DE102015217268A1

DE102015217268A1 - Getriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE102015217268A1
Application number: DE102015217268.6A
Authority: DE
Inventors: Norman Regenscheit
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-16

Abstract

Ein Getriebe weist einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (1) mit einer Überbrückungskupplung (34) auf, wobei koaxial zum Drehmomentwandler (1) eine Lamellenkupplung (28) angeordnet ist, wobei die Überbrückungskupplung (34) nur dann im Schließsinne betätigt wird, wenn die Lamellenkupplung (28) geschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Die DE10330159A1 und die DE10330157A1 offenbaren ein Getriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, bei welchem die Kupplung für den Rückwärtsgang bzw. dessen Drehachse koaxial zur Drehachse des hydrodynamischen Drehmomentwandlers angeordnet ist. Die weiteren Kupplungen, wie Schaltkupplungen zum Schalten der unterschiedlichen Gänge sowie die Fahrtrichtungskupplung für die Fahrtrichtung Vorwärts sind beabstandet zur Drehachse des hydrodynamischen Drehmomentwandlers angeordnet, wobei auf jeder Welle nur eine einzige Kupplung angeordnet ist. Derartige Getriebe werden beispielsweise in Arbeitsmaschinen wie Baggerlader oder Telehandler eingesetzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler für eine Arbeitsmaschine, wie beispielsweise einen Baggerlader oder Telehandler zu schaffen, welches über eine ausreichende Lebensdauer und einen guten Wirkungsgrad verfügt.
Die Aufgabe wird mit einem auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen Getriebe mit einem Drehmomentwandler gelöst.
Erfindungsgemäß weißt das Getriebe einen hydrodynamischen Drehmomentwandler auf, dessen Drehachse koaxial zur Drehachse einer Lamellenkupplung angeordnet ist, wobei die Lamellenkupplung eine Kupplung für eine Vorwärtsfahrtrichtung ist. Der hydrodynamische Drehmomentwandler weißt eine Überbrückungskupplung auf, mittels welcher die Welle des Pumpenrades mit der Welle des Turbinenrades verbindbar ist. Bei der Betätigung der Überbrückungskupplung im Schließsinne ist die Welle des Pumpenrades mit der Welle des Turbinenrades drehfest verbunden. Die Überbrückungskupplung ist nur dann im Schließsinne betätigbar, wenn die Lamellenkupplung, welche koaxial zum Drehmomentwandler angeordnet ist, im Schließsinne betätigt ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Lamellenkupplung vor Überhitzung zu schützen, da die Lamellenkupplung durch das Schmiermittel gekühlt wird, welches zur Betätigung der Überbrückungskupplung verwendet wird. Ist die Überbrückungskupplung im Schließsinne betätigt, so erhält die Lamellenkupplung wenig Schmiermittel, ist die Überbrückungskupplung jedoch im Öffnungssinne betätigt, erhält die Lamellenkupplung ausreichend Schmiermittel.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Turbinenwelle als Hohlwelle ausgebildet, wobei in dieser Hohlwelle die Welle für den Nebenabtrieb angeordnet ist und somit im Spalt zwischen Nebenabtriebswelle und Turbinenwelle das Schmiermittel zum Betätigen der Überbrückungskupplung geführt werden kann. Da die Lamellenkupplung oder zumindest mittelbar ein Bauteil der Lamellenkupplung drehfest mit der Turbinenwelle verbunden ist, besteht die Möglichkeit durch Bohrungen in der Turbinenwelle einen Teil dieses Betätigungsschmiermittels durch diese Bohrungen zur Lamellenkupplung zu leiten, um diese zu schmieren und zu kühlen. Dieser Schmiermittelstrom im Spalt ist jedoch abhängig vom Betätigungszustand der Überbrückungskupplung, wodurch in Abhängigkeit dieses Betätigungszustandes der Überbrückungskupplung auch der Schmiermittelstrom durch die Bohrungen zur Lamellenkupplung unterschiedlich ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Lamellenkupplung nur in geöffnetem Zustand die größere Kühl- und Schmiermittelmenge benötigt, im geschlossenen Zustand die Lamellenkupplung jedoch mit der geringeren Kühl- und Schmiermittelmenge auskommt. Somit wird die Überbrückungskupplung nur dann geschlossen, wenn die Lamellenkupplung im Schließsinne betätigt ist. Dadurch wird ein Überhitzen der Lamellenkupplung verhindert.
Ist das Getriebe als Gruppengetriebe ausgeführt, so kann die Überbrückungskupplung nur ab dem vierten Gang im Schließsinne betätigt werden, da im vierten Gang, im fünften Gang und im sechsten Gang die Lamellenkupplung geschlossen ist. Ist das Getriebe als Splittergetriebe ausgeführt, so kann die Überbrückungskupplung nur im sechsten Gang geschlossen werden.
Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.
Es zeigen:
1 den schematischen Getriebeaufbau; und
2 die Anordnung der Räder des Getriebeaufbaus nach 1.
Die 1 zeigt einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 1, welcher die Turbinenwelle 2 antreibt, wobei die Turbinenwelle 2 als Hohlwelle ausgebildet ist, um eine Welle 3 für einen Nebenabtrieb durch das Getriebe hindurchzuführen. Der hydrodynamische Drehmomentwandler 1 weist ein Pumpenrad 32 und ein Turbinenrad 33 auf, wobei das Pumpenrad 32 mittels einer Überbrückungskupplung 34 mit dem Turbinenrad 33 verbindbar ist. Die Überbrückungskupplung 34 kann so angeordnet sein, dass das Pumpenrad 32 unmittelbar mit dem Turbinenrad 33 verbindbar ist, es besteht jedoch auch die Möglichkeit die Überbrückungskupplung 34 so anzuordnen, dass das Pumpenrad 32 mittelbar mit dem Turbinenrad 33 verbindbar ist. Zwischen der Welle 3 und der Turbinenwelle 2 ist ein Spalt 35 angeordnet, durch welchen Schmier- und Kühlmittel gefördert wird, wodurch die Überbrückungskupplung entweder im Öffnungssinne oder im Schließsinne ansteuerbar ist. Die Turbinenwelle 2 weißt im Bereich 36 Bohrungen auf, wodurch das Kühl- und Schmiermittel aus dem Spalt 35 zur Lamellenkupplung 28 gelangt. Die Lamellenkupplung 28 kann als vierte Gangkupplung ausgeführt sein, es besteht jedoch auch die Möglichkeit die Lamellenkupplung 28 als Vorwärtsfahrtkupplung auszubilden. Die Lamellenkupplung 28 wird jedoch immer als Kupplung für eine Vorwärtsfahrt verwendet. Vorzugsweise wird die Überbrückungskupplung 34 erst bei höheren Geschwindigkeiten geschlossen. Die Pumpenwelle 37 ist mit einem Antriebsmotor, vorzugsweise ein Verbrennungsmotor, verbindbar. Auf der Seite des Getriebes, an welchem der Nebenabtrieb 38 angeordnet ist, ist eine Schmiermittelpumpe angeordnet, wodurch die weiteren Kupplungen 11, 14, 17, 21, 27 und 31 direkt von dieser Pumpe mit Schmiermittel versorgt werden können, wobei jedoch die Lamellenkupplung 36 nur über den Spalt 35 mit Schmiermittel versorgt werden kann.
Ein erstes Zahnrad 4 ist als Festrad ausgebildet und drehfest mit der Turbinenwelle 2 verbunden. Ein zweites Zahnrad 5 ist als Festrad ausgebildet und drehfest mit der Turbinenwelle 2 verbunden. Ein drittes Zahnrad 6 ist als Festrad ausgebildet und drehfest mit einer ersten Welle 7 verbunden. Das vierte Zahnrad 8 ist als Losrad ausgebildet und auf der zweiten Welle 9 angeordnet und kämmt mit dem zweiten Zahnrad 5. Das erste Zahnrad 4 kämmt mit dem dritten Zahnrad 6. Das fünfte Zahnrad 10 ist als Losrad ausgebildet und auf der ersten Welle 7 angeordnet. Über die Kupplung für Rückwärtsfahrt 11 lässt sich das fünfte Zahnrad 10 mit dem dritten Zahnrad 6 drehfest verbinden. Das sechste Zahnrad 12 ist auf der zweiten Welle 9 angeordnet und als Festrad ausgebildet. Festrad bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Zahnrad drehfest mit der Welle verbunden ist. Losrad bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Zahnrad drehbar auf der Welle angeordnet ist. Das sechste Zahnrad 12 kämmt mit dem fünften Zahnrad 10 und gleichzeitig mit dem siebten Zahnrad 13. Die Kupplung für Vorwärtsfahrt 14 verbindet im geschlossenen Zustand das sechste Zahnrad 12 mit dem vierten Zahnrad 8. Das achte Zahnrad 15 ist als Festrad ausgebildet und kämmt mit dem sechsten Zahnrad 12 und ist auf der dritten Welle 18 angeordnet. Das neunte Zahnrad 16 ist als Losrad ausgebildet und auf der dritten Welle 18 angeordnet. Über die erste Gangkupplung 17 ist das achte Zahnrad 15 mit dem neunten Zahnrad 16 verbindbar. Das zehnte Zahnrad 19 ist als Losrad ausgebildet und auf der Abtriebswelle 22 angeordnet. Das elfte Zahnrad 20 ist als Festrad ausgebildet und auf der Abtriebswelle 22 angeordnet. Über die zweite Gangkupplung 21 ist das zehnte Zahnrad 19 mit dem elften Zahnrad 20 verbindbar. Das dreizehnte Zahnrad 24 kämmt mit dem zwölften Zahnrad 23 und ist auf der vierten Welle 25 als Losrad angeordnet. Das vierzehnte Zahnrad 26 ist als Festrad ausgebildet und auf der vierten Welle 25 angeordnet. Über die dritte Gangkupplung 27 ist das vierzehnte Zahnrad 26 mit dem dreizehnten Zahnrad 24 verbindbar. Über die Lamellenkupplung 28 ist das siebte Zahnrad 13 mit dem ersten Zahnrad 4 verbindbar. Optional besteht die Möglichkeit das fünfzehnte Zahnrad 29, welches als Losrad ausgebildet ist, auf der weiteren Abtriebswelle 30 anzuordnen. Das fünfzehnte Zahnrad 29 kämmt mit dem zwölften Zahnrad 23 und ist über die Kupplung 31 mit der weiteren Abtriebswelle 30 verbindbar. Um die Gänge in Vorwärtsfahrtrichtung zu schalten, kann entweder die Kupplung für Vorwärtsfahrt 14 im Schließsinne betätigt werden und die Lamellenkupplung 28 und die Kupplung für Rückwärtsfahrt 11 im Öffnungssinne betätigt werden, wodurch Leistung vom zweiten Zahnrad 5 über das vierte Zahnrad 8 zum sechsten Zahnrad 12 gelangt oder es kann die Lamellenkupplung 28 im Schließsinne und die Kupplung für Rückwärtsfahrt 11 und die Kupplung für Vorwärtsfahrt 14 im Öffnungssinne betätigt werden, so dass Leistung von der Turbinenwelle 2 über die Lamellenkupplung 28 zum siebten Zahnrad 13 und von dort zum sechsten Zahnrad 12 gelangt. Um einen Gang für die Rückwärtsfahrt zu schalten, wird die Kupplung für Rückwärtsfahrt 11 im Schließsinne betätigt und die Lamellenkupplung 28 und die Kupplung für Vorwärtsfahrt 14 im Öffnungssinne betätigt. Dabei gelangt Leistung vom ersten Zahnrad 4 über das dritte Zahnrad 6 zum fünften Zahnrad 10 und von dort zum sechsten Zahnrad 12. Die weiteren Gänge sind durch jeweiliges Schalten der ersten Gangkupplung 17, der zweiten Gangkupplung 21 oder der dritten Gangkupplung 27 möglich.
Ist das Getriebe als Gruppengetriebe ausgeführt, so sind folgende Kupplungen zum Schalten der Gänge geschlossen

1. Gang vorwärts: Kupplung für Vorwärtsfahrt 14 + erste Gangkupplung 17
2. Gang vorwärts: Kupplung für Vorwärtsfahrt 14 + zweite Gangkupplung 21
3. Gang vorwärts: Kupplung für Vorwärtsfahrt 14 + dritte Gangkupplung 27
4. Gang vorwärts: Lamellenkupplung 28 + erste Gangkupplung 17
5. Gang vorwärts: Lamellenkupplung 28 + zweite Gangkupplung 21
6. Gang vorwärts: Lamellenkupplung 28 + dritte Gangkupplung 27

Im 4. Gang, 5. Gang und 6. Gang kann die Überbrückungskupplung 34 geschlossen werden.
Ist das Getriebe als Splittergetriebe ausgeführt, so sind folgende Kupplungen zum Schalten der Gänge geschlossen:

1. Gang vorwärts: Kupplung für Vorwärtsfahrt 14 + erste Gangkupplung 17
2. Gang vorwärts: Lamellenkupplung 28 + erste Gangkupplung 17
3. Gang vorwärts: Kupplung für Vorwärtsfahrt 14 + zweite Gangkupplung 21
4. Gang vorwärts: Lamellenkupplung 28 + zweite Gangkupplung 21
5. Gang vorwärts: Kupplung für Vorwärtsfahrt 14 + dritte Gangkupplung 27
6. Gang vorwärts: Lamellenkupplung 28 + dritte Gangkupplung 27

Im 6. Gang kann die Überbrückungskupplung 34 geschlossen werden.
Die 2 zeigt die Anordnung der Zahnräder 4, 6, 12, 15, 19, 26 und 29.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Räder wird in der Vorwärtsfahrtrichtung der Wirkungsgrad erheblich verbessert. Insbesondere bei den höheren Gängen für Vorwärtsfahrt, somit bei den höheren Endgeschwindigkeiten, ist der Wirkungsgrad durch die Verringerung der Zahneingriffe erheblich verbessert.
Bezugszeichenliste

1: hydrodynamischer Drehmomentwandler
2: Turbinenwelle
3: Welle
4: erstes Zahnrad
5: zweites Zahnrad
6: drittes Zahnrad
7: erste Welle
8: viertes Zahnrad
9: zweite Welle
10: fünftes Zahnrad
11: Kupplung für Rückwärtsfahrt
12: sechstes Zahnrad
13: siebtes Zahnrad
14: Kupplung für Vorwärtsfahrt
15: achtes Zahnrad
16: neuntes Zahnrad
17: erste Gangkupplung
18: dritte Welle
19: sechstes Zahnrad
20: elftes Zahnrad
21: zweite Gangkupplung
22: Abtriebswelle
23: zwölftes Zahnrad
24: dreizehntes Zahnrad
25: vierte Welle
26: vierzehntes Zahnrad
27: dritte Gangkupplung
28: Lamellenkupplung
29: fünfzehntes Zahnrad
30: weitere Abtriebswelle
31: Kupplung
32: Pumpenrad
33: Turbinenrad
34: Überbrückungskupplung
35: Spalt
36: Bereich
37: Pumpenwelle
38: Nebenabtrieb

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10330159 A1 [0002]
DE 10330157 A1 [0002]

Claims

Getriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler (1) mit einer Pumpenwelle (37) und einer Turbinenwelle (2) und einer Überbrückungskupplung (34), wobei mittels der Überbrückungskupplung (34) die Pumpenwelle (37) mit der Turbinenwelle (2) drehfest verbindbar ist und mit einer Lamellenkupplung (28), deren Drehachse koaxial zur Drehachse der Turbinenwelle (2) angeordnet ist und mit weiteren Gang- und Richtungsschaltkupplungen (11, 14, 17, 21, 27, 31), deren Drehachsen beabstandet zur Drehachse der Turbinenwelle (2) angeordnet sind, mit einem Schmiermittelstrom, welcher die Lamellenkupplung (28) durchströmt, wobei die Menge des Schmiermittelstroms zur Lamellenkupplung (28) bei im Schließsinne betätigter Überbrückungskupplung (34) kleiner ist als die Menge des Schmiermittelstroms zur Lamellenkupplung (28) bei im Öffnungssinne betätigter Überbrückungskupplung (34), dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenkupplung (28) eine schaltbare Kupplung für Vorwärtsfahrt ist und die Überbrückungskupplung (34) nur dann im Schließsinne betätigbar ist, wenn die Lamellenkupplung (28) im Schließsinne betätigt ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Schmiermittelstroms die Überbrückungskupplung (34) im Öffnungssinne und im Schließsinne betätigbar ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenwelle (2) als Hohlwelle ausgebildet ist, durch welche der Schmiermittelstrom zur Lamellenkupplung (28) und zur Überbrückungskupplung (34) leitbar ist, wobei im Bereich (36) der Lamellenkupplung (28) die Turbinenwelle (2) Bohrungen aufweist, durch welche Schmiermittel zu den Lamellen der Lamellenkupplung (28) gelangt.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungs- und Schaltkupplungen (10, 14, 17, 21, 27, 30) direkt von einer Schmiermittelpumpe mit Schmiermittel durchströmt werden.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Lamellenkupplung (28) und der vier Schaltkupplungen (14, 17, 21, 27) und einer Richtungskupplung (11) sechs Gänge in einer Vorwärtsfahrt und drei Gänge in einer Rückwärtsfahrt schaltbar sind, wobei auf den jeder Schaltkupplung zugeordneten Wellen des Getriebes nur eine einzige Kupplung angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überbrückungskupplung (34) nur dann im Schließsinne betätigt ist, wenn die Lamellenkupplung (28) und eine Kupplung für einen ersten Gang (17) im Schließsinne betätigt sind oder wenn die Lamellenkupplung (28) und eine Kupplung für einen zweiten Gang (21) im Schließsinne betätigt sind oder wenn die Lamellenkupplung (28) und eine Kupplung für einen dritten Gang (27) im Schließsinne betätigt sind und das Getriebe als Gruppengetriebe ausgebildet ist.
Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überbrückungskupplung (34) nur dann im Schließsinne betätigt ist, wenn die Lamellenkupplung (28) und eine Kupplung für einen dritten Gang (27) im Schließsinne betätigt sind und das Getriebe als Splittergetriebe ausgebildet ist.
Verwendung des Getriebes nach Anspruch 1 in einem Baggerlader oder einem Telehandler.