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Kupplungsschaltgetriebe insbesondere fUr
Sowohl Otto- und Dieselkolbenmotoren als auch Verbrennung~ turbinen erfordern Drehmomentwandler
zum Antrieb von Pahrzeugen, Kolbenmotoren wegen ihres fdr den Fahrzeugantrieb ungünstigen
Drehmomentverlaufes, Verbrennungsturbinen wegen des hohen Schwungmomentes der Antriebswellen.
Aus Wirkung gradgründen haben sich Stufengetriebe behaupten können. In Amerika sind
Personenwagengetriebe heute überwiegend mit zwei bis vier kupplungs-brems-betätigten
Planetenstufen und vorgeschalteten Hydrodynamikwandlern ausgerüstet; nur in Europa
und Japan werden hauptsächlich noch Synchron-Schaltgetriebe mit Reibungshauptkupplung
eingebaut. Bei Lastkraftwagen haben sich dagegen Hydrodynamikwandler auch in Amerika
praktisch nicht und bei Oninibussen nur zum Teil eingeführt. Die Ergebnisse eines
in letzter Zeit durchgefuhrten Vergleichstestes zwischen Stadtomnibussen, die zum
einen Teil mit Hydrodynamikwandler-Stufenschaltgetriebe ausgerüstet waren, liessen
bezüglich Brennstoffverbrauch die grosse Uebsrlegenheit (bis 36 %)des normalen Stufenschaltgetriebes
erkennen. Bei Personenwagengetrieben sind die Wirkungsgradunterschiede wegen des
engeren Betriebs-Geschwindigkeitabereiches nicht so gross, jedoch besitzen Wandlergetriebe
immer noch einen um 8 - 12 % schlechteren Wirkungsgrad als mechanische Stufenschaitgetriebe.
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Der Leistungsverlust durch Vorschalten eines Wandlers ist im wesentlichen
auf den reduzierten Wirkungsgrad des IIydrodynamikteiles im Wandlerbereich zurückzuführen.
Hinzu kommen jedoch auch Verluste durch die Momentüberschneidung der Schaltkupplungen.
Die Ueberschneidung, die beim Stufenwechsel entsteht, wird duich die Schaltkupplungen
bzw. -bremsen sowie den Hydrodynamikteil aufgenommen. Die dabei entstehenden Verluste
werden in Wärme umgesetzt, die ins Oel geht.
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Die Erfindung hat zur Aufgabe gesetzt, diese Mängel zu beseitigen,
wobei für die Aufgabenstelung aus den bisherigen Erfahrungen folgende Schlussfelgerungen
zu ziehen sind: ein Stufengetriebe hohen Wirkungsgrades sowohl für Personen- als
für Lastkraftwagen und Omnibusse muss ohne Wandler auskommen, wobei je nach Anwendungsfall
gegebenenfalls zusätzliche Getriebestufen vorgesehen werden müssen.
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Eine Momentenüberschneidung in den Schaltkuplungen muss weitgehend
ausgeschlossen sein. Zur Bedienungserleichterung, d.h. zum Werfall des Kupplungspedals,
soll das manuelle, damit auch das automatische Schalten, ohne Betätigung einer Trennkupplung
erfolgen. Zum Anfahren muss beispielsweise eine Hydrodynamikkuplung, deren Wirkungsgrad
bei rund 98 % liegt, angewendet werden.
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Bei den bekannten Lösungen von Schaltkupplungen wird das Betätigungsöl
durch Bohrungen in der Getriebewelle zu- und abgeführt. Der bei der hoher Drehzahl
auftretende, erhebliche, zusätzliche oeldurck durch Zentrifugalwirkung muss bei
diesen bekannten Kupplungen durch Druckfedern kompensiert werden, wobei die Lisezeit
der Kupplungen durch die konstruktiv möglichen Querschnitte und das räumlich unterzubringede
Federvolumen begrenzt ist.
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Bei dem Kupplungsschaltgetriebe der Erfindung wird das Drucköl den
Schalttreibungskupplungen über in Umfangsrichtung feste Oelzuführungsringe, welche
den Kupplungsdruckraum umfassen, zu- und abgeführt. Durch diese Massnahme löst die
Schaltkupplung, wenn der Ventilschieber öffnet, augenblicklich, da die Zentrifugalkraft
das Ausfliessen des Oeles unterstützt. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird
das Kupplungsschaltgetriebe in ein Vorgelegegetriebeteil mit nachgeschaltetem, kupplungs-brems-betätigtem
Planetengetrieheteil aufgeteilt , Durch dies für stich bekannte Lösung ist es möglich,
die Anzahl der Stufen im Vorgelege getriebeteil zu verdoppeln. In noch weiterer
Ausbildung der Erfindung wird dem Vorgelegeschaltgetriebeteil eine zum
Anfahren
dienende Hydrodynamikkuplung vorgeschaltet und schliesslich wird erfindungsgemäss
noch vorgeschlagen, das Vorgelegeschaltgetriebe 111 bekannter Weise mit mindestens
zwei Vorgelegewelen mit festen Zahnrädern auszurüsten und auf der Hauptgetriebewele
zwischen je zwei Zahnrädern Doppelschaltkupplungen vorzusehen, auf denen jedes zugeordnete
Zahnrad beispielsweise durch Auhängung an den Kupplungslamellen der Schaltkupplung
radial beweglich ist.
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Durch diese Massnahme werden bei Getrieben hoher Leistung die Zahnräder
entlastet. Sie können deshalb schmäler ausgeführt werden, was wiederum die Gesamtlänge
des Getriebes reduziert und die Lagerung verbessert, da sie in kürzerem Abstand
angeordnet werden kann.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es wurde ein Getriebe hoher Leistung für Lastkraftwagen mit 10 Schaltstufen gewählt.
Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch das Getriebe. In Fig. 2 ist ein in Fig. 1 mit
A-ii gekennzeichneter Querschnitt durch einen Teil des dem Vorgelegegetriebe nachgeschalteten
Planetengetriebos wiedergegeben, und Schliesslich zeigt Fig. 3 eine Doppel schaltkupplung
vergrössert im Längsschnitt.
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Mit 1 ist die Kurbelwelle gekennzeichnet, die mit dem Pumpenrad 2
der Hydrodynamikkupplung über das Schwungrad 3 in kraftschlüssiger Verbindung steht
und die Zahnradpumpe 4 bei laufendem Motor ständig antreibt. Das in der Hydrodynamikkupplung
befindliche Oel treibt das Turbinenrad 5 und von hier das Antriebszahnrad 6 des
Vorgelegegetriebeteiles des Kupplungsschaltgetriebes an. Das Zahnrad 6 kämmt mit
den Zahnrädern 71 und 72 der Vorgelegewelen 81 und 82, welche ausserdem mit den
festen Zahnrädern 91, 101, 111, 121 wid 131 bzw. 92, 102W 112, 122 und 132 ausgerüstet
sind.
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Auf der Hauptgetriebewelle 14 sind drei Doppelschaltkupplungen 151,
152, 161, 162 und 171, 172 sowie die in Umfangsrichtung fest, radial jedoch mit
Spiel aufgesetzten Zahnräder
18, 19, 20, 21 und 22 angeordnet.
Zum Rückwärtsfahren sin zwischen den Rädern 131 bzw. 132 und 22 Umkehrräder angeordnet.
Die Schaltkupplungen des Vorgelegeschaltgetriebeteiles besitzen Oelführungsringe
23, 24 und 25, welche in Umfangsrichtung im Getriebegehäuse fest aufgehängt sind
und tlen Druckraum der Kupplung umfassen. Die Hauptgetriebewelle 14 ist auf ihrer
Abtriebsseite mit dem Innensonnenrad 26 des nachgeschalteten Planetengetriebeteiles
verbunden.
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Letzteres treibt im (ibersetzten Zustand des Planetengetriebes über
die Planetenräder 29 die im durcll die Lamellenbremse 27 festgehaltenen Aussensonenrad
28 abrollen, den Steg 30 und damit die Abtriebswelle 31 mit Kreuzgelenk 32 an. Mit
der Abtriebswelle 51 ist die zweito Oelpumpe 33 verbuttden.
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Diese Oeipumpe soll das zum Schalten erforderliche Drucköl bei fahrontiom
Fahrzoug mit stillstehendem M<> Motor 1 iefoni.
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Der Planetengetriebeteil, dessen Aussensonnenrad im übersetzten Zustand
durch die Bremse 27 festgehalten wirt, 1>esitzt eine federbelastete Scheibenkupplung
34, welche bei gelöster Bremse einkuppelt und des Aussensonnenrad 28 mit dem Steg
30 verbindet.
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Die in Fig. 3 im Längsschnitt vergrössert wiedergegebene Doppelschaltkupplung
161/162, die den gleichen Aufbau wie die beiden anderen Doppelschaltkupplungen iiat,
besteht nus dor Kupplungsglocke 35, die an ihrem Innendurchmesser ein Keilprofil
3fl aufweist, das auf das Keilwellenprofil 14 der Hauptgtriebewelle 14 geschoben
ist. In ringförmigen, gegenüberliegenden Ausnehmungen der Kupplungsglocke sind,
innen und aussen abgedichtet, axial beweglich und durcii Konusfedern 36 und 37 in
Ausgangslage gehaltene Ringkolben 38 und 39 untergebracht. Die von der Schaltkupplung
zu schaltenden Zahnräder 19 und 20 weisen mit Ausnehmungen ausgerüstete Fortsätze
191 und 201 auf, welche tn die Doppelschaltkupplung hineinragen und axial verschiebbare
Lamellen 40 und 41 tragen, welche bei betätigtem Ringkolben 38 und 39 in Reibungasehluss
mit don in Ausnehmungen der Kupplungsglocke 35 axial verschiebbar gelagerten Lamellen
42
und 43 gelangen. Den Gegenrlruck nehmen die Kupplungsdeckel 44 untl 45 auf, die
durch Spengringe 46 und Z7 in der Kupplungsglocke 35 gehalten werden.
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Die Oelzu- und -abführung zur Kupplung erfolgt durch den auf der zylindrischen
Aussentläche der Kupplungsglocke 35 gelagerten Oelführungsring 24. Die beiden ringförmlgen
Druck räume 48 und 49 stehen über Bohrungen 50 und 51 mit den Ringkanälen 52 und
53 in Verbindung. Im unteren Teil der Zeichnung ist der Anschluss der Oelleitung
54 am Oelführungsring 24 und die Verbindungsbohrung zum Ringkanal 52 dargestellt.
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Im nachfolgenden Schema sind die in den einzelnen Gangstufen übertragenden
Zahnräder und Kupplungen angegeben. Das beschriebene Getriebe kann sowohl automatisch
als auch von hand bedient werden. Ein Kupplungspedal entfällt, da die Hydrodynamikkupplung
automatisch bei höher drehendem Motor einkuppelt.
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Schaltstufe Zahnräder Kupplung bzw. Bremse 1. Vorwärts 6-71/72-121/122-21
171; 27 2. 6-71/72-111/112-20 162; 27 3. " 6-71/72-101/102-19 161; 27 4. ~ 151;
27 5. " 6-71/72-91/92-18 152; 27 6. " 6-71/72-121/122-21 171; 34 (federbetätigt)
7. " 6-71/72-111/112-20 162; 34 8. " 6-71/72-101/102-19 161; 34 9. " ------ 151;
34 10. " 6-71/72-91/92-18 151; 34 1. Rückwärts 6-71/72-131/132-22 172; 27 2. " 6-71/72-131/132-22
172; 34