differential angeordnet ist.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein verbessertes Lastschaltgetriebe mit einer Vielzahl von Übertragungswellen zu schaffen, von denen eine koaxial mit einer Eingangswelle und einem Ausgangsdifferential vorliegt und selektiv direkt antreibend bzw. mit nehmend zwischen eine Eingangswelle und einem Ausgangsdifferential gekoppelt werden kann.
Zu diesem Zweck ist ein Lastschaltgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung durch die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 spezifizierten Merkmale gekennzeichnet.
Die vorliegende Erfindung kann ein verbessertes Lastschaltgetriebe mit einer Vielzahl von Übertragungswellen schaffen, von welchen eine koaxial mit einer Eingangswelle, einem Ausgangsdifferential und einem Paar von Ausgangswellen vorliegt und von welchen eine andere mit dem Ausgangsdifferential durch eine Getriebereduktionsübersetzung verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung kann auch ein verbessertes Lastschaltgetriebe wie oben ausgeführt schaffen, worin ein Getriebe für eine Rückwärtsübersetzung und eine Kupplungsanordnung selektiv betrieben werden können, um eine Rückwärtsübersetzung zwischen der Eingangswelle und den Ausgangswellen über eine der Übertragungswellen, die End-Getriebereduktionsübersetzung und das Differential zu schaffen, und worin ebenfalls eine Vorwärtskupplung und eine Vielzahl von kupplungsgeregelten Zahnrädern für eine Vorwärtsübersetzung selektiv betrieben werden können, um eine Vielzahl von Zahnradübersetzungen zwischen der Eingangswelle und den Ausgangswellen über die zwei Übertragungswellen, die Getriebereduktionsübersetzung und das Differential zu schaffen, und worin ferner die Vorwärtskupplung und eine direkte Kupplung in Verbindung bzw. zusammen betrieben werden können, um die Eingangswelle direkt mit dem Differential über die koaxiale Übertragungswelle zu verbinden.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
Figur 1 eine Ansicht ist, gelegt entlang der Linie I-I der Figuren 3a und 3b, welche die Mittellinien der Drehmomentwandlerachse und der Übertragungswellenachse eines Lastschaltgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 2 eine Blockdarstellung ist, die die Positionierung der Figuren 3a und 3b zeigt;
die Figuren 3a und 3b Querschnittsansichten sind, gelegt entlang einer Linie 3-3 von Figur 1; und
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Lastschaltgetriebes ist, welches die vorliegende Erfindung einschließt.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, worin gleiche Zeichen die gleichen oder entsprechenden Teile die verschiedenen Ansichten hindurch repräsentieren, ist in Figur 1 eine Seitenansicht eines Getriebegehäuses 10 dargestellt, in welchem eine Drehmomentwandlerachse 12, eine Eingangs-/Ausgangsachse 14 und eine Übertragungswellenachse 16 angeordnet sind.
Die Drehmomentwandlerachse 12 weist, wie in Figur 3a ersichtlich ist, einen herkömmlichen Drehmomentwandler 18 und eine Drehmomentwandler-Ausgangswelle 20 drehbar darauf getragen auf, welche eine Antriebsverbindung mit einem herkömmlichen Kettenantrieb, allgemein mit 22 bezeichnet, schafft.
Wie in Figur 3b ersichtlich ist, ist der Kettenantrieb 22 ebenfalls drehbar um die Eingangs-/Ausgangsachse 14 angebracht, wobei an dieser Stelle der Kettenantrieb 22 direkt mit einer Getriebeeingangswelle 24 verbunden bzw. gekoppelt ist.
Die Getriebeeingangswelle 24 ist antreibend bzw. mitnehmend mit einem Rückwärts- Antriebszahnrad 26 und einer Vorwärtskupplung 28 verbunden.
Das Rückwärts-Antriebszahnrad 26 ist im Eingriff mit einem Rückwärts-Leerlaufzahnrad 30 angeordnet, welches wiederum mit einem Rückwärts-Abtriebszahnrad 32 im Eingriff steht, das wiederum antreibend bzw. mitnehmend mit einer herkömmlichen fluidbetriebenen Kupplung 34 verbunden bzw. gekoppelt ist. Das Rückwärts- Abtriebszahnrad 32 und Kupplung 34 werden auf der Übertragungswellenachse 16 drehbar getragen. Die Kupplung 34 ist antreibend bzw. mitnehmend mit einer Übertragungswelle 36 derart verbunden, daß während eines Eingriffs der Kupplung 34 die Übertragungswelle 36 entgegengesetzt zu der Eingangswelle 24 durch die Ruckwärtsübersetzungs-Zahnradanordnung, welche aus den Zahnrädern 26, 30 und 32 besteht, angetrieben werden wird.
Die Übertragungswelle 36 erstreckt sich, wie am besten in der schematischen Darstellung von Figur 4 ersichtlich ist, über die volle Länge des Getriebes und weist antreibend bzw. mitnehmend damit verbunden bzw. gekoppelt eine Kupplung 40 für eine zweite Ubersetzung, eine Kupplung 42 für eine dritte Übersetzung, ein Abtriebszahnrad 44 für eine vierte Übersetzung, eine Freilauf- oder Einwegkupplung 46 und ein Abtriebszahnrad 48 auf. Die Kupplungen 40 und 42 sind herkömmliche fluidbetriebene Kupplungen und sind antreibend bzw. mitnehmend mit einem Abtriebszahnrad 50 für eine zweite Übersetzung beziehungsweise einem Abtriebszahnrad 52 für eine dritte Übersetzung verbunden bzw. gekoppelt. Die Einwegkupplung 46 ist eine wohlbekannte Komponente und weist ein antreibend bzw. mitnehmend damit gekoppelt es Abtriebszahnrad 54 für eine erste Ubersetzung auf. Die Übertragungswelle 36 wird in dem Gehäuse 10 mit herkömmlichen Wälzlagern getragen.
Wie in den Figuren 1 und 4 ersichtlich ist, weist der Kettenantrieb 22 ein Antriebskettenrad 56, welches antreibend bzw. mitnehmend mit der Ausgangswelle 20 des Drehmomentwandlers verbunden bzw. gekoppelt ist, und ein Abtriebskettenrad 58 auf, welches antreibend bzw. mitnehmend mit der Eingangswelle 24 verbunden bzw. gekoppelt ist.
Eine Übertragungswelle 60 ist in dem Getriebegehäuse 10 in einer koaxialen Beziehung mit der Eingangswelle 24 angeordnet und wird drehbar durch herkömmliche Lager auf der Eingangs-/Ausgangsachse 14 getragen. Die Vorwärtskupplung 28 ist mit der Übertragungswelle 60 derart verbunden, daß während ihres Eingriffs sich die Übertragungswelie 60 im Einklang mit der Eingangswelle 24 drehen wird.
Die Übertragungswelle 60 weist antreibend bzw. mitnehmend damit verbunden bzw. gekoppelt ein Antriebszahnrad 62 für eine zweite Übersetzung, ein Antriebszahnrad 64 für eine dritte Übersetzung, ein Antriebszahnrad 66 für eine erste Übersetzung, eine Kupplung 68 für eine vierte Übersetzung und eine direkte Kupplung 70 auf. Die Kupplung 68 für die vierte Ubersetzung ist eine herkömmliche fluidbetriebene Reibungskupplung, die antreibend bzw. mitnehmend damit verbunden bzw. gekoppelt ein Antriebszahnrad 72 für eine vierte Übersetzung aufweist. Die direkte Kupplung 70 ist eine herkömmliche fluidbetriebene Reibungsvorrichtung, welche damit verbunden bzw. gekoppelt einen Träger 74 eines Differentialgetriebesatzes 76 aufweist.
Der Differentialgetriebesatz 76 ist eine herkömmliche Vorrichtung vom Differentialtyp, die ein Paar von kleinen Zahnrädern 78 und 80 einschließt, welche an einem in dem Träger 74 befestigten Stift bzw. Bolzen 82 drehbar angebracht sind. Drehbar in dem Träger 74 getragen und in einer Eingriffsbeziehung mit den kleinen Zahnrädern 78 und 80 angeordnet befindet sich ein Paar von Seitenzahnrädern 86, 88, welche antreibend bzw. mitnehmend mit einem Paar von Ausgangswellen 90 beziehungsweise 92 verbunden bzw. gekoppelt sind. Die Ausgangswelle 92 erstreckt sich nach links, wie in den Figuren 4 und 3b dargestellt ist, durch die Mitte der Übertragungswelle 60 und der Eingangswelle 24. Die Ausgangswelle 90 erstreckt sich nach rechts von dem Getriebegehäuse 10 und ist für eine koaxiale Drehung mit der Ausgangswelle 92, der Übertragungswelle 60 und der Eingangswelle 24 angeordnet.
Der Träger 74 weist daran befestigt ein Abtriebszahnrad 94 auf, welches in einer Eingriffsbeziehung mit dem Abtriebszahnrad 48 angeordnet ist. Das Abtriebszahnrad 48 und Abtriebszahnrad 94 wirken zusammen, um eine Reduktionsübersetzung zwischeu der Übertragungswelle 36 und dem Träger 74 zu schaffen.
Diese Reduktionsübersetzung ist im allgemeinen als die Endantriebsübersetzung bzw. das Endantriebsverhältnis in einem Automatikgetriebe bekannt. Die Endantriebsübersetzung multipliziert bzw. wandelt die Drehmomentübertragung, die während der ersten bis vierten Vorwärts-Zahnradübersetzungen und während der Rückwärts-Zahnradübersetzung geliefert wird. Um die erste Vorwärts-Zahnradübersetzung einzurichten bzw. einzustellen, wird die Vorwärtskupplung 28 in Eingriff gebracht, während die restlichen Kupplungen außer Eingriff gebracht werden. Befindet sich die Vorwärtskupplung 28 im Eingriff, wird die Übertragungswelle 60 in einer Vorwärtsrichtung gedreht, wobei sich somit das Antriebszahnrad 66 für die erste Übersetzung in einer Vorwärtsrichtung dreht. Das Abtriebszahnrad 54 für die erste Übersetzung wird durch das Zahnrad 66 in der Richtung angetrieben, um die Einwegkupplung 46 in Eingriff zu bringen bzw. einzukuppeln und daher die Übertragungswelle 36 anzutreiben.
Wie vorher gezeigt wurde, wird die Übertragungswelle 36 das Abtriebszahnrad 48 antreiben, welches wiederum das Abtriebszahnrad 94 und den Träger 74 antreiben wird. Wie wohlbekannt ist, wird dies eine Drehung der Ausgangswellen 90 und 92 und eine Geschwindigkeit, die bezüglich der Geschwindigkeit der Eingangswelle 24 außerordentlich reduziert ist, zur Folge haben. Die Drehmomentübertragung wird jedoch erhöht werden.
Um die zweite Vorwärtsübersetzung einzustellen, wird die Kupplung 40 für die zweite Übersetzung in Eingriff gebracht, während die Vorwärts kupplung 28 im Eingriff verbleibt. Wegen der Eingriffsbeziehung zwischen den Zahnrädern 62 und 50 für die zweite Übersetzung wird die Übertragungswelle 36 bei einer Geschwindigkeit, die größer als die Geschwindigkeit der ersten Übersetzung ist, derart gedreht werden, daß die Einwegkupplung 46 in einem Freilaufzustand derart angetrieben wird, daß der Getriebebzw. Zahnradsatz für die erste Übersetzung, der aus den Zahnrädern 54 und 66 besteht, nicht wirksam sein wird. Während der zweiten Zahnradübersetzung wird die Eingangsgeschwindigkeit in den Differentialgetriebesatz 76 im Vergleich mit der ersten Übersetzung erhöht, während die Drehmomenteingabe für einen gegebenen Motorbetriebspegel erniedrigt wird.
Um die dritte Vorwärtsübersetzung einzustellen, werden die Kupplungen 42 und 40 für die dritte und zweite Übersetzung derart gegenseitig vertauscht, daß das Antriebszahnrad 64 für die dritte Übersetzung und das Abtriebszahnrad 52 für die dritte Übersetzung wirksam werden, um die Übertragungswelle 36 anzutreiben. Während dieser dritten Übersetzung wird die Ausgangsgeschwindigkeit weiter erhöht, während das Drehmoment bei dem gegebenen Motoreingangspegel erniedrigt wird.
Um die vierte Vorwärtsübersetzung einzustellen, wird die Kupplung 68 für die vierte Übersetzung in Eingriff gebracht, während die Kupplung 42 für die dritte Übersetzung außer Eingriff gebracht wird, wodurch ein Drehmomentübertragungsweg zwischen den Übertragungswellen 60 und 36 über die Zahnräder 72 und 44 für die vierte Übersetzung geschaffen wird. Es sollte erkannt werden, daß jede dieser Vorwärtsübersetzungen einen Vorteil der Drehmomentmultiplikation bzw. -übersetzung aufwies, die durch den Abtriebsgetriebesatz, welcher aus den Abtriebszahnrädern 48 und 94 besteht, geliefert wird.
Um die fünfte und höchste Vorwärtsübersetzung einzustellen, wird die direkte Kupplung 70 in Eingriff gebracht, während die Kupplung 68 für die vierte Übersetzung außer Eingriff gebracht wird. Während der fünften Vorwärtsübersetzung verläuft der Drehmomentübertragungsweg von der Eingangswelle 24 durch die Vorwärtskupplung 28, die Übertragungswelle 60 und die direkte Kupplung 70 zu dem Träger 74. Somit wird in der fünften Vorwärtsübersetzung die Endreduktion umgangen, wodurch die gesamte Getriebeeffizienz verbessert wird, indem die Anzahl von zwischen dem Leistungs- bzw. Lasteingang und dem Leistungs- bzw. Lastausgang vorhandenen Zahneingriffen reduziert wird. Die fünfte Vorwärtsübersetzung wird durch den Kettenantrieb 22 bestimmt.
Um die Rückwärts-Antriebsübersetzung einzustellen, wird die Kupplung 34 in Eingriff gebracht, während die restlichen Kupplungen außer Eingriff gebracht werden. Ein Eingriff der Kupplung 34 schafft einen Drehmomentübertragungsweg von der Eingangswelle 24 zu der Übertragungswelle 36 über den Getriebe- bzw. Zahnradsatz für die Rückwärtsübersetzung, der aus den Zahnrädern 26, 30 und 32 besteht. Das Rückwärts- Freilaufzahnrad 30 bewirkt, daß die Übertragungswelle 36 sich in einer Richtung dreht, welche einen Rückwärtsabtrieb bei den Ausgangswellen 90 und 92 liefern wird. Wie bei den ersten bis vierten Vorwärtsübersetzungen ist die Endantriebsübersetzung bzw. das Endantriebsverhältnis der Abtriebszahnräder 48 und 94 während einer Rückwärtsübersetzung betriebsfähig, um eine große Drehmomentübersetzung und ein reduziert es Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Eingangswelle 24 und den Ausgangswellen 90 und 92 zu schaffen.
Indem die koaxiale Beziehung zwischen der Eingangswelle 24, der Übertragungswelle 60 und den Ausgangswellen 90 und 92 vorgesehen wird, wird die gesamte Trommelgröße des Getriebes außerordentlich reduziert, wie es auch bei der Anzahl von Lagerträgern der Fall ist, die in dem Getriebegehäuse 10 oder irgendwelchen Gehäusen für Anbauten, die daran befestigt werden, gebildet werden müssen. Diese einzigartige koaxiale Anordnung gestattet auch die direkte Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle 24 und dem Träger 74, wobei somit die normalen Zahnradeingriffe, welche in herkömmlichen Getrieben gefunden werden, eliminiert werden.
Die hierin offenbarte Zahnrad- und Wellenanordnung gestattet ebenfalls, daß das Differential auf der Eingangs-/Ausgangsachse drehbar angeordnet wird, was die gesamte Größe des Getriebes signifikant reduziert, was einen kompakteren Aufbau und einen effizienten Gebrauch der Materialien, so wie des Gehäuses, liefert. Die Eingangsübersetzung zu all den Getriebe- bzw. Zahnradübersetzungen kann durch eine wohlüberlegte Auswahl der Kettenräder 56 und 58 eingestellt werden. Die gesamte Übersetzung des Rückwärtsgetriebes und ersten bis vierten Vorwärtsgetriebes kann durch die wohlüberlegte Auswahl der Abtriebszahnräder 48 und 94 eingestellt werden.

Claims

1. Ein Lastschaltgetriebe mit einem Eingangsantriebsmittel (20); einem Ausgangsantriebsmittel, welches eine Differentialgetriebeanordnung (76) einschließt einer Eingangswelle (24), welche antreibend bzw. mitnehmend mit dem Eingangsantriebsmittel verbunden ist; einer ersten Übertragungswelle (60); erstem Kupplungsmittel (28), um die Eingangswelle mit der ersten Übertragungswelle selektiv zu koppeln; einer zweiten Übertragungswelle (36), welche parallel zu und nicht koaxial mit der Eingangswelle und der ersten Übertragungswelle angeordnet ist; Rückwärtsgetriebemittel (26, 30, 32), welches mit der Eingangswelle und der zweiten Übertragungswelle wirksam verbunden ist, die ein selektiv in Eingriff bringbares Rückwärtskupplungsmittel (34) einschließt, um eine Rückwärts antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle und der zweiten Übertragungswelle zu schaffen; und einer Vielzahl von Zahnradpaaren (50, 62; 52, 64; 44, 72), welche zwischen den ersten und zweiten Übertragungswellen wirksam gekoppelt sind, die jeweils ein selektiv in Eingriff bringbares Kupplungsmittel (40, 42, 68) einschließen, um eine Vielzahl von Antriebsverhältnissen bzw. -übersetzungen zwischen den Übertragungswellen zu schaffen, wobei das erste Kupplungsmittel in Verbindung mit der Vielzahl von Zahnradpaaren betriebsfähig ist, um selektiv eine Vielzahl von Antriebsverhältnissen bzw. übersetzungen zwischen dem Eingangsmittel und dem Ausgangsmittel zu schaffen; dadurch gekennzeichnet, daß die erste Übertragungswelle (60) koaxial mit der Eingangswelle (24) vorliegt; daß ein Abtriebsgetriebemittel (48, 94) die zweite Übertragungswelle mit der Differentialgetriebeanordnung (76) antreibend bzw. mitnehmend verbindet; und daß ein zweites Kupplungsmittel (70) die erste Übertragungswelle direkt mit dem Ausgangsmittel selektiv verbindet und mit dem ersten Kupplungsmittel zusammenwirkt, um ein Vorwärts-Antriebsverhältnis bzw. eine Vorwärts-Antriebsübersetzung zwischen dem Eingangsmittel und dem Ausgangsmittel zu schaffen.

2. Ein Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, worin die Differentialgetriebeanordnung (76) einen Träger (74), Seitenzahnradmittel (86, 88) und ein Paar von Ausgangswellen (90, 92), die koaxial mit der Eingangswelle (24) angeordnet sind, einschließt; worin das Abtriebsgetriebemlttel ein erstes Abtriebszahnrad (48), welches mit der zweiten Übertragungswelle (36) antreibend bzw. mitnehmend verbunden ist, und ein zweites Abtriebszahnrad (94) einschließt, welches auf dem Träger angebracht ist und mit dem ersten Abtriebszahnrad in Eingriff steht; und worin das zweite Kupplungsmittel eine direkte Kupplung (70) ist, um die erste Übertragungswelle (60) direkt mit dem Träger in einer Umgehungsbeziehung mit dem Abtriebsgetriebemlttel selektiv zu verbinden.