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Antriebsanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf eine Antriebsanordnung, insbesondere für Fahrzeuge, vorzugsweise Kraftfahrzeuge,
mit einem einen Antrieb in einer Antriebsrichtung vermittelnden Freilauf (Normalfreilauf)
und einem einen Antrieb in entgegengesetzter Antriebsrichtung vermittelnden Gegenfreilauf.
Jeder der beiden Freiläufe ist hierbei vorzugsweise jeweils in demjenigen der beiden
nach Art eines Zweiganggetriebes geschalteten Antriebsstränge angeordnet, welcher
in Richtung des von ihm vermittelten Antriebes eine tyyl).ertragung ins Langsamere
bewirkt, also der Normalfreilauf vorzugsweise im niederen, der Gegenfreilauf im
höheren Gang des Freilaufgetriebes, d. h. der den Normalfreilauf und Gegenfreilauf
enthaltenden Antriebsstränge. Es wird vor allem der Vorteil erzielt, (laE3 bei Umkehr
der Antriebsrichtung, d. h. in Anwendung auf Kraftfahrzeuge bei treibendem Wagen,
der Antriel) zwischen Motor und Treibachse nicht unterbrochen, sondern, von dem
Gegenfreilauf aufgenommen und auf den Motor weitergeleitet wird.
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Die Erfindung bezweckt eine weitere Ausbildung dieser Antriebsanordnung,
insbesondere zur Ermöglichung eines Antriebes in Rückwärtsdrehrichtung, sei es vom
Motor, sei es von der Treibachse her, und zwar unabhängig davon, wie gegebenenfalls
die Rückwärtsgangübersetzung in bezug auf den Freilauf und Gegenfreilauf angeordnet
ist.
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Grundsätzlich kann die Rückwärtsgangübersetzung ebenso wie eine Vorwärtsgangübersetzung
in bezug .auf das Freilaufgetrie'be entweder in Reihe oder parallel oder in gemischter
Anordnung geschaltet sein. Bei Reihenschaltung kann, die Rückwärtsgangübersetzung,
d. h. diejenige übersetzung, welche die Antriebsdrehrichtung umkehrt, entweder zwischen
Motor und Freilaufgetriebe oder zwischen Freilaufgetriebe und Treibachse angeordnet
sein.
Je nach der Anordnung der Rückwärtsgangübersetzung sind die
Bedingungen, unter denen die Freiläufe zu arbeiten haben, verschieden. So ist es
bei Anordnung der Rückwärts.gangübersetzung hinter dem Freilaufgetrieibe in der
Regel nicht erforderlich, für die Umkehr der Antriebsdrehrichtung eine besondere
Sperrung oder Entriegelung eines der Freiläufe vorzusehen, da die Umkehr der Antriebsdrehrichtung
bei Einschaltung des Rückwärtsganges sich nicht auf .das Freilaufgetriebe erstreckt.
Allerdings sind auch bei dieser Anordnung Fälle möglich, z. B. wenn ,der Wagen bei
eingeschalteten Vorwärtsgängen im Gefälle rückwärts zu rollen sucht, bei denen eine
Entriegelung des Freilaufes zur Erleichterung bzw. Ermöglichung des Schaltens zweckmäßig
oder auch notwendig ist. Grundsätzliche Maßnahmen erfordern jedoch die kinematischen
Verhältnisse, wenn die Rückwärtsgang:übersetzung dem Freilaufgetriebe bzw. einem
,der beiden Freiläufe vorgeschaltet oder dem Freilaufgetriebe parallel geschaltet
ist, und zwar sieht die Erfindung insbesondere vor: i. eine Entriegelung eines der
beiden Freiläufe bzw. die Entriegelung des einen und Sperrung des anderen der beiden
Freiläufe bei Vorschaltung des Rückwärtsganges, a. eine Unterbrechung der Antriebsverbindung
zwischen. .dem Freilauf und dem Gegenfreilauf bzw. eine entsprechende Entriegelung
einer der beiden Freiläufe bei parallel geschalteter Rückwärtsgangübersetzung und
3. im Falle, daß nur einer der beiden Freiläufe sich im Antriebsstrange der Rückwärtsgangübersetzung
befindet, eine Sperrung dieses Freilaufes.
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Hierdurch wird in jedem Falle ein Antrieb auch in Rückwärtsdrehrichtung,
sei es vom Motor, sei es vom Fahrzeug her, ermöglicht, ohne daß ein Blockieren bzw.
eine vollständige Antriebsunterbrechung bei Umkehr der Antriebsdrehrichtung stattfindet.
Zweckmäßig kann auch das Entriegeln bzw. Sperren mit der Einschaltung des Rückwärtsganges
gekoppelt sein, so daß eine unbeabsichtigte oder unerwünschte Betätigung der Entriegelung
oder Sperrung vermieden wird.
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In der Zeichnung sind einige Aus£ührungs4eispiele zur Erläuterung
der Erfindung schematisch dargestellte und zwar zeigt Fig. i bis 4 eine Antriebsanordnung
z. B. für ein Kraftfahrzeug mit einer dem Freilaufgetriebe vorgeschalteten Rückwärtsgangübersetzung
in vier verschiedenen Antriebszuständen, Fig. 5 eine Antriebsanordnung mit einer
dem Freilaufgetriebe parallel geschalteten Rückwärtsgangübersetzung, wobei die Freiläufe
gleichzeitig in zwei Vorwärtsgangübersetzungen des Getriebes angeordnet sind, und
Fig. 6 eine Antriebsanordnung, bei welcher nur der Normalfreilauf in dem Antriebsstrang
der Rückwärtsgangübersetzung angeordnet ist, während der Gegenfreilauf sich in Parallelanordnung
zu letzterer befindet.
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In den Figuren bezeichnet A die z. B. vom Motor angetriebene Antriebswelle
des Getriebes, B die z. B. zur Treibachse des Fahrzeuges führende Abtriebswelle,
F den einen Antrieb in normaler Antriebsrichtung vermittelnden N orinalfreilauf
mit den Kupplungshälften f1 und f2, G den in entgegengesetzter Richtung einen Antrieb
vermittelnden Gegenfreilauf mit den Kupplungshälften g1 und 92, M den Motor, K die
Hauptkupplung und R das Rückwärtsganggetriebe. Ferner zeigen die Figuren teilweise
eine Sperrvorrichtung S1 für den Normalfreilauf F, eine Sperrvorrichtung S2 für
den Gegenfreilauf G, eine Entriegelun-gsvorrichtun;g El für den Normalfreilauf F
und eine Entriegelungsvorrichtung E2 für den Gegcirfreilauf G. Die Entriegelungsvorrichturvgen
E1 und EZ sind in Fig. i bis 4 der Einfachheit halber als Reibungskupplungen dargestellt,
können aber natürlich auch, wie in Fig. 5 und 6, als Klauenkupplungen oder in sonstiger
geeigneter Weise ausgebildet sein. Die Drehrichtungen der einzelnen Wellen sind
jeweils durch gebogene Pfeile mit einer der Drehzahl der Welle ungefähr entsprechenden
Länge angedeutet. Ferner ist in den Fig. i bis .4 die jeweilige Antriebsrichtung
auf den Wellen A (bzw. .-1i) und B durch Pfeile gekennzeichnet.
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Das in Fig. i dargestellte Freilaufgetriebe wird von der Welle Al,
welche ent-iveder direkt über die Welle A oder über ras Rückwärtsganggetriebe R
ihren Antriel; vom l\Iotor erhält, angetrieben. Von der Welle A, kann der Antrieb
entweder über die Getriebeteile i, z, 3', F, 3", 4, 5 mit Übersetzung ins Langsame
oder über die Getriebeteile i, 6, 7', G, 7", 8, 5 mit Übersetzung ins Schnelle auf
die Abtriebswelle B erfolgen. Die Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärtsgang erfolgt
durch eine Wechselkupplung g.
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In Fig. i ist angenommen, daß der 'Motor den Wagen treibt und die
Wellen A und A1 durch die Kupplung 9 unmittelbar verbunden sind, der Antrieb der
Welle A1 also in Vorwärtsdrehrichtung, also vom Motor aus gesehen im Uhrzeigersinn,
erfolgt. Ferner seien die Kupplungen El und F_, eingerückt. Es wird infolgedessen
die _lbtriebswelle B über den Freilauf F mit Untersetzung ins Langsame angetrieben,
während der Antrieb Tiber den Gegenfreilauf G unterbrochen wird, da die Welle 7'
mit größerer Drehzahl im Uhrzeigergegensinn als die von der Abtriebswelle B her
über die Zahnräder 5, 8 angetriebene Welle 7" umläuft.
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Dreht sich die Antriebsrichtung um, indem entweder der Motor gedrosselt
wird oder der Wagen z. B. bei Bergabfahrt sich beschleunigt, so erfolgt gemäß Fig.
a der Antrieb von der Welle B über den Gegenfreilauf G zur Antriebswelle Al, während
der Freilauf F sich entkuppelt.
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In Fig.3 ist angenommen, daß der Rückwärtsgang R durch ,die Kupplung
9 eingeschaltet ist, so daß die Welle Ar entgegen der Welle A im Uhrzeigergegensinn
umläuft. Es \\-erde zunächst ferner wieder angenommen, daß die Entriegelungskupphingen
El und E2 eingerückt sind. Die Wellen 3' und 7' laufen im Uhrzeigersinn um. Dies
hat zur Folge, daß der Freilauf F keinen Antrieb von f1 auf f2 übertragen kann.
Es sucht vielmehr der Gegenfreilauf G den Antrieb aufzunehmen und
über
die Welle 7" auf die Abtriebs-welle B zu Übertragen, so daß diese im Uhrzeigergegensinn,
also in Rückwärtsdrehrichtung, umläuft. Über die Zahnräder 5 und 4 wird jedoch die
Welle 3" ebenfalls angetrieben, und zwar im gleichen Sinn wie die Welle 3', jedoch
entsprechend der Übersetzung ins Schnelle mit höherer Drehzahl. Die Kupplungshälfte
f. sucht infolgedessen die Kupplungshälfte f1 im Uhrzeiger.sinn zu überholen, was
jedoch infolge der Sperrwirkung des Freilaufes F nicht möglich ist. Es wird daher,
vorausgesetzt, daß die Entriegelungsvorrichtungen El bzw. E2 fest im Eingriff stehen,
das gesamte Freilaufgetriebe blockiert, so daß ein Antrieb nicht zustande kommen
kann. Um nun trotzdem den Antrieb zu ermöglichen, beispielsweise um den Wagen rückwärts
fahren zu können, kann nun einer der beiden Freiläufe durch die Entriegelungsvorrichtungen
El bzw. E2 entriegelt werden. In der Darstellung nach Fig. 3 ist der Antrieb bei
F_1 unterbrochen. Es wird. daher der Rückwärtsgang über den Gegenfreilauf G nach
der Abtriebswelle B mit Übersetzung ins Schnelle bewirkt. Will man statt dessen
den Gegenfreilauf G entriegeln und den Antrieb im Rückwärtsgang über den Freilauf
F stattfinden lassen, so kann man statt der Entriegelungsvorrichtung El auch die
Entriegelungsvorrichtung E2 entkuppeln. In diesem Fall ist es aber erforderlich,
für den Freilauf F die in Fig. i dargestellte Sperrvorrichtung S1 für den Freilauf
einzurücken und damit den Freilauf F zti sperren.. Diese Antriebsweise hätte den
Vorteil, daß die Abtriebswelle B mit geringerer Drehzahl und höherem Drehmoment
angetrieben wird, was für den Rückwärtsgang im allgemeinen zweckentsprechender ist.
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Ähnliches ergibt sich für den Fall, daß entsprechend Fig.4 der Antrieb
in Rückwärtsdrehrichtung von der Abtriebswelle B her erfolgt, z. B. wenn der Wagen
in einem Gefälle rüc.kwärtsrollen soll. Würden in diesem Falle beide Entriegelungsvorrichtungen
El und E2 sich in Kupplungsstellung befinden, beide Freiläufe also eine Sperrwirkung
in der ihnen zugeordneten Antriebsrichtung ausüben können, so könnte auch in diesem
Falle ein Antrieb nicht zustande kommen, da die Freiläufe gegeneinander wirken und
das Getriebe in sich blockieren. Durch Entriegelung des Gegenfreilaufs, d. h. durch
Ausrücken der Entriegelungskupplung E2, kann indessen auch dem Freilauf F die Möglichkeit
gegeben werden, den Antrieb in der angedeuteten Antriebsdrehrichtung aufzunehmen
und auf die Welle Al bzw. (ohne oder zweckmäßigerweise mit Rückwärtsgangübersetzung)
auf den Motor weiterzuleiten. Hierbei wird der Motor mit im Falle des Ausführungsbeispiels
höherer Drehzahl als die Welle B angetrieben, was für eine gewünschte starke Bremswirkung
des Motors zweckmäßig ist.
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Statt einer Entriegelung des Gegenfreilaufs G kann in letzterem Falle
(Fig.4) auch der Freilauf F durch Öffnen der Entriegelungskupplung El entriegelt
werden. In diesem Falle ist es jedoch erforderlich, den Gegenfreilauf G durch Einrücken
der in Fig. i dargestellten. Sperrvorrichtung S2 zu sperren, damit der Gegenfreilauf
den Antrieb in Drehrichtung der Kupplungshälfte g2 aufnehmen und auf die Kupplungshälfte
g, übertragen kann. Der Motor wird in diesem Falle mit geringerer Drehzahl angetrieben,
was für Schonung des Motors und Brennstoffverbrauch unter Umständen von Vorteil
sein kann. Gegebenenfalls genügt es also, jeweils nur eine Entriegelungsvorrichtung
(z. B. El) und eine Sperrvorrichtung (z. B. S2) oder auch zwei Entriegelungsvorrichtungen
und eine Sperrvorrichtung vorzusehen, um die Fälle c (Fig. 3) und d (Fig. 4) zu
ermöglichen. Verzichtet man auf einen dieser beiden Fälle (z. B. d), so genügt unter
Umständen auch eine einzige Entriegelungsvorrichtung (z. B. El) für den Normalfreilauf.
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Bei Anordnung der Rückwärtsgangübersetzung hinter dem Freilaufgetriebe,
also z. B. bei Anordnung der Rückwärtsgangübersetzung statt im Anschluß an. die
Welle A der Fig. i im Anschluß an die Welle B der Abtriebsseite, braucht eine Entriegelungs-
oder Sperrvorrichtung nicht unbedingt vorgesehen zu werden oder jedenrfalls nur
dann, wenn man den den Gegenfreilauf enthaltenden Antriebsstrang als weiteren normalen
Gang, z. B. als Schnellgang, verwenden oder, im Falle d., einen Antrieb des Motors
auch mit RückwärtsdrehTichtung zulassen will, letzteres z. B., wenn der Wagen auch
bei eingerücktem Vorwärtsgang im Gefälle rückwärtsrollen soll.
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Im Falle der Fig. 5 sind Freilauf F und Gegenfreilauf G den niederen
Gängen (I; 1I) sowie dem Rückwärtsgang R parallel geschaltet, wobei in diesen Gängen
der Antrieb von der Welle A über die Vorgelegewelle io und die konstante Antriebsübersetzung
i i auf die Abtriebswelle B übertragen wird. Zur Erzielung eines direkten Ganges
wird die Welle A mit einer Zwischenwelle 12 durch die Kupplung 13 gekuppelt, wobei
gleichzeitig die Kupplung El eingerückt ist. Der Antrieb wird alsdann unmittelbar
von der Welle A über die Zwischenwelle 12 und den Freilauf F auf die Abtriebswelle
B in einem dritten, direkten Gang übertragen. Kehrt sich bei eingeschaltetem direktem
Gang die Antriebsrichtung um., indem der Wagen den Motor überholt, so wird automatisch
der Freilauf F aus- und der Gegenfreilauf G eingeschaltet, indem nunmehr die Antriebsübertragung
von B über das Zahnradpaar i i, die Welle io und das Zahnradpaar 14, 15 auf die
mit dem Zahnrad 15 fest verbundene Kupplungshälfte g1 des Gegenfreilaufs G stattfindet,
derart, daß sich die Kupplungshälfte g1 mit der auf der Welle 12 fest angeordneten
anderen Kupplungshälfte g2 des Gegenfreilaufs G kuppelt und dadurch der Motor vom
Wagen her im vierten Gang angetrieben wird. Um einen Antrieb auch in der normalen
Antriebsrichtung über den vierten oder Schnellgang zu ermöglichen, kann der Gegenfreilauf
G durch die Sperrvorrichtung S2, welche im Falle der Fig. 5 beispielsweise zusammen
mit der Kupplung El eine Wechselkupplung bildet, gesperrt werden.
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In der Fig. 5 ist der Antriebszustand des Getriebes
bei
eingeschaltetem Rückwärtsgang dargestellt. Es sei zunächst angenommen, daß die Kupplung
El einsgerückt ist, die Kupplungshälfte f i des Freilaufs F also mit der Zwischenwelle
12 gekuppelt ist. Die Wellen A, io und B werden in der durch Pfeile
angedeuteten Drehrichtung angetrieben. Die Kupplungshälfte f2 des Freilaufs F sucht
die Kupplungshälfte f, im Uhrzeigergegensinn mitzunehmen. Gleichzeitig wird die
Kupplungshälfte g; des Gegenfreilaufs G durch das Zahnrad 15 in gleichem Sinn, jedoch
mit geringerer Drehzahl als die Welle B mitgenommen. Ist die Kupplungshälfte f,
mit der Zwischenwelle 12 fest verbunden, so würde die mit der Zwischenwelle 12 ebenfalls
fest verbundene Kupplungshälfte g2 im Uhrzeigergegensinn der Kupplungshälfte g;
vorauszulaufen suchen, was infolge der Sperrwirkung des Freilaufs indessen nicht
möglich ist, so daß sich das Getriebe blockiert. Um daher auch in diesem Falle einen
Antrieb zu ermöglichen, ist die Sperrkupplung El auszurücken und damit die Antriebsverbindung
zwischen dem Freilauf F und dem Gegenfreilauf G zu unterbrechen. Gleiches gilt für
den Fall, daß der Wagen den Motor überholt und somit die Abtridbswelle B zur Antriebswelle
wird. Infolge der Anordnung der Freiläufe im Nebenschluß zur Rückwärtsgangübersetz.ung
wird in bezug auf die kinematischen Verhältnisse im Freilauf und Gegenfreilauf durch
die Umkehr der Antriebsrichtung nichts geändert.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 befindet sich der Normalfreilauf
im Antriebsstrang eines ersten und zweiten Ganges (I, II),sowie eines Rückwärtsganges
R. Der Gegenfreilauf G ist unmittelbar auf der von der Kupplung K angetriebenen
Antriebswelle A angeordnet und verbindet diese unmittelbar mit der Abtriebswelle
B. Bei Umkehr der Antriebsrichtung im Vorwärtsgang wird der Antrieb somit in direktem
Gang über den Gegenfreilauf G auf den Motor übertragen. Bei Einschaltung des Rückwärtsganges
wird, wie in der Zeichnung gezeigt, die Vorgelegewelle io im Uhrzeigersinn am getrieben.
Da ein solcher Antrieb vom Freilauf nicht aufgenommen werden kann, ist es in diesem
Falle erforderlich, den Freilauf durch die Sperrvorrichtung Si zu blockieren. Die
Abtriebswelle B wird alsdann in Rückwärtsdrehrichtung, d. h. (wie in der Zeichnung
angedeutet) im Uhrzeigergegensinn angetrieben. Da die Wellen A und
B hierbei in einander entgegengesetzter Drehrichtung umlaufen, und zwar derart,
daß .die Kupplungshälften des Gegenfreilaufs G einander freigeben, kann der Antrieb
über den Rückwärtsgang nach Blockierung des Freilaufs F unbehindert durch den Gegenfreilauf
G auf die Abtriebswelle B übertragen werden. Gleiches gilt auch für den Fall, daß
sich die Antriebsrichtung umkehrt und der Motor, z. B. beim Rückwärtsbergabrollen
des Wagens, vom Fahrzeug her angetrieben wird. Der Gegenfreilauf G gibt auch hierbei
den Antrieb über den Freilauf F frei, welcher jedoch für .diese Antriebsrichtung
nicht gesperrt zu werden braucht. Natürlich könnte auch im Falle der Fig. 6 die
Gegenkupplung G mit einer Sperrvorrichtung versehen sein, so d,aß beispielsweise
bei in Fortfall kommender oder entkuppelter Sperrvorrichtung S für den Freilauf
F der Antrieb in einem direkten Gang vom Motor her über den Gegenfreilauf G erfolgen
kann. Gegebenenfalls kann die Welle A auch geteilt sein, indem eine äußere hohle
Getriebewelle an die Kupplung K und eine innere Welle den Motor !1l unter t?mgehutig
der Kupplung K unmittelbar mit dem Gegenfreilauf G verbindet.
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Wird die Rückwärtsgangiihersetzung R dem Gegenfreilauf G vorgeschaltet,
so kann dieser unmittelbar zur Übertragung des Rückwärtsgangantriebs benutzt werden.
Um beim Rückwärtsrollen des Wagens den Antrieb zum Motor nicht zu unterbrechen,
kann der Gegenfreilauf sperrbar ausgebildet oder gleichzeitig eine Rückwärtsgan,gübertragung
über den Freilauf F vorgesehen sein.
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Die Freiläufe, die Entriegelungsvorrichtungen und die Sperrvorrichtungen
können in beliebiger geeigneter Weise ausgebildet sein. Zum Beispiel können an Stelle
der aus Gründen .der Einfachheit und Übersichtlichkeit dargestellten Überholun.gsklauenkupplungen
auch Freiläufe in Form von Klemmgesperren mit Rollen, Kugeln o. dgl. verwendet werden.
Die Entriegelung kann im oder am Freilauf selbst oder. wie z. B. in Fig. i bis .4
dargestellt, an beliebiger Stelle des den betreffenden Freilauf enthaltenden Antriebsstranges
angeordnet sein, sofern sie eine der Entriegelung des Freilaufs entsprechende Wirkung
ermöglicht. Das Sperren kann z. B. auch durch Einrücken einer weiteren Antriebsübersetzung
erfolgen. Statt eines Rückwärtsganges können auch mehrere Rückwärtsgänge, z. B.
auch an verschiedenen Stellen des Antriebes, vorgesehen sein. Das Entriegeln und
Sperren kann entweder willkürlich oderautomatisch, z. B. in Abhängigkeit ,von der
Antriebsdrehrichtung oder in Abhängigkeit von der Schaltung des Rückwärtsganges,
erfolgen. Beispielsweise kann die Betätigung der Entriegelungsvorrichtung derart
ausgebildet und mit der Getriebeschaltung derart gekuppelt sein, daß die Entriegelung
nur beim Einrücken des Rückwärtsganges erfolgt oder möglich ist. Hierdurch kann
gegebenenfalls z. B. verhindert werden, daß der Motor in falscher Drehrichtung vom
Fahrzeug aus angetrieben wird.