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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Getriebe mit mehreren Wandlergängen,
in denen ein Drehmomentwandler am Anfang des Drehmomentübertragungswegs
zwischen einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle
angeordnet ist, und mit mehreren Direktantriebsgängen, in denen der Drehmomentübertragungsweg
den Drehmomentwandler umgeht, wobei eine Wandlerausgangswelle koaxial
zu der Getriebeeingangswelle angeordnet ist, wobei auf der Wandlerausgangswelle
ein gemeinsames Zahnrad für
mehrere Wandlergänge
mit einer ersten Drehrichtung der Getriebeausgangswelle vorgesehen
ist.
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Ein Getriebe der eingangs beschriebenen Art
ist aus der
EP 1 213
506 A2 bekannt. In der dortigen
6 ist
ein Getriebe abgebildet, bei dem ein Zahnrad drehfest mit der Getriebeeingangswelle
verbunden ist. Dieses Zahnrad greift in ein Zahnrad ein, welches mit
einer zusätzlichen
Welle drehfest verbunden ist. Auf dieser zusätzlichen Welle ist kein Zahnrad
angeordnet, welches an einem der Wandlergänge beteiligt ist, weder an
den Wandlergängen
mit der ersten Drehrichtung, d.h. in der Regel den Vorwärtsgängen, noch
den Wandlergängen
mit der zweiten Drehrichtung, d.h. in der Regel den Rückwärtsgängen. Vielmehr
ist auf dieser zusätzlichen
Welle nur ein weiteres Zahnrad angeordnet, das über eine Schaltkupplung drehfest
mit der zusätzlichen
Welle verbindbar ist, um die Direktantriebsgänge einzulegen. Dabei können über Kupplungsmittel
auf den weiteren Wellen des bekannten Getriebes insgesamt vier Direktantriebsgänge angewählt werden,
die jeweils um etwa 20 % schnellere Übersetzungen aufweisen als
die entsprechenden Wandlergänge.
Es handelt sich also um vier sogenannte Over Drive-Gänge. Auf
der Wandlerausgangswelle sind bei dem bekannten Getriebe zwei Schaltkupplungen zum
Einlegen der Wandlergänge
mit der ersten Drehrichtung der Getriebeausgangswelle einerseits
und zum Einlegen der Wandlergänge
mit der zweiten Drehrichtung der Getriebeausgangswelle andererseits
angeordnet. Es gibt keine sonst übliche
Umkehrwelle. Vielmehr sind die gemeinsame Achse der Getriebeeingangswelle
und der Wandlerausgangswelle, die Achse der Getriebeausgangswelle
und eine Achse einer Zwischenwelle so angeordnet, dass allein mit
Zahnrädern
auf diesen drei Achsen die Wandlergänge in beiden Drehrichtungen
der Getriebeausgangswelle realisiert werden können. Dabei sind jeder der
drei Achsen zwei Kupplungsmittel zugeordnet. Auf der Getriebeeingangswelle
sitzen die Schaltkupplungen für
die Richtungswahl, auf der Zwischenwelle sitzen zwei Schaltkupplungen
oder ein Doppelsynchronisierer für
die Anwahl des ersten oder zweiten Gangs und auf der Getriebeausgangswelle
sitzen zwei Schaltkupplungen oder ein Doppelsynchronisierer für die Anwahl
des dritten oder vierten Gangs. Bei der Auslegung des bekannten
Getriebes stehen die Direktantriebsgänge neben den Wandlergängen, d.h.
es gibt zwar genau so viele Wandlergänge wie Direktantriebsgänge mit
der ersten Drehrichtung der Getriebeausgangswelle und sie weisen
auch dieselbe Abstufung auf, es ist aber nicht vorgesehen, von jedem
Wandlergang in den zugehörigen
Direktantriebsgang umzuschalten, um, wenn immer möglich, Energie
unter Umgehung des Drehmomentwandlers einzusparen bzw. seine Erwärmung zu
begrenzen. Überdies
erhöht
das drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbundene Zahnrad, welches
in das Zahnrads auf der zusätzlichen
Welle für
die Direktantriebsgänge
eingreift, die Bautiefe des bekannten Getriebes in Achsrichtung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Getriebe der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, das für das Umschalten
zwischen jedem Wandlergang in der ersten Drehrichtung und dem zugehörigen Direktantriebsgang
konstruktiv besonders gut geeignet ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem
Getriebe der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass
ein Fortsatz der Getriebeeingangswelle durch den Drehmomentwandler
und das Zahnrad für
die mehreren Wandlergänge
hindurchragt und dass auf dem Fortsatz ein gemeinsames Zahnrad für mehrere
Direktantriebsgänge
mit der ersten Drehrichtung der Getriebeausgangswelle vorgesehen
ist.
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Bei dem neuen Getriebe ragt unmittelbar
die Getriebeeingangswelle durch den Wandler hindurch in den Bereich
der Zahnräder
und Kupplungsmittel, welcher regelmäßig von einem Getriebegehäuse umgeben
ist, hinein. Dabei ragt der Fortsatz der Getriebeeingangswelle auch
durch das Zahnrad für
die mehreren Wandlergänge,
welches über
den Drehmomentwandler antreibbar ist, hindurch. Im Ergebnis sitzen
das gemeinsame Zahnrad für
die mehreren Wandlergänge
und das gemeinsame Zahnrad für
die mehreren Direktantriebsgänge
mit derselben Drehrichtung der Getriebeausgangswelle nebeneinander und
laufen um die gemeinsame Achse der Getriebeeingangswelle und der
Wandlerausgangswelle um. Dies wiederum hat zur Folge, dass der Drehmomentübertragungsweg
bei den Wandlergängen
und den Direktantriebsgängen
nahezu identisch ist. Sie unterscheiden sich nur durch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse
von dem jeweils ersten auf das jeweils zweite Zahnrad, welches jeweils
ebenfalls gemeinsam für
die mehreren Wandlergänge
bzw. die mehreren Direktantriebgänge
mit derselben Drehrichtung der Getriebeausgangswelle vorgesehen
ist.
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Vorzugsweise ist bei dem neuen Getriebe das
gemeinsame Zahnrad für
die mehreren Wandlergänge
mit der ersten Drehrichtung der Getriebeausgangswelle über ein
erstes Kupplungsmittel drehfest mit der Wandlerausgangswelle verbindbar.
Bei dem Kupplungsmittel wird es sich in aller Regel um eine Schaltkupplung
handeln.
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Ebenso ist es bevorzugt, wenn das
gemeinsame Zahnrad für
die mehreren Direktantriebsgänge mit
der ersten Drehrichtung der Getriebeausgangswelle über ein
zweites Kupplungsmittel drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbindbar
ist. Auch hierbei wird es sich in der Regel um eine Schaltkupplung handeln.
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Wenn bereits zwei Schaltkupplungen
auf der gemeinsamen Achse der Getriebeeingangswelle und der Wandlerausgangswelle
angeordnet sind, ist es zur Ausbildung von mehreren Wandlergängen mit
einer zweiten Drehrichtung der Getriebeausgangswelle bevorzugt,
ein gemeinsames Zahnrad für
diese Wandlergänge
drehfest auf der Wandlerausgangswelle anzuordnen. In konventioneller
Weise kann dieses gemeinsame Zahnrad für die mehreren Wandlergänge mit
der zweiten Drehrichtung der Wandlerausgangswelle in ein Zahnrad
auf einer Umkehrwelle eingreifen, das über ein weiteres Kupplungsmittel
mit der Umkehrwelle drehfest verbindbar ist. Mit anderen Worten
befindet sich ein Kupplungsmittel für die Rückwärtsgänge des neuen Getriebes, bei
dem es sich wieder in der Regel um eine Schaltkupplung handelt,
auf der Umkehrwelle.
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Zahnräder für die Wandlergänge mit
der ersten Drehrichtung der Wandlerausgangswelle und für die Direktantriebsgänge mit
der ersten Drehrichtung der Wandlerausgangswelle sind bei dem neuen
Getriebe neben der gemeinsamen Achse der Getriebeeingangswelle und
der Wandlerausgangswelle und der Achse der Getriebeeingangswelle
noch auf einer dritten Achse angeordnet. Dabei ist es bevorzugt, wenn
auf der dritten Achse und der Achse der Wandlerausgangswelle jeweils
zwei weitere Kupplungsmittel angeordnet sind. Dabei kann es sich
um zwei Schaltkupplungen oder auch um zwei Kupplungsmittel in Form
eines Doppelsynchronisierers handeln.
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Der Durchmesser des gemeinsamen Zahnrads
für die
mehreren Wandlergänge
mit der ersten Drehrichtung der Getriebeausgangswelle kann bei dem
neuen Getriebe größer sein
als der Durchmesser des gemeinsamen Zahnrads für die mehreren Direktantriebsgänge mit
der ersten Drehrichtung der Getriebeausgangswelle. Dies bedeutet,
dass die Direktantriebsgänge
tatsächlich
langsamer ausgelegt sind als die Wandlergänge. Hierdurch kann eine Untersetzung
des Drehmomentwandlers, die den Wandlergängen vorgeschaltet ist, kompensiert
werden.
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Bevorzugt ist es aber bei dem neuen
Getriebe, wenn der Durchmesser des gemeinsamen Zahnrads für die mehreren
Wandlergänge
mit der ersten Drehrichtung der Getriebeausgangswelle kleiner ist als
der Durchmesser des gemeinsamen Zahnrads für die mehreren Direktantriebsgänge mit
der ersten Drehrichtung der Getriebeausgangswelle. Die Direktantriebsgänge sind
damit wie konventionell üblich, schneller
ausgelegt als die Wandlergänge.
Dies hat bei dem neuen Getriebe aber nicht nur den Zweck, die Direktantriebsgänge als
Over Drive-Gänge
zu nutzen. Vielmehr ist die Funktion der schnelleren Auslegung der
Direktantriebsgänge
auch darin zu sehen, dass beim Umschalten von einem Wandlergang auf
einen Direktantriebsgang, bei dem der Drehmomentwandler mit seinem
Wirkungsgrad kleiner als eins wegfällt, das Drehmoment an der
Getriebeausgangswelle durch Absenken der Drehzahl einer Brennkraftmaschine,
welche die Getriebeeisgangswelle antreibt, konstant gehalten werden
kann.
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So gehört zur Erfindung auch ein Verfahren zur
Steuerung einer Antriebsvorrichtung mit einer Brennkraftmaschine
und einem erfindungsgemäßen Getriebe,
wobei ein Schaltpunkt von einem Wandlergang zu einem Direktantriebsgang
so gewählt
wird, dass das Drehmoment an der Getriebeausgangswelle konstant
bleibt, wobei die Drehzahl der Brennkraftmaschine über den
Schaltpunkt reduziert wird. Dabei kann der Schaltpunkt zwischen
einem Wandlergang und dem Direktantriebsgang gleicher Nummer liegen.
Dies muss aber nicht der Fall sein. So kann der Schaltpunkt beispielsweise
auch zwischen dem zweiten Wandlergang und dem ersten Direktantriebsgang
liegen. Dies ist eine Frage der Detailabstimmung des Getriebes.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand
eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert und
beschrieben. Dabei zeigt:
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1 einen
aufgefalteten Schnitt des neuen Getriebes von Achse zu Achse und
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2 die
tatsächliche
Relativlage der in 1 in
einer Ebene gezeichneten Achsen.
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Das in 1 anhand
seiner wesentlichen Teile dargestellte Getriebe 1 weist
ein Getriebegehäuse 2 auf,
an dem die Einzelteile des Getriebes 1 gelagert sind. Eine
Getriebeeingangswelle 3 ist zum einen vorgesehen, einen
Drehmomentwandler 4 anzutreiben, der seinerseits eine Wandlerausgangswelle 5 antreibt.
Auf der Wandlerausgangswelle 5 ist ein Zahnrad 6 drehfest
angeordnet. Ein weiteres Zahnrad 7 ist über eine Schaltkupplung 8 mit
der Wandlerausgangswelle 5 drehfest verbindbar. Die Schaltkupplung 8 dient
zur Ansteuerung von Wandlergängen
des Getriebes 1, d.h. von Gängen, bei denen der Drehmomentübertragungsweg über den
Drehmomentwandler 4 verläuft, in Vorwärtsrichtung,
bei der die Drehrichtung der Getriebeeingangswelle 3 dieselbe
ist wie die Drehrichtung einer Getriebeausgangswelle 9.
Das Zahnrad 6 hingegen dient zum Antreiben von Wandlergängen des
Getriebes 1 in Rückwärtsrichtung,
bei denen die Getriebeeingangswelle 3 und die Getriebeausgangswelle 9 umgekehrte Drehrichtungen
aufweisen. Die Drehrichtungsumkehr erfolgt über eine Umkehrwelle 10,
mit der ein Zahnrad 11, welches in das Zahnrad 6 eingreift, über eine
Schaltkupplung 12 drehfest verbindbar ist, welche zum Einlegen
der Wandlergänge
in Rückwärtsrichtung
dient.
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Zum anderen ragt ein Fortsatz 13 der
Getriebeeingangswelle 3 durch den Drehmomentwandler 4,
die Zahnräder 6 und 7 sowie
das Kupplungsmittel 8 hindurch in das Getriebegehäuse 2 hinein.
Auf dem Fortsatz 13 der Getriebeeingangswelle 3 ist
ein Zahnrad 14 angeordnet, welches über eine Schaltkupplung 15 drehfest
mit der Getriebeeingangswelle 3 verbindbar ist. Die Schaltkupplung 14 dient
zum Einlegen von Direktantriebsgängen
des Getriebes 1, bei denen der Drehmomentwandler 4 umgangen wird.
Die Lagerung der Getriebeeingangswelle 3 erfolgt gegenüber dem
Getriebegehäuse 2 einerseits über ihrem
Fortsatz 13 in einem Drehlager 16 und andererseits über die
sie abschnittsweise umgebende Wandlerausgangswelle 5, für die wiederum
zwei Drehlager 17 und 18 vorgesehen sind.
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Die Drehmomentübertragung für die Wandlergänge in Vorwärtsrichtung
bei eingelegter Schaltkupplung 8 erfolgt von dem Zahnrad 7 auf
ein Zahnrad 19, welches drehfest auf einer Zwischenwelle 20 angeordnet
ist. In ähnlicher
Weise erfolgt die Drehmomentübertragung
bei eingelegter Schaltkupplung 15 für die Direktantriebsgänge in derselben
Drehrichtung von dem Zahnrad 14 auf ein Zahnrad 21 auf
die Zwischenwelle 20. Auch bei den Wandlergängen in Rückwärtsrichtung
wird die Welle 20 angetrieben und zwar hier über ein
Zahnrad 22, das in ein Zahnrad 23 eingreift, welches
auf der Umkehrwelle 10 angeordnet ist und dort über die
Schaltkupplung 12 drehfest mit dem Zahnrad 11 verbindbar
ist. Es versteht sich, dass immer nur eine der Schaltkupplungen 8, 12 oder 15 zur
gleichen Zeit eingekuppelt sein kann, weil nur entweder die Wandlergänge in Vorwärtsrichtung
oder die Wandlergänge
in Rückwärtsrichtung
oder die Direktantriebsgänge
in Vorwärtsrichtung
eingelegt sein können.
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Ausgehend von der Zwischenwelle 20 sind für alle drei
vorgenannten Gangarten vier unterschiedliche Geschwindigkeitsstufen
bzw. Gänge
in gleicher Weise anwählbar.
Für den
jeweils ersten Gang wird eine Schaltkupplung 24 eingekuppelt,
um ein Zahnrad 25 drehfest mit der Zwischenwelle 20 zu verbinden.
Das Zahnrad 25 greift in ein Zahnrad 26 ein, welches
drehfest mit der Getriebeausgangswelle 9 verbunden ist.
Für den
jeweils zweiten Gang wird eine Schaltkupplung 27 eingekuppelt,
die ein Zahnrad 28 drehfest mit der Welle 20 verbindet.
Das Zahnrad 28 greift in ein Zahnrad 29 ein, das
drehfest mit der Getriebeausgangswelle 9 verbunden ist.
Zur Anwahl des jeweils dritten Gangs wird eine Schaltkupplung 30 eingekuppelt,
die ein Zahnrad 31, welches in das Zahnrad 22 auf
der Welle 20 eingreift, drehfest mit der Getriebeaus gangswelle 9 verbindet.
Für den jeweils
vierten Gang wird eine Schaltkupplung 32 eingekuppelt,
die ein Zahnrad 33, welches in das Zahnrad 28 auf
der Welle 20 eingreift, drehfest mit der Getriebeausgangswelle 9 verbindet.
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Die Zahnräder der vier Wandlergänge in Vorwärtsrichtung
und der vier Direktantriebsgänge
in Vorwärtsrichtung
sind neben einer gemeinsamen Achse 34 der Getriebeeungangswelle 3 und
der Wandlerausgangswelle 5 auf einer Achse 35 der
Zwischenwelle 20 und auf einer Achse 36 der Getriebeausgangswelle 9 angeordnet.
Für die
Wandlergänge
in Rückwärtsrichtung
sind zusätzlich
die Zahnräder 11 und 23 auf
einer Achse 37 der Umkehrwelle 10 angeordnet.
Dabei sind die Wellen 9, 10 und 20 jeweils
in endseitigen Drehlagern 38 an dem Getriebegehäuse 2 gelagert.
Eine weitere Abtriebswelle 39 mit einer Achse 40 ist
ebenfalls über
Drehlager 38 an dem Getriebegehäuse 2 gelagert und
wird dadurch, dass ein Zahnrad 41 in das Zahnrad 29 eingreift,
welches drehfest mit der Getriebeausgangswelle 9 verbunden
ist, in einem festen Verhältnis
zu der Getriebeausgangswelle 9 angetrieben.
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Das Besondere an dem Getriebe 1 ist
unter anderem darin zu sehen, dass der Drehmomentübertragungsweg
bei einer Umschaltung von den über
die Schaltkupplung 8 angesteuerten Wandlergängen in Vorwärtsrichtung
auf die über
die Schaltkupplung 15 angesteuerten Direktantriebsgängen in
Vorwärtsrichtung
ab der Zwischenwelle 20 völlig gleich ist und keinerlei
Drehrichtungsumkehrungen erfolgen. Dabei können die relativen Durchmesser
der Paare von Zahnrädern 7 und 19 einerseits
sowie 14 und 24 andererseits so abgestimmt werden,
dass in zumindest einigen Schaltpunkten zwischen den Wandlergängen und
den Direktantriebsgängen
besonders günstige Verhältnisse
geschaffen werden. Im vorliegenden Fall ist der Durchmesser des
Zahnrads 14 relativ größer als
der Durchmesser des Zahnrads 7. Entsprechend ist der Durchmesser
des Zahnrads 21 kleiner als der Durchmesser des Zahnrads 19.
Dies bedeutet, dass die Direktantriebsgänge deutlich schneller sind
als die Wandlergänge.
Dies kann dazu genutzt werden, beim Umschalten von einem Wandlergang auf
einen entsprechenden Direktantriebsgang das Drehmoment an der Getriebeausgangswelle 9 konstant
zu halten, weil mit dem Überbrücken des
Drehmomentwandlers 4 bei diesem Schaltvorgang ein deutlich
unter eins liegender Wirkungsgradfaktor wegfällt. Dieser Wegfall ist dadurch
zu kompensieren, dass die Drehzahl einer die Getriebeeingangswelle 3 antreibenden
Brennkraftmaschine herabgesetzt wird, um ihre Abgabeleistung, das
Produkt aus Drehmoment und Drehzahl, zu reduzieren. Diese Drehzahlreduktion
wiederum wird durch den die schnellere Übersetzung des Direktantriebsgangs kompensiert.
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Auffällig ist auch die regelmäßige Verteilung der
Zahnräder
und Schaltkupplungen auf die Achsen 34 bis 37.
Hierdurch wird eine kompakte axiale Baulänge realisiert.
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Die Lage der Achsen 34 bis 37 und 40 im Raum,
die in 2 wiedergegeben
ist, lässt
auch erkennen, dass die radialen Abmessungen des neuen Getriebes
kompakt gehalten sind. Die Abstände 42 bis 44 der
Achsen 34, 35 und 37 untereinander sind bei
dem Getriebe 1 etwa gleich. Auch die Abstände 45 und 46 der
Achse 36 zu den Achsen 35 und 34 sind
in etwa gleich, dabei aber etwas größer als die Abstände 42 bis 44.
Noch etwas größer ist
der Abstand 47 zwischen den Achsen 36 und 40.
Die Achsen 34 und 36 liegen ungefähr in einer
vertikalen Ebene, die parallel zu einer vertikalen Ebene verläuft, in
der ungefähr
die Achsen 37, 35 und 40 liegen.
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- 1
- Getriebe
- 2
- Getriebegehäuse
- 3
- Getriebeeingangswelle
- 4
- Drehmomentwandler
- 5
- Wandlerausgangswelle
- 6
- Zahnrad
- 7
- Zahnrad
- 8
- Schaltkupplung
- 9
- Getriebeausgangswelle
- 10
- Umkehrwelle
- 11
- Zahnrad
- 12
- Schaltkupplung
- 13
- Fortsatz
- 14
- Zahnrad
- 15
- Schaltkupplung
- 16
- Drehlager
- 17
- Drehlager
- 18
- Drehlager
- 19
- Zahnrad
- 20
- Zwischenwelle
- 21
- Zahnrad
- 22
- Zahnrad
- 23
- Zahnrad
- 24
- Schaltkupplung
- 25
- Zahnrad
- 26
- Zahnrad
- 27
- Schaltkupplung
- 28
- Zahnrad
- 29
- Zahnrad
- 30
- Schaltkupplung
- 31
- Zahnrad
- 32
- Schaltkupplung
- 33
- Zahnrad
- 34
- Achse
- 35
- Achse
- 36
- Achse
- 37
- Achse
- 38
- Drehlager
- 39
- Abtriebswelle
- 40
- Achse
- 41
- Zahnrad
- 42
- Abstand
- 43
- Abstand
- 44
- Abstand
- 45
- Abstand
- 46
- Abstand
- 47
- Abstand