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Hydraulisch-mechanisches Mehrganggetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein hydraulisch-mechanisches Mehrganggetriebe, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, in Zweiwellenausführung mit vorzugsweise druckmittelbetätigten
Lamellenkupplungen, bei dem Antriebs- und Abtriebswelle nebst Kupplung für einen
mechanischen Direktgang im Hauptstrang und das Strömungsgetriebe sowie eine durch
dieses hindurchgeführte, von der Antriebswelle getriebene Nebenwelle zum Erzielen
eines hydraulischen Anfahrganges und eines anschließenden, ins Langsame übersetzenden
mechanischen Ganges im Nebenstrang liegen.
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Derartige Getriebe, die also einen hydraulischen Gang zum Anfahren
und zwei anschließende mechanische Gänge aufweisen - und zusätzlich noch mit einem
Rückwärtsgang versehen sein können -, sind im Kraftfahrzeugbau bekannt.
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Sie sind von verhältnismäßig einfachem Aufbau und haben unter anderem
den Vorteil, daß die Pumpendrehzahl des im Nebenstrang liegenden Strömungsgetriebes
durch geeignete Wahl der Übersetzung zwischen Antriebs- und Nebenwelle weitgehend
unabhängig von der jeweils gegebenen Motordrehzahl ist, so daß beispielsweise ein
und dasselbe Strömungsgetriebe mit Motoren von unterschiedlichen Drehzahlen und
Leistungen zusammengebaut werden kann.
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Für bestimmte Verwendungsfälle, z. B. bei Omnibussen, die häufig auf
starken Steigungen oder sowohl im Stadt- als auch im Überlandverkehr eingesetzt
werden, sind Dreiganggetriebe der eingangs genannten Bauart nicht ausreichend, und
es ist noch ein anschließender weiterer mechanischer Gang (insgesamt also ein hydraulischer
Gang zum Anfahren und drei anschließende mechanische Gänge) erforderlich. Bei der
üblichen Ausführung des genannten Dreiganggetriebes ist die Hinzufügung eines weiteren
Ganges nur unter größerem Konstruktions- und zusätzlichem Raumaufwand möglich. Sie
läßt sich beispielsweise dadurch erzielen, daß eine weitere Nebenwelle vorgesehen,
ein zusätzliches Umlaufrädergetriebe eingebaut oder die Einschränkung der Verwendung
von Kupplungslamellen verschiedener Größe in Kauf genommen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen,
also ein einfach aufgebautes Mehrganggetriebe der eingangs genannten Bauart zu schaffen,
das unter Beibehaltung aller wesentlichen Getriebeteile und des Gehäuses sowohl
mit zwei als auch mit drei an den hydraulischen Anfahrgang anschließenden mechanischen
Gängen ausgestattet werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kupplung
für den ins Langsame übersetzenden mechanischen Gang am abtriebsseitigen Ende der
Nebenwelle, gegebenenfalls in für sich bekannter Weise außerhalb des Gehäuses für
die übrigen Getriebeteile angeordnet und bei Vorhandensein eines dritten, ins Schnelle
übersetzenden mechanischen Ganges als Doppelkupplung ausgebildet ist.
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Bei der hiermit vorgeschlagenen Anordnung der Doppelkupplung für den
ersten und dritten mechanischen Gang liegen die beiden zugehörigen Zahnräderpaare
unmittelbar nebeneinander, so daß das Getriebe den Vorteil einer sehr geringen Baulänge
besonders im Hauptstrang aufweist. Da beim Weglassen des dritten mechanischen Ganges
lediglich das zugehörige Zahnräderpaar - und eine der beiden Teilkupplungen der
Doppelkupplung - entfällt, der dadurch freibleibende Raum im Getriebegehäuse also
nur einer Zahnradbreite entspricht, können die gleichen Getriebegehäuse und nahezu
alle beweglichen Getriebeteile ebenso für das Dreigang- wie auch für das Vierganggetriebe
verwendet werden. Auch bei den insgesamt erforderlichen drei bzw. vier Schaltkupplungen
können untereinander weitgehend gleichartige Bauteile, insbesondere Kupplungslamellen
gleicher Größe verwendet werden. Als weiterer Vorteil ergibt sich, daß die Doppelkupplung
(bzw. die entsprechende Einfachkupplung im Fall des Dreiganggetriebes) außerhalb
des eigentlichen Getriebegehäuses angeordnet und wegen der dadurch bedingten guten
Zugänglichkeit von außen gewartet und erforderlichenfalls aus- und eingebaut werden
kann.
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Es ist zwar ein hydraulisch-mechanisches Dreiganggetriebe in Zweiwellenausführung
mit schaltbaren
Lamellenkupplungen bekannt, bei dem eine der Kupplungen
am abtriebsseitigen Ende einer Welle angeordnet ist. Dabei sind jedoch An- und Abtriebswelle
nicht koaxial zueinander gelegen. Daher ist die auf der Abtriebswelle angeordnete
Kupplung zum Schalten des mechanischen Ganges nicht leicht ausbaubar. Auch ist es
beim bekannten Getriebe nicht möglich, es unter Beibehaltung der Getriebeteile von
einem Dreigang- in ein Vierganggetriebe umzuwandeln. Entsprechendes gilt für ein
ebenfalls bekanntes Dreiwellengetriebe, bei dem eine der Kupplungen außerhalb des
Gehäuses für die übrigen Getriebeteile angeordnet ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Doppelkupplung in
der Weise ausgebildet, daß in an sich bekannter Weise ihre Außenlamellenträger mit
der Nebenwelle und die Innenlamellenträger mit den auf der Nebenwelle gelagerten
und mit ihr koppelbaren Zahnrädern für den ersten und dritten mechanischen Gang
verbunden sind. Das ist deshalb zweckmäßig, weil z. B. das im dritten mechanischen
Gang frei mitlaufende Zahnrad des ersten mechanischen Ganges erheblich schneller
als die Nebenwelle rotiert und daher das mit ihm verbundene Kupplungsteil ein möglichst
geringes polares Trägheitsmoment haben soll.
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Die druckmittelbetätigte Doppelkupplung kann, gegebenenfalls durch
eine starre Zapfenverbindung der beiden Betätigungskolben miteinander, in bekannter
Weise dynamisch ausgeglichen werden.
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Ein Rückwärtsgang kann in besonders raumsparender und vorteilhafter
Weise dadurch erzielt werden; daß der Außenring des vom Strömungsgetriebe angetriebenen
Freilaufs in ebenfalls an sich bekannter Weise als Antriebszahnrad für das Zwischenrad
dient, das mit der Abtriebswelle über ein konzentrisch um diese laufendes, im Raum
zwischen dem Gehäuse des Strömungsgetriebes und dem Zahnräderpaar des ersten mechanischen
Ganges angeordnetes Verschiebezahnrad koppelbar ist. Hierbei läßt sich auch eine
besondere »Abschleppstellung« erreichen, bei der sich beim Abschleppen des Fahrzeuges
nur die Abtriebswelle mitdreht. Zu diesem Zweck ist die Abtriebswelle mit einer
sie konzentrisch umgehenden, die Zahnräder des ersten und dritten mechanischen Ganges
tragenden Hohlwelle mittels des Verschiebezahnrades koppelbar und in einer mittleren
Stellung des Verschiebezahnrades von allen übrigen Getriebeteilen abkuppelbar.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Getriebe
in Zweiwellenausführung mit einem hydraulischen Anfahrgang, drei anschließenden
mechanischen Gängen und einem mechanischen Rückwärtsgang mit zusätzlicher Abschleppstellung
schematisch dargestellt.
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Die Antriebswelle 15 und die Abtriebswelle 16 bilden den Hauptstrang
und die von der Antriebswelle 15 über das Zaharäderpaar 1, 2 getriebene Nebenwelle
10, die durch das Strömungsgetriebe 12 hindurchgeführt ist, den Nebenstrang. Die
druckmittelbetätigte Lamellenkupplung K2 dient zum Verbinden der Antriebswelle 15
mit der Abtriebswelle 16 im mechanischen Direktgang, die Lamellenkupplung K1 zum
Verbinden der Nebenwelle 10 mit dem Pumpenrad des Strömungsgetriebes 12. Dessen
Turbinenrad 20 treibt über den Freilauf 11 das Zahnrad 3 an, das auf der Nebenwelle
10 gelagert und mit ihr über die an deren abtriebsseitigem Ende 13 angeordnete Lamellenkupplung
K2 koppelbar ist. Auf der Nabe des Zahnrades 3 ist neben diesem ein weiteres Zahnrad
5 mit größerem Durchmesser gelagert und über eine Lamellenkupplung K4, die außerhalb
von K2 am Ende der Nebenwelle angeordnet ist, mit dieser koppelbar. Jedes der beiden
Zahnräder 3 und 5 steht ständig im Eingriff mit einem der beiden Zahnräder 4 bzw.
6, deren gemeinsame Nabe eine Hohlwelle 18 bildet, die die Abtriebswelle 16 konzentrisch
umgibt und mit dieser über das Verschiebezahnrad 9 in dessen Stellung »Vorwärts«
(oberhalb der Abtriebswelle 16 dargestellt) formschlüssig verbunden ist.
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Im hydraulischen Anfahrgang ist lediglich die Kupplung K, eingerückt;
der Kraftfloß verläuft über die Teile 15, 1, 2, KI, 12, 20, 11, 3, 4, 9 und 16.
Im anschließenden ersten mechanischen Gang wird KI aus- und K2 eingerückt; der Kraftfloß
verläuft nun über 15, 1, 2, 10, 30, K2, 3, 4, 9 und 16, wobei der Freilauf 11 sich
löst. Der zweite mechanische Gang ist der Direktgang: K2 wird aus- und K3 eingerückt,
und der Kraftfloß verläuft über 15, K3 und 16. Im dritten mechanischen Gang (K3
aus- und K4 eingerückt) verläuft der Kraftfloß über die Teile 15, 1, 2, 10, 31,
K4, 5, 6, 9 und 16.
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Bei der Stellung »Rückwärts« des Verschiebezahnrades 9 (unterhalb
der Abtriebswelle 16 dargestellt) steht der als Antriebszahnrad 7 für das Zwischenrad
8 dienende Außenring 21 des Freilaufs 11 über das Verschiebezahnrad 9 mit der Abtriebswelle
16 in Verbindung.
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In der Stellung »Abschleppen« des Verschiebezahnrades 9 (unterhalb
der Abtriebswelle 16 gestrichelt angedeutet) ist die Abtriebswelle 16 von allen
übrigen Getriebeteilen abgekuppelt.
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In einem Dreiganggetriebe würde der Teil K4 der Doppelkupplung K2,
K4 und das Zahnräderpaar 5, 6 entfallen. Es ist ersichtlich, daß der dadurch frei
werdende Raum im Getriebegehäuse nur einer Zahnradbreite entspricht.