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Antriebsaggregat in Blockbauweise für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
betrifft ein Antriebsaggregat in Blockbauweise für Kraftfahrzeuge, bestehend aus
einer Antriebsmaschine, einem von dieser mittels einer Antriebswelle angetriebenen
Planetenräderwechselgetriebe, dessen zur Antriebswelle koaxiale Abtriebswelle auf
einen zwischen der Antriebsmaschine und dem Planetenräderwechselgetriebe angeordneten,
mit dem Ausgleichgetriebe verbundenen Kegeltrieb treibt, wobei an den der Antriebsmaschine
abgewandten Ende des Planetenräderwechselgetriebes eine zum Schalten eines Ganges
dienende Kupplung vorgesehen ist.
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Bei einem bekannten Antriebsaggregat dieser Bauart sind für ein Dreiganggetriebe
zwei rotierende Kupplungen erforderlich. Nur eine von ihnen kann durch einen Kanal
der Antriebswelle mit Druckmittel versorgt werden. Für die andere Kupplung ist eine
komplizierte Zuführungseinrichtung erforderlich.
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Ferner ist ein Planetenräderwechselgetriebe bekannt, bei dem die Antriebswelle
auf der einen und die Abtriebswelle auf der anderen Getriebeseite angeordnet ist.
Dieses bekannte Planetenräderwechselgetriebe ist mit drei gleichartigen Planetenrädersätzen
ausgerüstet. Auf solche Getriebe, die räumlich zwischen der Antriebsmaschine und
dem Differentialgetriebe eingebaut werden, bezieht sich jedoch die Erfindung nicht.
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Die üblichen bekannten Planetenrädergetriebe, die als Wechselgetriebe
räumlich zwischen der Antriebsmaschine und dem Differentialgetriebe angeordnet werden
und bei denen die Antriebswelle auf der einen und die Abtriebswelle auf der anderen
Seite liegt, lassen sich jedoch für einen Antriebsblock der oben beschriebenen Bauart
nicht ohne weiteres verwenden. Bei einem Planetenräderwechselgetriebe, das sich
bezüglich des Differentialgetriebes auf der anderen Seite als die Antriebsmaschine
befindet, muß wegen der Anordnung der An- und Abtriebswelle auf derselben Seite
eine besonders große Zahl von Hohlwellen ineinander angeordnet werden. Mehrere zueinander
koaxiale ineinandergeschobene Getriebewellen machen es außerordentlich schwierig,
irgendwelchen im Getriebe befindlichen Kupplungen zum drehfesten Verbinden zweier
Getriebeelemente Druckmittel zuzuführen. Je mehr solche Kupplungen vorhanden sind,
desto verwickeltere Konstruktionen sind erforderlich, um alle Kupplungen mit Druckmitteln
zu versorgen.
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Das durch die Erfindung zu lösende Problem besteht also darin, ein
Planetenräderwechselgetriebe, dessen An- und Abtriebswellen zueinander koaxial sind
und sich auf der gleichen Seite des Differentialgetriebes befinden, so zu gestalten,
daß es sich besonders gut für einen Antriebsblock eignet, bei dem das Planetenräderwechselgetriebe
und die Antriebsmaschine auf verschiedenen Seiten des Differentialgetriebes liegen,
wobei die Gestaltung insbesondere zu einer Verminderung der Anzahl der erforderlichen
Kupplungen führen soll.
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Das oben angegebene Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das Planetenräderwechselgetriebe in an sich bekannter Weise drei einander ähnliche,
aus Hohlrad, Planetenrädern und Sonnenrad gebildeten Planetenrädersätze aufweist
und die Hohlräder, Planetenräder und Sonnenräder gegebenenfalls gleiche Zähnezahlen
besitzen, wobei der erste und zweite Planetenrädersatz einen gemeinsamen, mit dem
Hohlrad des dritten Planetenrädersatzes und der Abtriebswelle verbundenen Planetenräderträger
haben, der Planetenräderträger des dritten Planetenrädersatzes mit dem Sonnenrad
des zweiten Planetenrädersatzes gekuppelt ist, das Hohlrad des ersten Planetenrädersatzes
mit der Antriebswelle verbunden ist und zum direkten Antrieb mittels der an dem
der Antriebsmaschine abgewandten Ende des Planetenräderwechselgetriebes angeordneten
Kupplung mit der Abtriebswelle kuppelbar ist und das Sonnenrad des ersten Planetenrädersatzes
und der Planetenräderträger des dritten Planetenrädersatzes zum Erzielen übersetzter
Vorwärtsgänge sowie das Hohlrad des zweiten Planetenrädersatzes zum Erzielen des
Rückwärtsganges durch je eine Bremse abbremsbar sind.
Beim Planetenräderwechselgetriebe
genügt eine einzige rotierende Kupplung, um drei Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang
zu erzielen. Diese Kupplung kann an demjenigen Ende des Antriebsaggregates angeordnet
sein, an dem keine Welle herausragt. Dadurch ist eine konstruktiv einfache Speisung
der Kupplung mit Druckmittel möglich. Der Wegfall einer zweiten rotierenden Kupplung
bringt also gegenüber dem eingangs erwähnten bekannten Antriebsaggregat eine erheblich
konstruktive Vereinfachung mit sich. Zum. Schalten der Gänge sind zusätzlich zu
der einzigen Kupplung lediglich Bremsen erforderlich, die je ein Glied des Planetenräderwechselgetriebes
mit dem feststehenden Gehäuse verbinden. Da die von außen zu betätigenden Bremsenteile
nicht rotieren, ist deren Steuerung viel einfacher als die einer rotierenden Kupplung.
Die Einsparung einer rotierenden Kupplung führt deswegen zu einerwesentlich größeren
baulichen Vereinfachung als etwa die Einsparung einer Bremse, deren zu betätigenden
Teile fest mit dem Gehäuse verbunden sind.
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In den Zeichnungen ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutertes Ausführungsbeispiel des Antriebsaggregates nach der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung des gesamten Antriebsaggregates, Fig.2
einen Längsschnitt durch das Antriebsaggregat nach der Erfindung.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist ein an sich bekannter
hydrodynamischer Drehmomentwandler vorgesehen, dessen Pumpenrad 112 über einen Flansch
110 von der Welle 111 einer nicht dargestellten Antriebsmaschine angetrieben wird.
Das Turbinenrad 113 ist über eine Antriebswelle 116 mit einem Planetenräderwechselgetriebe
verbunden. Das Leitrad 114 ist mit dem Gehäuse über einen Freilauf 115 und eine
Nabe 117 verbunden. Die Antriebswelle 116 (Fig. 2) erstreckt sich in Achsrichtung
durch das Antriebsaggregat und treibt den mittels einer Keilverzahnung 126 mit ihr
verbundenen Kupplungskorb 118 und das Hohlrad 119 des ersten Planetenrädersatzes
an. Das Hohlrad 119 ist mit Hilfe einer Verzahnung oder von Einkerbungen -am Kupplungskorb
18 befestigt und wird durch einen Sprengring 27 gehalten. Das Hohlrad 119 des ersten
Planetenrädersatzes steht mit den Planetenrädern 128 im Eingriff, die auf dem Planetenräderträger
120 gelagert sind. Der Planetenräderträger ist auf der Abtriebswelle 121
mittels einer Keilverzahnung 129 befestigt. Die Abtriebswelle 121 treibt über eine
auf ihr drehfest angeordnete Hülse 130 ein Zahnrad 122 an, das mit der Hülse 130
keilverzahnt ist. Das Zahnrad 122 steht mit einem Zahnrad 123 im Eingriff, das mit
einer Welle 124 keilverzahnt ist, die ein Kegelrad 131 trägt, welches das Tellerrad
132 des Achsantriebs antreibt. Die Planetenräder 128 stehen ferner mit dem Sonnenrad
125 im Eingriff, das auf der Hohlwelle 133 mittels einer Keilverzahnung angeordnet
ist. Die Hohlwelle 133 trägt ferner einerseits ein zweites Sonnenrad 136, andererseits
eine Bremstrommel 134, die durch ein Bremsband 135 festgehalten werden kann. Das
Sonnenrad 136 bildet mit den Planetenrädern 137 und einem Hohlrad 140 den dritten
Planetenrädersatz.
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Das Hohlrad 140 ist auf einem Träger 141 befestigt, der mit dem Planetenräderträger
120 fest verbunden ist, der, wie erwähnt, das Abtriebselement bildet. Die Planetenräder
137 sind auf einem Planetenräderträger 138 gelagert. Eine Bremstrommel 139, die
auf dem Planetenräderträger 138 befestigt ist, kann mit Hilfe eines Bremsbandes
147 festgehalten werden. Ferner ist der Planetenräderträger 138 mit Hilfe einer
Keilverzahnung 148 mit einem Sonnenrad 143 verbunden, das zu einem zweiten Planetenrädersatz
gehört. Das Sonnenrad 1.43 steht mit Planetenrädern 142 im Eingriff, die auf dem
Planetenräd'erträger 120 gelagert sind und mit denen ein an einer Bremstrommel 145
befestigtes Hohlrad 144 im Eingriff steht. Die auf dem Planetenräderträger 120 zentrierte
Bremstrommel 145 kann durch ein Bremsband 146 gegen Drehung festgehalten werden.
Eine Kupplung 149, die durch den Kupplungskorb 118, der mittels der Keilverzahnung
126 auf der Antriebswelle 116 befestigt ist, vom Kupplungskorb 118 angetriebene
treibende Scheiben 151 und durch getriebene Scheiben 152 gebildet wird, die den
Pianetenräderträger 120 mit Hilfe einer Verzahnung oder von Einkerbungen antreibt,
ermöglicht das Verbinden der Antriebswelle 116 und der Abtriebswelle 121. Für diesen
Zweck wird Drucköl einer Nut 153 zugeführt, in die ein Kanal 145 mündet, der die
Nut 153 mit einer im Kupplungskorb 118 vorgesehenen Kammer 158 verbindet.
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Die Abdichtung zwischen einer Kupplungsname 160 und einem Ring 159
ist durch zwei Dichtungsringe 155 gewährleistet, wobei der in der Kammer 158 herrschende
Druck einen Schub auf den mit Dichtungsringen 156 und 161 versehenen Kolben 150
ausübt, welcher das Zusammenspannen der Scheiben 151 und 152 bewirkt.
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Eine Feder 157 dient zur Rückführung des Kolbens bei fehlendem Öldruck.
Die Versorgung der Getriebeschaltvorrichtung, die keinen Teil der Erfindung bildet
und nicht dargestellt ist, und gegebenenfalls weiterer ebenfalls nicht dargestellter
Hilfsvorrichtungen geschieht durch ein Schneckenrad 163, das mit einer Schnecke
162 im Eingriff steht, die mit der Abtriebswelle 121 über die Hülse 130 fest verbunden
ist. Die Schnecke 162, die auf die Hülse 130 aufgeschraubt ist, dient zur
Halterung des Zahnrades 122. Ein Bund 164 auf der Hülse dient dazu, einem Lösen
entgegenzuwirken.
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Die Welle 124, die das Kegelrad 131 trägt, treibt über eine Schnecke
165 ein Zahnrad 168 für den Tachometerantrieb an. Eine Mutter 166
hält die Schnecke 165 fest und verhindert das Auswandern des Lagers 167 auf der
Welle 124.
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Zusammenfassend ist zu bemerken, daß das Antriebsaggregat durch drei
kombinierte gebildet wird, die identisch sein können, wie in Fig.2 dargestellt.
Beispielsweise können die Sonnenräder vierundzwanzig Zähne, die Planetenräder fünfzehn
Zähne und die Hohlräder vierundfünfzig Zähne haben. Zwei Planetenrädersätze haben
einen gemeinsamen Planetenräderträger.
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Die Wirkungsweise ist wie folgt: Durch das in Fig.2 dargestellte Antriebsaggregat
sind drei Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang schaltbar, wobei in jedem Falle der
Antrieb über den hydrodynamischen Drehmomentwandler erfolgt. Ferner ist eine Leerlaufstellung
vorgesehen, in der kein Antrieb erfolgt. 1. Der Leerlauf Im Leerlauf sind die drei
Bremsbänder 135, 146 und 147 nicht angelegt, und es ist die Kupplung 149
ausgerückt.
Das Turbinenrad treibt das Hohlrad 119 über die Antriebswelle 116 und den Kupplungskorb
118 an. Das Fahrzeug befindet sich im Stillstand, und der Planetenräderträger 120,
der mechanisch mit den Treibrädern verbunden ist, steht gleichfalls still. Die Planetenräder
128 drehen sich um sich selbst und treiben die Sonnenräder 125 und 136 entgegengesetzt
der Antriebsmaschinendrehrichtung an, was durch das nicht angelegte Bremsband 135
ermöglicht wird.
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Das Hohlrad 140, das mit dem Planetenräderträger 120 verbunden ist,
steht still, und der Planetenräderträger 138, der bei nicht angelegtem Bremsband
147 durch das Sonnenrad 136 angetrieben wird, dreht sich umgekehrt zum Drehsinn
der Antriebsmaschine, wobei er das Sonnenrad 143 im gleichen Drehsinn mitnimmt.
Dieses treibt seinerseits über die Planetenräder 142 das Hohlrad 144 im Drehsinn
der Antriebsmaschine an, was durch das nicht angelegte Bremsband 146 möglich ist.
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Es drehen sich daher alle Glieder frei, und auf den Planetenräderträger
120 wird kein Antriebsdrehmoment übertragen. 2. Der 1. Gang Die Schaltung des 1.
Ganges geschieht dadurch, daß das Bremsband 147 angelegt wird. Der Planetenräderträger
138 wird festgehalten. Das Hohlrad 119 treibt den Planetenräderträger 120 mit einem
Drehmoment Cl an, so daß ein Drehmoment C, umgekehrt zum Antriebsmaschinendrehmoment
auf das Sonnenrad 125 gegeben wird, das über die Hohlwelle 133 das Sonnenrad 136
antreibt. Da der Planetenräderträger 138 festgelegt ist, überträgt das dem Drehmoment
C., ausgesetzte Sonnenrad 136 auf das Hohlrad 140 ein Drehmoment C, und auf den
Planetenräderträger 138 ein Reaktionsdrehmoment C4, umgekehrt zum Drehsinn des Antriebsmaschinendrehmoments,
das das Reaktionsdrehmoment des 1. Ganges bildet. Das auf das Abtriebselement übertragene
Drehmoment ist daher gleich Cl @- C3. Bei den vorerwähnten Zähnezahlen ist dieses
Drehmoment gleich dem 2,44fachen des Antriebsdrehmoments. 3. Der 2. Gang Bei im
1. Gang befindlichem Antriebsaggregat geschieht das Schalten auf den 2. Gang durch
das Lösen des Bremsbandes 147 und das Anlegen des Bremsbandes 135, wodurch die Hohlwelle
133 und damit das Sonnenrad 125 festgehalten wird. Der Leistungsverlauf ist einfach:
Das Hohlrad 119 treibt den Planetenräderträger 120 über die Planetenräder 128 an,
die sich gegen das festgehaltene Sonnenrad 125 abstützen. Bei den vorerwähnten Zähnezahlen
beträgt das Drehmoment das 1,44fache des Antriebsdrehmoments. 4. Der 3. Gang Im
3. Gang drehen sich alle Glieder als ein einziger Block. Für diesen Zweck wird das
Bremsband 135 gelöst und die Kupplung 149 dadurch eingerückt, daß Drucköl in die
Nut 153 gefördert wird, wodurch die Kammer 158 beliefert wird, so daß über den Kolben
150 ein ausreichender Schub auf die Scheiben 151 und 152 ausgeübt wird. Die Antriebswelle
116 treibt daher unmittelbar die Abtriebswelle 121, die Zahnräder 122 und 123 und
damit die das Kegelrad 131 tragende Welle 124 an. 5. Der Rückwärtsgang Die Schaltung
des Rückwärtsganges geschieht durch das Anlegen des Bremsbandes 146, wodurch das
Hohlrad 144 festgehalten wird. Der Leistungsverlauf ist etwas komplizierter als
im 1, Gang. Das Antriebsmaschinendrehmoment wird dem Hohlrad 119 zugeführt. Dieses
hat das Bestreben, den Planetenräderträger 120 mit einem Drehmoment Cl nach vorn
anzutreiben, wobei das Sonnenrad 125 einen dem Antriebsmaschinendrehmoment entgegengesetzten
Drehmoment ausgesetzt wird, das gleich C, ist und auf das Sonnenrad 136 übertragen
wird, was ein Drehmoment C, (entgegengesetzt zum Antriebsmaschinendrehmoment) am
Planetenräderträger 138 und C4 (im Antriebsmaschinendrehsinn) am Hohlrad 140 ergibt.
Das Drehmoment C4 wird dem Planetenräderträger 120 zugeführt. Das Drehmoment C,
wird dem Sonnenrad 143 zugeführt, das seinerseits ein Drehmoment C5 erzeugt, das
dem Antriebsmaschinendrehmoment entgegengesetzt ist und dem Planetenräderträger
120 zugeführt wird, so daß das Hohlrad 144 einem im Sinne des Antriebsmaschinendrehmoments
gerichteten Drehmoment ausgesetzt ist. Der Planetenräderträger 120 ist daher den
Drehmomenten Cl -;- C4 - C5 ausgesetzt. Bei den vorstehend angegebenen Zähnezahlen
ist das Abtriebsdrehmoment im Gegensinn zum Antriebsmaschinendrehmoment gleich dem
2,25fachen des Antriebsdrehmoments.
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Die verschiedenen Vorwärtsgangschaltungen (1., 2. und 3. Gang) und
die Schaltung von dem einen auf den anderen können von Hand oder selbsttätig erzielt
werden.