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Kraftfahrzeuggetriebe
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Dieerfindung betrifft Kraftfahrzeuggetriebe und mehr ins einelne solche
Getriebe, die stufenlos einstellbare Kegelcheinenumschlingungsgetriebe enthalten,
deren Übersetzungsstellung selbsttätig, normalerweise jedoch nicht notwendigerweise
-im Hin -blich auf den Wunsch des Fahrers und die Straßenverhältnisse gerändert
wird.
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Derartige Getriebe haben einen Eingang, der von einer Antriebsmaschine
bedientwird,und einenAusgang zum Antrieb der Fahrzeugräder. Dieser Ausgang enthält
einen Drehmomentwandler mit einem Flügelrad, einem Leitrad und einem Turbinenrad.
Mittel zur Übersetzungseinstellung; ein Fahrtrichtungswechselgetriebe miteiner Zahnkupplung
zur Umstellung der Drehrichtung des Ausganges des Getriebes relativ zu einem Eingang
mit gleichbleibender Drehrichtung, wobei das Fahrtrichtungswechselgetriebe von einer
Kombination des Drehmomentwandlers unil der Mittel zur Änderung der Getriebeübersetzung
angetrieben wird; Steuermittel zur Betätigung der Zahnkupplung zum Wechsel der Drehrichtung
des Ausganges und ebenso Entkupplung des Pumpenflügelrades oder des Turbinenrades
des Drehmomentwandlers von deren jeweiligen Antriebsglied oder dclnn Glied, welches
es jeweils antreibt während die genannte Zahnkupplung in Eingriff ist oder außer
Eingriff ist,um den Antrieb zwischen Eingang undFahrtrichtungswechselgetriebe zu
unterbrachen.
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Die Abkuppelbarkeit des Flügelrades oder das Turbinenrades gibt die
Möglichkeit, das Fahrtrichtungswechselgetriebe zu betätigen,ohne daß es demWiderstand
des Drehmomentwandlers unterworfen ist,wodurch sich das Einrücken undAusrücken der
Zahnkupplung erleichtert und e möglich wird, sehr einfache Kupplungsmit et anstelle
synchronsierter Kupplungen etc.
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zu verwenden, welche notwendig wären, wenn der Wechsel zwischen vorwärts
und rückwärts vollzogen werden müßte, während Leistung über das Fahrtrichtungswechselgetriebe
übertragen
wird.
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Bei einer typischen Anordnung wird dtir Drehmomentwandler direkt durch
die Antriebsmaschine angetrieben und treibt seinerseits das Übersetzungswechselgetriebe.
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Bei einer Anordnuiig kann das Fahrtrich tunr:swc!chNelgetriebe eine
eingangswelle aufweisen, feiner zwei Treibzahnräder, die durch eine Zahnkupplung
wahlweise mit der Eingangswelle drehverbindbar sind, eine erste Leerwelle mit einem
ersten und einem zweiten Leerzahnrad, wobei das erste Leerzahnrad mit einem der
Treibzahnräder kämmt und das zweite Leerzahnrad mit einem Ausgangszahnrad des Getriebes
kämmt, und schließlich ein drittes Leerzahnrad auf einer zweiten Leerwelle, wobei
dieses Leerzahnrad mit dem anderen Treibzahnrad und dem zweiten Leerzahnrad kämmt,
wobei die Anordnung so getroffen ist, daß - bei drehrichtungskonstantem Antrieb
- bei Betätigung der Zahnkupplung zur Verbindung des einen Treibzahnrades mit der
Eingangswelle das Ausgangszahnrad in einer Drehrichtung umläuft und bei Betätigung
der Zahnkupplung zur Verbindung des anderen Treibzahnrades mit der Eingangswelle
das Ausgangszahnrad in entgegengesetzter Richtung umläuft.
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Das Turbinenrad des Drehmomentwandlers kann von der es antreibenden
Welle durch Ausrücken einer Reibungskupplung lösbar sein.
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Der Drehmomentwandler kann ebenso eine Arbeitsschluß
-Kullung
bejnhalten, die, wenn sie in Eingriff ist, das Flügelrad und das Turbinenrad des
Drehmomentwandlers unnittelbar miteinander drehverbindet.
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Das Übersetzungswechselgetriebe kann zwei Kegelscheibensätze aufweisen,
deren effektiver Laufkreisradius für einen endlosen Riemen oder eine endlose Kette
veränderbar ist, wobei die Ubersetzungsverstellung durch Wechsel dieses effektiven
Laufkreises an den K>gelscheibensätzen erfolgt.
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Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. In der Zeichnung
zeigen: Fig. 1 eine Stirnansicht eines Teils eines Kraftfahrzeuggetriebes das die
Erfindung aufweist; Fig. 2 eine Schnittaiisicht gemäß der Schnittlinie II-II in
Fig. l; Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht gemäß der Linie III-III in Fig.
1; Fig. 4 eine Schnittansicht entsprechend der Schnittansicht gemäß Fig. 2 eines
Teils einer anderen Ausführung eines die Erfindung aufweisenden Kraftfahrzeuggetriebes
und Fig. 5 eine der Ansicht in Fig. 3 entsprechende Ansicht des Getriebes gemäß
Fig. 4.
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Gemäß den Figuren 1 bis 3 hat eine nicht dargestellte Antriebsmaschine
eine Welle 10, die über eine federnde Stahlscheibe 11 zur Vibrationsdämpfung mit
einer weiteren Welle 12 verbunden ist. Diese Welle 12 ist verbunden mit einem allgemein
mit 13 bezeichneten Drehmomentwandler, der seinerseits ein generell mit 14 bezeichnetes
stuferllos einstellbares Kagelscheibenumschligungsgetriebe antreibt.
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Dieses treibt ein Fahrtrichtungs-Wechselgetriebe 15, welches seinerseits
eln Zwischenrad-Differential 16 antreibt, dessen ausgangsseitige Kegelräder 17 mit
Kupplungen 18 verbunden sind, die die Vorderräder des Fahrzeuges antreiben.
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Der Drehmomentwandler 13 (siehe Figur 3) weist ein Pumpen-Flügelrad
19 auf, das bei 20 mit der Welle 12 verbunden ist. Darüber hinaus hat der Drehnlomentwandler
ein Leitrad 21, das in bekannter Weise aif einer Freilaufeinrichtung 22 angebracht
ist, sowie ein Turbinenrad 23, das mit einer Ausgangswelle 24 des Drehmomentwandlers
über eine erste Reibungskupplung 25 verbunden sein kann.
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Die Kupplung 25 weist einen ersten Satz ringförmiger Kupplungsscheiben
26 auf, die auf einer Hülse 27 befestigt sind, die Ihrerseits mit dem Turbinenrad
23 verbunden ist. und einen zweiten Satz von Kupplungsscheiben 28, die durch die
Kupplungsscheiben 26 durchgesteckt sind und mit einem ringförmigen Glied 29 verbunden
sind, das seinerseits bei 30 mit der Welle 24 verbunden ist. Das Glied 29 über fängt
einen Ringkolben 31, der, wie in Figur 3 gezeigt,
nach Minks verschoben
werden kann, in dem men ein Fluid in den Raum 32 auf der rechten Seite d<'s Kolbens
gibt. Der Einlaß des Fluids in den Raum 32 geschieht über Passagen 32a und 32b,
während der Abfluß über ein nicht dargestelltes Rückschlagventil erfolge kann, von
wo aus das Fluid zu einem Vorratsbehälter zurückgelangt.
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Ein Stützring 33 ist ebenfalls mit dem Glied 29 verbunden, so daß
eile Verstellung des Kolbens 31 nach links die Kupplungsscheiben 26 und 28 in Eingriff
bringt, wodurch dis Turbineniad 23 mit der Ausgangswelle 24 verbundes wird.
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Der Drehmomentwandler weist außerdem eine Arbeitsschlußkupplung 50
auf mit einer Kupplungsplatte 51, die mit der Hülse 27 verkeilt ist und auf diese
Weise mit dem Turbinenrad 23 verbunden ist, und mit einem Ringkolben 52 sowie einem
Stützring 53, die auf einander gegenüberliegenden Seiten der Kupplungsplatte 51
angeordnet sind und mit dem Flügelrad 19 verbunden sind. Der Kolben 52 kann, wie
in Figur 3 gezeigt, nach rechts verschoben werden, um die Arbeitsschlußkupplung
50 in Eingriff zu bringen, wodurch das Flügelrad 19 direkt mit dem Turbinenrad 23
verbunden wird und daRnit eine unmittelbare Antriebsverbindung ergibt.
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Der Kolben 52 wird nach rechts bewcgt, indem ein Fluid in die Kammer
54 auf der linken Seite des Kolbens über die Passagen 55 und 5G gegeben wird.
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Das Fluid gelangt aus der Kamrner 54 über ein nichtdargestelltes
Rückschlagventil
zum Vorratsbehälter zurück.
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Ein nicht dargestelltes Kontrollsystem dient der Steuerung der Arbeitsweise
der Kupplungen 25 und 50 und ebenso der Steuerung des Arbeitsverhältnisses des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes
in Abhängigkeit von den Wünschen des Fahres und den Straßenverhältnissen.
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Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 14 weist ein erstes Paar von
Kegelscheiben 34 und ein zweites Paar von Kegelscheiben 35 auf, die durch ein Umschlingungsmittel,
beispielsweise in orm einer Kette 36 miteinander in Verbindung stehen.
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Das erste Paar von Kegelscheiben 34 besteht aus einer Kegelscheibe
34a, die einstückig mit der Wolle 24 verbunden ist, und einer zweiten Kegelschelbe
34b die auf der Welle 24 mit einer Paßfeder befestigt ist und einen Zylinderraum
38 bildet, der iiber einen axial feststehenden Kolben 37 abgeschlossen ist.
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Der Zylinderraum 38 enthält eine Druckfeder 38a, die die Kegel scheibe
34b unter Abstützung gegen den Kolben 37 nach rechts drückt. Der effektive Laufradius
des Unschlingungsmittels 36 bein Kegelscheibenpaar 34 wird eingestellt durch Steuerung
des Druckmitteldruckes im Zylinderraum 38, wodurch entsprechend die Stellung der
Kegelscheibe 34b relativ zum Kolben 37 bestimmt wird. Das Druckmittel gelangt zum
Zylinderraum 38 über Passagen 40 und 40a, während es vom Zylinderraum 38 Uber ein
nicht dargestelltes Rückschlagventil zum Vorratsbehätter
zurückfließen
kann.
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In ähnlicher Weise ist das Kegelscheibenpaar 35 mit einer ersten Kegelscheibe
35a versehen, die einstückig mit der Ausgangswelle 4] verbunden ist, sowie mit einer
zweiten Kegelscheibe 35b, die einen Zylinderraum 42, einen feststehenden Kolben
42a und eine Druckfeder 42b in sich aufnimmt entsprechend dem oben beschriebenen
Zylinderraum 38, dem Kolben 37 und der Feder 38a. Auf diese Weise ist der tatsächliche
Laufradius des Umschlingungsmittels 36 am Kegelscheibenpaar 35 durch Zutritt des
Druckmittels zum Zylinderraum 42 über die Passage 43 gesteuert, wobei das Druckmittel
aus diesem Zylinderraum über ein nicht dargestelltes Überdruckventil zuin Vorratsbehälter
zurückfließt.
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Die effektiven Laufradien an den Kegelscheibenpaaren 34 und 3) und
folglich die Ubersetzungsstellung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes werden
wodurch da: vorstehend erwähnte Steuerungssystem eingestellt welches die Druckmitteldrücke
in den Zylinderräumen 38 und 42 in Anpassung an das Begehr de:; Fahrers und die
Straßenverhäl<isse bestimmt.
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Die Ausgangswelle 41 des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ist mit
llilfe einer Paßfeder mit der Eingangswelle 60 des Pahrtrichtungs-Wechselgetriebes
15 verbundeii. Zwei Antriebszahnrsider 61 und 62 sind drehbar auf der Welle 60 angeordnet
und können wahlweise mit der Welle 60 drehverbunden werden mii Hilfe einer Zahnkupplung
63, die eine innen verzahnte
Gleithülse 64 aufweist, welchc mittels
eines Keilnut-Profils 65 auf der Welle 60 axial. versehiebbar ist und entweder mit
Zähnen 66 des Zalinrade:s 61 oder mit Zähnen 67 des Zahnrades 62 in bekannter Weise
in Eingriff gelangen kann. Die Hülse 64 wird axial durch ein gabelförmiges Stellglied
68 verschoben, wie es in Figur 1 gestrichelt dargestellt ist.
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Eine Vorgelegewelle 168 trägt zwei Zahnräder 69 und 70. Das Zahnrad
69 kämmt mit dem Antriebszahnrad 62, während das Zahnrad 70 vom Antriebszahnrad
61 ulier ein drittes Zahnrad 71 angetrieben werden kann, welches auf einer separaten
Welle 72 angeordnet ist und strichpunktiert in Figur 1 dargestellt ist.
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Das Zahnrad 70 kämmt mit dem Kronrad 73 des DifJerentials 16.
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Ist die Gleithülse 64 nach links verschoben - bei der in Figur 2 dargestellten
Einstellung des Fahrtrichtungswechselgetriebes -. so wird der Antrieb von der Welle
60 zur Vorgelegewelle 168 und folglich zum Differential 16 über den Eingriff der
Zahnräder 62 und 69 übertragen. Damit werden die Fahrzeugräder in Vorwärtsrichtung
angetrieben. Ist die Gleithülse 64 nach rechts verschoben - bei der in Figur 2 gezeigten
Getriebeeinstellung -, so wird die Vorgelegewelle 168 über das Kämmen der Zahnräder
61, 71 und 70 angetrieben, wobei die Drehrichtung der Fahrzeugräder umgekehrt ist.
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Die Arbeitsweise der Gleithülse 64 steht in Verbindung mit dem Steuerungssystem
ftlr die gesandt Fahrzeugantriebsübersetzung.
wobei die Vorwärts-Rückwärts-tSber
setzung durch Eingriff des Fahrers eingestellt wird beispielsweise mit Hilfe eines
Vorwärts/Rückwärts-Hebels. Dieser Hebel ist mit einem Mikrokontakt derart ausgerüstet,
daß sofort danii, wenn der Hebel zur Auswahl der Fahrtrichtung vorwirts bzw. rückwärts
bewegt wird und folglich es notwendig wird, die Hülse 64 zu verschieben, das Steuersystem
dahingehend iniziiert wird, daß die Kupp]ung 25 geöffnet wird, danit das Turbinenrad
23 von der Welle 24 gelöst wird. Dies unterbricht die Antriebsverbindung zwischen
Antriebsnaschine und Eingangswelle 60 des Fahrtrichtungs-Wechselgetriebes und erlaubt
der Gleithülse 64, axial verschoben zu werden, um, wie gewünscht, eine vorwärtsgerichtete
oder rückwärtsgerichtete Antriebsverbindung zu geben. Wenn der Fahrer nach der Fahrtrichtungsauswahl
seine Hand von Stellhebel nimmt, veranla3t der Mikrokontakt da:; Steuerungssystem
dazu, di<3 Kupplung 25 wieder einzurücken. wodurch die Antriebsverbindung vom
Antriebsmotor zur Welle 60 wieder hergestellt wird.
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Die Figuren 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, Bei der die eine Welle 80 vom Antriebsmotor angetrieben wird und ihrerseits
über einen Drehmomentwandler 81 ein stufenlos einstellbares Kegel scheibenumschl
ingungsgetriebe 82 antreibt, wobei der Drehmomentwandler generell den vorstehend
anhand des Drehmomentwandlers 13 beschriebenen Aufbau hat. Der Drehmomentwandler
81 enthält ebenso zwei Kupplungen, eine erste Kupplung, die im Eingriff das Turbinenrad
des Drehmomentwandlers
mit der Ausgangswelle ds Drehmomentwandlers
verbindet, sowie eine zweite Kupplung, die im Eingriff eine direkte Antriebsverbindung
durch den Drehmomentwandler herstellt.
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Das Kegelscheibenumschl ingungsgetriebe 82 enthält einen ersten Scheibensatz
83 und einen zweiten Scheibensatz 84, die durch ein Umschhlingungsmittel 85 miteinander
verbunden sind. Der Scheibensatz 83 weist einen Teil 83a auf, dor einen Zylinderraum
ähnlich dem Zylinderraum 38 bei der Kegelscheibe 3atb gemäß Figur 3 bildet, womit
der Effektivlaufkreisdurchmesser am Scheibensatz 83 verstellt werden kann.
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Entsprechend bildet der Teil 84a des Scheil)ensatzes 84 einen Zylinderraum
ähnlich dem Zylinderraum 38 mit dem Ziel, daß der effektive Laufkreisdurchmesser
des Scheibensatzes 84 eingestellt werden kann. Das stuienlos einstellbare Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
82 hat eine Ausgangswelle 86, die durch den Scheibensatz 84 angetrieben ist. Die
Welle 86 ist mit der Eingangswelle des Fahrtrichtungs-Wechselgetriebes verbunden,
das mit dem bereits t>eschriebenen Getriebe 1.5 übereinstimmt und entsprechend
in den Figuren 4 und 5 mit Bezugszeichen versehen ist. Das Fahrtrichtungs-Wechselgelriebe
treibt ein Differential 1(3 der ebenfalls vorherbeschriebenen Art, welches seinerseits
mit den Vorderrädern eines Fahrzeugs über Kupplungen 18 verbunden ist.
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Der wesentliche Unterschied zwischen der Bauform der Figuren 1 bis
3 einerseits und der Figuren 4 und 5
andererseits besteht darin,
daß der Drehmomentwandler 81 zwischen Antribsmaschine und stufenlos einstellbaren
Kegelscheibenumschlingungsgetrieben 82 so angeordnet ist, daß die Notwendigkeit,
die Antriebswelle von der Antriebsmaschine durchdas Zentrum des ersten Scheibensatzes
des stufenlos einstellbaren Kegelscheibenumschl ingungsgetriebes zu führen, bevor
der Drehmomentwandler passiert wird, wie dies in Figur 3 dargestellt ist, entfällt,
wodurch eine einfachere Bauforln entsteht.
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Die in den Figuren 4 und 5 gezeigte Konstruktion arbeitet genau so
wie die gemaß den Figuren 1 bis 3, wobei die Steuerungsmittel derart arbeiten, daß
sie das Turbinenrad des Drehmomentwandlers von der Ausgangswelle des Drehmomentwandlers
abkuppeln,wenn die Gleithülse 64 des Fahrtrichtungswechselgetriebes verstellt werden
soll.
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Bei den vorstchend beschriebenen Ausführungsformen kann anstelle einer
Kupplung wischen Turbinenrad und Ausgangswelle die Kupplung zwischen Pumpen-Flügelract
und Bingangswelle angeordnet werden, so daß die Antriebsverbindung zwischen Antriebsmaschine
und Fahrtrichtungs-Wechselgetriebe unterbrochen werden kann, wenn die Gleithülse
64 zur Wahl zwischen Voiwärts- unti Rückwärtsfahrt verstellt werden soll.