DE1625122B2 - Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge

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DE1625122B2 DE1625122A DE1625122A DE1625122B2 DE 1625122 B2 DE1625122 B2 DE 1625122B2 DE 1625122 A DE1625122 A DE 1625122A DE 1625122 A DE1625122 A DE 1625122A DE 1625122 B2 DE1625122 B2 DE 1625122B2
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydrodyna-
misch-mechanisches Getriebe für Fahrzeuge, insbebesondere Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem koaxial zur Antriebsmaschine liegenden hydrodynamischen Drehmomentwandler, dessen Pumpenrad von der Kurbelwelle der Antriebsmaschine angetrieben wird und dessen Turbinenrad über eine erste oder eine zweite Eingangskupplung wahlweise ein zweites oder ein erstes Sonnenrad eines zwei Planetenrädersätze aufweisenden Planetenräderwechselgetriebcs antreiben kann, wobei mit dem ersten Sonnenrad erste Planetcnräder kämmen und mit dem zweiten Sonnenrad zweite Planetenräder in Eingriff stehen und die auf einem gemeinsamen Planetenräderträger angeordneten ersten und zweiten Planetenräder miteinander kämmen und mit den einen Planetenrädem weiterhin ein das Ausgangsglied des Planetenräderwechselgetriebes bildendes Hohlrad in Eingriff steht, von dem über ein Ausgleichgetriebe die Achswellen des Fahrzeuges angetrieben werden können, und wobei von der Kurbelwelle der Antriebsmaschine unter Umgehung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers über eine Kupplung der Planetenräderträgei rein mechanisch antreibbar ist und zum Schalten von vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang der Planetenräderträger und das erste Sonnen-ι ad mittels einer Bremse abbremsbar sind.
Ein Getriebe der obengenannten Gattung ist beispielsweise durch die französische Patentschrift 1 133 072 bekanntgeworden. Dabei wird das gesamte Getriebe koaxial zur und anschließend an die Hauptantriebswelle bzw. Kurbelwelle angeordnet. Dadurch ergeben sich jedoch sehr große Abmessungen in Längsrichtung des gesamten Antriebsblockes, so daC sich ein solcher Antriebsblock für viele Fahrzeugtypen nicht verwenden läßt.
Ferner ist durch die deutsche Patentschrift 1 153 267 ein ähnliches Getriebe bekanntgeworden, dessen Hauptachse parallel zur Achse der Antriebsmaschine angeordnet ist. Bei dem so geschaffenen Antriebsblock erfolgt der Abtrieb über das koaxial zur Hauptachse des Getriebes angeordneten Ausgleichgetriebe. Dadurch ist bei einem Schaden am Getriebe auch ein Ausbau des Ausgleichgetriebes erforderlich.
Schließlich ist durch die britische Palentschrifl
223 593 ein Antriebsblock bekanntgeworden, bei welchem der Abrieb für den Vorwärtshuif über eine hydrodynamische Kupplung an einem Ende der Kurbelwelle und der Abirieb für Rückwärlslauf über eine
hydrodynamische Kupplung am anderen Ende der Kurbelwelle und eine dadurch angetriebene, parallel zur Kurbelwelle angeordnete Abtriebswelle erfolgt. Eine Aufspaltung des Drehmoments oder eine rein mechanische Kraftübertragung ist bei diesem Anliicbsblock nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der eingangs geschilderten Gattung zu schaffen, das sich mit der zugehörigen Antriebsmaschine zu einem Antriebsblock vereinigen läCt, der mögliehst kurz und kompakt aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Planetenräderwechselgetriebe samt Eingangskupplungen in an sich bekannter Weise eine zur gemeinsamen Achse der Antriebsmaschine und des 1S hydrodynamischen Drehmomentwandlers parallele Achse aufweisen und in Achsrichtung gesehen im Bereich der Kurbelwelle der Antriebsmaschine liegen, wobei die Primärteile der Eingangskupplungen über ein Vorgelege vom Turbinenrad des auf der einen Seite der Antriebsmaschine liegenden hydrodynamischen Drehmomentwandlers antreibbar sind, daß der rein mechanische Antrieb für den Planetenräderlräger des Planetenräderwechselgetriebes von der dem hydrodynamischen Drehmomentwandler entgegengesetzten Seite der Kurbelwelle der Antriebsmaschine abgenommen wird und über ein Vorgelege auf der entgegengesetzten Seite wie der Antrieb" über den hydrodynamischen Drehmomentwandler in das Pkinctenräderwechselgetriebe eingeleitet wird, daß der Planelenräderträger mittels einer Einwegbremse in der einen Drehrichtung festgehalten werden kann, und zum Schalten des ersten Ganges die erste Eingangskupplung eingerückt und der Planetenräderträger festgehalten werden, zum Schalten des zweiten Ganges die erste Eingangskupplung eingerückt und das erste Sonnen rad abgebremst werden, zum Schalten des dritten Ganges die erste Eingangskupplung und die den rein mechanischen Antrieb des Planetenräderträgers bewirkende Kupplung eingerückt wer- *° den. zum Schalten des vierten Ganges die den rein mechanischen Antrieb bewirkende Kupplung eingerückt und das erste Sonnenrad abgebremst werden, während zum Schalten des Rückwärtsganges die zweite Eingangskupplung eingenickt und der Pianetenräderträger abgebremst werden, und daß das Ausgangsglied bildende Hohlrad über ein Ausgangszahnrad das, in Achsrichtung gesehen, im Bereich der Kurbelwelle der Antriebsmaschine liegende Ausgleichgetriebe antreibt, dessen Achse parallel zur gemeinsamen Achse der Antriebsmaschine und des hydrodynamischen Drehmomentwandlers und zur Achse des Planetenräderwechselgetriebes liegt.
Durch die Anordnung des Planetenräderwechselgetriebes parallel zur Kurbelwelle anstatt koaxial zur Kurbelwelle wird die Länge des Getriebes beträchtlich geringer als die Abmessungen von Getrieben herkömmlicher Art.
So wird durch die Erfindung ein selbsttätig schaltbares Getriebe für verschiedene Typen von Fahrzeugen mit verschiedenen Kombinationen von vor:1 liegender Antriebsmaschine, hinten liegender Antriebsmaschine, Frontantrieb, Heckantrieb, längs angeordneter Antriebsmaschine, quer angeordneter Antriebsmaschine usw. geschaffen. Die Begriffe »längs« und »quer« bedeuten dabei parallel bzw. im rechten Winkel zur Längsrichtung der Fahrzeuge.
Das hydrodynamisch-mechanische Getriebe nach der Erfindung wird im folgenden an Hand einiger Ausiührungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen zweier Ausführungsbeispiele des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes nach der Erfindung und
Fig. 3 schematisch die Zuordnung der verschiedenen Elemente des Planetenräderwechselgetriebes, das in den Ausführungsbeispielen nach F i g. 1 und 2 verwendet wird.
Die F i g. 1 bis 3 stellen zwei Ausführungsbeispiele eines hydrodynamisch-mechanischen Getriebes dar, mit dem vier Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang geschaltet werden können, die ein herkömmliches Planetenräderwechselgetriebe mit miteinander kämmenden ersten und zweiten Pianetenrädern, die jeweils mit einem ersten bzw. zweiten Sonnenrad in Eingriff stehen und von denen die einen mit einem Hohlrad kämmen, verwenden.
Bei der Anordnung nach F i g. 1 wird das Drehmoment der Antriebsmaschine über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler V während des ersten, zweiten und des Rückwärtsganges übertragen. Im dritten Gang wird das Drehmoment aufgespalten, indem ein Teil der Leistung den Weg durch den hydrodynamischen Drehmomentwandler und der andere den Weg über eine mechanische Kupplung nimmt. Im vierten Gang, dem sogenannten Overdrive, wird die Kraft nur über das Planetenräderwechselgetriebe übertragen. Der Begriff »Overdrive« kennzeichnet einen Zustand, in welchem sich ein Ausgangszahnrad 20 des Getriebes mit höherer Geschwindigkeit dreht als die Antriebswelle, d. h. die Kurbelwelle.
F i g. 2 stellt ein verändertes Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 dar, in welchem die Lage des Ausgangszahnrades 20 verändert wurde. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist das Ausgangszahnrad 20 auf der linken Seite des Planetenräderwechselgetriebes angeordnet, während es sich im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 auf dessen rechter Seite befindet. Die Lage des Ausgangszahnrades 20 kann gemäß den Anforderungen an den Aufbau eines Fahrzeuges bestimmt werden.
F i g. 3 zeigt die Art, in welcher die wichtigsten Räder des Planetenräderwechselgetriebes, das in F i g. 1 und 2 Anwendung findet, einander zugeordnet sind. Der Einfachheit halber werden nur die Wälzkreise angedeutet.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig.l ode·· 2 besteht ein Übertragungsweg von einem Ende der Kurbelwelle 1 zu einem Zahnrad 10 und ein anderer Übertragungsweg vom entgegengesetzten Ende der Kurbelwelle 1 zu einem Zahnrad 13. Der erste Übertragungsweg verläuft über den hydrodynamischen Drehmomentwandler V und ein aus den Zahnrädern 8, 9 und 10 bestehendes Vorgelege. Die Welle eines Pumpenrades 2 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers V ist mit einem Ende der Kurbelwelle 1 verbunden. Der hydrodynamische Drehmomentwandler V enthält ein Pumpenrad 2, ein Turbinenrad 3 und ein Leitrad 4, das über einen Freilauf 5 gehäusefest abgestützt ist. Der Außenlaufring des Freilaufes 5 ist am Leitrad 4 befestigt, während der Inncnlaufring des Freilaufes mit einer feststehenden Hülse 6 verbunden ist, die am Getriebegehäuse 7 befestigt ist. Der Freilauf 5 läßt das Leitrad 4 sich nur in normaler Richtung drehen und
nicht umgekehrtei Drehrichtung. Dabei wird unlei »normaler Richtung" die Drehlichtung verstünden, in der sich (lic Kurbeiwelle 1 und d;is l'umpenr;id 2 drehen.
Die Zahnrädern bis 10 bilden ein Vorgelege, liessen Zahnrad 8 am Turbinenrad 3 befestigt ist. Das am Turbinenrad 3 wirkende Drehmoment wird über die Zahnräder 8, 9 und 10 und eine das Zahniad (0 tragende Welle 25 auf ein erstes Sonnenrad 57 des Planelen räderwechselgei liebes übertragen.
Ferner ist eine weitere Anzahl von Zahnrädern !1 bis 13 /ur Leistungsübertragung vom anderen linde der Kurbelwelle 1 vorgesehen. Das Zahnrad 11 ist auf der Kurbelwelle 1 befestigt, und die Leistung wird über das durch die Zahnrädern, 12. 13 gebildet Vorgelege, eine das Zahnrad 13 tragende Welle 24 sowie iiher eine Kupplung 65 von der Kurbelwelle auf einen Planeteniäderträger61 des Planetenrädcr Wechselgetriebes übertragen.
Der weitere Übertragungsweg erstreckt sich vom Ausgangszahnrad 20 über ein Zahnrad 28 und ein Achswellenkegelräder 30 und 31 sowie Ausgleichkegelräder 29 und 32 aufweisendes Ausgleichgetriebe zu Achswellen 33 und 34.
Das vom hydrodynamischen Drehmomenlwytnl· ^^ ler V an das Zahnrad 10 übertragene Drehmoment wird über die Welle 25 sowohl einer ersten LingangskupplungSO für den Vorwäitsantrieb als auch cinei /weiten Lingangskupplung 52 für den Rückwärts antrieb zugeführt. Heim ersten bis dritten Vorwärts- 3« gang wird der Kupplungskörper der Tingangskupplung 50 mit einer Reibscheibe 51 in Lingrilf gebracht, so daß die Leistung über eine Zwischenwelk· 55 auf «in zweites Sonnenrad 58 übertragen wird. Zusätzlich zum zweiten Sonnenrad 58 enthält das Plauelcnräderwechselgetriebe das erste Sonneniad 57, erste und zweite Planetenräder 59 und 60, t\cn Planclcnrädcrlräger 61, der die Planelenräder 59 und 60 trägt, und ein Hohlrad 62. Line Linwegbrenise 63 gestatiet die Drehung des Pliineteniädei trägers 61 in normaler Drehrichlung und sperr! die Drehung in entgegengesetzter Drehrichlung. Zum Festhalten des Planetenrädcrlrägers während des ersten und des Rückwärtsganges ist eine erste Bremse 64 vorgesehen. Zur direkten Verbindung ist die Kupplung 65 mit einem Kupplungskörpcr und einer Reibscheibe 66 vorgesehen, die sieh während des drillen und vielten flanges im Lingrilf befinden. Die zweite Lingangskupplung52 für den Rückvvärlsanlrieb mil einem Kupplungskörpcr und einer Reibscheibe 53 befindet sich wall, end des Rückwärtsganges im Lingrilf und überträgt die Leistung vom hydrodynamischen Dich momentwandler V über eine Hohlwelle 56 aul das erste Sonnenrad 57. Zum Festhalten des ersten Son nenrades57 beim zweiten und vierten Vorwäiisgani' ist eine zweite Bremse 54 vorgesehen. Die Clheilra i>ungswci>e für die verschiedenen Gänge sind uniei Zuhilfenahme der folgenden Tabelle, welche <li' Schallbedingungen für jede Kupplung und jede Bremse bei den verschiedenen Gängen zusamnnn mit den Geschwindigkeiisverhältnissen veranschau licht, leicht zu finden.
ZWCItCl (ιίιημο
ili ilk'i
ein ein
aus aus
aus aus
(ein) aus
aus ein
ein aus
RS /«(1 -
MH
Lingangskupplung 50
Lingangskupplung 52
Kupplung 65
Bremse 64
Bremse 54
Linwcgbremse 63
Gesch windigkeitsverbältnis
Bemerkungen
1. In der Tabelle sind IR und /s die Linheitswerte der Wälzkreisradien des Hohlrades 62 und des zweiten Sonnenrades 58, bezogen auf den Wälzkreisradius des ersten Sonnenrades 57.
2 Zwischen den Winkelgeschwindigkeiten de«· ei sten Sonnenrades 57, des zweiten Sonnenrades 58. des Hohlrades 62 und des PIanctenrädcrirä<>crs 61. die in den folgenden Gleichungen der Reihe nach die Bezeichnungen .S'r S.,. R und C tragen, besteht folgende Beziehung:
C(/s M) = VS2-/S.
Die Geschwindigkeitsverhältnisse der Tabelle werden dadurch bestimmt, daß die Winkelein
aus
ein
aus
aus
aus
aus aus ein aus ein aus
aus ein aus ein
aus
au ;
''Il
geschwindigkeit jedes stillstehenden Llemenies des Planetenräderwechselgetriebes in den vot genannten Formeln gleich Null gesetzt wird Der Cirund dafür, warum das Wort »euv bei der Bremse 64 im ersten Gang in der Tabelle m Klammern gesetzt ist, ist folgender: Bei nor maler Arbeitsweise des Planetenräderwechscl getriebe* im ersten Gang wirken zahlreiche Widei standskrältc auf den Planetenräderträgcr 61 von der Außenseite her, der zur Drehung in di·1 nicht normale Drehrichtung tendiert. Dies wird jedoch durch, die F,inwegbremse 63 ohne An wendung der Bremse 64 vermieden, so daß der Planetenräderträger festgehalten wird. Wird aul der anderen Seite, beispielsweise bei einer Talfahrt, die Bremswirkung der Antriebsmaschine ausgenutzt, so will sich der Planetenrädciträger 61 in die normale Richtung drehen, was die Einwegbremse63 nicht verhindern kann Daher wird die Bremse 64 eingeschaltet, wenn d;e
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Bremswirkung der Antriebsmaschine ausgenutzt wird, so daß sich der Planetenräderiräger nicht in normaler Drehriclitung drehen kann.
Die weitere Kraftübertragung erfolgt über das Hohlrad 62, eine Zwischcnwelle 67 und das darauf befestigte Ausgangszahnrad 20, das wiederum seinerseits über das Zahnrad 28 das Ausgleichgetriebe antreibt.
Das Zahnrad 28 ist am Ausgleichgetriebegchäuse befestigt und wird durch das Ausgangszahnrad 20 des Planetenräderwcchselgetriebcs angetrieben. Die Ausgleichkegelräder 29 und 32 werden durch das Zahnrad 28 daher angetrieben. Die Achsen der Ausgleichkegelräder stehen rechtwinklig zur Achse des Zahnrades 28. Die Achswcllenkegelräder 30 und 31 werden durch die Ausgleichkegelräder 29 und 32 angetrieben und drehen sich durch die Ausgleichwirkung gelrennt vom Zahnrad 28. Die Achswellen 33 und 34 tragen auf ihrer Innensehe die Achswellenkegelräder 30 bzw. 31, während an den äußeren Enden dieser Achswellen nicht gezeigte Antriebsräder angebracht sind, so daß sich jedes Antriebsrad mit einer von der entsprechenden Achswelle gelieferten Leistung drehen kann.
Diese Ausführungsbeispiele sind für Fahrzeuge mit längs des Fahrzeuges angeordneter Antriebsmaschine brauchbar, die Frontantriebsmaschine und Frontantrieb oder Heckantriebsmasehine und Heckantrieb besitzen.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist zur hydraulischen Kraftübertragung an einem Ende der Kurbelwelle der hydrodynamische Drehmomentwandler V angebracht. Wird jedoch bei niedrigen Geschwindigkeiten kein großes Drehmoment
benötigt, kann dieser Drehmomentwandler durch eine Flüssigkeilskupplung ersetzt werden. Der Weg der Kraftübertragung von einem Ende der Kurbelwelle 1 zum Planetenräderwechselgetriebe über die hydraulische Kraftübertragung und der Weg der Kraftübertragung von der anderen Seile der Kurbelwelle zum Planctcnräderwechselgetnebc wird durch die Zahnräder 8, 9, 10 bzw. 11, 12, 13 hergestellt. Diese Vorgelege können jedoch auch durch Keltcn-
i" oder Riementriebe ersetzt werden.
Weiterhin ist in den beschriebenen Ausführungsbeispielen eine mechanische Kupplung vom anderen Ende der Kurbelwelle zum Planetenräderwechselgetriebe vorgesehen, wobei im Augenblick des Ein-
»s greifens dieser Kupplung die Möglichkeit einer plötzlichen Drehzahländerung des Ausgangszahnrades 20 besteht. Davon herrührende, mechanische Stöße können duixh eine nicht dargestellte hydrodynamische Kupplung in dem anderen Übertragungsweg vermieden werden. Eine solche Kupplung kann mit jedem der beschriebenen Ausfühningsbeispiele zusammen verwendet werden.
Wie oben beschrieben wurde, wird erfindung·; gemäß ein selbsttätig schaltbares Getriebe mit Drehmomentaufspaltung mit zwei Übertragungswegen geschallcn. Dabei wird der eine Übertragungsweg durch eine hydraulische Verbindung zwischen einem Ende der Kurbelwelle einer Antriebsmaschine und einen-Planelenräderwechselgetriebe gebildet und der andere Weg ausgehend vom anderen Ende der Kurbelwelle Beide Übertragungswege werden mittels eines Pia netenräderwechselgetriebes zusammengefaßt und er zeugen am Ausgang des Planetenräderwechselgetric bes eine Ausgangsleistung.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 409 508/1

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem koaxial zur Antriebsmaschine liegenden hydrodynamischen Drehmomentwandler, dessen Pumpenrad von der Kurbelwelle der Antriebsmaschine angetrieben wird und dessen Turbinenrad über eine erste oder eine zweite Eingangskupplung wahlweise ein zweites oder ein erstes Sonnenrad eines zwei Planetenrädersäize aufweisenden Planetenräderwechselgetriebes antreiben kann, wobei mit dem ersten Sonnenrad erste Planetenräder kämmen und mit dem zweiten Sonnenrad zweite Planetenräder in Eingriff stehen und die auf einem gemeinsamen Planetenräderträger angeordneten ersten und zweiten PIanctenrader miteinander kämmen und mit den einen Planetenrädem weiterhin ein das Ausgangsglied des Planetenräderwechselgetriebes bildendes Hohlrad in Eingriff steht, von dem über ein Ausgleichgetriebe die Achswellen des Fahrzeuges angetrieben werden können, und wobei von der Kurbelwelle der Antriebsmaschine unter Umgehung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers über eine Kupplung der Planetenräderträger rein mechanisch antreibbar ist und zum Schalten von vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang der Planetenräderträger und das erste Sonnenrad mittels einer Bremse abbremsbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrädei wechselgetriebe samt Eingangskupplungen (50 und 52) in an sich bekannter Weise eine zur gemeinsamen Achse der Antriebsmaschine und des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (V) parallele Achse aufweisen und in Achsrichtung gesehen im Bereich der Kurbelwelle (I) der Antriebsmaschine liegen, wobei clic Primärteile der Eingangskupplungen (50 und 52) über ein Vorgelege (8 bis 10) vom Turbinenrad (3) des auf der einen Seite der Antriebsmaschine liegenden hydrodynamischen Drehmomentwandler (V) anlreibbar sind, daß der rein mechanische Antrieb für den Planetenräderträger (61) des Planetenräderwechselgetriebes von der dem hydrodynamischen Drehmomentwandler (V) entgegengesetzten Seite der Kurbelwelle (1) der Antriebsmaschine abgenommen wird und über ein Vorgelege (11 bis 13) auf der entgegengesetzten Seite wie der Antrieb über den hydrodynamischen Drehmomentwandler (V) in das Planetenräderwechselgetriebe eingeleitet wird, daß der Planetenräderträger (61) mittels einer Einwegbremse (63) in der einen Drehrichtung festgehalten werden kann, und zum Schalten des ersten Ganges die eiste Einganeskupplung (50) eingerückt und der Planetenräderträger (61) festgehalten werden, zum Schalten des zweiten Ganges die erste Eingangskupplung (50) eingerückt und das erste Sonnenrad (57) abgebremst werden, zum Schalten des drillen Ganges die erste Eingangskupplung (50) und die den rein mechanischen Antrieb des Planetenräderträgers (61) bewirkende Kupplung (65) eingerückt werden, zum Schalten des vierten Ganges die den rein mechanischen Antrieb bewirkende Kupplung (65) eingerückt und das erste Sonnenrad (57) abgebremst werden, während zum Schalten des Rückwärtsganges die zweite Eingangskupplung (52) eingerückt und der Planetenräderträger (61) abgebremst werden, und daß das Ausgangsglisc bildende Hohlrad (62) über ein Ausgangszahnrad (20) das, in Achsrichtung gesehen, im Be reich der Kurbelwelle (1) der Antriebsmaschine liegende Ausgleichsgetriebe antreibt, dessen Achse parallel zur "gemeinsamen Achse der Antriebsmaschine und des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (V) und zur Achse des Planetenräderwechseleetriebes liegt.
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