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Die
Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für Kraftfahrzeuge, umfassend
ein schaltbares Hauptgetriebe sowie ein zusätzliches, im Antriebsstrang
angeordnetes schaltbares Reduktionsgetriebe.
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Insbesondere
bei Geländefahrzeugen
und anderen Nutzfahrzeugen ist dem mehrstufigen Hauptgetriebe ein
im Allgemeinen einstufiges Reduktionsgetriebe zugeordnet, um einerseits
im Antriebsmodus das Antriebsdrehmoment zu erhöhen und andererseits eine größere Drehzahlspreizung
zu erreichen. Über
das Reduktionsgetriebe können
alle mit dem Hauptgetriebe schaltbaren Gangstufen nochmals untersetzt
werden. Das ermöglicht
beispielsweise ein extremes Langsamfahren bei Leerlaufdrehzahl des
Antriebsmotors und eine Erhöhung
der Motordrehzahl im Schubbetrieb, um beispielsweise ein ausreichendes
Bremsmoment im Gefälle
zu erhalten. Insbesondere als Automatikgetriebe ausgebildeten Hauptgetrieben
ist häufig
ein hydrodynamischer Drehmomentwandler vorgeordnet, welcher als
Anfahraggregat dient, und welcher eine Drehmomentsteigerung ermöglicht sowie
eine Schwingungsdämpfung
bewirkt.
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Das
Reduktionsgetriebe ist dem Hauptgetriebe üblicherweise funktional und
räumlich
nachgeordnet, so dass sich bei einer derartigen Getriebeanordnung
der axial notwendige Bauraum gegenüber einer Getriebeanordnung
ohne Reduktionsgetriebe entsprechend vergrößert. Außerdem ist das Bauvolumen eines
dem Hauptgetriebe nachgeordneten Reduktionsgetriebes verhältnismäßig groß, da das Drehmomentniveau
hinter dem im Allgemeinen ins Langsame untersetzenden Hauptgetriebe
(d. h. außer
bei einer direkten Gangstufe oder einer Overdrive-Gangstufe) größer als
vor dem Hauptgetriebe ist.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Getriebeanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art
zu schaffen, bei der das Reduktionsgetriebe ein möglichst
geringes Bauvolumen aufweist und weitgehend bauraumneutral angeordnet
ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruches,
während
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den
Unteransprüchen
entnehmbar sind.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Anordnung
des Reduktionsgetriebes vor dem Hauptgetriebe dieses in einem niedrigeren Drehmomentniveau
arbeitet und dementsprechend leichter sowie kleiner ausgeführt werden
kann.
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Demnach
geht die Erfindung aus von einer Getriebeanordnung für Kraftfahrzeuge,
umfassend ein schaltbares Hauptgetriebe sowie ein zusätzliches,
im Antriebsstrang angeordnetes schaltbares Reduktionsgetriebe. Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist dabei vorgesehen, dass das Reduktionsgetriebe
funktional, also antriebstechnisch, vor dem Hauptgetriebe angeordnet
ist.
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Das
Hauptgetriebe weist üblicherweise
mehrere schaltbare Gangstufen auf, die bis auf eine direkte Gangstufe
eine Untersetzung ins Langsame darstellen, so dass das Drehmomentniveau
hinter dem Hauptgetriebe im Allgemeinen größer als das vor dem Hauptgetriebe
ist. Aus diesem Grund kann, wie bereits weiter vorne erwähnt wurde,
ein vor dem Hauptgetriebe angeordnetes Reduktionsgetriebe für ein geringeres
Drehmomentniveau ausgelegt werden als ein hinter dem Hauptgetriebe
angeordnetes Reduktionsgetriebe. Diese Maßnahme bewirkt demnach bereits
eine Bauraumverringerung für
die Getriebeanordnung.
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Für den Fall,
dass dem Hauptgetriebe ein hydraulischer Drehmomentwandler vorgeschaltet
ist, ist gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Reduktionsgetriebe
antriebstechnisch zwischen dem Drehmomentwandler und dem Hauptgetriebe
angeordnet sowie räumlich in eine
den Drehmomentwandler aufnehmende Wandlerglocke integriert ist.
Es hat sich gezeigt, dass bei den üblichen Wandlerbauarten der
in der Wandlerglocke zur Verfügung
stehende Bauraum noch den Einbau zusätzlicher Maschinenelemente
zulässt,
so dass bei einer Nutzung dieses bisher nicht genutzten Bauraumes
durch das Reduktionsgetriebe weiterer Bauraum für die gesamte Getriebeanordnung
eingespart werden kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Reduktionsgetriebe
als zum Drehmomentwandler koaxiales Planetengetriebe ausgebildet,
dessen Sonnenrad mit der Eingangswelle des Reduktionsgetriebes verbunden
ist, dessen Planetenträger
mit der Ausgangswelle des Reduktionsgetriebes verbunden ist, und
dessen Hohlrad wahlweise mit dem Planetenträger oder mit einer drehfesten Struktur
der Getriebeanordnung kuppelbar ist.
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Wie
allgemein bekannt ist und deshalb nicht im Einzelnen dargelegt werden
muss, ist bei einem Planetengetriebe bei angetriebenen Sonnenrad
und festgehaltenem Hohlrad über
den drehenden Planetenträger
eine Untersetzung zu realisieren, wobei das Übersetzungsverhältnis von
der Auslegung des Planetengetriebes abhängt. Bei festgehaltenem Hohlrad
wirkt das Planetengetriebe demnach als Reduktionsgetriebe. Wenn
das Hohlrad von der drehfesten Struktur der Getriebeanordnung entkoppelt und
mit dem Planetenträger
gekoppelt wird, dann läuft
das Planetengetriebe ”im
Block” um,
d. h. es findet keine Untersetzung und damit auch keine Drehzahlreduktion
statt.
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Im
Allgemeinen hat ein hydraulischer Drehmomentwandler auch eine Funktion
als Schwingungsdämpfer.
Wenn jedoch der hydraulische Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung überbrückt werden
kann, ist dem Drehmomentwandler üblicherweise
ein Torsionsdämpfer
nachgeordnet. In diesem Fall ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass
das Reduktionsgetriebe antriebstechnisch zwischen dem Torsionsdämpfer und
dem Hauptgetriebe angeordnet ist.
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Eine
besonders günstige
konstruktive Lösung
ergibt sich dann, wenn gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Planetengetriebe radial
innerhalb des Bauraumes der Wandlerräder des hydraulischen Drehmomentwandlers
angeordnet ist, wie an einem Ausführungsbeispiel noch genauer dargelegt
wird.
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Die
Erfindung lässt
sich anhand eines Ausführungsbeispiels
weiter erläutern.
Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt
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1 schematisch
eine Getriebeanordnung mit einem hydraulischen Drehmomentwandler,
einem Torsionsdämpfer
sowie einem Reduktionsgetriebe, und
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2 einen
Teil-Längsschnitt
durch eine Getriebeanordnung mit einem Aufbau gemäß der 1.
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Die
in 1 sehr schematisch dargestellte Getriebeanordnung 2 umfasst
in an sich bekannter Weise einen funktional hinter einem Antriebsmotor 4 angeordneten
hydraulischen Drehmomentwandler 6, einen diesem nachgeordneten
Torsionsdämpfer 8 sowie
ein diesem nachgeordnetes schaltbares Hauptgetriebe 10.
Das Pumpenrad 12 des Drehmomentwandlers 6 ist
mit dem Antriebsmotor 4 drehgekoppelt, während das
Turbinenrad 14 mit dem Torsionsdämpfer 8 antriebsverbunden
ist. Ein zwischen dem Pumpenrad 12 und dem Turbinenrad 14 angeordnetes
Leitrad 16 ist mit einer drehfesten Struktur 18 der
Getriebeanordnung verbunden, auf der auch das Pumpenrad 12 mittels
eines Drehlagers 20 gelagert und die Betätigung eines
Reduktionsgetriebes integriert ist, welches nachfolgend beschrieben
wird.
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Zwischen
dem Torsionsdämpfer 8 und
dem Hauptgetriebe 10 ist ein als Planetengetriebe ausgebildetes
Reduktionsgetriebe 22 angeordnet. Das Sonnenrad 24 ist über eine
Eingangswelle 26 mit dem Torsionsdämpfer 8 verbunden
und wird über
diese Eingangswelle 26 angetrieben. Der mehrere Planetenräder 28 tragende
Planetenträger 30 ist
mit der Ausgangswelle 32 des Reduktionsgetriebes verbunden,
welche zugleich die Eingangswelle für das Hauptgetriebe 10 darstellt.
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Das
Hohlrad 34 des Reduktionsgetriebes 22 kann über eine
Schaltkupplung 35 (siehe 2) wahlweise
mit der drehfesten Struktur 18 der Getriebeanordnung oder
mit dem Planetenträger 30 gekuppelt
werden. Wenn das Hohlrad 34 mit der drehfesten Struktur 18 gekuppelt
ist, dann werden die Planetenräder 28 durch
das Sonnenrad 24 angetrieben und wälzen sich am Hohlrad 34 ab,
wobei der Planetenträger 30 eine
ins Langsame untersetzte Drehbewegung durchführt, die dann über das
Getriebe 10 entsprechend der Anzahl der vorhandenen Gangstufen gespreizt
werden kann. Wenn das Hohlrad 34 dagegen mit dem Planetenträger 30 gekuppelt
wird, dann läuft
das gesamte Planetengetriebe im Block um, d. h. die Ausgangsdrehzahl
der Ausgangswelle 32 ist gleich der Eingangsdrehzahl der
Eingangswelle 26, so dass keine Drehzahlreduktion stattfindet.
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Mit
dem Pumpenrad 12 ist über
eine Getriebeabzweigung 38 eine Ölpumpe 40 für das Hauptgetriebe 10 antriebsverbunden.
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2 zeigt
eine konstruktive Ausgestaltung der Getriebeanordnung der 1 im
Bereich des Drehmomentwandlers 6. Man erkennt das mit einem hier
nicht dargestellten Antriebsmotor 4 verbundene Pumpenrad 12,
das mit dem Torsionsdämpfer 8 verbundene
Turbinenrad 14 und das mit der drehfesten Struktur 18 verbundene
Leitrad 16.
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Der
Torsionsdämpfer 8 sitzt
drehfest auf der Eingangswelle 26, die ihrerseits mit dem
Sonnenrad 24 des als Planetengetriebe ausgebildeten Reduktionsgetriebes 22 verbunden
ist. Mehrere Planetenräder 28 sind
frei drehbar an dem Planetenträger 30 angeordnet,
welcher drehfest mit der Ausgangswelle 32 verbunden ist.
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Das
Hohlrad 34 kann über
eine schematisch dargestellte Schaltkupplungseinrichtung 35 wahlweise
mit der drehfesten Struktur 18 oder mit dem Planetenträger 30 gekuppelt
werden, wobei im ersteren Fall die Drehzahl der Eingangswelle 26 in
eine langsamere Drehzahl der Ausgangswelle 32 untersetzt wird,
und im letzteren Fall jedoch keine Drehzahlreduktion erfolgt, wie
weiter vorne beschrieben wurde.
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Wie 2 erkennen
lässt,
ist das Reduktionsgetriebe 22 innerhalb der den Drehmomentwandler 6 aufnehmenden
Wandlerglocke 36 und im Wesentlichen radial innerhalb des
Bauraumes der Wandlerräder,
d. h. des Pumpenrades 12 und des Turbinenrades 14 angeordnet,
wodurch gegenüber bekannten
Konstruktionen axialer Bauraum eingespart wird.
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Die
Betätigung
erfolgt in der Weise, dass bei einer Anforderung zum Einlegen der
Reduktionsstufe zunächst
das Hauptgetriebe in seine Neutralstellung geschaltet und das Motormoment
so weit wie möglich reduziert
wird. Danach wird die jetzt lastfreie Schaltkupplung 35 in
ihre Neutralstellung gebracht und im Hauptgetriebe 10 ein
passender Gang geschaltet. Im Zugbetrieb wird ein etwas zu niedriger
Gang gewählt und
mittels eines positiven Motoreingriffs synchronisiert. Im Schubbetrieb
wird ein etwas zu hoher Gang gewählt
und mittels eines Bremseingriffs synchronisiert. Anschließend wird
die Schaltkupplung 35 eingeschoben, und die Durchführung des
Schaltbefehls wird dem Fahrer bestätigt.
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Das
Herausnehmen eines Getriebegangs geschieht in analoger Weise, wobei
jedoch immer mit positivem Motoreingriff synchronisiert wird.
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- 2
- Getriebeanordnung
- 4
- Antriebsmotor
- 6
- Hydraulischer
Drehmomentwandler
- 8
- Torsionsdämpfer
- 10
- Hauptgetriebe
- 12
- Pumpenrad
- 14
- Turbinenrad
- 16
- Leitrad
- 18
- Drehfeste
Struktur
- 20
- Drehlager
- 22
- Reduktionsgetriebe
- 24
- Sonnenrad
- 26
- Getriebe-Eingangswelle
- 28
- Planetenräder
- 30
- Planetenträger
- 32
- Getriebe-Ausgangswelle
- 34
- Hohlrad
- 35
- Schaltkupplung
- 36
- Wandlerglocke
- 38
- Getriebeabzweigung
- 40
- Ölpumpe