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Antriebsblock für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft einen aus
einer Brennkraftmaschine, einem Umlaufräderwechselgetriebe und einem Ausgleichgetriebe
bestehenden Antriebsblock für Kraftfahrzeuge, bei dem das Umlaufräderwechselgetriebe,
das Ausgleichgetriebe und die Achswelle in einer gemeinsamen zur Achse der Kurbelwelle
der Brennkraftmaschine parallelen Achse liegen, wobei die Brennkraftinaschine das
Umlaufrädergetriebe über einen dem Umlaufräderwechselgetriebe vorgeschalteten hydrodynamischen
Drehmomentwandler und ein Vorgelege konstanter Übersetzung antreibt.
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Bei einem bekannten Getriebe dieser Art ist der hydrodynamische Drehmomentwandler
in der Achse der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeordnet. Der Antrieb von
der Kurbelwelle zum Umlaufräderwechselgetriebe erfolgt wahlweise direkt über ein
Stirnradvorgelege konstanter Übersetzung oder über den hydrodynamischen Drehmomentwandler
und ein zweites Stirnradvorgelege anderer konstanter über-Setzung.
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Bei einem anderen Getriebe treibt die Kurbelwelle über ein Stirnradvorgelege
konstanter Übersetzung eine parallel zur Kurbelwelle liegende Hohlwelle an, die
über einen hydrodynarnischen Drehinomentwandler und Umlaufrädergetriebe eine koaxiale
Welle antreibt, die über einen Schneckenantrieb mit dem Ausgleichgetriebe verbunden
ist.
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Häufig werden Kraftfahrzeuge wahlweise mit Motoren unterschiedlicher
Art bezüglich Drehzahl, Drehmoment und Leistung ausgerüstet. Die bisherige Ausbildung
der Antriebsblöcke erfordert jedoch in diesem Fall eine Vielzahl verschiedener Aggregate
des Antriebsblocks.
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Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, diese wahlweise Ausrüstung
eines Kraftfahrzeugs zu vereinfachen und vor allem zu verbilligen. Sie geht von
der Erkenntnis aus, daß der Antriebsblock so ausgebildet werden muß, daß möglichst
viele seiner Aggregate zusammen mit verschiedenen Brennkraftmaschinen zum Antriebsblock
zusammengefaßt werden können.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der in der gemeinsamen
Achse des Umlaufr*äderwechselgetriebes und des Ausgleichgetriebes liegende hydrodynamische
Drehmomentwandler wie für sich bekannt durch das Vorgelege von der Kurbelwelle antreibbar
ist und zwischen der Ausgangswelle des Uinlaufräderwechselgetriebes und dem Ausgleichgetriebe,
wie ebenfalls für sich bekannt, ein Vorgelege konstanter Übersetzung eingeschaltet
ist.
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Auf diese Weise können wesentliche Teile des Antriebsblocks, und zwar
das aufbaumäßig komplizierte und daher teure Umlaufräderwechselgetriebe, das Ausgleichgetriebe
und der hydrodynamische Drehmomentwandler für Antriebsblöcke mit unterschiedlichen
Brennkraftmaschinen verwendet werden. Für die Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse
ist lediglich der Austausch der Getriebe konstanter Übersetzung erforderlich, die
einfach im Aufbau und daher relativ billig sind. Die Anpassung wird hierdurch montagemäßig
erleichtert und die möglichen verhältnismäßig großen Stückzahlen der teuren Aggregate
wirken sich günstig auf die Preisstellung aus. Ferner ergibt sich eine gedrängte
Bauform, da die einzelnen Aggregate des Antriebsblocks in nur zwei Achsen angeordnet
sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem derartigen
Antriebsblock, bei dem das Unilaufräderwechselgetriebe zwei als Eingangsglieder
dienende Sonnenräder aufweist, von denen das eine Sonnenrad von dem Turbinenrad
des hydrodynamisehen Drehmomentwandlers angetrieben wird und das andere, gegebenenfalls
von der Kurbelwelle unter Umgehung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers antreibbare
Sonnenrad festbremsbar oder mit dem Turbinenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers
kuppelbar ist, vorgeschlagen, daß das zweite Sonnenrad des Umlaufräderwechselgetriebes
über ein einfaches Umlaufrädergetriebe antreibbar ist, dessen als Eingangsglied
dienendes Sonnenrad vom Turbinenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers angetrieben
ist.
In den Zeichnungen sind in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläuterte Ausführungsbeispiele des Antriebsaggregates nach der Erfindung dargestellt.
In diesen ist F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Antriebsaggregates
nach der Erfindung, F i g. 2 ein Schnitt nach der Linie 2-2 der F i
g. 1,
F i g. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teiles des Antriebsaggregates
und F i g. 4 eine schematische Teildarstellung einer abgewandelten Bauform.
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Die Kurbelwelle 1 einer Antriebsmaschine dreht sich um eine
Achse a und treibt über ein Zahnrad 3,
ein Zwischenzahnrad 5 und ein
Zahnrad 7 eine Eingangswelle 9 eines Wechselgetriebes an. Durch Wahl
der Zahnräder 3, 5 und.7 können beliebige konstante Übersetzungsverhältnisse
zwischen den Drehzahlen der Kurbelwelle 1 und der Eingangswelle
9 bestimmt werden. Im Ausführungsbeispiel ist dieses Verhältnis
1: 1. Bei einer kleinen, schnellaufenden Antriebsmaschine könnten indessen
die Zahnräder 3, 5 und 7
so gewählt werden, daß eine Übersetzung ins
Langsame erfolgt, während bei großer, verhältnismäßig langsam laufender Antriebsmaschine
das aus den Zahnrädern 3, 5 und 7 gebildete Vorgelege im Sinne einer
Übersetzung ins Schnelle ausgelegt werden kann. In jedem Fall kann ein Betrieb
der Antriebsmaschine, mit einer Drehzahl erreicht werden, bei der sie das maximale
oder nahezu maximale Drehmoment entwickelt, wenn ein im Wechselgetriebe -enthaltener
hydrodynamischer Drehmomentwandler als Strömungskupplung läuft. An Stelle der Zahnräder
3, 5 und 7 können auch andere Vorgelege benutzt werden, z. B. Ketten-
oder Riementriebe.
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In einer zur Achse a der Antriebsmaschine parallelen Achse
b ist ein Getriebeagorregat angeordnet, das ein Wechselgetriebe, ein Ausgleichgetriebe.
und eineBremseinrichtung enthält. Die Eingangswelle 9 ist mit einem Pumpenrad
11 eines üblichen dreiteiligen hydrodynamischen Drehmomentwandlers verbunden, dessen
Turbinenrad 13 mit einer Welle 15 verbunden ist. Das Leitrad 14 des
Drehmomentwandlers ist am Rückwältsdrehen durch eine Einwegkupplung 16 gehindert.
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Auf der Welle 15 sitzen zwei Sonnenräder 17 und
19. Das Sonnenrad 17 gehört zu einem einfachen Umlaufrädergetriebe
18, während das Sonnenrad 19
zu einem Verbundumlaufrädergetriebe 20
gehört. Das Verbundu - mlaufrädergetriebe 20 hat je zwei miteinander kämmende
Umlaufräder 21 und 23, die drehbar in einem Umlaufräderträger 25 gelagert
sind. Die Umlaufräder 21 sind verhältnismäßig kurz und kämmen mit dem Sonnenrad
19, das kleineren Durchmesser als ein zweites Sonnenrad 24 hat, mit dem die
längeren Umlaufräder 23 kämmen. Das Sonnenrad 19 ist das Eingangsglied
dieses Verbundumlaufrädergetriebes, während das Sonnenrad 24 entweder das Reaktionsglied
bei Vorwärtsantrieb oder das Eingangsglied sein kann. Ein mit den langen Umlaufrädern
23 kämmendes Ringrad 27 wirkt als Reaktionsglied bei Rückwärtsantrieb,
wenn es durch eine Konusbremse R festgehalten wird. Das Sonnenrad 24 kann durch
eine ortsfest gelagerte Bandbremse L festgehalten werden.
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Der als Ausgangsglied dienende Umlaufräderträger 25 des Verbundumlaufrädergetriebes
20 ist mit einem Eingangs-Sonnenrad 29 eines Umlaufrädertriebes
30 mit konstanter Übersetzung verbunden, der in einem Umlaufräderträger
35 drehbar gelagerte Umlaufräder 31. aufweist, die mit einem am Achsgetriebegehäuse
festen Ringrad 33 kämmen. Der Umlaufräderträger 35 ist mit einem Ausgleichräderträger
36 verbunden, der ein Teil eines Ausgleichgetriebes 38 ist.
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Im Ausgleichräderträger 36 sind zwei miteinander kämmende Sätze
von Ausgleichrädem 37 und 39
drehbar gelagert (F i g. 1 und
3, in denen aber nur je
ein Ausgleichrad dargestellt ist). Mit den
Ausgleichrädern 37 kämmt ein Achswellenrad 41 und mit den Ausgleichrädern
39 ein Achswellenrad 43. Das AchsweRenrad 41 ist mit einer Zwischenwelle
45 verbunden, die sich durch die hohle Welle 15 erstreckt und an ihrem Ende
einen Napf 46 eines kardanisch beweglichen Gelenks 47 trägt, mit dessen axial beweglichem
Zapfen 48 eine Achswelle 49 verbunden ist. Das Achswellenrad 43 ist mit einem Napf
50 eines zweiten kardanisch beweglichen Gelenks 51 verbunden, dessen
axial beweglicher Zapfen 52 mit einer zweiten Achswelle 53 verbunden
ist.
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Die Ausgleichräder 37 sind außen von mehreren mit ihnen kämmenden
Bremsscheiben 54 umschlossen, die den drehbaren Teil einer Mehrscheibenbremse B,
bilden. Die festen Teile dieser Bremse werden durch Bremsscheiben 55 gebildet.
Eine zweite Mehrscheibenbremse B2 hat ortsfeste Bremsscheiben 56, die zwischen
Bremsscheiben 57 greifen, die die Ausgleichräder 39 umschließen und
mit diesen kämmen. Diese Mehrscheibenbremsen können durch nicht dargestellte Bremsbetätigungseinrichtungen
angelegt werden.
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Das einfache Umlaufrädergetriebe 18 hat mehrere Umlaufräder
60, die drehbar in einem Umlaufräderträger 61 gelagert sind, der mit
dem Sonnenrad 24 des Verbundumlaufrädergetriebes 20 verbunden ist. Die Umlaufräder
60 kämmen mit einem Ringrad 63,
das in beiden Drehrichtungen durch
eine Mehrscheibenbremse C festbremsbar ist. Das Rückwärtsdrehen des Ringrades
63 kann ferner durch eine Mehrscheibenbremse I verhindert werden, die über
eine Einwegkapplung 65 mit diesem verbunden ist. Wird die Mehrscheibenbremse
C angelegt, so ist das Ringrad 63 in beiden Drehrichtungen blockiert,
während bei Anlegen der Mehrscheibenbremse I nur ein Rückwärtsdrehen des Ringrades
63 verhindert ist. Über eine Mehrscheibenkupplung H kann das Ringrad
63 ferner mit dem Pumpenrad 11 des Drehmomentwandlers verbunden werden.
Arbeitsweise Im Leerlauf sind die Mehrscheibenbremsen I und C, die Bandbremse
L und die Konusbremse R gelüftet und die Mehrscheibenkupplung H ausgerückt. Zum
Anfahren des Fahrzeugs wird die Bandbremse L angelegt, um das Sonnenrad 24 des Verbundun-Aaufrädergetriebes
20 festzuhalten, so daß dieses dessen Reaktionsglied wird. Das Turbinenrad
13 des Drehmomentwandlers treibt die Sonnenräder 17 und
19 vorwärts an, so daß wegen des festgehaltenen Sonnenrades 24 der Umlaufräderträger
25 vorwärts mit verringerter Drehzahl läuft. Die Übersetzung ins Langsame
wird durch das übersetzungsverhältnis der Zahnräder 3, 5 und 7, die
Drehmomentverstärkung des Drehmomentwandlers und das übersetzungsverhältnis des
Verbundumlaufrädergetriebes 20 bei festgebremstem Sonnenrad 24 bestimmt.
Der
Umlaufräderträger 25 treibt das Sonnenrad 29 vorwärts an, und da das Ringrad
33 ortsfest ist, dreht sich der Umlaufräderträger 35 mit weiterhin
ins Langsame übersetzter Drehzahl. Der Antrieb läuft dann über den vorwärts laufenden
Ausgleichräderträger 36, die Ausgleichräder 37 und 39 und die
Achswellenräder 41 und 43 zu den Achswellen 49 und 53. Ist der Widerstand
an den Achswellen verschieden, so drehen sich die Achswellen 41 und 43 relativ zueinander.
über die Ausgleichräder 37 und 39 wird dann die Drehzahl des einen
Achswellenrades erhöht.
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Beim niedrigen Gang wird das Sonnenrad 17 vorwärts angetrieben
und der zugeordnete Umlaufräderträger 61 festgehalten. Das Ringrad
63 läuft also rückwärts, da die Mehrscheibenbremsen I und C
beide gelüftet
sind und die Mehrscheibenkupplung H ausgerückt ist.
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Bei Erreichen einer ausreichenden Fahrgeschwindigkeit im niedrigen
Gang wird die Bandbremse L gelüftet und die Mehrscheibenbremse I angelegt, um das
Ringrad 63 festzuhalten. Das umlaufende Sonnenrad 17 bewirkt dann
den Vorwärtsantrieb des Umlaufräderträgers 61 und des Sonnenrades 24 mit
verringerter Drehzahl. Da das Sonnenrad 19 mit der Drehzahl des Turbinenrades
13 und das Sonnenrad 24 mit kleinerer Drehzahl angetrieben wird, wird der
Umlaufträger 25 vorwärts mit verringerter Drehzahl angetrieben. Diese Drehzahl
ün 2. Gang ist aber größer als die im niedrigen Gang bei festgebremstem Sonnenrad
24.
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Der 3. Gang wird erreicht, wenn die Mehrscheibenkupplung H
das Ringrad 63 mit dem Pumpenrad 11
des Drehmomentwandlers verbindet.
Hierbei kann das Ringrad 63 vorwärts laufen. Das Sonnenrad 17
läuft
mit der Drehzahl des Turbinenrades 13, die nur wenig geringer als die des
Pumpenrades 11 ist, wenn der Drehmomentwandler den Kupplungszustand erreicht
hat. Der Antrieb von der Eingangswelle 9 wird also verzweigt; er läuft zum
Teil über die Mehrscheibenkupplung H zum Ringrad 63 rein mechanisch und zum
anderen Teil über den Drehmomentwandler und die Welle 15 zum Sonnenrad
17. Der Umlaufräderträger 61 des einfachen Umlaufrädergetriebes
18 dreht sich unter diesen Umständen mit etwas geringerer Drehzahl als die
Eingangswelle 9
und treibt mit dieser Drehzahl das Sonnenrad 24 an. Da das
Sonnenrad 19 mit Turbinenraddrehzahl läuft, die auch nur wenig kleiner als
die Eingangswellendrehzahl ist, läuft der Umlaufräderträger 25
mit nur etwas
kleinerer Drehzahl als die Eingangswelle 9. Diese Drehzahl wird anschließend
im Umlaufrädertrieb 30 noch ins Langsame übersetzt.
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Um das Fahrzeug abzubremsen, werden die Mehrscheibenbremsen Bi und
B" gleichzeitig angelegt, um die Bremsscheiben 54 und #7 zu verzögern. Die Drehung
der Ausgleichräder 37 und 39 um die Achse b
wird verzögert,
da diese nur umlaufen oder sich um ihre Achse drehen können, wenn sie mit verschiedener
Drehzahl oder in entgegengesetzter Richtung angetrieben werden. Die gleichzeitige
Verzögerung der Ausgleichräder 37 und 39 bei ihrer Bewegung um die
Achse b wie auch ihre eigenen Achsen verzögert die Achswellenräder 41 und
43, wodurch ein Bremsen des Fahrzeuges erzielt wird. Durch Festhalten der Bremsscheiben
54 und 57 bei stillstehendem Fahrzeug kann jegliche Drehung der Sonnenräder
41 und 43 verhindert werden. Um zusätzlich eine Antriebsmaschinenbremsung zu erzielen,
z. D. bei Fahrt bergab, kann die Mehrscheibenbremse C angelegt werden, um
das Ringrad 63 in beiden Drehrichtungen festzuhalten. Dies bringt das Wechselgetriebe
in den 2. Gang, und bei Schubbetrieb des Fahrzeugs treiben die Fahrzeugräder den
Umlaufräderträger 35 an, so daß das Sonnenrad 29
mit Überdrehzahl läuft,
die durch das Verbundumlaufrädergetriebe 20 und das einfache Umlaufrädergetriebe
13 weiter erhöht wird. Das Turbinenrad 13 des Drehmomentwandlers läuft also
mit erheblicher überdrehzahl, die durch das von der Antriebsmaschine angetriebene
Pumpenrad 11 abgebremst wird. Das Turbinenrad 13 bremst damit über
das Wechselgetriebe und das Ausgleichgetriebe ab.
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Die abgewandelte Ausführungsform nach F i g. 4 unterscheidet
sich lediglich dadurch, daß die Mehrscheibenkupplung H' das Ringrad 63 mit
dem Sonnenrad 17 verbindet, so daß dann das einfache Umlaufrädergetriebe
18 blockiert ist und das Turbinenrad 13 des Drehmomentwandlers das
Sonnenrad 24 des Verbundunflaufrädergetriebes 20 unmittelbar antreibt. Im höchsten
Gang werden also beide Sonnenräder 19 und 24 des Verbundumlaufrädergetriebes
20 und damit der Umlaufräderträger 35 mit Turbinenraddrehzahl angetrieben.
In diesem Fall läuft der gesamte Antrieb über den Drehmomentwandler.
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Für den Rückwärtsantrieb werden die Bandbremse L sowie die Mehrscheibenbremsen
I und C
gelüftet und die Mehrscheibenkupplung H ausgerückt und dafür die Konusbremse
R angelegt.