DE2731814A1

DE2731814A1 - Kraftuebertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2731814A1
Application number: DE19772731814
Authority: DE
Inventors: Wilfred Nicholas Bainbridge
Original assignee: Automotive Products PLC
Current assignee: Automotive Products PLC
Priority date: 1976-07-24
Filing date: 1977-07-14
Publication date: 1978-01-26
Also published as: JPS5314266A; FR2359331A1; IT1083682B; ES460963A1

Description

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Patentanwälte DIPL.-PHYS. JÜRGEN WEISSE DIPL.-CHEM. DR. RUDOLF WOLGAST

D 562o Velbert 11 - Langenberg, Bökenbusch 41 Postfach 11 o3 86 Telefon (o2127) 4ol9 Telex 8516895

Patentanmeldung

Automotive Products Limited, Tachbrook Road, Leamington Spa, Warwickshire, England

Kraftübertragungsvorrichtung

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Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung zwischen einem Antrieb und einem Verbraucher mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und einem Getriebe, das mit einer Wählvorrichtung in Vorwärts- und Rückwärtsgänge einstellbar ist.

Solche Kraftübertragungsvorrichtungen befinden sich beispielsweise zwischen einem Verbrennungsmotor als Antrieb und den Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs als Verbraucher. Es ist bereits vorgeschlagen worden, das dabei übliche Mehrganggetriebe durch einen Drehmomentwandler allein als einziges Mittel zur Gangschaltung und Drehmomentübersetzung zu ersetzen. Ein Fahrzeug mit einer solchen Kraftübertragungsvorrichtung würde dann einen Motor mit hohem Ausgangsdrehmoment besonders bei niedrigen Geschwindigkeiten verwenden, und man stellt sich vor, daß dazu eine Maschine höherer als normaler Leistung mit großem Hub und einer Ventileinstellung eingesetzt wird, die für den Betrieb bei niedrigen Geeschwindigkeiten geeignet ist.

Ein Vorteil einer solchen Motor-Kraftübertragungskombination besteht darin, daß die gesamte Einheit weniger kostet als die entsprechende Kombination üblicher Bauart. Dabei wird der höhere Preis für den stärkeren Motor durch die geringeren Kosten für die kleinere und einfachere Kraftübertragungsvorrichtung mehr als ausgeglichen.

Erfindungsgemäß ist bei einer solchen Kraftübertragungsvorrichtung bei Umschaltung zwischen Vorwärts- und Rückwärtsgang der neu gewählte Gang mittels der Wählvorrichtung bereits vor Ausrücken des voreingestellten Ganges einrückbar, und das Getriebe nimmt bei einer solchen Umschaltung zwischen den Gängen eine Neutralstellung ein.

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Bei einer solchen Kraftübertragungsvorrichtung zwischen dem Verbrennungsmotor und den Rädern eines Fahrzeugs wird keine Reibungskupplung benötigt, um eine Abtrennung vom Antrieb zu bewirken, denn bei stehendem Fahrzeug und langsam laufender Maschine ist das Ausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers sehr klein und nur eine leichte Abbremsung erforderlich, um das Fahrzeug bei eingeschaltetem Getriebe gegen "Kriechen" festzuhalten. Ein Problem könnte entstehen, wenn eine Umschaltung zwischen Vorwärts- und Rückwärtsgang bei stehendem Fahrzeug vorgenommen wird:

In Neutralstellung würde das Restdrehmoment des Drehmomentwandlers den Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung angenähert mit Motorgeschwindigkeit antreiben, so daß ein Einrücken der Zahnräder oder Klauenkupplungen bei erheblichen Rotationsgeschwindigkeiten der Glieder zueinander verlangt würde. Verzichtet man jedoch entsprechend der Erfindung auf die Neutralstellung, so wird die Eingangswelle der Kraftübertragungsvorrichtung während einer Gangumschaltung bei stehendem Fahrzeug dadurch verdrehungsfest gehalten, daß diese Eingangswelle immer mit der Ausgangswelle der Kraftübertragungsvorrichtung verbunden ist, und zwar sowohl im Vorwärtsgang als auch im Rückwärtsgang.

Vorzugsweise besteht bei der Kraftübertragungsvorrichtung nach der Erfindung zwischen den eingerückten Stellungen des Vorwärts- und des Rückwärtsganges eine beträchtliche Überlappung, und die übertragungsvorrichtung und die Antriebsräder sind in der Parkstellung des Fahrzeugs durch die Überlappung verriegelt.

Die Wählvorrichtung bei der Kraftübertragungsvorrichtung nach der Erfindung ist bevorzugt so ausgebildet, daß die Wählvorrichtung eine Neutralstellung aufweist, die aber nicht zwischen dem Vorwärts- und dem Rückwärtsgang einstellbar ist. Diese Neutralstellung kann dann unter solchen Gegebenheiten Verwendung finden, unter denen der Motor zwangsläufig mit beträchtlicher Geschwindigkeit laufen muß, ohne daß das

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Fahrzeug angetrieben wird, wie es z.B. bei der Einstellung oder Wartung des Motors erforderlich ist.

Das Getriebe kann bei der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung ein Kegelradplanetengetriebe und im Vorwärtsgang verriegelt sein und der Kegelradträger kann im Rückwärtsgang verdrehungsfest gehalten sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt und wird nachfolgend anhand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben.

Die Kraftübertragungsvorrichtung ist im wesentlichen auf einem Kegelradplanetengetriebe aufgebaut. Das Getriebe enthält einen ringförmigen Kegelradträger 11 mit einem äußeren Ring 12 und einem inneren Ring 13, die durch eine Reihe von (in dieser Schnittdarstellung nicht gezeigten) Rippen verbunden sind. Eine Reihe radial verlaufender Kegelradwellen 14 sind an dem Kegelradträger 11 zwischen dem inneren Ring 13 und dem äußeren Ring 12 getragen und werden durch eine Schulter an der Welle 14, die gegen den inneren Ring 13 anliegt und durch einen Sprengring 15 in Anlage an dem äußeren Ring 12 gehalten wird, in ihrer Lage festgehalten. Jede Welle 14 trägt ein Kegelrad 16, das mittels einer Buchse 17 frei auf der Welle 14 umläuft. Die gesamte Kegelrad-Träger-Einheit ist wiederum mittels Buchsen 20 drehbar auf einer Eingangswelle 18 angebracht.

Ein axiales Eingangskegelrad 19 ist bei 21 mit der Eingangs welle 18 verkeilt und so angeordnet, daß es sich mit den Kegelrädern 16 im Eingriff befindet. Ein Zwischenstück 22 sichert die genaue axiale Stellung des Kegelradträgers 11 und des Eingangskegelrades 19 zueinander.

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Ein axiales Ausgangskegelrad 23 ist mit einer Ausgangswelle 24 aus einem Stück gebildet, die in einem Lager 25 umläuft, das selbst in einer feststehenden Hülse 26 angeordnet ist, die an dem Gehäuse der Kraftübertragungsvorrichtung befestigt ist, wie schematisch bei 27 gezeigt ist. Ein Abstandstück 28 bestimmt die axiale Stellung des Kegelradträgers 11 und des Ausgangskegelrades 23 zueinander. Die Eingangswelle 18 ist weiterhin umfangsmäßig innerhalb der Ausgangswelle 24 festgehalten, die sie über eine Buchse 29 antreibt.

Die Ausgangswelle 24 trägt ein weiteres Zahnrad 31, das daran mit Keilen 32 befestigt und so angeordnet ist, daß es über ein weiteres Räderwerk 33 die (nicht gezeigten) Fahrzeugräder antreibt.

Die Antriebseinstellung des Getriebes wird dadurch bestimmt, daß verschiedene Bauteile des Getriebes miteinander verriegelt oder bestimmte Bauteile des Getriebes gegen eine Verdrehung festgehalten werden. Eine Wählvorrichtung in Gestalt einer Stellbuchse 34 umgibt das gesamte Getriebe und wird mittels einer Schaltgabel 35 betätigt, die mit einem (nicht gezeigten) dafür vorgesehenen Gangschalthebel verbunden ist. Die Stellhülse 34 besitzt eine Reihe innerer Kerbzähne 36, die mit entsprechenden Kerbzähnen 37 an der Außenfläche des Kegelradträgers 11 ständig im Eingriff sind. Die Stellhülse 34 enthält ebenfalls eine Reihe von Schaltklauen 38, die mit entsprechenden Schaltklauen an anderen Bauteilen in Eingriff gebracht werden können. Ein Klauenträger 39 für den Vorwortsgang ist bei 41 mit der Ausgangswelle 24 verkeilt und hat Schaltklauen 42, mit denen die Schaltklauen 38 in Eingriff kommen können.

Die feststehende Hülse 26 ist mit einem feststehenden Klauenträger 43 mit Schaltklauen 44, die ebenfalls mit den Schaltklauen 38 in Eingriff kommen können, verkeilt. Die beiden Ringe von Schaltklauen 42 und 44 sind koaxial und in dichter

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Nachbarschaft zueinander angeordnet; jede Schaltklaue besitzt abgeschrägte Einführungen 45 bzw. 46, um den Eingriff mit den Schaltklauen 38 zu erleichtern.

In einer Stellung F des Schalthebels 35 befinden sich die Schaltklauen 38 allein mit den Schaltklauen 42 des Vorwärtsganges im Eingriff, und der Träger 11 wird mittels des Klauenträgers 3 9 des Vorwärtsganges gegen eine Verdrehung gegenüber der Ausgangswelle 24 gesichert. Unter diesen Umständen ist das Getriebe in der Weise verriegelt, daß das Eingangskegelrad das gesamte Getriebe zugleich in Umdrehung versetzt und einen direkten Antrieb zwischen der Eingangswelle 18 und dem Ausgangszahnrad 31 über das Getriebe herstellt. Auf diese Weise wird der Vorwärtsgang eingelegt.

Befindet sich der Schalthebel 3 5 in einer Stellung R, in der die Schaltklauen 38 allein mit den Schaltklauen 44 des Rückwärtsganges im Eingriff sind, so wird der Kegelradträger 11 gegen Verdrehung verriegelt. Unter diesen Umständen treibt das Eingangskegelrad 19 die Kegelräder 16 zu einer Umdrehung um ihre feststehenden Wellen 14 an, so daß das Ausgangskegelrad und die Ausgangswelle 24 in umgekehrter Richtung verdreht werden. Auf diese Weise wird der Rückwärtsgang eingerückt.

In einer Zwischenstellung P der Stellhülse 34, wie gezeigt, befinden sich die Schaltklauen 38 mit beiden Schaltklauen und 44 des Vorwärtsganges und des Rückwärtsganges im Eingriff. Unter diesen Umständen ist die Kraftübertragungsvorrichtung vollständig gegen eine Verdrehung verriegelt. Diese Einstellung der Stellhülse 34 wird zum Feststellen des Fahrzeugs in der Parkstellung verwendet.

Obwohl zwischen dem Vorwärtsgang und dem Rückwärtsgang wegen der dichten Nachbarschaft der Schaltklauen 42 und 44 keine Neutralstellung vorhanden ist, ist trotzdem eine Neutralstellung vorgesehen. Diese Neutralstellung wird eingestellt,

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wenn die Stellhülse 34 so weit verschoben wird, daß die Schaltklauen 38 eine gestrichelt angedeutete Stellung N einnehemen, in der sie vollständig außer Eingriff mit irgendeinem anderen Bauteil sind. Diese Neutralstellung wird bei normalem Betrieb des Fahrzeugs nicht verwendet, und es ist ein mechanisches oder anderes (nicht gezeigtes) Sperrglied vorgesehen um zu verhindern, daß die Neutralstellung versehentlich eingerückt wird. Diese Einstellung kann für die Wartung des Fahrzeugs, beim Abschleppen oder unter anderen besonderen Umständen von Bedeutung sein, und sie wird durch Überbrücken des Sperrgliedes eingestellt.

Zur Verwendung in einem Fahrzeug wird die Kraftübertragungsvorrichtung zwischen einem Verbrennungsmotor von hohem Ausgangsdrehmoment und den Rädern angeordnet. Ein hydrodynamischer Drehmomentwandler üblicher Bauart, vorzugsweise mit hoher Drehmomentübersetzung, verbindet den Motor und das Getriebe. Zwischen dem Getriebe und den Antriebsrädern des Fahrzeugs sollte ein Differential üblicher Bauart angebracht werden.

Im folgenden wird der übliche Betrieb eines Fahrzeugs mit der vorgenannten Kraftübertragungsvorrichtung erläutert. Normalerweise wird das Fahrzeug mit der Kraftübertragungsvorrichtung in der Parkstellung stehen gelassen, und es sollte ein elektrisches Sperrglied vorgesehen sein um zu verhindern, daß der Motor angelassen wird, ohne daß die Parkstellung eingerückt ist. Dadurch besteht keine Gefahr, daß das Fahrzeug beim Starten abfährt und mit nichtangelegter Feststellbremse rasch Fahrt aufnimmt. Durch den zwischen den Motor und die Kraftübertragungsvorrichtung zwischengeschalteten Drehmomentwandler, der einen beträchtlichen Schlupf mit sehr niedrigem Drehmoment bei niedriger Geschwindigkeit gestattet, kann der Motor unabhängig von der Kraftübertragungsvorrichtung angelassen werden und laufen. Selbst wenn der Motor unmittelbar nach dem Anlassen mit hoher Leerlaufgeschwindigkeit läuft, wird dies nicht zu einem Antrieb des Fahrzeugs führen. Zürn Einlegen des Vorwärtsganges

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wird die Stellhülse 34 aus der in der Zeichnung dargestellten Lage so weit nach links verschoben bis die Schaltklauen 38 nur noch mit den Schaltklauen 42 des Vorwärtsganges im Eingriff sind. Unmittelbar nach Einlegen des Vorwärtsganges entsteht eine geringe Neigung des Fahrzeuges zum Kriechen, die aber durch eine Feststellbremse üblicher Bauart unter Kontrolle gehalten wird. Wenn die Feststellbremse gelöst ist und das Gaspedal des Fahrzeugs niedergedrückt wird, wird sich das Fahrzeug gleichmäßig in Bewegung setzen. Der Drehmomentwandler sollte eine ausreichende Drehmomentübersetzung (bei einem Motor mit hohem Drehmoment) zur Verfügung stellen, um für alle Betriebsbedingungen brauchbar zu sein. Mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt der Schlupf des Drehmomentwandlers ab, und bei beträchtlicher Geschwindigkeit wird der Drehmomentwandler unmittelbar in Eingriff kommen und im wesentlichen einen direkten Antrieb herstellen.

Es ist unmöglich, vom Vorwärtsgang in den Rückwärtsgang oder umgekehrt zu schalten, während sich das Fahrzeug bewegt, weil die Schaltklauen 38 mit den entsprechenden Schaltklauen 44 nicht in Eingriff gebracht werden können, solange diese sich gegeneinander verdrehen. Ist das Fahrzeug zum Stillstand gekommen, so kann in einfacher Weise die Stellhülse 34 so verschoben werden, daß die Schaltklauen 38 nur mit den Schaltklauen 44 in Angriff kommen; auf diese Weise wird dann die Rückfahrbedingung erzeugt. Das Fahrzeug kann dann nach Lösen der Feststellbremsen und Niederdrücken des Gaspedals im Rückwärtsgang angetrieben werden. Wiederum wird durch den Drehmomentwandler eine hinreichende Drehmomentübersetzung zur Verfügung gestellt.

In jeder Ruhestellung des Fahrzeugs kann das geringe restliche Drehmoment durch eine Feststellbremse so überwunden werden, wie dies bei einem automatischen Getriebe üblich ist; daher ist es nicht notwendig, die Antriebsbedingungen für das Getriebe zu ändern.

Auf diese Weise wird eine einfache und sehr ■luksame Kraftübertragung erzielt, ohne daß eine Reibungsku.,:..; .;-.<, r.otwendi-;; ist. Es genügt dazu ein einfacher uetriobt:;^»::, Ί ■ - ^r ; r.e-.r eius iat.-n

Claims

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Patentansprüche

Kraftübertragungsvorrichtung zwischen einem Antrieb und einem Verbraucher mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und einem Getriebe, das mit einer Wählvorrichtung in Vorwärts- und Rückwärtsgänge einstellbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß bei Umschaltung zwischen Vorwärts- (F) und Rückwärtsgang (R) der neu gewählte Gang mittels der Wählvorrichtung (34,38) bereits vor Ausrücken des voreingestellten Ganges einrückbar ist und daß das Getriebe bei einer solchen Umschaltung zwischen den Gängen keine Neutralstellung einnimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine beträchtliche Überlappung (P) zwischen den eingerückten Stellungen des Vorwärts- (F) und Rückwärtsganges (R) besteht und daß die Übertragungsvorrichtung und die Antriebsräder in der Parkstellung des Fahrzeugs durch die Überlappung (P) verriegelt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählvorrichtung (34,38) eine Neutralstellung (N) aufweist, die aber nicht zwischen dem Vorwärts- (F) und dem Rückwärtsgang (R) einstellbar ist.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Kegelradplanetengetriebe (19,16,12,23) und im Vorwärtsgang (F) verriegelt ist und daß der Kegelradträger (12) im Rückwärtsgang (R) verdrehungsfest gehalten ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Klauenkupplungen (38;42,44) zum Einbzw. Ausrücken des Vorwärts- (F) und Rückwärtsganges (R) vorgesehen sind.

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