DE3031604C2

DE3031604C2 - Hydrodynamisch-mechanisches Verbundgetriebe

Info

Publication number: DE3031604C2
Application number: DE3031604A
Authority: DE
Inventors: Derek Hitchin Hertfordshire Gardner
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1979-09-07
Filing date: 1980-08-21
Publication date: 1984-07-05
Also published as: SE441859B; JPH0321775B2; IT1132690B; GB2058250A; IT8024515A0; JPS5646145A; CA1138677A; AU533957B2; GB2058250B; US4342238A; DE3031604A1; AU6175880A; FR2465131A1; FR2465131B1; SE8005777L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydrodynamisch-mechanisches Verbundgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Getriebe dieser Bauart ist aus der DE-OS 57 243 (F i g. 1,5) bekannt. Bei diesem bekannten Getriebe muß der Antriebsstrang um 90° umgelenkt werden, da dort der Antriebsmotor und das eigentliche Getriebe in Längsrichtung eingebaut sind, wodurch sich insgesamt eine relativ große Länge des gesamten Antriebsstranges ergibt. Die ist insbesondere bei der Verwendung von derartigen Getrieben in Kraftfahrzeugen von Nachteil, da der für das Getriebe zur Verfügung stehende Raum meist sehr beschränkt ist. Die Fig.9 und 10 der DE-OS 25 57 243 zeigen zwar ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Motor quer zur Fahrtrichtung eingebaut ist und der Abtriebsstrang nicht um 90° umgelenkt werden muß, doch benötigt diese Variante drei parallel zueinander angeordnete Wellen, was ebenfalls einen erhöhten Platzbedarf erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der angegebenen Art besonders kompakt auszubilden.

Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann die Länge des Getriebes deutlich reduziert werden, denn durch dessen spezielle Anordnung und Ausbildung der einzelnen Getriebekomponenten wird erreicht, daß die AbtriebsweMen des Ausgleichsgetriebes koaxial zum zweiten Scheibenpaar zu liegen kommen, wobei das zweite Scheibenpaar und das Reduktionsgetriebe um eine der Antriebswellen herum angeordnet sein können. Durch diese spezielle Ausgestaltung können Antriebsmotor ίο und Getriebe quer zur Fahrtrichtung in den zur Verfügung stehenden Raum eingebaut werden, was in bestimmten Fällen als sehr vorteilhaft angesehen wird.

Ergänzend zum Stand der Technik sei noch au^c die

Zeitschrift »Konstruktion«, 2. Jahrgang, 1950, Heft 2, Seiten 33 — 35 hingewiesen, aus der die Ausbildung des Reduktionsgetriebes der hier beschriebenen Art an sich bekannt ist (Variante tC23 von Abb. 5, S. 34).

In Weiterbildung des Erfirdungsgegenstandes ist der

Planetenradträger des zweiten Getriebes am Antriebs-

iojgehäuse des Ausgleichsgetriebes angeformt. Diese

iMaßnahme ist im Prinzip aus der US-PS 28 08 738 be-

"kannt(Fig.3).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein vereinfachtes Schema eines hydrodynamisch-mechanischen Verbundgetriebes und die

F i g. 2 und 3 zusammen einen Schnitt durch das in F i g. 1 schematiach dargestellte Getriebe.
Das in F i g. 1 gezeigte Getriebe umfaßt einen hydrodynamischen Getriebeteil 12, einen Planetenwendesatz 14, ein stufenlos regelbares Umschlingungsgetriebe 16, einen Planetenradsatz 18 hoher Drehzahl, einen Planetenradsatz 20 hohen Drehmomentes und ein Ausgleichsgetriebe 22. Der hydrodynamische Getriebeteil 12 und der Planetenwendesatz 14 befinden sich auf einer ersten Achse A, während sich die Planetenradsätze 18, 20 und das Ausgleichsgetriebe 22 auf einer zweiten Achse B befinden, die sich parallel zu der ersten Achse A erstreckt.

Es wird nunmehr auf die Schnitte der Fig.2 und 3 Bezug genommen. Das Getriebe, das in einem geteilten Preßmetallgehäuse 11 angeordnet ist, erhält eine Antriebskraft von einem Motor oder einem anderen primären Bewegungsglied über die Treibscheibe 34 (Fig.2). Ein Führungszapfen 24 ist durch Schweißen oder in anderer geeigneter Weise mit einer Abdeckung 26 verbunden, die wiederum mit einem Pumpenrad 28 des hydrodynamischen Getriebeteils 12 in Verbindung steht. Die Abdeckung 26 ist desweiteren über Bolzen 30, 32 mit der Treibscheibe 34 verbunden. Ein Turbinenrad 36 ist in einem Gehäuse 38 des hydrodynamischen Getriebeteils angeordnet und wird bei Antrieb des Pumpenrades 28 mit einer Antriebskraft beaufschlagt. Das Turbinenrad 36 ist mit einer Platte 40 verbunden, die einen Teil eines Drehschwingungsdämpfers 42 bildet.

Obwohl der hydrodynamische Getriebeteil 12 als einfache Strömungsmittelkupplung mit einem Pumpenrad 28 und einem Turbinenrad 36 dargestellt ist, kann hierfür auch ein Drehmomentwandler oder eine andere hydrodynamische Vorrichtung in bekannter Weise Anwendung finden.

Eine Überbrückungskupplung 44 ist vorgesehen, die eine Vielzahl von Reibscheiben umfaßt, von denen eini-65' ge über ein Element 46 mit der Abdeckung 26 und andere über ein Element 48 mit dem Drehschwingungsdämpfer 42 verbunden sind. Ein Strömungsmittelkanal 50 bildet eine Bahn für ein unter Druck stehendes Strömungs-

mittel, um ein Eindrücken der Kupplung 44 zu bewirken. Eine hohle Eingangswelle 52 ist mit der Ausgangsseite des Drehschwingungsdämpfers 42 verbunden. Diese Welle 52 umfaßt einen Innenkanal 51. An de-· rechten Seite des Turbinenrades 36 befindet sich ein Teil 54 des Getriebegehäuses, und eine Lagereinheit b€ ist zwischen dem Gehäuse und einer Erweiterung 58 einer festen Scheibe 59 eines ersten Scheibenpaares 60 des Umschlingungsgetriebes, das ebenfalls eine »bewegliche« Scheibe 62 mit einem Zylinder 63, der einen Flansch 84 aufweist, umfaßt, angeordnet. Die drehfeste Scheibe 59 ist Tit einer Stirnfläche 64 und einer Euchse 61 versehen, die mit einem Planetenträger 70 in Verbindung steht.

Das Scheibenpaar 60 rotiert um die Eingangswelle 52. Somit ist die gesamte Einheit um die Achse A drehbar. Der in Verbindung mit der Scheibe 59 verwendete Begriff »fest« soll andeuten, üaß diese Scheibe in ihrer seitlichen Lage relativ zu einer zweiten oder bewegli- • chen Scheibe 62, die eine Stirnfläche 66 aufweist, fixiert _M O^st· Die Scheibe 62 ist insofern beweglich, als daß sie in % F i g. 2 seitlich nach links und rechts entlang der Scheibe ^ ,'59 verschoben werden kann, um einen unterschiedlichen "wirksamen Radius des Scheibenpaares 60 vorzusehen, ,wenn der seitliche Abstand zwischen den Stirnflächen ..' 64,66 der Scheiben 59,62 eingestellt wird.

Wie im rechten Teil der F i g. 2 gezeigt ist, umfaßt der "/iPlanetenwendesatz 14 ein Sonnenrad 68, das mit der ' Welle 52 verkeilt ist, einen Planetenträger 70, auf dem eine Vielzahl von Paaren von Planetenrädern 72 mon- <"tiert ist, und ein Ringrad 74. Bei der dargestellten Ausfuhrungsform sind zwischen dem Sonnenrad 68 und dem Ringrad 74 Planetenradpaare angeordnet, die mitteinander kämmen, wobei eines der Planetenräder mit .'dem Sonnenrad 68 und das andere mit dem Ringrad 74 kämmt. Natürlich können für diese spezielle Ausfüh- - 'rungsform auch andere Zahnradsätze Verwendung finden. Das Ringraa 74 ist über einen Flansch 76 mit einem Element 78 einer Vorwärtskupplung 80 verbunden, die eine Vielzahl von Reibscheiben 81 umfaßt. Ein zweiter Satz von Scheiben 83 der Kupplung 80 ist mit einem 'anderen Arm 82 verbunden, der mit dem Sonnenrad 68 verkeilt ist. Wenn somit die Vorwärtskupplung 80 betätigt wird, wird das Ringrad 74 mit dem Sonnenrad 68 verblockt, so daß der Träger 70 angetrieben wird. Der Träger 70 weist einen Nabenflansch 71 auf, der mit der Buchse 61 verbunden ist.

Zwischen dem Nabenflansch und einem Gehäuseelerment 87 ist eine Lagereinheit 86 vorgesehen. Desweite- _;ren ist eine Rückwärtsbremse 88 angeordnet, die ein - erstes Seitenglied 90 umfaßt, an dem eine Vielzahl von Reibscheiben 91 befestigt ist. Ein zweiter Satz von Reibscheiben 93 ist mit dem Flansch 76 verbunden, der wiederum am Ringrad 74 befestigt ist. Eine Betätigung der Rückwärtsbremse 88 bewirkt eine Blockierung des Ringrades 74 und eine Ausgangskraft vom Träger 70 in einer Richtung, die der entgegengesetzt ist. welche bei Eingriff der Vorwärtskupplung 80 vorhanden ist.

Ein Kolben 92 ist vorgesehen, um die Reibscheiben 81,83 der Vorwärtskupplung 80 in Eingriff zu bringen, wenn Strömungsmittel in eine Strömungsmittelkammer 94 gepumpt wird, die sich zwischen dem Kolben 92 und dem Kupplungszylinder 96 befindet. Ein Rückwärtskolben 98 ist zur Ausführung einer Bewegung vorgesehen, um Kraft über ein rohrförmiges Element 100 zu übertragen und die Reibscheiben 91,93 der Rückwärtsbremse 88 in Berührung miteinander zu bringen, wenn Strömungsmittel in einer Kammer 102 erhalten wird. Die Pumpeinheit 104 am rechten Ende der F i g. 4 stellt das erforderliche unter Druck stehende Strömungsmittel zur wahlweisen Betätigung der Vorwärlskupplung 80, der Rückwättsbremse 88, der beweglichen Scheiben 62 und 112 und der Überbrückungskupplung 44 zur Verfügung und führt desweiteren Schmiermittel und Ergänzungsströmungsmittel zu.

Ein Stahlband 106 ist so angeordnet, daß sein unterer Abschnitt den Innenrauin des Scheibenpaares €0 umgibt, so daß bei An'rieb dieses Scheibenpaares die Antriebskraft über das Band 106 auf ein in F i g. 3 gezeigtes zweites Scheibenpaar 108 übertragen wird. Das zweite Scheibenpaar 108 umfaßt eine feste Scheibe JlO und eine bewegliche Scheibe 112. Die feste Scheibe 110 weist eine winklig gestellte Stirnfläche 1I4, eine Verlängerung 120 und eine Buchse 124 auf. Die bewegliche Scheibe 112 umfaßt eine winklig angeordnete Stirnfläche 11b. Die winklig angeordneten Stirnflächen 114,116 der Scheiben 110, 112 können enger zusammen oder weiter auseinander bewegt werden, wenn die bewegliche Scheibe 112 seitlich verschoben wird, wie in Verbindung mit der Wirkungsweise der Scheiben 59, 62 des ersten Scheibenpaares 60 beschrieben wurde. Somit bilden die Scheibenpaare 60 und 108 zusammen mit dem Band 106 ein stufenlos regelbares Antriebssystem, das im Zusammenhang mit F i g. 1 erläutert wurde.

Das Strömungsmitteldrucksystem zur Veränderung der wirksamen Durchmesser der Scheibenpaare muß nicht Ln einzelnen beschrieben werden, da es in irgendeiner bekannten Art und Weise ausgebildet sein kann. Eine solche Ausführtingsform ist beispielsweise in der US-PS 40 94 203 beschrieben. Eine Achslagcreinheit 118 ist zwischen der Verlängerung 120 der festen Scheibe 110 und einem Abschnitt 122 des Getriebegehäuses /angeordnet. Die Buchse 124 der festen Scheibe 110 ist mit einer Nabe 126 verbunden, die wiederum mit der Innenseite eines Flansches 128 in Verbindung steht.

Der Flansch 128 ist mit einem Ringrad 130 eines Planetengetriebes 18 für hohe Drehzahl verbunden. Die Getriebeeinheiten 18, 20 können im allgemeinen Sinne als ein Reduktionsgetriebe angesehen werden. Das erste Getriebe 18 umfaßt einen Planeteniräger 132, der das Ausgangselement des Getriebes 18 bildet. Das Getriebe 18 besitzt des weiteren eine Vielzahl von Planetenrädern 134, die am Planetenträger 132 gelagert sind und sowohl mit einem Ringrad 130 und einem Sonnen fad 136 kämmen. Der Planetenträger 132 ist mit einer Hohlwelle 138 verkeilt, die an ihrem linken Ende eine Vielzahl von Zähnen 139 aufweist, welche mit einem Satz von Planetenrädern 140 des zweiten Pianeter.getriebes 20 für hohes Drehmoment kämmen. Die Planetenräder 140 sind an Wellen 142 einer Planetenträgereinheit 144 gelagert.

Das zweite Getriebe 20 umfaßt desweiteren ein Ringrad 146, das, wie gezeigt, mit dem Getriebegehäuse und desweiteren über ein festes Element 148 mit dem Sonnenrad 136 des ersten Getriebes 18 für hohe Drehzahl verbunden ist. Der Träger 144 des Getriebes 20 für hohes Drehmoment ist so angeordnet, daß er einen Querstift 150 des Ausgleichsgetriebes 22 antreibt. An dem Querstift 150 sind Räder 152, 162 montiert. Auf einer ersten Halbachse 154 befindet sich ein Seitenrad 156. in der gleichen Weise ist ein zweites Seitenrad 158 auf einer Halbachse 160 montiert. Die Seitenräder 158 und 156 kämmen mit den Rädern 152,162, wodurch die Halbachsen 160 und 154 angetrieben werden, wenn der Querstift in Drehung versetzt wird.

Wenn sich das Getriebe in Betrieb befindet, wird die

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Antriebskraft von dem primären Bewegungsglied (nicht gezeigt) auf die Treibscheibe 34 und die Abdeckung 26 übertragen, um das Pumpenrad 28 in Drehung zu versetzten. Wenn das Strömungsmittel innerhalb der Kupplung 12 verdrängt wird, wird das Turbinenrad 36 in Drehung versetzt, wodurch über die Platte 40 und den Drehschwingungsdämpfer 42 eine Antriebskraft zur Rotation der Welle 52 zu Verfugung gestellt wird. Später, wenn das Getriebe auf eine einer Straßengeschwindigkeit entsprechende Drehzahl gebracht worden ist,

kann die Überbrückungskupplung 44 in bekannter Wei- ,

se betätigt werden, um eine direkte Verbindung zwischen dem Pumpenrad 28 und dem Turbinenrad 36 vor- ' * zusehen, damit Verluste im Antriebsstrang auf ein Minimum gebracht werden. Wenn die Welle 52 angetrieben is wird, versetzt sie das Sonnenrad 68 des Planetenwendesatzes 14 in Drehung. Es existiert jedoch so lange keine Antriebsverbindung zum ersten Scheibenpaar 60, bis entweder die Vorwärtskupplung 80 oder die Rückwärtsbremse 88 betätigt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird auch die Pumpe 104 angetrieben, um den erforderlichen Öldruck für die vom Steuersystem ausgewählten Betätigungsvorgänge zur Verfügung zu stellen.

Um das Getriebe in Vorwärtsrichtung anzutreiben, wird Öl in die Kammer 94 eingeführt, der Kolben 92 verschoben und die Vorwärtskupplungseinheit 80 eingerückt Dadurch wird das Ringrad 74 mit dem Sonnenrad 72 im Planetenwendesatz 14 verblockt, so daß der PJanetenträger 70 über den Nabenflansch 71 mit dem

ersten Scheibenpaar 60 des stufenlos regelbaren Um- 30 ^;

schlingungsgetriebes 18 angetrieben wird. Das Scheibenpaar 60 wird somit in Drehung versetzt und treibt ' , über das Band 1C6 das Scheibenpaar 108 an. Durch die Drehungen des Scheibenpaares 108 wird die Nabe 126 und der Flansch 128 angetrieben, wodurch schließlich

das Ringrad 130 des ersten Planetengetriebes 18 für '

hohe Drehzahl angetrieben wird. Der Ausgang des er- ' '„ · _s '

sten Getriebes 18 für hohe Drehzahl setzt über den "'"'",.

Planetenradträger 132 die Welle 138 in Drehungen, die . λ ,'-

mit den Planetenrädern 140 des zweiten Planetengetrie- 40 - '"]\

bes 20 für hohes Drehmoment verbunden ist Da das _t s."'%

Ringrad 146 dieser Einheit gesperrt ist, wird die Aus- , ₄ *" ~f' '

gangskraft des Getriebes 20 über den Planetenradträ- ^"

ger 544 auf den mittleren Stift 150 übertragen, der die

Räder 152, 162 und somit die Seitenräder antreibt, wo- 45 ''■'- -

durch beide Halbachsen in Drehungen versetzt werden. Um das Getriebe in der entgegengesetzten Richtung anzutreiben, wird die Vorwärtskupplung 80 ausgerückt, und Strömungsmittel wird unter Druck in die Kammer 102 eingeführt, um den Kolben 98 nach rechts zu verschieben, wodurch die Rückwärtsbremse 88 eingerückt wird. Dadurch wird das Ringrad 74 des Planetenwen-...... desatzes gesperrt, so daß der PJanetenträger 70 in en.- , _;

" '■■ (gegengesetzter Weise angetrieben wird wie bei dem '

% ^vFaII, bei dem die Vorwärtskupplung 80 eingerückt war. &

,,| Das Verbundgetriebe ist entlang zweier Achsen mon- , ""' „JL ij

tiert, wodurch die Größe des Getriebes reduziert wird. ~\" [^Λ *'

, Das Getriebe ist in einem geteilten Preßmetallgehäuse . * /' / >

untergebracht, um die Herstellung zu vereinfachen und ' >,""'" ** ,

das Gewicht zu reduzieren. Die Größenreduzierung des 60 ' ' _ψ Λ ""K^

. ,Getriebes und die Kompaktheit desselben ist dann von * fVijrV ' <>* "

entscheidender Bedeutung, wenn der zur Verfugung '- ' *'/ i'¹ ' I Ir Λ! _t

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die Montage entlang nur zweier Achsen die Herstellung ,,. , ;/ '"-, " '" _r> '

und Montage dieser Getriebe vereinfacht wird. 65 ' > t-'t^j' » 'v

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen ^J' ', - J- / Λ -"" ^Λ* *

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Claims

Patentansprüche:

1. Hydrodynamisch-mechanisches Verbundgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem stufenlos verstellbaren Umschlingungsgetriebe, bei dem der hydrodynamische Getriebeteil mit einer Überbrückungskupplung, ein erstes Scheibenpaar des Umschlingungsgetriebes und ein Planetenwendesatz koaxial zueinander angeordnet sind und eine mit dem Turbinenrad des hydrodynamischen Getriebeteils verbundene Eingangswelle das Sonnenrad des Planeienwendesatzes antreibt und bei dem im Antriebsstrang ein zweites Scheibenpaar, ein Reduktionsgetriebe und ein Ausgleichsgetriebe zum Antrieb zweier Halbachsen vorgesehen sind, wobei das zweite Scheibenpaar auf einer zur Eingangswelle parallelen Achse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Scheibenpaar (110, 112), das Reduktionsgetriebe und das Ausgleichsgetriebe (22) koaxial längs der zur Eingangswelle (52) parallelen Achse angeordnet sind, daß das erste Scheibenpaar (59,62) mit dem Planetenträger (70) des Planetenwendesatzes (14) verbunden und drehbar um die Eingangswelle (52) angeordnet ist und daß das Reduktionsgetriebe aus zwei Planetengetrieben (18, 20) besteht, von denen das Ringrad (130) des ersten Getriebes von dem zweiten Scheibenpaar (110, 112) und das Sonnenrad (139) des zweiten Getriebes vom Planetenradträger (132) des ersten Getriebes angetrieben ist und von denen das Sonnenrad (136) des ersten Getriebes mit dem gehäusefesten Ringrad (146) des zweiten Getriebes verbunden ist, wobei das Ausgleichsgetriebe (22) vom Planetenradträger (144) des zweiten Getriebes angetrieben ist.

2. Verbundgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradträger (144) des zweiten Getriebes am Antriebsgehäuse des Ausgleichsgetriebes (22) angeformt ist.