DE1500331C - Hydrodynamisch mechanisches Getriebe fur Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisch-mecha- ausgeübten Drehmomente. In der dritten Rückwärtsnisches Getriebe für Kraftfahrzeuge, bestehend aus gangstellung verbindet sie bei angezogener Bremse einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und das erste mit dem zweiten Kupplungselement. Die einem diesem nachgeschalteten Umlaufrädergetriebe, Verwendung derartiger Schiebekupplungen, die beim bei dem der hydrodynamische Drehmomentwandler 5 Kupplungsvorgang eine weitere Kupplung und Einein von der Antriebsmaschine angetriebenes Pumpen- richtungen zur Erzeugung eines Synchronlaufes der rad, ein fest auf einer mit der Abtriebswelle kuppel- Kupplungselemente voraussetzen, um überhaupt den baren Welle angeordnetes erstes Turbinenrad, ein in Vorwärts- oder Rückwärtsgang schalten zu können, umgekehrter Drehrichtung wie das erste Turbinenrad gestatten kein sanftes Schalten und sind außerdem umlaufendes, auf einer zur Welle des ersten Tür- io recht störanfällig.

binenrades koaxialen Hohlwelle fest angeordnetes Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenzweites Turbinenrad und ein zwischen dem zweiten stellung besteht darin, ein hydrodynamisch-mecha-Turbinenrad und dem Pumpenrad liegendes, über nischcs Getriebe der eingangs erwähnten Art zu eine Freilaufkupplung in einer Drehrichtung gehäuse- schaffen, das ein sanftes Schalten sowohl in den Vorfest abgestütztes Leitrad aufweist, und die das zweite 15 wärts- als auch in den Rückwärtsgang bei Vorsehung Turbinenrad tragende Hohlwelle mit einem Sonnen- einer minimalen Anzahl von Kupplungs- und Reirad eines die Drehrichtung umkehrenden Umlauf- bungselementen ermöglicht. Eine weitere Aufgabe rädersatzes des Umlaufrädergetriebes verbunden ist, der Erfindung besteht darin, außer dem normalen wobei ein Glied des Umlaufrädersatzes über eine Vorwärtsgang noch einen Langsamvorwärtsgang vorFreilaufkupplung so gehäusefest abgestützt ist, daß 20 zusehen, der wahlweise ein- und ausschaltbar ist.
der Umlaufrädersatz nur in der umgekehrten Dreh- Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß darichtung wie das erste Turbinenrad wirksam wird durch gelöst, daß das Umlaufrädergetriebe in an sich und der über den Umlaufrädersatz übertragene Lei- bekannter Weise aus zwei einen gemeinsamen Umstungsanteil mit dem über den das erste Turbinenrad laufräderträger aufweisenden Umlaufrädersätzen beenthaltenden Getriebezug übertragenen Leistungs- 25 steht und der Umlaufräderträger mit der das Turanteil vereinigt wird, sowie ein Glied des Umlauf- binenrad tragenden Welle verbunden und durch eine rädergetriebes zum Erzielen eines Rückwärtsganges Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar ist und abbremsbar ist. auf dem Umlaufräderträger für jeden Umlaufräder-

Hydrodynamisch-mechanische Getriebe der vor- satz, wie für sich bekannt, ein Satz innerer Umlaufstehenden Art, bei denen die Drehmomente zweier 30 räder und ein Satz äußerer Umlaufräder vorgesehen sich gegenläufig drehender Turbinenräder eines hydro- ist, die miteinander kämmen, wobei die inneren Umdynamischen Drehmomentwandlers durch ein nach- laufräder des ersten Umlaufrädersatzes mit dem vom geschaltetes Umlaufrädergetriebe vereinigt auf die zweiten Turbinenrad angetriebenen Sonnenrad und getriebene Welle übertragen werden, sind in verschie- die äußeren Umlaufräder des ersten Umlaufräderdenen Ausführungen bekannt. 35 satzes mit einem über die Freilaufkupplung in der

Bei dem bekannten Getriebe nach der USA.- einen Drehrichtung gehäusefest abgestützten, im VorPatentschrift 2 850 918, von dem die Erfindung aus- wärtsgangbereich das Reaktionsglied bildenden Hohlgeht, treibt das erste Turbinenrad eine Zwischenwelle, rad im Eingriff stehen, sowie die inneren Umlaufmit der ein erstes Kupplungselement drehfest verbun- räder des zweiten Umlaufrädersatzes mit einem mit den ist. Das zweite Turbinenrad treibt eine die Zwi- 40 der Abtriebswelle verbundenen Sonnenrad und die schcnwelle koaxial umgebende Hohlwelle, die ein äußeren Umlaufräder des zweiten UmI auf rädersatzes zweites Kupplungselement benachbart zum ersten an- mit einem zum Einschalten des Rückwärtsganges geordnet und ein Sonnenrad trägt, das über Umlauf- festbremsbaren Hohl rad kämmen,
räder, deren Träger durch eine Freilaufkupplung in Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Getriebe einer Drehrichtung entgegen der Drehrichtung des 45 ermöglichen die einen gemeinsamen Umlaufräder-Pumpenrades festgehalten ist, ein äußeres Hohlrad träger aufweisenden Umlaufrädersätze ein sehr einantreiben, das drehfest mit der Abtriebswelle verbun- faches und sanftes Schalten des Vorwärts- und Rückden ist und ein drittes Kupplungselement aufweist. wärtsganges, wobei Klauen- oder dergleichen Kupp-Der Umlauf räderträger kann durch eine Bremse fest- lungen, die einen Synchronlauf der Kupplungselemente gehalten werden. Bei gelöster Bremse dreht sich das 50 voraussetzen, vermieden werden. Zum Einschalten äußere Hohlrad in gleicher Richtung wie die vom des Rückwärtsganges ist es lediglich notwendig, die ersten Turbinenrad angetriebene Zwischenwelle. Bei das äußere Hohlrad des zweiten Umlaufrädersatzes angezogener Bremse und feststehendem Umlaufräder- festhaltende Bremse anzulegen,
träger wirken die Elemente des Drehmomentwandlers Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsais Flüssigkeitskupplungsschwungrad, wobei das 55 gegenstandes, die zur Übertragung extrem hoher zweite Turbinenrad als Flüssigkeitskupplungselement Drehmomente, d. h. zur Einschaltung eines Langdes Schwungrades wirkt und sich und das Sonnenrad samvorwärtsganges für das Fahrzeug dient, zeichnet in Vorwärtsrichtung dreht, so daß sich das äußere sich dadurch aus, daß ein weiterer Umlaufrädersatz Hohlrad rückwärts dreht und so durch Anlegen der vorgesehen ist, dessen Umlaufräderträger mit der Bremse die Voraussetzung zum Einschalten eines 60 Abtriebswelle und dessen Hohlrad mit dem gemein-Rückwärtsganges gegeben ist. Es ist eine Schiebe- samen Umlaufräderträger der Umlaufrädergruppe kupplung vorgesehen, die wahlweise in drei Stellun- verbunden ist, wobei das Sonnenrad und das Hohlgen verschiebbar ist. In der ersten oder Leerlauf- rad durch die Kupplung miteinander verbindbar und stellung steht die .Schiebekupplung nur mit dem ersten das Sonnenrad zum Schalten eines langsamen Vor-Kupplungselement im LüngrilT. In der zweiten Vor- 65 wärtsganges bei gelöster Kupplung festbrcmsbar ist. wärtsgangstellung verbindet sie bei gelöster Bremse Ein Ausfiihrungsbcispicl des hydrodynamischdas erste mit dem dritten Kupplungselement und ver- mechanischen Getriebes nach der Erfindung wird an einigt damit die vom ersten und zweiten Turbinenrad Hand der Zeichnung, die einen schematischen Längs-

schnitt durch das hydrodynamisch-mechanische Getriebe zeigt, beschrieben.

Das dargestellte hydrodynamisch-mechanische Getriebe umfaßt eine Antriebswelle 10, eine Abtriebswelle 11, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 12 und ein Umlaufrädergetriebe 13. Die Antriebswelle 10 ist an die Antriebsmaschine eines Fahrzeuges angeschlossen, und die Abtriebswelle 11 steht mit den Antriebsrädern des Fahrzeuges in Triebverbindung.

Der hydrodynamische Drehmomentwandler 12 weist ein fest mit der Antriebswelle 10 verbundenes Pumpenrad 20, ein vom Pumpenrad 20 angetriebenes erstes Turbinenrad 21, ein Leitrad 22 und ein zweites Turbinenrad 23 auf. Das erste Turbinenrad 21 treibt eine Welle 24 und das zweite Turbinenrad 23 eine die Welle 24 konzentrisch umgebende Hohlwelle 25 an, während das Leitrad 22 durch eine Freilaufkupplung 26 mit einer Hohlachse 27 verbunden ist, die am Getriebegehäuse befestigt ist und die Welle 24 und die Hohlwelle 25 konzentrisch umgibt.

Das Umlaufrädergetriebe 13 umfaßt eine Umlaufrädergruppe 30 für den Vorwärts- und Rückwärtsgang des Fahrzeuges und einen Umlaufrädersatz 31 für einen Langsamvorwärtsgang. Die Umlaufrädergruppe 30 für den Vorwärts- und Rückwärtsgang umfaßt ein fest mit der Hohlwelle 25 und dadurch mit dem zweiten Turbinenrad 23 verbundenes erstes Sonnenrad 32, ein fest mit der Abtriebswelle 11 verbundenes zweites Sonnenrad 33, ein erstes Hohlrad 34 und «in zweites Hohlrad 35. Ein gemeinsamer Umlaufräderträger 36 ist fest mit der Welle 24 und dadurch mit dem ersten Turbinenrad 21 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers verbunden. Am Umlauf räderträger 36 ist jeweils dem ersten Sonnenrad und ersten Hohlrad bzw. dem zweiten Sonnenrad und dem zweiten Hohl rad zugeordnet ein Satz innerer Umlaufräder 39 bzw. 40 und ein Satz äußerer Umlaufräder 37 bzw. 38 drehbar gelagert, wobei die inneren und die äußeren Umlaufräder miteinander im Eingriff stehen. Außerdem stehen die äußeren Umlaufräder 37 bzw. 38 mit dem ersten bzw. dem zweiten Hohlrad 34 bzw. 35 und die inneren Umlaufräder 39 bzw. 40 mit dem ersten bzw. zweiten Sonnenrad 32 bzw. 33 im Eingriff. Am zweiten Hohlrad 35 ist eine Bremstrommel 45 befestigt, die von einem Bremsband 46 umgriffen ist. Das erste Hohlrad 34 ist mit einer Nabe 47 unter Zwischenschaltung einer Freilaufkupplung 48 auf der feststehenden Hohlwelle 27 gelagert.

Der Umlaufrädersatz für den Langsamgang umfaßt einen fest mit der Abtriebswelle 11 und dem Sonnenrad 33 der Umlaufrädergruppe 30 verbundenen Umlaufräderträger 50, ein mit dem Umlaufräderträger 36 der Umlaufrädergruppe 30 verbundenes Hohlrad 51 und ein mit einer Bremstrommel 53 verbundenes Sonnenrad 52. Am Umlaufräderträger 50 sind Umlaufräder 54 drehbar gelagert, die mit dem Hohlrad 51 und dem Sonnenrad 52 im Eingriff stehen. Das Hohlrad 51 greift mit einem nabenartigen Ansatz 55 in die Bremstrommel 53 ein, wobei zwischen dem Ansatz 55 und der Bremstrommel 53 eine Kupplung 60 vorgesehen ist, mit der diese Teile kuppelbar sind. Auf der Bremstrommel 53 ist ein Bremsband 61 angeordnet, mit dem das Sonncnrad 52 des Umlaufrädersatzes 31 für den Langsamgang festbremsbar ist.

Im Betrieb treibt die mit der nicht gezeigten Antriebsmaschine verbundene Antriebswelle 10 das Pumpenrad 20 an. Für den normalen Vorwärtsgang wird die Kupplung 60 eingekuppelt und damit der Umlaufrädersatz 31 für den Langsamgang gesperrt, so daß das Turbinenrad 21 über die Welle 24 und den Umlaufräderträger 36 unmittelbar mit der Abtriebswelle 11 verbunden ist. Beim Antrieb des Pumpenrades 20 durch die Antriebswelle 10 wird das in dem hydrodynamischen Drehmomentwandler befindliehe Strömungsmittel in die Schaufeln des Turbinenrades 21 gepumpt und erteilt diesem ein. Drehmoment, das auf die Antriebswelle 11 übertragen wird. Beim Langsamgang, d. h. bei der Übertragung hoher Drehmomente kommt die Freilaufkupplung 26 zum Eingriff und hält das Leitrad 22 fest, um die Reaktion des Strömungsmittels innerhalb des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 12 aufzunehmen. Das durch die Schaufeln des Turbinenrades 21 gepumpte Strömungsmittel wirkt gegen die Schaufeln des zweiten Turbinenrades 23 und treibt dieses in umgekehrter Drehrichtung wie das erste Turbinenrad 21 an.

Das umgekehrte Antriebsdrehmoment wird durch die Hohlwelle 25 auf das Sonnenrad 32 der Umlaufrädergruppe 30 übertragen. Bei den geringen Vorwärtsgeschwindigkeiten wird auch die Freilaufkupplung 48 wirksam und hält das erste Hohlrad 34 fest, so daß die Umlaufrädergruppe 30 die Reaktionskräfte aufnimmt.

Die Rückwärtsdrehung des Sonnenrades 32 wird durch die äußeren und inneren Umlaufräder 37 und 39 in eine Vorwärtsdrehung umgewandelt, so daß der Umlaufräderträger 36 und die Abtriebsvvclle 11 in Vorwärtsrichtung des Fahrzeuges angetrieben werden, wobei sich die vom ersten und zweiten Turbinenrad 21 bzw. 23 entwickelten Drehmomente addieren.

Wenn bei höherer Vorwärtsgeschwindigkeit der hydrodynamische Drehmomentwandler sich dem Kupplungspunkt nähert, löst sich die Freilaufkupplung 26, und das Leitrad 22 kann sich frei drehen. Beim Betrieb dieser Geschwindigkeitsstufe ist die Flußrichtung des das zweite Turbinenrad 23 beaufschlagenden Strömungsmittels umgekehrt, so daß es auf die Rückseite der Schaufeln einwirkt und die Hohlwelle 25 und das Sonnenrad 32 in Vorwärtsrichtung des Fahrzeuges antreibt. Bei dieser Betriebsstufe ist die Freilaufkupplung48 ebenfalls gelöst, und die Umlaufrädergruppe 30 läuft somit im wesentliehen mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 mit Bezug auf die Abtriebswelle 11 um.

Somit erzeugt der hydrodynamische Drehmomentwandler ein ausreichend hohes Anfahrdrehmoment, um -während des normalen Vorwärtsantriebes eines Fahrzeuges jegliches Schalten überflüssig zu machen.

Ein langsamer Vorwärtsgang zur Übertragung

extrem hoher Drehmomente auf die Antriebswelle 11 ist durch Anlegen des Bremsbandes 61 und Lösen der Kupplung 60 erzielbar, da dann das Sonnenrad 52 festgehalten wird, so daß das Hohlrad 51, das durch das Turbinenrad 21 in Vorwärtsrichtung angetrieben wird, den Unilaufräderträgcr 50 und damit die Abtriebswelle 11 in Vorwärtsrichtung antreibt, wobei über die Umlaufräder 54 und das Sonnenrad 52 eine starke Übersetzung ins Langsame stattfindet.

Der Rückwärtsgang wird durch Anlegen des

Bremsbandes 46 geschaltet, wodurch das zweite Hohlrad 35 festgehalten wird. Da der Umlaufräder-

träger 36 durch das erste Turbinenrad 21 in Vorwärtsrichtung angetrieben wird, während das zweite Hohlrad 35 feststeht, wird durch den Eingriff der äußeren und inneren Umlaufrädcr 38 und 40 das Sonnenrad 33 und somit die Abtricbswelle 11 in Rückwärtsrichtung angetrieben.

Aus der Beschreibung ist ersichtlich, daß das hydrodynamisch-mechanische Getriebe äußerst sanft arbeitet und auch im normalen Antriebsbereich in befriedigender Weise arbeitet. Das erfolgt durch Verwendung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit einem breiimomentübcrtragungsbereich, der ausreicht, um das sonst notwendige Schalten der Getriebestufen durch Anlegen und Lösen von reibschlüssigen Schaltmitteln zu vermeiden. Im normalen Anlriebsbereich des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes bleibt die Kupplung 60 im Eingriff, und die Bremsbänder 46 und 61 sind gelöst. Das hydrodynamisch-mechanische Getriebe besitzt nur eine Kupplung und zwei Bremsen, um einen stufenlos veränderlichen normalen Vorwärtsantriebsbereich sowie einen Vorvvärtsantricb im Langsamgang und einen Riickwärtsantricbsbereich zu erreichen.

Das hydrodynamisch-mechanische Getriebe kann durch eine überaus einfache druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung geschaltet werden, da eine komplizierte Ventilanordnung zum Schalten aufeinanderfolgender Getriebestufen nicht erforderlich ist.

Claims (2)

Patentansprüche: _o

1. Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und einem diesem nachgeschalteten Umlaufrädergetriebe, bei dem der hydrodynamische Drehmomentwandler ein von der Antriebsmaschine angetriebenes Pumpenrad, ein fest auf einer mit der Antriebswelle kuppclbaren Welle angeordnetes erstes Turbinenrad, ein in umgekehrter Drehrichtung wie das erste Turbinenrad umlaufendes, auf einer zur Welle des ersten Turbinenrades koaxialen Hohlwelle fest angeordnetes zweites Turbinenrad und ein zwischen dem zweiten Turbinenrad und dem Pumpenrad liegendes, über eine Freilaufkupplung in einer Drehrichtung gehäusefest abgestütztes Leitrad aufweist und die das zweite Turbinenrad tragende Hohlwelle mit einem Sonnenrad eines die Drehrichtung umkehrenden Umlaufrädersatzes des Umlaufrädergctriebcs verbunden ist, wobei ein Glied des Umlaufrädersatzes über eine Freilaufkupplung so gehäusefest abgestützt ist, daß der Umlaufrädersatz nur in der umgekehrten Drehrichtung wie das erste Turbinenrad wirksam wird und der über den Umlaufrädersatz übertragene Leistungsanteil mit dem über den das erste Turbinenrad enthaltenden Getriebezug übertragenen Leistungsanteil vereinigt wird, sowie ein Glied des Umlaufrädergetriebes zum Erzielen eines Rückwärtsganges abbremsbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufrädergetriebe (13) in an sich bekannter Weise aus zwei einen gemeinsamen Umlaufräderträger (36) aufweisenden Umlaufrädersätzen besteht und der Umlaufrädcrträger (36) mit der das Turbinenrad (21) tragenden Welle (24) verbunden und durch eine Kupplung (60) mit der Abtriebswelle (11) verbindbar ist und auf dem Umlaufräderträger für jeden Umlaufrädersatz, wie für sich bekannt, ein Satz innerer Umlaufräder (39 bzw. 40) und ein Satz äußerer Umlaufräder (37 bzw. 38) vorgesehen ist, die miteinander kämmen, wobei die inneren Umlaufräder (39) des ersten Umlaufrädersatzes mit dem vom zweiten Turbinenrad (23) angetriebenen Sonnenrad (32) und die äußeren Umlaufräder (37) des ersten Umlaufrädersatzcs mit einem über die Freilaufkupplung (48) in der einen Drehrichtung gehäusefest abgestützten, im Vorwärtsgangbereich das Reaktionsglied bildenden Hohlrad (34) im Eingriff stehen, sowie die inneren Umlaufräder (40) des zweiten Umlaufrädersatzes mit einem mit der Abtriebswelle verbundenen Sonnen rad (33) und die äußeren Umlaufräder (38) des zweiten Umlaufrädersatzes mit einem zum Einschalten des Rückwärtsganges festbremsbaren Hohlrad (25) kämmen.

2. Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Umlaufrädersatz (31) vorgesehen ist, dessen Umlaufräderträger (50) mit der Abtriebswelle (11) und dessen Hohlrad (51) mit dem gemeinsamen Umlaufräderträger (36) der Umlaufrädergruppe (30) verbunden ist, wobei das Sonnenrad (52) und das Hohlrad (51) durch die Kupplung miteinander verbindbar und das Sonnenrad (52) zum Schalten eines langsamen Vorwärtsganges bei gelöster Kupplung (60) festbremsbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen