DE102015218999A1

DE102015218999A1 - Lastschaltgetriebe mit einem ersten und einem zweiten Leistungspfad

Info

Publication number: DE102015218999A1
Application number: DE102015218999.6A
Authority: DE
Inventors: Norman Regenscheit
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2017-04-06

Abstract

Ein Lastschaltgetriebe mit einem ersten Leistungspfad über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und einem zweiten Leistungspfad ohne Zwischenschaltung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers weist Gangschaltkupplungen (26, 27, 28) auf, bei welchen ein Federelement (9) zwischen dem Kolben (1) und dem Lamellenpaket (8) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lastschaltgetriebe mit einem ersten und einem zweiten Leistungspfad nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Die DE 102 01 590 A1 offenbart ein Lastschaltgetriebe für Arbeitsmaschinen mit einem ersten Leistungspfad und einem zweiten Leistungspfad, wobei beim ersten Leistungspfad die Leistung des Antriebsmotors über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler einen Abtrieb beaufschlagt. Im zweiten Leistungspfad beaufschlagt der Antriebsmotor ohne Zwischenschaltung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers direkt den Abtrieb.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schaltkomfort dieser Art von Getrieben insbesondere für Arbeitsmaschinen wie Baggerlader oder Telehandler weiter zu verbessern.
Die Aufgabe wird mit einem auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen Lastschaltgetriebe gelöst.
Erfindungsgemäß weist das Lastschaltgetriebe einen ersten Leistungspfad auf, bei welchem ein Antriebsmotor über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und eine schaltbare Kupplung einen Abtrieb antreibt. Der Abtrieb ist mit einer Antriebsachse des Mobilfahrzeugs verbunden. Im zweiten Leistungspfad treibt der Antriebsmotor ohne Zwischenschalten des hydrodynamischen Drehmomentwandlers direkt über die schaltbare Kupplung den Abtrieb an. Die schaltbare Kupplung weist Kupplungslamellen auf, wobei beim Betätigen der Kupplungen im Schließsinne ein Kolben die Kupplungslamellen aufeinanderpresst. Zwischen dem Kolben und den Kupplungslamellen ist ein Federelement angeordnet, wodurch die Kraft des Kolbens über das Federelement auf die Lamellen wirkt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass je nach Schließgeschwindigkeit der Lamellenkupplung ein Schaltstoß entsteht, welcher jedoch im ersten Leistungspfad vom hydrodynamischen Drehmomentwandler so gedämpft wird, dass dies bei den in Frage kommenden Fahrzeugen, wie beispielsweise Arbeitsmaschinen, Telehandler oder Radlader, unkritisch wird. Im zweiten Leistungspfad ist jedoch der Antriebsmotor direkt mit dem Abtrieb verbunden, wodurch das Dämpfungselement hydrodynamischer Drehmomentwandler entfällt. Um das Schließverhalten der Kupplung zu beeinflussen, wird in die Kupplungen, welche im zweiten Leistungspfad geschaltet werden, zwischen dem Kolben und den Lamellen ein Federelement angeordnet, wodurch das Schließen der Kupplung, insbesondere das Anlegen der Lamellen, gedämpft erfolgt. Das Federelement kann aus einer oder mehreren Tellerfedern, vorzugsweise wechselseitig geschichtete Tellerfedern, bestehen, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, andere Federelemente, wie beispielsweise Gummielemente zu verwenden. Ebenso besteht die Möglichkeit die dämpfende Wirkung mittels gewellten Lamellen zu erreichen. Die gewellten Lamellen bilden somit das Federelement. In einer weiteren Ausgestaltungsform besteht die Möglichkeit, das Federelement direkt am Lamellenpaket oder zwischen einzelnen Lamellen oder am Ende des Lamellenpakets anzuordnen. Vorzugsweise ist das Federelement unmittelbar benachbart zum Lamellenpaket der Lamellenkupplung angeordnet, besonders bevorzugt zwischen Kolben und Lamellenpaket.
Die schaltbare Kupplung mit dem Federelement wird bei all den Kupplungen verwendet, welche bei Schaltungen im zweiten Leistungspfad geschaltet werden.
Bei Lastschaltgetrieben, bei welchen der zweite Leistungspfad mittels der Welle, welche den Nebenabtrieb antreibt, angetrieben wird, bewirkt die Verwendung der schaltbaren Kupplung mit dem Federelement eine Reduzierung der Belastung, insbesondere der Spitzenbelastung, dieser Welle. Dadurch ist es möglich, die Welle, welche durch den hydrodynamischen Drehmomentwandler hindurchgeführt wird und den Nebenabtrieb antreibt, auch für den Fahrantrieb zu verwenden. Diese ist an das Motordrehmoment anzupassen.
Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.
Es zeigen:
1 eine schaltbare Kupplung mit einem Federelement; und
2 ein Lastschaltgetriebe mit einem ersten Leistungspfad und einem zwei ten Leistungspfad und schaltbaren Kupplungen mit Federelementen.
Fig. 1:
Im nichtbetätigten Zustand befindet sich der Kolben 1 der schaltbaren Kupplung 2 in seiner Ausgangslage. Innenlamellen 3 sind mit dem Innenlamellenträger 4 verbunden und Außenlamellen 5 sind mit dem Außenlamellenträger 6 drehfest, jedoch axial verschiebbar, verbunden. Im Außenlamellenträger 6 stützt sich ein Anschlag 7 ab, an welchem die Lamellen der schaltbaren Kupplung anliegen. Zwischen dem Kolben 1 und dem Lamellenpaket 8 sind zwei wechselsinnig geschichtete Tellerfedern 9 angeordnet, welche das Federelement bilden. Die Feder 10 drückt den Kolben 1 in seine Ausgangsposition. Wird der Druckraum 11 mit Druck beaufschlagt, so bewegt sich der Kolben 1 entgegen der Federkraft der Tellerfeder 9 in Richtung Lamellenpaket 8, wobei durch die Bewegung des Kolbens 1 zuerst die Tellerfeder 9 verformt wird, bis diese ihre Kraft auf das Lamellenpaket 8 abgibt, welches sich am Anschlag 7 abstützt. Somit findet im Lamellenpaket 8 ein allmählicher Anstieg der Drehmomentübernahme statt, wodurch der Schaltstoß und somit Drehmomentspitzen erheblich reduziert werden. Die Tellerfeder 9 kann auch direkt am Anschlag 7 angeordnet sein, wodurch jedoch zusätzlich die Reibung der Innenlamellen 3 im Innenlamellenträger 4 und die Reibung der Außenlamellen 5 im Außenlamellenträger 6 berücksichtigt werden muss.
Fig. 2:
Ein nichtgezeigter Antrieb, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, treibt einerseits die Antriebswelle 12 und andererseits die Pumpe 13 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers an. Die Eingangswelle 14 ist drehfest mit der Turbine 15 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers verbunden. Im ersten Leistungspfad ist die Kupplung 16 geschlossen und die Kupplung 17 geöffnet. Somit treibt der Antriebsmotor über die Pumpe 13 und die Turbine 15 die Eingangswelle 14 an, mit welcher das Zahnrad 18 verbunden ist. Das Zahnrad 18 kämmt mit dem Zahnrad 19, wobei bei geschlossener Kupplung 16 das Zahnrad 20 und 21 angetrieben wird. Mittels der Kupplung 22 werden die Rückwärtsgänge geschaltet. Ist die Kupplung 16 geöffnet und die Kupplung 17 geschlossen, so befindet sich das Lastschaltgetriebe im zweiten Leistungspfad, wodurch der Antriebsmotor ohne Zwischenschaltung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers über die Antriebswelle 12 das Zahnrad 23 antreibt. Das Zahnrad 23 kämmt mit dem Zahnrad 24, welches bei geschlossener Kupplung 17 das Zahnrad 25 antreibt, wodurch die Zahnräder 20 und 21 angetrieben werden. Die Kupplungen 26, 27 und 28 sind zum Schalten der Gänge, wobei die Kupplung 26 die erste Schaltkupplung, die Kupplung 27 die zweite Schaltkupplung und die Kupplung 28 die dritte Schaltkupplung bildet. Durch die zwei Leistungspfade weist das Getriebe somit sechs Gänge in Vorwärtsfahrtrichtung auf.
Um den Schaltstoß im zweiten Leistungspfad zu verringern, weist die Kupplung 26, die Kupplung 27 und die Kupplung 28 zusätzlich das Federelement auf. Beispielsweise wird beim Schalten im zweiten Leistungspfad somit bei geschlossener Kupplung 17 und Wechsel vom vierten in den fünften Gang somit beim Öffnen der Kupplung 26 und Schließen der Kupplung 27 der Schaltstoß dadurch reduziert, dass beim Druckbeaufschlagen der Kupplung 27 die Bewegung des Kolbens zuerst in die Verformung der Federelemente geht und erst anschließend die Lamellen soweit zusammendrückt, dass diese Drehmoment übertragen.
Durch die Verwendung der Federelemente in den Kupplungen 26, 27 und 28 ist es möglich, das Zahnrad 23 direkt mit der Antriebswelle 12, welche durch den hydrodynamischen Drehmomentwandler hindurch zum Nebenabtrieb 29 geführt wird, zu verbinden. Die Antriebswelle 12 kann nur einen geringen Durchmesser aufweisen, wodurch Drehmomentspitzen ohne Verwendung einer Kupplung mit Federelementen die Lebensdauer der Antriebswelle 12 unzulässig verringert.
Bezugszeichenliste

1: Kolben
2: schaltbare Kupplung
3: Innenlamellen
4: Innenlamellenträger
5: Außenlamellen
6: Außenlamellenträger
7: Anschlag
8: Lamellenpaket
9: Tellerfeder
10: Feder
11: Druckraum
12: Antriebswelle
13: Pumpe
14: Eingangswelle
15: Turbine
16: Kupplung
17: Kupplung
18: Zahnrad
19: Zahnrad
20: Zahnrad
21: Zahnrad
22: Kupplung
23: Zahnrad
24: Zahnrad
25: Zahnrad
26: Kupplung
27: Kupplung
28: Kupplung
29: 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 10201590 A1 [0002]

Claims

Lastschaltgetriebe mit einem ersten Leistungspfad und einem zweiten Leistungspfad, wobei im ersten Leistungspfad ein Antriebsmotor über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und mindestens eine schaltbare Kupplung (26, 27, 28) mit einer Abtriebswelle verbindbar ist und wobei im zweiten Leistungspfad der Antriebsmotor über mindestens eine schaltbare Kupplung (26, 27, 28) ohne Zwischenschalten des hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit der Abtriebswelle verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplung (26, 27, 28) im zweiten Leistungszweig Kupplungslamellen (3, 5) und einen Kolben (1) aufweist, wobei sich die Kupplungslamellen (3, 5) an einem Anschlag (7) abstützen und zwischen dem Kolben (1) und dem Anschlag (7) mindestens ein Federelement (9) angeordnet ist, wodurch die Bewegungen des Kolbens (1) über das Federelement (9) gedämpft auf die Kupplungslamellen (3, 5) wirken.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (9) aus zwei gegensinnig geschichtete Tellerfedern (9) oder gewellten Lamellen oder einem Gummielement besteht.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplung (2) zusätzlich eine Rückstellfeder (10) aufweist, welche der Betätigungskraft des Kolbens (1) entgegenwirkt.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe drei schaltbare Kupplungen (26, 27, 28) zur Gangschaltung aufweist und eine Kupplung (16) zur Schaltung des ersten Leistungspfads und eine Kupplung (17) zur Schaltung des zweiten Leistungspfads aufweist, wobei damit drei Gänge in einer Vorwärtsfahrtrichtung im ersten Leistungspfad und drei Gänge in einer Vorwärtsfahrtrichtung im zweiten Leistungspfad schaltbar sind.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Kupplungen zur Gangschaltung jeweils ein Federelement (9) aufweisen.
Verwendung des Lastschaltgetriebes nach Anspruch 1 in einer Arbeitsmaschine.
Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (9) unmittelbar benachbart zu den Kupplungslamellen (3, 5) am Ende des Lamellenpakets (8) in Richtung Kolben (1) angeordnet ist.