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Hydrodynamisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem leistungsverzweigenden Planetenrädergetriebe
Bei Getrieben, die aus einem leistungsverzweigenden Differentialgetriebe und einem hydrodynamischen Drehmomentwandler bestehen, ist es bekannt, ein dem Drehmomentwandler nachgeschaltetes Planetenradgetriebe als Über- bzw. Untersetzungsgetriebe für die Abtriebswelle zu benutzen und so auszubilden, dass es auch als Wendegetriebe für diese Welle arbeiten kann. Man hat hiezu das Planetenradgetriebe, dessen Innenrad mit der Turbinenwelle des Drehmomentwandlers fest verbunden ist, mit Sperrund Kupplungseinrichtungen ausgestattet, die es ermöglichen, sein Aussenrad und seinen Planetenräderträger wahlweise gegen Drehung zu sichern oder mit der Abtriebswelle des Getriebes zu kuppeln.
Der auf diese Weise erreichbare Wechsel der Drehrichtung der Abtriebswelle hebt jedoch gleichzeitig die in der andern Drehrichtung bestehende Gleichsinnigkeit der Momente der Leistungszweige auf, die im Differentialgetriebe getrennt werden und sich in der Abtriebswelle wieder vereinigen. Das hat zur Folge, dass in diesem Betriebszustand die Drehmomente der Leistungszweige gegeneinander wirken und dadurch das Ausgangsdrehmoment des Getriebes erheblich vermindern.
Die in der einen Drehrichtung der Abtriebswelle unzureichende Ausgangsleistung solcher Getriebe wirkt sich besonders bei ihrer Verwendung in Kraftfahrzeugen in bezug auf den Rückwärtsgang nachteilig aus. Deshalb ist man auch dazu übergegangen, in leistungsteilenden hydrodynamischen Getrieben, die in beiden Drehrichtungen der Abtriebswelle mit Leistungsverzweigung arbeiten, dem üblichen Planeten- radgetriebe ein besonderes Wendegetriebe nachzuschalten, das die Momente beider Leistungszweige auch im Rückwärtsgang gleichsinnig auf die Abtriebswelle überträgt. Diese zusätzlichen Wendegetriebe vermehren aber den Kostenaufwand und Raumbedarf des Gesamtgetriebes in unerwünschter Weise.
Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem leistungsverzweigenden Planetenrädergetriebe, einem hydrodynamischen Wandler und einem zwischen dem Wandler und der Abtriebswelle angeordneten schaltbaren Planetenrädergetriebe, dessen Innenrad mit dem Turbinenrad des Wandlers drehfest verbunden ist, dessen Aussenrad wahlweise gegen Drehen sperrbar oder mit der Abtriebswelle über eine Schaltkupplung kuppelbar ist und dessen Planetenräderträger ebenfalls wahlweise gegen Drehen sperrbar oder mit der Abtriebswelle über eine weitere Schaltkupplung kuppelbar ist.
und besteht im wesentlichen darin, dass diese beiden Schaltkupplungen für beide von der Antriebswelle zur Abtriebswelle führenden Leistungszweige die einzige Verbindung zur Abtriebswelle sind und der Planetenradträger des schaltbaren Planetenrädergetriebes mit dem Planetenradträger des die Leistung verzweigenden Planetenrädergetriebes über eine Welle drehfest verbunden ist. Dadurch wird das leistungsmindernde Gegeneinanderarbeiten der Momente der beiden Leistungszweige im Rückwärtsgang vermieden, für den nunmehr, u. zw. unter Beibehaltung der Vorteile der Momentenwandlung, mindestens der über den hydraulischen Leistungszweig laufende Anteil der Eingangsleistung zur Verfügung steht.
Gleichzeitig wird auf diese Weise das sonst vom Getriebe her erfolgende Herabdrücken der Motordrehzahl verhütet, so dass auch insofern eine Steigerung des Abtriebsdrehmomentes im Rückwärtsgang eintritt.
In baulicher Hinsicht ist die erfindungsgemässe Ausführung insofern vorteilhaft, als sie den Wechsel der Drehrichtung der Abtriebswelle lediglich mit Hilfe des im Getriebe bereits vorgesehenen Planeten-
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radgetriebes ermöglicht. Sie vermeidet somit zusätzliche Wendegetriebe, die nicht nur erhöhte Kosten und grösseren Raumbedarf mit sich bringen, sondern auch die Anzahl der möglichen Quellen der bei Planetenradgetrieben ohnehin gefürchteten Zahnradgeräusche vermehren.
In zweckmässiger Weise lässt sich die Erfindung dadurch verwirklichen, dass das Aussenrad und der Planetenradträger mit je einer Bremse ausgestattet sind. Dabei kann das dem Wandler nachgeschaltete Planetenradgetriebe mehrstufig ausgebildet sein.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in beispielsweisenAustührungsformen schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine Prinzipskizze und Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsformen des Getriebes.
Gemäss Fig. 1 steht der hydrodynamische Drehmomentwandler über das leistungsverzweigende Differentialgetriebe L mit der Antriebswelle und über das Planetenradgetriebe P mit der Abtriebswelle des Getriebes in Verbindung. Bei bekannten Ausführungen dieser Art, bei denen das Planetenradgetriebe P auch als Wendegetriebe benutzt wird, erfolgt die Leistungsübertragung in beiden Drehrichtungen der Abtriebswelle unter Teilung der Eingangsleistung in den hydraulischen Zweig H und den mechanischen Zweig M, die sich in der Abtriebswelle zur Ausgangsleistung vereinigen. Diese Vereinigung ergibt in der einen Drehrichtung der Abtriebswelle, z.
B. bei Kraftfahrzeugen während der Vorwärtsfahrt, die Summe der Leistungen beider Zweige, bei der mit Hilfe des Planetenradgetriebes P bewirkten Umkehr derDreh- richtung der Abtriebswelle jedoch die Differenz beider Leistungen, weil in diesem Falle die Momente beider Leistungszweige entgegengesetzt zueinander gerichtet sind.
Der dadurch sich ergebende Leistungsabfall beim Drehrichtungswechsel der Abtriebswelle, z. B. bei Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges, wird beim Erfindungsgegenstand durch eine Anordnung und Ausbildung des Planetenradgetriebes P vermieden, welche in der einen Drehrichtung der Abtriebswelle die übliche (in vollen Linien angedeutete) Leistungsverzweigung beibehält, in der andern Drehrichtung jedoch mit Hilfe einer entsprechenden Abstützung eines Bauteiles des leistungsverzweigenden Differentialgetriebes bewirkt, dass praktisch die gesamte Eingangsleistung auf dem (in unterbrochenen Linien angedeuteten) Weg nur über den Wandler W und das Planetenradgetriebe P zur Abtriebswelle übertragen wird.
Das in Fig. 2 schematisch veranschaulichte Getriebe zeigt eine Ausführungsform, welche diese Wirkung auf besonders einfache Weise erreicht. Hier ist das Pumpenlaufrad 1 des Drehmomentwandlers W an das Innenrad 2 des leistungsverzweigenden Differentialgetriebes L angeschlossen, dessen Aussenrad 3 die Eingangsleistung aufnimmt. Der Planetenradträger 4 des Differentialgetriebes ist über die Welle 5 fest mit dem Planetenradträger 6 des dem Wandler W nachgeschalteten Planetenradgetriebes P verbunden, dessen Innenrad 7 auf der Hohlwelle 8 der Turbine 9 des Wandlers W fest angeordnet ist.
Die Abtriebswelle 10 ist über Kupplungen 11 und 12 wahlweise mit dem Planetenradträger 6 oder mit dem Aussenrad 13 des Planetenradgetriebes P kuppelbar ; sie steht also im Gegensatz zu bekannten Ausführungen nicht in dauernder Verbindung mit der Welle 5 der Planetenradträger 4 und 6. Die Bremsen 14 und 15 dienen dazu, den Planetenradträger 6 und das Aussenrad 13 wahlweise gegen Drehung zu sichern.
Wird bei gelöster Bremse 14 und ausgerückter Kupplung 12 die Bremse 15 angezogen und die Kupplung 11 eingerückt, so überträgt das leistungsverzweigende Differentialgetriebe L die Leistung einerseits über die Pumpe 1, die Turbine 9 des Wandlers W sowie das Innenrad 7 und anderseits über die Welle 5 auf den Planetenradträger 6 und von dort über die Kupplung 11 auf die Abtriebswelle 10. Die Momente beider Leistungszweige sind gleichgerichtet ; die Welle 10 läuft mit einem der Summe der Momente beider Leistungszweige gleichen Abtriebsdrehmoment um. Dieser Betriebszustand entspricht der Vorwärtsfahrt und dem in Fig. 1 (in vollen Linien) angedeuteten Leistungsverlauf.
Für die Rückwärtsfahrt wird die Kupplung 11 ausgerückt und die Bremse 15 gelöst und statt dessen die Kupplung 12 eingerückt und die Bremse 14 angezogen. Damit ist über den Planetenradträger 6 auch der Planetenradträger 4 des Differentialgetriebes L gegen Drehung gesperrt, und die Leistungsübertragung erfolgt allein über den Wandler W und das Aussenrad 15 zur Welle 10, deren Drehrichtung dabei infolge des Feststehens des Planetenradträgers 6 umgekehrt wird. Der Betriebszustand entspricht nunmehr dem in Fig. 1 (mit unterbrochenen Linien) eingetragenen Leistungsverlauf.
Der nach der Erfindung ausgebildete Rückwärtsgang lässt sich bei Fahrten in starkem oder langem Gefälle mit Vorteil zur Unterstützung der Bremsung des Fahrzeuges heranziehen. Schaltet man nämlich bei vorwärts laufendem Fahrzeug durch Anziehen der Bremsen 14 und Einrücken der Kupplung 12 den Rückwärtsgang ein, so arbeitet dem von der Fahrbahn auf die Abtriebswelle 10 ausgeübten Drehmoment das von der Turbinenwelle des Drehmomentwandlers abgegebene Drehmoment entgegen. Die Gegenwirkung und damit die Bremsung des Fahrzeuges setzt, weil sie nur über den hydraulischen Zweig der Leistungsübertragung vor sich geht, sehr weich ein. Sie steigert sich mit zunehmender Leistung des Antriebsmotors, so dass stärkeres Gasgeben eine um so stärkere Bremswirkung zur Folge hat.
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Das Ausrücken beider Kupplungen 11 und 12 unterbricht die Leistungsübertragung zwischen Getriebe und Abtriebswelle vollständig. Löst man zusätzlich noch die Bremsen 14 und 15, so kann der Antriebsmotor des Getriebes ohne Belastung durch das Getriebe im Stand laufen.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der Planetenradträger 6 mit einem zweiten Planetenradsatz 16 ausgestattet, dessen Aussenrad 17 durch eine Bremse 18 festlegbar ist. Damit ist hier die Möglichkeit gegeben, durch wahlweise Benutzung der Bremsen 15 und 18 das Übersetzungsverhältnis zwischen An- und Abtriebswelle zu ändern.
Die Betätigung aller Kupplungen und Bremsen kann mechanisch, elektrisch oder hydraulisch erfolgen. Die hydraulische Steuerung ist vorzuziehen, weil hiefür das zur Füllung des Drehmomentwandlers dienende flüssige Medium als Druckmittel zur Verfügung steht. Die einzelnen Brems- und Kupplungsvorgänge werden zweckmässig so miteinander gekoppelt, dass für jeden Schaltvorgang die betreffenden Kupplungen mit den zugehörigen Bremsen zusammen in und ausser Wirkung treten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydrodynamisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem leistungsverzweigenden Planetenrädergetriebe, einem hydrodynamischen Wandler und einem zwischen dem Wandler und der Abtriebswelle angeordneten schaltbaren Planetenrädergetriebe, dessen Innenrad mit dem Turbinenrad des Wandlers drehfest verbunden ist, dessen Aussenrad wahlweise gegen Drehen sperrbar oder mit der Abtriebswelle über eine Schaltkupplung kuppelbar ist und dessen Planetenräderträger ebenfalls wahlweise gegen Drehen sperrbar oder mit der Abtriebswelle über eine weitere Schaltkupplung kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass diese beiden Schaltkupplungen (11,12) für beide von der Antriebswelle zur Abtriebswelle (10) führenden Leistungszweige die einzige Verbindung zur Abtriebswelle (10) sind und der Planetenradträger (6)
des schaltbaren Planetenrädergetriebes (P) mit dem Planetenradträger (4) des die Leistung verzweigenden Planetenrädergetriebes (L) über eine Welle (5) drehfest verbunden ist.