DE60205304T2

DE60205304T2 - Automatikgetriebe

Info

Publication number: DE60205304T2
Application number: DE60205304T
Authority: DE
Inventors: Toshio Kobayashi
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: EP1260738B1; DE60205304D1; JP2002347455A; US6793604B2; US20020177502A1; EP1260738A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Automatikgetriebe für ein Fahrzeug und insbesondere ein in einem Motorraum in Längsrichtung angeordnetes Automatikgetriebe auf der Basis des Mechanismus eines Wechselschaltgetriebes.
Eine das Getriebe enthaltende Leistungseinheit, die im Motorraum in Längsrichtung angeordnet ist, d.h., die derart angeordnet ist, daß die Eingangswelle und die Ausgangs- oder Abtriebswelle des Getriebes parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind, ist beispielsweise in der JP-A-7-167257 beschrieben. Die in dieser Veröffentlichung beschriebene Leistungseinheit ist eine Leistungseinheit für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb. Der Motor, das Kupplungsgehäuse, in dem die Kupplung angeordnet ist, der Getriebehauptkörper, in dem das Enduntersetzungsgetriebe zum Antreiben der Vorderräder angeordnet ist, und die Übertragungseinheit, die den Kraftübertragungsmechanismus für die Vorder- und Hinterräder aufweist, sind von der Fahrzeugvorderseite aus betrachtet nacheinander im Motorraum angeordnet. Die Leistung wird vom hinteren Endabschnitt des Getriebes zur Antriebseinheit übertragen, die die Leistung zu den Hinterrädern überträgt.
Das in dieser Veröffentlichung beschriebene Getriebe ist ein Wechselschaltgetriebe (MT). Die Auswahl des die Leistung übertragenden Getriebezugs aus mehreren zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle angeordneten Getriebezügen erfolgt manuell durch eine Bedienungsperson bzw. den Fahrer durch Betätigen eines Schalthebels. Die Auswahloperation wird durch einen Hydraulikaktuator in Antwort auf den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Basis des Mechanismus des Wechselschaltgetriebes ausgeführt. Ein automatisches Wechselschaltgetriebe (AMT) ist beispielsweise in der JP-A-2000-65199 oder in der EP-A-1190887 beschrieben. In diesem Automatikgetriebe wird eine Schaltkupplung, d.h. eine Umgehungs-Kupplung (bypass clutch), bereitgestellt, um das Drehmoment der Eingangswelle synchron mit Steuerungen einer Anfahrkupplung und der elektronischen Drosselklappe zur Abtriebswelle zu übertragen, wenn der Getriebezug durch einen aus einer Synchronisiereinrichtung bestehenden Umschaltmechanismus geschaltet wird. Die Umgehungskupplung ist dem Getriebezug für die höchste Schaltstufe zugeordnet. Weil die Erzeugung einer Drehmomentunterbrechung während eines Schaltvorgangs verhindert wird, kann ein Schaltruck reduziert und ein glatter Schaltvorgang ausgeführt werden.
In diesem Automatikgetriebe ist die Umgehungskupplung der der höchsten Schaltstufe des parallelen Zweiachsen-Getriebezugs zugeordnet, so daß das Drehmoment der Eingangswelle während eines Schaltvorgangs von der höchsten Schaltstufe zur Abtriebswelle übertragen wird. In diesem Fall muß die aus einer Mehrscheibenkupplung bestehende Umgehungskupplung aus Platzgründen zwischen dem Getriebezug der höchsten Schaltstufe, der am hinteren Endabschnitt des Hauptgetriebeabschnitts angeordnet ist, und der Übertragungseinheit angeordnet sein. Aus diesem Grund ergeben sich folgende Eigenschaften und Nachteile.
Wenn die Umgehungskupplung mit dem Getriebezug verbunden ist, wobei das Getriebe mit der Übertragungseinheit an seinem hinteren Endabschnitt und der Motor im Motorraum in Längsrichtung angeordnet sind, nimmt die Länge des Getriebes um die Dickenabmessung der hinzugefügten Umgehungskupplung zu. Weil das Getriebe in seiner axialen Richtung verlängert ist, ist der hintere Endabschnitt des Getriebes in der Nähe von Durchführungselementen der Fahrzeugkarosseriestruktur und des Fußbretts angeordnet. Daher muß, weil die Karosseriestruktur hinsichtlich der Knautschzone bei einem Unfall konstruiert ist, die Karosseriestruktur korrigiert werden, um den Innenraum zu verkleinern. Außerdem wird durch die Erweiterung des Getriebes die Biegesteifigkeit des Getriebes selbst vermindert, so daß Vibrationen und Geräusche des Getriebezugs zunehmen werden. Außerdem besteht, wenn das Wechselschaltgetriebe oder das Automatikgetriebe in einem Fahrzeug mit der gleichen Karosseriestruktur installiert wird, die Möglichkeit, daß die Kompatibilität der Karosseriestruktur verloren geht, weil die Außenabmessungen der Getriebe verschieden sind.
Dieses Automatikgetriebe weist eine Anfahrkupplung, eine Umgehungskupplung, eine Ölpumpe und einen Hydrauliksteuerungsmechanismus auf. Es ist vorteilhaft, wenn diese Elemente unter Verwendung der Hydraulikschaltung dicht beieinander angeordnet sind, wobei die Anfahr- und die Umgehungskupplung so dicht wie möglich um die Ölpumpe herum angeordnet sind, oder wenn die sich vom Hydrauliksteuerungsmechanismus ausgehend erstreckende Hydraulikschaltung verkleinert wird. In der JP-A-2000-65199 ist ein Automatikgetriebe mit einer Struktur beschrieben, gemäß der die Anfahrkupplung vor dem Getriebe und die Umgehungskupplung hinter dem Getriebe angeordnet ist. Dadurch wird der Hydrauliksteuerungsdruck vom Hydrauliksteuerungsmechanismus über die Hydraulikschaltungen den Hydraulikkammern der jeweiligen Kupplungen zugeführt. Dadurch kann, wenn die jeweiligen Kupplungen durch den normalerweise unter dem Getriebe angeordneten Hydrauliksteuerungsmechanismus gesteuert werden, das Ansprechverhalten verschlechtert werden, weil die Hydraulikschaltungen lang sind. Insbesondere tritt eine derartige Wirkung bei einem niedrigen Atmosphärendruck leicht auf. Auf diese Weise kön nen funktionelle Nachteile in der Feinsteuerung der Anfahrkupplung auftreten, so daß kein glatter Anfahrvorgang erhalten wird, oder in der vorübergehenden Steuerung des Hydraulikdrucks der Umgehungskupplung während des Schaltvorgangs, so daß kein glatter Schaltvorgang erhalten wird, usw.
In der DE-A-198 59 458 ist ein in Längsrichtung angeordnetes Getriebe für einen Vorderradantrieb beschrieben, wobei das Getriebe eine Eingangswelle, eine Abtriebswelle und ein Enduntersetzungsgetriebe mit einer Anfahrkupplung und einer Umgehungskupplung aufweist.
In der US-A-3318168 ist ein in Längsrichtung angeordnetes Getriebe für einen Vorderradantrieb mit einer Antriebswelle zwischen der Abtriebswelle und dem Enduntersetzungsgetriebe beschrieben.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisches Wechselschaltgetriebe (AMT) bereitzustellen, das auf der Basis der Struktur eines Wechselschaltgetriebes konstruiert ist, in dem vermieden wird, daß die Getriebegröße in der axialen Richtung zunimmt, und in dem das Ansprechverhalten während der Hydrauliksteuerung verbessert ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Das Automatikgetriebe mit dem Enduntersetzungsgetriebe weist drei Drehwellen auf, und die Umgehungskupplung ist über dem Enduntersetzungsgetriebe angeordnet. Dadurch kann ein oberer Raum des Enduntersetzungsgetriebes effektiv genutzt werden, und außerdem kann die Länge des Automatikgetriebes in der axialen Richtung vermindert werden.
Da die Ölpumpe über dem Enduntersetzungsgetriebe und in der Nähe der Umgehungskupplung angeordnet werden kann, kann der obere Raum des Enduntersetzungsgetriebes effektiv genutzt werden, so daß die Hydraulikdruckquelle und der Hydraulikaktuator nahe beieinander angeordnet werden können. Dadurch kann die Länge des Automatikgetriebes in der axialen Richtung vermindert werden, so daß das Ansprechverhalten in der Hydraulikdrucksteuerung verbessert werden kann.
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
1 zeigt ein schematisches Diagramm zum Darstellen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Automatikgetriebes;
2 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen eines Teils des in 1 dargestellten Automatikgetriebes;
3 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Hydrauliksteuerungsmechanismus der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes; und
4 zeigt eine Ansicht zum Darstellen einer Beziehung zwischen einem Abtriebswellendrehmoment und einem Umgehungskupplungsdrehmoment bei einem Schaltvorgang.
1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Automatikgetriebes 10. Wie in 1 dargestellt ist, ist das Automatikgetriebe 10 mit einem Motor 11 verbunden und weist eine über einen Drehmomentwandler 12 und eine Anfahrkupplung 13 mit dem Motor verbundene Eingangswelle 14, eine parallel zur Eingangswelle 14 angeordnete und mit einem Mitteldifferentialgetriebe 15 verbundene Abtriebswelle 16 und eine Vorderradantriebswelle 17 und eine Hinterradantriebswelle 18 auf, die parallel zur Eingangswelle 14 angeordnet und über das Mitteldifferentialgetriebe 15 mit der Abtriebswelle 16 verbunden sind. Ein Endabschnitt der Hinterradantriebswelle 18, die Eingangswelle 14, die Abtriebswelle 16 und die Vorderradantriebswelle 17 sind in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet in einem Gehäuse 20 angeordnet. Das Automatikgetriebe 10 wird für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb verwendet, in dem dieses Getriebe in Längsrichtung angeordnet ist.
Der Drehmomentwandler 12, der eine Überbrückungs- oder Lockup-Kupplung 21 aufweist, ist mit dem Motor 11 verbunden. Eine Ölpumpe 22 ist mit dem Drehmomentwandler 12 verbunden, und die Ölpumpe 22 wird durch den Motor 11 angetrieben. Die Anfahrkupplung 13 und eine Umgehungskupplung 24 sind zwischen einer Turbinenwelle 23, die die Ausgangsdrehbewegung des Drehmomentwandlers 12 überträgt, und der Eingangswelle 14 angeordnet. Die Anfahrkupplung 13 schaltet auf einen Einrückzustand, in dem die Turbinenwelle 23 mit der Eingangswelle 14 verbunden ist, und einen Ausrückzustand, in dem die Verbindung zwischen der Turbinenwelle 23 und der Eingangswelle 14 unterbrochen ist. Die Umgehungskupplung 24 überträgt das Antriebsdrehmoment der Eingangswelle 14 zur Abtriebswelle 16, während es gesteuert wird.
Eine elektronische Drosselklappe zum Einstellen des Motordrehmoments und der Motordrehzahl ist im Motor 11 angeordnet. Normalerweise wird die elektronische Drosselklappe durch ein in Antwort auf einen Betätigungsgrad eines Beschleunigung- oder Fahrpedals (nicht dargestellt) ausgegebenes Ausgangssignal einer elektronischen Vorrichtung geöffnet/geschlossen, um eine Motorsteuerung auszuführen. Außerdem kann die elektronische Drosselklappe unabhängig von einer Betätigung des Beschleunigungspedals basierend auf einem Kennfeld geöffnet/geschlossen werden, das gemäß einem erfaßten Fahrzustand im voraus festgelegt wurde, um eine Motorsteuerung auszuführen.
Eine Anfahrkupplungstrommel 13a ist am Endabschnitt der Turbinenwelle 23 befestigt, und eine Anfahrkupplungsnabe 13b ist am Endabschnitt der Eingangswelle 14 befestigt. Mehrere Lagen von Anfahrkupplungsscheiben oder -platten 13c sind zwischen der Anfahrkupplungsnabe 13b und der Anfahrkupp lungstrommel 13a angeordnet. Die Anfahrkupplungsnabe 13b und die Anfahrkupplungstrommel 13a können durch Drücken der Anfahrkupplungsscheiben 13c verbunden werden, so daß die Leistung der Turbinenwelle 23 zur Eingangswelle 14 übertragen werden kann.
Eine Umgehungskupplungsnabe 24b ist drehbar mit der Eingangswelle 14 verbunden. Mehrere Lagen von Umgehungskupplungsscheiben 24c sind zwischen der am Endabschnitt der Eingangswelle 14 befestigten Anfahrkupplungsnabe 13b und der Umgehungskupplungsnabe 24b angeordnet. Daher können die Umgehungskupplungsnabe 24b und die Anfahrkupplungsnabe 13b durch Drücken der Umgehungskupplungsscheiben 24c verbunden werden. Die Anfahrkupplungsnabe 13b dient auch als Umgehungskupplungstrommel.
Ein antreibendes Umgehungszahnrad 30a ist an der Umgehungskupplungsnabe 24b befestigt, die drehbar auf der Eingangswelle 14 angeordnet ist, und ein angetriebenes Umgehungszahnrad 30b ist an der Abtriebswelle 16 befestigt. Das antreibende Umgehungszahnrad 30a und das angetriebene Umgehungszahnrad 30b stehen wechselseitig in Eingriff und bilden den antriebsdrehmomentübertragenden Getriebezug zum Übertragen des Antriebsdrehmoments der Eingangswelle 14 zur Abtriebswelle 16, wenn die Umgehungskupplung 24 eingerückt ist.
Antreibende Zahnräder 31a, 32a als ein erstes und ein zweites Zahnrad sind an der Eingangswelle 14 befestigt, und antreibende Zahnräder 33a bis 35a als dritte bis fünfte Zahnräder sind auf der Antriebswelle 14 drehbar angeordnet. Antreibende Zahnräder 31b, 32b als ein erstes und ein zweites Zahnrad sind auf der Abtriebswelle 16 drehbar angeordnet, und antreibende Zahnräder 33b bis 35b als dritte bis fünfte Zahnräder sind an der Antriebswelle 16 befestigt. Die antreibenden Zahnräder 31a bis 35a und die antreibenden Zahnräder 31b bis 35b stehen jeweils miteinander in Eingriff und bilden einen Vorwärtsgetriebezug.
Ein erster Umschaltmechanismus 41 zum Auswählen des Getriebezuges für einen Schaltvorgang in den ersten oder zweiten Gang ist auf der Abtriebswelle 16 angeordnet, und ein zweiter Umschaltmechanismus 42 zum Auswählen des Getriebezugs für einen Schaltvorgang in den dritten oder vierten Gang ist auf der Eingangswelle 14 angeordnet. Außerdem ist ein dritter Umschaltmechanismus 43 zum Auswählen des Getriebezuges für einen Schaltvorgang in den fünften Gang auf der Eingangswelle 14 angeordnet. Die Umschaltmechanismen 41 bis 43 sind als Getriebe-Synchronisierungsmechanismen konstruiert, in denen Synchronmuffen 41b bis 43b, die auf Synchronnaben 41a bis 43a gleitend angeordnet sind, mit mit den Zahnrädern 31b, 32b, 33a bis 35a jeweils integral ausgebildeten Keilnuten 31c bis 35c synchron in Eingriff gebracht werden. Das Antriebsdrehmoment der Eingangswelle 14 kann durch Betätigen der jeweiligen Umschaltmechanismen 41 bis 43 über den ausgewählten Getriebezug zur Abtriebswelle 16 übertragen werden.
Ein antreibendes Rückwärtszahnrad 36a ist an der Eingangswelle 14 befestigt, und ein angetriebenes Rückwärtszahnrad 36b ist an der mit der Abtriebswelle 16 verbundenen Synchronmuffe 41b befestigt. Ein Vorgelegerad 45a ist auf einer parallel zur Eingangswelle 14 angeordneten Vorgelegewelle 45 drehbar angeordnet. Ein vierter Umschaltmechanismus 44 zum Auswählen eines Getriebezugs für einen Schaltvorgang in den Rückwärtsgang ist am Vorgelegerad 45a angeordnet. Das Vorgelegerad 45a kann durch Betätigen eines auf dem vierten Umschaltmechanismus 44 angeordneten Umschaltelements 44a in der axialen Richtung gleitend bewegt werden. Das antreibende Rückwärtszahnrad 36a und das angetriebene Rückwärtszahnrad 36b können über das Vorgelegerad 45a durch Verschieben des Vorgelegerades 45a miteinander in Eingriff gebracht werden. Daher ist der vierte Umschaltmechanismus 44 ein Umschaltmechanismus, in dem die Auswahloperation durch eine mechanische Verschiebung erfolgt. Das Antriebsdrehmoment der Eingangswelle 14 kann durch Betätigen des vierten Umschaltmechanismus 44, nachdem seine Drehrichtung umgekehrt wurde, zur Ausgangswelle 16 übertragen werden.
Ein antreibendes Vorderradzahnrad 47a und ein antreibendes Hinterradzahnrad 48a sind an zwei Kegelrädern 46 des Mitteldifferentialgetriebes 15 befestigt, das eine am Endabschnitt der Abtriebswelle 16 angeordnete Differentialeinheit ist. Ein angetriebenes Vorderradzahnrad 47b ist mit der Vorderradantriebswelle 17 integral ausgebildet. Wenn das angetriebene Vorderradzahnrad 47b mit dem antreibenden Vorderradzahnrad 47a in Eingriff steht, kann das Antriebsdrehmoment der Abtriebswelle 16 über das Mitteldifferentialgetriebe 15 zur Vorderradantriebswelle 17 übertragen werden. Ähnlicherweise ist das angetriebene Hinterradzahnrad 48b auf der Hinterradantriebswelle 18 angeordnet. Wenn das antreibende Hinterradzahnrad 48a mit dem antreibenden Hinterradzahnrad 48b in Eingriff steht, kann das Antriebsdrehmoment der Abtriebswelle 16 über das Mitteldifferential 15 zur Hinterradantriebswelle 18 übertragen werden.
Außerdem ist eine Reibungskupplung 49, die ein mit der Abtriebswelle 16 verbundenes Differentialgehäuse 15a mit den Kegelrädern 46 verbindet oder die Verbindung zwischen dem Differentialgehäuse 15a und den Kegelrädern 46 unterbricht, im Mitteldifferentialgetriebe 15 angeordnet. Wenn diese Reibungskupplung 49 eingerückt ist, stehen die Kegelräder 46 mit Kegelritzeln 50 in Eingriff. Dadurch ist die Differentialfunktion des Mitteldifferentialgetriebes 15 deaktiviert, so daß das Antriebsdrehmoment der Abtriebswelle 16 unverän dert zu den beiden Antriebswellen 17, 18 übertragen werden kann.
Die Vorderradantriebswelle 17 ist über ein vorderes Differentialgetriebe 51 mit einer (nicht dargestellten) Vorderradantriebswelle verbunden. Außerdem ist die Hinterradantriebswelle 18 über ein hinteres Differentialgetriebe (nicht dargestellt) mit einer (nicht dargestellten) Hinterradantriebswelle verbunden.
2 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen eines Teils des Automatikgetriebes 10. Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, sind die Ölpumpe 22, die Anfahrkupplung 13 und die Umgehungskupplung 24 über dem als Enduntersetzungsgetriebe dienenden vorderen Differentialgetriebe 51 angeordnet.
Wie in 2 dargestellt ist, ist ein Kolben 52 zwischen der Anfahrkupplungstrommel 13a und den Anfahrkupplungsscheiben 13c der Anfahrkupplung 13 gleitend eingepaßt. Wenn der Hydraulikkammer 53, die aus der als Zylinder dienenden Anfahrkupplungstrommel 13a und dem Kolben 52 besteht, ein Arbeitsfluid zugeführt wird, kann der Kolben 52 eine Gleitbewegung ausführen und die Anfahrkupplungsscheiben 13c drücken. Ein Stopperelement 54 ist zwischen dem Kolben 52 und der Anfahrkupplungsnabe 13b angeordnet, und ein Federelement 55 ist zwischen dem Kolben 52 und dem Stopperelement 54 in einer Richtung angeordnet, in der die Druckwirkung des Kolbens 52 freigegeben wird. Wenn der Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 53 freigegeben wird, kann die Anfahrkupplung 13 ausgerückt werden.
Außerdem ist ein Kolben 56 zwischen der als Umgehungskupplungstrommel dienenden Anfahrkupplungsnabe 13b und den Umgehungskupplungsscheiben 24c gleitend eingepaßt. Wenn einer aus der als Zylinder dienenden Anfahrkupplungsnabe 13b und dem Kolben 56 bestehenden Hydraulikkammer 57 ein Ar beitsfluid zugeführt wird, kann der Kolben 56 eine Gleitbewegung ausführen und die Umgehungskupplungsscheiben 24c drücken. Ein Stopperelement 58 ist zwischen dem Kolben 56 und der Umgehungskupplungsnabe 24b angeordnet, und ein Federelement 59 ist zwischen dem Kolben 56 und dem Stopperelement 58 in einer Richtung angeordnet, in der die Druckwirkung des Kolbens 56 freigegeben wird. Wenn der Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 57 freigegeben wird, kann die Umgehungskupplung 13 ausgerückt werden.
Nachstehend wird die Hydrauliksteuerung eines derartigen Automatikgetriebes erläutert. 3 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Hydrauliksteuerungsmechanismus einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes 10. Wie in 3 dargestellt ist, werden die Umgehungskupplung 24, die Anfahrkupplung 13 und die mehreren Umschaltmechanismen 41 bis 44 durch Betätigen mehrerer elektromagnetischer Ventile VA1 bis VA6, die in einer den Hydrauliksteuerungsmechanismus bildenden Ventileinheit 69 angeordnet sind, und durch Zuführen/Steuern des einem Umgehungskupplungsaktuator 61, einem Anfahrkupplungsaktuator 62, einem Auswahlaktuator 63 und einem Schaltaktuator 64 zugeführten Arbeitsfluids betätigt.
Das zum Antreiben der Aktuatoren 61 bis 64 verwendete Arbeitsfluid wird von einem am Bodenabschnitt des Getriebes angeordneten Ölspeicherbehälter durch eine Zahnrad-Ölpumpe 22 angesaugt und dann als Arbeitsfluiddruck zugeführt. Ein Druckregelventil 66 ist in einem Hydrauliksystem 65 angeordnet, das den Leitungsdruck als Arbeitsfluiddruck zuführt. Wenn der Leistungsdruck größer ist als ein vorgegebener Wert, wird das Druckregelventil 66 geöffnet, um das Arbeitsfluid dem Ölspeicherbehälter zuzuführen. Wenn der Leistungsdruck kleiner ist als der vorgegebene Wert, nachdem verschiedene Schaltvorgänge ausgeführt wurden, durch die der Hydraulikdruck verbraucht wird, wird das Druckregelventil 66 geschlossen, um den Leitungsdruck zu erhöhen. Ein Teil des Arbeitsfluiddrucks wird in einem Druckspeicher 67 gespeichert, so daß der Leitungsdruck stabilisiert werden kann und ein minimaler Notfallbetrieb auch dann aufrechterhalten werden kann, wenn eine Störung in der Ölpumpe 22 oder eine ähnliche Störung und Probleme im Hydrauliksystem 65 auftreten. Außerdem wird ein Signal von einem im Hydrauliksystem 65 angeordneten Drucksensor 68 an eine elektronische Steuerung (ECU) 69 ausgegeben, so daß der Leitungsdruck durch die ECU 69 überwacht wird.
Signale werden der ECU 69 von einem Sperrschalter 70, einem Geschwindigkeitssensor 71, einem Motordrehzahlsensor 72 usw. zugeführt. Die ECU 69 erfaßt die durch den Fahrer ausgewählte Schalthebelstellung basierend auf einem Signal vom Sperrschalter 70. Die ECU 69 erfaßt außerdem die Geschwindigkeit basierend auf einem Signal vom Geschwindigkeitssensor 71. Die ECU 69 erfaßt die Motordrehzahl basierend auf einem Signal vom Motordrehzahlsensor 72. Die ECU 69 erfaßt den Fahrzustand des Fahrzeugs basierend auf diesen erfaßten Daten und gibt die Signale an die Ventileinheit 60 aus, um die Aktuatoren 61 bis 64 nach Erfordernis anzutreiben bzw. zu steuern.
Auf diese Weise wird das von der Ölpumpe 22 zugeführte Arbeitsfluid dem Umgehungskupplungsaktuator 61 über ein elektromagnetisches Druckregelventil VA1 und dem Anfahrkupplungsaktuator 62 über ein elektromagnetisches Druckregelventil VA2 zugeführt. Außerdem wird das Arbeitsfluid dem Auswahlaktuator 63 über ein elektromagnetisches Umschaltventil VA3 und ein elektromagnetisches Umschaltventil VA4 zugeführt, und das Arbeitsfluid wird dem Schaltaktuator 64 über ein elektromagnetisches Druckregelventil VA5 und ein elektromagnetisches Druckregelventil VA6 zugeführt.
Die Umgehungskupplung 24 wird durch den Umgehungskupplungsaktuator 61 eingerückt. Wenn der Arbeitsfluiddruck der Hydraulikkammer 57 des Umgehungskupplungsaktuators 61 zugeführt wird, so daß der Kolben 56 durch den Hydraulikdruck eine Gleitbewegung ausführt, werden die Umgehungskupplungsscheiben 24c gedrückt, so daß das Antriebsdrehmoment der Eingangswelle 14 zur Abtriebswelle 16 übertragen werden kann.
Die Anfahrkupplung 13 wird durch den Anfahrkupplungsaktuator 62 eingerückt. Wenn der Arbeitsfluiddruck der Hydraulikkammer 53 des Anfahrkupplungsaktuators 62 zugeführt wird, so daß der Kolben 52 durch den Hydraulikdruck eine Gleitbewegung ausführt, werden die Anfahrkupplungsscheiben 13c gedrückt, so daß das Antriebsdrehmoment der Turbinenwelle 23 zur Eingangswelle 14 übertragen werden kann.
Die Auswahloperation zum Auswählen des Getriebezugs, der die Leistung übertragen soll, aus den mehreren Getriebezügen wird durch den Schaltaktuator 64 und den Auswahlaktuator 63 ausgeführt. Die Auswahloperation zwischen dem Schaltaktuator 64 und dem Auswahlaktuator 65 kann über einen (nicht dargestellten) Richtungsänderungsmechanismus zu vier Umschaltmechanismen 41 bis 44 übertragen werden.
Die Auswahloperation des Schaltaktuators 64 wird als Auswahloperation des in 3 in Richtung eines Pfeils B dargestellten Getriebezuges übertragen. D.h., diese Auswahloperation ist eine Operation zum Schalten des Getriebezugs in den ersten oder zweiten Gang, den dritten oder vierten Gang oder den fünften oder Rückwärtsgang. Insbesondere werden die Synchronmuffen 41b bis 43b oder ein Umschaltelement 44b durch eine derartige Auswahloperation verschoben.
Die Auswahloperation des Auswahlaktuators 63 wird als Auswahloperation des in 3 in Richtung eines Pfeils A dargestellten Getriebezuges übertragen. D.h., diese Auswahl operation ist eine Operation zum Auswählen des Ziels, zu dem die Auswahloperation des Schaltaktuators 64 übertragen wird. Insbesondere wird durch eine derartige Auswahloperation entschieden, zu welchem der Elemente unter den Synchronmuffen 41b bis 43b und dem Umschaltelement 44b die Auswahloperation des Schaltaktuators 64 übertragen werden soll.
Wenn die Operation des Schaltaktuators 64 zum ersten Umschaltmechanismus 41 übertragen wird, wird der Schaltaktuator 64 in eine Position geschaltet, bei der die Synchronmuffe 41b mit der Keilnut 31c in Eingriff steht, um den ersten Gang einzustellen, in eine Position, bei der die Synchronmuffe 41b mit der Keilnut 32c in Eingriff steht, um den zweiten Gang einzustellen, oder in eine neutrale oder Leerlaufposition, bei der die Synchronmuffe 41b mit diesen Keilnuten 31c, 32c nicht in Eingriff steht. Ähnlicherweise wird, wenn die Operation des Schaltaktuators 64 zum zweiten Umschaltmechanismus 42 übertragen wird, der Schaltaktuator 64 in eine von drei Positionen geschaltet, d.h. in die Position des dritten Gangs, die Position des vierten Gangs oder die neutrale Position. Außerdem wird, wenn die Operation des Schaltaktuators 64 zum dritten Umschaltmechanismus 43 übertragen wird, der Schaltaktuator in eine von zwei Positionen geschaltet, d.h. in die Position des fünften Gangs oder in die neutrale Position. Außerdem wird, wenn die Operation des Schaltaktuators 64 zum vierten Umschaltmechanismus 44 übertragen wird, der Schaltaktuator 64 in eine von zwei Positionen geschaltet, d.h. in die Position des Rückwärtsgangs oder in die neutrale Position.
Der Grund, warum der Schaltaktuator 63 durch die elektromagnetischen Schaltventile VA3, VA4 gesteuert wird, während die elektromagnetischen Druckregelventile VA5, VA6 zum Steuern des Schaltaktuators 64 verwendet werden, ist der Unterschied in dem durch den Aktuator betätigten Zielelement. Wenn der Aktuator in Richtung des Pfeils A gesteuert wird, d.h. in die Steuerungsrichtung des Auswahlaktuators 63, kann dieser Aktuator auf einfache Weise in drei Positionen gesteuert werden. Wenn der Aktuator dagegen in die Richtung des Pfeils B gesteuert wird, d.h. in die Steuerungsrichtung des Schaltaktuators 64, muß der Getriebe-Synchronisierungsmechanismus aktiviert werden. Daher müssen die elektromagnetischen Druckregelventile VA5, VA6, die den zugeführten Hydraulikdruck fein einstellen können, an Stelle der EIN/AUS-Steuerung des Hydraulikdrucks verwendet werden. Dadurch wird der Schaltaktuator 64 in der Anfangsphase seiner Betätigung stark, während der Getriebesynchronisierungsphase normal und in der Endphase seiner Betätigung schwach gesteuert.
Der Hydraulikdruckmechanismus besteht aus der Ventileinheit 60, dem Auswahlaktuator 63, dem Schaltaktuator 64, usw. zum Ausführen der Hydraulikdrucksteuerung. Der Hydraulikdrucksteuerungsmechanismus ist in dem Bereich eingepaßt, der sich an der Rückseite der in 1 dargestellten Ölpumpe 22 und über dem als Enduntersetzungsgetriebe dienenden vorderen Differentialgetriebe 51 und vor einem Wandabschnitt 75 befindet, der um einen etwa in der Mitte angeordneten Abschnitt des Getriebes herum ausgebildet ist.
Hinsichtlich der Steuerung des Drehmomentwandlers 12, der die Überbrückungs- oder Lockup-Kupplung 21 aufweist, kann die Leistung des Motors 11 durch Zuführen des Arbeitsfluiddrucks zu einer Einrückkammer 76 und einer Ausrückkammer 77 der Überbrückungs- oder Lockup-Kupplung 21 gemäß einem Ausgangssignal der ECU 69 direkt zur Turbinenwelle 23 übertragen werden, andernfalls kann die Leistung des Motors 11 über den Drehmomentwandler 12 zur Turbinenwelle 23 übertragen werden.
Nachstehend wird die Auswahloperation des Getriebezugs des in 1 dargestellten Getriebes erläutert. Die Auswahl des ersten Gangs erfolgt durch Ineingriffbringen der Synchronmuffe 41b des ersten Umschaltmechanismus 412 mit der Keilnut 31c durch Operationen des Auswahlaktuators 63 und des Schaltaktuators 64. Zu diesem Zeitpunkt wird das Antriebsdrehmoment der Eingangswelle 14 von der Eingangswelle 14 über das antreibende Zahnrad 31a, das angetriebene Zahnrad 31b und den ersten Umschaltmechanismus 41 zur Abtriebswelle 16 übertragen. Wenn die Synchronmuffe 41b mit der Keilnut 32c in Eingriff steht, wird der Getriebezug in den zweiten Gang geschaltet. Ähnlicherweise können die Auswahloperationen vom dritten Gang zum fünften Gang durch Betätigen des zweiten Umschaltmechanismus 42 oder des dritten Umschaltmechanismus 43 ausgeführt werden.
Der Schaltvorgang vom ersten zum zweiten Gang wird über die neutrale Position des ersten Umschaltmechanismus 41 ausgeführt, so daß die Situation entsteht, daß das Antriebsdrehmoment nicht vorübergehend von der Eingangswelle 14 zur Ausgangswelle 16 übertragen werden kann. Normalerweise wird, wenn das Übersetzungsverhältnis der jeweiligen Getriebezüge bestimmt wird, das Übersetzungsverhältnis gemäß der geometrischen Folge vom ersten Gang ausgehend vermindert, so daß der vor und nach jeder Schaltstufe verwendete Drehzahlbereich des Motors 11 konstant gehalten wird. Daher ist der Unterschied des Übersetzungsverhältnisses vor und nach der Auswahl im Getriebezug im niedrigen Drehzahlbereich besonders groß, so daß durch den Schaltvorgang über den neutralen Zustand im Gegensatz zum hohen Drehzahlbereich eine große Beschleunigungsänderung verursacht wird.
Um diese Beschleunigungsänderung durch Verhindern der Drehmomentunterbrechung der Abtriebswelle 16 im neutralen Zustand zu verhindern, wird das Antriebsdrehmoment der Abtriebswelle 16 zugeführt, während der Einrück-/Ausrückvorgang der Umgehungskupplung 24 synchron mit der Auswahl operation gesteuert wird. 4 zeigt eine Ansicht zum Darstellen einer Beziehung zwischen einem Abtriebswellendrehmoment To und einem Umgehungskupplungsdrehmoment Tb für einen Schaltvorgang vom ersten in den zweiten Gang. Wie in 4 dargestellt ist, steuert die ECU 69, weil die Übertragung des Abtriebswellendrehmoments To unterbrochen wird, bis die Synchronmuffe 41b von der Keilnut 31c außer Eingriff gekommen und mit der Keilnut 32c in Eingriff gekommen ist, den Einrückvorgang der Umgehungskupplung 24, um das Abtriebswellendrehmoment To zu erhöhen, während die Synchronmuffe 41b von der Keilnut 31c außer Eingriff kommt. Wenn der Getriebe-Synchronisierungsmechanismus beginnt zu arbeiten, nachdem der erste Umschaltmechanismus 41 den neutralen Zustand passiert hat und dann die Erzeugung des Abtriebswellendrehmoments To durch den zweiten Gang beginnt, beginnt die ECU 69 den eingerückten Zustand der Umgehungskupplung 24 freizugeben und bringt dann die Umgehungskupplung 24 auf ihren ausgerückten Zustand, während gleichzeitig die Synchronmuffe 41b mit der Keilnut 32c in Eingriff kommt.
Eine einzige Umgehungskupplung 24 ist in dem in 1 dargestellten Getriebe vorgesehen; die Umgehungskupplung 24 wird im Schaltvorgang im Niedrigdrehzahlbereich betätigt, in dem die Differenz des Übersetzungsverhältnisses groß ist. Wenn die Umgehungskupplung, die das Übertragungsdrehmoment auf den hohen Gang schalten kann, im Hochdrehzahlbereich zugeschaltet wird, in dem die Differenz des Übersetzungsverhältnisses gering ist, kann ein glatter Schaltvorgang über den vollen Schaltbereich ausgeführt werden.
Die Auswahl des Rückwärtsgangs wird dagegen durch Betätigen des Auswahlaktuators 63 und des Schaltaktuators 64 zum Betätigen des Umschaltmechanismus 44 ausgeführt. Weil der vierte Umschaltmechanismus 44 ein Umschaltmechanismus ist, in der eine Auswahl durch eine mechanische Verschiebung er folgt, wird die Drehmomentübertragung der Eingangswelle 14 unterbrochen, indem die Anfahrkupplung 13 auf ihren ausgerückten Zustand gebracht wird, um die Verbindung der Eingangswelle 14 mit der Turbinenwelle 23 zu unterbrechen, und dann wird der vierte Umschaltmechanismus 44 betätigt.
Die für die Vorwärtsfahrt verwendeten Umschaltmechanismen 41 bis 43 können in den neutralen Zustand gesteuert werden, in dem sie nicht mit den an beiden Seiten angeordneten Keilnuten 31a bis 35a in Eingriff stehen, so daß verhindert wird, daß mehrere der Umschaltmechanismen 41 bis 43 während der Fahrt gleichzeitig in Eingriff kommen. In diesem Fall wird auch der für die Rückwärtsfahrt verwendete Umschaltmechanismus 44 derart gesteuert, daß er nur dann betätigt wird, wenn die Umschaltmechanismen 41 bis 43 auf den neutralen Zustand eingestellt sind.
In diesem Automatikgetriebe 10 ist der aus der Ventileinheit 60, den Aktuatoren 63, 64, usw. als die Basiselemente des Automatikgetriebes, der Ölpumpe 22, der Anfahrkupplung 13 und der Umgehungskupplung 24 bestehende Hydraulikdrucksteuerungsmechanismus über dem als Enduntersetzungsgetriebe dienenden vorderen Differentialgetriebe 51 angeordnet. Daher können die Basiselemente des Automatikgetriebes installiert werden, ohne daß zusätzlicher Raum bereitgestellt werden muß. Dadurch kann vermieden werden, daß die Gesamtlänge des Automatikgetriebes 10 in der axialen Richtung größer wird als bei einem Wechselschaltgetriebe, das die Basisstruktur des Automatikgetriebes 10 bildet. Außerdem können, weil das Automatikgetriebe 10 derart konstruiert ist, daß es drei Wellen aufweist, d.h. die Eingangswelle 14, die Abtriebswelle 16 und die Vorderradantriebswelle 17, das Enduntersetzungsgetriebe und die Zahnräder derart installiert werden, daß sie sich in der axialen Richtung überlappen, so daß das Getriebe verkürzt werden kann. Außerdem kann, weil die Ventileinheit 60 und die Ölpumpe 22 zum Zuführen des Arbeitsfluiddrucks zur Anfahrkupplung 13 und zur Umgehungskupplung 24 nahe beieinander angeordnet sind, das Ansprechverhalten der Steuerung verbessert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern innerhalb des durch die beigefügten Patentansprüche definierten Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung sind verschiedenartige Änderungen und Modifikationen möglich. Beispielsweise ist die Verwendung der Umgehungskupplung 24 nicht auf den Schaltvorgang im Niedrigdrehzahlbereich beschränkt, sondern die Umgehungskupplung 24 kann auch im Hochdrehzahlbereich verwendet werden. Um alle Schaltgetriebeelemente glatt schalten zu können, können mehrere Umgehungskupplungen bereitgestellt werden, wobei mindestens eine Umgehungskupplung über dem als Enduntersetzungsgetriebe dienenden vorderen Differentialgetriebe 51 angeordnet sein kann. Das dargestellte Automatikgetriebe 10 wird als in Längsrichtung angeordnetes Getriebe in einem Fahrzeug mit Vierradantrieb verwendet, es kann jedoch auch in einem Fahrzeug mit Zweiradantrieb verwendet werden. Außerdem ist das dargestellte Automatikgetriebe 10 ein Getriebe mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Zahl von Zwischengetrieben oder Getriebezügen beschränkt.
Das Automatikgetriebe ist derart konstruiert, daß es drei Wellen aufweist, d.h. die Eingangswelle, die Abtriebswelle und die Antriebswelle im Enduntersetzungsgetriebe, und darüber hinaus ist die Umgehungskupplung als Basiselement des Automatikgetriebes über dem Enduntersetzungsgetriebe angeordnet. Daher ist das Automatikgetriebe derart konstruiert, daß seine axiale Länge nicht größer ist als diejenige des Wechselschaltgetriebes als die Basisstruktur.
Weil die Ölpumpe über dem Enduntersetzungsgetriebe und in der Nähe der Umgehungskupplung angeordnet sein kann, können die Hydraulikdruckquelle und der Hydraulikaktuator nahe beieinander angeordnet sein. Dadurch kann das Ansprechverhalten der Hydraulikdrucksteuerung verbessert werden.

Claims

Automatikgetriebe mit: einer Eingangswelle (14), mit der mehrere antreibende Zahnräder verbunden sind; einer Abtriebswelle (16), mit der mehrere angetriebene Zahnräder verbunden sind, wobei die mehreren angetriebenen Zahnräder mit den antreibenden Zahnrädern in Eingriff stehen, um mehrere Getriebezüge zu bilden; einem Umschaltmechanismus (41–43) zum Auswählen eines gewünschten Getriebezugs zum Übertragen von Leistung unter den mehreren Getriebezügen; einer Anfahrkupplung (13) zum Einstellen eines Motors (11) und der Eingangswelle (14) auf einen eingerückten und einen ausgerückten Zustand; einer mit der Abtriebswelle verbundenen und parallel dazu angeordneten Antriebswelle (17), wobei die Antriebswelle mit einem Enduntersetzungsgetriebe (51) verbunden ist; und einer über dem Enduntersetzungsgetriebe (51) angeordneten Umgehungskupplung (24) zum Übertragen eines Drehmoments der Eingangswelle zur Abtriebswelle, während der Ein- und der Ausrückvorgang bei einem Schaltvorgang synchron mit einer Auswahloperation der Getriebezüge gesteuert wird; und einer durch den Motor (11) angetriebenen Ölpumpe (22) zum Erzeugen eines Hydraulikdrucks, durch den die Anfahrkupplung (13) und die Umgehungskupplung (24) betätigt werden; wobei die Ölpumpe (22) über dem Enduntersetzungsgetriebe (51) und in der Nähe der Umgehungskupplung angeordnet ist.
Automatikgetriebe nach Anspruch 1, wobei die Umgehungskupplung (24) mehrere zwischen der Eingangswelle (14) und der Antriebswelle (16) angeordnete Umgehungskupplungen aufweist; und wobei mindestens eine der mehreren Umgehungskupplungen über dem Enduntersetzungsgetriebe (51) angeordnet ist und die Antriebswelle (17) unter der Abtriebswelle (16) angeordnet ist.
Automatikgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Wechselschaltgetriebe in einem Motorraum in Längsrichtung angeordnet ist und die Eingangs- und die Abtriebswelle in der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs angeordnet sind.