DE1605988B1

DE1605988B1 - Hydrodynamisch-mechanisches Stufenwechselgetriebe fuer Fahrzeuge,insbesondere Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1605988B1
Application number: DE19671605988
Authority: DE
Inventors: Hause Gilbert Kenneth
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1966-11-15
Filing date: 1967-10-31
Publication date: 1969-11-06
Also published as: GB1149309A; US3398604A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrodynamisch- Festbremsen des ersten Sonnenrades stellt eine einmechanisches Stufenwechselgetriebe für Fahrzeuge, fache Maßnahme zur Bereitstellung eines Ganges insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus oberhalb des niedrigen Ganges dar.
einem hydrodynamischen Drehmomentwandler mit In den schematischen Zeichnungen sind Ausfüheinem angetriebenen Pumpenrad, einem auf einer 5 rungsbeispiele von hydrodynamisch-mechanischen Turbinenradwelle sitzenden Turbinenrad sowie Stufenwechselgetrieben nach der Erfindung dargeeinem Leitrad und einem dem hydrodynamischen stellt. In der Zeichnung ist

Drehmomentwandler nachgeschalteten Umlaufräder- F i g. 1 ein schematischer Längsschnitt durch eine

getriebe, dessen zweites Sonnenrad auf der Turbinen- Ausführungsform,

radwelle sitzt und mit langen Umlaufrädern kämmt, io F i g. 2 ein schematischer Längsschnitt durch ein

die ihrerseits mit einem zum Schalten eines Vor- zweite Ausführungsform und

wärtsganges abbremsbaren zweiten Ringrad und Fig. 3 ein Querschnitt nach der Linie 3-3 der

kurzen Umlaufrädern im Eingriff stehen, und die Fig. 1, der den Aufbau des Umlaufrädergetriebes

kurzen Umlaufräder mit einem ersten Sonnenrad und zeigt.

einem zum Schalten des Rückwärtsganges abbrems- 15 Das hydrodynamisch-mechanische Stufenwechselbaren ersten Ringrad kämmen, wobei das erste getriebe gemäß Fig. 1 besteht aus einem hydro-Sonnenrad mit dem Leitrad über eine Kupplung und dynamischen Drehmomentwandler 10 und einem eine Zwischenwelle verbindbar ist Umlaufrädergetriebe 11 mit zugeordneten Schalt-

Bei einem bekannten'Getriebe dieser Art (USA.- organen, die in einem Getriebegehäuse untergebracht Patentschrift 2624215) tritt keine Drehmoment- ao _smd. Der hydrodynamische Drehmomentwandler 10 unterstützung durch das Reaktionsmoment am Leit- ist ein üblicher dreigliedriger Drehmomentwandler rad ein, weil die Turbinenradwelle der einzige Ein- mit einem Pumpenrad 12, das von einer nicht dargang zum Umlaufrädergetriebe bei niedrigem Vor- gestellten Antriebsmaschine über eine Eingangswärtsgang und Rückwärtsgang ist, und das einen welle 8 und ein Wandlergehäuse 9 antreibbar ist. Der weiteren Eingang bildende erste Sonnenrad des Um- 25 hydrodynamische Drehmomentwandler hat ferner laufrädergetriebes in diesem Falle lediglich mitläuft. ein Turbinenrad 13 und ein Leitrad 14. Ist der

Durch die USA.-Patentschriften 2324713 und hydrodynamische Drehmomentwandler mit Arbeits-3 020 781 ist bekannt, das Reaktionsmoment des flüssigkeit gefüllt und wird das Pumpenrad 12 ange-Leitrades zur Drehmomentunterstützung heranzu- trieben, so läuft die Arbeitsflüssigkeit innerhalb des ziehen. Die Anordnung ist jedoch so getroffen, daß Drehmomentwandlers um. Die aus dem Pumpenrad entweder diese Unterstützung lediglich in einem 12 austretende Arbeitsflüssigkeit hat eine hohe Enerniedrigen Vorwärtsgang bei der ersterwähnten Bau- gi_e, die zum Teil von dem Turbinenrad 13 aufgeart, oder lediglich im. Rückwärtsgang bei der letzt- nommen wird und als Drehmoment dem Umlauferwähnten Bauart erfolgt, rädergetriebe 11 zugeleitet wird. Dem Leitrad 14

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 35 strömt die Arbeitsflüssigkeit aus dem Turbinenrad

hydrodynamisch-mechanisches Stufenwechselgetriebe 13 zu und wird durch dieses zum Pumpenrad 12

der eingangs erwähnten Art so weiter auszugestalten, zurückgeleitet. Es entsteht hierbei eineDrehmoment-

daß das Reaktionsmoment des Leitrades sowohl im komponente in entgegengesetzter Richtung zu dem

niedrigen Vorwärtsgang als auch im Rückwärtsgang am Turbinenrad 13 auftretenden Drehmoment. Wie

zur Drehmomentunterstützung herangezogen wird, 40 bei üblichen hydrodynamischen Drehmomentwand-

um in beiden Gängen ein für das Anfahren des lern kehrt sich die Drehmomentkomponente des

Fahrzeuges vorteilhaftes, großes Drehmoment zur Leitrades 14 um, wenn sich die Drehzahl des Tur-

Verfügung zu haben. binenrades über den Kupplungspunkt steigert, worauf

Durch die Erfindung wird diese Aufgabe dadurch das Leitrad 14 vorwärts läuft und kein Drehmoment

gelöst, daß das Leitrad des in an sich bekannter 45 mehr überträgt. Im vorliegenden Fall ist indessen

Weise nur dreigliedrigen hydrodynamischen Dreh- die Turbinendrehzahl, bei der das Drehmoment des

momentwandlers sich über eine Einwegkupplung auf Leitrades 14 sich umkehrt, niedriger als bei üblichen

der mit dem ersten Sonnenrad verbundenen Zwi- hydrodynamischen Drehmomentwandlern, weil das

schenwelle so abstützt, daß sowohl im Rückwärts- Leitrad 14 anfangs in Rückwärtsrichtung umlaufen

gang als auch im niedrigen Vorwärtsgäng auch das 50 kann.

Reaktionsmoment am Leitrad auf das Umlaufräder- Das Turbinenrad 13 ist mit einer Turbinenrad-

getriebe übertragen wird. welle 27 verbunden, während das Leitrad 14 über

Besonders vorteilhaft ist ein solches Getriebe für eine Drehmoment übertragende Einwegkupplung 15 leichte Lastfahrzeuge, da es hohe Anfahrmomente mit einer Zwischenwelle 28 verbunden ist, die drehliefert, ohne eine übermäßige Zahl von Stufen im 55 bar auf der Turbinenradwelle 27 gelagert ist. Das Stufenwechselgetriebe zu benötigen, wodurch sich Pumpenrad 12 ist mit einer anderen Zwischenwelle ein gerade für derartige Fahrzeuge anzustrebender 29 verbunden, die drehbar auf der Zwischenwelle 28 einfacher und billiger Gesamtaufbau des Antriebes gelagert ist.
ergibt. Die Zwischenwelle 28 trägt eine Trommel 31, die

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vor- 60 einen Teil einer Reibungskupplung 26 für den höchgesehen, daß das erste Sonnenrad des Umlaufräder- sten Gang und einen Teil einer Reibungsbremse 25 getriebes wahlweise durch eine Reibungsbremse zum für einen Zwischengang aufweist. Mit der Zwischenschalten eines mittleren Ganges festbremsbar ist und welle 29 ist eine Trommel 32 verbunden, die den zum Schalten eines hohen Ganges in an sich be- anderen Teil der Reibungskupplung 26 für den höchkannter Weise das Pumpenrad des hydrodynamischen 65 sten Gang aufweist. Wird die Reibungsbremse 25 für Drehmomentwandlers mittels einer Reibungskupp- den Zwischengang angelegt, so wird die Zwischenlung mit der das erste Sonnenrad tragenden Zwi- welle 28 gegen Drehen am Getriebegehäuse festgeschenwelle verbindbar ist. Die Reibungsbremse zum legt. Ebenso wird das Leitrad 14 durch die Einweg-

ORIGINAL INSPECTED

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kupplung 15 und die Zwischenwelle 28 am Rück- Umlaufräderträger 22 übertragene Drehmoment jewärtslaufen gehindert. Wird die Reibungskupplung doch die gleiche Richtung wie das von dem Sonnen-

26 für den höchsten Gang eingerückt, so wird die rad 16 übertragene Drehmoment.
Zwischenwelle 28 vom Pumpenrad 12 des hydro- Bei stillstehendem hydrodynamischem Drehmodynamischen Drehmomentwandlers vorwärts über 5 mentwandler wird der Ausgangswelle 30 das größte die Zwischenwelle 29 und die Trommel 32 ange- Drehmoment zugeleitet. Wird die die Ausgangswelle trieben. Wenn weder die Reibungskupplung 26 ein- 30 festhaltende Last überwunden, so beginnen das gerückt noch die Reibungsbremse 25 angelegt ist, Turbinenrad 13 und das Leitrad 14 des hydrodynakann die Zwischenwelle 28 entgegengesetzt zum mischen Drehmomentwandlers umzulaufen. Mit zu-Pumpenrad 12 des hydrodynamischen Drehmoment- io nehmender Turbinenraddrehzahl verringert sich das wandlers durch das Leitrad 14 über die Einweg- übertragene Drehmoment, bis der Kupplungspunkt kupplung 15 angetrieben werden. des hydrodynamischen Drehmomentwandlers er-

Das Umlaufrädergetriebe 11 enthält einen Umlauf- reicht ist. Im Kupplungspunkt beginnt das Leitrad 14

räderträger 22, der mit einer Ausgangswelle 30 des in gleicher Richtung wie das Turbinenrad 13 umzu-

Umlaufrädergetriebes verbunden ist. In dem Um- 15 laufen, wobei die Einwegkupplung 15 überholt wird,

laufräderträger 22 sind mehrere lange Umlaufräder Die Übertragung des Drehmomentes des Leitrades

21 und mehrere kurze Umlaufräder 20 drehbar ge- endet also, so daß das gesamte Antriebsdrehmoment

lagert. Die langen Umlaufräder 21 kämmen mit allein vom Turbinenrad 13 geliefert wird,

einem Sonnenrad 16, das auf der Turbinenradwelle Zum Schalten des Zwischenganges wird die Rei-

27 sitzt, und mit einem Ringrad 18, das mit einer 20 bungsbremse 25 angelegt, während die Reibungs-Reibungsbremse 23 für den niedrigen Gang verbun- bremsen 23 und 24 gelüftet sind und die Reibungsden ist. Die kurzen Umlaufräder 20 kämmen mit kupplung 26 ausgerückt ist. Hierdurch wird das einem Sonnenrad 17, das auf der Zwischenwelle 28 Sonnenrad 17 und die Zwischenwelle 28 festgehalten sitzt, und mit einem Ringrad 19, das mit einer Rei- und ferner ein Rückwärtslaufen des Leitrades 14 verbungsbremse 24 für den Rückwärtsgang verbunden 25 hindert. Das von dem Pumpenrad 12 an das Turist. Die langen Umlaufräder 21 kämmen ferner mit binenrad 13 des hydrodynamischen Drehmomentden kurzen Umlaufrädern 20. wandlers abgegebene Drehmoment gelangt über die

Die Drehmoment übertragende Einwegkupplung Turbinenradwelle 27 und das Sonnenrad 16 zu den

15 kann von einer beliebigen bekannten Bauart sein. Umlaufrädern 21 und 20. Da das Sonnenrad 17

Die Reibungskupplung 26 für den höchsten Gang ist 30 steht, walzen sich die Umlaufräder 20 am Sonnenrad

eine hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung 17 ab und übertragen das Drehmoment auf den

üblicher Bauart. Die Reibungsbremsen 23,24 und 25 Umlaufräderträger 22 und damit auf die Abtriebs-

sind hydraulisch betätigte Mehrscheibenbremsen be- welle 30. Das Leitrad 14 kann entweder stehen,

kannter Bauart, deren fester Teil mit dem Getriebe- indem es durch die Einwegkupplung 15 festgehalten

gehäuse verbunden ist. Diese Schaltorgane des Um- 35 wird, oder in gleicher Richtung wie das Turbinenrad

laufrädergetriebes werden in die ausgerückte Lage 13 umlaufen und hierbei die Einwegkupplung 15

durch Rückzugsfedern gebracht, wenn sie von der überholen,

hydraulischen Druckflüssigkeit entlastet sind. Zum Einschalten des höchsten Ganges wird die

Ist die Reibungskupplung 26 ausgerückt und sind Reibungskupplung 26 eingerückt, während die Reidie Reibungsbremsen 23, 24, 25 gelüftet, so befindet 40 bungsbremsen 23, 24 und 25 gelüftet sind. Bei einsich das hydrodynamisch-mechanische Getriebe im gerückter Reibungskupplung 26 treibt das Pumpen-Leerlauf, und es wird kein Drehmoment auf die rad 12 über die Zwisehenwelle 28 das Sonnenrad 17 Ausgangswelle 30 übertragen. an. Das Drehmoment wird verzweigt, wobei ein

Zum Einschalten des langsamen Vorwärtsganges mechanischer Zweig vom Pumpenrad 12 zur Zwi-

wird die Reibungsbremse 23 angelegt, wodurch das 45 schenwelle 29, über die Reibungskupplung 26 und

Ringrad 18 des Umlaufrädergetriebes festgelegt wird. die Zwisehenwelle 28 zum Sonnenrad 17 führt, wäh-

Vom Pumpenrad 12 an das Turbinenrad 13 des rend der hydraulische Zweig vom Pumpenrad 12

hydrodynamischen Drehmomentwandlers abgegebe- über das Turbinenrad 13 und die Turbinenradwelle

nes Drehmoment wird über die Turbinenradwelle 27 27 zum Sonnenrad 16 läuft. Da beide Sonnenräder

und das Sonnenrad 16 den Umlaufrädern 21 züge- 50 16 und 17 in gleicher Richtung mit im wesentlichen

leitet. Da das Ringrad 18 nicht umlaufen kann, wäl- gleicher Drehzahl angetrieben werden, ergibt sich

zen sich die Umlaufräder 21 längs des Ringrades 18 ein Gesamtübersetzungsverhältnis im Umlaufräder-

ab und übertragen das Drehmoment auf den Um- getriebe von 1:1, mit welchem also das Dreh-

laufräderträger 22 und die Ausgangswelle 30. moment auf die Ausgangswelle 30 übertragen wird.

Die das Turbinenrad 13 des hydrodynamischen 55 Die prozentualen Anteile des hydraulischen und Drehmomentwandlers verlassende Arbeitsflüssigkeit mechanischen Zweiges werden durch die Zahl der erzeugt am Leitrad 14 ein entgegengesetztes Dreh- Zähne der Sonnenräder 16 und 17 bestimmt,
moment, das über die Einwegkupplung 15 zur Zwi- Zum Einschalten des Rückwärtsganges wird die schenwelle 28 und von dieser über das Sonnenrad 17 Reibungsbremse 24 angelegt, die Reibungskupplung zu den Umlaufrädern 20 und 21 gelangt. Da das 60 26 ausgerückt, und es werden die Reibungsbremsen Ringrad 18 stillsteht, wird das Drehmoment infolge 23 und 25 gelüftet. Durch die Reibungsbremse 24 des Umlaufes der Umlaufräder auf den Umlaufräder- wird das Ringrad 19 festgehalten. Das vom Pumpenträger 22 und damit auf die Ausgangswelle 30 über- rad 12 zum Turbinenrad 13 des hydrodynamischen tragen. Das an das Sonnenrad 17 abgegebene Dreh- Drehmomentwandlers abgegebene Drehmoment gemoment hat entgegengesetzte Richtung zum auf das 65 langt über die Turbinenradwelle 27 und das Sonnen-Sonnenrad 16 übertragenen Drehmoment. Infolge rad 16 zu den Umlaufrädern 21 und 20. Da das der Wirkung der miteinander kämmenden Umlauf- Ringrad 19 feststeht, walzen sich die Umlaufräder 20 räder 20 und 21 hat das vom Sonnenrad 17 auf den am Ringrad 19 ab und übertragen das Drehmoment

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auf den. UnHaufräderfcräger 22 und: damit auf die Ausgangswelle 30. Infolge der Wirkung der miteinander kämmenden Urnjaufräder ist die Richtung des dem Unüaufräderträger 22 zugeleiteten Drehmomentes entgegengesetzt zii dem dem, Sonnenrad 16 zugeleiteten" Drehmoment, Öie das Turbinenrad Ϊ3 verlassende. Arbeiteflüssigkeit übt auf das Leitrad 14 ein Drehmoment in entgegengesetzter Richtung, aus, das über die Einwegfcupplung 15, die Zwischenwelle 28 und das Sonnenrad 17 auf die Unüaufräder 20 über'-tragen wird, und dem Umlaufräderträger 22, in der gleichen Richtung wie das von dem, Sonnenrad 16 übertragene Drehmoment zugeleitet wird. Das dem Umlaufräderträger 22 insgesamt zugeleitete Drehmoment wird also erhöht Wie im niedrigen. Vor- wärtsgang wird, das übertragene- Drehmoment mit steigender Xurbinendrehzahl absinken, bis der Kupplungspunkt des, hydrodynamischen Drehmomentwandlers erreicht ist, worauf nur noch das Turbinenrad Drehmoment überträgt.

Werden die Zähnezahlen der Räder des Umlaufrädergetriebes gemäß nachstehender Tabellegewählt

Sonnenrad 16 .... 32 Zähne

Sonnenrad 17 25 Zähne

Umlaufrad 21 16 Zähne *⁵

Umlaufrad 20 23 Zähne

Rihgradia 64 Zähne

Ringrad 19- 71- Zähne

und beträgt die maximale Drehmpmenryerstärkung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 2>5:1, so ergeben, sich folgende Drenmomentverhähnisse (Ausgangsdreimoment zu. Eingangsdrehmoment):

kupplung, 2$ ist in, gleicher, Weise wie· bei der ersten Bauforrn, als Mehrseheibenkupplung ausgebildet, dar gegen sind die Reibungsbremsen 23l·', 24', 25' als Bandbremsen ausgebildet, bei denen das Bremsband mit seinem, einen Ende am Getriebegehäuse festgelegt ist, während auf das andere. Ende ein hydraulischer Stellmotor einwirkt, der beaufschlagt, das

Gang

Niedriger Gang
Zwischengang ..
Höchster Gang .
Rückwärtsgang .

prehmpmentverhältnis

mit stehendem ^P^

Drehmomentwandler.

9,8

4,4

8,9-

im Kupplungszüständ'

3ß

iß

35

4P

Bei einer derartigen Auslegung des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes erfolgt, der drehmomentverzweigte Antrieb irn_ höQhsten. Gang mit 44% mechanischem und 56%. hydraulischem^ Anteil·

Die Bauform nach Fig. 2 arbeitet in gleicher Weise wie dieBaufprn> nach.Fig. 1. Die Reibungs-

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrodynamisch-mechanisches Stufenwechselgetriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehendj aus. einem hydrodynamischen DrehnjornenMandler mit einem, angetriebenen, Pumj>enra.d, eiftem auf einer Turbinenradweilf sitzenden, Turbfflenrad sowie. ein,em Leitrad und; einem dem h,ydrodynamis.chen DrehmomentwaAdlei nachg§schalteten. Umlaufrädergetriebe, dessen zweites Spnnenrad; auf der TurbinenradweH& sitzt und mit langen Umjaufrädern kämmti, die ihTierseits. nyft einem, zum Schalten eines Yor.-wärtsganges abbremsbaren zweiten Ringrad und kurzen Urnlaufrädern, Un₁ EingriJi stehen, und die kurzen Usnlaufrädex mit eiaem ersten Sonnenrad und- einem zum Schalten des. Rückwärtsganges abbremsbaren ersten Ringrad kämmen, wobei das, erste Sonnenrad mit dem Leitrad über eine Kupplung, und; eine..Zwischenwelle verbindbar ist> dadurch gekennzeichnet, daß das Leitad(14): des. in an sich bekannter Weise nur dreigliedrigen hydrodynamischen. DrehmpmentwandlerSi (IjOz)₁ siclj.; über eine Einwegkupplung (15); auf der. mit dem ersten Sonnenrad (17) verbundenen: Z-wisehenw.elle (28) so. abstützt, daß sowohl im_; Rückwärtsgang als. auch im niedrigen Vorwärtsgang, auch das Reaktipnsmoment am Leitrad (14); auf das_: Umlaufrädergetriebe (11) übertragen wird>

2. Hydrodynamjscn-mechanisches, Sttufenwechr selgetriebe nach Anspruch, i, dadurch gekennzeichnete daß, das.. erste Spnnenrad (17) des Umlaufrädergetriebes (11) wahlweise durch eine Reibungsbremse (25); zum, Schalten eines mittleren (Sanges ΐβδφΓβηιφΒΓ ist und zum Schalten eines hohen Ganges, in an sich bekannter Weise das Pumpenrad (-LS) des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (10) niittels einer Reibungskupplung (26) mit der das_: erste Sonnenrad (i.7) tragenden. ZwiscrTenwelle(28) verbindbar ist»

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