DE19954201A1

DE19954201A1 - Automatic transmission

Info

Publication number: DE19954201A1
Application number: DE19954201A
Authority: DE
Inventors: Manfred Bek
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2001-05-17
Also published as: WO2001035005A1

Abstract

Das Automatgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, mit einer Antriebswelle und mit einer Abtriebswelle und mit Radsätzen, die mittels Kupplungen und Bremsen geschaltet werden, ist zur Betätigung der Kupplungen und Bremsen mit elektrischen Aktuatoren versehen, die vom elektronischen Steuergerät angesteuert werden.The automatic transmission for motor vehicles with a hydrodynamic torque converter, with an input shaft and with an output shaft and with wheel sets which are switched by means of clutches and brakes is provided with electrical actuators for actuating the clutches and brakes which are controlled by the electronic control unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Automatgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem hydrodynamischen Drehmomentwand ler, mit einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle und mit Radsätzen, die mittels Kupplungen und Bremsen geschal tet werden, deren selektives, paarweises Eingreifen ver schiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen er Antriebswel le und der Abtriebswelle bestimmt und mit einem elektroni schen Steuergerät.The present invention relates to an automatic transmission for Motor vehicles with a hydrodynamic torque wall ler, with an input shaft and an output shaft and with wheel sets, which are shuttered by means of couplings and brakes be selected, their selective, pairwise intervention ver different gear ratios between the drive shaft le and the output shaft determined and with an electroni control unit.

Automatgetriebe werden sowohl als gestufte als auch als stufenlose Automatgetriebe hergestellt. Elektrohydraulische Automatgetriebe setzen sich üblicherweise aus einer Anfahr einheit, z. B. dem hydrodynamischen Drehmomentwandler, aus Kupplungen und Bremsen, aus einem Hydrauliksteuergerät und einem elektronischen Getriebesteuergerät zusammen. Das elektronische Getriebesteuergerät bildet aus Eingangsgrößen die für die Steuerung des Automatgetriebes erforderlichen Parameter. Eingangsgrößen sind dabei von Sensoren bereitge stellte Signale und von anderen elektronischen Steuergerä ten, z. B. dem Motorsteuergerät zur Verfügung gestellte Signale. Das elektronische Getriebesteuergerät steuert über Ausgangssignale elektromagnetische Stellglieder, welche sich im Hydrauliksteuergerät befinden. Über die elektroma gnetischen Stellglieder werden Schaltungen initiiert, in dem eine entsprechende Kupplungs-/Brems-Kombination ausge wählt wird. Zusätzlich wird über die elektromagnetischen Stellglieder der hydraulische Druckverlauf während der Schaltung und das Druckniveau außerhalb der Schaltung ge steuert.Automatic transmissions are both graded and as continuously variable automatic transmission manufactured. Electro-hydraulic Automatic transmissions usually consist of a start unit, e.g. B. the hydrodynamic torque converter Clutches and brakes, from a hydraulic control unit and an electronic transmission control unit together. The Electronic gearbox control unit forms input variables those required to control the automatic transmission Parameter. Input variables are provided by sensors posed signals and from other electronic control units ten, e.g. B. the engine control unit provided Signals. The electronic transmission control unit overrides Output signals electromagnetic actuators, which are in the hydraulic control unit. About the elektroma circuits are initiated in a corresponding clutch / brake combination is chosen. In addition, the electromagnetic Actuators of the hydraulic pressure curve during the Circuit and the pressure level outside the circuit ge controls.

Aus der DE A-40 41 253 ist beispielsweise ein Automatge triebe für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem das Hydraulik steuergerät auf der Unterseite montiert ist, wobei es aus einem Ansaugschnorchel, einem Ventilgehäuse, einem Zwi schenblech mit Dichtung und einer Kanalplatte besteht. Kanalplatte und Getriebegehäuse kommen hierbei über zwei Flächen zueinander in Anlage.From DE A-40 41 253, for example, is an automaton known drives for motor vehicles, in which the hydraulics control unit is mounted on the underside, taking it out an intake snorkel, a valve housing, an intermediate there is a plate with a seal and a duct plate. Channel plate and gear housing come here over two Areas in relation to each other.

In allen derzeit bekannten Automatgetrieben für Kraftfahr zeuge werden die Kupplungen und Bremsen hydraulisch ange steuert. Prinzipbedingt sind für die notwendigen Bauteile ein erheblicher Raumbedarf, eine Mindestlänge und ein da durch nicht zu unterschreitendes Mindestgewicht des Auto matgetriebes erforderlich.In all currently known automatic transmissions for motor vehicles The clutches and brakes are hydraulically activated controls. Principle are essential for the necessary components a considerable space requirement, a minimum length and there due to the minimum weight of the car not to be undercut gearbox required.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Automatge triebe für Kraftfahrzeuge zu schaffen, welches einen redu zierten Bauraum, eine geringere Länge und ein kleineres Gewicht als die herkömmlichen Automatgetriebe gleicher Lei stung aufweist, bei vereinfachter Betätigung der im Auto matgetriebe vorhandenen Bremsen bzw. Kupplungen, bei ver einfachter Ansteuerung und damit geringeren Herstellungsko sten.The object of the present invention is an automaton To create drives for motor vehicles, which reduces graced space, a shorter length and a smaller one Weight than the conventional automatic transmission with the same lei stung, with simplified operation of the in the car mat transmission existing brakes or clutches, with ver easier control and thus lower manufacturing costs most.

Ausgehend von einem Automatgetriebe der eingangs näher ge nannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, dass zur Betätigung der Kupplungen und Bremsen im Getriebe elektrische Aktuatoren vorgesehen sind, die vom elektroni schen Steuergerät angesteuert werden.Starting from an automatic transmission of ge initially closer named type is proposed to solve this task that to actuate the clutches and brakes in the transmission electrical actuators are provided by the electroni control unit.

Neben der oben erwähnten Reduzierung des Bauraums, der Län ge und des Gewichts des Gesamtgetriebes wird der Vorteil der Vereinfachung bei der Betätigung der Bremse und Kupp lungen durch den Entfall von Kolben, Dichtungen, Leitungen etc. erzielt. Die Steuerung über elektrische Signale ist erheblich einfacher als die bisher übliche hydraulische Steuerung; der Ersatz der hydraulischen Funktionen durch elektrische Funktionen und der Entfall der bisher erforder lichen hydraulischen Zuführungen erhöht die Zuverlässigkeit und vereinfacht den Aufbau; die elektrischen Aktuatoren können an Stellen plaziert werden, die bisher nicht ausge nutzt werden konnten, beispielsweise zwischen den rotieren den Getriebeteilen und dem Schaltgerät.In addition to the reduction in installation space mentioned above, the Län ge and the weight of the overall transmission is the advantage the simplification in the operation of the brake and clutch lungs due to the elimination of pistons, seals, lines etc. achieved. The control over electrical signals is considerably easier than the previously used hydraulic Control; the replacement of hydraulic functions with electrical functions and the elimination of the previously required hydraulic feeds increase reliability and simplifies construction; the electrical actuators can be placed in places that have not yet been used could be used, for example between the rotate the gear parts and the switching device.

Geeignete elektrische Aktuatoren wurden in der letzten Zeit im Zusammenhang mit Radbremsen für Kraftfahrzeuge entwic kelt. So beschreibt der Artikel von Ralf Schwarz, erschie nen in der ATZ (Automobiltechnische Zeitschrift) 101 (1999) Nr. 6 auf Seite 402 ff Radbremssysteme für Kraftfahrzeuge, bei denen die Bremskraft an den einzelnen Rädern von elek tromechanischen Bremsaktuatoren aufgebracht wird. Derartige elektromechanisch betätigte Radbremsen werden im geschlos senen Regelkreis betrieben. Diese Bremssysteme, auch Brake by Wire-Systeme genannt, ersetzen die dabei bisher übliche Hydraulik, wobei die elektrischen Steuersignale eines me chatronischen Bremspedals oder eines übergeordneten Regel systems direkt über Leistungselektroniken und elektromecha nische Radbremsen in Zuspannkräfte umgesetzt werden. Derar tige elektrisch betätigte Bremssysteme eignen sich auch aufgrund ihrer Vakuum-Unabhängigkeit für den Einsatz in modernen Fahrzeugen mit optimierten Verbrennungskraft- oder Elektroantrieben.Suitable electrical actuators have been used recently develop in connection with wheel brakes for motor vehicles celt. This is how the article by Ralf Schwarz describes it in the ATZ (Automobile Technical Journal) 101 (1999) No. 6 on page 402 ff Wheel brake systems for motor vehicles, where the braking force on the individual wheels of elek tromechanical brake actuators is applied. Such Electromechanically actuated wheel brakes are closed in the operated its control loop. These brake systems, also called brake called by wire systems, replace the previously common Hydraulics, the electrical control signals of a me chatronic brake pedal or an overriding rule systems directly via power electronics and elektromecha African wheel brakes are converted into application forces. Derar Electrically operated brake systems are also suitable due to their vacuum independence for use in modern vehicles with optimized combustion or Electric drives.

Die darin beschriebene elektromechanische Radbremse weist einen Halter auf, der fest mit dem Achsschenkel des Fahr zeugs in Verbindung steht. Als elektromechanischer Wandler ist dabei ein elektronisch kommutierter Synchronmotor vor gesehen, wobei die Rotorlageerfassung für die elektronische Kommutierung und für die Regelungsfunktion durch einen Re solver gewährleistet wird. Der mit Permanentmagneten be stückte Rotor ist an seinem belagseitigen Ende verzahnt und bildet so gleichzeitig das Sonnenrad eines nachfolgenden Planetengetriebes. Die Planetenräder des Planetengetriebes stehen mit dem im Bremsengehäuse verschraubten Hohlrad in Eingriff und treiben die Planetenträger an. Zur Umsetzung der Rotationsbewegung des Planetengetriebes in die für das Zuspannen der Reibbremse nötige Translationsbewegung findet ein Rollengewindetrieb Verwendung. Die Spindel des Rollen gewindetriebs ist hohl ausgeführt und nimmt eine Kraftmess vorrichtung sowie ein Druckstück zur Entkopplung der an der Spindel angreifenden Biegemomente auf. Bei Betätigung der Bremse wird der antriebsseitige Bremsbelag über einen Druckpilz, das Druckstück und die Kraftmess-Sensorik durch die Bewegung der Spindel in Richtung der Bremsscheibe ver schoben. Sobald der aktuatorseitige Belag an der Scheibe anliegt, wird eine Faust mit dem faustseitigen Belag und dem gesamten Gehäuse nachgezogen, bis auch der faustseitige Belag zum Anliegen kommt. Die sich bei weiterer Betätigung aufbauende Zuspann kraft stützt sich über die Kraftmessvorrichtung und den Rollengewindetrieb an einem Zentrallager ab, das neben den Axialkräften auch radiale Kräfte aufnehmen kann. Eine Kom bination aus Nadellager und Rillenkugellager ermöglicht die Relativdrehbewegung zwischen Rotor und Rollengewindetrieb- Mutter.The electromechanical wheel brake described therein has a holder that is fixed to the steering knuckle of the drive stuff is connected. As an electromechanical converter there is an electronically commutated synchronous motor in front seen, the rotor position detection for the electronic Commutation and for the control function by a re solver is guaranteed. The be with permanent magnets piece rotor is toothed at its end facing and thus simultaneously forms the sun gear of a subsequent one Planetary gear. The planet gears of the planetary gear are in with the ring gear screwed into the brake housing Intervention and drive the planet carriers. For implementation the rotational movement of the planetary gear in the for that Applying the friction brake takes the necessary translational movement using a roller screw. The spindle of the roll screw drive is hollow and takes a force measurement device and a pressure piece for decoupling the at the Bending moments acting on the spindle. When pressing the Brake is the drive-side brake pad via a Pressure mushroom, the pressure piece and the force measuring sensor system ver the movement of the spindle in the direction of the brake disc pushed. As soon as the actuator-side coating on the disc is present, a Faust with the fist-sided covering and the entire housing tightened until the fist-side covering is also in contact is coming. The team building up with further actuation force is based on the force measuring device and the Roller screw from a central warehouse, which next to the Axial forces can also absorb radial forces. A com combination of needle bearings and deep groove ball bearings enables Relative rotation between rotor and roller screw drive Mother.

Ein derartiger Akuator ist aufgrund der von ihm aufgebrach ten Kraft, des geringen erforderlichen Bauraums sowie der durch die Verwendung moderner Bauteile niedrigen Kosten auch für den Einsatz zur Betätigung der Bremsen und Kupp lungen in einem Automatgetriebe geeignet. Durch den Entfall der hydraulischen Bauteile werden, wie weiter oben erwähnt, erhebliche Verringerungen an Bauraum, Länge und Gewicht des Getriebes ermöglicht.Such an actuator is opened because of it th force, the small space required and the by using modern components low cost also for use to actuate the brakes and clutch suitable in an automatic transmission. By the elimination of the hydraulic components, as mentioned above, considerable reductions in installation space, length and weight of the Gearbox enables.

Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung schema tisch erläutert; es zeigenBased on the accompanying drawing, the invention is schematic table explained; show it

Fig. 1 die Wirkungsweise eines elektrischen Aktuators zwi schen zwei in einem Automatgetriebe vorgesehenen Brems scheiben und Fig. 1 shows the operation of an electric actuator between two brake discs provided in an automatic transmission and

Fig. 2 eine mögliche beispielsweise Anordnung zweier Ak tuatoren. Fig. 2 shows a possible example arrangement of two actuators.

Rein schematisch ist in Fig. 1 die Betätigung von zwei Bremsen mit einem elektrischen Aktuator dargestellt, der eine Spindel 3 und einen Motor 4 aufweist. Bei geeigneter Schaltfolge und entsprechend ausgelegtem elektronischen Steuergerät können zwei Bremsen durch einen einzigen Aktua tor angesteuert werden, wobei in seiner einen Endlage bei spielsweise die erste Bremse geschlossen ist, wobei in sei ner Mittellage (Fig. 1) beide Bremsen geöffnet sind und wobei in seiner zweiten Endlage die zweite Bremse geschlos sen ist. Das Schließen der Bremsen erfolgt durch entspre chendes Verschieben der Spindel 3 gegen die Bremsscheiben 1, 2. Die Beläge der Bremsen sind mit 1', 1", 2', 2" be zeichnet.The actuation of two brakes with an electrical actuator, which has a spindle 3 and a motor 4 , is shown purely schematically in FIG. 1. With a suitable switching sequence and appropriately designed electronic control unit, two brakes can be controlled by a single actuator, with the first brake being closed in one end position, for example, both brakes being open in its central position ( FIG. 1) and being in its second end position the second brake is closed. The brakes are closed by moving the spindle 3 against the brake discs 1 , 2 . The brake pads are marked with 1 ', 1 ", 2 ', 2 ".

Die schematisch dargestellte Bremsenanordnung kann bei spielsweise als Einscheibenbremse mit axial verschiebbarer Bremsenfaust ausgebildet sein, wobei die Bremsenfaust die axialen Bremskräfte und das Bremsmoment gegen das Getriebe gehäuse abstützt, den Motor 4 aufnimmt und die Lagerung der Spindel 3 enthält. Ein anderes Ausführungsbeispiel ist eine Mehrscheiben- bzw. Lamellenbremse mit axial verschiebbaren Bremsscheiben bzw. Lamellen und getriebegehäusefester An ordnung des Motors 4.The schematically illustrated brake arrangement can be formed, for example, as a single-disc brake with an axially displaceable brake fist, the brake fist supporting the axial braking forces and the braking torque against the transmission housing, accommodating the motor 4 and containing the bearing of the spindle 3 . Another exemplary embodiment is a multi-disc or multi-disc brake with axially displaceable brake discs or multi-plates and gearbox housing-fixed arrangement of the motor 4 .

Die elektrischen Aktuatoren können an Stellen plaziert wer den, die bisher nicht zur Verfügung standen; als Beispiel ist in Fig. 2 die Anordnung zweier Aktuatoren 3, 4 bzw. 3', 4' zwischen rotierenden Teilen 5 und einem Schaltgerät 6 dargestellt. The electrical actuators can be placed at locations that were previously not available; the arrangement of two actuators 3 , 4 and 3 ', 4 ' between rotating parts 5 and a switching device 6 is shown as an example in FIG .

Reference list

11

Bremsscheibe einer ersten Bremse
Brake disc of a first brake

11

', ',

11

" Beläge der ersten Bremse
"First brake pads

22nd

Bremsscheibe einer zweiten Bremse
Brake disc of a second brake

22nd

', ',

22nd

" Beläge der zweiten Bremse
"Pads of the second brake

33rd

Spindel
spindle

44th

Motor
engine

55

rotierendes Teil
rotating part

66

Schaltgerät
Switchgear

Claims

1.Automatic transmission for motor vehicles with a hydrodynamic mixer torque converter, with an input shaft and with an output shaft and with wheelsets that are switched by means of clutches and brakes, the selective, few wise intervention different gear ratios between the drive shaft and the output shaft determined and with an electronic Control unit, characterized in that electrical actuators are provided in the transmission for actuating the clutches and brakes, which are controlled by the electronic control unit.

2. Automatic transmission according to claim 1, characterized records that with an electric actuator Electrically actuate two clutches or two brakes be done.