DD245935A1

DD245935A1 - Lastschaltgetriebe

Info

Publication number: DD245935A1
Application number: DD86286911A
Authority: DD
Inventors: Udo Spiegel; Wolfram Heilemann
Original assignee: Stroemungsmasch Veb
Priority date: 1986-02-10
Filing date: 1986-02-10
Publication date: 1987-05-20
Also published as: JPS62194067A; DE3700380A1; DD245935B5; BE1000017A7

Abstract

Die Erfindung betrifft Getriebe fuer durch Verbrennungsmotore angetriebene Fahrzeuge, deren Einsatzbedingungen den Uebergang von einem Getriebegang in den anderen ohne Zugkraftunterbrechung erfordern. Das Ziel der Erfindung ist die Verbesserung von Lastschaltgetrieben durch die Verminderung der Leistungsverluste sowie des Verschleisses der leistungsuebertragenden Schaltelemente, die Gewaehrleistung geringer abtriebsseitiger Drehmomentenverluste beim Umschalten unabhaengig von der Schaltdauer, wobei die genannten Wirkungen mit geringem Automatisierungsaufwand erreicht werden und auch beim nichtautomatischen Gangwechsel im wesentlichen erhalten bleiben. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Lastschaltgetriebes mit einfachem Aufbau, welches durch eine sinnvolle Kombination von formschluessigen und kraftschluessigen Kupplungen des Umschalten der Stufenschaltung ohne Zugkraftunterbrechung ermoeglicht. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass in einem durch formschluessige Kupplungen schaltbaren Stufengetriebe ein rein mechanischer sowie ein hydrodynamisch-mechanischer Leistungsuebertragungszweig parallel angeordnet sind, von denen einer bei eingelegten Gaengen eingeschaltet ist und der andere waehrend des notwendig lastfreien Betaetigens der formschluessigen Kupplungen die Leistungsuebertragung uebernimmt. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Getriebe für durch Verbrennungmotoren angetriebene Fahrzeuge, deren Einsatzbedingungen den Übergang von einem Getriebegang in den anderen ohne Zugkraftunterbrechung erfordern. Dies sind insbesondere Getriebefür Fahrzeuge, die große Zugkräfte bei relativ geringer kinetischer Energie aufbringen, z. B. schwere Zugmaschinen, Erdbewegungsgeräte, Muldenkipper, Motorgrader, Lader und andere Fahrzeuge, die große Steigungen überwinden müssen bzw. sich in unbefestigtem Gelände bewegen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In Baumaschinen, wie Lader, Grader, Skraper, in Schwerlastfahrzeugen, Autodrehkranen, Gabelstaplern, geländegängigen Fahrzeugen sowie Autobussen werden Lastschaltgetriebe verschiedenster Ausführung verwendet.

So kommen solche Getriebe zum Einsatz, bei denen ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, meist alsTrilok-Wandler ausgeführt, mit nachgeordneten kraftschlüssig geschalteten Stufengetrieben verbunden ist. Diese vom Turbinenmoment des Drehmomentwandlers und insbesondere in den weiteren Untersetzungsstufen hoch belasteten Kupplungen bauen entsprechend groß. Auch ist beim Umschalten dieReibarbeitgroß. Bei diesen Getrieben entstehen neben den unvermeidlichen Leistungsverlusten im Drehmomentwandler zusätzliche Verluste durch das Schleppmomenfder geöffneten, nicht im Kraftfluß Vip.np.ririp.n Kiinnlimnen

Zur Erhöhung der Kraftstoffökonomie ist es üblich, die hydrodynamischen Wandler mit einer Durchkupplung im oberen · Drehzahlbereich der Gangstufen zu überbrücken bzw. den Wandler nur im 1. bzw. 1. und 2. Gang als Anfahrhilfe zu verwenden und in den höheren Gängen durch Überbrückung auszuschalten. Diese Maßnahmen sind von durch Lamellenkupplungen geschalteten Getrieben bekannt (DE-PS 1131107).

Bei anderen bekannten Getrieben [ATZ 71(1969)1] werden ergänzend dazu auch die Schleppmomente vermieden, indem die Gänge durch Klauenkupplungen geschaltet werden. Dazu ist es jedoch erforderlich, zwischen dem Wandler und dem Stufengetriebe eine Trennkupplung anzuordnen mit dem Nachteil der vollständigen Zugkraftunterbrechung beim Gangwechsel.

Bei Lastschaltgetrieben mit hydrodynamischen Drehmomentwandlern mit innerer Leistungsverzweigung (DE-OS 1813814) ist die Anzahl der Schaltstufen im Lastschaltgetriebe reduziert. Die genannten Drehmomentwandler und auch die erforderlichen Planetengetriebe sind relativ teuer. Die Wandlerverluste sind in einem beträchtlichen Abtriebsdrehzahlbereich vorhanden. Des weiteren sind Lastschaltgetriebe ohne hydrodynamischen Drehmomentwandler bekannt, bei denen zwei parallel angeschlossene kraftschlüssige Kupplungen in Reihe mit formschlüssigen Stufenschaltkupplungen angeordnet sind, wobei diese im jeweils nicht im Kraftfluß liegenden Antriebsstrang leistungslos umschaltbar sind (VDI-Bericht Nr.466,1983). Die kraftschlüssigen Kupplungen dieser Getriebe sind zwar am Getriebeeingang angeordnet, jedoch müssen sie oder zumindest eine von ihnen bezüglich der mechanischen und thermischen Belastungen für den besonders schwierigen Anfahrvorgang ausgelegt sein.

Allen genannten Getriebetypen haftet der Nachteil an, daß zum Umschalten der Gänge jeweils eine oder mehrere kraftschlüssige Kupplungen zu öffnen und eine oder mehrere kraftschlüssige Kupplungen zu schließen sind, wobei das Zusammenwirken zeitgenau koordiniert werden muß. Soll der Zugkraftverlust beim Umschalten minimiert werden, machen sich aufwendige automatische Schaltungen erforderlich, insbesondere bei dem erstgenannten sowie dem mechanischen Lastschaltgetriebe.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Verbesserung von Lastschaltgetrieben durch die Verminderung der Leistungsverluste sowie des Verschleißes der leistungsübertragenden Schaltelemente, die Gewährleistung geringer abtriebsseitiger Drehmomentenverluste beim Umschalten unabhängig von der Schaltdauer, wobei die genannten Wirkungen mit geringem Automatisierungsaufwand erreicht werden und auch beim nichtautomatischen Gangwechsel im wesentlichen erhalten bleiben.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Lastschaltgetriebes mit einfachem Aufbau, welches durch eine sinnvolle Kombination von formschlüssigen und kraftschlüssigen Kupplungen das Umschalten der Stufenschaltung ohne Zugkraftunterbrechung ermöglicht.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß in einem durch formschlüssige Kupplungen schaltbaren Stufengetriebe ein rein mechanischer sowie ein hydrodynamisch-mechanischer Leistungsübertragungszweig parallel angeordnet sind, von denen einer bei eingelegten Gängen eingeschaltet ist und der andere während des notwendig lastfreien Betätigens der formschlüssigen Kupplungen die Leistungsübertragung übernimmt.

Erfindungsgemäß ist der hydrodynamische Drehmomentwandler (im weiteren Text „Wandler" genannt) zu jeweils zwei benachbarten Gangstufen durch eine primärseitige kraftschlüssig wirkende Kupplung und eine sekundärseitige Überholkupplung oder nur eine sekundärseitig angeordnete kraftschlüssig wirkende Kupplung in Parallelschaltung angeordnet.

Der Betrieb des Wandlers mit hohem Wirkungsgrad wird erfindungsgemäß durch eine jeweils zwei benachbarten Gangstufen zugeordnete Anpassung der Wandlerturbine an das mechanische Getriebe mittels Zahntrieben erreicht, die bei mehr als einer Gangstufung (d.h. mehr als zwei-Gängen) lastfrei schaltbar sind.

Beim erfindungsgemäßen Getriebe mit mechanischer Leistungsübertragung bei eingelegten Gangstufen vollzieht sich der Umschaltvorgang in drei aufeinanderfolgenden Phasen:

I.Phase: Zum mechanischen unteren Gang wird der Wandler parallel zugeschaltet. Er übernimmt dabei vollends oder teilweise die Leistungsübertragung.

2. Phase: Der mechanische Getriebeteil wird vom Motor abgekuppelt. Der Wandler übernimmt allein die Leistungsübertragung.

Im unbelasteten mechanischen Teil wird der nächsthöhere Gang durch Betätigen formschlüssiger Kupplungen, z. B. Klauenkupplungen, in üblicherweise eingelegt.

3. Phase: Zum Wandler wird der mechanische höhere Gang parallel zugeschaltet. Der Umschaltvorgang ist durch das

Abkuppeln des Wandlers vom Motor unmittelbar nach Abschluß der 3. Phase beendet.

Für das Rückschalten gilt sinngemäß das gleiche.

Jede Phase kann außer dem schnellen Zuschalten der Lamellenkupplungen längere Zeit aufrecht erhalten werden. Das kleinste Drehmoment tritt am Getriebeabtrieb in der 3. Phase auf und liebt ca. 10% unter dem Drehmoment nach Abschluß des Umschaltvorganges.

Generell tritt beim Hochschalten ein stufenweises definiertes Absenken des Drehmomentes mit weichen Übergängen vom höheren Drehmoment des unteren Ganges zum niedrigeren Drehmoment des höheren Ganges ein. Durch eine entsprechend abgestimmte Wandler-Aufnahmeleistung kann auch ein stufenweises Absenken der Motordrehzahl (und somit keine plötzliche Verzögerung beim Zuschalten des mechanischen Teiles im höheren Gang) erreicht werden.

Beim erfindungsgemäßen Getriebe mit hydrodynamisch-mechanischer Leistungsübertragung bei eingelegten Gängen vollzieht sich der Umschaltvorgang ebenfalls in drei aufeinanderfolgenden Phasen:

I.Phase: Zinn unteren Gang wird bei eingeschaltetem hydrodynamischem Drehmomentwandler die mechanische Leistungsübertragung parallel zugeschaltet. . . ·

Bei zweckmäßiger, kinematischer Auslegung der entsprechenden Zahnradpaare und richtiger Wahl des Schaltpunktes erfolgt das Zuschalten lastfrei.

2. Phase: Der Drehmomentwandler wird abgekuppelt und damit die hydrodynamische Leistungsübertragung zwischen Motor

und Stufenschaltgetriebe unterbrochen. Der mechanische Getriebeteil übernimmt allein die Leistungsübertragung. Im unbelasteten, dem Wandler nachgeschalteten Wechselgetriebe wird der nächsthöhere Gang durch Betätigen formschlüssiger Kupplungen in üblicherweise eingelegt.

3. Phase: Zur mechanischen Kraftübertragung wird der Drehmomentwandler parallel zugeschaltet. Die Leistungsübertragung

übernimmt das über den Wandler angetriebene Wechselgetriebe im höheren Gang.

Der Umschaltvorgang ist durch das Abkuppeln des mechanischen Zweiges vom Motor unmittelbar nach Abschluß der dritten Phase beendet.

Für das Rückschalten gilt sinngemäß das gleiche.

Auch bei dieser erfindungsgemäßen Getriebeausführung kann jede Phase außer dem schnellen Zuschalten der Lamellenkupplungen längere Zeit aufrecht erhalten werden.

Am Getriebeabtrieb bleibt beim Umschalten das Drehmoment a priori erhalten.

Erfindungsgemäß sind zwei kraftschlüssig wirkende Kupplungen (im weiterenText „Lamellenkupplungen" genannt) vorhanden: eine für die Verbindung des Wandlers mit dem Motor bzw. mit dem mechanischen Getriebeteil und die andere für die Verbindung des mechanischen Getriebeteils mit dem Motor.

Die Anordnung von 2 Lamellenkupplungen zwischen Motor und Getriebe ist bei rein mechanischen Lastschaltgetrieben bekannt.

Ein Unterschied der Erfindung zu diesen Getrieben besteht darin, daß nur eine der beiden Lamellenkupplungen die gleiche Aufgabe wie bei den genannten Getrieben hat, nämlich den Motor mit dem mechanischen Getriebeteil zu verbinden. Ihre Schaltzeit ergibt sich wie bei den bekannten Lösungen ausschließlich aus den zulässigen dynamischen Belastungen beim Verzögern des Motors. Dabei tritt beim erfindungsgemäßen Getriebe der Vorteil auf, daß die genannte Kupplung beim Zuschalten durch den Wandler teilweise oder vollkommen entlastet ist, so daß eine verringerte oder überhau pt keine Reibarbeit entsteht.

Die zweite Lamellenkupplung wird ausschließlich durch die Primärseite des Wandlers belastet. Die auftretende maximale Verlustleistung ist auch hier unabhängig von der Gangstufe und beträgt weniger als 20% der Nennleistung. Auch diese Kupplung kann schnell zugeschaltet werden, so daß minimale Reibarbeit entsteht.

Die Anordnung von je einer Lamellenkupplung zwischen Motor und mechanischem Getriebe sowie zwischen Wandlerausgang (Sekundärseite) und synchronisiertem Wechselgetriebe ist bekannt. Der Unterschied der Erfindung zu diesen Getrieben besteht darin, daß beide Lamellenkupplungen bezüglich des mechanischen Getriebeteils nicht in Reihe, sondern parallel geschaltet

Neben der verminderten Belastung der beiden Lamellenkupplungen folgt aus ihrer erfindungsgemäßen Anordnung ein weiterer Vorteil: die Lamellenkupplungen werden niemals gleichzeitig betätigt, so daß eine zeitgenaue Abstimmung ihres Drehmomentenanstieges bzw. -abfalls nicht erforderlich ist.

Der Wandler des erfindungsgemäßen Getriebes mit überwiegend mechanischer Kraftübertragung wird neben seiner Eigenschaftals Überbrückungswandler vorteilhafterweise — und wie an sich bekannt—auch als Anfahrwandler benutzt, so daß keine der Lamellenkupplungen als Rutschkupplung im besonders belastenden Anfahrbereich eingesetzt wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: das Schema eines Zwei-Gang-Getriebes,

Fig.2a und 2b: den Drehmomentverlauf an der Getriebe-Antriebsseite bzw. —Abtriebsseite beim Gangwechsel, Fig. 3: das Schema eines Vier-Gang-Getriebes mit drei lastschaltbaren Gängen, Fig.4: das Schema eines Fünf-Gang-Getriebes mit primärseitiger Wandlerkupplung und Lastschaltfähigkeit bei allen

Gangwechseln, Fig. 5: das Scheme eines Fünf-Gang-Getriebes mit sekundärseitiger Wandlerkupplung und Lastschaltfähigkeit bei allen Gangwechseln.

In Fig. 1 ist ein Lastschaltgetriebe im folgendem Aufbau dargestellt: eine Antriebswelle 1 ist über eine Lamellenkupplung 2 mit einem Wandler 3 und über eine Lamellenkupplung 4 mit einem Stufengetriebe über ein Zahnradpaar 5 verbindbar. Das Stufengetriebe besteht aus Zahnradpaaren I und Il auf einer Vorgelegewelle 6, die mit dieser alternativ mittels einer Klauenkupplung 7 verbunden werden können. Die Abtriebszahnräder sitzen fest auf einer Abtriebswelle 8. Das Turbinenrad

T des Wandlers 3 ist durch eine Überholkupplung 9 mit der Abtriebswelle 8 verbunden.

Die Kinematik des Rückwärtsganges bzw. der Rückwärtsgänge soll in üblicher Weise gestaltet sein und ist nicht dargestellt.

Die Wirkungsweise soll zunächst am Beispiel des Zwei-Gang-Getriebes (die Anfahrphase wird bei diesem Beispiel nicht als gesonderter Gang angesehen) nach Fig. 1 erläutert werden. Beim Motorstart ist die Lamellenkupplung 2 geöffnet. Die Lamellenkupplung 4 kann geschlossen oder geöffnet sein. Durch eine nicht dargestellte Füllpumpe, die zweckmäßigerweise auch das Drucköl zur Betätigung der Lamellenkupplungen 2; 4 bereitstellt, wird der Wandler 3 gefüllt.

Die Klauenkupplung 7 befindet sich in der neutralen Mittelstellung. Es findet keine Kraftübertragung statt. Zum Anfahren wird die Lamellenkupplung 2 schnell geschlossen und die Lamellenkupplung 4 geöffnet. Der Wandler3 überträgt die Leistung über die Überholkupplung 9 auf die Abtriebswelle 8. Das erforderliche Anfahr-Drehmoment und dementsprechend die Anfahr-Zugkraft wird über die Motordrehzahl dosiert. Nach dem Öffnen der Lamellenkupplung 4 wird im Stand oder während des Anfahrens die Klauenkupplung 7 in die Stellung des I.Ganges eingerückt. Zum Abschluß der Anfahrphase wird zu nächst die Lamellenkupplung

4 . ·

geschlossen. Damit wird über das Zahnradpaar 5, die Vorgelegewelle 6, das Zahnradpaar I die rein mechanische Kraftübertragung zur Abtriebswelle 8 hergestellt. Der Leistungsanteil über diesem Zweig nimmt in dem Maße zu, wie er über den Wandler 3 abnimmt. Beim Zuschalten der Lamellenkupplung 4 wird die Motordrehzahl entsprechend der Übersetzung der Gangstufe !vermindert. Dementsprechend nimmt auch die Leistungsaufnahme und-übertragung des Wandlers 3 ab. Nachdem Zuschalten der Lamellenkupplung 4 wird die Lamellenkupplung 2 geöffnet. Der Schaltpunkt des Überganges vom reinen Wandlerbetrieb in die ausschließlich mechanische Kraftübertragung kann durch den Fahrer oder ein nicht dargestelltes automatisches Steuersystem erfolgen. Das Umschalten sollte bei derjenigen Abtriebsdrehzahl ausgelöst werden, bei der das Abtriebsmoment bei Wandler-Leistungsübertragung gleich dem Abtriebsmoment bei mechanischer Leistungsübertragung ist. Die weitere Beschleunigung erfolgt im 1 .Gang bis zur Höchstdrehzahl dieses Ganges.

Die Vorgänge beim Umschalten von einem niederen in einen höheren Gang zeigen Fig. 2a und 2 b. Die Indizes für das Drehmoment Mund die Drehzahl η entsprechen den Nummern der zugeordneten Bauelemente in Fig. 1. Das höhere Motor-Drehmoment unmittelbar nach dem Umschalten ist durch die Elastizität des Motors bedingt.

Zum Umschalten in den 2. Gang wird die Lamellenkupplung 2 zugeschaltet. Der Wandler 3 übernimmt bei noch geschlossener Lamellenkupplung 4 vollends die Leistungsübertragung mit hohem Wirkungsgrad (in der Regel über 80%). Dies wird durch eine geeignete Wahl der Übersetzungen der Zahnradpaare 5 und I erreicht. Bei geschlossener Lamellenkupplung 4 ist die Motordrehzahl noch unverändert. Nun wird die Lamellenkupplung 4 geöffnet. Je nach Wandlerleistungsaufnahme bleibt die Motordrehzahl unverändert oder sinkt um einen definierten Betrag ab. Bei geöffneter Lamellenkupplung 4 wird mit der Klauenkupplung 7 der Gang Il eingelegt und anschließend die Lamellenkupplung 4 wieder geschlossen. Dabei sinkt die Motordrehzahl entsprechend der Übersetzung der Gangstufe Il ab. Dem entsprechend nimmt die Leistungsübertragung über dem Wandler3 ab. Die Lamellenkupplung 4wird beim Zuschalten durch den Wandler3 entlastet. Nachdem die Motordrehzahl abgesunken ist, wird die Lamellenkupplung 2 geöffnet, so daß die Leistungsübertragung wieder ausschließlich auf mechanischem Weg erfolgt. In diesem Betriebszustand ist das Turbinenrad T des Wandlers 3 durch die Überhoikupplung 9 von der Abtriebswelle 8 getrennt

Der Rückschaltvorgang geht analog vonstatten.

In Fig.3 ist ein Lastschaltgetriebe dargestellt, das außer den in Fig. 1 beschriebenen Elementen die Zahnradpaare III und IV, eine diese zugeordnete Klauenkupplung 10, eine zweite Vorgelegewelle 11 mit einer Anpassungsübersetzung 12 und einer Klauenkupplung 13 enthält. Das Getriebe ist in seinem mechanischen Leistungszweig wie ein übliches Vier-Gang-Getriebe aufgebaut. Es weist jedoch durch die Wandlerwirkung im Anfahrbereich die Zugkrafteigenschaften eines Fünf-Gang-Getriebes auf. Der Anfahrvorgang sowie die mechanischen Gänge I bis III sind im Sinne der Erfindung wie oben beschrieben lastschaltbar. Der Übergang vom Gang III in den Gang IV (Schnellgang) wird mit dem Vorteil eines einfachen Aufbaues ohne Nutzung des Wandlers 3 gestaltet. In diesem Bereich ist die Dynamik des Gangwechsels günstiger als in den unteren Gängen, so daß bei bestimmten Anwendungsfällen eine einfache Umschaltung möglich ist.

Bei Lastschaltgetrieben mit mehr als zwei Gängen muß die sekundärseitige Anpassung des Wandlers 3 an jeweils zwei benachbarte Gänge durch gesonderte Übersetzungen erfolgen. In der Ausführung gemäß Fig. 3 ist dies durch die Anordnung einer zweiten Vorgelegewelle 11 vorgesehen, deren Zahnräder mit den Zahnrädern der Gänge Il und III der Abtriebswelle 8 in Eingriff sind und die mittels der Anpassungsübersetzung 12 mit dem Turbinenrad T des Wandlers 3 verbunden ist. Das Umschalten geht wie oben beschrieben vonstatten. Als zusätzliche Schaltfunktion ist vordem Schließen der Lamellenkupplung 2 mit der Klauenkupplung 13 die dem beabsichtigten Gangwechsel zugeordnete Wandler-Übersetzung zur Abtriebswelle 8 einzulegen. Die Übersetzung des eingeschalteten Zahntriebes ΙΓ entspricht dem Umschalten von der Anfahrstufe in den 1. mechanischen Gang sowie vom 1. in den 2. mechanischen Gang und zurück. Die Übersetzung des eingeschalteten Zahntriebes III* entspricht dem Umschalten vom 2. in den 3. mechanischen Gang und zurück. Fig. 4 zeigt in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Fünf-Gang-Lastschaltgetriebe mit verstärkter Anfahrwirkung des Wandlers (und somit vermindertem Kraftstoffverbrauch in diesem Bereich) sowie Lastschaltfähigkeit bei allen Gangwechseln. Es unterscheidet sich von der Ausführung gemäß Fig. 3 dadurch, daß die zweite Vorgelegewelle 11 zusätzlich Zahnräder für die Ankupplung an die Zahnräder des I. und IV. Ganges der Abtriebswelle 8 sowie anstelle der Klauenkupplung 13 Klauenkupplungen 14 und 15 enthält. Die Klauenkupplung 14 wird, wie bereits bei Fig.3 beschrieben, zum Umschalten in den 2. mechanischen Gang in den Zahntrieb II' eingerückt. In den Zahntrieb Γ wird die Klauenkupplung 14 nur im Anfahrbereich bei hydrodynamischer Leistungsübertragung eingerückt (vor dem Schließen der Lamellenkupplung 2). Dadurch wird in diesem Bereich im Unterschied zur Ausführung gemäß Fig. 3 die stärkere Untersetzung des I.Ganges genutzt und ein ausgeprägter Anfahr-Wandlergang realisiert, während in der Ausführung gemäß Fig. 3 die für das Umschalten günstige Untersetzung des 2. Ganges genutzt wird (wobei auch schon im Vergleich zur rein mechanischen Leistungsübertragung ein Drehmomentenzuwachs in der Größenordnung eines Stufensprungs erreicht wird). Die Klauenkupplung 15 wird vordem Umschalten von Gang Il zu Gang III in den Zahntrieb III' und vor dem Umschalten von Gang III in Gang IV in den Zahntrieb IV eingerückt.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführung des Erfindungsgedankens, ebenfalls dargestellt am Beispiel eines Fünf-Gang-Getriebes. Bei dieser Ausführung ist das Pumpenrad P des Wandlers 3 in Betrieb nicht lösbar mit der Antriebswelle 1 verbunden. Das Turbinenrad T ist an den Eingang des mechanischen Getriebeteils durch eine Lamellenkupplung 16 ankuppelbar. Das Leitrad L stützt sich in bekannter Weise über einen Freilauf 17 am Getriebegehäuse ab. Im Unterschied zu den Ausführungen nach Fig. 1,3 und 4 wird bei der Ausführung nach Fig. 5 der Wandler 3 während des Anfahrens und Umschaltens der Gänge durch die sekundärseitig angeordnete Lamellenkupplung 16 zu- bzw. abgeschaltet. Der Funktionsablauf ist der gleiche wie oben beschrieben. Anstelle der Lamellenkupplung 2 in den Figuren 1, 3,4 wird bei dieser Ausführung die Lamellenkupplung 16 betätigt.

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Wenn sich beim Versuch des Hochschaltens herausstellt, daß das Widerstandsmoment in seiner Größe zwischen dem höheren Drehmoment des niederen Ganges und dem durch den Stufensprung bedingten geringeren Drehmoment des höheren Ganges liegt, dann ist ein stabiler Betrieb außer der Rückkehr in den niederen Gang ohne wesentliche Verzögerung auch bei Verbleib in der zweiten Umschaltphase, d.h. bei ausschließlicher Leistungsübertragung über den Wandler 3 bei geschlossener Lamellenkupplung 2 und geöffneter Lamellenkupplung 4, möglich.

Am Beispiel der Fig. 5 soll die zweite grundsätzliche Betriebsweise des erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebes gezeigt werden. Dabei ist bei eingelegten Gangstufen der Wandler 3 eingeschaltet. Beim Gangwechsel wird die Leistungsübertragung durch die zeitweilig eingeschaltete mechanische Kraftübertragung aufrechterhalten. Diese Einsatzart ist für besonders schwierige Fahrbedingungen, bei denen die volle Motorleistung über den gesamten Fahrbereich ausgenutzt werden soll und Zugkraftstufen beim Übergang von einem Gang zum nächsten nicht zulässig sind, zweckmäßig. Der Funktionsablauf ist folgender: Bei laufendem Motor und gefülltem Wandler 3 sind die Klauenkupplungen (7; 10; 14; 15) in neutraler Mittelstellung; die Kupplung 4 ist geöffnet, die Kupplung 16 ist geschlossen oder geöffnet. Zum Anfahren wird die Kupplung 16 geöffnet, die Klauenkupplung 14 mit dem Zahntrieb I'verbunden und die Lamellenkupplung 16 wieder geschlossen. Die Kraftübertragung erfolgt im ersten Gang über den Wandler 3, die Lamellenkupplung 16, die Anpassungsübersetzung 12 auf die Vorgelegewelle 11 und von dort über den Zahntrieb Γ auf die Abtriebswelle 8. Mit steigender Fahrgeschwindigkeit nimmt das Drehmoment am Abtrieb entsprechend der Wandlerkennlinie ab. Bei Erreichen der Schaltdrehzahl, die dem Momentenschnittpunkt zweier benachbarter.Gänge entspricht, wird bei noch geschlossener Lamellenkupplung 16 die Klauenkupplung? mit dem Zahntrieb I verbunden und die Lamellenkupplung 4 geschlossen und damit die rein mechanische Kraftübertragung angekuppelt, die zunächst noch gänzlich unbelastet ist. Beim nachfolgenden Öffnen der Lamellenkupplung 16 wird automatisch die mechanische Kraftübertragung über die Lamellenkupplung 4, das Zahnradpaar 5, die Vorgelegewelle 6, den Zahntrieb I zur Abtriebswelle 8 wirksam. Dabei bleibt das Abtriebsmoment in voller Höhe erhalten. Die unbelastete Klauenkupplung 14 wird aus dem Zahntrieb Γ in den Zahntrieb ΙΓ geschoben und anschließend bei noch geschlossener Lamellenkupplung 4 die Lamellenkupplung 16 wieder geschlossen. Der Wandler 3 übernimmt wieder die Leistungsübertragung. Der Umschaltvorgang ist durch Lösen der Lamellenkupplung 4 abgeschlossen. Das Hochschalten in die nächsten Gangstufen erfolgt analog. Das Rückschalten läuft in umgekehrter Reihenfolge ab. Somit erfolgt über die Zahntriebe Γ bis IV die Kraftübertragung mit vorgeschaltetem Wandler in vier Gängen, bei deren Wechsel über die Gangstufen I bis III die Kraftübertragung zeitweilig rein mechanisch aufrecht erhalten wird. Der fünfte Gang ist ein mechanischer Schnellgang mit überbrücktem Wandler. Die Kraftübertragung erfolgt über die Lamellenkupplung 4, das Zahnradpaar 5, der Vorgelegewelle 6 und die Gangstufe IV auf die Abtriebswelle 8. Auf diese Art wird gewährleistet, daß die Höchstgeschwindigkeit sowohl bei Vollast als auch bei Teillast mit hohemWirkungsgrad erreicht wird. Beim Übergang,vom vierten (Wandler-) Gang in den fünften Gang wird die Lamellenkupplung 4 geschlossen. Die Lamellenkupplung 16 kann dabei geschlossen bleiben.

Claims

- 1 - 4.ΗΌ

Patentansprüche:

1. Lastschaltgetriebe, bestehend aus zwei kraftschlüssig wirkenden Kupplungen, einer Abtriebswelle mit Zahnrädern, einer oder zwei Vorlegewellen mit Zahnrädern und formschlüssig wirkenden Kupplungen, einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, einer Überholkupplung sowie Steuerelementen, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einem als rein mechanische Leistungsübertragung ausgebildeten Getriebeteil mit einer oder mehreren Gangstufen (I bis IV) ein anderer als hydrodynamisch-mechanische Leistungsübertragung ausgebildeter Getriebteil mit einer oder mehreren Gangstufen (Γ bis IV) und vorgeschaltetem hydrodynamischem Drehmomentwandler (3) angeordnet ist, ein Getriebeteil als Wechselgetriebe mit formschlüssig wirkenden Kupplungen (7; 10) und der andere Getriebeteil als Wechselgetriebe mit formschlüssig wirkenden Kupplungen (13; 14; 15) oder feste Gangstufung ausgebildet ist und zwischen dem rein mechanischen Getriebeteil und der Antriebswelle (1) sowie vor oder nach dem hydrodynamischen Drehmomentwandler (3) sowohl alternativ als auch gemeinsam einschaltbare kraftschlüssig wirkende Kupplungen (2; 14; 16) angeordnet sind.
2. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenrad (T) des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (3) durch eine Überholkupplung (9) mit der Abtriebsseite des Getriebes verbunden ist, wobei die Überholkupplung (9) so angeordnet ist, daß eine Drehmomentübertragung nur vom Turbinenrad (T) zur Abtriebsseite möglich ist.
3. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrodynamische Drehmomentwandler (3) durch dieZahnräder der Abtriebswelle (8) des Getriebes und/oder eine Anpassungsübersetzung (12) im Drehzahlverhältnisseines Turbinenrades (T) zu seinem Pumpenrad (P) derart abgestimmt ist, daß er bei eingeschalteten benachbarten Gangstufen im Bereiche hohen Wirkungsgrades betrieben wird.
4. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsaufnahme des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (3) zur Entlastung der zwischen Motor und mechanischem Getriebeteil angeordneten kraftschlüssig schaltbaren Kupplung (4) die Leistung des Motors für den Fahrzeugantrieb bei Motor-Nenndrehzahl übersteigt.
5. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung der Drehzahl des Turbinenrades (T) des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (3) an die Drehzahl der Abtriebswelle (8) bei Getrieben mit mehr als zwei Gangstufen zwischen dem Turbinenrad (T) des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (3) und der Abtriebswelle (8) Zahntriebe (I' bis IV) unterschiedlicher Übersetzung vorgesehen sind, die mittels formschlüssig wirkender Kupplungen (13 und 15) lastfrei alternativ in den Leistungsfluß einschaltbar sind.
6. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1,3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieformschlüssig wirkenden Kupplungen (2; 4; 16) des mechanischen Getriebeteiles als auch des Getriebeteils mit vorgeschaltetem hydrodynamischem Drehmomentwandler (3) mit Synchronisiereinrichtungen ausgestattet sind.
7. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Betätigungseinrichtungen bzw. Steuereinrichtungen so aufgebaut sind, daß nur jeweils eine der Kupplungen des Getriebes betätigt wird.
8. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssig wirkende Kupplung (4) des mechanischen Getriebeteils als überwiegend geschlossene (beim Schaltvorgang öffnende) und die kraftschlüssig wirkende Kupplung (2; 16) des Getriebeteils mit vorgeschaltetem hydrodynamischem Drehmomentwandler (3) als überwiegend offene (beim Schaltvorgang schließende) Kupplung ausgebildet ist.
9. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssig wirkende Kupplung (4) des mechanischen Getriebeteils als überwiegend geöffnete (beim Schaltvorgang schließende) und die kraftschlüssig wirkende Kupplung (2; 16) des Getriebeteils mit vorgeschaltetem hydrodynamischem Drehmomentwandler (3) als überwiegend geschlossene (beim Gangwechsel öffnende) Kupplung ausgebildet ist.
10. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Leistungszweig mit hydrodynamischem Drehmomentwandler (3) zwischen der Antriebswelle (1) und dem Pumpenrad des Drehmomentwandlers (3) eine Zahnradübersetzung angeordnet werden kann.
11. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Gangstufen für die mechanische Kraftübertragung und eine oder mehrere Gangstufen für die hydrodynamisch-mechanische Kraftübertragung bei eingelegten Gängen vorgesehen sind.