WO1999015810A1

WO1999015810A1 - Wechselgetriebe

Info

Publication number: WO1999015810A1
Application number: PCT/EP1998/005327
Authority: WO
Inventors: Thomas Jung
Original assignee: Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 1999-04-01
Also published as: EP1015794B1; JP2001517762A; DE59800735D1; US6387006B1; ES2157671T3; DE19741440A1; EP1015794A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Antriebs- (14) und einer Abtriebswelle (16) sowie einer ersten, zwischen Antriebs- (14) und Abtriebswelle (16) angeordneten, drehmomentübertragenden und verschiedene Übersetzungsverhältnisse ermöglichenden Einrichtung, die in einer Arbeitsweise eine vollständige Kraftflußentkopplung von Antriebswelle (14) und Abtriebswelle (16) sicherstellt. Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges Wechselgetriebe mit einem Automatikmodus anzugeben, welches hohe Drehmomente übertragen kann und eine vollständige Lastunterbrechung beim Schalt- oder Übersetzungsänderungsvorgang vermeidet. Diese Aufgabe wird bei dem oben genannten Wechselgetriebe dadurch gelöst, daß parallel zur ersten Einrichtung eine zweite Einrichtung (40, 42, 44, 46, 48, K) zur Drehmomentübertragung zwischen An- (14) und Abtriebswelle (16) vorgesehen ist mit der im Gegensatz zur ersten Einrichtung ein stufenlos wählbares Drehmoment im Bereich von Null bis zum maximal anliegenden Drehmoment übertragbar ist.

Description

Wechselgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , insbesondere ein Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge

Es sind verschiedene Arten von Wechsel- oder Übersetzungsgetrieben bekannt Solche Getriebe werden beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zur Änderung der Drehzahl eines Motors mit einem gewissen Übersetzungsverhältnis oder Wandlung des Drehmoments eingesetzt Ferner kann durch ein solches Getriebe der Leerlauf eines Antriebsmotors bei stehendem Fahrzeug sichergestellt werden Schließlich ist es mittels eines Getriebes möglich, den Drehsinn der Abtnebswelle umzukehren

Ein einfaches Wechselgetriebe ist durch ein Handschaltgetriebe, mit einer Antriebs-, einer Abtriebs- sowie einer Vorgelegewelle realisierbar Die Antriebswelle ist über eine Kupplungsvorrichtung mit dem Motor verbunden, so daß sie beim Schaltvorgang kraftschlußmaßig von diesem abgekoppelt werden kann Auf der Antriebswelle sitzt ein Antriebszahnrad, welches die Vorgelegewelle antreibt, welche wiederum mit weiteren Zahnradern drehfest verbunden ist Auf der Vorgelegewelle angeordnete Zahnrader sind wiederum mit Zahnradern der Abtriebswelle in Eingriff bringbar Je nach Wahl einer Gangstufe und damit eines solchen Zahnradpaares kann ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis hergestellt werden.

Das vorgenannte Handschaltgetriebe besitzt einen hohen Wirkungsgrad, ein geringes Gewicht und ist durch seinen einfachen Aufbau relativ kostengünstig. Allerdings ist mit einem solchen Handschaltgetriebe kein Automatikmodus erreichbar. Ferner tritt bei jedem Schaltvorgang eine Lastunterbrechung zwischen Motor und Antriebsrädern auf, so daß die Motorkraft beispielsweise bei einem kontinuierlichen Beschleunigungsvorgang nicht fortwährend ausgenutzt werden kann. Insgesamt besitzt das Handschaltgetriebe einen relativ geringen Komfort. Darüber hinaus muß eine separate Anfahrkupplung zur Entkopplung des Getriebes mit dem Antriebsmotor vorgesehen werden.

Als herkömmliches Getriebe mit einem Automatikmodus ist - wie der Name schon sagt - ein Automatikgetriebe bekannt. Ein herkömmliches Automatikgetriebe besitzt antriebswellenseitig meist einen Strömungswandler der als Anfahrkupplung dient und im Wandlungsbereich Drehmomentverstärkungen bewirkt. Dem Wandler nachgeschaltet sind meist Kombinationen von mehreren Planetengetrieben, welche je nach Feststellung von einzelnen Zahnrä- dem oder Zahnrädergruppen eine Drehmoment- und Drehzahlwandlung sowie eine mögliche Umkehrung des Drehsinns für einen Rückwärtsgang bewirken. Die Schaltvorgänge werden meist mittels einer elektrischhydraulischen Steuerung durchgeführt, die das selbsttätige Hoch- und Zurückschalten der einzelnen Gänge zum richtigen Zeitpunkt bewerkstelligen.

Das Automatikgetriebe weist relativ hohe Verluste auf und es bedarf einer aufwendigen Konstruktion. Insgesamt ist ein solches Getriebe kostenintensiv, besitzt ein hohes Gewicht und bedarf einer aufwendigen Steuerung. Die gleichen Nachteile treffen auch auf ein Automatikgetriebe mit integrierter Anfahrkupplung zu Bei einem solchen Getriebe können lediglich die Verluste etwas gesenkt werden

Eine weitere Alternative für ein Wechselgetriebe ist durch ein Handschaltgetriebe mit automatisierter Schaltung angeboten Bei einem solchen, ahnlich dem vorbeschriebenen Handschaltgetriebe aufgebauten Getriebe werden sämtliche Kupplungs- und Schaltvorgaπge je nach Fahrerwunsch vollautomatisch durchgeführt Mit dieser Maßnahme kann zwar ein Automatikmodus erreicht werden, allerdings laßt sich auch bei diesem Getriebe eine Lastunterbrechung beim Schalten nicht verhindern Im übrigen ist bei einer automatisierten Schaltung ein hoher Steueraufwand, insbesondere bei der Motorsteuerung erforderlich Ferner bedarf es einer Anfahrkupplung mit ebenfalls automatisierter Ansteuerung

Eine weitere Möglichkeit für ein Wechselgetriebe ist durch ein stufenloses Automatikgetriebe mit Ubertragungsπemen oder Schubgliederband gegeben Bei einem solchen Getriebe ist auf der Antriebswelle meist ein Planetengetriebe mit Vorwartsgang und Rückwärtsgang sowie Lamellenkupplung und einer stufenlos verstellbaren Pπmarkegelscheibe vorgesehen Die Kraftübertragung zu einer Sekundarkegelscheibe auf der Abtriebswelle erfolgt beispielsweise über ein Stahlschub-Gliederband Durch axiale Verschiebung je einer diagonal gegenüberliegenden Scheibenhalfte der Kegel- scheiben werden die wirksamen Hebelarme großer bzw kleiner, und ent- sprechend der Wahl des Verhältnisses der Hebelarme r1 zu r2 laßt sich das Übersetzungsverhältnis wählen

Mit einem solchen Getriebe können jedoch nur kleinere Leistungen übertragen werden Für die Übertragung von großen Drehmomenten ist ein solches Getriebe nicht geeignet Schließlich ist ein Doppelkupplungsgetriebe bekannt, bei dem zwei Kupplungen auf eine zweigeteilte Antriebswelle mit Festradem wirken Die eine Halbwelle ist hohl und umschließt etwa zur Hälfte die zweite Losrader stekken auf der Abtriebswelle und werden mit dieser über mechanische Schaltmuffen verbunden Um die Fahrstufen wechseln zu können, muß die eine Kupplung gelost und die andere gleichzeitig eingerückt werden, wahrend sich der mechanischen Schaltvorgang innerhalb der Schlußphase beider Kupplungen vollzieht Die Doppelkupplung wirkt auch als Anfahrkupplung

Nachteilig bei einem solchen Doppelkupplungsgetriebe ist die Verwendung von zwei Kupplungen, die jeweils so ausgelegt sein müssen, daß sie auch ein maximal anliegendes Drehmoment übertragen können

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges Wechselgetriebe mit ei- nem Automatikmodus anzugeben, welches hohe Drehmomente übertragen kann und eine vollständige Lastunterbrechung beim Schalt- oder Uberset- zungsanderungsvorgang vermeidet

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelost

Demgemäß wird parallel - insbesondere im Sinne eines Kraftflusses - zu einer ersten Einrichtung, also im wesentlichen einem ersten Getriebe, zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle zusätzlich eine zweite drehmo- mentubertragende Einrichtung zwischengeschaltet, mit der ein stufenlos wahlbares Drehmoment im Bereich von Null bis zum maximal anliegenden Drehmoment zwischen diesen beiden Wellen übertragbar ist Die Drehmomentstarke kann Steuer- oder regelbar sein

Da sowohl bei der ersten wie auch bei der zweiten Einrichtung eine Kraft- flußunterbrechung zwischen Antriebs- und Abtriebswelle möglich ist, muß keine separate Kupplung mehr zwischen einem Antriebsmotor und dem Ge- triebe selbst vorgesehen werden Die Kupplung ist bereits im Wechselgetriebe integriert Bei entsprechender Auslegung müssen auch keine Wartungsarbeiten durchgeführt werden Diese „integrierte Kupplung" ist kosten- spareπd, fuhrt zu einem geringeren Platzbedarf der Getπebe-Motoreinheit und verringert den Konstruktions- sowie den Wartungs- und Reparaturauf- waπd

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, durch eine geeignete An- steuerung der zweiten Einrichtung eine solche Drehmomentubertragung von der Antriebs- auf die Abtriebswelle oder umgekehrt durchzufuhren, daß durch die erste Einheit kein Drehmoment mehr übertragen wird und das Übersetzungsverhältnis bei dieser ersten Einheit problemlos geändert werden kann beispielsweise indem ein schaltbares, gerade in Eingriff mit einer Welle oder einem anderen Zahnrad zu bringendes oder außer Eingriff zu bringendes Stirnrad kraftefrei geschaltet werden kann Da somit auch beim Schaltvorgang der ersten Einrichtung ein Kraft- oder Drehmomentschluß über die zweite drehmomentubertragende Einrichtung zwischen Antriebsund Abtnebswelle aufrechterhalten werden kann wird eine vollständige Lastunterbrechung - beispielsweise zwischen einem Antriebsmotor und An- tπebsradem - wirkungsvoll verhindert Bei geeigneter Steuerung der zweiten Einrichtung kann ein Lastabfall sehr klein gehalten werden Der Fahrer bekommt dann auch beim Schaltvorgang den Eindruck, daß das Fahrzeug kontinuierlich beschleunigt oder verzögert wird Ein durch unterschiedliche Beschleunigungen entstehender „Ruckeffekt" kann vermieden werden

Bei dem erfiπdungsgemaßen Wechselgetriebe kann in einfacher Weise die Funktion eines „Hillholders" realisiert werden Ein Hillholder bietet die Möglichkeit, ohne Bremsbetatigung am Hang oder Berg stehenzubleiben und durch einfache Fahrpedalbetatigung einen Anfahrvorgang ohne Ruckrollge- fahr zu erreichen Schließlich kann der Steueraufwand, insbesondere der Steueraufwand bei einer digitalen Motorelektronik, gering gehalten werden Darüber hinaus können Hochschaltungen ohne oder mit nur geringen Sperrzeiten und Ruckschaltungen wahrend einer gerade durchzuführenden Hochoder Ruckschaltung durchgeführt werden Es ist also bei Ruckschaltungen nicht notwendig die Durcnfuhrung eines vorhergehend gewählten Schaltvorganges abzuwarten Eine Schaltanforderung kann über Schaltkennlinien, berechnete Schaltsignale oder eine sequentielle Anforderungseinheit mitgeteilt werden

Schließlich eignet sich das vorliegenden erfindungsgemaße Wechselgetriebe auch zum Einbau in sportliche Fahrzeuge mit besonders hoher Motorleistung

Weitere Ausfuhrungsformen sowie Vorteile und Merkmale sind in den Un- teranspruchen angegeben

Eine besonders einfache Möglichkeit eine stufenlose Drehmomentubertra- gung von der Antriebs- auf die Abtriebswelle und umgekehrt durchzufuhren, bietet sich durch den Einsatz einer auf Reibschluß basierenden Wirkungseinheit beispielsweise einer Kupplung oder Bremseinheit Eine Kupplung muß in einem Schlupfbetrieb arbeiten können und derart ansteuerbar sein, daß entsprechend dem gewählten Kupplungsdruck und der daraus resultierende Schlupfwirkung ein gewünschtes Drehmoment exakt dosierbar übertragbar ist

Eine besonders bevorzugte Ausfuhrungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung durch ein einfaches Schaltgetriebe realisiert ist In diesem Fall kann man sich der besonderen Vorteile eines Schaltgetriebes, nämlich dessen einfacher Aufbau, hoher Wirkungsgrad, Kompaktheit und hohe Kraftubertragungsfahigkeit bedienen Besonders bevorzugt ist ferner eine Ausfuhrungsform, bei der die zweite Einrichtung ein weiteres Getriebe umfaßt Als besonders geeignetes weiteres Getriebe in der drehmomentubertragenden Einrichtung ist ein Umlaufgetriebe vorgesehen, vorzugsweise ein Planetengetriebe Bei einem Planeten- getπebe können in kompakter Weise verschiedene Übersetzungsverhältnisse auf einfache Art und Weise erreicht werden Darüber hinaus ist es möglich, ohne weiteres eine Drehrichtungsumkehr für einen Rückwärtsgang zu realisieren

Vorzugsweise greift die Kupplung am Hohlrad des Planetengetriebes an

Gemäß einer vorzugsweisen Ausfuhrungsform kann das Hohlrad mittels einer Arretiervorrichtung oder Kupplung gegenüber einem Getπebegehause festgestellt werden Dadurch wird eine erste Ubersetzungsmoglichkeit, bei- spielsweise eine erste Gangstufe erreicht Diese Ubersetzungsstufe braucht dann nicht mehr durch die erste Einrichtung, beispielsweise das Schaltgetriebe, realisiert zu werden

Ferner ist es möglich den Planetentrager, der im Normalbetrieb mit der Ab- tπebswelle gekoppelt sein kann von dieser zu entkoppeln beispielsweise durch eine axiale Verschiebung derselben Bei gleichzeitiger Arretierung des Planetengetriebes ist so ein Rückwärtsgang schaltbar Dabei ist beispielsweise das Hohlrad über die Kupplung mit der Abtriebswelle gekoppelt Natürlich sind für eine Ruckwartsgangfunktion auch andere konstruktive Lo- sungen denkbar

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist das Sonnenrad mit der Antriebswelle und der Planetenradtrager mit der Abtnebswelle gekoppelt oder koppelbar Auch die genau umgekehrte Konstruktionslosung ist je nach An- wendungsfall denkbar Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die zweite Einrichtung, insbesondere die Kupplung, von einer Steuerung beaufschlagt, die derart ausgebildet ist, daß die Ansteuerung, insbesondere die Druckregulierung für die Kupplung, in Abhängigkeit von Motordrehzahl und/oder Antriebsdrehzahl und/oder eingelegtem/angefordertem Gang und/oder Antriebsdrehzahlgradient und/oder Abtriebsdrehzahlgradient steuerbar ist. Wird eine Kupplung verwendet, so ist diese von dem vollständig ausgekuppelten bis zum vollständig eingekuppelten Zustand stufenlos ansteuerbar, wobei in einem solchen Zwischenzustand ein Kupplungsschlupf stattfindet.

Die Kupplung kann als Lamellenkupplung ausgeführt sein. Sie ist einerseits mittel- oder unmittelbar mit der Antriebs- oder Abtriebswelle oder den darauf angeordneten schaltbaren Stirnrädern oder dem Getriebegehäuse und andererseits mit einem Planetengetriebeelemente (Sonnenrad, Planetenrad- träger, Hohlrad) verbunden, wobei dann die zu diesem Planetengetriebeelement zugehörige Welle keine direkte Verbindung zu der Antriebs- oder Abtriebswelle besitzt, weiche wiederum mit der Kupplung mittel- oder unmittelbar verbunden ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Kupplung einerseits und der damit mittel- oder unmittelbar gekoppelten Antriebs- oder Abtriebswelle oder den daran angeordneten schaltbaren Stirnrädern andererseits eine Umschalteinrichtung vorgesehen, die eine steuerbare Kopplung zwischen dem Plaπetengetriebe einerseits und wahlweise der Antriebs- oder Abtriebswelle, den daran angeordneten schaltbaren Stirnrädern oder dem Getriebegehäuse andererseits ermöglicht.

Die Umschalteinrichtung kann beispielsweise als axial verschiebbare Buchse, Kupplungsnabe oder dergleichen ausgeführt sein, welche Organe auf- weist, die mit dem Getriebegehäuse, einem Teil eines schaltbaren Stirnrades oder der Abtrieb- oder Antriebswelle lösbar drehfest verbindbar sind. Ferner können zwischen dieser Umschalteinrichtung, insbesondere der verschiebbaren Buchse, Kupplungsnabe oder dergleichen und den damit verbindbaren An- oder Abtriebswellen, Stirnradern und dergleichen Synchronisiereinrichtungen vorgesehen sein

Eine Verbindung zwischen der Umschalteinrichtung und einem schaltbaren, auf der An- oder Abtriebswelle angeordneten Stirnrad ist insbesondere dann auf einfache Weise zu realisieren, wenn das Stirnrad eine Hohlwelle aufweist, durch die hindurch sich die An- oder Abtnebswelle erstreckt

Von Vorteil ist auch eine Direktkoppeleinrichtung zwischen An- und Abtriebswelle, da dadurch ein Direktgang schaltbar ist mit dem jegliche Uber- tragungsverlust vermieden werden können

Insbesondere kann die Kupplung der drehmomentubertragenden Einrichtung und/oder die Umschaltvorrichtung elektromechamsch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch betatigbar sein

Weitere Vorteile und Merkmale sowie vorteilhafte Ausfuhrungsformen sind den Unteranspruchen zu entnehmen

Die Erfindung wird nachfolgend auch im Hinblick auf weitere Vorteile und Merkmale anhand von Ausfuhrungsbeispielen und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen naher erläutert Die Zeichnungen zeigen in

Figur 1 eine stark schematische Schnittdarstellung einer einfachen

Ausfuhrungsform eines erfindungsgemaßen Wechselgetriebes,

Figur 2 eine stark schematische Schnittdarstellung einer zweiten Aus- fuhrungsform eines erfindungsgemaßen Wechselgetriebes, Figuren 3a bis 3h jeweils gleiche Schnittdarsteilungen des Wechselgetriebes wie in Figur 2, wobei je nach Schaltvorgang oder eingelegtem Übersetzungsverhältnis mit dicker Linie der Kraftfluß dargestellt ist,

Figur 4 ein Diagramm, unter anderem mit Drehzahl- und Drehmoment- verläufeπ bei einer kontinuierlichen Beschleunigung bei einem erfindungsgemaßen Wechselgetriebe und

Figur 5 ein Diagramm wie Figur 4 bei einer kontinuierlichen Beschleunigung mittels eines Handschaltgetriebes.

Eine einfache Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wechselgetriebes ist in Figur 1 dargestellt.

In einem Getriebegehäuse 12 sind koaxial ausgerichtet eine von einem Antriebsmotor (nicht dargestellt) kommende Antriebswelle 14 und eine zu den Antriebsrädern führende Abtriebswelle 16 angeordnet. Die Antriebswelle 14 sowie die Abtriebswelle 16 sind mittels Lagerungen 100 bzw. 102 im Getriebegehäuse 12 drehbar gehalten.

Parallel zu der Antriebs- 14 und Abtriebswelle 16 ist eine Vorgelegewelle 18 angeordnet, welche - zusammen mit den darauf angeordneten Stirnrädern - lediglich in einem halben Schnitt dargestellt ist. Die Vorgelegewelle 18 ist mittels zwei endseitiger Lager 103 drehbar im Getriebegehäuse 12 gehalten.

Eine Kraftübertragung zwischen der Antriebswelle 14 und der Vorgelegewel- le 18 erfolgt über ein Antriebsstirnradpaar 20, deren einzelne Stirnräder je- weils fest auf der zugeordneten Welle, also Antriebswelle 14 und Vorgelegewelle 18, befestigt sind.

Eine Kraftübertragung zwischen der Vorgelegewelle 18 und der Abtriebswel- le 16 findet über - im vorliegenden Beispiel - zwei Stirnradpaare 22 und 26 statt, von denen jeweils ein Stirnrad, im vorliegenden Fall die auf der Vorgelegeweile 18 angeordneten Stirnräder 24 und 28, schaltbar, also mit der jeweiligen Welle verbind- und lösbar sind.

Zur Koppelung und Verbindung der schaltbaren Stirnräder 24 und 28 mit der Vorgelegewelle 18 ist eine Schaltvorrichtung 32 vorgesehen, welche über Schaltzylinder 31 und 33 eine Schaltmuffe 30 in Axialrichtuπg der Vorgelegewelle 18 verschieben kann, so daß wahlweise das Stirnrad 24, das Stirnrad 26 oder keines dieser Stirnräder mit der Vorgeiegewelle 18 verbindbar ist.

Gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 1 kommen beim Eingriff eines Stirnrades 24 oder 28 mit der Schaltmuffe 30 jeweils Zapfen eines Stirnrades mit Ausnehmungen der Schaltmuffe 30 in Eingriff. Auf die tatsächliche praktische Realisierung wird jedoch nicht näher eingegangen, da dies nicht Thema der vorliegenden Erfindung ist. Wichtig ist vorliegend lediglich, daß ein jeweiliges Stirnrad mit einer Welle in geeigneter Weise zu verschalten ist.

Die obengenannte Axialverschiebung der Schaltmuffe 30 wird durch hydraulische Betätigung der Schaltzylinder 31 und 33 erreicht, wobei bei einem Schaltvorgang kein wesentliches Dreh- oder Kraftmoment zwischen der Vorgelegewelle 18 und dem jeweils mit dieser verbundenen bzw. mit dieser zu verbindenden Stirnrad 24, 28 auftreten soll. Die zu den schaltbaren Stirnradern 24 und 28 komplementären Stirnrader der Stirnradpaare 22 und 26 sind jeweils auf der Abtriebswelle 16 fest angeordnet

Zentral in Figur 1 ist eine drehmomentubertragende Einrichtung vorgesehen, welche - wie nachfolgend erläutert wird - ein gewünschtes, stufenlos wahlbares Drehmoment von der Antriebswelle 14 zur Abtriebswelle 16 oder umgekehrt übertragen kann

Die drehmomentubertragende Einrichtung umfaßt im vorliegenden Ausfuh- rungsbeispiel ein Planetengetriebe 40 und eine Kupplung K

Auch andere drehmomentubertragende Einrichtungen sind durchaus denkbar Dabei muß jedoch eine Einrichtung vorgesehen sein, die den Kraftfluß zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle unterbrechen und eine Drehmo- mentubertragung dosiert vornehmen kann

Ein Sonnenrad 42 des Planetengetriebes 40 ist am Ende der Antriebswelle 14 ausgebildet Dieses Sonnenrad 42 steht mit Planetenradem 46 des Pla- netengetπebes in Eingriff Die Planetenrader 46 sind an einem in dessen Axialrichtung geringfügig verschiebbaren Planetentrager 48 gehalten Im Normalzustand ist der Planetentrager 48 mit der Abtriebswelle 16 gekoppelt, so daß sich bei Rotation des Planetentragers 48 auch die Abtriebswelle 16 und umgekehrt mitbewegt Die Planetenrader rollen auf einem Hohlrad 44 des Planetengetriebes 40 ab

Das Hohlrad 44 ist über die Ebene des Planetengetriebes 40 hinaus in Richtung der Abtriebswelle verlängert An diesem Ende sind radial nach innen ein Teil von Lamellen 62 einer Lamellenkupplung K angeordnet Die komplementären Lamellen 62 sind bei der vorliegenden Ausfuhrungsform unmittelbar an der Abtriebswelle 16 angeordnet Durch eine Kopplung der Lamellen 62 wird eine Verbindung zwischen dem Hohlrad 44 und der Antriebswelle 16 hergestellt werden Die Kopplung und damit die Kupplungsbetatigung wird mittels eines Kupplungszylinders 64 erreicht Wesentlich ist hierbei daß der Kupplungszylinder 64 präzise gesteuert werden kann, so daß die Kupplung je nach Drehmomentubertra- gungsanforderung in einem entsprechenden Schupf- oder Schleifbetπeb gehalten wird Damit ist eine genau dosierte Drehmomentubertragung zunächst zwischen dem Hohlrad 44 und der Abtriebswelle 16 möglich

Die Steuerung des Kupplungszylinders geschieht beim vorliegenden Beispiel hydraulisch Es sind aber auch andere Steuerungsarten denkbar

Alternativ kann zwischen dem Hohlrad 44 und der Abtriebswelle 16 eine an- dere Kupplung als die vorliegende Lamellenkupplung K verwendet werden Bei der Wahl der Kopplung ist allerdings die Fähigkeit zu beachten, das Drehmoment genau dosiert zu übertragen und auch noch ein hohe Drehmomentubertragung sicherzustellen

Die Druckregulierung für die Kupplung oder die sonstige Beaufschlagung bei anderen Kupplungen erfolgt durch eine nicht dargestellte Steuerung, weiche in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen beispielsweise von der Motordrehzahl, der Antriebsdrehzahl, dem eingelegten bzw angeforderten Gang oder dem An- oder Abtπebsdrehzahlgradienten eine erforderliche Kupplungsbetatigung bewirkt

Radial außerhalb des Planetengetriebes 40 ist im Getπebegehause 12 eine Arretiervorrichtung 52 vorgesehen, welche mittels Betätigung eines ersten Schaltzylinders 54 radial nach innen, also gegen das Hohlrad 44 des Plane- tengetriebes 40 beaufschlagt werden kann, um dieses gegenüber dem Ge- tπebegehause 12 festzusetzen Ferner ist - im vorliegenden Beispiel im wesentlichen in Axialrichtung des Planetengetriebes 40 - eine zweite Arretiervorrichtung 56 im Getriebegehäuse 12 angeordnet, welche durch Betätigen eines zweiten Schaltzylinders 58 den Planetenträger in dessen Axiairichtung verschiebt und zum Getriebege- häuse 12 blockiert.

Im folgenden soll bei dem Wechselgetriebe gemäß der Fig. 1 der Kraftschluß und die Drehmomentübertragung beschrieben werden:

Bei einem stehenden Fahrzeug und dem Leerlauf des Motors treibt die Antriebswelle 14 zwar über das Stirnradpaar 20 die Vorgelegewelle 18 an. Jedoch sind beide Stirnräder 24 und 28 von der Vorgelegewelle 18 entkoppelt, so daß über die Stirnradpaare 22 und 26 keine Kraft auf die Abtriebswelle 16 übertragen wird. Ferner ist die Kupplung K ausgekoppelt, so daß kein Kraftschluß zwischen dem Plaπetengetriebe 40 und der Abtriebsweile 16 besteht. Das Planetengetriebe 40 läuft frei mit.

Bei eingelegtem ersten Gang ist das Hohlrad 44 des Planetengetriebes 40 durch Betätigen des ersten Schaltzylinders 54 und dadurch Betrieb der Arretiervorrichtung 52 gegenüber dem Getriebegehäuse 12 festgelegt. Damit treibt die Antriebswelle über das Sonnenrad 42 die Planetenräder 46. Durch den sich gleichsinnig mit den Sonnenrad bewegenden, mit der Abtriebswelle 16 gekoppelten Planetenträger 48 wird dann die erste Ubersetzungsstufe (Gaπgstufe) realisiert. Zur Kennzeichnung dieser ersten Gangstufe ist in Fig. 1 bei der Arretiervorrichtung 52 die Ziffer I dargestellt. Sie soll angeben, daß der erste Gang durch Betätigen der Arretiervorrichtung 52 erreicht werden kann.

Beim zweiten und dritten Gang bzw. den entsprechenden Übersetzungsstufen wird je nach Gaπgwahl das Stirnradpaar 22 oder 26 drehmomentüber- tragend, d h , das entsprechend zugeordnete schaltbare Stirnrad 24 oder 28 ist dann mit der Vorgelegewelle 18 über die Schaltmuffe 30 verbunden Bei einem vollständig eingelegtem Gang - also nicht bei einem Schaltvorgang - ist die Kupplung K jeweils entkoppelt und übertragt kein Drehmoment

Der vierte Gang schließlich ist über eine direkte Kopplung der Antriebswelle 14 und der Abtriebswelle 16 zu erreichen Dies wird beim vorliegenden Beispiel dadurch erreicht daß die Kupplung K ohne Schlupf betrieben wird (vollständige Kopplung) Da der Planetenradtrager mit der Abtnebswelle in Eingriff steht und auch eine vollständige Kopplung von Hohlrad 44 und Abtriebswelle 16 besteht, ist der Planetenradtrager 48 relativ zur Hohlwelle 44 feststehend Die Planetenrader 46 können nicht auf dem Hohlrad 44 abrollen Der gesamte Planetenradsatz dreht sich damit mit der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors (Direktgang)

Bei den jeweiligen Schaltvorgangen zwischen den einzelnen, vorgenannten Übersetzungsverhältnissen wird die Kupplung meist im Schlupf betrieben, und zwar in der Weise, daß jeweils eine gesteuerte, genau dosierte Drehmomentubertragung zwischen dem Hohlrad 44 und der Abtriebswelle 16 durchgeführt wird Je nach Arretierung oder Verschaltung der Planeten- getrieberader 42, 44, 46 werden Drehmomente zwischen der Vorgelegeweile 18 und den schaltbaren bzw zu schaltenden Stirnradern 24 und 28 zu Null, so daß diese einwandfrei mit der Vorgeiegewelle 18 ge- oder entkoppelt werden können

Der Rückwärtsgang wird beim vorliegenden Wechselgetriebe gemäß Fig. 1 dadurch realisiert, daß der Planetenradtrager von der Abtriebswelle 16 entkoppelt und gegenüber dem Getπebegehause 12 festgesetzt (Aktivierung der Arretiervorrichtung 56 durch Schaltzylmder 58), das Hohlrad 44 dagegen über die Kupplung K gekoppelt wird Dadurch ergibt sich eine gegenläufige Drehbewegung des Hohlrads 44 und damit der Abtriebswelle 16 gegenüber der Antriebswelle 14 mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis

Beim Anfahrvorgang ist zunächst die Umdrehungszahl der Abtriebswelle 0, genauso wie die Umdrehungszahl des mit der Abtriebswelle 16 verbundenen Planetenradtragers 48 Die Antriebswelle 14 dreht sich entsprechend der Motorumdrehung Das Hohlrad 44 dreht sich gegeπsmnig Wird nun eine gesteuerte und zunehmende Kupplungsbetatigung durchgeführt, so wird das sich zunächst im Gegensinn zur Antriebswelle drehende Hohlrad 44 abge- bremst Dadurch wird ein Drehmoment von dem Planetenradtrager 48 zur Abtriebswelle 16 übertragen und die Abtriebswelle 16 dreht sich zunehmend schneller Die Kupplung K wird geschlossen, bis das Hohlrad 44 relativ zum Gehäuse 12 steht In diesem Zustand wird der erste Schaltzylmder 54 betätigt, wodurch eine Feststellung des Hohlrads 44 mit dem Getπebegehause 12 erfolgt Die Kupplung K kann dann wieder gelost werden Der Planetentrager 48 und die damit verbundene Abtriebswelle 16 drehen sich dann gemäß einem ersten Übersetzungsverhältnis, was dem ersten Gang entspricht

Insgesamt ist auf diese Weise auch eine Anfahrkuppluπg realisiert, so daß auf eine separate Kupplung zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe verzichtet werden kann

Bei einem weiteren Schaltvorgang vom ersten zum zweiten Gang wird zunächst die Feststellung zwischen dem Hohlrad 44 und dem Gehäuse 12 über die Arretiervorrichtung 52 gelost, wobei die Kupplung K derart betätigt wird, daß kein Moment mehr zwischen dem Hohlrad 44 und der Arretiervorrichtung 52 anliegt

Anschließend wird die Kupplung K weiterbetatigt, um eine Drehmomentuber- tragung in der Weise zu erreichen, daß die Umdrehungszahl von Abtriebswelle 16 und Vorgelegewelle 18 zur drehmomentlosen und kraftefreien Ver- bindung des Stirnrades 24 mit der Vorgeiegewelle 18 über die Schaltmuffe

30 angeglichen werden Die Koppelung zwischen Vorgeiegewelle 18 und Stirnrad 24 findet durch entsprechende Betätigung des Schaltzylmder 33 und damit Axialverschiebung der Schaltmuffe 30 statt

Die Ziffern II und III bezeichnen jeweils den zu betätigenden Schaltzylmder

31 bzw 33 Die Schaltmuffe 30 bewegt sich je nach betätigtem Schaltzylmder gerade in entgegengesetzter Richtung

Die Steuerung kann dabei auf die Fahrzeugzustande, insbesondere auf die Motordrehzahl die Abtriebsdrehzahl, den eingelegten bzw angeforderten Gang und den An- oder Abtπebsdrehzahlgradienten reagieren Die Steueranforderungen können in einem Kennlmienverlauf oder in entsprechenden Tabellen abgelegt sein Alternativ können sie auch standig aktuell berechnet werden

Ist eine Schaltung des Stirnrades 24 erfolgt, so daß der Kraftfluß nunmehr über das Stirnradpaar 22 von der Antriebswelle 14 zur Abtriebswelle 16 durchgeführt werden kann, so wird die Kupplung K wieder gelost

Bei einem nächsten Schaltvorgaπg in den dritten Gang wird die Kupplung K zunächst wieder in der Weise betätigt, daß durch eine entsprechende Kraftübertragung von Antriebswelle 14 auf Abtriebswelle 16 über das Planetengetriebe und die Kupplung das Stirnrad 24 drehmoment- und kraftefrei gegenüber der Vorgelegewelle 18 geschaltet ist In diesem Zustand wird eine Entkoppelung des Stirnrades 24 vorgenommen Daraufhin wird die Kupplung K weiter betätigt, bis eine entsprechende Drehzahlangleichung zwischen Vorgelegewelle 18 und Abtriebswelle 16 in der Weise stattgefunden hat, daß das Stirnrad 28 drehmomentfrei mit der Vorgelegewelle 18 ge- koppelt werden kann Ist eine Kopplung über die Betätigung des Schaltzylm- ders 33 erfolgt und damit eine Drehmomentverbindung von der Antπebswel- le 14 über die Vorgelegewelle 18 zur Abtriebswelle 16 hergestellt, so wird die Kupplung K wieder gelost

Der Schaltvorgang in den vierten Gang gestaltet sich in entsprechender Weise, indem zunächst die Kupplung K wieder in der Weise betätigt wird, daß das Stirnrad 28 gegenüber der Vorgelegewelle 18 kraftefrei geschaltet wird Nach Entkoppeln des Stirnrades 28 mit der Vorgelegewelle 18 wird die Kupplung weiter in der Weise betätigt, daß das Hohlrad 44 gegenüber der Abtriebswelle 16 festgestellt ist Durch den fortwahrenden Eingriff des Plane- tenradtragers 48 mit der Abtriebsweile 16 wird damit insgesamt eine Ver- blockung von Sonnenrad, Hohlrad und Planetenrad erreicht, so daß eine Direktschaltung zwischen Antriebswelle 14 und Abtriebswelle 16 erreicht ist Die Abtriebswelle 16 dreht sich in diesem Fall drehzahlgleich mit der Antriebswelle 14

Die Ruckschaltvorgange zwischen den Gangen 4, 3, 2 und 1 sowie dem Leerlauf gestalten sich in genau umgekehrter Reihenfolge

Bei dem Einlegen des Rückwärtsganges wird der ansonsten mit der Ab- tπebswelle 16 gekoppelte Planetenradtrager 48 von dieser entkoppelt und gegenüber dem Getπebegehause festgestellt Anschließend wird die Kupplung K betätigt, so daß das gegensinnig zur Antriebswelle 14 umlaufende Hohlrad die Abtnebswelle 16 ebenfalls gegensinnig dazu antreibt

Unter anderem ist bei dem Wechselgetriebe gemäß Fig 1 wesentlich, daß durch eine Kopplung des Hohlrades 44 über die Kupplung K, mit der Abtriebswelle 16 eine Verschaltung von Hohlrad 44 und Planetenradtrager 48 stattfinden kann, so daß eine Drehzahl- und Drehmomentangleichung zwischen der Antriebswelle 14 und der Abtriebswelle 16 sowie der Vorgelege- welle 18 und den darauf angeordneten schaltbaren Stirnradern 24 und 28 stattfinden kann Insgesamt ist mit diesem einfachen Wechselgetriebe ein unsynchronisiertes Stufengetriebe mit Vorgelegewelle angegeben, bei dem der höchste Gang als Direktgang ausgeführt ist Zwischen dem Antriebs- und der Abtriebswelle ist ein Koppel- oder Umlaufgetriebe integriert, welches über eine Kupplung beim Anfahren und Schalten eine Drehzahlangleichung unter Vermeidung einer vollständigen Lastunterbrechung vornimmt

In Fig 2 ist eine weitere Ausfuhrungsform eines Wechselgetriebes darge- stellt, das gegenüber der in Fig 1 gezeigten Ausfuhrungsform leicht modifiziert wurde Nachfolgend wird auf diese Unterschiede eingegangen Die gleichen Bezugsziffern bezeichnen gleiche oder entsprechende Teile oder Merkmale

Der wesentliche Unterschied des Wechselgetriebes gemäß Fig 2 gegenüber demjenigen in Fig 1 besteht dann, daß zwischen der Kupplung K und der Abtriebswelle eine Umschaltvorrichtung vorgesehen ist

Bei dieser Umschaltvorrichtung handelt es sich im wesentlichen um eine auf der Abtriebswelle 16 gelagerten und in Axialrichtung derselben verschiebbaren Kupplungsnabe 66 auf der - im Gegensatz zur Anordnung in Fig 1 - radial außerhalb ein Teil der Lamellen 62 der Kupplung K vorgesehen sind und die über die Kupplung mit dem Hohlrad 44 des Planetengetriebes 40 verbunden werden kann

Die im wesentlichen zylindrisch ausgeführte Kupplungsnabe 66 ist an ihrem einen Ende in einem Nabenzylinder 68 aufgenommen Durch Betätigung des Nabenzylinders 68 kann die Kupplungsnabe 66 in Axialrichtung der Antriebswelle verschoben werden Auf ihrer radial inneren Seite weist die Kupplungsnabe 66 verschiedene Nabennasen 69 auf, welche, wie nachfolgend noch erläutert wird, mit dem Getriebehause 12, einem schaltbaren Stirnrad 80 oder der Antriebswelle 16 in Verbindung gebracht werden können Die Nabennasen 69 sind in Fig 2 bzw den Fig 3a bis 3h lediglich schematisch dargestellt, genauso wie die entsprechend komplementär ausgebildeten Eingriffsvorrichtungen auf der Antriebswelle 16, dem Stirnrad 80 oder dem Gehäuse 12

In gleicher Weise schematisch dargestellt sind zwischen der Nabenkuppiung 66 und den entsprechenden Teilen angeordnete Synchronisierringe 70, auf die nicht gesondert eingegangen werden soll, weil deren Aufbau allgemein bekannt ist

Eine weitere Modifizierung des Wechselgetriebes gegenüber der Ausfuhrungsform in Fig 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbaren Stirnrader der Stirnradpaare 22 und 26 auf der Abtriebswelle 16 vorgesehen sind und zwar in Form der Stirnrader 28 und 80

Das Stirnrad 80 besitzt eine Hohlwelle 82, durch welche die Antriebswelle 16 hmdurchgefuhrt ist Die Hohlwelle 82 erstreckt sich in Richtung der Kupplungsnabe 66, so daß bei einer entsprechenden Axialverschiebung der Kuppluπgsnabe 66 eine drehfeste Verbindung zwischen dieser und dem Stirnrad 80 hergestellt werden kann

Entsprechend der Verschiebung der Kuppiungsnabe 66 kann die Kupplung K wahlweise mit dem Getπebegehause 12, dem Stirnrad 80 oder der Ab- tπebswelle 16 verbunden werden

Bezüglich der eingelegten Gangstufen wird auf die Beschreibung zum Wechselgetriebe gemäß Fig 1 verwiesen Nachfolgend wird anhand der Fig 3a bis 3h der Kraftfluß bzw Drehmomentverlauf bei den entsprechen- den Schaltvorgangen beschrieben Zunächst, wenn das Fahrzeug sich im Stillstand befindet, ist die Umdrehungszahl der Abtriebswelle 16 Null Der mit der Abtriebswelle 16 gekoppelte Planetenradtrager 48 dreht sich ebenfalls nicht, so daß das Hohlrad 44 bei sich im Leerlauf drehendem Antriebsrad 14 gegensinnig zu diesem dreht

Bei einem Anfahrvorgang wird zunächst die Kupplungsnabe 66 durch Betätigung des Nabenzylinders 68 in Axialrichtung - in Fig 3a - nach rechts verschoben, wodurch sie mit dem Getπebegehause 12 drehfest in Eingriff kommt Anschließend wird die Kupplung K kontinuierlich betätigt, bis sie vollständig geschlossen ist Bei vollständiger Kopplung der Kupplung K ist das Hohlrad 44 gegenüber dem Getπebegehause 12 festgesetzt Die erste Arretiervorrichtung 52 kann zur Entlastung der Kupplung K betätigt werden

Wahrend der Kupplungsbetatigung ist ein Kraftfluß wie in Fig 3a dargestellt, von der Hohlwelle 44 über die Kupplung K und die Kupplungsnabe 66 zum Gehäuse 12 vorhanden Damit wird eine je nach Kupplungsbetatigung resultierende Drehmomentubertragung zwischen Antriebswelle 14 und Abtriebswelle 16 über den Planetenradtrager 48 erreicht Nach Beendigung des Schaltvorgangs, also wenn das Hohlrad 44 gegenüber dem Gehäuse 12 durch die erste Arretiervorrichtung 52 festgestellt ist, ist der erste Gang eingelegt, die Kupplung wird dann wieder gelost Dieser Zustand ist in Fig 3b dargestellt, in der durch die dicke winkelförmige Linie der Kraftfluß von Hohlrad über Arretiervorrichtung 52 zum Getπebegehause 12 gezeigt ist

Beim nächsten Schaltvorgang (Fig 3c), also von der Gangstufe 1 zur Gangstufe 2 wird zunächst die Kupplungsnabe 66 durch Beaufschlagung des Nabenzylinders 68 in der Weise verschoben, daß sie mit dem Stirnrad 80 gekoppelt ist Durch Betätigung der Kupplung K laßt sich nunmehr ein Kraftfluß vom Hohlrad 44 über die Kupplung K, die Kupplungsnabe 66 zum Stirnrad 80 herstellen Da dieses über das komplementäre Stirnrad des Zahnradpaares 22 und damit über die Vorgelegewelle 18 mit der Antriebswelle 14 verbunden ist, lassen sich nach Losen der ersten Arretiervorrichtung 52 und Betatigen der Kupplung K die Umdrehungsgeschwindigkeiten von Antriebswelle 14 und Abtriebswelle 16 bzw von Abtriebswelle 16 und der Vorgelegewelle 18 derart einstellen, daß das Stirnrad 80, bzw bei einem Gangwechsel von 2 auf 3 das Stirnrad 28 kraftefrei mit der Antriebswelle 16 gekoppelt (bei einem anderen Schaltvorgang auch entkoppelt) werden kann

Nach dem Schaltvorgang ist im zweiten Gang ein Drehmomentenfluß er- reicht, wie er in Fig 3d schematisch dargestellt wird Die Kupplung ist in diesem Zustand wieder gelost

Wie vorgenannt bereits erwähnt, wird bei einem Ubersetzungsverhaltnis- wechsel von Gangstufe 2 auf 3 in ahnlicher Weise vorgegangen (Fig 3e), indem die Kupplung K wiederum zur drehmomentubertragenden Verbindung von Hohlrad 44 und Antriebswelle 14 betätigt wird Bei entsprechender Kupplungsbetatigung bzw entsprechendem Kupplungsschlupf kann die Umdrehungszahl der Vorgelegewelle 18 und die Umdrehungszahl der Antriebsweile 16 derart angeglichen werden, daß zunächst das Stirnrad 80 und dann das Stirnrad 28 kraftefrei geschaltet werden können Dabei wird bei den Schaltvorgangen die Schaltmuffe 30 von den Schaltzylindern 31 und 33 in Axialrichtung entsprechend den Gangstufen II oder III verschoben

Entsprechend Fig 3f ist bei der eingelegten dritten Gangstufe der Kraftfluß über das Zahnradpaar 26 hergestellt

Schließlich kann durch zunächst erfolgende, axiale und kraftefreie Verschiebung der Kupplungsnabe 66 eine Verbindung zwischen der Kupplung und der Abtnebswelle 16 hergestellt werden Bei Kupplungsbetatigung wird dann eine drehfeste Verbindung von Hohlrad 44 und Abtriebswelle 16 erreicht, so daß schließlich bei vollständig durchgeschalteter Kupplung K das Hohlrad 44 und der Planetenradtrager 48 verblockt sind Insgesamt dreht sich dann das Planetengetriebe 40 mit der Umdrehungszahl der Antriebswelle 14, wodurch eine Realisierung eines direkten Ganges erreicht werden kann

Bei den Ruckschaltvorgangen von den Gangstufen 4 zu 3, 3 zu 2, 2 zu 1 sowie in den Leerlauf erfolgt die Betätigung der Kupplung in umgekehrter Weise Entsprechend dem bei diesen Schaltvorgangen vorliegenden Kraftbzw Drehmomentflussen wird auf die Fig 3g bis 3h und die obige Beschreibung zu den bildgieichen Fig 3a bis 3g hingewiesen Bei den Fig 3g bis 3h entspricht Fig 3g einem Momentenfluß bei der Ruckschaltung 4 auf 3, 3 auf 2 und evtl 3 auf 1 Fig 3h stellt einen Momentfluß bei der Ruckschaltung von 2 auf 1 dar Es sind alternativ aber auch andere Kopplungen bei Ruckschaltvorgangen möglich

Unter anderem ist bei dem Wechselgetriebe gemäß Fig 2 wesentlich, daß durch eine Kopplung des Hohlrades 44 über die Kupplung K, das Stirnrad 80, die Vorgelegeweile 18 und das Stirnradpaar 20 mit der Antriebswelle 14 eine Verschaltung von Hohlrad 44 und Sonnenrad 42 stattfinden kann, so daß eine Drehzahl- und Drehmomentangleichung zwischen der Antπebswel- le 14 und der Abtriebswelle 16 sowie der Abtriebswelle 16 und den darauf angeordneten schaltbaren Stirnradern 28, 80 stattfinden kann

Der Vorteil eines erfindungsgemaßen Wechselgetriebes kann aus der Graphik in Fig 4 ersehen werden In dieser Graphik sind unter anderem aufge- tragen die Drosselklappenstellung DKI, die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die Motorumdrehung n(MOT), das Motordrehmoment M(MOT), das Beschleunigungsmoment M(Beschl), die Ganganforderung (Ganganf), der eingelegte Gang sowie das Kuppluπgsmoment M(k) Die Graphik zeigt die einzelnen Verlaufe bei einer kontinuierlichen Fahrzeugbeschleunigung und entspre- chenden Schaltvorgangen Ganz deutlich ist in Fig 4 anhand der durchgezogenen Linie M(Beschl) zu erkennen, daß auch bei Schaltvorgangen, also bei Gangwechsel, das übertragene Moment niemals auf Null sinkt, sondern lediglich geringfügig einbricht Somit kann bei einem kontinuierlichen Beschleunigungsvorgang und ^ entsprechenden Schaltvorgangen eine kontinuierliche Momentubertragung vom Motor auf die Antriebsräder stattfinden

Im Gegensatz dazu ist in Fig 5 ein entsprechendes Diagramm für ein normales Handschaltgetriebe aufgetragen Aus diesem Diagramm laßt sich an- IÜ hand der durchgezogenen Linie leicht erkennen, daß bei den entsprechenden Gangwechselvorgangen das Beschleunigungsmoment jeweils auf Null sinkt Dadurch kommen Lastunterbrechungen zustande, die sich in ruckartigen Bewegungen bemerkbar machen

15 Insgesamt laßt sich mit dem Wechselgetriebe gemäß den vorliegenden Ausfuhrungsbeispielen ein Automatikgetriebe realisieren, welches die Vorteile eines Handschaltgetriebes besitzt, nämlich einen hohen Wirkungsgrad sowie einen einfachen Aufbau, und darüber hinaus eine vollständige Lastunterbrechung beim Schalten wirkungsvoll verhindert Ferner ist das

20 erfindungsgemaße Wechselgetriebe durch dessen einfachen Aufbau kostengünstig sowie kompakt herzustellen Es bedarf nur eines geringen Einbauraumes bei einem Kraftfahrzeug Der Schaltkomfort entspricht dem eines Automatikgetriebes

Bezugszeichenliste

Wechselgetriebe

Gehäuse

Antriebswelle

Abtriebswelle

Vorgelegewelle

Antriebsstirnradpaar

Stirnradpaar erstes Losrad

Stirnradpaar zweites Losrad

Klauenkupplung mit Schaltmuffe

Schaltzylmder

Schaltvorrichtung für Klauenkupplung

Schaltzylmder

Planetengetriebe

Sonnenrad

Hohlrad

Planetenrad

Planetenradtrager erste Arretiervorrichtung erster Schaltzylmder zweite Arretiervorrichtung zweiter Schaltzylmder

Kupplung

Kupplungslamellen

Kupplungszylmder

Kupplungsnabe

Nabenzylinder

Nabennase

Synchronisierring erstes Losrad

Hohlwelle erstes Lager zweites Lager drittes Lager

Claims

Patentansprüche

1 Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Antπebs-

(14) und einer Abtriebswelle (16) sowie einer ersten, zwischen An- tπebs- (14) und Abtriebswelle (16) angeordneten, drehmomentubertragenden und verschiedene Drehzahl-Ubersetzungsverhaltnisse ermöglichenden Einrichtung (18, 20, 22, 26), die in einer Arbeitsweise eine vollständige Kraftflußentkoppiung von Antriebswelle (14) und Abtriebswelle (16) sicherstellt, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur ersten Einrichtung eine zweite Einrichtung (40, 42, 44, 46, 48, K) zur Drehmomentubertragung zwischen An- (14) und Abtriebswelle (16) vorgesehen ist, mit der im Gegensatz zur ersten Einrichtung (1 8, 20, 22, 26) ein stufenlos wahlbares Drehmoment im Bereich von Null bis zum maximal anliegenden Drehmoment übertragbar ist Wechselgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (40, 42, 44, 46, 48, K) eine auf Reib- Schluß basierende Wirkungseinheit (K) zur Drehmomentubertragung umfaßt

Wechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Reibschluß basierende Wirkungseinheit eine Kupplung

(K) ist

Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (18, 20, 22, 26) ein Schaltgetriebe ist, wobei zumindest ein Stirnradpaar (20, 22, 26) vorgesehen ist und zumindest ein schaltbares Stirnrad (24, 28, 80) von einer zugeordneten Welle (16, 18) oder einem komplementären Stirnrad des gleichen Stirnradpaares entkoppelbar ist

Wechselgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur An- und/oder Abtriebswelle (14, 16) eine Vorgeiegewelle (18) angeordnet und das zumindest eine schaltbare Stirn- radpaar (22, 26) entweder zwischen Antriebswelle (14) und Vorgeiegewelle (18) oder zwischen Vorgelegewelle (18) und Abtriebswelle (16) vorgesehen ist Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (40, 42, 44, 46, 48, K) ein weiteres Getπe- be (40, 42, 44, 46, 48) umfaßt

Wechselgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Getriebe (40, 42 44, 46, 48) der zweiten drehmo- mentubertragenden Einrichtung (40, 42 44, 46, 48, K) ein Umlaufgetriebe ist

Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Getriebe (40, 42, 44, 46, 48) der zweiten drehmomentubertragenden Einrichtung (40, 42, 44, 46, 48, K) verschiedene Ubersetzungs- oder Drehzahlumkehrstufen aufweist

Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Getriebe der zweiten drehmomentubertragenden Einrichtung (40, 42, 44, 46, 48, K) ein Planetengetriebe (40, 42, 44,

Wechselgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (K) einerseits am Hohlrad (44) angreift Wechselgetriebe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (44) mittels einer Arretiervorrichtung (52, 54) gegen- über einem Getπebegehause (12) feststeilbar ist

Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Welle des Sonnenrades (42) mit der Antriebswelle (14) und der Planetenradtrager (48) mit der Abtriebswelle (16) gekoppelt oder koppelbar sind oder daß der Planetenradtrager (48) mit der Antriebswelle (14) und die Welle des Sonnenrades (42) mit der Abtriebswelle (16) gekoppelt oder koppelbar sind

Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradtrager (48) von der An- oder Abtriebswelle (14, 16) entkoppelbar ist

Wechselgetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß die Entkoppelung durch axiale Verschiebung des Planetenradt- ragers (48) vorgesehen ist

Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, αaß die zweite drehmomentubertragenden Einrichtung, insbesondere die Kupplung (K), entsprechend der gewünschten Drehmomentubertragung zwischen An- und Abtriebswelle (14, 16) von einer Steuerung beaufschlagt wird, wobei die Steuerung derart ausgebildet ist, daß die

Druckregulierung für die Kupplung (K) in Abhängigkeit von Motor- drehzahl und/oder Antriebsdrehzahl und/oder eingelegtem/angefordertem Gang und/oder Abtriebsdrehzahlgradient und/oder Motordreh- zahlgradient Steuer- oder regelbar ist.

16 Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (K) einerseits mittel- oder unmittelbar an der Antriebs- oder Abtriebswelle (14, 16) oder den daran angeordneten schaltbaren Stirnrädern (80) und andererseits an einem der Plane- tengetπebeelemente (Sonnenrad, Planetenradtrager, Hohlrad) angreift, wobei die zu diesem Planetengetriebeelement zugehörige Welle keine direkte Verbindung zur Abtriebs- oder Antriebswelle (14, 16) besitzt.

17. Wechselgetriebe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kupplung (K) einerseits und der Antriebs- oder Abtnebswelle (14, 16) sowie den daran angeordneten schaltbaren Stirnradern (80) andererseits eine Umschalteinrichtung (66, 68, 69) vorge- sehen ist, die eine schaltbare Kopplung zwischen dem mit der Kupplung (K) verbundenen Planetengetriebeelement einerseits und wahlweise der Antriebs- oder Abtriebswelle (14, 16), den daran angeordneten schaltbaren Stirnradern (80) oder dem Getriebegehause (12) andererseits ermöglicht.

18. Wechselgetriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (66, 68, 69) eine mittel- oder unmittelbar auf der Abtriebswelle (16) in deren Axialrichtung verschiebbare Kupplungsnabe (66) umfaßt, wobei je nach Axialverschiebung der

Kuppiungsnabe (66) eine Verbindung zwischen dieser und der Ab- triebswelle (16) oder einem schaltbaren Stirnrad (80) oder dem Getriebegehäuse (12) herstellbar ist.

19. Wechselgetriebe nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Umschalteinrichtung (66, 68, 69) verbindbare schaltbare Stirnrad (80) eine Hohlwelle (82) aufweist, durch die hindurch sich die An- (14) oder Abtriebswelle (16) erstreckt.

20. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Direktkoppeleinrichtung vorgesehen ist, die eine unmittelbare Kopplung von An- und Abtriebswelle (14, 16) ermöglicht.

21. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (K) der zweiten drehmomentübertragenden Einrichtung und/oder die Umschaltvorrichtung elektromechanisch und/oder hydraulisch oder pneumatisch betätigbar sind.

22. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (K) der zweiten drehmomentübertragenden Einrichtung als Lamellenkupplung ausgebildet ist.