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Automatisches Getriebe Die Erfindung betrifft ein automatisches Getriebe
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Viele Arten von automatischen Getrieben sind bekannt. Die meisten
dieser Getriebe bestehen im wesentlichen aus einem Drehmomentenwandler und einem
konventionellen Getriebe. Der Drehmomentenwandler ist oft hydromechanischer Art
und hat die Eigenschaft, daß sein Ubersetzungsverhältnis in Abhängigkeit von Drehmoment
und Drehzahl zwischen 0,5 und 1 variiert. Durch die Kombination eines dreistufigen
Getriebes mit einem Drehmomentenwandler erreicht man, daß die Ubersetzung des automatischen
Getriebes innerhalb eines großen Bereiches veränderlich ist. Es ist auch bekannt,
einen Drehmomentenwandler mit zwei Differentialgetrieben in der Weise zu kombinieren,
daß man im wesentlichen dieselben Eigenschaften erhält, wie bei der genannten Kombination
eines Drehmomentenwandlers mit einem dreistufigen Getriebe. Ein solches automatisches
Getriebe ist aus der US-PS 2 480 032 bekannt. Mit
den bekannten
automatischen Getriebekonstruktionen läßt sich jedoch kein Getriebeübersetzungsverhältnis
erreichen, das sich von Null bis gegen Unendlich erstreckt, wenn das übersetzungsverhältnis
x des im automatischen Getriebe verwendeten Drehmomentenwandlers sich nur innerhalb
eines begrenzten Bereiches verändert, wie z.B.
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k < x (1, 1, wobei k eine Zahl kleiner als 1 ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisches
Getriebe der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem das Drehzahlübersetzungsverhältnis
zwischen der Eingangswelle und der Abgangswelle zwischen Null und einem sehr großen,
theoretisch unendlich großen Wert veränderlich ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein automatisches Getriebe nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen genannt.
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Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die
Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 in detaillierter Darstellung
eine Ausfuhnungsform eines automatischen Getriebes gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine
schematische Darstellung des Getriebes gemäß Fig. 1 Fig. 3 und 4 äe eine weitere
Ausführungsform gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.
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Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform der Erfindung hat eine Eingangswelle
1, auf welcher ein Zahnrad 17 fest angeordnet ist.
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Dieses Zahnrad steht in ständigem Eingriff mit einem Zahnrad 2, das
mit einem ersten Seitenrad 3 eines ersten Differentialgetriebes fest verbunden ist.
Das Zahnrad 2 steht ferner in ständigem Eingriff mit einem Zahnrad 4, das mit dem
ersten Seitenrad 5 eines zweiten Differentialgetriebes fest verbunden ist. Das zweite
Seitenrad 8 des ersten Differentialgetriebes ist mit einem Zahnrad 7 und mit der
Abgangswelle 6 des automatischen Getriebes fest verbunden. Das Zahnrad 7 steht in
ständigem Eingriff mit einem Zahnrad 9, das mit dem zweiten Seitenrad 10 des zweiten
Differentialgetriebes fest verbunden ist. Das Differenzrad 11 des ersten Differentialgetriebes
umfaßt zwei Kegelzahnräder 18, die drehbar auf einer Welle 19 angeordnet sind und
in bekannter Weise mit den beiden Seitenrädern in Eingriff stehen. Das Differenzrad
11 sitzt fest auf einer Welle 20, die frei durch das Seitenrad 3 läuft und auf der
ein Zahnrad 12 sitzt, das mit einem Zahnrad 13 in Eingriff steht, welches mit der
einen Seite 14 eines Drehmomentenwandlers (Strömungswandlers) 21 fest verbunden
ist.
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Die andere Seite 15 des Drehmomentenwandlers ist über die Welle 22
mit dem Differenzrad 16 des zweiten Differentialgetriebes verbunden. Das Differenzrad
16 ist genauso wie das Differenzrad 11 des ersten Differentialgetriebes aufgebaut.
Die Zahnräder 7 und 9 einerseits sowie die Zahnräder 12 und 13 andererseits sind
untereinander gleich, während die Zahnräder ? und 4 verschieden sind. Diese sechs
Zahnräder bilden drei Zahnradgetriebe, die als unveränderliche Getriebe bezeichnet
werden, da ihre Übersetzungsverhältnisse konstant sind.
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Mit Hilfe der schematischen Fig. 2 soll nunmehr die Arbeitsweisedes
in Fig. 1 gezeigten Getriebes erläutert werden. Die Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle
1 istCJ. und die Winkelgeschwindigkeit der Abgangswelle 6 ist Bu Das Übersetzungsverhältnis
in den unveränderlichen Getrieben 2, 4 ist k, so daß die Winkelgeschwindigkeit des
Seitenrades 5 des zweiten Differentialgetriebes den Wert k . #i annimmt. Die Winkelgeschwindigkeit
des Differenzrades 11 des ersten Differentialgetriebes ist #a, das Übersetzungsverhältnis
des Drehmomentenwandlers 21 ist x, sodaß die Winkelgeschwindigkeit des Differenzrades
16 des zweiten Differentialgetriebes #a . x wird. Damit gelten für die Differentialgetriebe
die folgenden Gleichungen: Wi JU = 2 . GI a k . #i +&>u = 2 . x . #a Wenn pa
aus diesen Gleichungen eliminiert wird, so erhält man
was
ergibt.
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Um den Aussagegehalt dieser Gleichungen zu untersuchen, wird beispielsweise
angenommen, daß k den Wert 0,8 hat und daß der günstigste Arbeitsbereich des Drehmomentenwandlers
bei folgendem Übersetzungsverhältnis liegt:
x zwischen 0,8 und 1,
d.h. 0,8 < x < 1. Fur x = 0,8,- d .h. für x = k, wird
Fur x = 1 wird
Das übersetzungsverhältnis des automatischen Getriebes varriert somit zwischen 0
und wenn x zwischen 0,8 und 1 variiert. Pur x = 0,9 erhält man
was bedeutet, daß x nur zwischen 0,8 und 0,9 zu variieren braucht, damit die Getriebeübersetzung
des automatischen Getriebes zwischen 0 und 1 variiert.
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Die Änderungen des Getriebeübersetzungsverhältnisses erfolgen automatisch,
wenn der Drehmomentenwandler so beschaffen ist, daß sein Ubersetzungsverhältnis
x vom Drehmoment abhängig ist.
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Es ist auch möglich, daß x durch eine Steuerung von außen verändert
wird. Dies kann beispielsweise in der Form geschehen, daß das Drehmoment oder die
Drehzahl des Motors das Ubersetzungsverhältnis x des Drehmomentenwandlers so steuert,
daß das Drehmoment des Motors einen solchen Wert annimmt, daß der Wirkungsgrad des
Motors bei der jeweiligen Drehzahl optimal wird.
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Die Arbeitsweise des automatischen Getriebes kann auch von einer Betrachtung
der Drehmomente her erklärt werden. Dabei gilt:
welches der reziproke Wert von
ist, was gelten muß, damit die Leistungen an der Eingangswelle und der Abgangswelle
gleich groß sind.
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Die Figuren 3 und 4 zeigen unter Verwendung derselben Symbole wie
in Fig. 2 zwei weitere Ausführungsformen eines aus zwei Differentialgetrieben und
einem Drehmomentenwandler bestehenden automatischen Getriebes mit gleichweitigen
Eigenschaften wie das Getriebe gemäß Fig. 2. Es gilt also:
wenn das Ubersetzungsverhältnis x des Dremomentenwandlers zwischen 0,8 und 1 variiert.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Eingangswelle 1 wie bei
der Ausführungsform nach Fig. 2 mit dem einen Seitenrand 3 bzw. 5 beider Differentialgetriebe
verbunden. Die Abgangswelle 6 ist durch eine feste Kupplung 23 an das zweite Seitenrad
8 des ersten Differentialgetriebes und an das Differenzrad 16 des zweiten Differentialgetriebes
gekuppelt. Der Drehmomentenwandler 21 ist durch eine feste Kupplung 24 zwischen
das Differenzrad 11 des ersten Differentialgetriebes und das zweite Seitenrad 10
des zweiten Differentialgetriebes gekuppelt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Eingangswelle ebenfalls
mit dem Seitenrad 3 bzw. 5 der beiden Differentialgetriebe verbunden.
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Die Abgangswelle 6 ist über eine feste Kupplung 25 an die beiden Differenzräder
11 16 gekuppelt, und der Drehmomentenwandler 21 ist durch eine feste Kupplung 26
zwischen den beiden restlichen Seitenrädern 8 und 10 der Differentialgetriebe angeschlossen.
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In den schematischen Figuren 2, 3 und 4 sind die unveränderlichen
Getriebe durch parallele senkrechte Striche angedeutet. Fig. 1 zeigt im Detail,
wie die Getriebe gemäß der schematischen Darstellung nach Fig. 2 aufgebaut sind.
Anhand der schematischen Darstellungen in den Figuren 3 und 4 ist es für den Fachmann
klar, wie bei diesen Ausfuhrungsformen die unveränderlichen Getriebe angeordnet
sein müssen, um die gezeigten Kupplungen zu erhalten.