-
Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein
insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmtes Getriebe, bei dem die treibende Welle
entweder über eine ausrückbare Hauptkupplung mit einer Zwischenwelle oder über ein
Strömungsgetriebe mit einer zusätzlichen Welle kuppelbar ist und bei dem. einzelne
Elemente eines Planetenrädergetriebes mit der Zwischenwelle und der zusätzlichen
Welle verbunden sind und mindestens eine Bremse bzw. Einwegkupplung zum Festhalten
von Elementen des Planetenrädergetriebes vorgesehen sind.
-
Gegenüber den bekannten, eine Anzahl verschiedener Schaltmöglichkeiten
bietenden Kraftfahrzeuggetrieben der vorerwähnten Bauart hat sich die Erfindung
zur Aufgabe gestellt, durch zweckentsprechende Ausbildung und Anordnung der Getriebeelemente
dafür Sorge zu tragen, daß mit dem Getriebe neben einem langsamen Rückwärtsgang
ein langsamer erster Vorwärtsgang über das Strömungsgetriebe, ein mittlerer zweiter
Vorwärtsgang auf rein mechanischem Wege und ein dritter direkter Vorwärtsgang zugleich
über das Strömungsgetriebe und auf dem mechanischen Wege schaltbar sind, wobei die
Schaltvorgänge lediglich durch Betätigung von Kupplungen und Bremsen durchführbar
sind, ohne daß der Antrieb der getriebenen Welle unterbrochen zu werden braucht.
Erfindungsgemäß wird dies in der Hauptsache dadurch erreicht, daß die zusätzliche
Welle mit dem Strömungsgetriebe durch eine ausrückbare Kupplung verbindbar ist.
Vorzugsweise ist ferner das Getriebe so ausgebildet, daß die Zwischenwelle mit dem
Planetenräderträger eines ersten Planetenrädersatzes und mit dem Sonnenrad eines
zweiten Planetenrädersatzes und die zusätzliche Welle mit dem Sonnenrad des ersten
Planetenrädersatzes verbunden ist, wobei die zusätzliche Welle durch eine Einwegkupplung
in einer Richtung, die Zwischenwelle durch eine erste Bremse und das Ringrad des
zweiten Planetenrädersatzes durch eine zweite Bremse feststellbar ist.
-
Die durch die Erfindung geschaffene Möglichkeit, die getriebene Welle
im dritten Gang gleichzeitig auf dem mechanischen Wege und über das Strömungsgetriebe
anzutreiben, bietet den Vorteil, daß in diesem schnellsten Gang ein elastischer
Antrieb mit geringen Schlupfverlusten erfolgt, der einerseits einen hohen Wirkungsgrad
ergibt und andererseits infolge der elastischen: Eigenschaften des Strömungsgetriebes
die Verwendung des direkten Ganges unter Bedingungen ermöglicht, die bei rein mechanischem
Antrieb ein Zurückschalten auf einen langsameren Gang erfordern würden. Der auf
hydraulischem Wege schaltbare erste Gang gestattet ein stoßfreies Anfahren, während
der rein mechanisch schaltbare zweite Gang besonders für die Überwindung von Steigungen
und für die Ausnutzung der Bremswirkung des Motors auf Gefällestrecken zweckmäßig
ist und auch einen Schnellstart des Fahrzeuges ermöglicht.
-
Es folgt eine Beschreibung einer beispielsweisen, bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung.
-
Fig. 1 ist ein Längsschnitt des Getriebes gemäß der Erfindung und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Getriebes, die dessen Arbeitsweise erkennen
läßt.
-
In der Zeichnung ist 10 die treibende Welle eines Kraftfahrzeugmotors,
deren. Drehung über ein Planetenrädergetriebe 12 auf eine getriebene Welle 11 übertragen
wird. Das Planetenrädergetriebe 12 kann mit der treibenden Welle 10 entweder abwechselnd
oder gleichzeitig über eine als Reibungskupplung ausgebildete Hauptkupplung 13 oder
ein mit einer Reibungskupplung 15 in Reihe geschaltetes Strömungsgetriebe in Form
eines hydraulischen Drehmomentwandlers 14 verbunden werden. Die Kupplung 13 überträgt
das Drehmoment von der treibenden Welle 10 zum Getriebe 12 über eine Zwischenwelle
16, während der zweite Kraftflußweg zum Getriebe 12 über eine Hohlwelle 18 und eine
zusätzliche Welle 17 verläuft. Die
zusätzliche Welle 17 liegt zwischen
der Kupplung 15 und dem Getriebe 12 und die Welle 18 zwischen dem Drehmomentwandler
14 und der Kupplung 15. Zwischen der Welle 17 und einem Teil des feststehenden Getriebegehäuses
20 ist eine beispielsweise als Klemmkörpergesperre ausgebildete Einwegkupplung 19
vorgesehen, die eine Vorwärtsdrehung der Welle 17 gestattet, jedoch eine Rückwärtsdrehung
dieser Welle verhindert. Für die Abbremsung bestimmter Elemente des Planetenrädergetriebes
12 zu einem noch zu beschreibenden Zweck sind Reibungsbremsen 21 und 22 vorgesehen.
-
Im Getriebegehäuse 20 ist mittels eines Wälzlagers 23 die getriebene
Welle 11 drehbar gelagert. Die Zwischenwelle 16 ist an ihren Enden in den entsprechenden
Enden der treibenden Welle 10 und getriebenen Welle 11 drehbar gelagert.
-
Die treibende Welle 10 weist einen Ringflansch 24 auf, der mit einem
Schwungrad 25 verschraubt ist. Am Schwungrad 25 ist eine ringförmige Kupplungsandrückplatte
26 angeschraubt. Auf die Zwischenwelle 16 ist mit Keilverzahnung eine Kupplungsplatte
27 aufgesetzt, an deren beiden Seiten ringförmige Kupplungsbeläge 28 befestigt sind.
Die Kupplungsbeläge 28 sind zwischen der Kupplungsandrückplatte 26 und einer ringförmigen,
axial beweglichen, als Kolben wirkenden Druckplatte 29 festklemmbar, um die Antriebswelle
10 mit der Zwischenwelle 16 zu kuppeln. Die Kupplungsplatte 27, die Andrückplatte
26 und die Druckplatte 29 bilden die Reibungskupplung 13. Die Kupplungsplatte 27
kann mit geräuschdämpfenden Federn 30 versehen sein. Zum Einrücken der Kupplung
13 wird einer ringförmigen Druckkammer 31 Druckmittel zugeführt, um die als Kolben
wirkende Druckplatte 29 in Richtung auf die Kupplungsplatte 27 zu bewegen.
-
Der hydraulische Drehmomentwandler 14 umfaßt ein Pumpenrad 32, ein
Leitrad 33 und ein Turbinenrad 34. Das Pumpenrad 32 und das Schwungrad 25 sind fest
miteinander verschraubt und bilden eine im wesentlichen dichte Drehmomentwandlerkammer,
welche zum größten Teil mit einer Flüssigkeit, wie hydraulischem Öl oder Schmieröl,
gefüllt ist. Das Leitrad 33 wird von einer feststehenden Hülse 35 getragen. Zwischen
dem Leitrad 33 und einem Teil der Hülse 35 ist eine als Klemmkörpergesperre ausgebildete
Überhol- oder Einwegkupplung 36 angeordnet, die eine Vorwärtsdrehung des Leitrades
33 gestattet, jedoch dessen Rückwärtsdrehung verhindert. Das Turbinenrad 34 ist
mit Keilverzahnung auf die Hohlwelle 18 aufgesetzt.
-
Wie bekannt, bewirkt eine Drehung des Pumpenrades 32 eine Drehung
des Turbinenrades 34 mit erhöhtem Drehmoment, wobei das Leitrad 33 durch die Einwegkupplung
36 an einer Drehung in entgegengesetzter Richtung gehindert wird. Wenn die Drehzahldes
Turbinenrades 34 diejenige des Pumpenrades 32 erreicht, wird, die Richtung des auf
die Schaufeln des Leitrades 33 wirkenden Flüssigkeitsrückdruckes umgekehrt, wodurch
eine Drehung des Leitrades in Vorwärtsrichtung und demzufolge ein Überholen der
Einwegkupplung 36 bewirkt wird. Hierauf arbeitet der Drehmomentwandler 14 als gewöhnliche
Flüssigkeitskupplung, wobei das Pumpenrad 32, das Turbinenrad 34 und das Leitrad.
33 sämtlich mit etwa gleicher Drehzahl umlaufen.
-
Die Reibungskupplung 15 weist ein inneres, mit Keilverzahnung auf
die Hohlwelle 18 aufgesetztes Kupplungsglied 37 und eine äußere Trommel 38 auf,
die mittels Keilverzahnung auf eine Kupplungsandrückplatte 39 aufgesetzt ist, welche
ihrerseits mit Keilverzahnung auf der zusätzlichen Welle 17 sitzt. Das innere Kupplungsglied
37 besitzt eine Anzahl durch Keilverzahnung mit ihm verbundener ringförmiger Kupplungsplatten
40, welche auf ihren beiden Seiten Kupplungsbeläge 41 tragen. Zwischen den Kupplungsplatten
40 sind Kupplungsscheiben 42 angeordnet, die mit Keilverzahnung in die Trommel 38
eingesetzt sind. In der Trommel 38 ist ein ringförmiger Kolben 43 angeordnet, welcher
dazu dient, die Scheiben 42 und die Platten 40 gegen die Andrückplatte 39 festzuklemmen,
um die Kupplung 15 einzurücken, wenn in eine zwischen dem Kolben und einer radialen
Innenfläche der Trommel 38 gebildete ringförmige Druckkammer 44 Druckmittel
eingeführt wird. In der Trommel 38 sind Druckfedern 45 angeordnet, die den Kolben
43 in die Kupplungsausrückstellung drücken, wenn der vom Druckmittel ausgeübte Druck
nachläßt.
-
Das Planetenrädergetriebe 12 umfaßt zwei Getriebesätze 47 und 48.
Der Getriebesatz 47 besteht aus einem durch Zähne 50 der zusätzlichen Welle 17 gebildeten
Sonnenrad 49, einem innenverzahnten Ringrad 51 und einem Planetenräderträger 52,
an welchem mehrere mit dem Sonnenrad 49 kämmende Planetenräder 53 sowie mehrere
mit den Planetenrädern 53 und dem Ringrad 51 im Eingriff stehende Planetenräder
54 drehbar angeordnet sind. Der Getriebesatz 48 umfaßt ein durch eine Außenverzahnung
56 einer Verlängerungshülse des Planetenräderträgers 52 gebildetes Sonnenrad 55,
ein innenverzahntes Ringrad 57 und einen Planetenradträger 58, an welchem ein mit
dem Sonnenrad 55 und dem Ringrad 57 kämmendes Planetenrad 59 drehbar angeordnet
ist. Der Planetenradträger 58 ist fest mit der getriebenen Welle 11 verbunden und
kann, wie dargestellt, aus einem Stück mit dieser Welle bestehen. Der Planetenräderträger
52 und das Sonnenrad 55 sind mittels Keilverzahnung 60 auf die Zwischenwelle 16
aufgesetzt. Das Ringrad 51 ist mittels eines an dem Planetenradträger 58 vorgesehenen,
in die Innenverzahnung des Ringrades eingreifenden Fortsatzes 61 fest mit der getriebenen
Welle 11 verbunden.
-
Die Reibungsbremse 21 umfaßt ein ringförmiges Bremsband 62, an dessen
Innenseite ein Bremsbelag 63 befestigt ist. Das Band 62 kann durch bekannte Mittel,
z. B. einen nicht dargestellten hydraulischen Zylinder, gegen den äußeren Umfang
einer als Verlängerung des Planetenräderträgers 52 ausgebildeten Bremstrommel 64
angezogen werden, um den Planetenräderträger abzubremsen.
-
Die Reibungsbremse 22 umfaßt ein ringförmiges Bremsband 65, an dessen
Innenfläche ein Bremsbelag 66 befestigt ist. Das Bremsband 65 kann gegen den äußeren
Umfang einer Bremstrommel 67 angezogen werden, welche fest mit dem Ringrad
57 verbunden ist. Durch Anziehen der Bremse 22 wird somit das Ringrad 57 abgebremst.
-
Als Druckmittelquellen für die Schmierung der beweglichen Teile des
Getriebes sowie für die Zufuhr von Druckmittel zur Betätigung der verschiedenen
Kupplungen und Bremsen sind zwei Pumpen, 68 und 70 vorgesehen. Die Druckmittelpumpe
68 wird von der Antriebswelle 10 über das Schwungrad 25, das Pumpenrad 32 und eine
fest mit dein Pumpenrad 32
verbundene Hülse 69 angetrieben. Die Druckmittelpumpe
70 wird von der getriebenen Welle 11 angetrieben.
-
Ein langsamer Vorwärtsgang zwischen der treibenden Welle 10 und der
getriebenen Welle 11 wird
durch Einrücken der Reibungskupplung 15
und Anziehen der Reibungsbremse 21 erzielt: Der Antrieb erfolgt über das Schwungrad
25, den hydraulischen Drehmomentwandler 14, die Hohlwelle 18, die Reibungskupplung
15, die zusätzliche Welle 17, das Sonnenrad 49, die Planetenräder 53 und 54 und
das über den Planetenradträger 58 fest mit der getriebenen Welle 11 verbundene Ringrad
51. In diesem ersten Gang wirkt der von der Reibungsbremse 21 festgehaltene Planetenräderträger
52 als festes Widerlager, so daß über den Planetenrädergetriebesatz 47 ein Antrieb
der getriebenen Welle 11 mit wesentlich verringerter Drehzahl erzielt wird. Da der
Antrieb über den hydraulischen Drehmomentwandler erfolgt, steht eine veränderliche
weitere Erhöhung des Drehmomentes zur Verfügung.
-
Ein mittlerer Vorwärtsgang wird durch Einrücken der Reibungskupplung
13, Ausrücken der Kupplung 15 und Lösen der Bremse 21 erzielt. In diesem zweiten
Gang erfolgt der Antrieb rein mechanisch über die Hauptkupplung 13, die Zwischenwelle
16, den Planetenräderträger 52, die Planetenräder 53 und 54 und das Ringrad 51 zur
getriebenen Welle 11. Bei einer Drehung des Planetenräderträgers 52 in Vorwärtsrichtung
hat das Sonnenrad 49 auf Grund des durch den Getriebesatz 47 auf das Sonnenrad übertragenen
Widerstandes der getriebenen Welle 11 das Bestreben, sich in Gegenrichtung zu drehen.
Die Einwegkupplung 19 tritt hierdurch in Eingriff und verhindert eine gegenläufige
Umdrehung des Sonnenrades 49, so daß dieses als festes Widerlager wirkt und das
Ringrad, 51 mit Untersetzung in Vorwärtsrichtung angetrieben wird. Die getriebene
Welle 11 wird daher im mittleren zweiten Gang mit größerer Drehzahl angetrieben
als im langsamen ersten Gang.
-
Ein schneller Vorwärtsgang wird durch Einrücken der Reibungskupplung
15 erzielt, wobei die Reibungskupplung 13 eingerückt bleibt. Die treibende Welle
10 treibt dann weiterhin den Planetenräderträger 52 über die Zwischenwelle 16, gleichzeitig
wird jedoch das Sonnenrad 49 über den hydraulischen Drehmomentwandler 14 und die
Reibungskupplung 15 bei überholender Einwegkupplung 19 in Vorwärtsrichtung angetrieben.
Da das Sonnenrad 49 mit im wesentlichen gleicher Drehzahl wie der Planetenräderträger
52 angetrieben wird, ist der Getriebesatz 47 gesperrt, so daß sich ein im wesentlichen
direkter dritter Gang ergibt. Es ist ersichtlich, daß in diesem dritten Gang zwei
parallele Kraftflußwege vorhanden sind, deren einer über die Zwischenwelle 16 und
deren anderer über den Drehmomentwandler und die zusätzliche Welle 17 verläuft.
-
Wenn beispielsweise die Ringräder 51 und 57 mit 51 Zähnen und die
Sonnenräder 49 und 55 mit 21 Zähnen versehen sind, beträgt das Übersetzungsverhältnis
des ersten Vorwärtsganges 2428 : 1000, dasjenige des zweiten. Ganges 1700 :1000
und dasjenige des dritten Ganges im wesentlichen 1000 : 1000. Bei der angenommenen
Zähnezahl der Zahnräder ergibt sich im dritten Gang ein Kraftfluß, der annähernd
zu 59% mechanisch und zu -11% hydraulisch ist. Das vom hydraulischen Drehmomentwandler
im dritten Gang übertragene Drehmoment ist im Verhältnis zu dem auf rein hydraulischem
Wege übertragenen Drehmoment wesentlich verringert, so daß der Schlupf, die erzeugte
Wärme und der sich hieraus ergebende Leistungsverlust herabgesetzt werden, während
andererseits die drehmomentsteigernde Wirkung des Drehmomentwandlers zum Teil beibehalten
wird, um in diesem Gang für die Bewältigung erhöhter Belastungen ein verstärktes
Drehmoment zu gewährleisten.
-
Durch Ausrücken der Hauptkupplung 13 und Anziehen der Reibungsbremse
22 bei eingerückter Kupplung 15 und gelöster Bremse 21 wird das Getriebe: auf Rückwärtsgang
umgeschaltet. Der Kraftfluß verläuft sodann über den Drehmomentwandler 14, die Hohlwelle
18, die Reibungskupplung 15, die zusätzliche Welle 17, das Sonnenrad 49, die Planetenräder
53 und 54, das Ringrad 51, den Planetenradträger 58 und das Planetenrad 59. Da das
Sonnenrad 55 und der Planetenräderträger 52 fest verbunden sind und das Ringrad
57 als festes Widerlager wirkt, wird dem Planetenradträger 58 und der Abtriebswelle
11 ein stark untersetzter Antrieb in rückläufiger Richtung erteilt.
-
Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Planetengetriebe läßt sich im
Rückwärtsgang ein etwas langsamerer Antrieb erzielen als im langsamen Vorwärtsgang.
Wenn beispielsweise, wie im obigen Beispiel erwähnt, jedes der beiden Ringräder
51 und 57 mit 51 Zähnen und jedes der beiden Sonnenräder 49 und 55 mit 21 Zähnen
versehen ist, ergibt sich im Rückwärtsgang ein Übersetzungsverhältnis von 2472 :
1000, also ein etwas langsamerer Antrieb als im langsamen Vorwärtsgang. Es ist ohne
weiteres ersichtlich, daß diese niedrigere Drehzahl im Rückwärtsgang wünschenswert
ist, obwohl sie sich gewöhnlich in einem Planetengetriebesatz nicht erzielen läßt.
-
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß durch die Erfindung
ein Getriebe geschaffen ist, bei welchem sowohl für den langsamen Vorwärtsgang als
auch für den Rückwärtsgang ein hydraulischer Antrieb vorgesehen ist, der über ein
Planetenrädergetriebe erfolgt, wobei sich im Rückwärtsgang eine niedrigere Drehzahl
der getriebenen Welle ergibt als im langsamen Gang. Der mittlere Vorwärtsgang ist
ein vollmechanischer Antrieb, während der schnelle Vorwärtsgang ein Übersetzungsverhältnis
von im wesentlichen 1 : 1 aufweist, wobei zwei Kraftflußwege - ein mechanischer
und ein hydraulischer - vorgesehen sind. Hierdurch werden die Schlupfverluste eines
rein hydraulischen Antriebs im schnellen Gang wesentlich verringert, während die
elastische Wirkung des Strömungsgetriebes beibehalten wird. Außerdem kann, da ausschließlich
Reibungskupplungen und -bremsen verwendet werden, das Schalten sämtlicher Gänge
erfolgen, ohne daß der Antrieb der getriebenen Welle unterbrochen zu werden braucht.