DE19921064A1 - Automatisches Schaltgetriebe mit Synchronisationseinrichtung und Kupplungsersatz über ein oder zwei Planetensätze mit Zusatzfunktionen - Google Patents

Automatisches Schaltgetriebe mit Synchronisationseinrichtung und Kupplungsersatz über ein oder zwei Planetensätze mit Zusatzfunktionen

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DE19921064A1
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gear
lathe
gears
housing
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Richard Boisch
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Abstract

Automatisches Schaltgetriebe mit Synchronisationseinrichtung und Kupplungsersatz über mindestens einen Planetensatz mit Zusatzfunktionen DOLLAR A für Kraftfahrzeuge mit einer Eingangswelle 1, die direkt mit der Kurbelwelle einer (nicht gezeichneten) Brennkraftmaschine verbunden sein kann, mit mindestens einem Planetensatz 2, 3, 4 (2a, 3a, 4a), wobei das Sonnenrad 2 (2a) direkt mit der Welle 1 verbunden ist, DOLLAR A einer Drehmaschine 7, wobei das Hohlrad 3 direkt mit dem Drehgehäuse 55 der Drehmaschine 7 verbunden sein kann und die Drehmaschine 7 in einem Einschnitt eines Getriebegehäuses 16 untergebracht ist, DOLLAR A mindestens einem Stufengetriebe 8, 11, 19 (8a, 19a), das als unsynchronisiertes Vorgelegegetriebe ausgeführt ist und einer Welle 13, die zu den Antriebsrädern führen kann, DOLLAR A mindestens einer Bremseinrichtung 6 (6a), DOLLAR A mindestens einer Klauenkupplung 9 (9a), DOLLAR A wobei mit gelöster Bremse 6 (6a) und geöffneter Kupplung 9 (9a) die Drehmaschine 7 eine Synchronisation des Zahnradsatzes 8, 11, 19 (8a, 19a) bewirkt und die Zahnräder wahlweise in eine kämmende Position gebracht werden können, mit betätigter Bremse 6 (6a) die untere Gruppe der Gänge arbeitet und diese Bremse(n) eine Anfahrkupplung ersetzt (ersetzen), DOLLAR A zwei Bremsen 6 und 6a eine Lastschaltung in der unteren Gruppe der Gänge ermöglichen, DOLLAR A mit geschlossener Kupplung 9 (9a) die obere Gruppe der Gänge arbeitet, eine Untersetzung der Drehzahl der Drehmaschine 7 für den Starterbetrieb durch eine innere Leistungsverzweigung ...

Description

Zusatz zur Patentanmeldung 199 01 414.0-14
Die Erfindung der Hauptanmeldung betrifft ein automatisches Schaltgetriebe mit Schaltung vorzugs­ weise über eine Vorgelegewelle, bei dem ein Planetensatz im Zusammenwirken mit einer Dreh­ maschine und einer Bremse die Funktion einer Reibkupplung (Anfahrkupplung) oder eines Dreh­ momentwandlers übernimmt, ein synchronisiertes Schalten der Gänge ohne weitere Synchronisations­ einrichtungen ermöglicht und in Verbindung mit einer (Klauen-) Kupplung als Gruppengetriebe wirkt. Werden zwei solcher Planetensätze benutzt, so ist in der unteren Gruppe der Gänge eine Schaltung der Gänge ohne Drehmomentunterbrechung möglich. Die Drehmaschine kann eine Elektromaschine oder z. B. ein Hydraulikmotor sein. Einsatzmöglichkeiten bestehen vorwiegend in Kraftfahrzeugen.
Stand der Technik
In der Patentschrift DE 41 02 202 C2 (D1) wird eine Getriebeanordnung beschrieben, bei der eine Brennkraftmaschine direkt mit dem Seitenzahnrad 11 eines Differentialgetriebes 10 verbunden ist. Das parallel dazu angeordnete Seitenzahnrad 12 ist über ein Stirnradgetriebe 24, 25 mit einem Elektromotor 5 verbunden. Die Ritzelzahnräder 13 und 14 führen über die Ritzelwelle 15 und über ein Stirnradgetriebe 16, 20 zu einem weiteren Getriebe 3. Das Differentialgetriebe 10 kann weder verblockt noch auf einer Seite (Seitenzahnrad 12) festgesetzt werden, so daß das Seitenzahnrad 12 bei angetriebenem Kraftfahrzeug immer das gleiche Drehmoment aufweisen muß wie das Seiten­ zahnrad 11, damit eine Drehmomentübertragung zur Ritzelwelle 15 hin erfolgen kann. Dieses Drehmoment muß damit permanent vom Elektromotor 5 geliefert werden. Die in der Beschreibung angegebene Funktion, daß während des Antriebsvorganges der Elektromotor als Generator dienen kann, führt zu dem Zustand, daß die Ritzelwelle 15 (nahezu) steht und das Seitenzahnrad 12 gegen­ über dem Seitenzahnrad 11 rückwärts dreht und so den Generator antreibt. Für die Fortbewegung des Fahrzeuges muß also vom Elektromotor 5 permanent ein Antriebsdrehmoment geliefert werden, was letztendlich schnell zum Entladen der Bordnetzbatterie führen wird.
In der Offenlegungsschrift DE 196 50 723 A1 (D2) wird ein Steuersystem für Fahrzeugantriebs­ einheiten vorgestellt, bei dem ein Motor-Generator 21 direkt mit dem Sonnenrad eines Planeten­ satzes 30 verbunden ist. Der Planetensatz kann über eine Kupplung 36 verblockt werden. Im Gegen­ satz zur vorliegenden Anmeldung benötigt die in D2 beschriebene Fahrzeugantriebseinheit eine Anfahrkupplung 31, das Sonnenrad des Planetensatzes 30 kann nicht festgesetzt werden (der Plane­ tensatz 30 hat damit nicht die Funktion eines Gruppengetriebes zur Verdopplung der Zahl der Gänge) und der Motor - Generator 21 dient nicht zur Synchronisation der Gänge des Getriebes 4.
In der Patentschrift DE 196 06 771 C2 (D3) wird ein Hybridantrieb beschrieben, bei dem zwischen der Eingangswelle 1 (mit der Brennkraftmaschine verbunden) und der Ausgangswelle 12 (zu den Antriebsrädern führend) zwei Elektromaschinen 3 und 4 und umschaltbare Planetensätze 5, 6, 16 angeordnet sind. Die umschaltbaren Planetensätze dienen als Stufengetriebe und in Zusammenarbeit mit den Elektromaschinen ergibt sich ein umschaltbares stufenloses Getriebe, wodurch günstige Arbeitspunkte gewählt werden körnen. Es handelt sich aber um einen Hybridantrieb, bei dem außer bei geschlossener Kupplung 11 immer ein von der Elektromaschine 3 erzeugtes Drehmoment zur Drehmomentübertragung notwendig ist, bei dem kein mit der Elektromaschine gekoppelter Planeten­ satz als Gruppengetriebe zur Verdopplung der Zahl der Gänge dient und bei dem keine Synchroni­ sationsvorgänge mit Hilfe eines Planetensatzes und einer Elektromaschine durchgeführt werden.
In der Offenlegungsschrift DE 198 18 108 A1 (D4) wird ebenfalls ein Hybridantrieb vorgestellt, wobei hier - ähnlich wie in D2 - eine Elektromaschine 2 auf das Sonnenrad eines Planetensatzes 35 wirkt (siehe z. B. Fig. 2) und daß dieser Planetensatz über eine Kupplung 36 verblockt werden kann. Ähnlich wie in D2 kann aber das Sonnenrad des Planetensatzes 35 nicht festgesetzt werden und dieser Planetensatz hat damit nicht die Funktion eines Gruppengetriebes zur Verdopplung der Zahl der Gänge und die Elektromaschine 2 dient nicht zur Synchronisation der Gänge des Getriebes 4.
Die Anmeldung WO 98/406 47 betrifft ein Antriebsaggregat für Kraftfahrzeuge mit einem Getriebe 18, wobei das Getriebe über eine Reibkupplung mit der Brennkraftmaschine koppelbar ist und eine elektrische Maschine mit Hilfe einer Kupplung und eines Zwischengetriebes mit dem Getriebe 18 gekoppelt werden kann. Die elektrische Maschine dient als Startermotor, als Generator und zur Getrie­ besynchronisation. Dazu sind mindestens zwei Reibkupplungen erforderlich und es werden nicht die Vorteile genutzt, die ein Planetensatz mit drei Wellen besitzt.
Die Patentanmeldung US 560 32 42 beschreibt eine Getriebeanordnung, bei der mindestens eine elektrische oder hydraulische Drehmaschine eine Synchronisation von Getrieben mit zwei Wellen ermöglicht. Hier sind mindestens zwei Reibkupplungen (bzw. eine doppelt wirkende Reibkupplung) erforderlich und es werden nicht die Möglichkeiten genutzt, die ein Planetengetriebe mit drei Wellen besitzt.
Die dieser Zusatzanmeldung vorausgegangene Anmeldung 199 01 414.0-14 (G1) beschreibt den integralen Aufbau von Getrieben bestehend aus mindestens einem Planetensatz gekoppelt mit mindestens einem (vorwiegend) unsynchronisierten Vorgelegegetriebe. Eine Welle eines Planeten­ satzes (hier vorwiegend die Sonnenradwelle) ist direkt mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden, die zweite Welle (hier vorwiegend die Stegwelle) ist direkt mit dem integrierten Vorge­ legegetriebe verbunden, während die dritte Welle (hier vorwiegend die Hohlradwelle) mit einer Bremse und einer Drehmaschine verbunden ist. Außerdem kann der Planetensatz mit einer (Klauen-) Kupplung verblockt werden. Damit sind mehrere Funktionen auszuführen. Bei gelöster Bremse und gelöster (Klauen-) Kupplung kann mit Hilfe der Drehmaschine das Hohlrad so gedreht werden, daß ein Gang synchronisiert eingeschaltet werden kann (z. B. der 1. Gang bei stehendem Fahrzeug). Wird danach die Bremse angezogen, so wird dieser Gang in der unteren Gruppe aktiviert, d. h. die Antriebsräder setzen sich in Bewegung. So können alle Gänge des Vorgelegegetriebes geschaltet werden, dies ist dann die untere Gruppe der Gänge. Werden danach noch einmal die Gänge des Vorgelegegetriebes - wieder synchronisiert über die Drehmaschine - der Reihe nach geschaltet und danach jeweils der Planetensatz verblockt, so erhält man die obere Gruppe der Gänge. Werden zwei Planetensätze jeweils mit einem Vorgelegegetriebe gekoppelt, wobei die Gänge alternierend den beiden Planetensätzen zugeordnet sind, so ist in der unteren Gruppe der Gänge eine Lastschaltung ohne Drehmomentunterbrechung möglich. Neben den Synchronisationsaufgaben kann eine elektrische Drehmaschine auch die Funktionen Startermotor und Generator mit übernehmen.
Beschreibung
Die Bezugszeichen werden, soweit wie möglich, aus der Hauptanmeldung übernommen. Die neuen Bezugszeichen in dieser Anmeldung beginnen mit der Nummer 55. Zur Unterscheidung von der Hauptanmeldung werden die Varianten mit X.2 bezeichnet.
Diese Zusatzanmeldung beinhaltet:
  • - vereinfachte Kopplungen der Drehmaschine 7 mit dem Getriebe
  • - Ausführungsformen der Drehmaschine 7, die zusätzlich zum Synchronisationsbetrieb auch einen Starter- und Generatorbetrieb ermöglichen
  • - weitere Möglichkeiten des Starterbetriebes
  • - eine Vorrichtung zum Schalten der Gänge
  • - eine modulare Integration weiterer Komponenten in das Getriebe
  • - eine vereinfachte Schaltung von Differentialsperren
  • - eine geräuscharme Kopplung des Getriebes mit der Brennkraftmaschine
  • - eine verbesserte Montagemöglichkeit
Die Drehmaschine ist in der Regel als Elektromaschine ausgeführt und erfüllt die drei Funktionen Synchronisieren der Gänge, Startermotor und Generator zum Laden der Bordnetzbatterie.
Zeichnungen
Die Zusatzanmeldung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der folgenden Prinzipzeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines 6-Gang-Getriebes in einer Variante 1.2
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Schalten der Gänge nach Variante 2.2
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines 12-Gang-Getriebes mit Schaltmöglichkeit ohne Drehmomentunterbrechung in einer Variante 3.2
Fig. 4 eine Detail-Prinzipdarstellung einer Drehmaschinen-Variante 4.2
Fig. 5 eine Detail-Prinzipdarstellung einer Drehmaschinen-Variante 5.2
Fig. 6 eine Detail-Prinzipdarstellung einer Drehmaschinen-Variante 6.2
Fig. 7 eine Detail-Prinzipdarstellung einer Drehmaschinen-Variante 7.2
Fig. 8 eine Detail-Prinzipdarstellung der modularen Integration weitere Komponenten in einer Variante 8.2
Fig. 9 eine Prinzipdarstellung einer geräuscharmen Kopplung des Getriebes mit der Brennkraftmaschine, Variante 9.2
Fig. 10 eine Ausführungsform der Steckwelle, Variante 10.2
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Variante 1.2
Die Getriebeanordnung der Variante 1.2 ist vergleichbar mit der Getriebeanordnung der Variante 1 aus der oben zitierten Patentanmeldung. Es werden nur die vorteilhaften Änderungen gegenüber dieser Variante 1 beschrieben.
Der Zahnradsatz 19 und die Zahnräder 8 haben die Plätze getauscht, d. h. die Zahnräder 8 und der Zahnradsatz 11 für den Rückwärtsgang werden von der Welle 53 angetrieben und der Zahnradsatz 19 gehört zur Welle 13. Die Welle 13 wiederum steht mit den Antriebsrädern in Verbindung. Damit verbunden sind folgende Vorteile: die Vorwärtsgänge, der Rückwärtsgang und die Kupplung 9 können gemeinsam über eine Vorrichtung nach Variante 2.2 betätigt werden. Der Startvorgang kann mechanisch ebenfalls über eine Vorrichtung nach Variante 2.2 betätigt werden. Und im Zahnradsatz 19 besteht Bauraum zur modularen Integration weiterer Komponenten. Alle diese Vorgänge werden weiter unten genauer beschrieben.
Die Drehmaschine 7 besteht aus einem "Stator"-Gehäuse 55 (im folgenden Drehgehäuse genannt), das mit dem Hohlrad 3 und der Bremsscheibe 20 direkt verbunden ist. Im Inneren ist die Drehmaschine zweigeteilt mit zwei "Stator"-Wicklungen 56 und zwei "Rotor"-Wicklungen 57. Der linke Abschnitt der Drehmaschine ist direkt mit der Welle 1 verbunden, während der rechte Abschnitt über die Welle 36 drehfest gelagert ist. Beide Abschnitte wirken gemeinsam auf das Drehgehäuse 55. Die Drehmaschine besteht also aus zwei Teilen, die unabhängig voneinander elektrisch in den Generator- bzw. Motorbetrieb geschaltet werden können. Die damit möglichen Funktionen werden im folgenden beschrieben.
Einerseits dient die Drehmaschine 7 zum Synchronisieren der Gänge über die Drehzahl des Drehgehäuses 55. Da sich der linke Rotorabschnitt mit der Drehzahl der Welle 1 dreht und der rechte "Rotor" steht, kann diese Synchronisation der Gänge in den meisten Fällen im Generator­ betrieb erfolgen. Soll die Drehzahl vom Drehgehäuse 55 erhöht werden (bis hin zur Drehzahl von Welle 1), so wird elektrisch der linke Generator in der Leistung hochgefahren und der rechte entlastet. Soll die Drehzahl vom Drehgehäuse 55 erniedrigt werden (bis hin zur Drehzahl 0), so wird der rechte Generator in der Leistung hochgefahren und der linke entlastet. In diesem Drehzahl­ bereich kann die Drehmaschine während der Synchronisationsvorgänge also immer als Generator zum Laden der Bordnetzbatterie dienen. (Wenn die Batterie voll ist, kann der Synchronisations­ vorgang selbstverständlich auch im Motorbetrieb erfolgen). Selbst über die genannten Drehzahl­ grenzen hinaus kann (mit Einschränkungen) noch ein resultierender Generatorbetrieb realisiert werden, denn der dann als Motor arbeitende Abschnitt der Drehmaschine hat eine wesentlich geringere Relativdrehzahl zum Drehgehäuse hin als der Abschnitt, der weiterhin im Generatorbetrieb laufen kann. Elektrisch gesteuert kann so ein resultierendes Moment auf das Drehgehäuse aufgebracht werden, obwohl die Drehmaschine resultierend als Generator arbeitet.
Zum Anderen dient die Drehmaschine 7 bei laufender Brennkraftmaschine außerhalb der Synchroni­ sationsvorgänge immer als Generator zum Laden der Bordnetzbatterie. Wenn die Bremsscheibe 20 steht (untere Gruppe der Gänge), so steht das Drehgehäuse 55 und der linke Abschnitt der Dreh­ maschine arbeitet als Generator. Wenn die Kupplung 9 geschlossen ist, so dreht sich das Drehgehäuse 55 und der rechte Abschnitt der Drehmaschine arbeitet als Generator.
Alle bis jetzt beschriebenen Funktionen der Drehmaschine 7 lassen sich ohne mechanische Schaltvorgänge rein durch eine entsprechende elektrische Ansteuerung der Drehmaschine bewerkstelligen. Außerdem sind keine zwischengeschalteten Getriebe oder andere Übertragungs­ glieder erforderlich, da die Drehmaschine mit der Welle 1 fluchtet und die Drehmaschine deshalb direkt mit der Welle 1 und der Bremsscheibe 20 verbunden werden kann. Selbstverständlich sind aber zwischengeschaltete Getriebe zur Drehzahlanpassung möglich.
Zum Dritten kann die Drehmaschine als Startermotor dienen. Wegen der dabei notwendigen Untersetzung der Drehzahl der Drehmaschine zur Drehzahl der Brennkraftmaschine (also der Drehzahl von Welle 1) sind hier aber mechanische Schaltvorgänge erforderlich. Eine Ausfüh­ rungsart dazu wird anschließend beschrieben, zwei andere Möglichkeiten werden bei der Variante 3.2 behandelt.
Der Zahnradsatz 11 wird mit einem zusätzlichen Ritzel 58 und das Schwungrad 15 mit einem zusätzlichen Zahnkranz 59 versehen. Wenn außerdem die Schaltung der Gänge nach Variante 2.2 erfolgt, so sind keine weiteren zusätzlichen Elemente zur Ausführung des Startvorganges erforderlich. Zum Starten wird nun der Zahnradsatz 11 nach links verschoben, so daß Ritzel 58 und Zahnkranz 59 in Eingriff stehen. (Dies ist mit der Vorrichtung nach Variante 2.2 ohne mechanischen Mehraufwand möglich, es müssen nur die entsprechenden Steuersignale zur Verfügung gestellt werden). Die Achse 60 mit den zugehörigen Zahnrädern muß aus der Zeichenebene heraus versetzt angebracht sein, damit der Rückwärtsgang geschaltet werden kann. Dies wurde nicht extra gezeichnet.
Der Eingriff von Ritzel 58 in den Zahnkranz 59 bewirkt, daß man über den Planetensatz mit den Zahnrädern 2, 3 und 4 ein Getriebe mit innerer Leistungsverzweigung erhält. Mit den gezeichneten Abmessungen ergibt sich zwischen dem Hohlrad 3 (gleichzeitig Drehgehäuse 55) und der Welle 1 ein Drehzahlverhältnis von 20 : 1, dies ist gleichzeitig das Drehzahlverhältnis zwischen dem rechten Anteil der Drehmaschine 7 und der Welle 1. Da sich der linke Rotor mit der Welle 1 mitdreht, ergibt sich für diesen Anteil der Drehmaschine ein Drehzahlverhältnis von 19 : 1. In Abhängigkeit von den Zähnezahlen der beteiligten Zahnräder (maßgeblich des Ritzels 58) läßt sich in einem weiten Umfang das Übersetzungsverhältnis einstellen. Sinnvoll kann es sein, das Ritzel 58 mit einem Freilauf zu versehen, damit nach dem Anlauf der Brennkraftmaschine die Drehmaschine 7 nicht zu sehr hohen Drehzahlen beschleunigt wird und damit der jetzt entlastete Zahnradsatz 11 leicht nach rechts verschoben und der Startvorgang damit beendet werden kann.
Die Drehmaschine 7 ist zweigeteilt, wobei beide Anteile zusammen als Startermotor dienen. Bei laufender Brennkraftmaschine kann immer mindestens ein Anteil der Drehmaschine 7 als Generator dienen. Es ist also kein zusätzlicher Generator erforderlich. Außer der gerade beschrieben Überset­ zungsänderung für den Starterbetrieb sind keine mechanischen Eingriffe notwendig, alle anderen Funktionen können rein elektrisch/elektronisch gesteuert werden. Diese Variante bietet also insgesamt viele Vorteile.
Die Zahnräder 8 und der Zahnradsatz 11 sind so ausgeführt, daß um die Welle 1 herum der Bauraum 61 zur Verfügung steht. Wie dieser Bauraum genutzt werden kann, wird im nächsten Abschnitt beschrieben. Wie eine elektrische Kontaktierung der Drehmaschine erfolgen kann, wird bei den weiteren Varianten beschrieben.
Vorrichtung zum Schalten der Gänge nach Variante 2.2
Das Gehäuse 62 bzw. 62a (Fig. 1 und Fig. 3) trägt die Zahnräder 8 bzw. 8a und den Zahnradsatz 11. Diese Gehäuse haben für jedes der Zahnräder 8, 8a, 11 zwei (oder mehrere) Schlitze, die parallel zur Achse 1 verlaufen. Die zwei Schlitze für ein Zahnrad sind gegenüberliegend (bzw. gleichmäßig über den Umfang verteilt). Die Schlitze verschiedener Zahnräder sind gegeneinander versetzt (bei zwei Schlitzen und vier Zahnrädern um 45°, bei drei Zahnrädern um 60° etc.). Verbunden mit dem jeweiligen Zahnrad ragen Stifte durch diese Schlitze hindurch in den Bauraum 61. Diese Stifte bewirken, daß sich die Zahnräder mit dem Gehäuse 62, 62a mitdrehen. Die Schlitze haben eine solche Länge, daß der von den Zahnrädern geforderte Verschiebeweg zugelassen wird. Es sind auch andere Ausführungen denkbar (ohne zugehörige Zeichnung).
Im Bauraum 61 bzw. 61a, (der Zusatz bzw. a wird in diesem Zusammenhang ab jetzt weggelassen), befindet sich ein Drehteil 63. Dieses Drehteil hat eine Bohrung 66. Durch diese Bohrung kann die Welle 1 bzw. eine andere Welle hindurchgesteckt werden. Das Drehteil 63 rotiert mit dem Gehäuse 62 und ist in Längsrichtung nicht verschiebbar. Das Drehteil 63 besitzt umlaufende Nuten 64 an den Stellen, an denen die Stifte der jeweiligen Zahnräder in der Ruhestellung dieser Zahnräder (der zugehörige Gang ist nicht eingeschaltet) in den Bauraum 61 ragen. Durch die Nuten 64 werden die Zahnräder also in ihrer Ruhestellung fixiert. (Die Stifte werden als letztes montiert).
Im Drehteil 63 sind nun zwei gegenüberliegende Schieber 65 angebracht (bzw. mehrere gleichmäßig verteilte Schieber). Diese Schieber können durch einen Motor 67 axial verschoben werden und haben (in ihrer Ruhestellung) an den Stellen Einfräsungen, an denen sich die Nuten befinden. (In der Ruhestellung der Schieber sind also umlaufende Nuten vorhanden). Außerdem sind die Schieber etwas kürzer als der Bauraum 61, damit sie axial bewegt werden können. Zusätzlich besitzt das Drehteil 63 noch einen weiteren Motor 68, mit dem das Drehteil 63 gegenüber dem Gehäuse 62 definiert verdreht werden kann (ansonsten rotiert es ja mit).
Die Schaltvorgänge laufen nun folgendermaßen ab. Zunächst wird über den Motor 68 das Drehteil 63 so verdreht, daß die Stifte des zu schaltenden Zahnrades in den zugehörigen Einfräsungen der Schieber 65 liegen. Anschließend werden mit dem Motor 67 die Schieber 65 so bewegt, daß die gewünschten Zahnräder in Eingriff kommen. Damit ist der Gang eingeschaltet, während alle andern Zahnräder in der Ruhestellung blockiert sind. Weiter können noch Einfräsungen 126 an den Stellen vorhanden sein, an denen sich die Stifte der arbeitenden Zahnräder befinden. Wird nun nach erfolgtem Schaltvorgang das Drehteil 63 noch so verdreht, daß die Stifte in die Einfräsungen 126 hineingleiten, so ist auch das geschaltete Zahnrad in dieser Lage festgesetzt und der Gang ist gegen Verschiebungen gesichert.
Bei der Variante 1.2 werden die Zahnräder 8 nach links verschoben und rasten dann in den oberen Einfräsungen 126 ein, während der Zahnradsatz 11 (Rückwärtsgang) nach rechts verschoben wird und in der unteren Einfräsung 126 einrastet. Zum Starten nach Variante 1.2 muß der Zahnradsatz 11 nach links verschoben werden. Dazu ist lediglich die zugehörige elektrische Ansteuerung und weiter nichts erforderlich. Für den Startvorgang braucht nicht extra eine Einfräsung 126 vorgesehen zu werden.
Die Motoren 67 und 68 müssen gesteuert mit Energie versorgt werden. Außerdem müssen Sensoren vorhanden sein, die die Winkelstellung des Drehteils 63 in Bezug zum Gehäuse 62 und die Stellung des Schiebers 65 in Bezug zum Drehteil 63 melden. Hier ist nun folgender Aufbau sinnvoll. Die Motoren 67 und 68 (und weitere Stellglieder, z. B. zur Betätigung der Kupplung 9) werden als Elektromotoren ausgeführt. Die gesamte Elektronik zur Steuerung der Motoren und zur Erfassung der Stellungen wird mitrotierend im Bauraum 61 untergebracht. (Zur Minimierung der Fliehkräfte sollte die Elektronik möglichst dicht an der Achse 1 angebracht sein). Die elektrische Spannung (Masse und Plus) wird über Schleifkontakte in den Bauraum 61 übertragen. Diese Schleifkontakte können entweder direkt am Gehäuse 62 angebracht sein oder die Spannungszuführung erfolgt über koaxiale Drehkontakte 69 von der Welle 36 her zunächst auf Welle 1 und von dort über weitere Schleifkontakte in den Bauraum 61. (Bei der Variante 3.2 kommt noch die Verbindung 70 hinzu. Bei der Variante 10.2 wird eine Gesamtlösung vorgestellt.) Bei der Spannungszuführung über die Drehkontakte 69 wird gleichzeitig der linke Rotor der Drehmaschine 7 mit dem Bordnetz verbunden. Die notwendigen Steuer- und Rückmeldebefehle können nun entweder der Spannungszuführung digital überlagert werden (z. B. von Modelleisenbahnen her bekannt) oder sie werden über eine weitere Steuerleitung mit den zugehörigen Kontakten zugeführt.
Die Vorteile von Variante 2.2 sind, daß mit nur zwei Stellmotoren 67 und 68 und einem zusätzlichen Stellglied für die Kupplung 9 sämtliche Schaltvorgänge sicher und schnell ausgeführt werden können. Wird eine mitrotierende Steuer- und Erfassungselektronik in das Drehteil 63 integriert, so ist nur eine Spannungsversorgung sicherzustellen. Die Steuer- und Rückmeldebefehle können entweder der Spannungszuführung überlagert werden oder sie werden über eine separate Leitung zugeführt. Mehr Leitungen (mit den zugehörigen Kontakten) sind aber nicht erforderlich. Die Steuer- und Rückmelde­ befehle können natürlich auch drahtlos, z. B. über Funk, Licht oder Ultraschall, übermittelt werden.
Variante 3.2
Dies ist ein 12-Gang-Getriebe, wobei die unteren 6 Gänge ohne Drehmomentunterbrechung geschaltet werden können. Diese Variante ist vergleichbar mit der Variante 3 aus der oben zitierten Patentanmeldung, deshalb werden im wesentlichen nur die vorteilhaften Änderungen gegenüber Variante 3 beschrieben.
Vergleichbar mit der Variante 1.2 haben wieder die Zahnräder 8 (und 8a) und die Zahnradsätze 19 (und 19a) ihre Plätze getauscht. Die Vorteile sind vergleichbar mit denen von Variante 1.2, nur der gewonnene Bauraum ist hier noch wesentlich größer.
In dieser Variante werden weitere Möglichkeiten des Starterbetriebes aufgeführt. Natürlich ist auch in dieser Variante ein Starterbetrieb über Ritzel 58 und Zahnkranz 59 möglich, wurde nur nicht gezeichnet. Wie in der Variante 8.2 beschrieben wird, können Rückwärtsgänge auch über ein zusätzliches Gruppengetriebe geschaltet werden. Dann ist der Rückwärtsgang mit dem Zahnradsatz 11 nicht erforderlich. Auch jetzt ist die Startmöglichkeit über Ritzel 58 und Zahnkranz 59 möglich, es muß nur noch ein zusätzliches Zahnrad mit der zugehörigen Schaltmöglichkeit eingebaut werden.
Neu in dieser Variante ist die Ausführung und Einbindung der Drehmaschine 7. Sie ist dreigeteilt mit einem gemeinsamen Drehgehäuse 55, dieses Drehgehäuse ist mit der Bremsscheibe und dem Hohlrad 3 der linken Getriebehälfte direkt verbunden. Mit dem Drehgehäuse 55 weiterhin direkt verbunden sind drei "Stator"-Wicklungen 56. Die "Rotor"-Wicklungen 57 sind ebenfalls drei­ geteilt. Der linke Rotor ist über die Verbindung 70 mit der Welle 1 direkt verbunden, außerdem wird die zugehörige Welle 76 durch die Drehmaschine hindurch zum Sonnenrad 2a der rechten Getriebe­ hälfte weitergeführt. Der mittlere Rotor der Drehmaschine 7 ist mit der Bremsscheibe und dem Hohlrad 3a der rechten Getriebehälfte direkt verbunden, während der rechte "Rotor" direkt mit dem Gehäuse 16 verbunden ist und damit steht. Die Drehmaschine 7 und die Bremseinrichtungen sind also in einer Aussparung zwischen beiden Getriebehälften angebracht. Das durch diese Aussparungen geschwächte Getriebegehäuse kann durch Brücken 71 versteift werden.
Mit der dreigeteilten Drehmaschine 7 sind folgende Funktionen möglich. Bei stehendem Gehäuse 55 (Bremseinrichtung 6 betätigt, das Hohlrad 3 steht, untere Gruppe der Gänge für die linke Getriebe­ hälfte) und rotierender Welle 1 dient der linke Abschnitt der Drehmaschine 7 als Generator zum Laden der Bordnetzbatterie. Dreht sich außerdem auch Hohlrad 3a (rechte Getriebehälfte), so kann auch der mittlere Abschnitt der Drehmaschine als Generator dienen. Bei geschlossener Kupplung 9 rotiert das Drehgehäuse 55 mit der Drehzahl von Welle 1. Dann dient der rechte Abschnitt der Drehmaschine 7 als Generator. Der mittlere Abschnitt kann ebenfalls als Generator dienen, wenn sich das Hohlrad 3a nicht mit der Drehzahl von Welle 1 dreht.
Die linke Getriebehälfte wird über das Drehgehäuse 55 synchronisiert. Der linke und der rechte Abschnitt der Drehmaschine 7 haben dabei die gleiche Funktion wie die beiden Abschnitte der Drehmaschine 7 in der Variante 1.2. Die Synchronisation kann wie bei der Variante 1.2 beschrieben erfolgen, meist also im Generatorbetrieb. Der mittlere Abschnitt der Drehmaschine 7 kann dabei noch zusätzlich unterstützend wirken.
Der mittlere Abschnitt der Drehmaschine 7 synchronisiert die rechte Getriebehälfte. Dies wird meist im Motorbetrieb der Fall sein.
Alle drei Abschnitte der Drehmaschine 7 wirken gemeinsam als Startermotor. Bei festgebremstem Hohlrad 3a wirken der mittlere und rechte Abschnitt der Drehmaschine 7 wie der rechte Abschnitt in Variante 1.2, der linke Abschnitt dieser Variante wirkt wie der linke Abschnitt von Variante 1.2. Hier ist außerdem auch noch der bei der Variante 4a (oben zitierte Patentanmeldung) beschriebene Vorgang möglich, bei dem mit eingeschaltetem ersten Gang und vorübergehend blockierter Welle 13 sofort nach dem Starrvorgang losgefahren werden kann. Dann ist das Übersetzungsverhältnis vom mittleren Abschnitt der Drehmaschine 7 etwas größer. Zusätzlich zur bei der Variante 1.2 beschriebenen Startmöglichkeit mit Ritzel 58 und Zahnkranz 59 sollen hier noch zwei weitere Möglichkeiten beschrieben werden, mit denen die notwendige Untersetzung von der Drehmaschine 7 zur Welle 1 erreicht werden kann. (Die bei der Variante 1.2 beschriebene Startmöglichkeit hat den besten Wirkungsgrad und ist nach Möglichkeit vorzuziehen.)
Die eine Vorrichtung besteht aus dem Zahnkranz 72, dem Zahnrad 73 und dem auf der Welle 75 zu verschiebenden Zahnrad 74. Die Zahnräder 73 und 74 sind drehfest miteinander gekoppelt. Zum Starrvorgang wird das Zahnrad 74 in die gezeichnete Stellung geschoben, wo es mit (z. B.) dem Zahnrad des 4. Ganges kämmt. (Andere Möglichkeiten der Kopplung und Trennung der beteiligten Zahnräder sind denkbar.) In dieser Stellung, also der Kopplung zwischen dem Hohlrad 3 und der Stegwelle 53 über die Zahnräder 73 und 74, erfolgt über den Planetensatz mit den Zahnrädern 2, 3 und 4 wieder eine innere Leistungsverzweigung. Mit den gezeichneten Abmessungen dreht das Hohlrad 3 etwa 20 mal so schnell wie die Welle 1, somit kann die Drehmaschine 7 als Startermotor dienen. Nach erfolgtem Startvorgang muß auch hier das Zusatzgetriebe entkoppelt werden, z. B. durch Verschieben des Zahnrades 74 auf der Welle 75. Auch hier ist ein Freilauf sinnvoll, der ein Hochdrehen der Drehmaschine 7 nach erfolgtem Startvorgang verhindert. Auch hier ist ein Start­ vorgang mit eingelegtem 1. Gang und vorübergehend blockierter Welle 13 möglich.
Die andere Variante des Starterbetriebes kommt unter Umständen ganz ohne zusätzliche Vorrich­ tungen aus. Dazu muß zunächst die Welle 13 vom Antriebsstrang gelöst werden, z. B. durch eine zusätzliche Kupplung. Die Variante 8.2 enthält Ausbaustufen, bei denen diese Trennung zwischen Welle 13 und dem Antriebsstrang ohne zusätzliche mechanische Komponenten erreicht werden kann. Lediglich die zugehörigen Steuerbefehle sind notwendig (siehe dort). Nach erfolgter Trennung zwischen Welle 13 und dem Antriebsstrang wird nun in jeder Getriebehälfte ein geeigneter Gang eingelegt und die Drehmaschine 7 entsprechend elektrisch angesteuert. Die Drehmaschine 7 arbeitet sozusagen freischwebend zwischen den beiden unterschiedlich schnell drehenden Getriebehälften. Hier erfolgt über beide Planetensätze eine innere Leistungsverzweigung und die Drehung der Drehmaschine 7 wird zur Welle 1 hin entsprechend untersetzt. Nach erfolgtem Startvorgang müssen die geschalteten Gänge sofort gelöst werden, damit die Drehmaschine 7 nicht zu schnell dreht. Danach muß die Verbindung zwischen Welle 13 und dem Antriebsstrang wieder hergestellt werden, damit das Getriebe wieder normal arbeiten kann.
Die Variante 3.2 hat den Vorteil, daß fast alle Vorgänge elektrisch gesteuert werden können. Nur für den Starterbetrieb sind geringfügige mechanische Schaltvorgänge zum Umschalten der Übersetzung zwischen Drehmaschine 7 und Welle 1 notwendig. Nachteilig ist die Dreiteilung der Drehmaschine 7 mit den dazugehörigen dreifachen elektronisch/elektrischen Steuerelementen. Dieser Nachteil wird aber zum Teil dadurch kompensiert, daß die Summe der drei Motorenleistungen als Starterleistung zur Verfügung steht und daß (abgesehen vom Startvorgang) immer mindestens ein Abschnitt der Drehmaschine 7 im Generatorbetrieb laufen kann.
Bei den Varianten 4.2-7.2 wird beschrieben, wie auch mit ungeteilten bzw. zweigeteilten Drehmaschinen 7 alle Funktionen erfüllt werden können. Außerdem werden dort Montage- und Kontaktierungsmöglichkeiten beschrieben, die auch für Variante 3.2 gelten. Eine Vorrichtung für die vereinfachte Montage und Kontaktierung wird in der Variante 10.2 vorgestellt.
Variante 4.2
Hier wird die dreiteilige Drehmaschine der Variante 3.2 durch eine einteilige Drehmaschine 7 ersetzt mit nur einer "Stator"-Wicklung 56 und nur einer "Rotor"-Wicklung 57. Das mit der "Stator"- Wicklung gekoppelte Drehgehäuse 55 ist (über die zugehörige Bremsscheibe) mit dem Hohlrad 3 verbunden, der "Rotor" ist entsprechend mit dem Hohlrad 3a verbunden.
Bei den Schaltvorgängen dreht sich eine Seite der Drehmaschine 7 definiert (entweder festgebremst oder mit der Drehzahl von Welle 1 rotierend), mit der anderen Seite der Drehmaschine 7 wird der zu schaltende Gang synchronisiert. Dazu ist meist der Motorbetrieb notwendig. Deshalb ist es bei dieser Variante sinnvoll, daß zusätzlich ein herkömmlicher Generator zum Laden der Bordnetz­ batterie benutzt wird. Dieser Generator kann aber in der Leistung klein ausgelegt werden, denn abgesehen von den Schaltvorgängen kann die Drehmaschine 7 immer als Generator dienen. Dazu muß die nicht benutzte Getriebehälfte in einen definierten Zustand versetzt werden (ein Gang einge­ schaltet, der leer mitläuft oder die zugehörige Bremse 6, 6a angezogen oder die zugehörige Kupplung 9, 9a geschlossen), der eine Relativdrehzahl für die Drehmaschine 7 erzeugt. Diese Relativdrehzahl kann in weiten Grenzen gesteuert werden, damit ist eine Anpassung der Generatorleistung von Drehmaschine 7 in weiten Grenzen möglich.
Zum Ausgleich von Spannungsschwankungen während des Synchronisationsbetriebs kann der herkömmliche Generator kurzfristig auf eine über seiner Dauerleistung liegende Leistung geschaltet werden. Man kann ganz auf den zusätzlichen herkömmlichen Generator verzichten, wenn man diese Spannungsschwankungen des Bordnetzes während des Synchronisationsvorganges akzeptiert.
Der Starterbetrieb kann nach den drei bisher beschriebenen Möglichkeiten erfolgen, wobei jetzt die ungeteilte Drehmaschine 7 die gesamte Starterleistung aufbringen muß.
An dieser einfachen Ausführung werden noch einige zusätzliche Details erläutert, die sinngemäß auch für die Variante 3.2 und die Varianten 6.2 und 7.2 gelten. Einige der im Text angegebenen Bezugszeichen beziehen sich auf die Variante 3.2.
Für Montage- und Servicezwecke ist es sinnvoll, die Steckwelle 76 demontierbar zu gestalten. (Neben der hier beschriebenen Möglichkeit wird in der Variante 10.2 eine umfassende Lösung vorgestellt.) Die Steckwelle 76 soll nur Drehmomente (von Welle 1 zum Sonnenrad 2a) und keine Kräfte über­ tragen. Deshalb kann eine mit Längsnuten versehene Steckwelle so gestaltet werden, daß sie über das koaxiale Drehlager 69 gegen Längsverschiebungen gesichert ist. Eine solche Steckwelle kann dann zusammen mit der Welle 36 aus dem Gehäuse gezogen werden. Werden dann noch die Verbindungen 77 und 78 gelöst, so ist die Drehmaschine 7 entkoppelt und kann demontiert werden. Weitere Demontagemöglichkeiten sind denkbar. Bei geöffnetem Getriebegehäuse können nach Entfernen der Welle 36 alle mit dem Gehäuse 62a verbundenen Teile als Block entnommen werden. Danach kann dann das Sonnenrad 2a mit der daran befestigten Steckwelle 76 entnommen werden. Jetzt kann weiter demontiert werden, wobei so die Verbindungen 77 gut zugänglich sind. (Mit einer zusätzlichen Mitnehmerscheibe können die Verbindungen 77 bis auf die Höhe der Verbindungen 78 nach außen gezogen werden, dann sind sie jederzeit gut zugänglich.)
Sinnvoll ist es außerdem, daß die Drehmaschine 7 auf beiden Seiten (an den Bremsscheiben 20 und 20a) durch entsprechende Ansätze und Nuten radial fixiert wird. Zum Demontieren ist es dann not­ wendig, daß z. B. die Bremsscheibe 20a (nach Lösen der Verbindungen 77 und 78) axial nach rechts verschoben werden kann, damit die Drehmaschine 7 entfernt werden kann.
Das Getriebegehäuse muß gegen Ölaustritt gesichert werden. Die zwischen den beiden Getriebeteilen liegende Drehmaschine 7 und die beiden Bremsscheiben 20 und 20a erfordern zwei zusätzliche Bohrungen im Getriebegehäuse. Diese müssen durch die Dichtungsringe 79 gegen Ölaustritt gesichert werden. Außerdem muß sichergestellt werden, daß kein Öl in die Drehmaschine gelangt, dies wird durch den Dichtungsring 80 erreicht. Bei den zwei- oder dreigeteilten Drehmaschinen 7 ist dazu ein weiterer Dichtungsring erforderlich. Die Durchgangsbohrung für die Steckwelle 76 kann ölbenetzt sein. Wird aber die Durchgangsbohrung mit Hilfe von Dichtungsringen ölfrei gehalten, so können die Dichtungsringe in der Drehmaschine 7 entfallen.
Variante 5.2
Hier wird eine vereinfachte Detaillösung der Variante 1.2 vorgestellt. Die Drehmaschine 7 ist einteilig ausgeführt. Damit trotzdem möglichst viele Funktionen ausgeführt werden können, ist der "Rotor" der Drehmaschine 7 wahlweise entweder mit der Welle 1 verbunden oder festgesetzt. Diese mecha­ nische Umschaltung wird durch die verschiebbare Achse 81 angedeutet. Der Schaltvorgang kann entweder durch einen separates Steuerelement oder gekoppelt mit der Kupplung 9 erfolgen.
Dreht der "Rotor" mit der Welle 1 mit, wird die Funktion des linken Abschnittes der Drehmaschine 7 in Variante 1.2 erfüllt. Bei stehendem "Rotor" gilt dies für den rechten Abschnitt. Ausgenommen von den Synchronisationsvorgängen kann die Drehmaschine 7 in Variante 5.2 also immer als Generator dienen. Die Umschaltung kann mit der Betätigung von Kupplung 9 gekoppelt werden, da dann die richtige Zuordnung besteht. Die einteilige Drehmaschine muß natürlich die gesamte Starterleistung aufbringen.
Die Drehmaschine kann auch spiegelbildlich angeschlossen werden, d. h. der Rotor (inneres Teil) wird mit dem Hohlrad 3 verbunden und das Drehgehäuse entweder mit Welle 1 verbunden oder festgesetzt. Mit einem zusätzlichen Getriebe können auch entsprechend langsame oder schnelle Umdrehungen erzeugt werden. Mit Einschränkungen gelten diese Aussagen auch für die anderen Varianten.
Variante 6.2
Eine zweiteilige Drehmaschine 7 kann viele Funktionen der dreiteiligen Drehmaschine 7 in Variante 3.2 erfüllen, wenn ein "Rotor" der zweiteiligen Drehmaschine 7 wahlweise entweder steht oder mit Welle 1 gekoppelt ist. Bei Variante 6.2 besteht diese Umschaltmöglichkeit für den linken Abschnitt der Drehmaschine, wobei hier die Schwierigkeit einer erschwerten Zugriffsmöglichkeit besteht.
Bei der Variante 6.2 ist dieser erschwerte Zugriff folgendermaßen gelöst. Im Sonnenrad 2a befinden sich Bohrungen (Lager) 82, durch die jeweils eine Welle hindurchragt. Jede Welle verbindet zwei (gleichgroße) Zahnräder 83, die sich rechts und links vom Sonnenrad 2a befinden. Auf der linken Seite vom Sonnenrad 2a kämmen diese Zahnräder 83 mit einem Zahnrad 86, welches mit dem linken Abschnitt der Drehmaschine 7 verbunden ist. Die rechten Zahnräder 83 können entweder mit dem nicht rotierenden Zahnrad 84 in Eingriff gebracht werden (dann steht auch das Zahnrad 86), oder sie werden mit dem mit rotierenden Zahnrad 85 in Eingriff gebracht (dann rotiert auch das Zahnrad 86). Das Drehgehäuse 55 treibt über die Bremsscheibe 20 das Hohlrad 3 an, während das Hohlrad 3a mit dem rechten Rotor der Drehmaschine 7 verbunden ist. Mit den entsprechenden Umschaltungen der Zahnräder 83 können fast alle Funktionen der dreiteiligen Drehmaschine 7 in Variante 3.2 erfüllt werden.
Variante 7.2
Eine Analyse der möglichen Zustände zeigt, daß der Generatorbetrieb in der zweiten Gruppe der Gänge die größten Schwierigkeiten bereitet, weil dann das Drehgehäuse 55 dreht. Deshalb muß jetzt mindestens ein Abschnitt der auch in dieser Variante zweigeteilten Drehmaschine 7 zum Stillstand gebracht werden. In dieser Variante ist das Drehgehäuse 55 wieder über die Bremsscheibe 20 mit dem Hohlrad 3 verbunden, während der linke Rotor direkt mit der Welle 1 verbunden ist. Der rechte Rotor ist mit der Bremsscheibe 20a und der Mitnehmerscheibe 87 verbunden, diese Mitnehmerscheibe kann über die modifizierte Kupplung 9a mit dem Hohlrad 3a verbunden werden. In der anderen Stellung der modifizierten Kupplung 9a sind Sonnenrad 2a und Hohlrad 3a miteinander verbunden, damit ist 3 die rechte Getriebehälfte also in die obere Gruppe geschaltet.
In der unteren Gruppe der Gänge arbeitet der linke Abschnitt der Drehmaschine als Generator, da das Drehgehäuse 55 steht. Der linke Abschnitt des Getriebes wird über das Drehgehäuse 55 synchronisiert, der rechte Abschnitt des Getriebes wird vom rechten Abschnitt der Drehmaschine 7 (über die modi­ fizierte Kupplung 9a) synchronisiert.
In der oberen Gruppe der Gänge dreht sich das Drehgehäuse 55. Die modifizierte Kupplung 9a gibt die Verbindung zwischen Hohlrad 3a und Mitnehmerscheibe 87 frei, deshalb kann die Bremsscheibe 20a jetzt abgebremst werden. Damit steht der rechte "Rotor" der Drehmaschine 7 und kann mit dem rotierenden Drehgehäuse 55 als Generator arbeiten.
Die Synchronisation der Gänge des rechten Getriebeteils in der oberen Gruppe über die Drehmaschine ist jetzt nicht so einfach zu bewerkstelligen, denn dazu muß die Bremsscheibe 20a freigegeben und die Verbindung zwischen Mitnehmerscheibe 87 und Hohlrad 3a hergestellt werden. In der oberen Gruppe der Gänge (bei dann schnell rollendem Fahrzeug) kann eine Synchronisation der Gänge über die Drehzahl der Brennkraftmaschine erfolgen, dann kommt dieser Nachteil nicht zum tragen.
Statt der modifizierten Kupplung 9a können natürlich zwei getrennte Kupplungen eingesetzt werden. Der Starterbetrieb ist bei den Varianten 6.2 und 7.2 mit allen drei beschriebenen Möglichkeiten realisierbar.
Variante 9.2, modulare Integration weiterer Komponenten
Bei den Varianten 3.2, 4.2, 6.2 und 7.2 (abgeschwächt auch bei den Varianten 1.2 und 5.2) kann der Bauraum 88 in den Zahnradsätzen 19 und 19a und im dazwischen liegenden Bereich zur modularen Integration weiterer Komponenten benutzt werden. Dazu ist es notwendig, daß die Zahnkränze der Zahnradsätze auf einen Hohlkörper 89 aufgebracht werden. (Zu diesem Hohlkörper gehört dann die Welle 13). In diesem Hohlkörper 89 steht dann der Bauraum 88 zur Verfügung, der für weitere Gewebe- bzw. Antriebskomponenten benutzt werden kann.
Beschrieben wird eine Fahrzeugbauweise, bei der die Brennkraftmaschine (im folgenden Motor genannt) vorne quer eingebaut ist und die Antriebswellen 90 und 91 für die Vorderräder mit der Welle 13 fluchten. Die Beschreibung ist sinngemäß mit kleinen Modifikationen auch für andere Bauweisen anwendbar.
Die Antriebswellen 90 und 91 werden von einem Differentialgetriebe 92 angetrieben. Die Eingangs­ wellen 93 des Differentials 92 können direkt mit dem Gehäuse 89 verbunden werden (wurde nicht gezeichnet). Dies wäre ein Modul, das in den Bauraum 88 integriert werden kann. So erhält man einen einfachen Vorderradantrieb ohne weitere Zusatzfunktionen. (Über eine Möglichkeit der Anpassung der Achsübersetzung an verschiedene Fahrzeuge und Motoren wird in der Variante 9.2 berichtet).
Als nächstes wird ein Modul beschrieben, das einen Allradantrieb ermöglicht. Notwendig dazu ist ein Verteilergetriebe 94, dessen Stegwelleneingang 95 direkt mit dem Gehäuse 89 verbunden sein kann (wurde nicht gezeichnet). Dann dürfen die Eingangswellen 93 des Vorderrad-Differentials 92 nicht mehr mit dem Gehäuse 89 verbunden sein, sondern diese Eingangswellen sind z. B. mit der Sonnen­ radwelle 96 des Verteilergetriebes 94 verbunden (gezeichnet mit einer zusätzlichen Kupplung 119). Die Hohlradwelle 97 des Verteilergetriebes 94 wird über ein Kegelradpaar 99 mit der um 90° gedrehten Welle 100 gekoppelt. Diese Welle 100 führt zum Hinterachs-Differentialgetriebe. Durch Hinzufügung des in diesem Abschnitt beschriebenen Moduls erhält man einen permanenten Allrad­ antrieb ohne Differentialsperren.
Soll der Allradantrieb abschaltbar sein, so ist es sinnvoll, zunächst eine Differentialsperre für das Verteilergetriebe zu integrieren. Dies ist angedeutet durch die Betätigungseinrichtung 101, mit der z. B. die Wellen der Planetenräder des Verteilergetriebes blockiert werden (das Verteilergetriebe läuft dann wie ein Block). Dann kann wahlweise über die Kupplung 119 (zeichnerisch als Schiebe­ muffe angedeutet) der Vorderradantrieb zu- oder abgeschaltet werden, während über die Kupplung 98 wahlweise der Hinterradantrieb zu- oder abgeschaltet werden kann.
Werden sowohl der Vorderradantrieb als auch der Hinterradantrieb abgeschaltet, so kann der bei der Variante 3.2 beschriebene alternative Startvorgang (mit zwei eingeschalteten Gängen und mit vom Antriebsstrang abgekoppelter Welle 13) ohne weitere zusätzliche Elemente ausgeführt werden.
Mit der Kupplung 102 wird eine Differentialsperre für den Vorderradantrieb angedeutet. Eine Diffe­ rentialsperre für den Hinterradantrieb wurde nicht extra gezeichnet. Mit diesen beiden Vorrichtungen wäre das Modul Differentialsperren komplettiert. Es ist sinnvoll, die Betätigungseinrichtung 103 für Kupplung 119 um das Differential 92 herum zu ziehen in den Teil-Bauraum 104 hinein. Die damit verbundenen Vorteile werden weiter unten beschrieben.
Wenn, wie gezeichnet, der Stegwelleneingang 95 des Verteilergetriebes 94 nicht mit Gehäuse 89 verbunden ist, sondern mit einem zusätzlichen Umfassungsteil 95 in den Teil-Bauraum 104 hinein verlängert wird, so können modular weitere Funktionen hinzugefügt werden, die anschließend beschrieben werden.
Vom Gehäuse 89 werden die Wellen 107 (als Stegwellen) angetrieben. Die außenliegenden Zahnräder 105 kämmen mit dem feststehenden Zahnrad 112. Sind außerdem noch die Zahnräder 106 (über die Wellen 107 mit dem Zahnrädern 105 drehfest verbunden) und das mit dem Umfassungsteil 95 verbun­ dene Zahnrad 108 in ständigem Eingriff, so wird dadurch eine Untersetzung realisiert. (Beispielhaft andere Ausführungsformen sind möglich.) Durch eine Veränderung der zugehörigen Zähnezahlen kann somit eine an die jeweiligen Fahrzeuggegebenheiten angepaßte Achsuntersetzung realisiert werden. Mit den gezeichneten Abmessungen wird die Drehzahl der Welle 13 halbiert.
Wird in einem weiteren Modul das Zahnrad 108 z. B. verschiebbar ausgeführt und eine Kupplung 109 hinzugefügt, so erhält man ein Gruppengetriebe mit zwei Gängen (umschaltbare Achsuntersetzung). Sind die Zahnräder 106 und 108 in Eingriff (Kupplung 109 nicht betätigt), so erhält man die oben beschriebene Achsuntersetzung. Sind hingegen die Zahnräder 106 und 108 nicht in Eingriff und die Kupplung 109 verbindet das Umfassungsteil 95 mit dem Gehäuse 89, so haben die Bauteile 89 und 95 die gleiche Drehzahl. Sind weder die Zahnräder 106 und 108 in Eingriff noch die Kupplung 109 geschlossen, so ist die Welle 13 vom Antriebsstrang entkoppelt und die bei der Variante 3.2 genannte alternative Startmöglichkeit kann durchgeführt werden.
Wird mit dem Umfassungsteil 95 noch ein weiteres z. B. verschiebbares Zahnrad 110 und mit der Welle 107 ein weiteres Zahnrad 111 gekoppelt, so wird das Gruppengetriebe um einen weiteren Gang erweitert. Mit den gezeichneten Abmessungen erhält man mit kämmenden Zahnrädern 110 und 111 einen Rückwärtsgang, d. h. das Umfassungsteil 95 dreht sich mit der halben Drehzahl des Gehäuses 89 (der Welle 13) rückwärts. Bei Anwendung dieses Moduls kann der Rückwärtsgang im anderen Teil des Getriebes entfallen. Man erhält vielmehr eine Gruppe von Rückwärtsgängen, indem mit kämmenden Zahnrädern 110 und 111 die Vorwärtsgänge des anderen Teils des Getriebes geschaltet werden.
Im Teil-Bauraum 104 können nun fast alle Betätigungselemente zusammengefaßt werden (abgesehen von den Betätigungselementen für die Kupplung 98 und die Hinterachsdifferentialsperre). Das Diffe­ rentialgetriebe 92 mit allen zugehörigen Bauteilen kann natürlich weiter nach rechts gerückt eingebaut werden, damit der Teil-Bauraum 104 größer wird. Der Teil-Bauraum 104 wird entweder vom Umfas­ sungsteil 95 begrenzt (dann ist das Modul Achsuntersetzung und/oder Gruppengetriebe vorhanden) oder vom Gehäuse 89 (ohne eines dieser Module). Dann wird entweder die Achse 113 oder die Achse 13 links nach außen geführt. Diese Achse wird nun mit zwei oder drei Schleifringen versehen, und über die Kontakte 114 werden Masse, Plus und Steuersignale mitrotierend in die Begrenzung des Bauraumes 104 übertragen. Dort können nun mitrotierend und modular die benötigten Betätigungs­ elemente (Elektromotoren oder Elektromagnete) untergebracht werden. Die Zahnräder 108 und 110 (und eventuell weitere Zahnräder) können mit einer Vorrichtung nach Variante 9 betätigt werden. Die Kupplung 109 sollte dann ebenfalls über den Schieber 65 betätigt werden, da nicht gleichzeitig die Kupplung 109 und ein Zahnradpaar betätigt werden dürfen. Die Betätigungselemente 101, 102 und 103 können ebenfalls von diesem mitrotierendem Teil aus bewegt werden. Die Steuerungs- und Überwachungselektronik für die mitrotierenden mechanischen Funktionen sollte ebenfalls mitrotieren, die damit verbundenen Möglichkeiten und Vorteile sind bei der Variante 2.2 beschrieben.
Die Module können (fast) beliebig miteinander kombiniert werden, z. B. ein Gruppengetriebe mit Verteilergetriebe 94 aber ohne Differential 92, oder die Achsuntersetzung kombiniert mit dem Diffe­ rential 92 aber ohne Verteilergetriebe 94. Die Differentialsperren können beliebig hinzugefügt werden. Zur Anpassung genügt es z. B., wenn das Differential 92 mit unterschiedlich langen Eingangswellen 93 oder mit entsprechenden Zwischenstücken als Adapter ausgerüstet wird. Die mitrotierenden Betäti­ gungselemente sollten in das Umfassungsteil 95 passen, bei fehlendem Umfassungsteil werden sie durch Adapter an das Gehäuse 89 angepaßt. Es werden jeweils nur die benötigten Elemente bestückt. Somit ist eine modulare Integration vieler Komponenten in den Bauraum 88 möglich. Die Module können z. B. auch auf einen längs eingebauten Motor abgestimmt werden.
Ist das Fahrzeug mit einer Anti-Schlupf-Regelung oder mit einem elektronischen Stabilitäts- Programm ausgerüstet (ASR oder ESP, Markenzeichen von Bosch), so ist eine elektronische Kopplung dieser Einheiten mit der Steuerung der Differentialsperren sinnvoll. Wird vom Fahrer oder von einem Überwachungsprogramm das Einschalten der Differentialsperren gefordert, so wird zunächst über ASR oder ESP ein Gleichlauf des zugehörigen Differentialgetriebes erzeugt. Dann kann die Diffe­ rentialsperre verschleißfrei während der Fahrt eingeschaltet werden. Danach können die von ASR oder ESP initiierten Bremsvorgänge beendet werden.
Geräuscharme Kopplung des Getriebes mit der Brennkraftmaschine, Variante 9.2
Die im PKW-Bereich häufig verwendeten Vierzylinder-Viertaktmotoren haben den Nachteil, daß die sogenannte 2. Ordnung Motor sehr stark ausgeprägt ist. Die Motoren bewegen sich zwei mal pro Umdrehung auf und ab. Aus diesem Grund muß der Motor-Getriebe-Verband sehr steif ausgeführt sein.
In diesem Zusammenhang (aber auch aus anderen Gründen und für andere Motoren) bietet eine Getriebeanordnung Vorteile, die in Fig. 9 schematisch skizziert ist. Das Getriebe ist hier nicht hinter dem Motor angebracht (übliche Anordnung), sondern seitlich parallel zum Motor. Dazu ist es notwen­ dig, daß die Drehung des Motors z. B. über zwei Zahnräder 115 und 116 auf das Getriebe übertragen wird. Die Welle 1 fluchtet dann nicht mehr mit der Kurbelwelle des Motors, sondern die Welle 1 geht von der Achse des Zahnrades 115 aus. Die Zahnräder 115 und 116 müssen zusätzlich vorhanden sein, aber ansonsten sind mit dieser Anordnung Vorteile verbunden.
Eine steife seitliche Anordnung der Getriebemasse bewirkt, daß die Bewegung 2. Ordnung Motor in eine Kippbewegung übergeht, deren Drehpunkt links vom Motor liegt. Wenn weitere schwere Bauteile links vom Motor steif mit diesem verbunden werden, so rückt der Drehpunkt dichter an den Motor heran. Deshalb sollten die links vom Motor angeordneten Motorträger 117 so ausgelegt sein, daß die zugehörigen Motorlager möglichst dicht beim Drehpunkt der Kippbewegung liegen.
Der (eine) rechts vom Motor angeordnete Motorträger 117 sollte möglichst kurz sein, damit keine übermäßige Verstärkung der Schwingung 2. Ordnung Motor erfolgt. Außerdem kann das zugehörige Motorlager verhältnismäßig weich ausgeführt werden, da die Welle 13 weit entfernt ist.
Wichtig für das Getriebe ist, daß alle Wellen steif und sicher gelagert sind (Welle 1, Welle 13, alle anderen zum Getriebe gehörigen Wellen). Diese Lagerung kann z. B. als Gußteil integraler Bestandteil des Motorkurbelgehäuses sein. Das Motorkurbelgehäuse wird also nach links so verbreitert, daß die Lager der Getriebewellen links vom Kurbelgehäuse mit diesem verbunden sind.
Nach Einlegen der Getriebewellen in die Lager werden diese mit Lagerdeckeln verschlossen. Es kann sinnvoll sein, die Lagerdeckel zu einer Lagerbrücke zusammenzufassen. Das ergibt eine zusätzliche versteifende Wirkung. Der so kompakt und steif ausgeführte Motor-Getriebe-Verband kann dann mit einer weichen geräuschoptimierten öldichten Kapsel 118 verschlossen werden (bekannte Geräuschminderungsmaßnahme).
Die zusätzlichen (teuren) Zahnräder 115 und 116 bieten außerdem die Möglichkeit, daß bei ansonsten fest ausgelegter Getriebeeinheit die "Achsübersetzung" mit den Zähnezahlen der Zahnräder 115 und 116 variiert werden kann. Diese Variante bietet also insgesamt Vorteile.
Steckwelle nach Variante 10.2
In Fig. 10 ist eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Steckwelle 120 angegeben. Die Steckwelle ist zunächst abgestimmt auf die Varianten 3.2 und 7.2. Modifikationen für die Varianten 1.2, 4.2, 5.2 und 6.2 werden angegeben. Die Beschreibung nimmt Bezug auf die Variante 3.2.
Die Steckwelle 120 dient zur vereinfachten Montage, Demontage und Kontaktierung und ersetzt die Wellen 1, 76 und 36 der Variante 3.2 in einem Stück. Dazu muß die Verbindung 70 ganz nach links zur Schwungscheibe 15 hin verlegt werden. Die Verbindung 70 besitzt Einfräsungen, in die die Nuten 121 der Steckwelle 120 zwecks Drehmomentübertragung passen. Die Steckwelle 120 dreht sich also mit der Drehzahl von Welle 1.
Weiterhin sind an der Steckwelle 120 nach innen federnde Mitnehmer 122 angebracht (die Federung wurde nicht gezeichnet). Diese Mitnehmer können, wenn sie durch eine entsprechende Kraft nach innen gedrückt werden, ganz in der Steckwelle verschwinden. Die Steckwelle 120 kann also durch Bohrungen hindurch geschoben werden, deren Durchmesser nur unwesentlich größer sind als der Durchmesser dieser Welle, da die angeschrägten Mitnehmer beim Passieren einer Bohrung in die Steckwelle hinein gedrückt werden. Nach Entfernen einer Sicherung gegen axiale Verschiebungen der Steckwelle 120 kann diese Welle also in einem Stück aus dem Getriebe entfernt werden. Dazu müssen die noch in der Variante 3.2 verbleibenden Teile weiterhin gelagert sein. Solche Lagerungs­ möglichkeiten wurden z. B. in Variante 9.2 angedeutet.
Die Sicherung gegen axiale Verschiebung kann z. B. mit dem koaxialen Drehkontakt 69 gekoppelt sein, wie in Fig. 10 angedeutet. Über diesen koaxialen Drehkontakt 69 wird dann z. B. die Plus- Leitung mit einer elektrischen Leitung 123 verbunden, diese wiederum ist verbunden mit den gegen­ über der Steckwelle 120 elektrisch isolierten Schleifringen 124. Die Masse-Verbindung wird vom koaxialen Drehkontakt 69 direkt auf die Steckwelle 120 übertragen, an den Stellen 125 sind dann Schleifringe zur Übertragung des Massekontaktes auf andere Bauteile direkt mit der Steckwelle 120 verbunden. Außerdem kann noch ein weiterer koaxialer Kontakt zur Übertragung von Steuersignalen zu weiteren Schleifringen vorhanden sein. Die Schleifkontakte sollten bündig mit der Steckwelle 120 abschließen oder einen geringeren Durchmesser besitzen.
Die so ausgestattete Steckwelle kann in einem Stück in das Getriebe eingeschoben (oder entfernt) werden. Nach dem Einschieben müssen zunächst durch gegenseitiges Verdrehen die Nuten 121 in die Einfräsungen der Verbindung 70 einrasten, danach kann die Steckwelle 120 z. B. mit dem Teil 69 gegen axiales Verschieben gesichert werden. Danach sollte das linke Getriebeteil solange verdreht werden, bis die linken Mitnehmer in entsprechende Aussparungen des Sonnenrades 2 einrasten. Dann wird durch Verdrehen der Drehmaschine 7 dafür gesorgt, daß der linke Rotor-Abschnitt (versehen den entsprechenden Aussparungen) mit den mittleren Mitnehmern einrastet. Danach (oder auch in anderer Reihenfolge) sollte dafür gesorgt werden, daß das Sonnenrad 2a (versehen mit den entspre­ chenden Aussparungen) mit den zugehörigen rechten Mitnehmern drehfest verbunden wird. Die sichere Verbindung der Mitnehmer mit den dazugehörigen Bauteilen kann (bei demontiertem Drehkontakt 69) durch eine zusätzliche Stange kontrolliert werden, die genau in die Bohrung der Steckwelle 120 paßt (die elektrischen Zuführungen müssen so verlegt sein, daß sie dabei nicht beschä­ digt werden). Diese Stange kann auch, zur dauernden Sicherung der Mitnehmer, bis zur Demontage der Steckwelle dort verbleiben.
Die Drehteile 63 und 63a (Variante 2.2) und die Drehmaschine 7 sind mit Schleifkontakten versehen, die genau auf die zugehörigen Schleifringe 124 und 125 (bzw. weitere Schleifringe zur Informations­ übertragung) passen. Damit werden alle mitrotierenden Bauteile mit Spannung (und Information) versorgt. Die Drehmaschine 7 kann auch von außen (oder über beide Wege) mit dem Bordnetz verbunden werden.
Durch eine einzige Steckwelle 120 mit den dazugehörigen Mitnehmern und Schleifringen kann also eine Drehmomentübertragung und Kontaktierung im oberen Teil des Getriebes funktional ausgeführt werden. Damit wird mit der Variante 10.2 eine montagefreundliche Detaillösung vorgestellt.
Die Steckwellen 120 für die Varianten 4.2 und 6.2 müssen ohne die mittleren Mitnehmer ausgeführt werden. Wenn die zugehörigen Drehmaschinen von außen kontaktiert werden, so können ebenfalls die mittleren Schleifringe entfallen. Bei den Varianten 1.2 und 5.2 können, bei hohl ausgeführter Welle 36, entsprechend reduzierte Steckwellen 120 zum Einsatz kommen.
Schlußbemerkungen
Dies ist eine Erweiterung der Patentanmeldung 199 01 414.0-14, wobei ein möglichst weitgehender Ersatz von mechanischen Funktionen durch elektrisch/elektronische Funktionen und eine kompakte Bauweise angestrebt wurde. Die Zeichnungen sind nicht normgerecht, aber es konnte dargestellt werden, an welchen Stellen welche mechanische Funktionen ausgeführt werden sollen. Auf eine Darstellung der elektrisch/elektronischen Funktionsabläufe wurde verzichtet, da hier inzwischen fast beliebig komplexe und schnelle Vorgänge möglich sind.

Claims (26)

1. Automatisches Schaltgetriebe mit Synchronisationseinrichtung und Kupplungsersatz über mindestens einen Planetensatz mit Zusatzfunktionen, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, mit einer direkt zur Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine führenden Welle 1 und mindestens einem Planetensatz 2, 3, 4 (2a, 3a, 4a) mit (jeweils) 3 Wellen, wobei eine Welle des Planetensatzes 2, 3, 4 (2a, 3a, 4a) direkt mit der Welle 1 verbunden sein kann, eine zweite Welle des mindestens einen Planetensatzes 2, 3, 4 (2a, 3a, 4a) - vorzugsweise die Stegwelle 53 (53a) - direkt mit mindestens einem Stufengetriebe 8, 11, 19 (8a, 19a) - vorzugsweise ein unsynchronisiertes Vorgelegegetriebe - verbunden ist, dessen Ausgang Welle 13 (z. B.) zu den Antriebsrädern eines Kraftfahrzeuges führt
und eine dritte Welle des mindestens einen Planetensatzes 2, 3, 4 (2a, 3a, 4a) - vorzugsweise die Welle 52 (52a) von Hohlrad 3 (3a), die jeweils genau einen der folgenden Zustände einnehmen kann (können):
  • - die Welle 52 (52a) ist mittels Bremseinrichtung(en) 6 (6a) festgesetzt und führt damit relativ zu einem Gehäuse 16 keine Rotation aus (Zustand 1)
  • - der Planetensatz 2, 3, 4 (2a, 3a, 4a) ist mittels (Klauen-) Kupplung(en) 9 (9a) verblockt und die Welle 52 (52a) hat damit die gleiche Drehzahl wie die beiden anderen Wellen von Planetensatz 2, 3, 4 (2a, 3a, 4a) (vorzugsweise Drehzahl von Welle 1) (Zustand 2)
  • - die Welle 52 (52a) ist freigegeben (weder Zustand 1 noch Zustand 2) und kann über Drehmaschine(n) 7 (7a) so gedreht werden, daß jeweils ein Zahnrad eines Zahnradsatzes 8 (8a) 11 mit dem zugehörigen Zahnrad eines Zahnradsatzes 19 (19a) synchron dreht und in einen kämmenden Eingriff gebracht werden kann mit Drehmomentübertragung von Welle 53 (53a) auf Welle 13 (Zustand 3)
und daß, wenn eines der Zahnräder 8 (8a) 11 über den Zahnradsatz 19 (19a) eine Drehmomentüber­ tragung von Welle 53 (53a) auf Welle 13 ermöglicht, entweder
  • - der Zustand 1 eingeschaltet wird, womit eine Drehmomentübertragung von Welle 1 auf Welle 13 erfolgt und gleichzeitig der mindestens eine Planetensatz 2, 3, 4 (2a, 3a, 4a) die Drehzahl von Welle 1 reduziert und das automatische Schaltgetriebe in der unteren Gruppe der Gänge arbeitet, wobei dieser Vorgang gleichzeitig eine Anfahrkupplung bzw. einen Drehmomentwandler ersetzt, da der Zustand 1 allmählich durch dosiertes Betätigen der Bremseinrichtung 6 (6a) bzw. auch unterstützt durch die Drehmaschine 7 (7a) erreicht werden kann, wobei bei mindestens doppelt vorhandenen Planetensätzen 2, 3, 4, 2a, 3a, 4a in der unteren Gruppe ohne Drehmomentunterbrechung durch abwechselndes Betätigen der Bremseinrichtung 6 bzw. 6a zwischen den zugehörigen Gängen umgeschaltet werden kann
oder
  • - der Zustand 2 eingeschaltet wird und das automatische Schaltgetriebe damit in der oberen Gruppe der Gänge arbeitet,
wobei bei arbeitenden Gängen immer entweder der Zustand 1 oder der Zustand 2 herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen Wellen der Drehmaschine 7 und den Welle(n) 52 (52a) des (der) Planetensatzes (-sätze) 2, 3, 4 (2a, 3a, 4a) ein direkter Zugriff besteht und die Drehmaschine 7 im Starter-, Generator- und Synchronisationsbetrieb direkt auf die Welle(n) 52 (52a) einwirkt und daß die Übersetzung beim Starterbetrieb über den (die) Planetensatz (-sätze) 2, 3, 4 (2a, 3a, 4a) durch innere Leistungsverzweigung erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehmaschine 7 zweiteilig ausgeführt ist, wobei ein gemeinsames Drehgehäuse 55 mit dem Hohlrad 3 und ein inneres Teil mit der Welle 1 verbunden ist, während das andere innere Teil fest­ stehend gelagert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehmaschine 7 dreiteilig ausgeführt ist, wobei das gemeinsame Drehgehäuse 55 mit dem Hohlrad 3, ein inneres Teil mit der Welle 1 und ein inneres Teil mit dem Hohlrad 3a verbunden ist, während das dritte innere Teil feststehend gelagert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer einteiligen Drehmaschine 7 das Drehgehäuse 55 mit dem Hohlrad 3 und das innere Teil mit dem Hohlrad 3a verbunden ist oder umgekehrt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zweiteiligen Drehmaschine 7 das gemeinsame Drehgehäuse 55 mit dem Hohlrad 3 und ein inneres Teil mit dem Hohlrad 3a verbunden ist, während das andere innere Teil mit Hilfe der Zahnrä­ der 83, 84, 85 und 86 und einer Verschiebeeinrichtung entweder mit der Drehzahl von Welle 1 bzw. einer hohen Drehzahl rotiert oder festgesetzt ist bzw. langsam rotiert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zweiteiligen Drehmaschine 7 das gemeinsame Drehgehäuse 55 mit dem Hohlrad 3 und ein inneres Teil mit der Welle 1 verbunden ist, während das andere innere Teil über eine modifizierte Kupplung 9a oder eine separate Kupplung mit dem Hohlrad 3a entweder verbunden sein kann oder von diesem gelöst werden kann, während es mit der Bremsscheibe 20a fest verbunden bleibt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer einteiligen Drehmaschine 7 der äußere (oder der innere) Eingang mit dem Hohlrad 3 verbun­ den ist, während der innere (oder der äußere) Eingang eine mit der verschiebbaren Achse 81 angedeu­ teten Kupplung entweder mit der Welle 1 verbunden oder festgesetzt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmaschine 7 in einem Einschnitt eines Getriebegehäuses 16 außerhalb des Getriebegehäuses 16 zwischen den beiden mit und ohne den Zusatz a bezeichneten Getriebeanteilen angebracht ist und daß das durch den Einschnitt geschwächte Getriebegehäuse durch Brücken 71 versteift werden kann.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmaschine 7 mit einer zentralen Durchgangsbohrung versehen ist, durch die die Drehung der Welle 1 (auch über gekoppelte Wellen) durch die Drehmaschine 7 übertragen werden kann.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Bremseinrichtungen 6 und 6a bzw. Bremsscheiben 20 und 20a in einem Einschnitt des Getriebe­ gehäuses 16 außerhalb des Getriebegehäuses 16 zwischen den beiden mit und ohne a bezeichneten Getriebeanteilen angebracht sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den beiden mit und ohne a gekennzeichneten Getriebeanteilen liegenden Bauteile, die Drehmaschine 7 und die Bremseinrichtungen 6 und 6a, mit ihren zugehörigen Achsen mit der Achse 1 fluchten und deshalb direkt mit den Hohlrädern 3 und 3a verbunden werden können.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmaschine 7 auch spiegelbildlich zu einer senkrecht durch die Mitte der Drehmaschine 7 verlaufenden Spiegelebene angebracht werden kann.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse 62 bzw. 62a einen Hohlraum 61 bzw. 61a umschließt und daß in diesen Bauräumen ein mit einer mittigen Durchgangsbohrung 66 versehenes Drehteil 63 bzw. 63a mitrotierend mit den Gehäusen zur Schaltung der Gänge dient.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil 63 die Nuten 64 besitzt, daß von den zugehörigen Zahnrädern Stifte durch Schlitze im Gehäuse 62 in diese Nuten ragen, daß zwei oder mehrere Schieber 65 mit Einfräsungen vorhanden sind, daß ein Motor 68 das Drehgehäuse 63 relativ zum Gehäuse 62 verdrehen kann, daß ein zweiter Motor 67 den Schieber 65 bewegen und damit die Gänge schalten kann, daß Einfräsungen 126 zur Sicherung der Gänge vorhanden sind und daß diese Aussagen auch für die zugehörigen Bauteile mit dem Zusatz a gelten.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradsätze 19 (und 19a) auf einem hohlen Gehäuse 89 angebracht sind und daß in diesem Gehäuse 89 der Bauraum 88 zur modularen Integration weiterer Komponenten vorhanden ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Bauraum 88 wahlweise die Komponenten Differentialgetriebe 92, Verteilergetriebe 94, Differen­ tialsperren 101 und 102 für diese Getriebe, Kupplung 119 zum Abschalten z. B. des Vorderradan­ triebes und eine Achsuntersetzung bzw. ein Gruppengetriebe, bestehend aus den Bauteilen 105 bis 112 oder einer Teilmenge davon, miteinander kombiniert werden können und daß die zugehörigen Achsen dieser Bauteile mit der Achse 13 fluchten und durch Zentralbohrungen aus dem Gehäuse 89 heraus geführt werden können.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1, 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Achse 13 bzw. 113 mitrotierende Betätigungseinheit für die Schaltvorgänge der in Anspruch 41 genannten Bauteile im Teil-Bauraum 104 untergebracht wird und daß die Energie- und Informationsübertragung über die außenliegenden Kontakte 114 auf die innenliegenden Betätigungselemente erfolgt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lager für Wellen 1, 13, 36, 52, 52a, 53, 53a, 76, 113 und Lager für die mit diesen Wellen verbundenen Bauteile (oder einer Teilmenge davon) seitlich des und verbunden mit dem Motorkurbelgehäuse der zugehörigen Brennkraftmaschine angebracht sind, daß das Drehmoment über Zahnräder 115 und 116 übertragen wird und daß Motorträger 117 auf der Getriebeseite in der Länge so abgestimmt sein können, daß die zugehörigen Motorlager in der Nähe des Drehpunktes der Kippbewegung des Motors liegen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 1 und mindestens einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentübertragung von der Brennkraftmaschine zu den Bauteilen 2 und 2a und zu (einem Teil) der Drehmaschine 7 über eine Steckwelle 120 mit Nuten 121 und Mitnehmern 122 erfolgt und daß die Energie- und Informationsübertragung zur Drehmaschine 7 (oder zu einem Teil davon) und zu den Drehteilen 63 und 63a über einen koaxialen Drehkontakt 69 (oder über Schleifringe) erfolgt, der in elektrischer Verbindung mit den Schleifringen 124 und 125 (oder weiteren Schleifringen) steht und daß das Einrasten der Mitnehmer in die zugehörigen Nuten durch eine Stange kontrolliert (und gesichert) werden kann.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Startvorgang notwendige Untersetzung zwischen der Drehmaschine 7 und der Welle 1 mit Hilfe eines Ritzels 58 und eines Zahnkranzes 59 mit Einbeziehung der Zahnräder 11 für den Rück­ wärtsgang über eine innere Leistungsverzweigung des Planetensatzes mit den Zahnrädern 2, 3 und 4 erfolgt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß für den Startvorgang statt des Rückwärtsganges ein anderer Gang, dann mit einem zusätzlichen Zahnrad, und das Ritzel 58 und der Zahnkranz 59 benutzt werden.
22. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Startvorgang nötige Untersetzung zwischen der Drehmaschine 7 und der Welle 1 mit Hilfe eines Zahnkranzes 72 und der über eine Welle 75 gekoppelten Zahnräder 73 und 74 über eine innere Leistungsverzweigung des Planetensatzes mit den Zahnrädern 2, 3 und 4 erfolgt.
23. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß statt des Planetensatzes mit den Zahnrädern 2, 3 und 4 der Planetensatz mit den Zahnrädern 2a, 3a und 4a benutzt wird und daß die Bauteile 72 bis 75 im zugehörigen Getriebeteil montiert sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Startvorgang nötige Untersetzung zwischen der Drehmaschine 7 und der Welle 1 bei vom Antriebsstrang abgekoppelter Welle 13 erfolgt, indem in den beiden Getriebehälften, zwischen denen die Drehmaschine 7 angebracht ist, jeweils ein Gang eingeschaltet ist und eine innere Leistungsver­ zweigung über die Planetensätze mit den Zahnrädern 2, 3, 4 und 2a, 3a, 4a erfolgt.
25. Vorrichtung nach Anspruch 1 und mindestens einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmaschine 7 mit lösbaren Verbindungen 77 und 78 mit den zugehörigen Getriebebauteilen verbunden ist, daß Nuten und Einfräsungen zur axialen Fixierung der Drehmaschine 7 vorhanden sind, daß nach Lösen der Verbindungen 77 und 78 ein Teil des Getriebes axial verschoben werden kann und daß nach Entfernen der Steckwellen 76 bzw. 120 die Drehmaschine 7 demontiert werden kann.
26. Vorrichtung nach Anspruch 1 bei einem Kraftfahrzeug mit Differentialsperren, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die für die Einschaltung von Differentialsperren notwendige Synchronisation des zugehörigen Differentialgetriebes mit Hilfe einer elektronischen Kopplung zu den ASR oder ESP- Funktionen über von diesen Funktionen ausgelöste Bremsvorgänge erreicht wird.
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