DE3331266C2

DE3331266C2 -

Info

Publication number: DE3331266C2
Application number: DE3331266A
Authority: DE
Inventors: Fujio Hachioji Tokio/Tokyo Jp Makita
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1982-08-31
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1988-02-18
Also published as: US4567969A; GB2129510A; GB8323050D0; JPS5940048A; DE3331266A1; GB2129510B

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Getriebe ist aus der DE-OS 30 39 703 be kannt. Bei dieser Anordnung wird ein Anfahren im zweiten Gang gesperrt, wenn die Kupplung zu heiß ist. Darüber hinaus wird ein Warnsignal abgegeben. Dies führt jedoch bei unerfahrenen Kraftfahrern nur dazu, daß der Abschlepp dienst in der Auffassung angerufen wird, daß ein irrepa rabler Fehler vorläge, obwohl das Fahrzeug in einer anderen Getriebestufe durchaus noch betriebsbereit wäre.

Ausgehend vom obengenannten Stand der Technik ist es Auf gabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß beim Anfah ren des Fahrzeugs eine den momentanen Betriebsbedingun gen des Antriebsmotors angepaßte Getriebestufe automatisch ausgewählt und angesteuert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentan spruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand von Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt eines Getriebes mit einer Elektromagnetpulverkupplung,

Fig. 1a eine Darstellung eines Gangschaltmusters in dem Getriebe der Fig. 1,

Fig. 2 eine Darstellung eines Schalthebels und eines Teils der Schalteinrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3 und ein Blockschaltbild einer elektrischen Regelanordnung,

Fig. 5 ein Schaltbild einer elektrischen Regelschaltung in der Anordnung der Erfindung,

Fig. 6 ein Blockschaltbild der Anordnung,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Antriebsdreh moment und

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Änderung des Kupp lungsstroms in der Anordnung.

In Fig. 1 ist eine Elektromagnetpulverkupplung all gemein mit 1 bezeichnet. Ein Vierganggetriebe 2 steht in Wirkverbindung mit der Kupplung 1, die wiederum mit einer Enduntersetzungsvorrichtung 3 verbunden ist.

Die Elektromagnetpulverkupplung 1 ist in einem Kupplungs gehäuse vorgesehen und enthält eine Antriebsplatte 5, die an dem Ende der Kurbelwelle 4 des (nicht dargestellten) Verbrennungsmotors befestigt ist, ein ringförmiges Antriebs organ 7, das an der Antriebsplatte 5 befestigt ist, eine Kupplungsspule 6, die in dem Antriebsorgan 7 vorgesehen ist, und ein Abtriebsorgan 9, das durch eine Keilverzahnung an einer Eingangswelle 8 des Getriebes 2 befestigt ist, wobei ein Spalt 10 zu dem Antriebsorgan 7 freibleibt. Pulver aus magnetischem Material ist in einer Pulverkammer 11 vor gesehen. Eine Kappe 12 ist an dem Antriebsorgan 7 befestigt. Die Kappe 12 hat einen zylindrischen Teil koaxial mit der Ein gangswelle 8, auf dem Schleifringe 13 befestigt sind. Die Schleifringe 13 sind mit der Spule 6 durch Leitungen ver bunden und Bürsten 14 sind gegen die Schleifringe 13 gedrückt.

In dem Getriebe 2 sind Zahnradsätze für den ersten bis vierten Gang vorgesehen. Hierbei sind der Zahnradsatz des zweiten Gangs und der Zahnradsatz des vierten Gangs nebeneinander angeordnet, der Zahnradsatz des ersten Gangs und der Zahnradsatz des dritten Gangs sind ebenfalls nebeneinander angeordnet. Der Zahn radsatz des zweiten Gangs enthält ein Antriebszahnrad 16 a des zweiten Gangs, das auf der Eingangswelle 8 sitzt, und ein Abtriebszahnrad 16 b des zweiten Gangs, das mit dem Antriebszahnrad 16 a in Eingriff ist und drehbar auf der Ausgangswelle 15 befestigt ist. Der Zahnradsatz des vierten Gangs enthält ein Antriebszahnrad 17 a und ein Abtriebszahnrad 17 b, das drehbar auf der Ausgangswelle 15 befestigt ist. Zwischen den Abtriebszahnrädern 16 b und 17 b ist eine Synchronisierungsvorrichtung 18 auf der Ausgangs welle 15 angebracht, um wahlweise die Abtriebszahnräder 16 b und 17 b mit der Ausgangswelle 15 in Eingriff zu bringen. In gleicher Weise enthält der Zahnradsatz des ersten Gangs ein Antriebszahnrad 19 a, und ein Abtriebszahnrad 19 b liegt neben dem Zahnradsatz des dritten Gangs, der ein Antriebs zahnrad 20 a und ein Abtriebszahnrad 20 b enthält. Eine Syn chronisierungsvorrichtung 21 ist zwischen den Abtriebszahn rädern 19 b und 20 b vorgesehen. Der Zahnradsatz des zweiten Gangs und der Zahnradsatz des ersten Gangs sind an densel ben Seiten der Synchronisierungsvorrichtungen 18 und 21 angeordnet und der Zahnradsatz des dritten Gangs und der Zahnradsatz des vierten Gangs sind an der gegenüberliegenden Seite der jeweiligen Synchronisierungsvorrichtung angeordnet.

Ein Rückwärtsantriebszahnrad 22 a ist auf der Eingangswelle 8 gebildet und ein Abtriebszahnrad 22 b ist auf einer Seite einer Hülse der Synchronisierungsvorrichtung 21 gebildet. Ein Leerlaufzahnrad 22 c kann in Eingriff mit den Zahnrädern 22 a und 22 b für den Rückwärtsantrieb kommen. Ein Parkzahnrad 23 ist an einem Ende der Ausgangswelle 15 gebildet, um die Antriebsleistungsübertragungsanordnung während des Parkens des Fahrzeugs zu sperren.

Das Gangschaltmuster des Getriebes ist in Fig. 1a gezeigt, wobei L ₁ und L ₂ Stellungen des ersten und des zweiten Gangs zeigen. H ₃ und H ₄ zeigen Stellungen des dritten und des vierten Gangs. N ist die Leerlaufstellung, P ist die Park stellung und R ist die Rückwärtsgangstellung.

An einem Ende der Ausgangswelle 15 ist des weiteren ein Ausgangszahnrad 24 vorgesehen, das in ein Ringzahnrad 25 eines Differentials 26 der Enduntersetzungsvorrichtung 3 eingreift, um die Ausgangsleistung der Ausgangswelle 15 auf die Antriebsräder über die Räderwellen 27 und 28 zu übertragen.

Gemäß Fig. 2 ist ein Schalthebel 30 drehbar durch eine Welle 32 in einem Konsolengehäuse 31 gehalten, um in gerader Linie in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs geschaltet zu werden. Ein T-förmiger Griff 33 ist an einem oberen Teil des Schalt hebels 30 angebracht und ein Ende eines Betätigungsstabs 34 ist mit einem unteren Teil des Schalthebels durch einen Stift verbunden. An dem anderen Ende des Betätigungsstabs 34 ist eine Gabel 46 befestigt, deren Aussparung 46 a in Eingriff mit einem Arm 44 a des Wählhebels 44 der elektrischen Wählvorrichtung 36 in einem Gehäuse 35 ist.

Gemäß Fig. 2 bis 4 enthält die elektrische Wählvorrichtung 36 eine vertikale verschiebbare Wählwelle 40, einen Wählhebel 44 und eine elektrische Betätigungseinrichtung 43. Die Wähl welle 40 ist mit einem seitlich vorragenden Stift 41 ver sehen, der verschiebbar in Eingriff mit einer vertikalen Führungs nut 42 steht, um die Wählwelle zu führen. Der Wählhebel 44 ist drehbar an der Wählwelle 40 angebracht und durch obere und untere Sprengringe 45 gehalten, die in Eingriff mit der Wählwelle 40 sind. Die elektrische Betätigungseinrichtung 43 enthält einen Schrittmotor 51, eine Schnecke 50, die an der Welle des Schrittmotors befestigt ist, ein Schnecken rad 50 a, das an einer Drehwelle 49 befestigt ist, und ein Ritzel 48, das an der Welle 49 befestigt ist. Das Ritzel 48 greift in eine Zahnstange 47 ein, die an der Welle 40 an deren oberem Teil gebildet ist. Die Drehung der Schnecke 50 durch den Schrittmotor 51 bewirkt, daß sich die Welle 40 und der Wählhebel 44 axial bewegen. Die Aussparung 46 a hat eine ausreichende axiale Länge, um den Eingriff mit dem Arm 44 a während der axialen Bewegung der Welle 40 aufrechtzuerhalten.

Ein weiterer Arm 44 b des Wählhebels 44 ist so ausgebildet, daß er wahlweise in Eingriff mit einer der Gabeln 37 b, 38 b und 39 b der Schaltarme 37 a, 38 a und 39 a ist. Die Schaltarme sind jeweils an Schaltschienen 37, 38 und 39 befestigt und sind vertikal so angeordnet, daß sie wahlweise in Eingriff mit dem Arm 44 b in der Leerlaufstellung kommen. Die Schaltschiene 37 gehört zu dem ersten und dritten Gang (L ₁, H ₃) und ist so ausgebildet, daß sie die Synchronisier vorrichtung 21 mit einer (nicht dargestellten) Gabel be tätigt. Die Schaltschiene 38 ist für den zweiten und vierten Gang (L ₂, H ₄) bestimmt und so ausgebildet, daß sie die Synchronisiervorrichtung 18 betätigt. Die Schaltschiene 39 ist für das Rückwärtszahnrad 22 c und das Parkzahnrad 23 vorgesehen.

Gemäß Fig. 2 und 4 sind ein Rückwärts- und Parkwählschalter 55 und ein Wählschalter 56 der Getriebeanordnung hoher Leistung an dem Griff 33 angebracht. Ein Leerlaufschalter 57 ist unter dem Schalthebel 30 vorgesehen, und schließt in der Leerlauf stellung des Schalthebels. Die Anordnung ist des weiteren mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 58 und einem Thermoschalter 54 zum Feststellen der Tempe ratur der elektromagnetischen Kupplung versehen. Der Fahr zeuggeschwindigkeitsschalter 58 ist geschlossen, wenn sich das Kraftfahrzeug bewegt, der Thermoschalter 54 ist geschlossen, wenn die Temperatur der Kupplung einen vorbestimmten Wert übersteigt. Diese Schalter 54 bis 58 sind elektrisch mit einer Regelschaltung 59 zum Betätigen des Schrittmotors 51 verbunden. Der Rückwärts- und Parkwähl schalter 55 wird geöffnet, wenn der Knopf des Schalters an dem Griff manuell betätigt wird. Der Wählschalter 56 der Getriebeanordnung hoher Leistung wird bei seiner Betätigung eingeschaltet.

Wenn sich gemäß Fig. 5 das Kraftfahrzeug in Ruhe befindet, ist der Geschwindigkeitsschalter 58 offen und der Leerlaufstellungsschalter 57 ist geschlossen, so daß sich der Ausgang eines ODER-Gatters 63 und der Ausgang eines Inverters 60 auf einem hohen Pegel befinden. Wenn demgemäß der Rückwärts- und Parkwählschalter 55 geöffnet wird, werden alle Eingänge eines UND-Gatters 61 hochpegelig und dessen Ausgang wird hochpegelig. Der hochpegelige Ausgang des UND-Gatters 61 wird zu einer (nicht darge stellten) Treiberstufe gesandt, die den Schrittmotor 51 betätigt, um die Welle 40 zu bewegen. Die axiale Bewegung der Welle 40 bewirkt, daß der Wählarm 44 b in Eingriff mit der Gabel 39 b des Schaltarms 39 a kommt. Wenn somit der Schalthebel 30 in die L- oder H-Stellung geschaltet wird, wird ein Rückwärtszahnrad- oder Parkzahn radeingriff ausgerückt.

Wenn die Schalter 55 und 56 offen sind und die Temperatur der Kupplung niedrig ist, ist der Ausgang eines Inverters 65 hochpegelig und sind die Ausgänge von Invertern 69 und 70 niederpegelig. Demgemäß sind die Ausgänge der UND-Gatter 66, 71 und 68 hochpegelig, die Ausgänge der UND-Gatter 67 und 72 und eines ODER-Gatters 73 niederpegelig. Der hochpegelige Ausgang des UND-Gatters 68 wird somit als Auswahl signal der Getriebeanordnung niedriger Leistung zu dem Schrittmotor 51 über die Treiberstufe gesandt, um den Schalt arm 44 b mit der Gabel 38 b in Eingriff zu bringen. Wenn dem gemäß der Schalthebel 30 in die L-Stellung geschaltet wird, kommt das Abtriebszahnrad 16 b des zweiten Gangs in Eingriff mit der Ausgangswelle 15 über die Synchronisiervorrichtung 18. Wenn der Schalthebel 30 in die H-Stellung geschaltet wird, greift das Zahnrad des vierten Gangs ein.

Wenn der Wählschalter 56 der Getriebeanordnung hoher Leistung betätigt wird, um in die Kontakte einzugreifen, wird der Ausgang eines Inverters 69 hochpegelig. Der Ausgang des UND-Gatters 72 wird deshalb hochpegelig. Anderer seits wird der Ausgang des UND-Gatters 68 nieder pegelig. Der hochpegelige Ausgang des UND-Gatters 72 bewirkt, daß der Ausgang des ODER-Gatters 73 auf einen hohen Pegel geht, was bewirkt, daß der Schalt arm 44 b mit der Gabel 37 b für den ersten und den dritten Gang in Eingriff kommt.

In der gezeigten Getriebeanordnung ist das Übersetzungs verhältnis des Zahnradsatzes des zweiten Gangs ausgewählt, um ein ausreichendes Drehmoment zum Anfahren des Kraftfahr zeugs zu erzeugen. Die Übersetzungsverhältnisse des zweiten und des vierten Gangs sind so ausgewählt, daß das Kraftfahr zeug nur durch den zweiten und vierten Gang auf ebenen Straßen gefahren werden kann. Andererseits sind der erste und der dritte Gang so ausgebildet, daß ein ausreichendes Drehmoment erhalten wird, um das Kraftfahrzeug an Steigungen zu fahren. Das Kraftfahrzeug kann somit durch Schalten des Schalthebels in gerader Linie gefahren werden.

Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindig keit und dem Drehmoment in den vier Gängen. Um zu ermöglichen, daß das Getriebe das Kraftfahrzeug in zwei Gängen antreibt, sind die Übersetzungsverhältnisse des ersten und des zweiten Gangs (L ₁, L ₂) etwa einander gleich und sind die Übersetzungs verhältnisse des dritten und des vierten Gangs (H ₃, H ₄) angenähert, wie dies die graphische Darstellung zeigt. Der Unterschied zwischen den Übersetzungsverhältnissen von zwei Gängen ist andererseits merklich groß. Ein solcher großer Unterschied des Übersetzungsverhältnisses verursacht ruck artige Bewegungen und Stottern des Kraftfahrzeugs, wenn die Kupplung sehr schnell einrückt. Deshalb ist bei der Anordnung die Kupplung so ausgebildet, daß sie nur allmählich einrückt.

Fig. 6 zeigt eine Kupplungsstromregelanordnung zum Erzeugen einer Teileinrückperiode in der Kupplungseinrückperiode. Die Anordnung enthält einen Zündimpulsgenerator 75, einen Schalthebelschalter 76, einen Gaspedalschalter 77, einen Fahrzeuggeschwindigkeitsschalter 58 und eine Regelschaltung 78. Die Regelschaltung 78 arbeitet ansprechend auf die daran angelegten Eingangssignale und regelt einen durch die Spule 6 fließenden Kupplungsstrom. Der Kupplungsstrom ändert sich schrittweise, wie Fig. 8 zeigt. Wenn der Schalthebel 30 geschaltet wird, fließt der Kupplungsstrom in umgekehrter Richtung, um das Antriebsorgan 7 in die entgegengesetzte Polarität zu magnetisieren, um den Restmagnetismus zu ent fernen. Nachdem der Schalthebel geschaltet worden ist, fließt ein niedriger Kupplungsstrom durch die Spule zum Erzeugen eines Teileinrückens für eine relativ lange Zeit. Danach fließt ein Nennstrom, um die Kupplung vollständig einzurücken.

Ein solches langzeitiges Teileinrücken der Kupplung verur sacht eine Überhitzung der Kupplung, wenn das Kraftfahrzeug oft angefahren wird. Die gezeigte Anordnung ist mit einer Einrichtung zum Vermeiden dieses Nachteils versehen. Wenn die Temperatur der Kupplung einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird der Thermoschalter 54 geschlossen. Der Ausgang des Inverters 70 wird deshalb hochpegelig, der Ausgang des UND-Gatters 67 wird hochpegelig und die Aus gänge der UND-Gatter 71 und 68 werden nieder pegelig. Der Ausgang des ODER-Gatters 73 wird somit hochpegelig und es wird die Getriebeanordnung hoher Leistung ausgewählt.

Claims

1. Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer automatischen Kupplung, mit vier Vorwärtsgängen, mit einer ersten Synchronisiervorrichtung zum wahlweisen Eingriff eines Zahnrades des 2. Gangs und eines Zahnrades des 4. Gangs mit einer Ausgangswelle des Getriebes, wobei das 2.-Gang-Zahnrad ein ausreichendes Drehmoment überträgt, um das Kraftfahrzeug anzufahren,
mit einer zweiten Synchronisiervorrichtung zum wahlweisen Eingriff eines Zahnrades des 1. Gangs und eines Zahnrades des 3. Gangs mit der Ausgangswelle,
mit einer ersten Verschiebeeinrichtung zum Betätigen der ersten Synchronisiervorrichtung,
mit einer zweiten Verschiebeeinrichtung zum Betätigen der zweiten Synchronisiervorrichtung,
mit einem Wählhebel zum Betätigen der Verschiebeeinrich tungen,
mit einem von Hand betätigten Schalthebel, mit Einrich tungen zum Übertragen der Schalthebelstellung auf den Wähl hebel zum Verschieben einer der Verschiebeeinrichtungen,
mit einem Thermoschalter, der auf die Temperatur der auto matischen Kupplung anspricht und ein Ausgangssignal ab gibt, wenn die Temperatur einen vorbestimmten Wert über steigt und mit einer Einrichtung zur Abgabe eines Signals beim Anfahren in einem zu hohen Gang,
gekennzeichnet durch

- eine elektrische Wählvorrichtung (36), um den Wählhebel (44) in Eingriff mit einer der Verschiebeeinrichtungen (37; 38; 39) zu bringen,
- Schalteinrichtungen (56) zum Erzeugen von Signalen zum Auswählen einer der Synchronisiervorrichtungen und
- eine Regelschaltung (59), die auf die Signale der Schalt einrichtungen (56) hin die elektrische Wählvorrichtung (36) ansteuert, um eine der Synchronisiervorrichtungen (18; 21) auszuwählen und die auf das Ausgangssignal des Thermo schalters (54) hin die elektrische Wählvorrichtung (36) ansteuert, um die zweite Synchronisiervorrichtung auszu wählen.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Kupplung eine elektromagnetische Kupplung ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Kupplung eine Elektromagnetpulverkupplung ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtungen jeweils eine Schaltschiene (37; 38) aufweisen, die in Wirkverbindung mit der dazugehörigen Synchronisiervorrichtung (21; 18) stehen und einen Schaltarm (37 a; 38 a) aufweisen, der an der Schaltschiene (37; 38) be festigt ist und eine Gabel (37 b; 38 b) aufweist, die in das eine Ende des Wählhebels (44) eingreift und daß ein Be tätigungsstab (34) vorgesehen ist, der in Wirkverbindung mit dem Schalthebel (30) an dessen einem Ende steht und der eine Gabel (46) aufweist, die an dem Betätigungsstab (34) an dessen anderem Ende befestigt ist und in Eingriff mit dem anderen Ende des Wählhebels (44) steht.

5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Wählvorrichtung (36) eine verschiebbare Wähl welle (40) umfaßt, auf der der Wählhebel (44) verdrehbar aber axial unverschiebbar sitzt, und daß eine elektrische Betätigungsvorrichtung (51) zum axialen Verschieben der Wähl welle (40) vorgesehen ist, wobei der Wählhebel (44) mit der Wählwelle (40) axial bewegt wird.

6. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schalthebel (30) Schalter (55, 56) angebracht sind.