DE69206050T2

DE69206050T2 - Quereingebauter Antrieb mit Automatik-Schaltvorrichtung an einem Ende.

Info

Publication number: DE69206050T2
Application number: DE1992606050
Authority: DE
Inventors: Michel Buannec; Jacques Mercier
Original assignee: Renault SA
Current assignee: Renault SA
Priority date: 1991-06-07
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 2012-06-06
Also published as: FR2677422B1; ES2079815T3; DE69206050D1; EP0517604B1; FR2677422A1; EP0517604A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Automatik-Getriebe, die einen Drehmoment-Wandler aufweisen, der unmittelbar von dem Motor des Fahrzeugs angetrieben wird und einem Umlaufgetriebe zugeordnet ist, das mittels Bremsen und Kupplungen gesteuert wird. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Automatik-Schaltgetriebe, das in eine querliegende Antriebsgruppe (GMP) eingebaut werden soll.
Es lassen sich zwei gewichtige Tendenzen bei der Entwicklung der Kraftübertragungen bei Automobilen unterscheiden, nämlich der überwiegende Einsatz querliegender Antriebsgruppen bei Fahrzeugen der oberen Preisklasse und die zunehmenden Anforderungen in Sachen Treibstoffverbrauch und Laufruhe.
Auf dem Gebiet der Automatik-Getriebe führt diese Doppeltendenz zu zunehmenden Konstruktionsproblemen, da gleichzeitig:
- die zu übertragenden Drehmomente mit zunehmender Preisklasse ansteigen;
- die Erfordernis eines fünften Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnisses immer dringlicher wird, um die erwarteten Fahrleistungen hinsichtlich des Verbrauchs und der Laufruhe zu gewährleisten;
- die Länge der Kraftübertragung ist durch die querliegende Anordnung der GMP ernsthaft begrenzt.
Zur Lösung dieser Konstruktionsprobleme wurden unterschiedliche Lösungen vorgeschlagen, unter denen man erwähnen kann:
- die klassische Anordnung eines automatischen Getriebes, bei der der Drehmoment- Wandler und das Umlaufgetriebe koaxial sind, wie insbesondere in der Offenlegung FR- A-2.454.567 der Anmelderin gezeigt: das in dieser Offenlegung beschriebene Umlaufgetriebe ermöglicht die Gewinnung von vier Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnissen und eines Rückwärtsgang-Übersetzungsverhältnisses aufgrund der Kombination von drei Kupplungen und zwei Feststellungseinrichtungen.
- das von gewissen amerikanischen Konstrukteuren verwendete Konzept zur Ankoppllung von V-Motoren: Wandler, Pumpe und hydraulischer Verteiler am Ende des Motors, Übertragung von Bewegung zwischen Turbine und Sekundärwelle mittels geräuscharmer Steuerkette, Austritt der Bewegung zu den konzentrischen Rädern an der Sekundärwelle und der gesamten mechanischen Einheit über Planetenachse, wobei die gesamte mechanische Einheit hinter dem Motor und parallel zu ihm angeordnet ist. Außer einer nicht abzustreitenden Komplexität bringt dieses Konzept eine sehr kurze linksliegende Kraftübertragung und Befestigungsschwierigkeiten des Getriebes am Motor mit sich, was gegebenenfalls zu Schwingungsproblemen führen kann.
- das von japanischen Herstellern umgesetzte Konzept, das darin besteht, die mechanischen Bestandteile - Planetengetriebe und Umschaltmechanismus - zwischen der Primär- und Sekundärgetriebewelle zu verteilen: diese Anordnung führt auf wirkungsvolle Weise zu einer geringen Getriebelänge, jedoch unter Inkaufnahme mechanischer Redundanz, was zu einer großen Komplexität führt: ein derartiges Getriebe mit nur vier Übersetzungsverhältnissen weist üblicherweise vier Bremsen, drei Kupplungen und drei freilaufende Räder auf, wohingegen das technische Minimum nur drei Kupplungen und zwei Bremsen (oder zwei Kupplungen und drei Bremsen) erfordert. Aus der Veröffentlichung US-A-5.013.289 ist hingegen eine andere, dieses Konzept veranschaulichende Automatik-Getriebe-Architektur bekannt, mit der man sechs Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnisse und ein Rückwärtsgang-Übersetzungsverhältnis durch das Zusammenwirken von fünf Umschaltelementen gewinnen kann. Dieses Automatik-Getriebe mit parallelen Achsen hat hierfür zwei von seiner Sekundärachse getragene Planetengetriebe, deren jeweilige Zentralräder mechanisch verbunden sind, so wie der Satellitenträger des ersten und der Kranz des zweiten, während der Satellitenträger des zweiten ein Abwärtsritzel auf dem Differential der Kraftübertragung antreibt.
Die Nachteile der oben angeführten Lösungen werden natürlich verstärkt, wenn man ein Getriebe mit fünf oder sechs Übersetzungsverhältnissen ins Auge faßt, wie z.B. bei der US-A-5.013.289, was soweit führt, daß sie bei gewissen, eingeschränkteren Fahrzeug- Architekturen undurchführbar werden.
Um die mit diesen bekannten Lösungen verbundenen Nachteile zu beseitigen, ist es eine Aufgabe der Erfindung, die gedankliche Einfachheit eines Getriebes am Ende sowie eine sehr geringe Gesamtlänge zu vereinen, wobei jedoch eine große Flexibilität für die mehrstufige Anordnung ermöglicht wird: dieser letztgenannte Punkt ist ganz besonders interessant, da ein wohlbekannter Nachteil der Automatik-Getriebe mit Planetengetriebe darin besteht, daß sie keine Wahlmöglichkeit für die mehrstufige Anordnung anbieten, sobald das Basis-Planetengetriebe bestimmt ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung querliegender Bauart in Endstellung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich klar und deutlich aus der folgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung, wobei;
- Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung darstellt;
- Fig. 2 eine Ausführung dieser Vorrichtung zeigt;
- Fig. 3 eine weitere Ausführung dieser Vorrichtung zeigt;
- Fig. 4 die Umschalttabelle der Vorrichtung explizit darstellt; und
- Fig. 5 das Ravigneaux-Nomogramm der erfindungsgemäßen kinematischen Anordnung bildet.
Das spezielle Ausführungsbeispiel dieser Beschreibung zeigt eine Anwendung der Erfindung, die um eine Anpassung eines Planetengetriebes vom Typ Ravigneaux I konstruiert ist. Selbstverständlich stellt diese Anwendung keine Einschränkung dar, und die der Erfindung zugrunde liegenden Konstruktionsprinzipien ließen sich mutatis mutandis auf jede Art von Planetengetriebe, das zu denjenigen eines Ravigneaux I analoge kinematische Verbindungen herstellt, d.h. auf jedes System mlt vier Wellen anwenden, von denen drei mit dem Eingang des Getriebes mittels Kupplungen verbunden sind und die vierte Welle mit dem Ausgang verbunden ist.
In Fig. 1 erkennt man, daß auf der Primärachse 3, die in die Achse der Kurbelwelle des Motors 3, übergeht, der Wandler 1, gegebenenfalls die nicht abgebildete Grundlastpumpe sowie die Gruppe der Umschaltelemente 14, 15, 16, 17, 18, 19 zusammen angeordnet sind. Auf der Sekundärachse 4 findet man das Ravigneaux-I-Getriebe 5, das, wie man weiß, ein erstes Zentralrad P&sub1; 6 aufweist, das mit einem kurzen Satelliten 22 verzahnt ist, der seinerseits mit einem langen Satelliten 23 verzahnt ist. Letzterer ist einerseits mit dem Zentralrad P&sub2; 7, andererseits mit dem Ausgangskranz 24 des Planetengetriebes verzahnt. Der Kranz 24 ist mit dem Antriebsritzel 20 der Enduntersetzung verbunden, die ebenfalls einen mit dem Differential 25 gekoppelten Kranz 21 aufweist.
Die Zentralräder P&sub1; 6 und P&sub2; 7 sind jeweils über koaxiale Achsen mit zwei Ritzeln 9 und 10 verbunden, während der Satellitenträger 8, auf dessen Achsen die Satelliten 6 und 23 drehbar gelagert sind, an seinem Rand eine zylindrische Spiralverzahnung 26 aufweist. Die Zapfen 9, 10 und 26 sichern die Verbindung der verschiedenen Teile des Planetengetriebes 5 mit den geeigneten Umschaltelementen, die auf der Primärachse 3, wie soeben beschrieben, angeordnet sind.
Die Bewegung tritt aus dem Brückenwandler 1 über die Turbinenwelle 2 aus, welche die Naben 28, 29 und 27 von drei Kupplungen E&sub1;, E&sub2; und E&sub3; 17, 18, 15 trägt. Die Kupplung E&sub3; 15 verbindet somit über das mit dem Ritzel 26 verzahnte Ritzel 13 die Turbinenwelle 2 mit dem Satellitenträger 8. Die Kupplung E&sub1; 17 verbindet wiederum mittels des mit dem Ritzel 9 verzahnten Ritzels 12 die Turbinenwelle 2 mit dem Zentralrad P&sub1; 6. Die Nabe 28 der Kupplung E&sub1; 17 ist mit der Nabe 29 der Kupplung E&sub2; 18 verbunden, die hierdurch, wenn sie zusammengedrückt wird, die Turbinenwelle 2 mit dem Zentralrad P&sub1; 6 über das Räderwerk 11 verbindet, das an der Glocke 29' der Kupplung E&sub2; 18 befestigt ist und mit dem Ritzel 10 verzahnt ist. Übrigens können die Glocke 29' der Kupplung E&sub2; 18 und somit das Räderwerk 11 auf einer Geschwindigkeit von Null gehalten werden, und zwar mit Hilfe der Bremse F&sub2; 19, die, wenn sie zusammengedrückt wird, die beiden mit dem Gehäuse 30 der Kraftübertragung verbindet.
Auf ähnliche Weise können die Glocke der Kupplung E&sub3; 15 und das Ritzel 13 auf einer Geschwindigkeit von Null gehalten werden, und zwar mit Hilfe des freilaufenden fakultativen Rades, 16 und der Bremse F&sub1; 14, die, wenn sie aktiviert werden, 13 und 15 mit dem Gehäuse 30 der Kraflübertragung verbinden. Anhand der bisherigen Beschreibung sieht man somit, daß die kinematischen Verbindungen eines Ravigneaux-I-Getriebes mittels der Drehmomente von Ritzeln 10 und 11, 9 und 12 sowie 13 und 26 vollkommen hergestellt sind.
Die Verhältnisse dieser Ritzel- oder Abstiegsritzel-Drehmomente sind je nach Bedarf innerhalb der Konstruktionsgrenzen einstellbar; während bei einem herkömmlichen Automatik-Getriebe die mehrstufige Anordnung streng festgelegt ist - und hinsichtlich des Fahrkomforts und der Anpassung an die Motorkenndaten nicht immmer auf die glücklichste Weise - wird daher aufgrund der Verhältnisse der beiden elementaren Getriebe, die das Ravigneaux-I-Getriebe zusammensetzen, durch die erfindungsgemäße kinematische Anordnung wegen der Einsteflung der Verhältnisse der unterschiedlichen Verbindungsritzel-Getriebe die Korrektur und die Optimierung der Basis-Mehrstufenanordnung ermöglicht, die durch das Ravigneaux-I-Getriebe vorgegeben wird. Diese Möglichkeit liefert eine Lösung gegenüber dem sehr allgemeinen Vorwurf daß herkömmliche Automatik-Getriebe nur feste und meistens nicht sehr gut angepaßte Mehrstufenanordnungen bereitstellen.
Bei der Ausführung der Erfindung gemäß Fig. 2 ist die zweite Feststellungseinrichtung F&sub2; 19 zur Sekundären der Gangschaltung überführt, wodurch verhindert wird, daß die Verzahnung der statischen Reaktionskraft ausgestzt wird, wenn die zweite Einrichtung F&sub2; 19 zusammengedrückt wird.
Bei der Ausführung der Erfindung gemäß Fig. 3 ist ein Teil des Umschalt-Mechanismus zur Sekundären 4 der Gangschaltung überführt. Diese Ausführung weist die Besonderheit auf, daß sie nur zwei Abstiegsgetriebe 10, 13 anstelle von dreien benötigt und daß sie zu einer kürzeren Primären 3 und einer längeren Sekundären 4 als denjenigen der Ausführungsform von Fig. 1 führt, was gegebenenfalls für gewisse Fahrzeugarchitekturen besser ausgelegt werden kann. In dem Ravigneaux-Nomogramm sind daher die Punkte E&sub1; und E&sub2; notwendigerweise auf derselben Ordinate.
Fig. 4 zeigt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gangschaltung es ermöglicht, sechs Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnisse und ein Rückwärtsgang-Übersetzungsverhältnis zu gewinnen. Das erste Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis wird gewonnen, indem man die erste Kupplung E&sub1; zusammendrückt und die erste Feststellungseinrichtung F&sub1; betätigt, während das Eingreifen des freilaufenden Rades RL nicht zwingend erforderlich ist. Das zweite Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis entspricht dem gleichzeitigen Zusammendrücken der zweiten und der dritten Kupplung E&sub2;, E&sub3;. Das dritte Übersetzungsverhältnis gewinnt man, indem man gleichzeitig die erste und die zweite Kupplung E&sub1;, E&sub2; zusammendtückt, das vierte Übersetzungsverhältnis, indem man gleichzeitig die erste und die dritte Kupplung E&sub1;, E&sub3; zusammendrückt, und das fünfte Übersetzungsverhältnis, indem man gleichzeitig die zweite und die dritte Kupplung E&sub2;, E&sub3; zusammendtückt. Schließlich führt das Zusammendrücken der dritten Kupplung E&sub3; und die Betätigung der zweiten Feststellungseinrichtung F&sub2; zur Einschaltung des sechsten Übersetzungsverhältnisses, während das Zusammendrücken der zweiten Kupplung E&sub2; und die Betätigung der ersten Feststellungseinrichtung F&sub1; dem Rückwärtsgang entspricht.
Anhand von Fig. 5, die das Ravigneaux-Nomogramm der erfindungsgemäßen kinematischen Anordnung auf sehr herkömmliche Weise darstellt, sei herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung:
- es gestattet, theoretisch sechs Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnisse und ein Rückwärtsgang-Übersetzungsverhältnis in Übereinstimmung mit der in Fig. 4 explizit dargestellten Umschalttabelle zu gewinnen;
- äquivalent zu einem Getriebe in Endstellung mit vier Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnissen ist, wenn die Verhältnisse der Abstiegsgetriebe alle gleich sind (die Verhältnisse 3, 4 und 5 werden mit dem Wert 1 gleichgesetzt, wobei die Punkte E&sub1;, E&sub2; und E&sub3; dieselbe Ordinate in dem Nomogramm haben);
- es gestattet, fünf Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnisse mit der gewünschten Mehrstufenanordnung zu gewinnen, indem man die Verhältnisse der Abstiegsgetriebe auf geeignete Weise einstellt und man das eine oder das andere der angegebenen Verhältnisse 4, 5 oder 6 der Umschalttabelle je nach Mehrstufenanordnung und den gewünschten Umschaltungen entfernt, d.h. nicht verwendet.
Man sieht übrigens auch, daß, wenn die Wahl des Verhältnisses des Getriebes 10, 11 einem Schnellgang (Overdrive) entspricht, das Eingangsmoment des Planetengetriebes 5 an dem ersten Verhätnis um das Verhältnis des Schnellgangs verringert wird, wodurch ermöglicht wird, die Kapazität des Getriebes - bezogen auf das Planetengetriebe - durch einfache Wahl der Verhältnisse der Abstiegsgetriebe zu erhöhen.

Claims

1. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung, mit querliegender Bauart in Endstellung, die im Innern eines Gehäuses (30) eine mit der Ausgangsachse des Motors ausgerichtete Primärachse (3) aufweist und einen hydraulischen Wandler (1) trägt, der eine parallel zur Primärachse verlaufende Sekundärachse (4) antreibt, die ihrerseits ein Umlaufgetriebe (5) trägt, das mehreren Umschaltelementen zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufgetriebe (5) einen Satellitenträger (8) und ein erstes Zentralrad P&sub1; (6) aufweist, das mit einem kurzen Satelliten (22) verzahnt ist, der seinerseits mit einem langen Satelliten (23) in Eingriff ist, der einerseits mit einem zweiten Zentralrad P&sub2; (7) und andererseits mit dem Ausgangskranz (24) des Umlaufgetriebes (5) verzahnt ist.

2. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskranz (24) des Umlaufgetriebes (5) mit dem Antriebsritzel (20) eines mit dem Differential (25) gekoppelten Enduntersetzungskranzes (21) verbunden ist.

3. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Zentralrad (6, 7) auf zwei koaxialen Wellen (4', 4") befestigt sind, die mit der Sekundärachse (4) ausgerichtet sind.

4. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Zentralrad P&sub1; und P&sub2; (6, 7) und der Satellitenträger (8) über Verbindungsritzel (9, 10, 26) mit den geeigneten Umsehaltelementen verbunden sind, die auf der Ausgangswelle des Drehmomentwandlers (2) oder der Turbinenwelle angeordnet sind, die mit der Primärachse (3) ausgerichtet ist.

5. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltelemente aus einer ersten Kupplung E&sub1; (17), einer zweiten Kupplung E&sub2; (18), einer dritten Kupplung E&sub3; (15), die jeweils eine Nabe (28, 29, 27) und eine Kupplungsglocke (28', 29', 27') aufweisen, sowie aus einer ersten Bremse F&sub1; (14), einer zweiten Bremse F&sub2; (19) und einem freilaufenden Rad RL bestehen.

6. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit der Umschaltelemente (14, 15, 16, 17, 18, 19) von der Primärachse (3) getragen wird.

7. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit der Umschaltelemente (14, 15, 16, 17, 18) von der Primärachse (3) getragen wird, mit Ausnahme der zweiten Feststellungseinrichtung F&sub2; (19), die sich auf der Sekundärachse (4) befindet.

8. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feststellungseinrichtung F&sub1; (14), das freilaufende Rad RL (16) und die dritte Kupplung E&sub3; (15) auf der Primärachse angeordnet sind, während die erste und die zweite Kupplung E&sub1; (17), E&sub2; (18) sowie die zweite Feststellungseinrichtung F&sub2; (16) von der Sekundärachse (4) getragen werden.

9. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenwelle (2) die Nabe (17') der ersten Kupplung E&sub1;(17) trägt, um die Turbinenwelle (2) mit dem ersten Zentralrad P&sub1; (6) zu verbinden.

10. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenwelle (2) die Nabe (27) der dritten Kupplung E&sub3; (15) trägt, um die Turbinenwelle (2) mit dem Satellitenträger (8) zu verbinden.

11. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (28) der ersten Kupplung E&sub1; (17) mit der Nabe (29) der zweiten Kupplung E&sub2; (18) verbunden ist, welche in der zusammengedrückten Stellung die Turbinenwelle (2) mit dem zweiten Zentralrad P&sub2; (7) verbindet.

12. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke (29') der zweiten Kupplung E&sub2; (18) mittels der zweiten Bremse F&sub2; (19) festgestellt werden kann, um sie mit dem Gehäuse (30) zu verbinden.

13. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke (17) der dritten Kupplung E3 (15) gegenüber dem Gehäuse (30) mittels der ersten Bremse F 1(14) und/oder des freilaufenden Rads RL (16) festgestellt werden kann.

14. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichent, daß das erste Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis durch Zusammendrücken der ersten Kupplung E&sub1; (17) und gegebenenfalls durch Feststellung des Satellitenträgers gegenüber dem Gehäuse mittels des freilaufenden Rads RL (16) gewonnen wird.

15. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein zweites Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis aufweist, das durch Zusammendrücken der ersten Kupplung E&sub1; (17) und Feststellung der zweiten Bremse F&sub2; (19) gewonnen wird.

16 Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein drittes Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis aufweist, das durch Zusammendrücken der ersten und der zweiten Kupplung E&sub1;, E&sub2; (17, 18) gewonnen wird

17. Vorrichtung zur automatischen Gangschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein viertes Vorwärtsgang-Übersetzungsverhältnis aufweist, das durch Zusammendrücken der ersten und der dritten Kupplung E&sub1;, E&sub3; (17, 15) gewonnen wird.