DE69205675T2

DE69205675T2 - Trägheits- und Anfahr-Bremsmechanismus für Kraftfahrzeuge.

Info

Publication number: DE69205675T2
Application number: DE69205675T
Authority: DE
Inventors: Otis John Olson; Donald Michael Stout
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2012-12-22
Also published as: DE69205675D1; CA2086865C; US5172797A; EP0552560A1; CA2086865A1; EP0552560B1; ES2078670T3

Description

Einleitung

Die Erfindung betrifft allgemein eine Einrichtung, die als Trägheitsmomentbremse wirkt, um zur Vorbereitung eines Schaltvorgangs Zahnräder eines Kraftfahrzeuggetriebes abzubremsen, wenn sich ein erster Satz van vorbestimmten Betriebsbedingungen einstellt, und die auch als Rückrollbremse wirkt, um zu verhindern, daß das Kraftfahrzeug beginnt rückwärts zu rollen, wenn das Fahrzeug einen Berg langsamer als mit einer vorbestimmten minimalen Geschwindigkeit hinauffährt und die Fahrzeugkupplung ausgerückt wird bzw. insbesondere wenn das Kraftfahrzeug aus dem Stillstand angefahren werden soll, während es mit vollständig ausgerückter und/oder modulierter und/oder teilweise ausgerückter oder gerade im Einrücken befindlicher Kupplung auf einer Steigung steht.

Hintergrund der Erfindung

Um, während ein Berg langsamer als mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit hinaufgefahren wird, insbesondere beim Schalten das Zurückrollen zu verhindern, sind in der Vergangenheit verschiedene Arten von Rücklaufbremseinrichtungen für Kraftfahrzeuge erdacht worden, von denen anschauliche Beispiele aus den US-Patentschriften 4 650 046, die die Merkmale des kennzeichnenden Teiles von Anspruch 1 offenbart, bzw. 4 867 291 ersichtlich sind, auf deren Offenbarung hier ausdrücklich Bezug genommen ist.
In der US-Patentschrift 4 650 046 wird eine Rückrollbremseinrichtung beschrieben, die einen Freilauf mit einem einzigen durch eine Druckmittelkammer betätigten Kolben kombiniert, der eine Anzahl von Reibungsbremsplatten zusammendrückt, um eine Ausgangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes abhängig von einem Steuersignal abzubremsen, das von der Gaspedalstellung, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl und der Gangauswahl abgeleitet ist.
In der US-Patentschrift 4 867 291 wird ein druckmittelbetätigter Freilauf selbst verwendet, um abhängig von der Gangauswahl eine Vorgelegewelle eines Fahrzeuggetriebes abzubremsen.
Rückrollbremseinrichtungen verwenden üblicherweise Reibplatten, die ein in dem Antriebstrang auftretendes Drehmoment aufnehmen, damit das Getriebe genauso geschaltet werden kann, als würde ein Freilauf in dem Antriebstrang Drehmoment abfangen, um die Räder an einem Wegrollen zu hindern, wenn das Fahrzeug gegen einen Bordstein oder ein anderes ortsfestes Hindernis stößt.
Hydraulisch betätigte Kolben, die zum Zusammenpressen von Reibplatten in Trägheitsmomentbrernsen und in Rückrollbremssystemen verwendet werden, haben bislang eine einzige Druckmittelkammer benutzt und es ergab sich demzufolge eine Begrenzung der Größe der erzeugten Kraft, was angesichts der heutzutage ansteigenden Fahrzeugbeladung von Bedeutung ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eine zusätzliche sekundäre Druckmittelkammer vorgesehen, die es ermöglicht, die Kraft entsprechend dem Maß der Querschnittsfläche der auf den Kolben einwirkenden sekundären Kammer zu vergrößern, was umgekehrt die Notwendigkeit beseitigt, bei Systemen mit einer einzigen Druckmittelkammer den Fluiddruck über praktikable Grenzen hinaus zu erhöhen. Die Verwendung von wenigstens zwei Druckmittelkammern gestattet es der erfindungsgemäßen Einrichtung, sowohl als Trägheitsmomentbremse mit relativ niedrigem Drehmoment zu wirken, um die Drehzahl der Getriebezahnräder, die mit der Eingangswelle verbunden sind, zur Synchronisation eines normalen Hochschaltens zu verlangsamen, als auch als Rückrollbremse zu wirken, die ein demgegenüber höheres Drehmoment erfordert und das Fahrzeug davor bewahrt, einen Berg rückwärts hinunterzurollen, wenn die Hauptkupplung ausgerückt ist und sich das Getriebe in einem Anfahrgang befindet.

Zusammenfassung der Erfindung

Demgemäß ist es ein Merkmal von Ausführungsbeispielen dieser Erfindung, die ihrerseits in Anspruch 1 definiert ist, eine Einrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die als Trägheitsmomentbremse zum Abbremsen von Getriebezahnrädern vor einem Schalten und als Rückrollbremse wirkt, um ein Zurückrollen zu verhindern, wenn das Fahrzeug eine Steigung langsamer als mit einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit hinauffährt, und insbesondere, wenn versucht wird, das Fahrzeug aus dem Stillstand an einer Steigung mit vollständig ausgerückter und/oder modulierter und/oder teilweise ausgerückter oder gerade im Einrücken befindlicher Kupplung anzufahren.
Ausführungsbeispiele dieser Erfindung schaffen eine verbesserte Einrichtung für ein Kraftfahrzeug, die dazu dient, Reibplatten mit einer Kraft zusammenzudrücken, die ausreicht, damit die Wirkung einer Trägheitsmomentbremse zustande kommt, oder aber mit einer erhöhten Kraft zusammendrückt, die ausreicht, um die Einrichtung als Rückrollbremse wirken zu lassen, um das Zurückrollen eines Kraftfahrzeuges zu verhindern, das einen Berg langsamer als mit einer vorbestimmten minimalen Fahrzeuggeschwindigkeit hinauffährt, zum Beispiel wenn das Fahrzeug auf einer Steigung mit einer niedrigen Geschwindigkeit anfährt und die Kupplung zum Hochschalten ausgerückt wird.
Noch ein weiteres optionales Merkmal dieser Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeuggetriebe in Verbindung mit einer Einrichtung zu schaffen, die als Trägheitsmomentbremse und als Rückrollbremse wirkt, die eine Ausgangswelle des Getriebes mit einer erhöhten Kraft bremst, um bei einer unter einem vorbestimmten Minimum liegenden Fahrzeuggeschwindigkeit ein Rückwärtsrollen zu verhindern, und insbesondere dann, wenn das Fahrzeug auf einer Steigung angehalten ist, wobei in dem Getriebe ein Gang eingelegt und die Hauptkupplung ausgerückt ist oder während versucht wird, das Fahrzeug anzufahren, wobei die Hauptkupplung teilweise, aber noch nicht ausreichend eingerückt ist, um genügend Drehmoment zu erzeugen, um das Fahrzeug die Steigung hinaufzubewegen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines Kraftfahrzeuggetriebes 50, in das die erfindungsgemäße Rückrollbremseinrichtung 100 eingebaut ist; und
Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines Querschnitts durch die Mitte der Einrichtung 100 aus Fig. 1.

Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 weist ein Geschwindigkeitswechselgetriebe 50 eine drehbare Eingangswelle 2 auf, die von dem Fahrzeugmotor (nicht dargestellt) angetrieben ist. Die Eingangswelle 2 wird durch die Kupplung 3 wahlweise mit dem Motor 4 gekuppelt. Die Zähne des Eingangszahnrades 6 des Getriebes 50 kämmen mit den Zähnen des Vorgelegezahnrades 8 das auf der Vorgelegewelle 10 befestigt ist, was es dem Zahnrad 6 ermöglicht, die Vorgelegewelle 10 in Umdrehung zu versetzen. Die Vorgelegewelle 10 trägt eine Anzahl von Zahnrädern, die wahlweise mit einer Anzahl von Hauptwellenzahnrädern kuppelbar sind, so daß sie eine Ausgangswelle 12 mit einer Drehzahl in Umlauf versetzen, die von dem jeweils gewählten Übersetzungsverhältnis zwischen den Hauptwellen- und den Vorgelegewellenzahnrädern bestimmt ist. Die Ausgangswelle 12 ist Teil des Antriebstrangs, über die der Fahrzeugmotor die Fahrzeugräder in Umdrehung versetzt.
Das Getriebe 50 ist mit einer Einrichtung 100 versehen, die gemäß der nachfolgend mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben Erfindung ausgeführt ist. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist die Einrichtung 100 vorzugsweise an der Vorderwand 14 des Getriebes 50 mit der Vorgelegewelle 10 verbunden.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Vorgelegewelle 10 mittels der Lageranordnung 16 drehbar gelagert, die in der Wand 14 angeordnet ist, durch die ein Ende (ohne Bezugszeichen) der Vorgelegewelle 10 ragt.
Angrenzend an das Ende der Vorgelegewelle 10 erstrekken sich wenigstens eine und vorzugsweise eine Vielzahl von axial voneinander beabstandeten drehbaren Reibplatten 18 radial nach außen. Die drehbaren Reibplatten 18 sitzen mittels Profilverzahnung auf der Vorgelegewelle 10 und rotieren zusammen mit dieser.
Ein Gehäuse 19 umgibt das Ende der Vorgelegewelle 10, wobei ausgehend von dem Gehäuse wenigstens eine und vorzugsweise eine Vielzahl von axial voneinander beabstandeten ortsfesten Trennplatten 20, die sich in der unmittelbaren Nähe der umlaufenden Reibplatten 18 befinden, in Richtung auf die Vorgelegewelle 10 ragen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die umlaufenden Platten 18 und die ortsfesten Platten 20 greifen ineinander, so daß sich jeweils eine umlaufende Platte 18 in dem Raum zwischen einem Paar von ortsfesten Platten 20 angeordnet ist. Eine solche Kombination aus umlaufenden und ortsfesten Platten wird gewöhnlich als Trägheitsmomentbremse (Wellenbremse) bezeichnet, die, wenn die Platten in axialer Richtung zusammengedrückt werden, infolge ihres dementsprechenden Reibschluß die ortsfesten Platten in die Lage versetzt, die umlaufenden Platten durch Reibung zu verlangsamen und damit die Vorgelegewelle 10 abzubremsen.
Die umlaufenden Platten 18 und die ortsfesten Platten 20 werden zusammengepreßt, indem sie durch einen druckmittelbetätigten Kolben 22 gegen einen Anlaufring 24 gedrückt werden, beispielsweise dadurch, daß sich eine ringförmige Fläche 26 in axialer Richtung von links nach rechts dagegen anlegt, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Der Kolben 22 enthält eine Sackbohrung 28, in der ein Zapfen 32 aufgenommen ist, der sich von der an dem Gehäuse 19 befestigten Rückenplatte 30 in axialer Richtung zu dem Ende der Welle 10 hin erstreckt. Der Kolben 22 ist vorteilhafterweise auf dem Zapfen 32 gehaltert und ist dazu eingerichtet, sich gegenüber diesem hin und her zu verschieben.
Von dem Raum vor dem Ende des Zapfens 32, das dem Boden der Bohrung 28 gegenüberliegt, wird eine primäre Fluidkammer 34 definiert. Durch einen mit einer geeigneten Druckmittelquelle, zum Beispiel durch ein Anschlußstück 44, gekoppelten Durchlaß 40 wird Druckmittel gefördert. Das Fluid, üblicherweise ein geeignetes, nicht-korrosives Hydraulikfluid, wird typischerweise von einer Pumpe unter Druck gesetzt, die durch einen Elektromotor angetrieben ist, der mittels einer geeigneten Steuerschallung mit den Fahrzeugbatterien verbunden ist.
Der Kolben 22 weist an seinem gegenüberliegenden Ende eine ringförmige Fläche 27 auf, die der Endplatte 30 mit einem Abstand gegenüberliegt, die einen ringförmigen Raum um den Boden des Zapfens 28 herum begrenzt, welcher der Fläche 27 gegenüberliegt, um eine sekundäre Fluidkammer 36 zu schaffen. Durch einen mit der Druckmittelquelle, zum Beispiel durch ein Anschlußstück 42, gekoppelten Durchlaß 38 wird Druckmittel in die Fluidkammer 36 gefördert, wie es vorstehend für die primäre Fluidkammer 34 beschrieben ist. Obwohl die sekundäre Fluidkammer 36 vorzugsweise einen ringförmigen Aufbau aufweist und koaxial um die primäre Kammer 34 herum angeordnet ist, kann oder können eine oder mehrere solcher sekundären Fluidkammern axial von der Kammer 34 beabstandet in einer Tandemanordnung angeordnet sein.
Fluiddichtmittel, z.B. ein Paar von voneinander beabstandeten elastischen O-Ringen 46, sind um den Zapfen 32 herum angeordnet und berühren die Wandung der Bohrung 28, um die primäre Fluidkammer 34 und die sekundäre Kammer 36 voneinander zu trennen und das Fluid daran zu hindern, zwischen diesen hin und her zu fließen.
Das Druckmittel in der primären Kammer 34 ermöglicht es der Einrichtung 100, als Trägheitsmomentbremse zu wirken, indem es den Kolben 22 dazu bringt, eine erste Kraft auszuüben, welche die umlaufenden Reibplatten 18 und die ortsfesten Platten 20 in ausreichendem Maß zusammenpreßt, um die Getriebezahnräder in dem gewünschten Ausmaß zu verlangsamen.
Die Hinzufügung wenigstens einer sekundären Fluidkammer, wie zum Beispiel der sekundären Fluidkammer 36, gestattet es, die Kraft des Kolbens 22, die von dem Druckmittel erzeugt wird, durch die Fläche des Kolbens 22 in der Kammer 36 hinreichend zu vergrößern, damit die Einrichtung 100 als Rückrollbremse wirken kann, die in der Lage ist, ein wesentlich höheres Drehmoment aufzunehmen. Obwohl ein einzelner Fluiddurchlaß verwendet werden könnte, wird das Druckmittel vorzugsweise durch getrennte Fluiddurchlässe in die primäre Kammer 34 und in die sekundäre Kammer 36 gefördert, um die Geschwindigkeit des Druckanstiegs innerhalb der Kammern zu vergrößern und folglich die Bremswirkung zu beschleunigen.
Zu der Steuerungsschaltung zur Betätigung der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung gehört vorzugsweise ein Paar von Fluidsteuerventilen, wobei sich eines der Ventile vorzugsweise dann öffnet, z.B. als Reaktion auf das Ausrücken der Kupplung, um es dem Druckmittel zu ermöglichen, in die primäre Fluidkammer zu strömen, um die Einrichtung dazu zu veranlassen, als Trägheitsmomentbremse zum Abbremsen des Getriebes beim Schalten zu wirken, und das zweite Ventil auf ein Geschwindigkeitssignal reagiert, um es dem Druckmittel zu ermöglichen, in die sekundäre Fluidkammer zu strömen, um die Einrichtung dazu zu veranlassen, als Rückrollbremse zu wirken, zum Beispiel wenn sich das Fahrzeug auf einer Steigung befindet und die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb eines vorbestimmten minimalen Wertes liegt, zum Beispiel einer Meile pro Stunde. Auch andere Parameter können dazu verwendet werden, um das Steuersignal zu erzeugen, das den Kolben betätigt, indem Druckmittel veranlaßt wird, in die primäre und die sekundäre Kammer zu strömen. Zu solchen Parametern gehören beispielsweise Motordrehzahl, Gaspedalstellung, Fahrzeugneigung und Gangschaltungsstellungen.
Noch allgemeiner ausgedrückt, wirkt die erfindungsgemäße Einrichtung als Trägheitsmomentbremse, wenn Fluid in der primären Fluidkammer unter Druck gesetzt wird, sobald sich ein erster Satz von vorbestimmten Betriebszuständen, zum Beispiel das Ausrücken der Kupplung, einstellt, oder wirkt auch als Rückrollbremse, wenn Fluid in der sekundären Fluidkammer oder Fluid sowohl in der primären als auch in der sekundären Fluidkammer unter Druck gesetzt sobald sich ein zweiter Satz von vorbestimmten Betriebszuständen einstellt, beispielsweise das Ausrücken der Kupplung und eine Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb eines vorbestimmten Wertes.

Claims

1. Bremseinrichtung (100) für ein Fahrzeug mit einem mittels einer Kupplung wahlweise mit einem Geschwindigkeitswechselgetriebe kuppelbaren Motor, wobei die Einrichtung einen Kolben (22) aufweist, der wenigstens eine umlaufende Reibplatte (18) gegen wenigstens eine ortsfeste Platte (20) mit einer ersten Kraft andrückt, die ausreicht, um die Einrichtung dazu zu bringen, als Trägheitsmomentbremse zu wirken, um die Getriebezahnräder zur Vorbereitung eines Schallvorganges zu verlangsamen, wenn abhängig von Sensormitteln eines ersten vorbestimmten Satzes von Betriebszuständen ein unter Druck gesetztes Fluid in eine primäre Fluidkammer (34) hinein abgegeben wird, in welcher der Kolben (22) verschiebbar aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung wenigstens eine sekundäre Fluidkammer (36) aufweist, in welcher der Kolben (22) verschiebbar aufgenommen ist, und daß die Einrichtung, wenn, abhängig von Sensormitteln eines vorbestimmten zweiten Satzes von Betriebszuständen, Fluid in der sekundären Kammer (36) unter Druck gesetzt wird, den Kolben (22) dazu veranlaßt, die umlaufende Reibplatte (18) gegen die ortsfeste Platte (20) mit einer zweiten Kraft anzudrücken, die hinreichend größer als die erste Kraft ist, um die Einrichtung dazu zu bringen, als Feststellbremse zu wirken, wenn sich das Fahrzeug auf einer schrägen Fläche befindet.

2. Einrichtung (100) nach Anspruch 1, bei der das Fluid sowohl in der primären als auch in der sekundären Fluidkammer (34, 36) unter Druck gesetzt wird, wenn der zweite Satz von Betriebszuständen vorliegt.

3. Einrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die sekundäre Fluidkammer (36) als ringförmige Kammer ausgebildet ist, die koaxial um die primäre Fluidkammer (34) herum angeordnet ist.

4. Einrichtung (100) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei zu dem ersten Satz von Betriebszuständen wenigstens das Ausrücken der Kupplung gehört.

5. Einrichtung (100) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei zu dem zweiten Satz von Betriebszuständen eine Fahrzeuggeschwindigkeit gehört, die kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.