DE3840543C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebeaggregat für Kraftfahrzeuge, bei welchem eine mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad ausgebildete hydraulische Kupplung als Anfahreinheit verwendet ist.

Bei einem aus der DE-OS 15 30 715 bekannten Fahrzeuggetriebe ist das Pumpenrad einer hydraulischen Kupplung mit einem Getriebe mit fester Übersetzung verbunden, welches den von ihrem Turbinenrad an eine Hauptwelle vermittelten Antrieb an eine parallele Nebenwelle übersetzt. Das Turbinenrad der hydraulischen Kupplung ist über die Hauptwelle mit einem Sonnenrad eines Planetenradgetriebes verbunden, das als Vorwärtsgang-Rückwärtsgang-Umschaltgetriebe ausgebildet ist und dafür noch einen mit dem Sonnenrad zusammenwirkenden inneren Planetenrädersatz und einen mit einem Ringrad zusam­ menwirkenden äußeren Planetenrädersatz mit einer Anordnung auf einem gemeinsamen Planetenradträger aufweist, mit welchem die Getriebeausgangswelle verbunden ist. Dieses Umschalt­ getriebe weist daneben ein weiteres Sonnenrad auf, das mit der Abtriebsseite eines zu dem Getriebe mit fester Übersetzung in Reihe geschalteten Umschlingungsgetriebes mit stufenlos regelbarem Übersetzungsverhältnis durch eine wahlweise betätigbare Getriebekupplung verbunden werden kann und mit einer Freilaufkupplung verbunden ist, die für die Schaltung des Vorwärtsganges durch eine zugeordnete Getriebebremse mit dem Getriebegehäuse verbunden werden kann, um damit dann eine Drehung des weiteren Sonnenrades zu verhindern. Ähnlich kann das Ringrad des Umschaltgetriebes für die Schaltung des Rückwärtsganges durch eine weitere Getriebebremse mit dem Getriebegehäuse verbunden werden.

Wenn bei dem bekannten Getriebe im Anfahrbetrieb der Kupp­ lungspunkt der als Anfahreinheit verwendeten Kupplung er­ reicht ist, dann wird durch deren Turbinenrad das Sonnenrad des Umschaltgetriebes angetrieben, so daß wegen des im Vor­ wärtsgang vorhandenen Leerlaufs des Ringrades für die mit dem Planetenradträger verbundene Getriebeausgangswelle eine Drehzahl erreicht wird, die gegenüber derjenigen des Turbi­ nenrades um das für das Umschaltgetriebe vorgegebene Unter­ setzungsverhältnis verringert ist. Für einen anschließenden Übergang in ein dann unter Mitwirkung des Umschlingungs­ getriebes stufenlos geregeltes Übersetzungsverhältnis wird dann die anfänglich über die Freilaufkupplung und die zugeord­ nete Getriebebremse vorhandene Verbindung des weiteren Sonnenrades des Umschaltgetriebes mit dem Getriebegehäuse durch eine Verbindung mit der Abtriebsseite des Umschlingungs­ getriebes unter Vermittlung der dafür dann betätigten Getriebe­ kupplung ersetzt, womit erst ab diesem Zeitpunkt in den Antrieb der Getriebeausgangswelle auch das mit dem Pumpenrad der als Anfahreinheit verwendeten hydraulischen Kupplung verbundene Getriebe mit fester Übersetzung über die mit dem Umschlingungsgetriebe gemeinsame Nebenwelle eingeschaltet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahr­ zeuggetriebe mit einer als Anfahreinheit verwendeten hydrau­ lischen Kupplung in der Antriebsverbindung hin zu einem Umschlingungsgetriebe mit stufenlos regelbarem Übersetzungs­ verhältnis und einem nachgeschalteten Vorwärtsgang-Rückwärts­ gang-Umschaltgetriebe derart auszubilden, daß eine Vergröße­ rung des zu der Getriebeausgangswelle hin übersetzten Dreh­ moments vergleichbar mit derjenigen erreichbar ist, die bei Verwendung eines hydrokinetischen Drehmomentwandlers als Anfahreinheit erhalten wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeuggetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 wird durch die Parallelanordnung des mit dem Pumpenrad der hydraulischen Kupplung verbundenen Zwischengetriebes mit fester Übersetzung und des mit ihrem Turbinenrad verbundenen Umschlingungsgetriebes mit stufenlos regelbarem Übersetzungsverhältnis die mit dem Umschlingungs­ getriebe erreichbare Drehmomentübersetzung für den Anfahr­ betrieb des Fahrzeuges optimal genutzt, indem dafür dann über die beiden Getriebekupplungen eine Verbindung sowohl mit dem Ringrad als auch mit dem Planetenradträger des den beiden Getrieben nachgeschalteten Umschaltgetriebes hergestellt wird. Mit den Merkmalen der weiteren Patentansprüche 2 bis 6 wird das erfindungsgemäße Fahrzeuggetriebe insoweit entsprechend vorteilhaft weitergebildet.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Getriebeaggre­ gats ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 den Getriebeplan einer ersten Ausführungsvariante des Getriebeaggregats und

Fig. 2 den Getriebeplan einer bei dem Umschaltgetriebe veränderten Ausführungsvariante.

Das Getriebeaggregat in der Ausbildung gemäß Fig. 1 weist eine zur Verbindung mit einem Antriebsmotor vorgesehene Ein­ gangswelle 10 und eine Ausgangswelle 12 auf, über welche eine direkte Antriebsverbindung mit dem Achszapfen 14 eines Differentialgetriebes 16 oder alternativ eine Antriebsver­ bindung mit einem als Nachschaltgetriebe vorgesehenen Re­ duktionsgetriebe 18 besteht.

Die Getriebeeingangswelle 10 ist mit dem Pumpenrad 22 einer hydraulischen Kupplung 20 verbunden, deren mit dem Pumpenrad 22 hydrodynamisch verbundenes Tur­ binenrad 24 durch eine Bypass-Kupplung 26 mit dem Pumpenrad 22 auch mechanisch verbunden werden kann. Das Turbinenrad 24 ist auf einer Welle 28 gelagert, welche die Antriebswelle für die Primärscheibe 30 eines Umschlin­ gungsgetriebes 31 bildet. Eine Sekundärscheibe 32 des Um­ schlingungsgetriebes 31 ist auf einer Welle 34 gelagert und durch einen Endlos-Keilriemen 36 mit der Primärscheibe 30 verbunden. Das Umschlingungsgetriebe 31 kann stufenlos geregelt werden, wobei der Keilriemen 36 bei einer in bezug auf die Welle 34 untersetzenden Drehzahl an der Primärscheibe 30 auf einem relativ kleinen Radius und an der Sekundärscheibe 32 auf einem relativ großen Radius läuft. Wenn die Drehzahl des Umschlingungsgetriebes 31 in einen Schnellgang bezüglich der Welle 34 übersetzt wird, dann kehren sich diese Laufver­ hältnisse des Keilriemens 36 um, und der Keilriemen läuft an der Primärscheibe 30 auf einem relativ großen Radius, während er an der Sekundärscheibe 32 dann auf einem relativ kleinen Radius läuft.

Das Pumpenrad 22 der hydraulischen Kupplung 20 ist auf einer Welle 35 gelagert, welche die Primärscheibe 38 eines als ein weiteres Umschlingungsge­ triebe ausgebildeten Zwischengetriebes 39 mit fester Übersetzung bildet. Die Primärscheibe 38 ist daher wie bei dem Umschlingungsgetriebe 31 über einen Keilriemen bzw. in diesem Fall über eine Endlos-Antriebskette 40 mit einer Sekundärscheibe 42 verbunden, die auf einer Welle 44 ange­ ordnet ist und damit eine Antriebsverbindung über eine erste Freilaufkupplung 46 aufweist. Diese Freilaufkupplung kann alter­ nativ auch für die Antriebsverbindung der Welle 35 mit der Primärscheibe 38 vorgesehen sein.

Mit der Welle 44 ist über eine wahlweise betätigbare erste Getriebekupplung 48 das Ringrad 50 eines Planentenradgetrie­ bes verbunden, mit welchem ein Vorwärtsgang-Rückwärtsgang- Umschaltgetriebe 51 des Getriebeaggregats ausgebildet ist. Das Ringrad 50 bildet dabei ein Reaktionsglied R₁ des Planeten­ radgetriebes, dessen Eingangsglied S₁ mit einem Sonnenrad 58 und dessen Ausgangsglied mit dem Planetenradträger 54 eines inneren und eines äußeren Planetenrädersatzes 56, 60 gebildet sind. Der Planetenradträger 54 ist über eine wahlweise betätig­ bare zweite Getriebekupplung 52 mit der Abtriebswelle 34 des Umschlingungsgetriebes 31 verbunden. Es wird damit die Getriebeausgangswelle 12 angetrieben, welche mit dem ein Eingangsglied S₂ bilden­ den Sonnenrad 62 des ebenfalls als ein Planetenradgetriebe ausgebildeten Reduktionsgetriebes 18 verbunden ist, dessen Ringrad 64 als Reaktionsglied R₂ an dem Getriebegehäuse 66 befestigt ist und dessen mit einem Planetenrädersatz 68 gebilde­ tes Ausgangsglied den Achszapfen 14 des Differential­ getriebes 16 antreibt. Das Umschaltgetriebe 51 ist mit einer ebenfalls wahlweise betätigbaren Getriebe­ bremse 70 versehen, welche wie die erste Getriebekupplung 48 eine Verbindung 74 mit dem Ringrad 50 aufweist. Mit einer zu der Getriebekupplung 48 alternativen Betätigung der Getriebebremse 70 kann das Ringrad 50 des Umschaltgetriebes 51 an dem Getriebegehäuse 72 gegen Drehung gesichert werden. Das Getriebeaggregat ist dann für eine Umkehrung der Drehrichtung der Getriebeausgangswelle 12 eingestellt. Um den Rückwärtsgang zu erhalten, muß dabei die zweite Getriebekupplung 52 unbetätigt bleiben.

Bei dem Differentialgetriebe 16 treibt der Achszapfen 14 ein Kegel­ rad 76 an, das mit weiteren Kegelrädern 78, 80, 82 im Eingriff ist. Durch die Kegelräder 80 und 82 werden zwei Achswellen 84 und 86 angetrieben, die entweder zu den Vorder­ rädern oder zu den Hinterrädern des Kraftfahrzeuges führen.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante des Getriebe­ aggregats sind gleiche Getriebeteile mit gleichen Bezugs­ ziffern bezeichnet. Die abweichende Ausbildung ergibt sich bei der für die zweite Getriebekupplung 52 vorgesehenen Antriebsverbin­ dung mit dem Planetenradträger 54 des Umschaltgetriebes 51, die hier über die Zwischenschaltung einer weiteren Freilaufkupplung 88 realisiert ist. Eine weitere Abweichung betrifft die Eingliederung einer dritten Getriebekupplung 90 ebenfalls in die Antriebsverbindung der Welle 34 mit dem Planetenradträger 54 des Umschaltgetriebes 51, durch deren Betäti­ gung im Schubbetrieb des Fahrzeuges zusätzlich eine Abbremsung der Fahrgeschwindigkeit erhalten werden kann.

Für die Arbeitsweise des Getriebeaggregats kann im wesentlichen von den folgenden Gegebenheiten ausgegangen werden. Das Sonnenrad 58 des Umschaltgetriebes 51 wird durch das Umschlingungsgetriebe 31 angetrieben, dessen Über­ setzungsverhältnis hin zu der Welle 34 zwischen einer unter­ setzenden und einer übersetzenden Drehzahl stufenlos verän­ derbar ist. Das Ringrad 50 des Um­ schaltgetriebes 51 weist bei betätigter erster Getriebekupplung 58 eine Antriebsverbindung mit dem Zwischengetriebe 39 auf, wo­ mit beim Anfahren des Fahrzeuges unter Vermittlung der Freilaufkupplung 46 eine Drehmomentlieferung von dem Pumpenrad 22 über das Sonnenrad 50 an die Getriebe­ ausgangswelle 12 erfolgt. Weil das Zwischengetriebe 39 zu dem Sonnenrad 50 hin eine Drehzahlübersetzung ent­ sprechend im wesentlichen der in den Langsamgang untersetzten Drehzahl des Umschlingungsgetriebes 31 aufweist, ergeben sich beim Anfahren des Fahrzeuges gleiche Drehzahlen für das Ringrad 50, das Sonnenrad 58 und den Planetenradträger 54 des Umschaltgetriebes 51. Diese Drehzahlen ändern sich erst dann, wenn das Über­ setzungsverhältnis des Umschlingungsgetriebes 31 von der untersetzenden in die übersetzende Drehzahl verändert wird und eine Erhöhung der Drehzahl des Sonnenrades 58 erhalten wird. Wird nun beispielsweise das Durch­ messerverhältnis zwischem dem Ringrad 50 und dem Sonnenrad 58 mit dem Wert 3,0 festgelegt, dann ergibt eine Erhöhung der Drehzahl der Welle 34 um 50% eine Verkleinerung der Ge­ triebeübersetzung hin zu der Getriebeausgangswelle 12 von dem Wert 1,0 auf den Wert 0,75. Diese Verringerung wird auf den Wert 0 eingestellt, wenn die Drehzahl der Welle 34 auf den dreifachen Wert ihrer in einen Langsamgang unter­ setzenden Drehzahl gesteigert ist. Wenn daher die Drehzahl der Welle 34 noch weiter erhöht wird durch eine entsprechend weitergehende Veränderung der übersetzenden Drehzahl des Umschlingungsgetriebes, dann wird für die Getriebeausgangs­ welle 12 ein negatives Übersetzungsverhältnis erhalten, wel­ ches sich in dem Ausmaß vergrößert, wie die Drehzahl der Welle 34 erhöht wird.

Eine solche übermäßig große Erhöhung der Drehzahl der Welle 34 wird jedoch nicht herbeigeführt, weil damit zu große und daher entsprechend nachteilige Drehmomentbeaufschlagungen der einzelnen Getriebeteile verursacht werden. Statt dessen wird im wesentlichen zu dem Zeitpunkt, wenn das Sonnenrad 58 die Drehzahl des Ringrades 50 erreicht hat, auch die zweite Getriebekupplung 52 zusätzlich zu der ersten Getriebekupplung 48 betätigt, so daß dann eine direkte Antriebsverbindung zwischen dem Umschlingungsgetriebe 31 und dem Planetenradträger 54 des Umschaltgetriebes 51 besteht. Zu den höheren Drehzahlen hin wird das Zwischengetriebe 39 an der Freilaufkupplung 46 überholt. Jede Verände­ rung des Übersetzungsverhältnisses des Umschlingungsgetriebes 31 hat dann seine unmittelbare Auswirkung auf eine entspre­ chende Drehzahlveränderung der Getriebeausgangswelle 12 und damit auch des an die Vorder- oder Hinterräder des Fahrzeuges vermittelten Antriebes.

Bei dem Getriebeaggregat der Ausbildung gemäß Fig. 2 wird bei einer Betätigung der dritten Getriebekupplung 90 im Schubbetrieb des Fahrzeuges eine Verringerung der Fahrgeschwindigkeit erhalten. Der Planetenradträger 54 des Umschaltgetriebes 51 ist dann unter Umgehung der zweiten Getriebekupplung 52 mit dem Umschlingungsgetriebe 31 verbunden. Gleichzeitig weist das Ringrad 50 unter Vermittlung der Freilaufkupplung 46 eine Verbindung mit dem Zwischengetriebe 39 auf. Die bei diesem Getriebeaggregat noch vorgesehene weitere Freilaufkupplung 88 ist im übrigen in die Antriebsverbindung mit dem Planetenradträger 54 des Umschaltgetriebes 51 erst dann eingeschaltet, wenn für die Welle 34 die in den Schnellgang übersetzte Drehzahl er­ halten ist. Die Freilaufkupplung 46 wird dabei von einer bis dahin vorhandenen Drehmomentbeaufschlagung entlastet.

Durch Betätigung der für das Pumpenrad 22 und das Turbinenrad 24 der hydraulischen Kupplung 20 noch vorgesehenen Bypass-Kupplung 26 wird beim Erreichen des sogenannten Kupplungs­ punktes ein sonst möglicher hydrodynamischer Schlupf der Kupp­ lung vermieden. Eine bei betätigter Bypass-Kupplung 26 vorhandene mechanische Verbindung der beiden Teile der hy­ draulischen Kupplung 20 verhindert dabei zu den höheren Drehzahlbereichen des Antriebsmotors hin ein Auftreten von Dreh­ momentverlusten.

Claims (6)

1. Getriebeaggregat für Kraftfahrzeuge, bei welchem

• - eine hydraulische Kupplung (20) als Anfahreinheit verwendet ist, die mit einem Pumpenrad (22) und einem Turbinenrad (24) ausgebildet ist;
  • - das Pumpenrad (22) mit einem Zwischengetriebe (39) mit fester Übersetzung und das Turbinenrad (24) mit einem Um­ schlingungsgetriebe (31) mit stufenlos regelbarem Überset­ zungsverhältnis verbunden sind;
    • - das Zwischengetriebe (39) und das Umschlingungsgetriebe (31) mit einem Vorwärtsgang-Rückwärtsgang-Umschaltgetriebe (51) verbunden sind;
      • - das Vorwärtsgang-Rückwärtsgang-Umschaltgetriebe als ein Planetenradgetriebe mit einem Ringrad (50), einem Sonnenrad (58) und einem mit dem Sonnenrad (58) zusam­ menwirkenden inneren Planetenrädersatz (56) und einem mit dem Ringrad (50) zusammenwirkenden äußeren Planeten­ rädersatz (60) mit einer Anordnung auf einem gemeinsamen Planetenradträger (54) ausgebildet ist;
    • - das Zwischengetriebe (39) eine Freilaufkupplung (46) aufweist und über eine wahlweise betätigbare erste Getriebe­ kupplung (48) mit dem Ringrad (50) verbunden ist und das Ringrad (50) für die Schaltung des Rückwärtsganges durch eine Getriebebremse (70) mit dem Getriebegehäuse verbindbar ist;
    • - das Umschlingungsgetriebe (31) sowohl direkt mit dem Sonnenrad (58) als auch über eine wahlweise betätigbare zweite Getriebekupplung (52) mit dem Planetenradträger (54) verbunden ist.

2. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, bei welchem das Umschlingungsgetriebe (31) über eine weitere Freilaufkupplung (88) mit dem Planetenradträger (54) des Umschaltgetriebes (31) verbunden ist.

3. Getriebeaggregat nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Pumpenrad (22) und das Turbinenrad (24) der hydraulischen Kupplung (20) durch eine wahlweise betätigbare Bypass- Kupplung (26) mechanisch verbindbar sind.

4. Getriebeaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem in der Antriebsübersetzung von dem Sonnenrad (58) zu dem Planetenradträger (54) des Umschaltgetriebes (51) eine im Schubbetrieb des Fahrzeuges betätigte dritte Getriebekupplung (90) angeordnet ist.

5. Getriebeaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Zwischengetriebe (39) als ein Umschlingungsgetriebe mit einer auf einer Lagerwelle (35) für das Pumpenrad (22) der hydraulischen Kupplung (20) drehbar gelagerten Primärscheibe (38), einer auf einer Antriebswelle (44) für die zweite Getriebekupplung (52) drehbar gelagerten Sekundärscheibe (42) und einer die beiden Scheiben umschlingenden Endlos-Antriebskette (40) oder einen Endlos-Keilriemen ausgebildet ist.

6. Getriebeaggregat nach den Ansprüchen 1 und 5, bei welchem die Freilaufkupplung (46) zwischen der Sekundärscheibe (42) des Zwischengetriebes (39) und der Antriebswelle (44) für die zweite Getriebekupplung (52) angeordnet ist.