DE3840543C2 - - Google Patents
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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.
- - das Zwischengetriebe (39) und das Umschlingungsgetriebe
(31) mit einem Vorwärtsgang-Rückwärtsgang-Umschaltgetriebe
(51) verbunden sind;
- - 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;
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.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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