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Kraftfahrzeuggetriebe mit einem hydraulischen Drehmomentwandler und
zwei nachgeschalteten, in Serie liegenden Umlaufrädergetriebesätzen Die Erfindung
betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem hydraulischen Drehmomentwandler und
mit zwei nachgeschalteten, in Serie liegenden Umlaufrädergetriebesätzen.
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Bekannt sind bereits Kraftfahrzeuggetriebe, bei denen der hydraulische
Drehmomentwandler aus einem von dem Kraftfahrzeugmotor angetriebenen Pumpen- oder
Primärteil, einem in den Flüssigkeitskreislauf geschalteten feststehenden oder feststellbaren
Leitrad zur Aufnahme des Reaktionsmomentes und einem mit der Abtriebswelle in Antriebsverbindung
stehenden Turbinen- oder Sekundärrad besteht, wobei das Umlaufrädergetriebe als
Stirnradumlaufrädergetriebe ausgebildet ist, bei welchem das Pumpenrad des Drehmomentwandlers
mit dem inneren Sonnen- oder Zentralrad, das Turbinenrad des hydraulischen Wandlers
mit dem äußeren Sonnen- oder Zentralrad und der Umlaufräderträger mit der Abtriebswelle
verbunden ist. Der Drehmomentwandler ist hierbei als dynamisches Getriebe ausgebildet
und mit axial oder aber auch radial durchflossenen Rädern ausgerüstet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeuggetriebe
zu schaffen, das eine weitgehend automatische Schaltung aufweist, ohne daß dadurch
die Herstellungskosten ungebührlich hoch sind. Aufgabe der Erfindung ist es ferner,
den Wirkungsgrad des Getriebes insbesondere bei höheren Drehzahlen zu erhöhen und
das Getriebe so einzurichten, daß mit seiner Hilfe der Motor stärker als bei den
bisher bekannten Getrieben zum Bremsen des Wagens ausgenutzt werden kann und daß
die Umschaltung des Getriebes ohne Unterbrechung der Kraftübertragung erfolgen kann.
Weiterhin
soll das Getriebe auch bei Vorwärtsfahrt besser als bisher den jeweils vorhandenen
Fahrwiderständen angepaßt sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Kraftfahrzeuggetriebe
der vorbeschriebenen Art, dessen Umlaufrädergetriebe vorzugsweise als Stirnradumlaufrädergetriebe
ausgebildet ist, der Umlaufräderträger des ersten Umlaufrädergetriebesatzes mit
der Abtriebswelle über einen Freilauf verbunden ist und das äußere Sonnen- oder
Zentralrad des zweiten Umlaufrädergetriebesatzes antreibt, dessen Umlaufräderträger
fest angeordnet ist und dessen inneres Sonnen- oder Zentralrad lose drehbar auf
der Abtriebswelle gelagert und mit derselben mittels einer Reibungskupplung kuppelbar
ist, wobei Mittel vorgesehen sind, um bei Einschaltung der Reibungskupplung die
gleiche Drehrichtung des inneren und des äußeren Sonnen- oder Zentralrades des zweiten
Umlaufrädergetriebesatzes zu erreichen.
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Zur Verdeutlichung wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen,
daß jeder Umlaufrädergetriebesatz grundsätzlich aus drei Teilen besteht, nämlich
einem Umlaufräderträger mit den darauf drehbar gelagerten Umlaufrädern, einem ersten
Sonnen- oder Zentralrad und einem zweiten Sonnen-oder Zentralrad. Bei Ausbildung
eines derartigen Getriebes als Stirnradumlaufrädergetriebe wird im allgemeinen das
eine Zentralrad innen angeordnet, während das andere Zentralrad außen vorgesehen
ist und kranzförmig die Umlaufräder mit ihrem Träger und das innere Zentralrad umschließt.
Von diesen drei Teilen des Umlaufrädergetriebes ist ein Teil mit der Antriebswelle
verbunden, der andere ist fest angeordnet und der dritte ist mit der Abtriebswelle
verbunden.
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Als Mittel zur Erreichung dessen, daß das innere und das äußere Zentralrad
des zweiten Umlaufrädergetriebesatzes beim Einschalten der Reibungskupplung die
gleiche Drehrichtung aufweisen, ist der fest angeordnete Umlaufräderträger des zweiten
Umlaufrädergetriebesatzes mit ein oder mehreren aus je zwei miteinander kämmenden
Umlaufrädern bestehenden Umlaufrädersätzen versehen, von denen jeweils das eine
Umlaufrad mit dem äußeren Zentralrad und das andere Umlaufrad mit dem inneren Zentralrad
des zweiten Umlaufrädergetriebesattes kämmt.
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Die bei dem Getriebe vorgesehene Reibungskupplung, mittels welcher
das lose drehbar auf der Abtriebswelle gelagerte innere Zentralrad des zweiten Umlaufrädergetriebesatzes
mit derselben kuppelbar ist, kann von Hand geschaltet werden, wodurch es möglich
ist, eine zweite Untersetzungsstufe in das Getriebe einzuschalten. Hieraus ergibt
sich der Vorteil, daß beim Einschalten der ersten Untersetzungsstufe sowohl beim
Vorwärts- wie auch bei eingeschaltetem Rückwärtsgang sich diese zum Abbremsen des
Fahrzeuges mit Hilfe des Motors besonders gut eignet. Vorteilhaft ist es auch, hinter
dem zweiten Umlaufrädergetriebesatz in an sich bereits bekannter Weise noch ein
Wende- oder Umkehrgetriebe anzuordnen, das ebenfalls von Hand oder mit dem Fuß geschaltet
wird und zweckmäßig ebenfalls als Umlaufrädergetriebe ausgebildet ist.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter
Darstellung, und zwar Fig. I einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes
Getriebe, Fig. 2 einen Schnitt in größerem Maßstab durch das auch in Fig. I dargestellte
Wende- oder Drehzahlumkehrgetriebe.
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Gemäß Fig. I ist das Getriebe in einem Getriebegehäuse I untergebracht,
das aus mehreren Teilen besteht, in der Darstellung der Einfachheit halber jedoch
so gezeigt ist, als ob es nur aus einem Teil hergestellt worden sei. In diesem Gehäuse
I ist eine Antriebs- oder Pumpenwelle 2 drehbar gelagert, auf der der Pumpenläufer
3 befestigt ist. Außerhalb des Gehäuses trägt diese Welle außerdem auf bekannte
Weise ein Schwungrad 4. In dem Gehäuse I ist außerdem lose drehbar ein Turbinenläufer
5 gelagert. Fest mit dem Gehäuse verbunden ist ein Leitschaufelkranz 6. Die Art,
wie, in Richtung der Strömung der Flüssigkeit gesehen, das Pumpenrad, das Turbinenrad
5 und der Leitschaufelkranz aufeinanderfolgen, ist für die Erfindung ohne Bedeutung.
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Diesem aus den Teilen 3, 5, 6 bestehenden Drehmomentwandler ist ein
Stirnradumlaufrädergetriebe nachgeschaltet, das aus dem inneren Zentralrad dem äußeren
Zentralrad 8 und dem Umlaufräderträger 9 besteht, auf dem mit Hilfe von Zapfen Io
eine Anzahl, beispielsweise drei Umlaufräder II, lose drehbar gelagert sind.
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Das innere Zentralrad 7 ist fest mit der Antriebswelle oder Pumpenwelle
2 verbunden. Das äußere Zentralrad 8 steht in fester Antriebsverbindung mit dem
Turbinenläufer 5, und der Umlaufräderträger 9 ist über eine nicht näher dargestellte
Freilaufkupplung I2 mit einem Wellenstumpf I3 verbunden, der in Antriebsverbindung
mit der Abtriebs- oder Kardanwelle I4 steht.
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Dieser Umlaufräderträger 9 ist außerdem fest mit einem äußeren Zentralrad
I5 verbunden, das der eine Teil eines zweiten Umlaufrädergetriebes ist. Außer diesem
äußeren Zentralrad I5 weist dieses zweite Umlaufrädergetriebe ein inneres Zentralrad
I6 und einen Umlaufräderträger I7 auf, der fest angeordnet und als Teil des Gehäuses
I ausgebildet ist. In diesem Umlaufräderträger I7 sind zwei Umlaufräder 18, i9 mit
Hilfe von Zapfen 2o, 2i lose drehbar gelagert. Normalerweise werden nicht nur zwei
derartige Umlaufräder 18, i9, sondern zwei Umlaufrädersätze angeordnet sein, indem
von jeder Art beispielsweise drei Umlaufräder angeordnet sind.
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Die beiden Umlaufräder 18, i9 kämmen miteinander, wobei das Umlaufrad
18 mit den Zähnen des äußeren Zentralrades 15 und das Umlaufrad i9 mit den Zähnen
des inneren Zentralrades 16 kämmt; hierbei wird die Drehrichtung des Zentralrades
16 beibehalten.
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Das innere Zentralrad 16 ist mit einem Kupplungsglied 22 verbunden,
das mit einer Kupplungsscheibe 23 zusammenarbeitet, die umdrehbar und
längs
verschiebbar, beispielsweise durch eine Keilnutenverbindung, auf dem Wellenstumpf
I3 angeordnet ist. Diese Kupplungsscheibe 23 kann mittels eines drehbar im Gehäuse
I gelagerten Schalthebels 24 bedient werden.
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Diesem so aus einem hydraulischen Drehmomentwandler und zwei nachgeschalteten
Umlaufrädergetrieben bestehenden Kraftfahrzeuggetriebe ist ein Wende- oder Umkehrgetriebe
nachgeschaltet, das im Ausführungsbeispiel ebenfalls als Stirnradumlaufrädergetriebe
ausgebildet ist. Es ist in Fig. 2 in etwas größerem Maßstab dargestellt.
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Dieses Getriebe besteht aus einem geschlossenen Getriebekorb oder
Getriebegehäuse 25 (das aus zwei Teilen besteht, in der Darstellung der Einfachheit
halber jedoch so gezeigt ist, als ob es nur aus einem Teil hergestellt worden sei),
das als Umlaufräderträger dient und in dem daher lose drehbar eine Anzahl von parallel
geschalteten Umlaufrädern 26 mit Hilfe von Zapfen 27 gelagert ist. Lose drehbar
in dem Gehäuse ist außerdem ein inneres Zentralrad 28, das über eine Keilnutenverbindung
29 eine axiale, jedoch keine radiale gegenseitige Verschiebung zuläßt, mit dem Wellenstumpf
13 verbunden.
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Die Umlaufräderträger 26 kämmen andererseits mit einem äußeren Zentralrad
3o, das ebenfalls lose drehbar in dem Getriebegehäuse oder dem Getriebekorb 25 gelagert
ist. Auf übliche Weise ist ein Zapfen 3I des inneren Zentralrades 28 lose drehbar
in einer entsprechenden Bohrung des äußeren Zentralrades 3o gelagert. Die Welle
des Zentralrades 3o steht über eine Keilnutenverbindung 32, die eine gegenseitige
axiale, jedoch keine radiale Verschiebung zuläßt, mit der Abtriebs- oder der Kardanwelle
14 in Verbindung. Das Gehäuse oder der Getriebekorb 25 ist mit zwei Kupplungsvorsprüngen
34, 35 versehen, von denen der Kupplungsvorsprung 34 mit einer im Gehäuse I vorgesehenen
Kupplungsscheibe 36 zusammenarbeitet. Der Kupplungsvorsprung 35 dagegen arbeitet
mit einer Kupplungsscheibe 37 zusammen, die fest mit der Abtriebs- oder Kardanwelle
14 verbunden ist. Auf dem Getriebekorb oder dem Getriebegehäuse 25 ist lose drehbar
und mit Bezug auf das Gehäuse I fest ein Führungsring 33 gelagert, an den auf an
sich bekannter Weise ein nicht gezeigter Schalthebel, beispielsweise mittels einer
Gabel, angreift. Mit Hilfe dieses Schalthebels kann das Getriebegehäuse oder der
Getriebekorb 25 axial verschoben werden.
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Das Getriebe arbeitet auf folgende Weise: Zum Zwecke der Vorwärtsfahrt
wird der Getriebekorb 25 nach rechts geschoben, so daß der Kupplungsvorsprung 35
mit der Kupplungsscheibe 37 im Eingriff steht. Der Wellenstumpf 13 wird dann auf
weiter unten beschriebene Weise angetrieben und treibt über die Keilnutenführung
29 das innere Zentralrad 28 an. Das äußere Zentralrad 30 steht über die Kupplung
32 in Antriebsverbindung mit der Abtriebswelle I4. Da auch durch die Kupplung 35,
37 der Getriebekorb, auf dem die Umlaufräder 26 gelagert sind, mit der Abtriebswelle
I4 fest verbunden ist, dreht sich das Getriebe als starres Ganzes herum, ohne irgendeine
Untersetzung oder Drehzahlumkehr auszuführen. Damit ist die Vorwärtsfahrt eingeschaltet.
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Um die Drehrichtung der Abtriebswelle I4 umzukehren, das Fahrzeug
also rückwärts fahren zu lassen, braucht nur der Kupplungsvorsprung 34 des Getriebekorbes
25 in Eingriff mit der Kupplungsscheibe 36 des Gehäuses I gebracht zu werden. Jetzt
treibt der Wellenstumpf 13 über die Keilnutenführung 29 wiederum das innere Zentralrad
28 an. Seine Drehrichtung wird jedoch jetzt, da der von dem Gehäuse 25 gebildete
Umlaufräderträger stillsteht, unter gleichzeitiger Drehzahluntersetzung auf das
äußere Zentralrad 3o und damit die Abtriebswelle 14 übertragen.
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Der hydraulische Drehmomentwandler 3, 5, 6 wandelt auf bekannte Weise
das Drehmoment je nach dem Widerstand, den das Fahrzeug bietet. Da die Wandlung
reaktionsmäßig den Fahrwiderständen entsprechend zu langsam vor sich geht, ist,
um eine Reaktionserhöhung des Wandlers zu erzielen, ein Getriebe zwischen diesem
nachgeschaltet worden. Die Pumpe hat ohne das nachgeschaltete Getriebe (Reaktionsförderer)
bei fortschreitender Drehzahlsteigerung (Fahrgeschwindigkeit) das Bestreben, dem
Turbinenrad 5 drehzahlmäßig immer mehr vorauszueilen, was zur Folge hat, daß der
Motor unnötig viel Energie abgibt, die gar nicht beansprucht wird. Die Aufgabe des
nachgeschalteten Getriebes (Reaktionsförderers) ist es, diese Eigenschaft des Wandlers
herabzumindern und damit eine größere Wirtschaftlichkeit bzw. einen besseren Wirkungsgrad
zu erreichen.
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Die Wandlung vollzieht sich mit dem Antrieb des Pumpenrades 3. Hierbei
ist der Fahrwiderstand am größten, und der mit der Abtriebswelle verbundene Umlaufräderträger
9 wirkt dementsprechend als in der Drehung gehemmter Teil, wobei die umlaufenden
Räder desselben, die von dem inneren Zentralrad 7 durch den mehr oder weniger feststehenden
Umlaufräderträger 9 in eine in demselben Maße entgegengesetzte Drehrichtung versetzt
werden, diese Drehrichtung auf das äußere Zentralrad 7 und somit auf den Turbinenläufer
5 in Form einer Drehzahlherabminderung gegen den Pumpenläufer 3 übertragen. Der
Pumpenläufer 3 trifft, nachdem er eine gewisse Drehzahl erreicht hat, auf erhöhten
Widerstand und ist infolge der Drehzahlherabminderung des Turbinenläufers 5 in der
Lage, den Widerstand bei gleicher Gaspedalstellung intensiver zu überwinden. Hierbei
ist die Leistungsaufnahme der Turbine, die von der Pumpe übertragen wird, größer,
welcher Umstand, wie oben ausgeführt, der Beschleunigung des Antriebes des Umlaufräderträgers
9 und damit auch der Abtriebswelle zugute kommt. Die so verstärkte Leistungsaufnahme
der Turbine wird auf den Wellenstumpf 13 und damit auf die Abtriebswelle 14 übertragen.
Infolge der erhöhten Leistungsaufnahme der Turbine wird, wie angestrebt, die Drehzahlkurve
der Pumpe im Verhältnis zur Fahrgeschwindigkeit flacher erscheinen.
Wenn
jetzt die Drehzahl der abgetriebenen Welle I4 erhöht werden soll, wird mit Hilfe
des Schalthebels 24 die Kupplung 22, 23 eingeschaltet. Jetzt treibt der Umlaufräderträger
9 das äußere Zentralrad I5 des zweiten Umlaufrädergetriebes. Sein Drehmoment wird
mit Hilfe der beiden in dem festen Umlaufräderträger I7 gelagerten Umlaufräder I8,
I9 unter starker Drehzahlübersetzung, also Drehzahlsteigerung, aber unter Beibehaltung
der Drehrichtung auf das innere Zentralrad I6 übertragen. Dieses Zentralrad treibt
den Wellenstumpf I3 an, der sich also schneller dreht als der Umlaufträger 9 des
ersten Umlaufrädergetriebes, so daß diese Freilaufkupplung kein Drehmoment mehr
übertragen kann, was mit den vorangegangenen Ausführungen übereinstimmt. In erster
Stellung des Schalthebels kann jetzt der Kraftfahrzeugmotor als Bremse für das laufende
Fährzeug ausgenutzt werden.