DE2743583A1

DE2743583A1 - Hydrodynamisch-mechanisches getriebe fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2743583A1
Application number: DE19772743583
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Doerpmund
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1979-04-05
Also published as: US4602522A

Description

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V O L K S W A G E N W E R K

AKTIE M GESELLSCHAFT

3130 V,'olfsburg

Unsere Zeichen: K 2422
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Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Kraft fahrzeuge

Die Erfindung bezisht sich auf ein hydrodynamicch-machanisches Getriebe für Kraftfahrzeuge, das aus einem Drehmomentwandler und einen nacVigeschal tet?.i Planetengetriebe mit den einzelnen Getriebeelementen zur Einschaltung der verschiedenen Getriebegänge zugeordneten, hydraulisch betätigbaren Schaltgliedern besteht, wobei das Planetengetriebe ein erstes über eine erste Kupplung mit dea Turbinenrad des Drehmomentwandlers verbindbares Sonnenrad, ein zweites, über eine zweite Kupplung mit dein Turbinenrad verbindbares Sonnenrad, einen Planetenträger, der über eine dritte Kupplung unter Umgehung des Drehmomentwandlers direkt mit dessen den Antrieb bildenden Pumpenrad verbindbar i3t und auf dem erste und zweite miteinander und mit den Sonnenrädern im Eingriff stehende Planetenräder gelagert sind, und ein den Abtrieb bildendes Ringrad aufweist, das mit den mit dem zvreiten Sonnenrad känuaenden ersten Planetenrädern ία Eingriff steht.

Sin solches bekanntes hydrodynamisch-mechanisches Getriebe ist beispielsweise in der DT-03 16 25 124 beschrieben. Bei diesem

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Getriebe ergibt sich der erste Vorwärtsgang durch Betätigung der ersten Kupplung, wobei der Planetenträger durch einen i*reilauf und/oder durch eine zuschaltbare erste Bremse festgehalten wird. Auch im Rückwärtsgang ist die erste Bremse und außerdem die zweite Kupplung eingeschaltet. Im zweiten Vorwärtsgetriebegang ist dann neben der ersten Kupplung noch eine zweite Bremse eingelegt, die das zweite Sonnenrad festlegt. Außer dem dritten oder direkten Getriebegang» in dem die erste Kupplung und die dritte Kupplung eingeschaltet sein sollen, steht bei diesem Getriebe noch ein vierter Vorwärtsgetriebegang zur Verfügung, der durch Einlegen der dritten Kupplung und der zweiten Bremse erreicht wird.

Sie dritte Kupplung schaltet dabei einen rein mechanischen übertragungsweg, der unter Umgehung des üblicherweise mit einem Schlupf und daher mit Verlusten arbeitenden Drehmomentwandlers den Planetenträger direkt mit dem Pumpenrad bzw. mit der mit diesem in Verbindung stehenden Motorantriebswelle verbindet. Im vierten Gang, der im übrigen als Schnellgang (Overdrive) ausgelegt ist und eine Übersetzung des Abtriebs ins Schnelle bringt, ergibt 3izh d.itei eine Vollüberbrückung des Drehxuoiüentwandlers und im dritten oder direkten Gang eine Leistungsverzweigung, da dann ein Teil der zu übertragenden Leistung über den Drehmomentwandler und die erste Kupplung und der andere Teil über die dritte Kupplung unter Umgehung des Drehmonentwandlers in das Planetengetriebe eingespeist werden.

Die Überbrückung des Drehmomentwandlers bewirkt zwar durch Ausschaltung der Wandlerschlupfverluste eine Verringerung der Gesamtverluste des Getriebes und damit eine Kraftstoffeinsparung für das aus Antriebsmotor und Getriebe bestehende Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs, jedoch werden bei dieser direkten mechanischen Verbindung der Antriebs- mit der Abtriebswelle auch die vom Antriebsmotor ausgehenden Ungleichförmigkeiten des Motordrehmomentes unmittelbar auf das Planetengetriebe und die

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Antriebsräder übertragen. Liese Ungleichförmigkeiten führen insbesondere bei kleineren Drehzahlen und entsprechenden Fahrgeschwindigkeiten zu spürbaren Beeinträchtigungen des Fahrkomforts.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist daher darin zu sehen, ein hydrodynamisch-mechanisches Getriebe der eingangs genannten Bauart weiterzubilden und insbesondere hinsichtlich des Fahrkomforts vor allem im unteren Geschwindigkeitsbereich des dritten Getriebeganges zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß der direkte Getriebegang durch Betätigung der ersten und der zweiten Kupplung und/oder dritten Kupplung einschaltbar ist. Der dritte Getriebegang kann nämlich sowohl durch Einschaltung der ersten und der zweiten als auch der ersten und der dritten Kupplung eingelegt werden. Ss ist auch möglich, alle drei Kupplungen gleichzeitig eingeschaltet zu halten. Dabei ergibt sich dann, wenn nur die erste und die zweite Kupplung zugeschaltet sind, eine übertragung des Motordrehmomentes über den Drehmomentwandler, der zwar Verluste, dafür aber auch eine Dämpfung der Ungleichförmigkeiten und damit eine Verbesserung des Fahrkomforts verursacht. Sobald zusätzlich zu der zweiten oder anstelle dieser die dritte Kupplung betätigt ist, ergibt sich die oben bereits erwähnte Leistungsverzweigung, bei der ein Teil des Drehmomentes unter Umgehung des Drehmomentwandlers über den rein mechanischen Übertragungsweg weitergeleitet wird. Da der Einfluß der Ungleichförmigkeiten des Motordrehmomentes besonders im unteren Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsbereich dan Fahrkomfort im direkten Getriebegang beeinträchtigt, ist es zweckmäßig,hier nur die erste und zweite Kupplung einzuschalten und erst bei Überschreitung eines vorgegebenen mittleren Geschwindigkeitswertes von etwa 50 - 60 kni/h zusätzlich oder anstelle der zweiten Kupplung die dritte Kupplung einzuschalten. In diesem Fall würde im niedrigeren Geschwindigkeitsbereich ohne und im höheren Geschwindigkeitsbereich mit Leitungsverzweigung gefahren werden, wobei im niedrigeren Geschwindigkeitsbereich die

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Verbesserung des Fahrkomforts und im höheren Geschvindigkeitsbereich die durch die teilweise Überbrückung des Drehaomentwandlers erreichbare Verlustminderung sich als vorteilhaft bemerkbar machen.

Schließlich sieht die Erfindung vor, daß zwischen der dritten Kupplung und dein Planetenträger eine bei Schubbetrieb sich lösende Überholkupplung angeordnet ist. Diese tjberholkupplung macht zusätzliche Kraftstoff-Einsparungen möglich, indem bei Schubbetrieb im vierten Getriebegang die Verbindung zwischen der jetzt von den Hadern angetriebenen Abtriebswelle und der Motorwelle unterbrochen wird, so daß der Motor im Leerlauf und nicht mit überhöhter Drehzahl weiterläuft. Die Verwendung dieses Freilaufs in dem mechanischen Übertragungsweg zwischen dea Planetenträger und der dritten Kupplung hat zur Voraussetzung, daß im dritten Getriebegang die zweite Kupplung auch dann geschlossen bleibt, wenn die dritte Kupplung zugeschaltet ist. Andernfalls würden im leistungsverzweigten Betriebsbereich des dritten Getriebeganges bei Fahrt im Schubbetrieb unkontrollierbare Abrollvorgänge im Planetensatz auftreten, die auf jeden Fall verhindert werdeα sollen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung aargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch das hydrodynamisch-mechanische Getriebe gemäß der Erfindung, wobei die einzelnen Bauteile und Schaltglieder nur symbolhaft angedeutet sind. Dabei ist mit 1 ein hydrodynamischer Drehmomentwandler und mit ein Planeten- oder Umlaufrädergetriebe bezeichnet. Der Drehmomentwandler 1 besteht im wesentlichen aus einem von einer Motorwelle angetriebenen Pumpenrad 4, einem Turbinenrad 5 und einem mittels eines Freilaufes 7 abgestützten Leitrad 6. Das Turbinenrad 5 ist mit einer hohlen Turbinenvelle 8 verbunden, die über eine erste Kupplung 9 mit dem ersten Sonnenrad 11 und über eine zweite

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Kupplung 10 mit dem zweiten Sonnenrad. 12 des Planetengetriebes 2 verbindbar ist. Das Planetengetriebe 2 weist weiter mehrere über den Umfang verteilt angeordnete erste Planetenräder 13 und zweite Planetenräder 14 auf, die jeweils miteinander iia Eingriff stehen und von denen die zweiten Planetenräder I4 niit dem ersten Sonnenrad 11 und die ersten Planetenräder 13 mit den: zweiten Sonnenrad 12 und einem Hingrad 15 kämmen, das mit einer zu dem hier nicht gezeigten Achsgetriebe des Kraftfahrzeugs führenden Abtriebswelle 16 verbunden ist. An dem Außenumfang des innen verzahnten Ringrade3 15 ist eine Verzahnung I7 zum Singriff einer hier nicht gezeigten Parksperreneinrichtung vorgesehen.

Die Planetenräder 13 und I4 sind auf einen Planetenträger 18 gelagert, der einerseits über einen Freilauf 19 an dem mit 25 angedeuteten Getriebegehäuse abgestützt ist und der andererseits über eine zentrale Welle 20 und eine Kupplung 21 direkt mit dem Pumpenrad 4 des Drehmomentwandler 1 bzw. mit der Motorwelle 3 verbindbar ist. In diesem mechanischen Übertragungsweg zwischen, dem Planetenträger 18 und der dritten Kupplung 21 ist noch eine weitere, als Freilauf wirkende Übarhoikupplung 24 vorgesehen, die nur in Zugbetrieb, das heißt wenn der Motor die Antriebsräder des Fahrzeugs antreibt, eine kraftSchlussige Verbindung herstellt, dagegen im Schubbetrieb, das heißt bei antreibenden Fahrzeugrädern, freiläuft. Weiterhin sind noch als Bandbremsen ausgeführte erste und zweite Bremsen 22 und 23 vorgesehen, von denen die erste Bremse 22 an einem Arm 26 des Planetenträgers 18 und die zweite Bremse 23 an einem die beiden Kupplungen 9 und 10 glockenförmig umgreifenden,mit dem zweiten Sonnenrad verbundenen Getriebeteil 27 angreift.

Mit diesem in der Zeichnung schematisch gezeigten Getriebe lassen sich nun durch entsprechende Betätigung der Schaltglieder entsprechend der nachstehenden Tabelle vier Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang einstellen.

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ITach lieser Tabelle wird in dam ersten Vorwärt3gaiig die erste Kupplung 9 betätigt, wodurch die Turbinenwelle 8 nit dem ersten Sonnanrad 11 dss Planetengatriebes 2 verbunden ist. Die Drehcomentreaktion des Planetengetriebes erfolgt dabei über den Planetenträger 18, der während dar Beschleunigungsperioda durch den Freilauf 19 festgelegt ist. Diese 3remswirkung kann, insbesondere beim Lastbetrieb, zusätzlich durch die Bremswirkung der Sanabrenae 22 unterstutzt werden, die eine 3remswirkung in beiden Drehriohtungen und damit auch einen Kotorbremsbetrieb ermöglicht.

Der zweite Getriebegang i»^rird demgegenüber bei eingeschalteter erster Kupplung 9 durch Festlegung des zweiten Sonnenrades 12 mittels der zweiten Bremse 23» die das glockenartige Getriebeteil 27 festhält, eingestellt. Die Drehmomentübertragung erfolgt in diesem Fall von den ersten Sonnenrad 11 auf das HingracL 15 über die ersten Planetenräder I4 und die zweiten Planetenräder 13» die an dem zweiten, feststehenden Sonnenrad 12 kämmen. Der Planetenträger 18 läuft in dieses Fall frei mit.

Der dritte und direkte Getriebegang kann bei dem erfindungsgemäßen Getriebe auf zwei Arten erreicht werden, nämlich entweder durch Einschaltung der ersten und zweiten Kupplung 9 und 10, wodurch wegen des Antriebs beider Sonnenräder 11 und 12 von

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der Turbinenwelle 8 eine Verblockung des gesamten Planetengetriebes 2 auftritt. Andererseits ist es jedoch auch möglich, zur Einschaltung des dritten Getriebegangas die dritte Kupplung 21 zuzuschalten, die dan Planetanträger 18 unter Umgehung des Drehmomentwandlers 1 direkt mit der Motorwelle 3 bzw. dem Pumpenrad 4 verbindet. In diesem Fall ergibt sich eine Leistungsverzweigung mit Teilüberbrückung des Drehmomentwandlers 1, da ein Teil des Drehmomentes über den Drehmomentwandler und die Turbinenwelle 3 sowie die beiden Kupplungen 9 und 10 und der andere Teil unter Umgehung des Drehmomentwandlers 1 direkt über die Zentralwelle 20 und den Planetenträger 13 in das Planetengetriebe 2 eingespeist wird. Wenn in diesem rain mechanischen Übertragungsweg zwischen dar Rotorwelle 5 und deu Planetenträger 18, wie in dem in der Zeichnung gezeigten Au3führungsbeispiel angedeutet, noch aus Kraftstoffersparnisgründen ein Freilauf 24 angeordnet ist, dann sollte zur Vermeidung unkontrollierter Abrollvorgänge im Schubbetrieb des dritten Getriebegangea bei Zuschaltung der dritten Kupplung 21 immer auch die zweite Kupplung 10 eingeschaltet bleiben.

Im vierten Getriebegang werden dia erste und zweite Kupplung 9 und 1C gelöst und neben der dritten Kupplung 21 die zweite Bremse 2) zur Festlegung des zweiten Sonnenrades 12 angezogen. Die Drehmomentübertragung erfolgt dabei unter Umgehung des Drehmomentwandlers 1 direkt über die dritte Kupplung 21 , die Überholkupplung 24 und die zentrale Welle 20 in den Planatenträger Der Abtrieb über das Hingrad 15 ist dabei in3 Schnelle übersetzt, da3 heißt die Abtriebswelle 16 dreht mit höherer Drehzahl als die antreibende Motorwelle 3. Bei Schubbetrieb in diesem Getriebegang hebt dagegen die Uberholkupplung 24 ab und kuppelt den Motor von den antreibenden Rädern ab, so daß der Motor lediglich mit Leerlaufdrehzahl weiterläuft.

Im Rückwärtsgang schließlich ist die zweite Kupplung 10 und die erste Bremse 22 eingelegt, wodurch bei festgehaltenem Planeten-

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18

trägem/ das zw3ite Sonnenrad 12 angst rieb an viri, das nach Lrehrichtin_osvakahr in don ersten Plan3t2nräiern IJ das Dr-sh an da3 Hingrad 15 weitergibt.

Erfir.dungcgainäd ist nun vorgesehen, daS der dritte oder direkte Getriabegang bei niedrigen Drehzahlen und Fahrgeschwindigkeiten durch Betätigung der ersten und zweiten Kupplung 9 -'jid 10 und oberhalb einer mittleren Geschwindigkeit von beispielsweise 50 - 60 kjn/h durch zusätslichee Betätigen der irittan iCupplur-g 21 realisiert wird, leim Einlegen der dritten Kupplung könnte zv,ar die sweite Kupplung 10 gelöst werden, jedoch ist es dann, wenn in dea mechanischen, den Drehmomentwandler 1 umgehenden übertragungsweg eine Überholkupplung 24 eingeschaltet ist, vorzuziehen, auch weiterhin die zv/eite Kupplung eingelegt zu lassen. Auf diese Weise wird im niedrigen Geschwindigloitsbersich ohne und in höheren Geschwindigkeit^bereich nit Leistungsverzweigung und teilweiser Usgehung der Drahmonaatwandlerverluste gearbeitet. Is vierten Gatriebegaiig ist schließlich der DrehaoEentwandier vollständig ucgangen, v/obei die in diesem ümgeirungsweg vorgesehene Jberholkupplung ia Schubbetrieb eine Abkupplung des Motors von den antreibenden ädern d^s Fahrzeuge und daiait weitere Kraftstoffainsparungen ersiöglich*..

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BAD ORIGINAL

Claims

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AKTIENGESELLSCHAFT 3180 Wolfsburg

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A ΪΓ 3 P S' Ü C K E

^s Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Kraftfahrzeuge, das aus einem Drehmomentwandler und einem nachgeschalteten Planetengetriebe mit den einzelnen Getriebeelementen zur Einschaltung der verschiedenen Getriebegänge zugeordneten, hydraulisch betätigbaren Sehaltgliedern besteht, woboi das Planetengetriebe ein erstes über eine erste Kupplung mit dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers verbindbares Sonnenrad, ein zweites, über eine zweite Kupplung mit dem Turbinenrad verbindbares Sonnenrad, einen Planetenbräger, der über eine dritte Kupplung unter Umgehung des Drehmomentwan dl er3 direkt mit dessen den Antrieb bildenden Pumpenrad verbindbar ist und auf dem erste und zweite miteinander und mit den Sonnenrädern im Eingriff stehende Planetenräder gelagert sind, und ein den Abtrieb bildendes Ringrad aufweist, das mit den mit dem zweiten Sonnenrad kämmenden ersten Planetenrädern im Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß der direkte Getriebegang durch Betätigung der ersten Kupplung (9) ¹^a der zweiten Kupplung (1O) und/oder der dritten Kupplung (21) einschaltbar ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Hydrodynamisch-^echaniaches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im direkton Getriebegang im unteren Gesehwindigkeitsbereich die ersto Kupplung (9) und zweite Kupplung (1O) und bei Überschreitung eines vorgegebenen mittleren Geschv/indigkeitswertes zusätzlich oder anstelle der zweiten Kupplung dia dritte Kupplung (21) eingeschaltet ist.
3. Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der dritten Kupplung (21) und dem Planetenträgsr (18) eine bei Schubbetrieb sich lösende Überholkupplung (24) angeordnet ist.

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