DE19741440A1 - Wechselgetriebe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe gemäß dem Oberbegriff des An
spruchs 1 insbesondere ein Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge.
Es sind verschiedene Arten von Wechsel- oder Übersetzungsgetrieben be
kannt. Solche Getriebe werden beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zur
Änderung der Drehzahl eines Motors mit einem gewissen Übersetzungsver
hältnis oder Wandlung des Drehmoments eingesetzt. Ferner kann durch ein
solches Getriebe der Leerlauf eines Antriebsmotors bei stehendem Fahr
zeug sichergestellt werden. Schließlich ist es mittels eines Getriebes mög
lich, den Drehsinn der Abtriebswelle umzukehren.
Ein einfaches Wechselgetriebe ist durch ein Handschaltgetriebe, mit einer
Antriebs-, einer Abtriebs- sowie einer Vorgelegewelle realisierbar. Die An
triebswelle ist über eine Kupplungsvorrichtung mit dem Motor verbunden, so
daß sie beim Schaltvorgang kraftschlußmäßig von diesem abgekoppelt wer
den kann. Auf der Antriebswelle sitzt ein Antriebszahnrad, welches die Vor
gelegewelle antreibt, welche wiederum mit weiteren Zahnrädern drehfest
verbunden ist. Auf der Vorgelegewelle angeordnete Zahnräder sind wieder
um mit Zahnrädern der Abtriebswelle in Eingriff bringbar. Je nach Wahl einer
Gangstufe und damit eines solchen Zahnradpaares kann ein gewünschtes
Übersetzungsverhältnis hergestellt werden.
Das vorgenannte Handschaltgetriebe besitzt einen hohen Wirkungsgrad, ein
geringes Gewicht und ist durch seinen einfachen Aufbau relativ kostengün
stig. Allerdings ist mit einem solchen Handschaltgetriebe kein Automatikmo
dus erreichbar. Ferner tritt bei jedem Schaltvorgang eine Lastunterbrechung
zwischen Motor und Antriebsrädern auf so daß die Motorkraft beispielswei
se bei einem kontinuierlichen Beschleunigungsvorgang nicht fortwährend
ausgenutzt werden kann. Insgesamt besitzt das Handschaltgetriebe einen
relativ geringen Komfort. Darüber hinaus muß eine separate Anfahrkupplung
zur Entkopplung des Getriebes mit dem Antriebsmotor vorgesehen werden.
Als herkömmliches Getriebe mit einem Automatikmodus ist - wie der Name
schon sagt - ein Automatikgetriebe bekannt. Ein herkömmliches Automatik
getriebe besitzt antriebswellenseitig meist einen Strömungswandler der als
Anfahrkupplung dient und im Wandlungsbereich Drehmomentverstärkungen
bewirkt. Dem Wandler nachgeschaltet sind meist Kombinationen von mehre
ren Planetengetrieben, welche je nach Feststellung von einzelnen Zahnrä
dern oder Zahnrädergruppen eine Drehmoment- und Drehzahlwandlung
sowie eine mögliche Umkehrung des Drehsinns für einen Rückwärtsgang
bewirken. Die Schaltvorgänge werden meist mittels einer elektrisch
hydraulischen Steuerung durchgeführt, die das selbsttätige Hoch- und Zu
rückschalten der einzelnen Gänge zum richtigen Zeitpunkt bewerkstelligen.
Das Automatikgetriebe weist relativ hohe Verluste auf und es bedarf einer
aufwendigen Konstruktion. Insgesamt ist ein solches Getriebe kosteninten
siv, besitzt ein hohes Gewicht und bedarf einer aufwendigen Steuerung.
Die gleichen Nachteile treffen auch auf ein Automatikgetriebe mit integrierter
Anfahrkupplung zu. Bei einem solchen Getriebe können lediglich die Verlu
ste etwas gesenkt werden.
Eine weitere Alternative für ein Wechselgetriebe ist durch ein Handschaltge
triebe mit automatisierter Schaltung angeboten. Bei einem solchen, ähnlich
dem vorbeschriebenen Handschaltgetriebe aufgebauten Getriebe werden
sämtliche Kupplungs- und Schaltvorgänge je nach Fahrerwunsch vollauto
matisch durchgeführt. Mit dieser Maßnahme kann zwar ein Automatikmodus
erreicht werden, allerdings läßt sich auch bei diesem Getriebe eine Lastun
terbrechung beim Schalten nicht verhindern. Im übrigen ist bei einer auto
matisierten Schaltung ein hoher Steueraufwand, insbesondere bei der Mo
torsteuerung erforderlich. Ferner bedarf es einer Anfahrkupplung mit eben
falls automatisierter Ansteuerung.
Eine weitere Möglichkeit für ein Wechselgetriebe ist durch ein stufenloses
Automatikgetriebe mit Übertragungsriemen oder Schubgliederband gege
ben. Bei einem solchen Getriebe ist auf der Antriebswelle meist ein Plane
tengetriebe mit Vorwärtsgang und Rückwärtsgang sowie Lamellenkupplung
und einer stufenlos verstellbaren Primärkegelscheibe vorgesehen. Die
Kraftübertragung zu einer Sekundärkegelscheibe auf der Abtriebswelle er
folgt beispielsweise über ein Stahlschub-Gliederband. Durch axiale Ver
schiebung je einer diagonal gegenüberliegenden Scheibenhälfte der Kegel
scheiben werden die wirksamen Hebelarme größer bzw. kleiner, und ent
sprechend der Wahl des Verhältnisses der Hebelarme r1 zu r2 läßt sich das
Übersetzungsverhältnis wählen.
Mit einem solchen Getriebe können jedoch nur kleinere Leistungen übertra
gen werden. Für die Übertragung von großen Drehmomenten ist ein solches
Getriebe nicht geeignet.
Schließlich ist ein Doppelkupplungsgetriebe bekannt, bei dem zwei Kupp
lungen auf eine zweigeteilte Antriebswelle mit Festrädern wirken. Die eine
Halbwelle ist hohl und umschließt etwa zur Hälfte die zweite. Losräder stec
ken auf der Abtriebswelle und werden mit dieser über mechanische Schalt
muffen verbunden. Um die Fahrstufen wechseln zu können, muß die eine
Kupplung gelöst und die andere gleichzeitig eingerückt werden, während
sich der mechanischen Schaltvorgang innerhalb der Schlußphase beider
Kupplungen vollzieht. Die Doppelkupplung wirkt auch als Anfahrkupplung.
Nachteilig bei einem solchen Doppelkupplungsgetriebe ist die Verwendung
von zwei Kupplungen, die jeweils so ausgelegt sein müssen, daß sie auch
ein maximal anliegendes Drehmoment übertragen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges Wechselgetriebe mit ei
nem Automatikmodus anzugeben, welches hohe Drehmomente übertragen
kann und eine vollständige Lastunterbrechung beim Schalt- oder Überset
zungsänderungsvorgang vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Demgemäß wird parallel - insbesondere im Sinne eines Kraftflusses - zu
einer ersten Einrichtung, also im wesentlichen einem ersten Getriebe, zwi
schen der Antriebs- und der Abtriebswelle zusätzlich eine zweite drehmo
mentübertragende Einrichtung zwischengeschaltet, mit der ein stufenlos
wählbares Drehmoment im Bereich von Null bis zum maximal anliegenden
Drehmoment zwischen diesen beiden Wellen übertragbar ist. Die Drehmo
mentstärke kann steuer- oder regelbar sein.
Da sowohl bei der ersten wie auch bei der zweiten Einrichtung eine Kraft
flußunterbrechung zwischen Antriebs- und Abtriebswelle möglich ist, muß
keine separate Kupplung mehr zwischen einem Antriebsmotor und dem Ge
triebe selbst vorgesehen werden. Die Kupplung ist bereits im Wechselge
triebe integriert. Bei entsprechender Auslegung müssen auch keine War
tungsarbeiten durchgeführt werden. Diese "integrierte Kupplung" ist kosten
sparend, führt zu einem geringeren Platzbedarf der Getriebe-Motoreinheit
und verringert den Konstruktions- sowie den Wartungs- und Reparaturauf
wand.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, durch eine geeignete An
steuerung der zweiten Einrichtung eine solche Drehmomentübertragung von
der Antriebs- auf die Abtriebswelle oder umgekehrt durchzuführen, daß
durch die erste Einheit kein Drehmoment mehr übertragen wird und das
Übersetzungsverhältnis bei dieser ersten Einheit problemlos geändert wer
den kann; beispielsweise indem ein schaltbares, gerade in Eingriff mit einer
Welle oder einem anderen Zahnrad zu bringendes oder außer Eingriff zu
bringendes Stirnrad kräftefrei geschaltet werden kann. Da somit auch beim
Schaltvorgang der ersten Einrichtung ein Kraft- oder Drehmomentschluß
über die zweite drehmomentübertragende Einrichtung zwischen Antriebs-
und Abtriebswelle aufrechterhalten werden kann, wird eine vollständige
Lastunterbrechung - beispielsweise zwischen einem Antriebsmotor und An
triebsrädern - wirkungsvoll verhindert. Bei geeigneter Steuerung der zwei
ten Einrichtung kann ein Lastabfall sehr klein gehalten werden. Der Fahrer
bekommt dann auch beim Schaltvorgang den Eindruck, daß das Fahrzeug
kontinuierlich beschleunigt oder verzögert wird. Ein durch unterschiedliche
Beschleunigungen entstehender "Ruckeffekt" kann vermieden werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Wechselgetriebe kann in einfacher Weise die
Funktion eines "Hillholders" realisiert werden. Ein Hillholder bietet die Mög
lichkeit, ohne Bremsbetätigung am Hang oder Berg stehenzubleiben und
durch einfache Fahrpedalbetätigung einen Anfahrvorgang ohne Rückrollge
fahr zu erreichen. Schließlich kann der Steueraufwand, insbesondere der
Steueraufwand bei einer digitalen Motorelektronik, gering gehalten werden.
Darüber hinaus können Hochschaltungen ohne oder mit nur geringen Sperr
zeiten und Rückschaltungen während einer gerade durchzuführenden Hoch-
oder Rückschaltung durchgeführt werden. Es ist also bei Rückschaltungen
nicht notwendig die Durchführung eines vorhergehend gewählten Schaltvor
ganges abzuwarten. Eine Schaltanforderung kann über Schaltkennlinien
berechnete Schaltsignale oder eine sequentielle Anforderungseinheit mitge
teilt werden.
Schließlich eignet sich das vorliegenden erfindungsgemäße Wechselgetrie
be auch zum Einbau in sportliche Fahrzeuge mit besonders hoher Motorlei
stung.
Weitere Ausführungsformen sowie Vorteile und Merkmale sind in den Un
teransprüchen angegeben.
Eine besonders einfache Möglichkeit eine-stufenlose Drehmomentübertra
gung von der Antriebs- auf die Abtriebswelle und umgekehrt durchzuführen,
bietet sich durch den Einsatz einer auf Reibschluß basierenden Wirkungs
einheit, beispielsweise einer Kupplung oder Bremseinheit. Eine Kupplung
muß in einem Schlupfbetrieb arbeiten können und derart ansteuerbar sein,
daß entsprechend dem gewählten Kupplungsdruck und der daraus resultie
rende Schlupfwirkung ein gewünschtes Drehmoment exakt dosierbar über
tragbar ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Einrichtung durch ein einfaches Schaltgetriebe realisiert ist. In
diesem Fall kann man sich der besonderen Vorteile eines Schaltgetriebes,
nämlich dessen einfacher Aufbau, hoher Wirkungsgrad, Kompaktheit und
hohe Kraftübertragungsfähigkeit, bedienen.
Besonders bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform, bei der die zweite
Einrichtung ein weiteres Getriebe umfaßt. Als besonders geeignetes weite
res Getriebe in der drehmomentübertragenden Einrichtung ist ein Umlaufge
triebe vorgesehen, vorzugsweise ein Planetengetriebe. Bei einem Planeten
getriebe können in kompakter Weise verschiedene Übersetzungsverhältnis
se auf einfache Art und Weise erreicht werden. Darüber hinaus ist es mög
lich, ohne weiteres eine Drehrichtungsumkehr für einen Rückwärtsgang zu
realisieren.
Vorzugsweise greift die Kupplung am Hohlrad des Planetengetriebes an.
Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform kann das Hohlrad mittels ei
ner Arretiervorrichtung oder Kupplung gegenüber einem Getriebegehäuse
festgestellt werden. Dadurch wird eine erste Übersetzungsmöglichkeit, bei
spielsweise eine erste Gangstufe erreicht. Diese Übersetzungsstufe braucht
dann nicht mehr durch die erste Einrichtung, beispielsweise das Schaltge
triebe, realisiert zu werden.
Ferner ist es möglich den Planetenträger, der im Normalbetrieb mit der Ab
triebswelle gekoppelt sein kann, von dieser zu entkoppeln, beispielsweise
durch eine axiale Verschiebung derselben. Bei gleichzeitiger Arretierung des
Planetengetriebes ist so ein Rückwärtsgang schaltbar. Dabei ist beispiels
weise das Hohlrad über die Kupplung mit der Abtriebswelle gekoppelt. Na
türlich sind für eine Rückwärtsgangfunktion auch andere konstruktive Lö
sungen denkbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Sonnenrad mit der An
triebswelle und der Planetenradträger mit der Abtriebswelle gekoppelt oder
koppelbar. Auch die genau umgekehrte Konstruktionslösung ist je nach An
wendungsfall denkbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die zweite Einrich
tung, insbesondere die Kupplung, von einer Steuerung beaufschlagt, die
derart ausgebildet ist, daß die Ansteuerung, insbesondere die Druckregulie
rung für die Kupplung, in Abhängigkeit von Motordrehzahl und/oder An
triebsdrehzahl und/oder eingelegtem/angefordertem Gang und/oder An
triebsdrehzahlgradient und/oder Abtriebsdrehzahlgradient steuerbar ist.
Wird eine Kupplung verwendet, so ist diese von dem vollständig ausgekup
pelten bis zum vollständig eingekuppelten Zustand stufenlos ansteuerbar,
wobei in einem solchen Zwischenzustand ein Kupplungsschlupf stattfindet.
Die Kupplung kann als Lamellenkupplung ausgeführt sein. Sie ist einerseits
mittel- oder unmittelbar mit der Antriebs- oder Abtriebswelle oder den darauf
angeordneten schaltbaren Stirnrädern oder dem Getriebegehäuse und an
dererseits mit einem Planetengetriebeelemente (Sonnenrad, Planetenrad
träger, Hohlrad) verbunden, wobei dann die zu diesem Planetengetriebe
element zugehörige Welle keine direkte Verbindung zu der Antriebs- oder
Abtriebswelle besitzt, welche wiederum mit der Kupplung mittel- oder unmit
telbar verbunden ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der
Kupplung einerseits und der damit mittel- oder unmittelbar gekoppelten An
triebs- oder Abtriebswelle oder den daran angeordneten schaltbaren Stirn
rädern andererseits eine Umschalteinrichtung vorgesehen, die eine steuer
bare Kopplung zwischen dem Planetengetriebe einerseits und wahlweise
der Antriebs- oder Abtriebswelle, den daran angeordneten schaltbaren Stirn
rädern oder dem Getriebegehäuse andererseits ermöglicht.
Die Umschalteinrichtung kann beispielsweise als axial verschiebbare Buch
se, Kupplungsnabe oder dergleichen ausgeführt sein, welche Organe auf
weist, die mit dem Getriebegehäuse, einem Teil eines schaltbaren Stirnra
des oder der Abtrieb- oder Antriebswelle lösbar drehfest verbindbar sind.
Ferner können zwischen dieser Umschalteinrichtung, insbesondere der ver
schiebbaren Buchse, Kupplungsnabe oder dergleichen und den damit ver
bindbaren An- oder Abtriebswellen, Stirnrädern und dergleichen Synchroni
siereinrichtungen vorgesehen sein.
Eine Verbindung zwischen der Umschalteinrichtung und einem schaltbaren,
auf der An- oder Abtriebswelle angeordneten Stirnrad ist insbesondere dann
auf einfache Weise zu realisieren, wenn das Stirnrad eine Hohlwelle auf
weist, durch die hindurch sich die An- oder Abtriebswelle erstreckt.
Von Vorteil ist auch eine Direktkoppeleinrichtung zwischen An- und Ab
triebswelle, da dadurch ein Direktgang schaltbar ist mit dem jegliche Über
tragungsverlust vermieden werden können.
Insbesondere kann die Kupplung der drehmomentübertragenden Einrichtung
und/oder die Umschaltvorrichtung elektromechanisch und/oder hydraulisch
und/oder pneumatisch betätigbar sein.
Weitere Vorteile und Merkmale sowie vorteilhafte Ausführungsformen sind
den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachfolgend auch im Hinblick auf weitere Vorteile und
Merkmale anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die beilie
gen den Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 eine stark schematische Schnittdarstellung einer einfachen
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wechselgetriebes,
Fig. 2 eine stark schematische Schnittdarstellung einer zweiten Aus
führungsform eines erfindungsgemäßen Wechselgetriebes,
Fig. 3a bis 3h jeweils gleiche Schnittdarstellungen des Wechselgetriebes wie
in Fig. 2, wobei je nach Schaltvorgang oder eingelegtem
Übersetzungsverhältnis mit dicker Linie der Kraftfluß dargestellt
ist,
Fig. 4 ein Diagramm, unter anderem mit Drehzahl- und Drehmoment
verläufen bei einer kontinuierlichen Beschleunigung bei einem
erfindungsgemäßen Wechselgetriebe und
Fig. 5 ein Diagramm wie Fig. 4 bei einer kontinuierlichen Beschleu
nigung mittels eines Handschaltgetriebes.
Eine einfache Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wechselgetrie
bes ist in Fig. 1 dargestellt.
In einem Getriebegehäuse 12 sind koaxial ausgerichtet eine von einem An
triebsmotor (nicht dargestellt) kommende Antriebswelle 14 und eine zu den
Antriebsrädern führende Abtriebswelle 16 angeordnet. Die Antriebswelle 14
sowie die Abtriebswelle 16 sind mittels Lagerungen 100 bzw. 102 im Getrie
begehäuse 12 drehbar gehalten.
Parallel zu der Antriebs- 14 und Abtriebswelle 16 ist eine Vorgelegewelle 18
angeordnet, welche - zusammen mit den darauf angeordneten Stirnrädern -
lediglich in einem halben Schnitt dargestellt ist. Die Vorgelegewelle 18 ist
mittels zwei endseitiger Lager 103 drehbar im Getriebegehäuse 12 gehalten.
Eine Kraftübertragung zwischen der Antriebswelle 14 und der Vorgelegewel
le 18 erfolgt über ein Antriebsstirnradpaar 20, deren einzelne Stirnräder je
weils fest auf der zugeordneten Welle, also Antriebswelle 14 und Vorgele
gewelle 18, befestigt sind.
Eine Kraftübertragung zwischen der Vorgelegewelle 18 und der Abtriebswel
le 16 findet über - im vorliegenden Beispiel - zwei Stirnradpaare 22 und 26
statt, von denen jeweils ein Stirnrad im vorliegenden Fall die auf der Vorge
legewelle 18 angeordneten Stirnräder 24 und 28 schaltbar, also mit der je
weiligen Welle verbind- und lösbar sind.
Zur Koppelung und Verbindung der schaltbaren Stirnräder 24 und 28 mit der
Vorgelegewelle 18 ist eine Schaltvorrichtung 32 vorgesehen, welche über
Schaltzylinder 31 und 33 eine Schaltmuffe 30 in Axialrichtung der Vorgele
gewelle 18 verschieben kann, so daß wahlweise das Stirnrad 24, das Stirn
rad 26 oder keines dieser Stirnräder mit der Vorgelegewelle 18 verbindbar
ist.
Gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 1 kommen beim Eingriff eines
Stirnrades 24 oder 28 mit der Schaltmuffe 30 jeweils Zapfen eines Stirnra
des mit Ausnehmungen der Schaltmuffe 30 in Eingriff. Auf die tatsächliche
praktische Realisierung wird jedoch nicht näher eingegangen, da dies nicht
Thema der vorliegenden Erfindung ist. Wichtig ist vorliegend lediglich, daß
ein jeweiliges Stirnrad mit einer Welle in geeigneter Weise zu verschalten
ist.
Die obengenannte Axialverschiebung der Schaltmuffe 30 wird durch hydrau
lische Betätigung der Schaltzylinder 31 und 33 erreicht, wobei bei einem
Schaltvorgang kein wesentliches Dreh- oder Kraftmoment zwischen der Vor
gelegewelle 18 und dem jeweils mit dieser verbundenen bzw. mit dieser zu
verbindenden Stirnrad 24, 28 auftreten soll.
Die zu den schaltbaren Stirnrädern 24 und 28 komplementären Stirnräder
der Stirnradpaare 22 und 26 sind jeweils auf der Abtriebswelle 16 fest ange
ordnet.
Zentral in Fig. 1 ist eine drehmomentübertragende Einrichtung vorgesehen,
welche - wie nachfolgend erläutert wird - ein gewünschtes, stufenlos wählba
res Drehmoment von der Antriebswelle 14 zur Abtriebswelle 16 oder umge
kehrt übertragen kann.
Die drehmomentübertragende Einrichtung umfaßt im vorliegenden Ausfüh
rungsbeispiel ein Planetengetriebe 40 und eine Kupplung K.
Auch andere drehmomentübertragende Einrichtungen sind durchaus denk
bar. Dabei muß jedoch eine Einrichtung vorgesehen sein, die den Kraftfluß
zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle unterbrechen und eine Drehmo
mentübertragung dosiert vornehmen kann.
Ein Sonnenrad 42 des Planetengetriebes 40 ist am Ende der Antriebswelle
14 ausgebildet. Dieses Sonnenrad 42 steht mit Planetenrädern 46 des Pla
netengetriebes in Eingriff. Die Planetenräder 46 sind an einem in dessen
Axialrichtung geringfügig verschiebbaren Planetenträger 48 gehalten. Im
Normalzustand ist der Planetenträger 48 mit der Abtriebswelle 16 gekoppelt,
so daß sich bei Rotation des Planetenträgers 48 auch die Abtriebswelle 16
und umgekehrt mitbewegt. Die Planetenräder rollen auf einem Hohlrad 44
des Planetengetriebes 40 ab.
Das Hohlrad 44 ist über die Ebene des Planetengetriebes 40 hinaus in
Richtung der Abtriebswelle verlängert. An diesem Ende sind radial nach in
nen ein Teil von Lamellen 62 einer Lamellenkupplung K angeordnet. Die
komplementären Lamellen 62 sind bei der vorliegenden Ausführungsform
unmittelbar an der Abtriebswelle 16 angeordnet.
Durch eine Kopplung der Lamellen 62 wird eine Verbindung zwischen dem
Hohlrad 44 und der Antriebswelle 16 hergestellt werden. Die Kopplung und
damit die Kupplungsbetätigung wird mittels eines Kupplungszylinders 64
erreicht. Wesentlich ist hierbei, daß der Kupplungszylinder 64 präzise ge
steuert werden kann, so daß die Kupplung je nach Drehmomentübertra
gungsanforderung in einem entsprechenden Schupf- oder Schleifbetrieb
gehalten wird. Damit ist eine genau dosierte Drehmomentübertragung zu
nächst zwischen dem Hohlrad 44 und der Abtriebswelle 16 möglich.
Die Steuerung des Kupplungszylinders geschieht beim vorliegenden Bei
spiel hydraulisch. Es sind aber auch andere Steuerungsarten denkbar.
Alternativ kann zwischen dem Hohlrad 44 und der Abtriebswelle 16 eine an
dere Kupplung als die vorliegende Lamellenkupplung K verwendet werden.
Bei der Wahl der Kopplung ist allerdings die Fähigkeit zu beachten, das
Drehmoment genau dosiert zu übertragen und auch noch ein hohe
Drehmomentübertragung sicherzustellen.
Die Druckregulierung für die Kupplung oder die sonstige Beaufschlagung bei
anderen Kupplungen erfolgt durch eine nicht dargestellte Steuerung, welche
in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen beispielsweise von der Mo
tordrehzahl, der Antriebsdrehzahl, dem eingelegten bzw. angeforderten
Gang oder dem An- oder Abtriebsdrehzahlgradienten eine erforderliche
Kupplungsbetätigung bewirkt.
Radial außerhalb des Planetengetriebes 40 ist im Getriebegehäuse 12 eine
Arretiervorrichtung 52 vorgesehen, welche mittels Betätigung eines ersten
Schaltzylinders 54 radial nach innen, also gegen das Hohlrad 44 des Plane
tengetriebes 40 beaufschlagt werden kann, um dieses gegenüber dem Ge
triebegehäuse 12 festzusetzen.
Ferner ist - im vorliegenden Beispiel im wesentlichen in Axialrichtung des
Planetengetriebes 40 - eine zweite Arretiervorrichtung 56 im Getriebegehäu
se 12 angeordnet, welche durch Betätigen eines zweiten Schaltzylinders 58
den Planetenträger in dessen Axialrichtung verschiebt und zum Getriebege
häuse 12 blockiert.
Im folgenden soll bei dem Wechselgetriebe gemäß der Fig. 1 der Kraft
schluß und die Drehmomentübertragung beschrieben werden:
Bei einem stehenden Fahrzeug und dem Leerlauf des Motors treibt die An triebswelle 14 zwar über das Stirnradpaar 20 die Vorgelegewelle 18 an. Je doch sind beide Stirnräder 24 und 28 von der Vorgelegewelle 18 entkoppelt, so daß über die Stirnradpaare 22 und 26 keine Kraft auf die Abtriebswelle 16 übertragen wird. Ferner ist die Kupplung K ausgekoppelt, so daß kein Kraftschluß zwischen dem Planetengetriebe 40 und der Abtriebswelle 16 besteht. Das Planetengetriebe 40 läuft frei mit.
Bei einem stehenden Fahrzeug und dem Leerlauf des Motors treibt die An triebswelle 14 zwar über das Stirnradpaar 20 die Vorgelegewelle 18 an. Je doch sind beide Stirnräder 24 und 28 von der Vorgelegewelle 18 entkoppelt, so daß über die Stirnradpaare 22 und 26 keine Kraft auf die Abtriebswelle 16 übertragen wird. Ferner ist die Kupplung K ausgekoppelt, so daß kein Kraftschluß zwischen dem Planetengetriebe 40 und der Abtriebswelle 16 besteht. Das Planetengetriebe 40 läuft frei mit.
Bei eingelegtem ersten Gang ist das Hohlrad 44 des Planetengetriebes 40
durch Betätigen des ersten Schaltzylinders 54 und dadurch Betrieb der Ar
retiervorrichtung 52 gegenüber dem Getriebegehäuse 12 festgelegt. Damit
treibt die Antriebswelle über das Sonnenrad 42 die Planetenräder 46. Durch
den sich gleichsinnig mit den Sonnenrad bewegenden, mit der Abtriebswelle
16 gekoppelten Planetenträger 48 wird dann die erste Übersetzungsstufe
(Gangstufe) realisiert. Zur Kennzeichnung dieser ersten Gangstufe ist in Fig.
1 bei der Arretiervorrichtung 52 die Ziffer I dargestellt. Sie soll angeben, daß
der erste Gang durch Betätigen der Arretiervorrichtung 52 erreicht werden
kann.
Beim zweiten und dritten Gang bzw. den entsprechenden Übersetzungsstu
fen wird je nach Gangwahl das Stirnradpaar 22 oder 26 drehmomentüber
tragend; d. h., das entsprechend zugeordnete schaltbare Stirnrad 24 oder 28
ist dann mit der Vorgelegewelle 18 über die Schaltmuffe 30 verbunden. Bei
einem vollständig eingelegtem Gang - also nicht bei einem Schaltvorgang -
ist die Kupplung K jeweils entkoppelt und überträgt kein Drehmoment.
Der vierte Gang schließlich ist über eine direkte Kopplung der Antriebswelle
14 und der Abtriebswelle 16 zu erreichen. Dies wird beim vorliegenden Bei
spiel dadurch erreicht, daß die Kupplung K ohne Schlupf betrieben wird
(vollständige Kopplung). Da der Planetenradträger mit der Abtriebswelle in
Eingriff steht und auch eine vollständige Kopplung von Hohlrad 44 und Ab
triebswelle 16 besteht, ist der Planetenradträger 48 relativ zur Hohlwelle 44
feststehend. Die Planetenräder 46 können nicht auf dem Hohlrad 44 abrol
len. Der gesamte Planetenradsatz dreht sich damit mit der Umdrehungsge
schwindigkeit des Motors (Direktgang).
Bei den jeweiligen Schaltvorgängen zwischen den einzelnen, vorgenannten
Übersetzungsverhältnissen wird die Kupplung meist im Schlupf betrieben,
und zwar in der Weise, daß jeweils eine gesteuerte, genau dosierte
Drehmomentübertragung zwischen dem Hohlrad 44 und der Abtriebswelle
16 durchgeführt wird. Je nach Arretierung oder Verschaltung der Planeten
getrieberäder 42, 44, 46 werden Drehmomente zwischen der Vorgelegewelle
18 und den schaltbaren bzw. zu schaltenden Stirnrädern 24 und 28 zu Null,
so daß diese einwandfrei mit der Vorgelegewelle 18 ge- oder entkoppelt
werden können.
Der Rückwärtsgang wird beim vorliegenden Wechselgetriebe gemäß Fig. 1
dadurch realisiert, daß der Planetenradträger von der Abtriebswelle 16 ent
koppelt und gegenüber dem Getriebegehäuse 12 festgesetzt (Aktivierung
der Arretiervorrichtung 56 durch Schaltzylinder 58), das Hohlrad 44 dagegen
über die Kupplung K gekoppelt wird. Dadurch ergibt sich eine gegenläufige
Drehbewegung des Hohlrads 44 und damit der Abtriebswelle 16 gegenüber
der Antriebswelle 14 mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis.
Beim Anfahrvorgang ist zunächst die Umdrehungszahl der Abtriebswelle 0,
genauso wie die Umdrehungszahl des mit der Abtriebswelle 16 verbundenen
Planetenradträgers 48. Die Antriebswelle 14 dreht sich entsprechend der
Motorumdrehung. Das Hohlrad 44 dreht sich gegensinnig. Wird nun eine
gesteuerte und zunehmende Kupplungsbetätigung durchgeführt, so wird das
sich zunächst im Gegensinn zur Antriebswelle drehende Hohlrad 44 abge
bremst. Dadurch wird ein Drehmoment von dem Planetenradträger 48 zur
Abtriebswelle 16 übertragen und die Abtriebswelle 16 dreht sich zunehmend
schneller. Die Kupplung K wird geschlossen, bis das Hohlrad 44 relativ zum
Gehäuse 12 steht. In diesem Zustand wird der erste Schaltzylinder 54 betä
tigt, wodurch eine Feststellung des Hohlrads 44 mit dem Getriebegehäuse
12 erfolgt. Die Kupplung K kann dann wieder gelöst werden. Der Planeten
träger 48 und die damit verbundene Abtriebswelle 16 drehen sich dann ge
mäß einem ersten Übersetzungsverhältnis, was dem ersten Gang entspricht.
Insgesamt ist auf diese Weise auch eine Anfahrkupplung realisiert, so daß
auf eine separate Kupplung zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe
verzichtet werden kann.
Bei einem weiteren Schaltvorgang vom ersten zum zweiten Gang wird zu
nächst die Feststellung zwischen dem Hohlrad 44 und dem Gehäuse 12
über die Arretiervorrichtung 52 gelöst, wobei die Kupplung K derart betätigt
wird, daß kein Moment mehr zwischen dem Hohlrad 44 und der Arretiervor
richtung 52 anliegt.
Anschließend wird die Kupplung K weiterbetätigt, um eine Drehmomentüber
tragung in der Weise zu erreichen, daß die Umdrehungszahl von Abtriebs
welle 16 und Vorgelegewelle 18 zur drehmomentlosen und kräftefreien Ver
bindung des Stirnrades 24 mit der Vorgelegewelle 18 über die Schaltmuffe
30 angeglichen werden. Die Koppelung zwischen Vorgelegewelle 18 und
Stirnrad 24 findet durch entsprechende Betätigung des Schaltzylinder 33
und damit Axialverschiebung der Schaltmuffe 30 statt.
Die Ziffern II und III bezeichnen jeweils den zu betätigenden Schaltzylinder
31 bzw. 33. Die Schaltmuffe 30 bewegt sich je nach betätigtem Schaltzylin
der gerade in entgegengesetzter Richtung.
Die Steuerung kann dabei auf die Fahrzeugzustände, insbesondere auf die
Motordrehzahl, die Abtriebsdrehzahl, den eingelegten bzw. angeforderten
Gang und den An- oder Abtriebsdrehzahlgradienten reagieren. Die Steuer
anforderungen können in einem Kennlinienverlauf oder in entsprechenden
Tabellen abgelegt sein. Alternativ können sie auch ständig aktuell berechnet
werden.
Ist eine Schaltung des Stirnrades 24 erfolgt, so daß der Kraftfluß nunmehr
über das Stirnradpaar 22 von der Antriebswelle 14 zur Abtriebswelle 16
durchgeführt werden kann, so wird die Kupplung K wieder gelöst.
Bei einem nächsten Schaltvorgang in den dritten Gang wird die Kupplung K
zunächst wieder in der Weise betätigt, daß durch eine entsprechende
Kraftübertragung von Antriebswelle 14 auf Abtriebswelle 16 über das Plane
tengetriebe und die Kupplung das Stirnrad 24 drehmoment- und kräftefrei
gegenüber der Vorgelegewelle 18 geschaltet ist. In diesem Zustand wird
eine Entkoppelung des Stirnrades 24 vorgenommen. Daraufhin wird die
Kupplung K weiter betätigt, bis eine entsprechende Drehzahlangleichung
zwischen Vorgelegewelle 18 und Abtriebswelle 16 in der Weise stattgefun
den hat, daß das Stirnrad 28 drehmomentfrei mit der Vorgelegewelle 18 ge
koppelt werden kann. Ist eine Kopplung über die Betätigung des Schaltzylin
ders 33 erfolgt und damit eine Drehmomentverbindung von der Antriebswelle 14
über die Vorgelegewelle 18 zur Abtriebswelle 16 hergestellt, so wird
die Kupplung K wieder gelöst.
Der Schaltvorgang in den vierten Gang gestaltet sich in entsprechender
Weise, indem zunächst die Kupplung K wieder in der Weise betätigt wird,
daß das Stirnrad 28 gegenüber der Vorgelegewelle 18 kräftefrei geschaltet
wird. Nach Entkoppeln des Stirnrades 28 mit der Vorgelegewelle 18 wird die
Kupplung weiter in der Weise betätigt, daß das Hohlrad 44 gegenüber der
Abtriebswelle 16 festgestellt ist. Durch den fortwährenden Eingriff des Plane
tenradträgers 48 mit der Abtriebswelle 16 wird damit insgesamt eine Ver
blockung von Sonnenrad, Hohlrad und Planetenrad erreicht, so daß eine
Direktschaltung zwischen Antriebswelle 14 und Abtriebswelle 16 erreicht ist.
Die Abtriebswelle 16 dreht sich in diesem Fall drehzahlgleich mit der An
triebswelle 14.
Die Rückschaltvorgänge zwischen den Gängen 4, 3, 2 und 1 sowie dem
Leerlauf gestalten sich in genau umgekehrter Reihenfolge.
Bei dem Einlegen des Rückwärtsganges wird der ansonsten mit der Ab
triebswelle 16 gekoppelte Planetenradträger 48 von dieser entkoppelt und
gegenüber dem Getriebegehäuse festgestellt. Anschließend wird die Kupp
lung K betätigt, so daß das gegensinnig zur Antriebswelle 14 umlaufende
Hohlrad die Abtriebswelle 16 ebenfalls gegensinnig dazu antreibt.
Unter anderem ist bei dem Wechselgetriebe gemäß Fig. 1 wesentlich, daß
durch eine Kopplung des Hohlrades 44 über die Kupplung K, mit der Ab
triebswelle 16 eine Verschaltung von Hohlrad 44 und Planetenradträger 48
stattfinden kann, so daß eine Drehzahl- und Drehmomentangleichung zwi
schen der Antriebswelle 14 und der Abtriebswelle 16 sowie der Vorgelege
welle 18 und den darauf angeordneten schaltbaren Stirnrädern 24 und 28
stattfinden kann.
Insgesamt ist mit diesem einfachen Wechselgetriebe ein unsynchronisiertes
Stufengetriebe mit Vorgelegewelle angegeben, bei dem der höchste Gang
als Direktgang ausgeführt ist. Zwischen dem Antriebs- und der Abtriebswelle
ist ein Koppel- oder Umlaufgetriebe integriert, welches über eine Kupplung
beim Anfahren und Schalten eine Drehzahlangleichung unter Vermeidung
einer vollständigen Lastunterbrechung vornimmt.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Wechselgetriebes darge
stellt, das gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform leicht modifi
ziert wurde. Nachfolgend wird auf diese Unterschiede eingegangen. Die
gleichen Bezugsziffern bezeichnen gleiche oder entsprechende Teile oder
Merkmale.
Der wesentliche Unterschied des Wechselgetriebes gemäß Fig. 2 gegen
über demjenigen in Fig. 1 besteht darin, daß zwischen der Kupplung K und
der Abtriebswelle eine Umschaltvorrichtung vorgesehen ist.
Bei dieser Umschaltvorrichtung handelt es sich im wesentlichen um eine auf
der Abtriebswelle 16 gelagerten und in Axialrichtung derselben verschiebba
ren Kupplungsnabe 66, auf der - im Gegensatz zur Anordnung in Fig. 1 -
radial außerhalb ein Teil der Lamellen 62 der Kupplung K vorgesehen sind
und die über die Kupplung mit dem Hohlrad 44 des Planetengetriebes 40
verbunden werden kann.
Die im wesentlichen zylindrisch ausgeführte Kupplungsnabe 66 ist an ihrem
einen Ende in einem Nabenzylinder 68 aufgenommen. Durch Betätigung des
Nabenzylinders 68 kann die Kupplungsnabe 66 in Axialrichtung der An
triebswelle verschoben werden. Auf ihrer radial inneren Seite weist die
Kupplungsnabe 66 verschiedene Nabennasen 69 auf, welche, wie nachfol
gend noch erläutert wird, mit dem Getriebegehäuse 12, einem schaltbaren
Stirnrad 80 oder der Antriebswelle 16 in Verbindung gebracht werden kön
nen. Die Nabennasen 69 sind in Fig. 2 bzw. den Fig. 3a bis 3h lediglich
schematisch dargestellt, genauso wie die entsprechend komplementär aus
gebildeten Eingriffsvorrichtungen auf der Antriebswelle 16, dem Stirnrad 80
oder dem Gehäuse 12.
In gleicher Weise schematisch dargestellt sind zwischen der Nabenkupplung
66 und den entsprechenden Teilen angeordnete Synchronisierringe 70, auf
die nicht gesondert eingegangen werden soll, weil deren Aufbau allgemein
bekannt ist.
Eine weitere Modifizierung des Wechselgetriebes gegenüber der Ausfüh
rungsform in Fig. 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbaren Stirnrä
der der Stirnradpaare 22 und 26 auf der Abtriebswelle 16 vorgesehen sind
und zwar in Form der Stirnräder 28 und 80.
Das Stirnrad 80 besitzt eine Hohlwelle 82, durch welche die Antriebswelle 16
hindurchgeführt ist. Die Hohlwelle 82 erstreckt sich in Richtung der Kupp
lungsnabe 66, so daß bei einer entsprechenden Axialverschiebung der
Kupplungsnabe 66 eine drehfeste Verbindung zwischen dieser und dem
Stirnrad 80 hergestellt werden kann.
Entsprechend der Verschiebung der Kupplungsnabe 66 kann die Kupplung
K wahlweise mit dem Getriebegehäuse 12, dem Stirnrad 80 oder der Ab
triebswelle 16 verbunden werden.
Bezüglich der eingelegten Gangstufen wird auf die Beschreibung zum
Wechselgetriebe gemäß Fig. 1 verwiesen. Nachfolgend wird anhand der
Fig. 3a bis 3h der Kraftfluß bzw. Drehmomentverlauf bei den entsprechen
den Schaltvorgängen beschrieben:
Zunächst, wenn das Fahrzeug sich im Stillstand befindet, ist die Umdre hungszahl der Abtriebswelle 16 Null. Der mit der Abtriebswelle 16 gekoppel te Planetenradträger 48 dreht sich ebenfalls nicht, so daß das Hohlrad 44 bei sich im Leerlauf drehendem Antriebsrad 14 gegensinnig zu diesem dreht.
Zunächst, wenn das Fahrzeug sich im Stillstand befindet, ist die Umdre hungszahl der Abtriebswelle 16 Null. Der mit der Abtriebswelle 16 gekoppel te Planetenradträger 48 dreht sich ebenfalls nicht, so daß das Hohlrad 44 bei sich im Leerlauf drehendem Antriebsrad 14 gegensinnig zu diesem dreht.
Bei einem Anfahrvorgang wird zunächst die Kupplungsnabe 66 durch Betä
tigung des Nabenzylinders 68 in Axialrichtung - in Fig. 3a - nach rechts ver
schoben, wodurch sie mit dem Getriebegehäuse 12 drehfest in Eingriff
kommt. Anschließend wird die Kupplung K kontinuierlich betätigt, bis sie
vollständig geschlossen ist. Bei vollständiger Kopplung der Kupplung K ist
das Hohlrad 44 gegenüber dem Getriebegehäuse 12 festgesetzt. Die erste
Arretiervorrichtung 52 kann zur Entlastung der Kupplung K betätigt werden.
Während der Kupplungsbetätigung ist ein Kraftfluß wie in Fig. 3a dargestellt,
von der Hohlwelle 44 über die Kupplung K und die Kupplungsnabe 66 zum
Gehäuse 12 vorhanden. Damit wird eine je nach Kupplungsbetätigung resul
tierende Drehmomentübertragung zwischen Antriebswelle 14 und Abtriebs
welle 16 über den Planetenradträger 48 erreicht. Nach Beendigung des
Schaltvorgangs, also wenn das Hohlrad 44 gegenüber dem Gehäuse 12
durch die erste Arretiervorrichtung 52 festgestellt ist, ist der erste Gang ein
gelegt, die Kupplung wird dann wieder gelöst. Dieser Zustand ist in Fig. 3b
dargestellt, in der durch die dicke winkelförmige Linie der Kraftfluß von Hohl
rad über Arretiervorrichtung 52 zum Getriebegehäuse 12 gezeigt ist.
Beim nächsten Schaltvorgang (Fig. 3c), also von der Gangstufe 1 zur
Gangstufe 2 wird zunächst die Kupplungsnabe 66 durch Beaufschlagung
des Nabenzylinders 68 in der Weise verschoben, daß sie mit dem Stirnrad
80 gekoppelt ist. Durch Betätigung der Kupplung K läßt sich nunmehr ein
Kraftfluß vom Hohlrad 44 über die Kupplung K, die Kupplungsnabe 66 zum
Stirnrad 80 herstellen. Da dieses über das komplementäre Stirnrad des
Zahnradpaares 22 und damit über die Vorgelegewelle 18 mit der Antriebs
welle 14 verbunden ist, lassen sich nach Lösen der ersten Arretiervorrich
tung 52 und Betätigen der Kupplung K die Umdrehungsgeschwindigkeiten
von Antriebswelle 14 und Abtriebswelle 16 bzw. von Abtriebswelle 16 und
der Vorgelegewelle 18 derart einstellen, daß das Stirnrad 80, bzw. bei einem
Gangwechsel von 2 auf 3 das Stirnrad 28 kräftefrei mit der Antriebswelle 16
gekoppelt (bei einem anderen Schaltvorgang auch entkoppelt) werden kann.
Nach dem Schaltvorgang ist im zweiten Gang ein Drehmomentenfluß er
reicht, wie er in Fig. 3d schematisch dargestellt wird. Die Kupplung ist in die
sem Zustand wieder gelöst.
Wie vorgenannt bereits erwähnt, wird bei einem Übersetzungsverhältnis
wechsel von Gangstufe 2 auf 3 in ähnlicher Weise vorgegangen (Fig. 3e),
indem die Kupplung K wiederum zur drehmomentübertragenden Verbindung
von Hohlrad 44 und Antriebswelle 14 betätigt wird. Bei entsprechender
Kupplungsbetätigung bzw. entsprechendem Kupplungsschlupf kann die Um
drehungszahl der Vorgelegewelle 18 und die Umdrehungszahl der Antriebs
welle 16 derart angeglichen werden, daß zunächst das Stirnrad 80 und dann
das Stirnrad 28 kräftefrei geschaltet werden können. Dabei wird bei den
Schaltvorgängen die Schaltmuffe 30 von den Schaltzylindern 31 und 33 in
Axialrichtung entsprechend den Gangstufen II oder III verschoben.
Entsprechend Fig. 3f ist bei der eingelegten dritten Gangstufe der Kraftfluß
über das Zahnradpaar 26 hergestellt.
Schließlich kann durch zunächst erfolgende, axiale und kräftefreie Verschie
bung der Kupplungsnabe 66 eine Verbindung zwischen der Kupplung und
der Abtriebswelle 16 hergestellt werden. Bei Kupplungsbetätigung wird dann
eine drehfeste Verbindung von Hohlrad 44 und Abtriebswelle 16 erreicht, so
daß schließlich bei vollständig durchgeschalteter Kupplung K das Hohlrad 44
und der Planetenradträger 48 verblockt sind. Insgesamt dreht sich dann
das Planetengetriebe 40 mit der Umdrehungszahl der Antriebswelle 14, wo
durch eine Realisierung eines direkten Ganges erreicht werden kann.
Bei den Rückschaltvorgängen von den Gangstufen 4 zu 3, 3 zu 2, 2 zu 1
sowie in den Leerlauf erfolgt die Betätigung der Kupplung in umgekehrter
Weise. Entsprechend dem bei diesen Schaltvorgängen vorliegenden Kraft-
bzw. Drehmomentflüssen wird auf die Fig. 3g bis 3h und die obige Beschrei
bung zu den bildgleichen Fig. 3a bis 3g hingewiesen. Bei den Fig 3g bis 3h
entspricht Fig. 3g einem Momentenfluß bei der Rückschaltung 4 auf 3 3 auf
2 und evtl. 3 auf 1. Fig. 3h stellt einen Momentfluß bei der Rückschaltung
von 2 auf 1 dar. Es sind alternativ aber auch andere Kopplungen bei Rück
schaltvorgängen möglich.
Unter anderem ist bei dem Wechselgetriebe gemäß Fig. 2 wesentlich, daß
durch eine Kopplung des Hohlrades 44 über die Kupplung K, das Stirnrad
80, die Vorgelegewelle 18 und das Stirnradpaar 20 mit der Antriebswelle 14
eine Verschaltung von Hohlrad 44 und Sonnenrad 42 stattfinden kann, so
daß eine Drehzahl- und Drehmomentangleichung zwischen der Antriebswel
le 14 und der Abtriebswelle 16 sowie der Abtriebswelle 16 und den darauf
angeordneten schaltbaren Stirnrädern 28, 80 stattfinden kann.
Der Vorteil eines erfindungsgemäßen Wechselgetriebes kann aus der Gra
phik in Fig. 4 ersehen werden. In dieser Graphik sind unter anderem aufge
tragen die Drosselklappenstellung DKl, die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die
Motorumdrehung n(MOT), das Motordrehmoment M(MOT), das Beschleuni
gungsmoment M(Beschl), die Ganganforderung (Ganganf), der eingelegte
Gang sowie das Kupplungsmoment M(k). Die Graphik zeigt die einzelnen
Verläufe bei einer kontinuierlichen Fahrzeugbeschleunigung und entspre
chenden Schaltvorgängen.
Ganz deutlich ist in Fig. 4 anhand der durchgezogenen Linie M(Beschl) zu
erkennen, daß auch bei Schaltvorgängen, also bei Gangwechsel, das über
tragene Moment niemals auf Null sinkt, sondern lediglich geringfügig ein
bricht. Somit kann bei einem kontinuierlichen Beschleunigungsvorgang und
entsprechenden Schaltvorgängen eine kontinuierliche Momentübertragung
vom Motor auf die Antriebsräder stattfinden.
Im Gegensatz dazu ist in Fig. 5 ein entsprechendes Diagramm für ein norma
les Handschaltgetriebe aufgetragen. Aus diesem Diagramm läßt sich an
hand der durchgezogenen Linie leicht erkennen, daß bei den entsprechen
den Gangwechselvorgängen, das Beschleunigungsmoment jeweils auf Null
sinkt. Dadurch kommen Lastunterbrechungen zustande, die sich in ruckarti
gen Bewegungen bemerkbar machen.
Insgesamt läßt sich mit dem Wechselgetriebe gemäß den vorliegenden
Ausführungsbeispielen ein Automatikgetriebe realisieren, welches die Vortei
le eines Handschaltgetriebes besitzt, nämlich einen hohen Wirkungsgrad
sowie einen einfachen Aufbau, und darüber hinaus eine vollständige
Lastunterbrechung beim Schalten wirkungsvoll verhindert. Ferner ist das
erfindungsgemäße Wechselgetriebe durch dessen einfachen Aufbau ko
stengünstig sowie kompakt herzustellen. Es bedarf nur eines geringen Ein
bauraumes bei einem Kraftfahrzeug. Der Schaltkomfort entspricht dem eines
Automatikgetriebes.
10
Wechselgetriebe
12
Gehäuse
14
Antriebswelle
16
Abtriebswelle
18
Vorgelegewelle
20
Antriebsstirnradpaar
22
Stirnradpaar
24
erstes Losrad
26
Stirnradpaar
28
zweites Losrad
30
Klauenkupplung mit Schaltmuffe
31
Schaltzylinder
32
Schaltvorrichtung für Klauenkupplung
33
Schaltzylinder
40
Planetengetriebe
42
Sonnenrad
44
Hohlrad
46
Planetenrad
48
Planetenradträger
52
erste Arretiervorrichtung
54
erster Schaltzylinder
56
zweite Arretiervorrichtung
58
zweiter Schaltzylinder
K Kupplung
K Kupplung
62
Kupplungslamellen
64
Kupplungszylinder
66
Kupplungsnabe
68
Nabenzylinder
69
Nabennase
70
Synchronisierring
80
erstes Losrad
82
Hohlwelle
100
erstes Lager
102
zweites Lager
103
drittes Lager
Claims (22)
1. Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Antriebs
(14) und einer Abtriebswelle (16) sowie einer ersten, zwischen An
triebs- (14) und Abtriebswelle (16) angeordneten, drehmomentüber
tragenden und verschiedene Drehzahl-Übersetzungsverhältnisse er
möglichenden Einrichtung (18, 20, 22, 26), die in einer Arbeitsweise
eine vollständige Kraftflußentkopplung von Antriebswelle (14) und
Abtriebswelle (16) sicherstellt
dadurch gekennzeichnet,
daß parallel zur ersten Einrichtung eine zweite Einrichtung (40, 42,
44, 46, 48, K) zur Drehmomentübertragung zwischen An- (14) und
Abtriebswelle (16) vorgesehen ist, mit der im Gegensatz zur ersten
Einrichtung (18, 20, 22, 26) ein stufenlos wählbares Drehmoment im
Bereich von Null bis zum maximal anliegenden Drehmoment über
tragbar ist.
2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Einrichtung (40, 42, 44, 46, 48, K) eine auf Reib
schluß basierende Wirkungseinheit (K) zur Drehmomentübertragung
umfaßt.
3. Wechselgetriebe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die auf Reibschluß basierende Wirkungseinheit eine Kupplung
(K) ist.
4. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Einrichtung (18, 20, 22, 26) ein Schaltgetriebe ist, wobei
zumindest ein Stirnradpaar (20, 22, 26) vorgesehen ist und zumindest
ein schaltbares Stirnrad (24, 28, 80) von einer zugeordneten Welle
(16, 18) oder einem komplementären Stirnrad des gleichen Stirn
radpaares entkoppelbar ist.
5. Wechselgetriebe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß parallel zur An- und/oder Abtriebswelle (14, 16) eine Vorgelege
welle (18) angeordnet und das zumindest eine schaltbare Stirn
radpaar (22, 26) entweder zwischen Antriebswelle (14) und Vorgele
gewelle (18) oder zwischen Vorgelegewelle (18) und Abtriebswelle
(16) vorgesehen ist.
6. Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Einrichtung (40, 42, 44, 46, 48, K) ein weiteres Getrie
be (40, 42, 44, 46, 48) umfaßt.
7. Wechselgetriebe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das weitere Getriebe (40, 42, 44, 46, 48) der zweiten drehmo
mentübertragenden Einrichtung (40, 42, 44, 46, 48, K) ein Umlaufge
triebe ist.
8. Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das weitere Getriebe (40, 42, 44, 46, 48) der zweiten drehmo
mentübertragenden Einrichtung (40, 42, 44, 46, 48, K) verschiedene
Übersetzungs- oder Drehzahlumkehrstufen aufweist.
9. Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das weitere Getriebe der zweiten drehmomentübertragenden
Einrichtung (40, 42, 44, 46, 48, K) ein Planetengetriebe (40, 42, 44,
46, 48) ist.
10. Wechselgetriebe nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kupplung (K) einerseits am Hohlrad (44) angreift.
11. Wechselgetriebe nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Hohlrad (44) mittels einer Arretiervorrichtung (52, 54) gegen
über einem Getriebegehäuse (12) feststellbar ist.
12. Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle des Sonnenrades (42) mit der Antriebswelle (14) und
der Planetenradträger (48) mit der Abtriebswelle (16) gekoppelt oder
koppelbar sind oder daß der Planetenradträger (48) mit der Antriebs
welle (14) und die Welle des Sonnenrades (42) mit der Abtriebswelle
(16) gekoppelt oder koppelbar sind.
13. Wechselgetriebe nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Planetenradträger (48) von der An- oder Abtriebswelle (14,
16) entkoppelbar ist.
14. Wechselgetriebe nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entkoppelung durch axiale Verschiebung des Planetenradt
rägers (48) vorgesehen ist.
15. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite drehmomentübertragenden Einrichtung, insbesondere
die Kupplung (K), entsprechend der gewünschten Drehmomentüber
tragung zwischen An- und Abtriebswelle (14, 16) von einer Steuerung
beaufschlagt wird, wobei die Steuerung derart ausgebildet ist, daß die
Druckregulierung für die Kupplung (K) in Abhängigkeit von Motor
drehzahl und/oder Antriebsdrehzahl und/oder eingelegtem/angefor
dertem Gang und/oder Abtriebsdrehzahlgradient und/oder Motordreh
zahlgradient steuer- oder regelbar ist.
16. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kupplung (K) einerseits mittel- oder unmittelbar an der An
triebs- oder Abtriebswelle (14, 16) oder den daran angeordneten
schaltbaren Stirnrädern (80) und andererseits an einem der Plane
tengetriebeelemente (Sonnenrad, Planetenradträger, Hohlrad) an
greift, wobei die zu diesem Planetengetriebeelement zugehörige
Welle keine direkte Verbindung zur Abtriebs- oder Antriebswelle (14,
16) besitzt.
17. Wechselgetriebe nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Kupplung (K) einerseits und der Antriebs- oder Ab
triebswelle (14, 16) sowie den daran angeordneten schaltbaren Stirn
rädern (80) andererseits eine Umschalteinrichtung (66, 68, 69) vorge
sehen ist, die eine schaltbare Kopplung zwischen dem mit der Kupp
lung (K) verbundenen Planetengetriebeelement einerseits und wahl
weise der Antriebs- oder Abtriebswelle (14, 16), den daran angeord
neten schaltbaren Stirnrädern (80) oder dem Getriebegehäuse (12)
andererseits ermöglicht.
18. Wechselgetriebe nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umschalteinrichtung (66, 68, 69) eine mittel- oder unmittelbar
auf der Abtriebswelle (16) in deren Axialrichtung verschiebbare
Kupplungsnabe (66) umfaßt wobei je nach Axialverschiebung der
Kupplungsnabe (66) eine Verbindung zwischen dieser und der Ab
triebswelle (16) oder einem schaltbaren Stirnrad (80) oder dem Ge
triebegehäuse (12) herstellbar ist.
19. Wechselgetriebe nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß das mit der Umschalteinrichtung (66, 68, 69) verbindbare schalt
bare Stirnrad (80) eine Hohlwelle (82) aufweist, durch die hindurch
sich die An- (14) oder Abtriebswelle (16) erstreckt.
20. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Direktkoppeleinrichtung vorgesehen ist, die eine unmittelba
re Kopplung von An- und Abtriebswelle (14, 16) ermöglicht.
21. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kupplung (K) der zweiten drehmomentübertragenden Einrich
tung und/oder die Umschaltvorrichtung elektromechanisch und/oder
hydraulisch oder pneumatisch betätigbar sind.
22. Wechselgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kupplung (K) der zweiten drehmomentübertragenden Einrich
tung als Lamellenkupplung ausgebildet ist.
Priority Applications (7)
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---|---|---|---|
DE19741440A DE19741440A1 (de) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | Wechselgetriebe |
DE59800735T DE59800735D1 (de) | 1997-09-19 | 1998-08-21 | Wechselgetriebe |
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EP98946403A EP1015794B1 (de) | 1997-09-19 | 1998-08-21 | Wechselgetriebe |
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---|---|---|---|
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WO (1) | WO1999015810A1 (de) |
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---|---|---|---|---|
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