DE1500409A1 - Automatisches Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung mit veränderlicher Übersetzung insbesondere für Motorfahrzeuge. Sie hat ein Getriebe zum Gegenstand, das das Übersetzungsverhältnis ohne Unterbrechung der Kraftübertragung automatisch ändert.

In Sonderheit bezieht sich die Erfindung auf ein Getriebe mit Leistungsverzweigung, bei dem eine Aufteilung der Drehkraft erfolgt und Kraftübertragungswege mit Planetengetriebesätzen vorgesehen sind, wobei eine primäre Einrichtung zur Übertragung des zugeführten Drehmomentes (z.B. eine Kupplung oder ein hydrodynamischer Drehmomentenwandler) die Drehkraft kontinuierlich über einen Weg in dem Getriebe überträgt, während ein zweiter Weg mit zusätzlichen Einrichtungen zum Übertragen der Eingangsdrehkraft ausgestattet ist und ebenfalls veränderliche Übersetzungsverhältnisse liefert. Die zugeführte Drehkraft geht während einer Betriebsphase durch den primären Drehmomentenwandler oder eine andere Kraftübertragungseinrichtung und wird während anderer Betriebsphasen zwischen den Wegen in variablen Verhältnissen aufgeteilt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtungen zur Übertragung der zugeführten Drehkraft so zu gestalten, dass sie unabhängig voneinander einrückbar sind und verschiedene Übersetzungsverhältnisse liefern, wobei die Zahl der für eine vorgegebene Anzahl von Übersetzungsverhältnissen erforderlichen Elemente verringert werden soll. Weiter will die Erfindung die Möglichkeit schaffen, in einfacher Weise eine Anzahl von mechanisch abgestuften Übersetzungsverhältnissen zu erzielen, um die Leistungsfähigkeit, die Arbeitsweise und die Wirtschaftlichkeit zu verbessern und Schwankungen des Drehmomentes möglichst gering zu halten; dies geschieht durch engere Übersetzungsstufen, die auf rationelle Weise erzielt werden. Schwankungen des Drehmomentes und Störungen hängen vom Quadrat der Übersetzungswechsel ab und kleine Stufen sind daher sehr erstrebenswert.

Ferner will die Erfindung eine bessere Überbrückung von einem Übersetzungsverhältnis zu einem anderen ermöglichen. Die Änderung der Übersetzungsverhältnisse geht gemäß der Erfindung unter niedrigerer Wärmezufuhr und geringerem Verlust vor sich. Schließlich ist die Erfindung noch auf eine vereinfachte Steuerung für die Wechsel der Übersetzungen gerichtet.

Gemäß der Erfindung weist die Vorrichtung ein Getriebe mit mindestens zwei Planeten-Getriebesätzen auf; das Getriebe hat wenigstens drei Eingabeglieder, von denen wenigstens zwei während verschiedener Phasen des Antriebs in Vorwärtsrichtung sowohl als Antriebsglieder als auch als Gegenglieder dienen.

Die drei Antriebsglieder können mit je einer kuppelnden Vorrichtung zum Übertragen des Drehmomentes ausgestattet sein, die die Glieder unabhängig voneinander an die Drehkraftquelle anzukuppeln gestattet. Diese kuppelnden Vorrichtungen sind befähigt, das eingegebene Drehmoment zu teilen. Eine oder mehrere dieser Vorrichtungen können hydrodynamische Drehmomentwandler sein.

Die Elemente, die sowohl als Antriebs- als auch als Gegenglieder dienen, können mit je einer Kupplung und einer Bremse versehen sein. Die Bremsen können einseitig wirkende Bremsen sein oder in der Lage sein, während des Antriebs in einer Richtung zu wirken.

Die Anordnung kann so ausgebildet sein, dass, wenn eine der Vorrichtungen zur Übertragung des Drehmomentes oder der Kupplungen ein Drehmomentwandler ist, sein Gegenglied während gewisser Betriebsphasen als Antriebs- oder Eingangsglied dienen kann.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt eines transaxialen Getriebes nach Maßgabe der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt eines Teiles der Fig. 1, in dem jedoch eine abgeänderte Konstruktion dargestellt ist;

Fig. 3 eine Skizze einer Bremse, die für die Vorrichtung der Fig. 1 geeignet ist;

Fig. 4 einen Schnitt der in Fig. 3 skizzierten Vorrichtung;

Fig. 5 ein Schema der Steuerventile und der hydraulischen Anlage für die Vorrichtung der Fig. 1;

Fig. 6 einen Schnitt eines Reduzierventils für den Kupplungsdruck;

Fig. 7 ein abgewandeltes hydraulisches System mit Steuerventilen in schematischer Darstellung;

Fig. 8 eine der Fig. 1 ähnliche, jedoch schematisierte Ansicht, die ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 9 einen Teil der Fig. 8, jedoch in geänderter Konstruktion;

Fig. 10 und 11 weitere Ausführungsformen der Erfindung in einer der Fig. 8 entsprechenden Darstellung.

In Fig. 1 ist die Achse 10 der Antriebsräder eines Motorfahrzeuges gezeigt, zu der das erfindungsgemäße Getriebe quer liegt. Die Achse 10 trägt ein nicht dargestelltes Kegelrad, das von einem treibenden Kegelrad 11 angetrieben wird, welches das Abtriebsteil des Getriebes darstellt. Das treibende Kegelrad 11 sitzt fest auf einer Buchse 12 und ist in Lagern 13 und 14 abgestützt.

Die Motorkurbelwelle 15 treibt das Kegelrad 11 über das Getriebe an, welches eine innere und eine äußere Antriebswelle 17 und 18 aufweist, die senkrecht zur Achse 10 laufen, sowie eine erste Kraftübertragungsvorrichtung in Form eines Flüssigkeitsdrehmomentwandlers 19 auf der einen Seite der Achse 10 und ein Zahnradgetriebe auf der anderen Seite der Achse. Letzteres umfaßt einen ersten Planetensatz 20, einen zweiten Planetensatz 21 und eine Einheit 22, die zwei weitere Kraftübertragungseinrichtungen in Form von Friktionskupplungen zusammen mit Steuerventilen zur hydraulischen Steuerung dieser Kupplungen enthält.

Die Motorkurbelwelle 15 ist mit einer Platte 24 fest verbunden, die den üblichen Anlaßzahnkranz 25 trägt und mittels der Teile 26, 27 mit der inneren Antriebswelle 17 verbunden ist. Die Platte 24 ist auch noch an dem Gehäuse 28 des Drehmomentwandlers 19 festgemacht, welches das Pumpenrad 30 des Drehmomentenwandlers trägt. Das Turbinenrad 31 des Drehmomentenwandlers ist an einer Nabe 32 befestigt, die auf der äußeren Antriebswelle 18 aufgekeilt ist. Das Leitrad 33 ist an einer Richtsperre oder Bremse 34 befestigt, deren inneres Glied 35 an dem ortsfesten Gehäuse 36 verankert ist.

Der Planetensatz 20 umfasst folgende Teile: Ein Sonnenrad 39, das auf der äußeren Antriebswelle 18 festgekeilt ist und ein erstes Antriebselement darstellt; einen innenverzahnten Zahnkranz (Außenrad) 40, der drehbar in einem Lagerblock 41 abgestützt ist, welcher vom Gehäuse 42 des Getriebes getragen wird; eine Bremse 43, die an dem Außenrad 40 wirksam ist und für den Rückwärtsgang dient; ein Planetenrad 44, dessen Achse 45 in einem drehbaren Käfig (Steg) 46 abgestützt ist, welcher ein mit dem Kegelrad 11 verbundenes Antriebsglied darstellt; ein weiteres Planetenrad 48, dessen Achse 49 ebenfalls in dem Käfig 46 gehaltert ist und welches sowohl mit dem Planetenrad 44 als auch mit dem Außenrad 40 kämmt; ein Gegenglied in Form eines Sonnenrades 50, das mit dem Planetenrad 48 kämmt und festgehalten wird oder mit Hilfe des zweiten Planetensatzes 21 in einem von drei Übersetzungsverhältnissen (zwei indirekten und ein direktes) angetrieben werden kann. Alle Planetenräder des ersten und des zweiten Planetensatzes können als Gruppen angeordnet sein, obwohl in der Zeichnung nur jeweils ein Rad dargestellt ist.

Der zweite Planetensatz 21 umfaßt folgende Teile: Ein Außenrad 52, das mit dem Sonnenrad 50 fest verbunden ist; einen Käfig oder Steg 53, der auf einer Muffe 51 sitzt, welche ein zweites Eingangs- oder Antriebselement darstellt; ein Sonnenrad 55, das auf einer weiteren Muffe 56 sitzt, welche ein drittes Eingangs- oder Antriebselement darstellt; ein Planetenrad 57, dessen Achse 58 im Käfig 53 abgestützt ist und das mit dem Sonnenrad 55 im Eingriff steht; ein weiteres Planetenrad 60 auf einer ebenfalls im Käfig 53 abgestützten Achse 61, welches sowohl mit dem Planetenrad 57 als auch mit dem Außenrad 52 kämmt. Eine Bremse 62 kann den Käfig 53 für die Phase als Gegenglied festbremsen und eine Bremse 63 kann die Muffe 56 blockieren.

Die Kupplungseinheit 22 weist eine Kupplung auf, die mit einer Mitnehmerscheibe 66 versehen ist, welche auf einer auf der Muffe 56 festsitzenden Nabe 67 befestigt ist; ferner eine zweite Kupplung mit zwei Mitnehmerscheiben 69, welche mit einer Nabe 71 fest verbunden sind, die auf der Muffe 51 festgekeilt ist. Diese Kupplungen sind in einem Kupplungsgehäuse 72 untergebracht, das von einer Platte 73 getragen wird, welche auf der inneren Antriebswelle 17 festsitzt. Folglich kann die Antriebswelle 17 mit Hilfe dieser Kupplungen wahlweise an eine oder beide das Drehmoment zuführende Muffen 51, 56 angekuppelt werden.

Die Kupplungen können von bekannter Konstruktion sein.

Sie können von einer Pumpe 75 mit Drucköl versorgt werden, welche von der Welle 17 angetrieben wird, und sie können mittels Federn ausgerückt werden. Die Ölzufuhr zu den Kupplungen und Bremsen wird von Steuerventilen gesteuert, die in einem Ventilkörper 77 im Inneren des Kupplungsgehäuses 72 in einem Winkelabstand ungebracht sind.

Ein handgesteuertes Wählventil 80 sieht folgende Stellungen vor: Vorwärts, Motorbremsung, Leerlauf, Rückwärts, Parksperre. Die Einrichtung der Parksperre ist bei 81 gezeigt. Das Wählventil wird von einer Welle 82, einen Hebel 83 und einer Stange 84 betätigt.

Die Bremsen 62, 43 können Handbremsen bekannter Art mit einfacher oder doppelter Umschlingung sein. Sie können teilweise oder vollständig selbsterregend sein, so dass sie automatisch in der Rückwartsrichtung sperren und in der Vorwärtsrichtung frei sind, oder es können Freilaufsperren verwendet werden, wie noch näher beschrieben wird.

Die allgemeine Arbeitsweise des Getriebes ist folgendermaßen: Die Leerlaufphase erhält man, wenn alle Bremsen und Kupplungen ausgerückt sind. Die Vorwärtsrichtung erhält man, wenn die Bremsen 62, 63 in Tätigkeit sind, und die Rückwärtsrichtung, wenn die Bremse 43 angelegt ist. Der erste Übersetzungsbereich wird vorgesehen, wenn die Kupplungen ausgerückt sind und die Glieder 51, 56 stationär sind und als Gegenglieder dienen. Die gesamte Leistungsübertragung geschieht dann auf dem Weg über den Drehmomentenwandler. Der erste Planetensatz 20 mag ein Übersetzungsverhältnis von 2,22:1 haben und der Drehmomentenwandler ein maximales Drehmomentverhältnis von 2:1. Dies ergibt ein Übersetzungsverhältnis für das Anfahren von 4,44:1. Sobald die Fahrt beginnt, fällt das Übersetzungsverhältnis des Drehmomentenwandlers automatisch ab, bis sich das gesamte Übersetzungsverhältnis den Wert 2,22:1 nähert. Der zweite Übersetzungsbereich ist gegeben, wenn die Kupplung 66 eingelegt ist und die Bremse 63 abgehoben wird. Das Verhältnis der kombinierten Übertragung mag 1,58:1 betragen. In diesem Bereich überträgt der Drehmomentenwandler 0,71 des eingespeisten Drehmomentes, die Kupplung 66 und der zweite Planetensatz den verbleibenden Anteil von 0,29. Da das Sonnenrad 50 nun angetrieben wird, werden die relativen Geschwindigkeiten in dem abtreibenden Planetensatz verringert. Der dritte Übersetzungsbereich wird vorgesehen, wenn die Kupplung 69 eingerückt ist und die Bremse 63 angelegt wird. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes wird 1,225:1. Der Drehmomentenwandler überträgt 0,55 des eingegebenen Drehmomentes und die Kupplung 69 und der zweite Planetensatz 0,45. Das Sonnenrad 50 wird mit erhöhter Geschwindigkeit angetrieben und die Relativgeschwindigkeiten in dem abtreibenden Planetensatz 20 sind herabgesetzt. Der vierte Übersetzungsbereich ist eingestellt, wenn beide Kupplungen 66, 69 eingerückt sind und beide Bremsen 62, 63 frei werden.

In diesem Bereich überträgt der Drehmomentenwandler 0,45 des zugeführten Drehmomentes, die Kupplung 66 0,17 und die Kupplung 69 0,38. Der zweite Planetensatz 21 rotiert jetzt ohne Relativbewegung und das Sonnenrad 50 dreht sich mit der Eingangsgeschwindigkeit.

Das Sonnenrad 39 rotiert mit etwas niedrigerer Geschwindigkeit, wenn das gesamte Übersetzungsverhältnis unter 1:1 liegt.

Um ein Übersetzungsverhältnis zwischen 1,225:1 und 1:1, beispielsweise 1,105:1, zu erzielen, muß der Drehmomentenwandler mit 1,27:1 arbeiten, was nahe an dem günstigsten Arbeitspunkt für die Drehmomentenwandlung liegt. Der Leistungsverlust wird durch die Aufteilung des Drehmomentes herabgesetzt. Wenn beispielsweise in dem Drehmomentenwandler ein Schlupf oder Verlust von 6% bei der vollen Leistung vorhanden ist, wird dieser als Folge des verkleinerten Drehmomentes auf 6 x 0,45 = 2,7% herabgesetzt. Der prozentuale Verlust bei Volleistung ist jedoch 2,7 x 0,45 = 1,2%. Die Kapazität des Drehmomentenwandlers kann durch Reduzierung der Größe herabgesetzt werden. Die Kapazität kann um 58% vermindert werden und der Verlust reduziert sich dann entsprechend der Aufteilung des Drehmomentes, d.h. 6% Verlust wird auf 2,7% Verlust herabgesetzt. Die Verminderung der Kapazität des Drehmomentenwandlers erlaubt höhere Eingangsgeschwindigkeiten am unteren Ende des Bereichs, wo das übertragene Drehmoment größer ist. Dies erhöht die zur Verfügung stehende Leistung um ein Drittel, ohne den Schlupf am oberen Ende des Bereichs zu vergrößern. Die Anordnung verbessert nicht nur wesentlich die Leistungsfähigkeit sondern vermindert auch im Leerlauf und bei kleinen Geschwindigkeiten den trägen Widerstand des Motors.

In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind die Teile 51, 56 mit Richtsperren 93, 94 ausgestattet, die auf ein Teil 95 wirken. Eine Bremse 96 kann das Teil 95 für den Vorwärtslauf festhalten. Eine Bremse 97, die das Teil 52 bei Motorbremsung blockiert, ersetzt zusammen mit 96 die Bremsen 63, 68. Alle Wechsel werden durch Ein- und Ausrücken der beiden Kupplungen vorgenommen. Es gibt keine Schwierigkeiten für die Synchronisierung oder Blockierung. Beim Wechsel vom ersten zum zweiten Übersetzungsbereich wird die Kupplung 66 eingerückt. Die Wechsel zwischen den Bereichen synchronisieren sich voll selbst und es gibt keine Möglichkeit der Antriebsumkehr. Beim Wechsel zwischen dem zweiten und dem dritten Bereich ist ein gewisses Übergreifen zwischen den Kupplungen beim Hinaufschalten notwendig; wenn dieses jedoch zu groß ist, ist die Vorrichtung augenblicklich bestrebt, den vierten Bereich einzulegen, wobei wiederum eine Antriebsumkehr unmöglich ist. Der Wechsel zwischen dem dritten und dem vierten Bereich ist vollsynchronisiert. Dieses Merkmal gestattet eine größtmögliche Stoßfreiheit und Kontinuität des Antriebs.

Handbremsen sind bekanntlich selbsterregend und liefern gute Freigabewechsel beim Hinaufschalten und gute Einrückwechsel beim Herunterschalten, da die erwähnte selbsttätige Synchronisierung annähernd erreicht wird. Der Selbsterregungseffekt wirkt jedoch einem guten Einrückwechsel beim Hinaufschalten entgegen.

Die Bremsen können auch mittels der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Bremsenbedienungsvorrichtung voll selbstsynchronisierend gemacht werden. Wie ersichtlich, verbinden die angreifenden Stifte 100, 101 die Enden des Bremsbandes 106 mit Hebeln 98, 99. Die beiden Hebel sind über eine Stange 108 verbunden, welche bei 103 und 104 angelenkt ist. Die Hebel 98, 99 sind um feststehende Drehzapfen 107, 108 drehbar gelagert. Wenn die Belastung an dem Bremsband in Richtung des Pfeiles angreift, ist sie am sogenannten Ankerpunkt 101 aufgrund der selbstwickelnden Wirkung größer als am Anlegepunkt 100. Der Hebel 99 will daher nach rechts schwenken. Der Anlenkpunkt 103 ist jedoch vom Drehpunkt 107 weiter entfernt als der Punkt 104 vom Drehpunkt 108. Wenn sich die Hebel 98, 99 nach rechts bewegen, nähern sich daher die Punkte 100, 101 und erhöhen die Belastung am Band. Eine Belastung in entgegengesetzter Richtung bewegt die Vorrichtung nach links und läßt dabei die Punkte 100 und 101 auseinanderlaufen, wodurch die Bremse gelöst wird. Eine Feder 105 kann eine leichte Vorspannung und einen Widerstand ausüben, so dass die Bremse angreift, sobald eine Bewegung in Richtung des Pfeiles stattfindet. Weiter können Mittel vorgesehen sein, um eine Last am Punkt 109 angreifen zu lassen, wodurch die Hebel leicht nach links geführt werden und die Bremse frei ist und nicht angreifen kann. Wenn eine äußere Kraft in Richtung des Pfeiles 110 angelegt wird, werden die Hebel 100, 101 einander genähert und die Bremse wird angelegt, selbst dann, wenn die Drehrichtung der durch den Pfeil gekennzeichneten entgegengesetzt ist; die Bremse kann so zum Bremsen des Fahrzeuges verwendet werden, wenn während des Betriebs eine solche äußere Kraft zur Einwirkung gebracht wird, nachdem die Bremse sich selbsttätig angelegt hat, und wieder entfernt wird, bevor die Bremse sich zum Freilauf automatisch löst, synchronisieren sich die Übersetzungsänderungen automatisch und die Bremse kann auch dazu verwendet werden, das Übersetzungsverhältnis zur Motorbremsung usw. konstant zu halten. Die Belastungen können mittels

Kolben 112, 113 (Fig. 4) angelegt werden, die in Zylindern 114, 115 gleiten. In Fig. 2 wird ein einziger Kolben dazu verwendet, beide Bremsen zu belasten, aber jede Bremse kann unabhängig belastet werden. Ein Kolben kann beide Bremsen in einer neutralen oder gelösten Stellung halten.

Die Erfindung gestattet eine wesentliche Vereinfachung der Steuerungen. In Fig. 5 sind eine hydraulische Anlage und automatische Regler dargestellt. Die Pumpe 75 liefert Drucköl in eine Leitung 120, dessen Druck von einem Entlastungsventil 117 und einer Feder 118 reguliert wird. Die Federbelastung 118 und damit der Druck wird durch Verbindung mit dem Gashebel 135 des Fahrzeugs verändert. Die Ventile 121, 122, 123 liegen in dem Ventilkörper 77 und unterliegen der Zentrifugalkraft, die bestrebt ist, die Ventile nach außen zu ziehen. Der Druck in der Leitung 120 wirkt auf die äußeren Enden der Ventile ein und will diese nach innen führen. Federn 124, 125, 126 unterstützen die Zentrifugalkraft und wirken in Auswärtsrichtung. Das Ventil 121 ist schwerer als das Ventil 122, welches wiederum schwerer ist als das Ventil 123; die Wechsel der Übersetzungsverhältnisse finden bei wachsenden Geschwindigkeiten statt, d.h. die Maschine kann im zweiten Übersetzungsbereich schneller fahren als im ersten und im dritten Bereich noch schneller. Im Betrieb läuft das Ventil nach außen, sobald die Geschwindigkeit ausreicht, dass die Feder zusammen mit der Zentrifugalkraft den Öldruck überwindet. Der Ventilteller 127 hat eine größere Fläche als der Ventilteller 128. Sobald daher die Druckleitung über die Leitungen 136, 131 mit dem Raum 129 verbunden ist (d.h. wenn der Wechsel gerade stattfinden soll), wird in Auswärtsrichtung auf dem Ventilteller 127 eine größere Kraft ausgeübt als in Einwärtsrichtung auf den Ventilteller 128 und das Ventil schnappt um. Das Ventil kann jetzt nicht nach innen laufen, bis nicht die Geschwindigkeit vermindert wird, da diese aus der Ungleichheit entspringende Kraft die Zentrifugalkraft und die Federkraft unterstützt. Sobald während des Einwärtshubes bei verminderten Geschwindigkeiten der Auslaß 130 freigegeben wird, wird der Druck im Raum 129 abgelassen und das Ventil schnappt nach innen. Die Flächen der Ventilteller 127, 128 bestimmen die Unterschiede zwischen den Übersetzungswechseln beim Hinauf- und beim Herunterschalten. Durch Veränderung des Drucks in der Leitung 120 werden die Geschwindigkeiten sowohl für die Wechsel beim Hinauf- als auch beim Herunterschalten geändert. Der Druck in der Druckleitung kann auch dazu dienen, die Kupplungen nach Maßgabe der Stellung das Gashebels und der Belastung einzurücken. Das Gewicht, die Ventiltellerflächen und die Federkraft werden so gewählt, dass ein zweckmäßiges Geschwindigkeitsschema für die Übersetzungswechsel zustande kommt. In der Folge läuft das Ventil 121 nach außen und rückt dabei die Kupplung 66 ein. Bei höheren Geschwindigkeiten läuft, vorausgesetzt der Druck in der Druckleitung bleibt der gleiche, das Ventil 122 nach außen und legt die Kupplung 69 an, rückt aber die Kupplung 66 aus, da die Leitung 131 von der Druckleitung 120 getrennt wird und dafür mit der Leitung 132 und dem Auslaß 133 in Verbindung kommt. Bei noch höheren Geschwindigkeiten läuft das Ventil 123 nach außen und rückt dabei über die Leitungen 137, 132, 131 die Kupplung 66 wieder ein.

Für die Höchstgeschwindigkeit hat der Druck in der

Leitung 120 sein Maximum und dieses kann für das Anlegen der Kupplungen zu groß sein. Die Kupplungen können daher mit Reduzierventilen bekannter Art ausge-stattet sein, von denen ein Beispiel in Fig. 6 gezeigt ist. Das Ventil 142 ist nach innen durch eine Feder 143 belastet und hat eine Einlassleitung 144 von der Pumpe und eine zur Kupplung führende Auslaßleitung 145. 146 ist ein Entlüfter. Das Ventil kann so angeordnet sein, dass die Zentrifugalkraft auf das Ventil entgegen der Federkraft 143 einwirkt und dadurch der Druck bei höheren Geschwindigkeiten auf ein niedrigeres Maximum reduziert wird. Die Druckleitung kann auch dazu dienen, den Drehmomentenwandler über die Kanäle 146, 147 (Fig. 1) zu versorgen.

In der abgeänderten Ausführungsform der Fig. 7 arbeiten die Ventile 121, 122, 123 in ähnlicher Weise, aber die Anlage ist ineinandergreifend und die Wechsel zwischen den Übersetzungsbereichen brauchen nicht bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten stattzufinden. Die Leitung 197 verbindet ständig mit der Fläche 190 und unterstützt die Zentrifugalkraft; aber zur Fläche 191 wird der Druck erst zugeleitet, wenn die Kupplung 66 eingerückt ist, und das Ventil 122 bewegt sich daher nicht, bevor nicht das Ventil 121 sich in seiner äußeren Stellung befindet. Sobald das Ventil 122 nach außen gelaufen ist, empfängt die Leitung 192 den Druck und leitet ihn zum Raum 137 weiter. Jetzt ist ein höherer Druck vorhanden, um das Ventil 121 nach außen zu halten, als aufgebracht werden kann, um es nach innen zu führen. Das Ventil 121 kann sich daher nicht bewegen, bevor nicht das Ventil 122 nach innen gelaufen ist und damit der Druck aus der Leitung 192 durch die Leitung 198 und den Entlüfter 133 abgelassen werden konnte. Das Ventil 122 kann aber nicht nach innen laufen, wenn das Ventil 123 außen ist, da der Raum 150 über die Leitungen 137, 198, 149 unter Druck gesetzt ist. Das Ventil 123 bewegt sich erst, wenn die Kupplung 69 eingerückt ist und der Druck über die Leitung 196 den Raum 195 erreicht. Der Entlüfter 153 bleibt ständig offen. Die Kupplungen sind mit Auslaßventilen 155, 156 ausgestattet. Diese Ventile dienen auch dazu, einen örtlichen Druck aufrechtzuerhalten, damit die Leitungen 157, 158 augenblicklich unter Druck gesetzt werden können. Die Leitungen 157, 158 führen zu Ventilen 159, 160, die in dem Ventilblock 154, Fig. 1, untergebracht sind. Diese Ventile schicken den Druck in Leitungen 170, 171, bzw. entlüften diese Leitungen, die von den Zylindern aus die Bremsen 62, 63 versorgen. Die Ventile werden über eine Leitung 174 mit Druck versehen und durch Auslässe 172, 173 entlüftet.

Das Wählventil 175 ist in der Parksperrstellung gezeigt. Es empfängt das Drucköl durch eine Leitung 176 von der Pumpe 75. Der Druck wird durch ein Entlastungsventil 177 geregelt. Der aus der Leitung 176 stammende Druck wird in die Leitung 178 weitergegeben, wodurch die Bremse 43 für Rückwärtsfahrt angelegt wird, und in die Leitung 179, wo er auf einen Kolben 180 wirkt und Federn 182, 194 komprimiert hält. Dadurch kann das Kupplungsentlastungsventil 181 den maximalen Druck in die Leitung 120 einspeisen, so dass die Ventile 121, 122, 123 in den Stellungen Parken, Rückwärts und Leerlauf nicht nach außen laufen können. Die Stange 183 ist mit dem Gaspedal des Fahrzeugs verbunden und liefert variable Drucke und höhere Drucke beim "Durchtreten", wenn die Feder 184 in Aktion gebracht wird. Die Stange 183 kann mechanisch mittels des Steuerhebels derart in Stellung gebracht werden, dass die Übersetzungsverhältnisse bei höheren Geschwindigkeiten ungeachtet der Gashebelstellung sich ändern. Dies hat eine Bremswirkung auf die Maschine. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass eine Leitung vom Ventil 175 aus zur Bremse 97, Fig. 3, führt, um eine konstante niedrige "Getriebe"-Bremsung vorzusehen.

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Übersetzung, die im wesentlichen so arbeitet, wie für die Fig. 1 und die Ausführung der Fig. 3 beschrieben. Das Gegenelement 33 des Drehmomentwandlers ist über die Muffe 35 mit den Teilen 50, 52 verbunden, das sind das Gegenglied des Abtrieb-Planetensatzes und das angetriebene Element des zweiten Planetensatzes. Der Drehmomentwandler arbeitet im ersten Übersetzungsbereich auf dem normalen Weg über die Bremsen 34, 93, 94. Im zweiten Übersetzungsbereich wird das Gegenelement 33 in Vorwärtsrichtung langsam, im dritten Bereich schneller und im vierten Bereich mit der eingegebenen Geschwindigkeit angetrieben. Dies verbessert im zweiten und dritten Bereich den Wirkungsgrad am Ende des Bereichs mit den kleinen Übersetzungsverhältnissen, da der Kupplungspunkt näher an das Verhältnis 1:1 heranrückt. Ferner kann ein vergrößerter Abströmwinkel der Schaufeln des Gegenelementes verwendet werden, wodurch sich der Kupplungsschlupf vermindert. Da es im vierten Bereich keinen Reaktionspunkt gibt, kann dort keine Drehmomentwandlung stattfinden. Das Gegenglied wird zum Eingangs- oder Antriebsglied. Wenn ein zusätzlicher Getriebesatz vorgesehen wird, wie in Fig. 9 mit den Teilen 201, 202, 203, 204 und dem

Reaktionspunkt 205 zeigt, kann auch im vierten Übersetzungsbereich eine Drehmomentwandlung stattfinden. Die Bremse 34 kann bei 205 angeordnet sein.

Die Muffe 35 kann mit dem Träger des Abtrieb-Planetensatzes verbunden sein oder durch ein Getriebe, wie in Fig. 9 gezeigt, von dem Pumpenrad 30 zu einem Reaktionspunkt geführt werden.

Fig. 10 ist eine Schemazeichnung eines erfindungsgemäßen Getriebes mit sechs Übersetzungsbereichen, das quer zum Fahrzeug eingebaut wird. Eine Kupplung 206, ein Getriebesatz 207, 208, 209, 210 und eine Bremse 211 wurden zugefügt. Im Betrieb wird für die Vorwärtsfahrt die Bremse 96 angelegt. Für den ersten Bereich sind keine Kupplungen eingerückt. Für den zweiten Bereich ist die Kupplung 206 eingerückt, für den dritten Bereich die Kupplung 66 und für den vierten Bereich die Kupplung 69. Für den fünften Bereich sind die Kupplungen 69 und 206 eingerückt und für den sechsten Bereich die Kupplungen 206, 66 und 69. Außerdem ist ein weiteres Übersetzungswechselventil, beispielsweise 122, erforderlich. Anstelle der Richtsperren können Bremsen nach Art der in Fig. 4 dargestellten verwendet werden.

Die dargestellten und beschriebenen Getriebesätze ermöglichen enge, gleichmäßig beabstandete Übersetzungsverhältnisse; wenn ein breiterer Bereich von Übersetzungsverhältnissen erforderlich ist, können auch andere Planetensätze verwendet werden.

Fig. 11 ist eine Schemazeichnung eines erfindungsgemäßen Getriebes, das stufenlos regelbar ist. Alle drei Eingangsglieder dieses Getriebes sind mit Kupplungen versehen, die während bestimmter Betriebsphasen die Drehmomentwandlung vornehmen. Die Kupplungen oder Drehmomentenwandler sind kombiniert und zusammen in einem Gehäuse untergebracht.

Die Skizze der Fig. 11 ähnelt im wesentlichen der Fig. 8 mit der Ausnahme, dass die Kupplungen 66, 69 durch die zusätzlichen Drehmomentenwandler-Elemente 66A, 69A ersetzt sind und die Muffe 35 an dem stationären Gehäuse festgelegt ist.

Die Elemente dienen sowohl als Antriebs-, als auch als Gegenglieder und die Schaufeln der Elemente können aus federnd nachgiebigem Material und so befestigt sein, dass sie unter der Belastung durch das Drucköl automatisch unterschiedliche Krümmungen annehmen. Die Schaufeln können auch schwenkbar angeordnet sein.

Beim Betrieb in niedrigen Geschwindigkeiten geht der Fluß des Öls aus 31 in Rückwärtsrichtung und die Elemente 66A, 69A wirken als Gegenglieder. Bei höheren Geschwindigkeiten wechselt die Strömung zur Vorwärtsrichtung über und das Element 69A wirkt als Antriebsglied, wobei die Strömung von 69A in Rückwärtsrichtung geht. Bei noch höheren Geschwindigkeiten wechselt die Strömung von 69A zur Vorwärtsrichtung und das Element 66A wird ein Antriebsglied. Endlich wirken alle drei Glieder als Kupplungen. Das Drehmoment wird auf die verschiedenen Wege und Getriebesätze verteilt, wie schon beschrieben.

Über den größten Teil des Übersetzungsbereiches arbeitet das Element 31 als eine Kupplung und überträgt das reduzierte Drehmoment, wie schon beschrieben. Dadurch ändert sich die Grundform der Kurve für das Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit von der zugeführten Geschwindigkeit, weil der Drehmomentenwandler in der Wirkung verkleinert wird, wenn 30 und 31 mit mehr einander angenäherten Geschwindigkeiten rotieren, das heißt der Wirkungsquerschnitt nähert sich demjenigen des Elementes 69A und bei höheren Geschwindigkeiten demjenigen des Elementes 66A. Dies befähigt die Maschine zu größerer Leistung, als dies der Fall ist, wenn die Übersetzungen auf einem einzigen Weg geändert werden.

Um eine freie Leerlaufstellung vorzusehen, kann eine Kupplung in einem der Zweige oder in der Abtriebwelle vorgesehen werden.

Die verschiedenen dargestellten Anordnungen können auch kombiniert werden. So kann beispielsweise eine Friktionskupplung und ein zusätzliches Drehmomentenwandlerelement benützt werden. Eine oder beide Friktionskupplungen können durch Flüssigkeitsdrehmomentenwandler oder Flüssigkeitskupplungen ersetzt werden, die in bekannter Weise gefüllt und entleert werden.

Der Drehmomentenwandler kann durch eine Strömungskupplung, eine Magnetpulverkupplung oder Reibungskupplung ersetzt werden.

Claims (27)

1. Kraftübertragungsvorrichtung, gekennzeichnet durch ein Getriebe mit wenigstens zwei Planetensätzen (20, 21), das mindestens drei Eingangsglieder (39, 51, 56) aufweist, von denen mindestens zwei (51, 56) während verschiedener Phasen des Vorwärtsantriebs sowohl als Antriebs- als auch als Gegenglieder dienen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Antriebswelle (17, 18) und wenigstens drei Übertragungsvorrichtungen (19, 66, 69) für die zugeführte Drehkraft, die den Antrieb der Antriebswelle zu den drei Eingangsgliedern übertragen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Bremsen (62, 63), die zwei (51, 56) der drei Eingangsglieder für die Arbeitsphase als Gegenglieder festbremsen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens noch ein weiteres Gegenglied (50) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bremsen derart ausgebildet sind, dass sie beim Anlegen zugleich das dritte Gegenglied (50) blockieren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Planetensätze aus einem Sonnenrad (39, 55), einem Außenrad (40, 52) und zwei miteinander kämmenden Gruppen von Planetenrädern besteht, von denen die eine Gruppe (44, 57) mit dem Sonnenrad und die andere Gruppe (48, 60) mit dem Außenrad kämmt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 mit zwei Planetensätzen, dadurch gekennzeichnet, dass einer (20) der Planetensätze ein zweites Sonnenrad (50) hat und eines (48) der Planetenräder dieses Satzes sowohl mit dem Außenrad (40) als auch mit dem zweiten Sonnenrad (50) kämmt und dass das zweite Sonnenrad (50) mit dem Außenrad (52) des anderen Getriebesatzes fest verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Übertragungsvorrichtungen für die zugeführte Drehkraft in einer solchen Weise miteinander im Eingriff stehen, dass das zugeführte Drehmoment während bestimmter Betriebsphasen in zwei Teile und während einer anderen Betriebsphase in drei Teile aufgeteilt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Übertragungsvorrichtungen für die zugeführte Drehkraft aus einem hydrodynamischen Drehmomentwandler (19) und zwei Reibungskupplungen (66, 69) bestehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsvorrichtungen aus einem Drehmomentenwandler und zwei hydrodynamischen Kupplungen bestehen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle oder wenigstens zwei Übertragungsvorrichtungen Elemente (66A, 69A) eines Drehmomentenwandlers sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente des Drehmomentenwandlers dazu dienen, eine entsprechende Anzahl von Eingangsgliedern während gewisser Betriebsphasen anzutreiben und dass mindestens eines dieser Elemente den Antrieb seines Eingangsgliedes abbricht und letzteres dann als Gegenglied wirkt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Eingangsglieder das zugeführte Drehmoment in unterschiedlichen Anteilen übertragen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch mindestens zwei Richtsperren zum Blockieren der beiden Glieder (51, 56) für ihre Wirkung als Gegenglieder.

15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Reaktionsbremsen, von denen wenigstens eine eine Bandbremse ist, an der sowohl der Anlegepunkt (100) wie der Verankerungspunkt (101) des Bandes beweglich ist, wobei der Anlegepunkt mit dem Verankerungspunkt durch ein Verbindungsteil (102) derart verbunden ist, dass die angreifende Bewegung des Ankerpunktes auf den Anlegepunkt übertragen wird und der Ankerpunkt und der Anlegepunkt einander genähert werden, so dass die Bremse im wesentlichen sich selbsttätig anlegt. (Fig. 3)

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsband (106) in den Zustand der automatischen Wirksamkeit überführt und aus diesem herausgehalten werden kann.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (102) derart belastet werden kann, dass die Bremse angreift, auch wenn sie nicht in Richtung ihrer Selbstbetätigung beansprucht wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln mindestens des einen der Elemente des Drehmomentenwandlers aus federnd nachgiebigem Material sind und sich unter dem Druck des Öls verbiegen können.

19. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Steuerventile (121, 122, 123), die in radialer Richtung in einem

Gehäuse (77) untergebracht sind, das die Reibungskupplungen trägt, und die mindestens teilweise durch die Fliehkraft nach außen gezogen und durch den Öldruck nach innen bewegt werden und dabei den Öldruck zu den Kupplungen leiten und von diesen ableiten, die dadurch betätigt werden.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Öldruck in einer Leitung (120) geleitet wird und sowohl zum Durchführen der Übersetzungswechsel als auch zum Einrücken der Reibungskupplungen verwendet wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen mit Reduzierventilen (142) versehen sind, um den an die Kupplungen angelegten Druck zu begrenzen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierventile in radialer Richtung in dem rotierenden Kupplungsteil (22) untergebracht sind, so dass die Fliehkraft auf die Ventile derart einwirkt, dass bei wachsender Geschwindigkeit der Druck vermindert wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement (33) des Drehmomentenwandlers mit einem Glied (50) des Abtrieb-Planeten-satzes fest verbunden ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement des Drehmomentenwandlers über einen am rotierenden Teil der Vorrichtung sitzenden Getriebesatz (201 204) derart mit einem Reaktionspunkt (205) verbunden ist, dass jede Rotation des Gegengliedes geringer ist als die Eingangsgeschwindigkeit der Vorrichtung. (Fig. 9)

25. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch zwei Steuerventile, die hydraulisch derart gekoppelt sind, dass die Auswärtsbewegung des ersten Ventils (121) dieses mit einer Kupplung (66) in Eingriff bringt und ermöglicht, dass der Druck in der Weise zu dem zweiten Ventil (122) gelangt, dass dessen Auswärtsbewegung unterstützt wird. (Fig. 7)

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswärtsbewegung des zweiten Ventils (122) den Flüssigkeitsdruck zu dem ersten Ventil (121) leitet, um die Einwärtsbewegung des ersten Ventils zu verhindern, bis das zweite Ventil nach innen gelaufen ist. (Fig. 7)

27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, gekennzeichnet durch ein Wählventil (175), das ein federbelastetes Entlastungsventil (177) steuert, welches die Druckzufuhr zu den Steuerventilen, um diese nach innen zu bewegen, regelt, wobei das Wählventil mindestens in einer Stellung den Flüssigkeitsdruck zu dem Entlastungsventil in der Weise leitet, dass die Feder des Entlastungsventils komprimiert wird, wodurch der Überdruck in den Steuerventilen erhalten bleibt und diese ihre innere Stellung beibehalten.