DE68924866T2

DE68924866T2 - Automatisches Vierganggetriebe.

Info

Publication number: DE68924866T2
Application number: DE68924866T
Authority: DE
Inventors: Howard L Benford; Gerald L Holbrook; James R Klotz; Maurice B Leising; Berthold Martin; Steven A Mikel; Thomas D Nogle; William Nortman
Original assignee: Chrysler Corp
Current assignee: Old Carco LLC
Priority date: 1988-04-29
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2009-04-29
Also published as: DE68924866D1; EP0339663A1; EP0339663B1; CA1325347C

Description

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft eine automatische Getriebeanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Anordnung ist vor allem für Kraftfahrzeuge gedacht und betrifft insbesondere ein Viergang-Automatikgetriebe, das elektronisch und hydraulisch gesteuert wird.
Allgemein erfordern Bodenfahrzeuge 3 grundlegende Komponenten, nämlich eine Energiequelle (Brennkraftmaschine), einen Antriebsstrang und Räder. Der Motor entwickelt Leistung durch die Umwandlung chemischer Energie eines Kraftstoffes in mechanische Bewegungsenergie (kinetische Energie). Die Funktion des Antriebsstrangs ist das übertragen der resultierenden Kraft an die Räder zum Antrieb des Fahrzeugs.
Die Hauptkomponente im Antriebsstrang wird typischerweise als "Getriebe" bezeichnet. Motordrehmoment und Drehzahl werden im Getriebe entsprechend den Antriebsbedingungen des Fahrzeugs umgewandelt. Das Fahrzeuggetriebe kann auch die Drehrichtung an den Rädern bestimmen, so daß das Fahrzeug vor- und rückwärts fahren kann.
Ein konventionelles Fahrzeuggetriebe besitzt einen hydrodynamischen Drehmomentwandler zum übertragen des Motordrehmomentes von der Kurbelwelle auf ein drehbares Eingangsteil des Getriebes über Strömungsmittelkräf te. Das Getriebe besitzt auch Reibmittel zum Kuppeln des drehbaren Eingangsteils mit einem oder mehreren Rädern eines Planetenradsatzes. Andere Reibeinheiten, typischerweise Bremsen, stützen Teile des Planetenradsatzes im Antriebsstrang stationär. Diese Reibeinheiten sind für gewöhnlich Bremsan ordnungen oder Bandbremsen. Antriebskupplungen können das rotierende Eingangsteil des Getriebes mit bestimmten Elementen der Planetenradsätze kuppeln, während die Bremse Elemente dieser Radsätze stationär halten. Solche Getriebesysteme sind typischerweise mit einem oder mehreren Planetenradsätzen ausgestattet, um verschiedene Drehmomentverhältnisse zu liefern und zu gewährleisten, daß das verfügbare Drehmoment und die jeweils erforderliche Antriebsleistung zueinander passen.
Getriebe werden allgemein manuell betätigt oder automatisch. Manuelle Getriebe besitzen für gewöhnlich mechanische Einrichtungen zum Kuppeln der Zahnräder, um an den Antriebsrädern unterschiedliche Drehzahlverhältnisse zu schaffen.
Automatische Getriebe sollen die Reibeinheiten, die Auswahl der Untersetzung und den Gangwechsel automatisch steuern. Eine eingehende Beschreibung der Grundlagen automatischer Getriebe findet sich in "Fundamentals of Automatic Transmission and Transaxles", Chrysler Corporation Training Manual No. TM-508A. Zusätzliche Beschreibungen automatischer Getriebe finden sich in U.S. Patent 3,631,744 und U.S. Patent 4,289,048.
Im allgemeinen besitzen solche automatischen Getriebe folgende wichtigeren Komponenten: einen vorstehend erwähnten Drehmomentwandler, druckmittelbetätigte, mehrfache Antriebs- oder Bremskupplungen und/oder Bremsbänder zwischen den einzelnen Elementen der Planetenradsätze zur Ausführung von Gangwechseln ohne Leistungsunterbrechung, Einwegkupplungen für die Reibeinheiten zum Optimieren des Gangwechsels und Getriebesteuerungen, wie Ventile, zum Einrücken und Lösen von Elementen beim Wechseln der Zahnräder (Gangwechsel) zum Ausführen des Gangwechsels unter Last und zum Wählen des richtigen Ganges (Gangwechselsteuerung), abhängig von einem Gangwechselprogramm, das vom Fahrer gewählt wird (Wählhebel) sowie abhängig von der Beschleunigung, dem Motorzustand und der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Das Steuersystem des automatischen Getriebes arbeitet typischerweise hydraulisch mit Hilfe verschiedener Ventile zum Steuern der Druckmittelwege. Die hydraulische Druckmittelsteuerung führt zum Ein- oder Ausrücken der einzelnen Reibeinheiten zum Ausführen des Getriebegangwechsels. Die in der hydraulischen Steuerung verwendeten Ventile bestehen typischerweise aus federbelasteten Kolbenschieberventilen, federbelasteten Speichern und Kugelrückschlagventilen. Da viele dieser Ventile von Federn Gebrauch machen, um bestimmte Kräfte zu erzeugen, ist es verständlich, daß jedes Getriebe von einer fein abgestimmten Anordnung voneinander abhängiger Ventilkomponenten Gebrauch macht. Wenn auch solche Getriebesteuersysteme sich im Laufe der Jahre bewährt haben, so haben auch ihre Grenzen. So sind beispielsweise solche hydraulisch gesteuerten Getriebe für gewöhnlich nur auf einen Motor oder sehr wenige Motoren und Fahrzeuge abgestimmt. Deshalb treten erhebliche Kosten für den Automobilhersteller auf, um unterschiedliche Getriebeeinheiten zu bauen, zu testen, auf Lager zu halten und zu reparieren, um den Käufern eine annehmbar breite Modellpalette zu bieten.
Ferner sollte berücksichtigt werden, daß solche hydraulisch gesteuerten Getriebesysteme sich nicht ohne weiteres so verhalten, daß sie Bedingungen, wie den normalen Verschleiß, Temperatursprünge und Motorleistungsänderungen kompensieren. Wenn auch das Getriebe mit hohem Wirkungsgrad innerhalb bestimmter spezifischer Toleranzen arbeitet, so sind doch hydraulische Steuersysteme nicht in der Lage, von sich aus Korrekturen vorzunehmen, um den hohen Wirkungsgrad des Getriebes auf Dauer zu halten.
Jedoch sind in den vergangenen Jahren verbesserte Getriebesteuersysteme vorgeschlagen worden, welche die Möglichkeit eröffnen, daß sich das Getriebe selbst an wandelnde Bedingungen anpaßt. Es wird hierzu auf das U.S. Patent 3,956,947 verwiesen, das eine grundlegende Entwicklung auf diesem Gebiet schildert und das die Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 offenbart. Genauer gesagt, offenbart die Patentschrift ein automatisches Getriebe mit einem "adaptiven" Steuersystem mit elektrisch-betätigten Magnetventilen zum Steuern bestimmter Strömungsmitteldrücke. Bei diesem elektrohydraulischen Steuersystem spricht das Automatikgetriebe auf einen Beschleunigungswert an, um das Abtriebsdrehmoment des Getriebes beim Gangwechsel (zwischen An- und Abtriebswellen des Getriebes) zu steuern. So sorgt die Arbeit der Magnetventile für eine zeitliche Abhängigkeit der Drehzahl einer gemessenen Rotationskomponente des Getriebes, um im wesentlichen beim Gangwechsel einem vorbestimmten Verlauf zu folgen.
FR-A-2, 283,364 schildert eine automatische Fahrzeuggetriebeanordnung, die in typischer Weise drei Kupplungen, zwei Bremsen und eine Einwegkupplung bzw. -bremse aufweist, die als Freilaufanordnung arbeitet, um zu verhindern, daß das Ringrad des ersten Planetenradsatzes gegenüber der Drehung des Eingangsteils nach rückwärts rotiert, das aber zuläßt, daß das Ringrad frei in Vorwärtsrichtung rotiert, wenn die erste Bremse gelöst ist. Somit erfordern die bekannten Einrichtungen üblicherweise ziemlich viele Elemente, um eine annehmbare Gangwechselgüte zu erreichen. Die Entgegenhaltung erläutert keine Betätigungsmittel zum Einrücken und Lösen der Kupplungsanordnungen.
GB-A-2, 049,074 offenbart vier Kupplungsanordnungen, nämlich drei paarweise einrückende und mit der ersten Bremse zusammenwirkende Kupplungen, um vier Vorwärtsgänge zu erzielen und eine vierte (Rückwärts)-Kupplung, die für den Rückwärtsgang mit einer zweiten Bremse in Eingriff kommt. Das bekannte Getriebe erfordert ferner eine erste Einwegkupplung, die im Antriebsstrang in Reihe mit einer ersten Kupplung liegt, und eine zweite Einwegkupplung, die im Antriebsstrang in Reihe mit einer weiteren Kupplung angeordnet ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Viergang-Automatikgetriebe zu schaffen, das ohne weiteres für viele Motoren und Fahrzeuggrößen und Typen verwendet werden kann, einschließlich Fahrzeugen, in denen gegenwärtig konventionelle, mechanisch-hydraulische Automatikgetriebe eingebaut sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, bestimmte Elemente (Kupplungen, Bänder, Einwegkupplungen) einzusparen, die üblicherweise erforderlich sind, um eine gute Gangwechselqualität zu erzielen.
Es ist eine engere Aufgabe der Erfindung, eine neuartige Kupplungs- und Zahnradanordnung zu schaffen, die gegenüber heutigen Dreigang-Einheiten keine zusätzlichen Zahnräder für die Zahnradanordnung und keine überholkupplung (Einwegkupplung) benötigt, dabei aber nur ein Reibelement mehr erfordert, um die Baugröße zu verkleinern und die axiale Länge des Getriebes zu verkürzen. Da die Kupplungs- und Zahnradanordnung gemäß der Erfindung keine überholkupplung im niedrigen Gang benötigt, müssen die Ritzel nicht mit hoher Drehzahl drehen, wenn das Fahrzeug rückwärts abgeschleppt wird. Dies stellt geringere Anforderungen an die Schmierung und läßt im wesentlichen ein freies Abschleppen in Rückwärts- oder Vorwärtsrichtung zu.
Zusammen mit dieser Anmeldung wurden von der gleichen Anmelderin mit gleichem Datum mehrere Anmeldungen getätigt, die ähnliche Beschreibungen und Zeichnungen beinhalten.
EP-A-0 339 665 "Direkt wirkende Magnetventile";
EP-A-0 339 664 "Verfahren zum Betätigen eines elektronischen Automatikgetriebes";
EP-A-0 339 662 "Lernverfahren zur adaptiven Regelung eines elektronischen Automatikgetriebes"
Zur Lösung der vorgenannten Aufgaben betrifft die Erfindung eine Fahrzeuggetriebeanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Wenn auch das Getriebesystem insbesondere ein voll adaptives elektronisches Regelsystem beinhaltet, finden sich bei diesem Getriebesystem zahlreiche weitere bedeutende Vorteile, wie noch im einzelnen beschrieben wird.
Zusätzlich zu den von dem adaptiven Regelsystem gebotenen Vorteilen vermittelt die Erfindung die Kombination dieses Regelsystems mit einem Viergang-Transaxialgetriebe, das weniger Komponenten benötigt und kleiner als frühere Viergang-Getriebe ist. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Vierkant-Getriebesystem in dem Raum untergebracht werden, der für ein konventionelles Dreigang-Getriebesystem verfügbar ist.
Zusätzlich zeichnet sich das Viergang-Getriebesystem durch eine vereinfachte Kupplungs- und Zahnradanordnung aus, die keine Überholkupplungen benötigt.
Andere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels, den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1A bis C eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes;
Fig. 1A eine schematische Darstellung des Getriebes;
Fig. 1B einen Schnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes;
Fig. 1C einen Teilschnitt der einen Getriebehälfte gemäß Fig. 1B und
Fig. 1D eine Darstellung des hydraulischen Systems.

DREHMOMENTWANDLER

Fig. 1A zeigt einen Drehmomentwandler 110 zum Übertragen der Leistung einer rotierenden Kurbelwelle 114 eines Antriebes, wie eines Fahrzeugmotors (nicht dargestellt), an das Eingangsglied des Getriebes 100. Diese Leistung kann dann nachher an eine Antriebseinheit 104 (teilweise dargestellt) übertragen werden, die mit einem oder mehreren Rädern (nicht dargestellt) des Fahrzeugs verbunden ist. Der Wandler 110 besteht allgemein aus einem Pumpenrad 126, Turbinenrad 128 und Leitrad 130.
Wie Fig. 1B zeigt, wird die Leistung von der Kurbelwelle 114 des Motors über ein rotierendes Plattenbauteil 118 auf den vorderen Gehäusedeckel 116 des Pumpenrades 126 übertragen. Das Pumpenrad 126 ist in bekannter Weise in Strömungsmittelverbindung mit dem Turbinenrad 128 und dem Leitrad 130. Die Leitradplatte ist an einer Einweg- bzw. Überholkupplung 154 befestigt. Die überholkupplung 154 läßt nur eine Drehung in Richtung des Pumpenrades 126 zu.
Der Wandler 110 besitzt auch eine überbrückungskupplung 186, um Schlupf zwischen der Motorkurbelwelle 114 und dem Turbinenrad 128 des Wandlers 110 zu verhindern.
Die Konstantpumpe 200 vom Verdrängertyp besitzt ein Pumpengehäuse 202, ein Außenrad oder Rotor 218 mit Innenzähnen (nicht dargestellt) arbeitet in einer Ausnehmung des Gehäuses 202. Ein Innenrad oder Rotor 222 mit äußeren Zähnen (nicht dargestellt), die mit den Zähnen des äußeren Rotors (218) zusammenarbeiten, liegt innerhalb des äußeren Rotors 218.

KUPPLUNGSSYSTEM

Beim Leistungsfluß durch das Getriebe 100 sorgt das Kupplungssystem 300 zum Verbinden und Lösen zweier getrennter Bauteile. Mit anderen Worten, das Kupplungssystem 300 sorgt dafür, daß die Zahnräder des Getriebes nach Wahl bezüglich der Antriebskurbelwelle 114 oder des Getriebegehäuses 102 ein- und ausgerückt werden. Nahe der Eingangsseite des Getriebes 100 besitzt das Kupplungssystem 300 eine Underdrive-Kupplung 302 (eingerückt im ersten, zweiten und dritten Gang), eine Overdrive-Kupplung 304 (eingerückt im dritten und vierten Gang) und eine Rückwärtskupplung 306 (eingerückt im Rückwärtsgang). Nahe der Ausgangsseite des Getriebes 100 besitzt das Kupplungssystem 300 eine 2/4-Gang- Kupplung 308 (eingerückt im zweiten und vierten Gang), und eine Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 (eingerückt im ersten Gang und Rückwärtsgang).
Wie Fig. ib zeigt, ist eine eingangsseitige Kupplungsnabe 312 zur Aufnahme der Kupplungen 302, 304 und 306 vorgesehen. Die Kupplungsnabe 312 besitzt am Außenumfang Zähne 319. Ein Turbinendrehzahlsensor 320 ist mit einem Ende in einem radialen Abstand gerade über den Zähnen 319 der Kupplungsnabe 312 angeordnet. Der Sensor 320 überwacht bzw. mißt die Drehzahl des Turbinenrades 128, indem die im zeitlichen Ablauf vorbeigehenden Zähne 319 gezählt werden. Vorzugsweise ist der Drehzahlsensor 320 für die Turbinendrehzahl vom passiven Typ. Es können aber auch andere passende Drehzahlsensoren in oder vor dem Getriebe 100 vorgesehen sein, um ein eingangsseitiges Drehzahlsignal für ein Getrie-besteuergerät zu liefern.
Wie Fig. 1C zeigt, besteht die Underdrive-Kupplung 302 aus mehreren axial beabstandeten ringförmigen Kupplungsplatten 342 und mehreren axial beabstandeten, ringförmigen Kupplungsscheiben 344. Die Scheiben 344 wechseln mit den Platten 342 ab und wenn die Kupplung 302 gelöst ist, können sich Platten und Scheiben gegeneinander frei bewegen. Die Platten 342 haben an ihrem Außendurchmesser nicht dargestellte Nuten und sitzen in Nuten 346 von Kupplungshaltefingern 341, die innerhalb eines eingangsseitigen Kupplungsgehäuses 326 liegen. Die Kupplungsscheiben 344 haben nicht dargestellte innere Nuten und sind mit einem Reibwerkstoff 347 belegt. Die Scheiben 344 sind in Nuten 348 einer Underdrive-Kupplungsnabe 350 befestigt. Diese Nabe 350 ist mit einer rotierenden Underdrive-Welle 352 des Zahnradsystems 500 integriert. Ein Drucklager 353 liegt axial zwischen dem axial verlängerten Abschnitt 314 der Nabe 312 und der Underdrive-Kupplungsnabe 350.
Die Overdrive-Kupplung 304 besteht aus mehreren axial beabstandeten ringförmigen Kupplungsplatten 354 und mehreren axial beabstandeten ringförmigen Kupplungsscheiben 356. Die Platten 354 und Scheiben 356 sind ähnlich denen der Underdrive-Kupplung 302. Die Scheiben 356 liegen in Nuten einer Overdrive-Kupplungsnabe 358, die an der Getriebewelle 352 mit Lagern 360 und 361 gelagert ist. Druckglieder 362 und 363 liegen axial zwischen der Underdrive-Kupplungsnabe 350 und Overdrive-Kupplungsnabe 358. Die Druckglieder 362 und 363 sind dem Druckglied im Drehmomentwandler ähnlich. Eine ringförmige Gegenplatte 364 ist an der Innenseite des eingangsseitigen Kupplungsgehäuses 326 axial zwischen den Underdrive- und Overdrive-Kupplungsplatten und Scheiben 342, 344 bzw. 354 und 356 befestigt. Die Gegenplatte 364 ist für die Underdrive-Kupplung 302 und Overdrive-Kupplung 304 gemeinsam. Befestigungsringe 366 und 368 sind seitlich der Gegenplatte 364 vorgesehen. Der Ring 368 hat eine Schrägfläche und verhindert axiale Bewegungen der Gegenplatte 364.
Die Rückwärtskupplung 306 besteht aus mindestens einer ringförmigen Kupplungsplatte 370 und mehreren axial beabstandeten ringförmigen Kupplungsscheiben 372. Die Rückwärtskupplungsplatte 370 und Kupplungsscheiben 372 sind ähnlich denen der Underdrive-Kupplung 302. Die Scheiben 372 liegen in Nuten 373 einer Rückwärts-Kupplungsnabe 374. Die Nabe 374 ist in Lagern 376 und 378 an einem Ende der Overdrive-Kupplungsnabe 358 gelagert. Ein Druckglied 379 liegt axial zwischen der Overdrive-Kupplungsnabe 358 und Rückwärts-Kupplungsnabe 379. Das Druckglied 379 ist ähnlich dem Druckglied im Drehmomentwandler. Eine ringförmige Gegenplatte 380 ist am einen Ende des Flansches 340 des eingangsseitigen Kupplungsgehäuses 326 auf einer Seite der Rückwärtskupplungsplatte 370 und den Scheiben 372 befestigt. Befestigungsringe 384 sichern die Gegenplatte 380 gegenüber axialen Bewegungen längs des eingangsseitigen Kupplungsgehäuses 326.
Zum Anlegen der Overdrive-Kupplung 304 und Rückwärtskupplung 306 besitzt eine Strömungsmitteleinrichtung einen ersten hydraulischen Kolben 386 mit einem axialen Vorsprung 388 in einer Bohrung bzw. Ausnehmung der eingangsseitigen Kupplungsnabe 312.
Der erste Kolben 386 besitzt einen axialen Zylinderteil 406, an dessen einem Ende eine Druckringplatte 408 mit einem wellenförmigen Befestigungsring 409a und Befestigungsring 409b befestigt ist. Die Druckringplatte 408 liegt zwischen der Overdrive-Kupplung 304 und der Rückwärtskupplung 306.für den Eingriff der Kupplungsplatten 354, 370 und Scheiben 356, 372. Somit ist die Druckringplatte 408 für die Overdrive-Kupplung 304 und Rückwärts-Kupplung 306 gemeinsam.
Zum Einrücken und Lösen der Underdrive-Kupplung 302 arbeitet ein zweiter hydraulischer Kolben 410 in einer Ausnehmung 412 des eingangsseitigen Kupplungsgehäuses 326. Der glatte Außendurchmesser der Nabe 314 der eingangsseitigen Kupplungsnabe 312 hat eine Nut 414, in der eine Dichtung wie ein innerer Dichtring 416 aus Kunstgummi sitzt, während der Außenumfang der Ausnehmung 412 eine Nut 418 für einen äußeren Dichtring 420 aufweist. Der zweite hydraulische Kolben 410 stößt mit einem Ende 422 an die Kupplungsplatten 342 der Underdrive-Kupplung 302. Ein ringförmiges, konisches Federhalteteil 424 ist anstoßend an einen Befestigungsring 426 angeordnet. Der Ring 426 liegt in einer Nut 428 in der axialen Verlängerung 314 der eingangsseitigen Kupplungsnabe 312. Das andere Ende des Federhalteteils 424 ist gegen den zweiten hydraulischen Kolben 410 über.Dichtmittel 430 abgedichtet. Das Federhalteteil 424 wird mit Strömungsmittel durch eine Öffnung (nicht gezeigt) im zweiten Kolben 410 aus einem Kanal (nicht gezeigt) in der eingangsseitigen Kupplungsnabe 312 gefüllt, um den Druckausgleich für den zweiten Kolben 410 zu bilden. Das Überschuß-Strömungsmittel kann am Ring 426 vorbeilecken und die Underdrive-Kupplung 302 kühlen. Federmittel wie eine Wendelfeder 432 liegen zwischen dem Federhalteteil 424 und dem zweiten Kolben 410, um den zweiten Kolben 410 zu spannen bzw. in die dargestellte, unbetätigte Lage zurückzuführen.
Am ausgangsseitigen Ende des Getriebes 100 sind im Getriebegehäuse 102 die Ausgangs- bzw. Bremskupplungen, wie die 2/4-Gangwechsel-Kupplung 308 und die Langsam/Rückwärts- Kupplung 310 untergebracht. Die Kupplung 308 besteht aus mehreren axial beabstandeten ringf örmigen Kupplungsplatten 434 und mehreren axial beabstandeten ringförmigen Kupplungsscheiben 436. Die Platten 434 und Scheiben 436 ähneln denen der Underdrive-Kupplung 302. Die Platten 434 sind in Nuten 438 von am Umfang beabstandeten und radial nach innen reichenden Kupplungsfingern 439 im Gehäuse 102 befestigt.
Die Scheiben 436 liegen in Nuten 440 eines axialen Flansches 442 der Rückwärts-Kupplungsnabe 374. Federmittel wie des Gehäuses 102 auf einer Seite der Kupplung 308. Eine Gegenringplatte 445 ist auf der anderen Seite der Kupplung 308 befestigt zwischen der Kupplung 308 und der Kupplung 310. Die Gegenplatte 445 ist für beide Kupplungen 308, 310 gemeinsam. Befestigungsringe 446, 447 sitzen im Gehäuse 102 an den Seiten der Gegenplatte 445 für deren Befestigung. Der Ring 446 ist ein schräger Ring und verhindert axiale Bewegungen der Gegenplatte 445.
Zum Einrücken der 2/4-Gangwechsel-Kupplung 308 arbeitet ein dritter Kolben 448 in einer Kammer 450 im Kolbengehäuse 452. Das Kolbengehäuse 452 ist am Gehäuse 102 mit Befestigungsmitteln (nicht gezeigt) befestigt. Der glatte Durchmesser des dritten Kolbens 448 besitzt eine Nut 454 am Außenumfang für einen äußeren Dichtring 456 und eine Nut 458 am Innenumfang für einen inneren Dichtring 460. Ein Befestigungsring 462 liegt in einer Nut 464 des Gehäuses 102 und verhindert axiale Verschiebungen des Kolbengehäuses 452.
Die Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 besteht aus mehreren axial beabstandeten ringf örmigen Kupplungsplatten 466 und mehreren axial beabstandeten ringförmigen Kupplungsscheiben 468. Die Platten 466 und Scheiben 468 ähneln denen der Underdrive-Kupplung 302. Die Platten 466 sind in Nuten 470 der Kupplungsfinger 439 innerhalb des Gehäuses 102 befestigt. Die Scheiben 468 sind in Nuten 472 am Außenumfang eines Ringrades 542 des Zahnradsystems 500 befestigt, das noch beschrieben wird.
Das Einrücken der Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 erfolgt durch einen vierten hydraulischen Kolben 474, der in einer Kammer 476 eines ringförmigen Kolbengehäuses 478 arbeitet.
Das Kolbengehäuse 478 liegt in einer Ringausnehmung 480 des Gehäuses 102 und ist in passender Weise, wie mit Bolzen 481 am Gehäuse 102 befestigt. Der glatte Durchmesser des vierten Kolbens 474 besitzt eine Nut 482 im Außenumfang für einen äußeren Dichtring 484 und eine Nut 486 am Innenumfang für einen inneren Dichtring 488. Federmittel wie eine Tellerfeder 490, ähnlich der Feder 404, liegen zwischen dem vierten Kolben 474 und dem Zahnradsystem 500, um den vierten Kolben 474 in die Ausgangslage zu drücken bzw. zurückzuführen, wenn die Kupplung - wie in der Zeichnung dargestellt - nicht betätigt ist. Ein Befestigungsring 492 hält ein Ende der Feder 490 am Getriebegehäuse 102.

ZAHNRADSYSTEM

Im Leistungsfluß ändert ein Zahnradsystem das Drehmomentverhältnis zwischen einem Eingangsglied, wie der Eingangswelle 176, und einem Ausgangsglied, wie einem Ausgangszahnrad 534, wie noch erläutert wird. Das Zahnradsystem besteht aus einem vorderen oder ersten Planetenradsatz 502 und einem axial beabstandeten, rückwärtigen oder zweiten Planetenradsatz 504. Der erste Satz 502 besitzt ein erstes Zentralrad 506. Das erste Zentralrad 506 ist am Innenumfang mit der Rückwärtskupplungsnabe 374 verbunden und ist in Lagern 376 und 378 gelagert. Ein erster Planetenradträger 508 umgibt das erste Zentralrad 506. Der erste Planetenradträger 508 besitzt mehrere am Umfang beabstandete erste Planetenräder 510 an Wellen 512. Der erste Planetenradträger 508 besitzt einen Innenteil 514, der bei 516 mit der Overdrive-Kupplungsnabe 358 vernutet ist. Ein Drucklager 517 liegt axial zwischen einem Ende des ersten Zentralrades 506 und dem Innenteil 514 des ersten Planetenradträgers 508. Dieser besitzt auch einen axialen Außenteil 518, der einen Zylinder um den ersten Planetenradsatz 502 bildet. Ein erstes Ringrad 519 umgibt den ersten Planetenradträger 508 und kämmt mit den ersten Planetenrädern 510.
Der rückwärtige oder zweite Planetenradsatz 504 besitzt ein zweites Zentralrad 520, das bei 522 mit der Welle 352 über Nuten verkeilt ist. Ein Drucklager 523 liegt axial zwischen einem Ende des Innenteils 514 des ersten Planetenradträgers 508 und dem zweiten Zentralrad 520. Ein zweiter Planetenradträger 524 umgibt das zweite Zentralrad 520. Der zweite Planetenradträger 524 besitzt mehrere am Umfang beabstandete zweite Planetenräder 526 auf Wellen 528 am zweiten Planetenradträger 524. Dieser besitzt ein Innenteil 530, das bei 532 über Nuten mit einem drehbaren Ausgangsrad 534 verbunden ist, das als Ausgangsglied des Getriebes 100 dient. Der Innenteil 530 des zweiten Planetenradträgers 524 wird von einem Lager 536 gelagert, das das zweite Zentralrad 520 umgibt. Ein Drucklager 537 liegt axial zwischen dem zweiten Zentralrad 520 und dem zweiten Planetenradträger 524. Ein Schrägtonnenlager 538 lagert den Innenteil 530 des zweiten Planetenradträgers 524 im Getriebegehäuse 102.
Der zweite Planetenradträger 524 besitzt auch einen Außenteil 540, der mit dem ersten Ringrad 519 verbunden ist. Das zweite Ringrad 542 umgibt den zweiten Planetenradträger 524 und kämmt mit den Planetenrädern 526. Das zweite Ringrad 542 ist mit dem Außenteil 514 des ersten Planetenradträgers 508 verbunden.
Der zweite Planetenradträger 524 besitzt Zähne 544 am Außenumfang des Außenteils 540. Ein ausgangsseitiger Drehzahlsensor 546 ist in eine Bohrung 548 des Gehäuses 102 eingeschraubt und besitzt ein Ende 550 im radialen Abstand gerade über den Zähnen 544 des zweiten Planetenradträgers 524. Der ausgangsseitige Drehzahlsensor 546 dient zum Messen der Umdrehungsgeschwindigkeit (pro Minute) des zweiten Planetenradträgers 524, indem die vorbeilaufenden Zähne 544 pro Zeiteinheit gemessen werden. Der Sensor 546 ähnelt dem Turbinendrehzahlsensor 320. Es wird bemerkt, daß auch andere passende Sensoren im oder nach dem Getriebe 100 verwendet werden können, um dem Getriebesteuergerät 3010 ein ausgangsseitiges Drehzahlsignal zuzuführen.
Das Ausgangszahnrad 534 ist am zweiten Planetenradträger 524 in passender Weise wie Bolzen 552 befestigt. Das Ausgangszahnrad 534 wird von einem Schrägrollenlager 554 im Gehäuse 102 gelagert. Eine rückseitige Deckelplatte 556 ist in passender Weise (nicht dargestellt) mit dem rückwärtigen oder ausgangsseitigen Ende des Gehäuses 102 verbunden und umgibt das Ausgangszahnrad 534 und das Transfergetriebe (nicht gezeigt).
Um zu verstehen, wie die Leistung von der Motorkurbelwelle 114 zum Ausgangszahnrad 534 des Getriebes 100 übertragen wird, soll nun anhand der Fig. 1C und lD die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Systeme erläutert werden.

KUPPLUNGSBETÄTIGUNG

Wie bereits erwähnt, rotiert die Eingangwelle 176 des Getriebes infolge des Drehmoments von der Motorkurbelwelle 114 über den Wandler 110 zur Eingangwelle 176. Die eingangsseitige Kupplungsnabe 312 rotiert mit der Eingangswelle 176 infolge der Keilnutenverbindung 317 der Eingangswelle 176. Das Eingangskupplungsgehäuse 326 und die Platten 342, 354 und 370 rotieren ebenfalls mit der Eingangswelle 176 infolge der Keilnutenverbindung 330 des Gehäuses 326 mit der Nabe 312 und der Keilnutverbindung der Kupplungsplatten 342, 354 und 370 mit dem Kupplungsgehäuse 326.
Zum Anlegen der Underdrive-Kupplung 308 verschiebt das hydraulische Druckmittel, das zwischen dem Gehäuse 326 und dem zweiten Kolben 410 eintritt, diesen zweiten Kolben 410 axial und drückt dabei die Feder 432 zusammen. Der zweite Kolben 410 drückt die rotierenden Kupplungsplatten 342 und die momentan gehäusefesten Scheiben 344 der Underdrive- Kupplung 302 zusammen und liefert eine Reibkraft zwischen den Platten 342 und Scheiben 344. Da das Gehäuse 326 und die Underdrive-Kupplungsplatten 342 rotieren, bringt die Reibkraft die Kupplungsscheiben 344 und die Nabe 350 zur Rotation und damit auch die Welle 352 des Zahnradsystems 500. Bei Druckmittelentlastung der Underdrive-Kupplung 302 übt die zusammengedrückte Feder 432 Kraft auf den zweiten Kolben 410 aus und führt diesen in die dargestellte ausgerückte Lage zurück.
Zum Anlegen der Overdrive-Kupplung 304 verschiebt Druckmittel, das zwischen dem ersten Kolben 386 und dem Gehäuse 326 eintritt, den ersten Kolben 386 in axialer Richtung und lenkt dabei die Feder 404 axial aus. Das Druckplattenteil 408 des ersten Kolbens 386 drückt die Kupplungsplatten 354 und Scheiben 356 der Overdrive-Kupplung 304 zusammen gegen die Gegenplatte 364 und erzeugt dazwischen eine Reibkraft. Da das Gehäuse 326 und die Overdrive-Kupplungsplatten 354 rotieren, bringt die Reibkraft auch die Overdrive-Kupplungsscheiben 356 und die Nabe 358 zum Rotieren und damit den ersten Planetenradträger 508 und das zweite Ringrad 542. Bei Druckmittelentlastung der Overdrive-Kupplung 304 bzw. des ersten Kolbens 386 drückt die ausgelenkte Feder 404 auf den ersten Kolben 386 und damit kehrt dieser in die dargestellte gelöste Lage zurück.
Zum Anlegen der Rückwärtskupplung 306 verschiebt Druckmittel, das zwischen dem ersten Kolben 386 und der Kupplungsnabe 312 eintritt, den ersten Kolben 386 in axialer Richtung und lenkt dabei die Feder 404 aus. Das Druckplattenteil 408 des ersten Kolbens 386 drückt die Kupplungsplatte 370 und die Scheiben 372 der Rückwärtskupplung 306 zusammen und gegen die Gegenplatte 380 und erzeugt eine Reibkraft dazwischen. Da das Kupplungsgehäuse 326 und die Rückwärtskupplungsplatte 370 rotieren, bringt die Reibkraft die Rückwärtskupplungsscheiben 372 und die Nabe 374 zum Rotieren und damit auch das erste Zentralrad 506. Bei Druckmittelentlastung der Rückwärtskupplung 306 bzw. des ersten Kolbens 386 drückt die ausgelenkte Feder 404 auf den Kolben 386 und führt damit diesen in die gelöste, dargestellte Lage zurück.
Am Ausgangsende des Getriebes 100 dienen die 2/4-Gangwechsel-Kupplung 308 und die Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 zum drehfesten Halten eines bestimmten Zahnradelementes des Systems 500, indem es am gehäusefesten Getriebegehäuse 102 festgelegt wird. Zum Anlegen der 2/4-Gangwechsel-Kupplung 308 verschiebt Druckmittel, das zwischen dem dritten Kolbengehäuse 452 und dem dritten Kolben 448 eintritt, den dritten Kolben 448 in axialer Richtung und lenkt dabei die platten 434 und Scheiben 436 der Kupplung 308 zusammen und gegen die Gegenplatte 445 und erzeugt so eine Reibkraft dazwischen. Da die 2/4-Kupplungsplatten 434 nicht rotieren bzw. gehäusefest sind, da sie am Gehäuse 102 festgelegt sind, hält die Reibkraft die Kupplungsscheiben 436 gehäusefest und damit auch den Flansch 442, die Rückwärtsnabe 374 und das erste Zentralrad 506. Bei Druckmittelentlastung der Kupplung 308 bzw. des dritten Kolbens 448 drückt die kehrt dieser in die dargestellte Lösestellung zurück.
Um die Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 anzulegen, verschiebt das Druckmittel, das zwischen dem vierten Kolbengehäuse 476 und dem vierten Kolben 474 eintritt, den vierten Kolben 474 in axialer Richtung und lenkt damit die Feder 490 aus. Der vierte Kolben 474 drückt die Kupplungsplatten 466 und Scheiben.468 der Kupplung 310 zusammen gegen die Gegenplatte 445 und erzeugt dazwischen eine Reibkraft. Da die Langsam/Rückwärts-Kupplungsplatten 466 gehäusefest gehalten sind, da sie mit dem Getriebegehäuse 102 verbunden sind, hält die Reibkraft die Kupplungsscheiben 468 gehäusefest und damit auch das zweite Ringrad 542 und den ersten Planetenradträger 508. Bei Druckmittelentlastung der Kupplung 474 bzw. des Kolbens 474 drückt die ausgelenkte Feder 490 auf den vierten Kolben 474 und damit kehrt dieser in die dargestellte Lösestellung zurück.

ARBEITSWEISE DER PLANETENSÄTZE

In der Leerlaufstellung N bzw. Parkstellung P rotiert die Eingangswelle 176, die an die Turbine 128 angeschlossen ist, frei mit der Motorkurbelwelle 114. Da die eingangsseitige Kupplungsnabe 312 ebenfalls mit der Eingangswelle 176 verbunden ist, rotiert die Kupplungsnabe 312 und bringt so das Kupplungsgehäuse 326 mit den Kupplungsplatten 342, 354 und 370 zur freien Rotation mit der Kurbelwelle 114.
Soll das Getriebe 100 im ersten Gang arbeiten, so werden die Underdrive-Kupplung 302 und die Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 betätigt. Druckmittel verschiebt den zweiten Kolben 410 in axialer Richtung weg vom Wandler 110 und die Platten 342 und Scheiben 344 der Kupplung 302 rücken ein. Dieser Eingriff bringt die Underdrive-Kupplungsnabe 350 zum Rotieren und damit auch die Getriebewelle 352. Da das zweite Zentralrad 520 bei 522 mit der Getriebewelle 352 verkeilt ist, bringt die Drehung der Getriebewelle 352 das zweite Zentralrad 520 zur Rotation. Da die Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 durch Anlegen der Platten 466 an die Scheiben 468 eingerückt wird, hält dies das zweite Ringrad 542 gehäusefest. Da das zweite Ringrad 542 mit dem ersten Planetenradträger 508 verbunden ist, wird dieser gehäusefest gehalten. Demzufolge bringt die Rotation des zweiten Zentralrades 520 die zweiten Planetenräder 528 und den zweiten Planetenradträger 524 zur Rotation. Da das Ausgangszahnrad 534 bei 532 mit dem zweiten Planetenradträger 524 verkeilt ist, bringt die Rotation des zweiten Planetenradträgers 524 das Ausgangszahnrad 534 zum Rotieren. Da der zweite Planetenradträger 524 rotiert, dreht sich auch das erste Ringrad 519 und damit rotieren die ersten Planetenräder 510 und das erste Zentralrad 506 frei im ersten Gang. Das Ausgangszahnrad 534 überträgt dann das Drehmoment vom zweiten Planetenradträger 524 an das Transfergetriebe (nicht dargestellt). Soll das Getriebe 100 im zweiten Gang arbeiten, so werden die Underdrive-Kupplung 302 und die 2/4-Gangwechsel-Kupplung 308 angelegt. Wiederum rotiert die Underdrive-Kupplungsnabe 350 wie vorbeschrieben und damit die Getriebewelle 352. Damit rotiert auch das zweite Zentralrad 520. Wird die Gangwechselkupplung 308 durch Anlegen der Kupplungsplatten 434 an die Scheiben 436 eingerückt, so werden der Flansch 442, die Rückwärtskupplungsnabe 374 und das erste Zentralrad 506 stationär gehalten. Da das Getriebe 100 im ersten Gang arbeitete, rotierten das erste Ringrad 519 und der zweite Planetenradträger 524 mit der Abtriebsdrehzahl. Aüch das erste Zentralrad 506 rotierte frei. Hält man das erste Zentralrad 506 fest, so erhöhen die ersten Planetenräder 510 und der erste Planetenradträger 508 die Drehzahl. Somit rotieren das erste Zentralrad 519, der zweite Planetenradträger 524 und das Ausgangszahnrad 534 mit höherer Drehzahl als im ersten Gang.
Soll das Getriebe 100 im dritten Gang arbeiten, so werden die Underdrive-Kupplung 302 und die Overdrive-Kupplung 304 eingerückt. Wiederum bringt das Einrücken der Underdrive- Kupplung 302 das zweite Zentralrad 520 in der vorgenannten Weise zum Rotieren. Sobald die Overdrive-Kupplung 304 durch Anlegen der Kupplungsplatten 354 und Scheiben 356 der Kupplung 304 einrückt, rotiert die Overdrive-Kupplungsnabe 358 und damit der erste Planetenradträger 508 infolge der Keilnutverbindung bei 516. Da der erste Planetenradträger 508 rotiert, rotieren auch die ersten Planetenräder 510, das erste Zentralrad 506 und das zweite Ringrad 542. Somit rotieren die zweiten Planetenräder 526 des zweiten Planetenradträgers 524 und damit rotiert das Ausgangszahnrad 534 mit der Eingangsdrehzahl bzw. einer höheren Drehzahl als im zweiten Gang.
Soll das Getriebe 100 im vierten Gang arbeiten, so werden die Overdrive-Kupplung 304 und die 2/4-Gangwechsel-Kupplung 308 eingerückt. Das Einrücken der Overdrive-Kupplung 304 bringt die Overdrive-Kupplungsnabe 358 zum Rotieren, wie bereits erläutert wurde. Die Drehung der Overdrive-Kupplungsnabe 358 bringt den ersten Planetenradträger 508 und das zweite Ringrad 542 zur Drehung. Das Einrücken der 2/4- Gangwechsel-Kupplung 308 hat zur Folge, daß der Flansch 442, die Rückwärts-Kupplungsnabe 374 und das erste Zentralrad 506 in der beschriebenen Weise gehäusefest gehalten werden. Somit bringt die Drehung des ersten Planetenradträgers 508 die ersten Planetenräder 510, das erste Ringrad 519 und das zweite Ringrad 542 zur Rotation. Die Drehung des ersten und zweiten Ringrades 519 und 542 bringt die zweiten Planetenräder 526 und den zweiten Planetenradträger 524 zur Rotation und damit rotiert das Ausgangszahnrad 534 mit einer höheren Drehzahl als im dritten Gang.
Soll das Getriebe 100 im Rückwärtsgang arbeiten, so werden die Rückwärtskupplung 306 und die Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 eingerückt. Die Rückwärtskupplung 306 wird durch Anlegen der Kupplungsplatte 370 an die Scheiben 372 eingerückt. Dieses Anlegen bringt die Rückwärts-Kupplungsnabe 374 zur Rotation und damit dreht das erste Zentralrad 506. Das Einrücken der Langsam/Rückwärts-Kupplung 310 hat zur Folge, daß der erste Planetenradträger 508 und das zweite Ringrad 542 in der beschriebenen Weise gehäusefest gehalten werden. Somit dreht das erste Zentralrad 506 die ersten Planetenräder 510, die wiederum das erste Ringrad 519 rückwärts antreiben. Die Rotation des ersten Ringrades 519 bringt den zweiten Planetenradträger 524 und die zweiten Planetenräder 526 zur Rotation und damit dreht das Ausgangszahnrad 534 in einer im Vergleich zu den anderen Gängen umgekehrten Drehrichtung. Die Rotation der zweiten Planetenräder 526 bringt auch das zweite Zentralrad 520 zur freien Rotation.

KUPPLUNGSGEGEN- UND -EINRÜCKPLATTEN

In Fig. 1C sind die Gegenplatte 380 und die Druckplatte 408 dargestellt. Die Erfindung zeichnet sich durch eine Art Stege, wie einen ringförmigen Steg 380a, aus, der radial am Außenumfang der Gegenplatte 380 beabstandet und mit der Gegenplatte 380 an wenigstens einer Umfangsstelle verbunden ist, sowie einen ringförmigen Steg 408a, der am Außenumfang der Druckplatte 408 radial beabstandet und mit der Druckplatte 408 an wenigstens einer Umfangsstelle verbunden ist. Die Stege 380a und 408a dienen zum Vergrößern der axialen Festigkeit, um ein Ausweichen der Kupplung zu begrenzen. Die Gegenplatte 380 und die Druckplatte 408 halten Belastungen aus, die ein Kräftemuster erzeugen, wie es bei einer Tellerfeder anzutreffen ist (d.h. es wird eine Momentenfamilie längs der Radialrichtung erzeugt).
Die Kupplungseinrückkammern 618, 620, 622, 624 und 626 sind auch in den Fig. 1B, 1C und 1D angegeben. Das hydraulische System 600 beinhaltet auch ein Underdrive-Element bzw. ein Kupplungsmagnetventil 630, ein Overdrive-Kupplungsmagnetventil 632, ein Magnetventil 634 für die 2/4-Gangwechsel- Kupplung und ein Magnetventil 636 für die Langsam/Rückwärts-Kupplung, wie sie alle in Fig. 1D dargestellt sind. Die Magnetventile 630, 632, 634 und 636 steuern die Druckmittelbeaufschlagung der zugehörigen Kupplungseinrückkammern 618, 620, 624 und 626.

Claims

1. Fahrzeuggetriebe-Anordnung mit mindestens vier Vorwärtsgängen und mindestens einem Rückwärtsgang, die aufweist:

ein Getriebegehäuse (102);

ein drehbares Eingangsteil (176);

ein Ausgangsteil (104);

ein Zahnradgetriebe zum Ändern des Drehmomentverhältnisses zwischen dem Eingangs- und Ausgangsteil, wobei das Zahnradgetriebe einen ersten Planetenradsatz (502) und einen zweiten vom ersten axial beabstandeten Planetenradsatz (504) aufweist;

der erste Planetenradsatz ein erstes Zentralrad (506), ein erstes Ringrad (519) und einen ersten Planetenradträger (508) mit mehreren am Umfang beabstandeten ersten Planetenrädern (510) aufweist, die zwischen dem ersten Zentralrad und dem ersten Ringrad angeordnet sind;

der zweite Planetenradsatz ein zweites Zentralrad (520), ein zweites Ringrad (542) und einen zweiten Planetenradträger (524) mit mehreren am Umfang beabstandeten zweiten Planetenrädern (526) aufweist, die zwischen dem zweiten Zentralrad und dem zweiten Ringrad angeordnet sind;

das erste Ringrad (519) und der zweite Planetenradträger (524) miteinander verbunden sind;

der erste Planetenradträger (508) und das zweite Ringrad (542) miteinander verbunden sind;

wobei eine erste Kupplungsanordnung (302) nach Wahl das Eingangsteil (126) mit dem zweiten Zentralrad (520) kuppelt, eine zweite Kupplungsanordnung (304) nach Wahl das Eingangsteil (176) mit dem ersten Planetenradträger (508) kuppelt, eine dritte Kupplungsanordnung (306) nach Wahl das Eingangsteil mit dem ersten Zentralrad (506) kuppelt, eine erste Bremsanordnung (308) nach Wahl das erste Zentralrad (506) mit dem Getriebegehäuse (102) kuppelt, und eine zweite Bremsanordnung (310) nach Wahl den ersten Planetenradträger (508) und das zweite Ringrad (542) mit dem Getriebegehäuse (102) kuppelt; und

ein Ausgangsteil (534) mit dem Planetenradträger (524) fur eine gleichzeitige Drehung verbunden ist, gekennzeichnet durch nicht mehr als die genannten drei Kupplungsanordnungen (302, 304, 306), um nach Wahl das drehbare Eingangsteil (176) mit vorbestimmten Rädern des Zahnradgetriebes (502, 504) zu kuppeln und mit nicht mehr als den beiden genannten Bremsanordnungen (308, 310), um nach Wahl vorbestimmte Zahnräder des Zahnradgetriebes mit dem Getriebegehäuse (102) zu kuppeln;

durch ein erstes Kolbenbauteil (386), das aus einer Lösestellung axial in einer Richtung zur Betätigung der zweiten Kupplungsanordnung (304) und in Gegenrichtung axial zur Betätigung der dritten benachbarten Kupplungsanordnung (306) bewegbar ist, und durch ein zweites Kolbenbauteil (410), das axial aus einer Lösestellung in einer Richtung zur Betätigung der ersten Kupplungsanordnung (302) bewegbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Flanschbauteil (540), das zwischen dem ersten Ringrad (519) und dem zweiten Planetenradträger (524) verbindend vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Flanschbauteil (518) zur Verbindung des ersten Planetenradträgers (508) mit dem zweiten Ringrad (542).