DE2830543C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Kraft­ fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein gattungsbildendes Getriebe ist beispielsweise bekannt aus der US-PS 35 92 079. Dort weist der mechansiche Teil des Getriebes ein Achtganggetriebe mit einem Planetengetriebe in rücktreibender Bauweise auf, daß heißt, daß bei einem solchen Planetengetriebe die Antriebswelle und die Abtriebswelle auf der dem Drehmomentwandler zugewandten Seite angeordnet sind. Das mit den Antriebsachsen des Fahrzeugs verbundene Abtriebsritzel liegt somit zwi­ schen dem Drehmomentwandler und dem Planetengetriebe. Getriebe der in der US-PS 35 92 079 beschriebenen Art ermöglichen grundsätzlich eine Kurzbauweise. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch insbesondere dann, wenn das dort be­ schriebene Motor-Getriebe-Aggregat in Queranordnung in einem Fahrzeug unter­ gebracht werden soll. Die Anbindung des dort mit 5 bezifferten Freilaufes an ortsfeste Gehäuseteile 6 sowie die zusätzlichen Einbauten betreffend die Kupplung 153 und die Bremsanordnung 161 führen insbesondere in dem Ab­ schnitt zwischen dem Drehmomentwandler und dem Abtriebsritzel zu einer Ver­ längerung des axialen Bauraums. Ein weiterer Nachteil des in dieser Schrift beschriebenen Getriebes besteht darin, daß der mit Schluckverlusten arbeitende Drehmomentwandler nicht durch eine starre Kopplung zwischen Pumpenrad und Turbinenrad überbrückt werden kann.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem hydrodynamischen-mechanischen Getriebe der im Oberbegriff beschrie­ benen Art, bei dem bereits eine rücktreibende Bauweise beschrieben ist, dieses so auszubilden, daß es auch bei bekannten Viergang-Getrieben einsetz­ bar ist und dabei eine kurze Baulänge realisiert wird, die in Reihe mit dem Antriebsmotor auch einen Quereinbau im Fahrzeug ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan­ spruchs 1. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Einen wesentlichen Anteil an der Verkürzung des Bauraums hat die erfindungs­ gemäße Abstützung des Leitrades. Im Gegensatz zu den bekannten Getriebeaus­ führungen stützt sich bei der vorliegenden Erfindung das Leitrad nicht mehr direkt über einen Freilauf auf einem gehäusefesten Teil ab, sondern erreicht diese Abstützung erst auf dem Umweg über den Planetenträger, der seinerseits über den ersten Freilauf und gegebenenfalls die erste Bremse an dem Gehäuse abgestützt ist. Dadurch wird es auch möglich den Planetenträger auf kürzest möglichem Wege über die dritte Kupplung mit den dem Leitrad benachbarten Pumpenrad zu verbinden.

Eine weitere Verkürzung der axialen Baulänge wird dann erreicht, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die erste und zweite Kupplung durch eine unterhalb der Sonnenräder angeordnete Ziehkeilanordnung gebildet ist, die je nach Schaltstellung eine mit dem Turbinenrad verbundene zentrale Welle mit dem ersten oder dem zweiten Sonnenrad formschlüssig verbindet und wenn eine die Triebverbindung zwischen dem Drehmomentwandler und der zentralen Welle unterbrechende Vorrichtung vorgesehen ist. Diese Unterbre­ chungsvorrichtung, die entweder durch eine das Turbinenrad mit der zentralen Welle verbindende vierte Kupplung oder aber dadurch geschaffen wird, daß der Drehmomentwandler als Füll- und Entleer­ wandler mit einem das hydraulische Arbeitsmittel aus dem Wandler ablassenden Wandlerventil ausgebildet ist, ist notwendig, um eine Schaltung der Ziehkeilanordnung durchführen zu können und um bei­ spielsweise auch im vierten Gang eine vollständige Umgehung des Drehmomentwandlers zu erreichen.

In der Zeichnung sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Längsschnitte durch das Getriebe gezeigt, die im folgenden näher erläutert werden. Dabei sind in den einzelnen Figuren für gleiche Positionen die gleichen Bezugs­ zeichen, gegebenenfalls mit einem Strich versehen, verwendet wor­ den.

In der Zeichnung ist jeweils mit 1 der hydrodynamische Drehmoment­ wandler und mit 2 das als Ravigneaux-Satz ausgeführte Planeten- oder Umlaufgetriebe bezeichnet. Der Drehmomentwandler 1 besteht im wesentlichen aus einem von einer Motorwelle 3 angetriebenen Pumpenrad 4, einem Turbinenrad 5 und einem Leitrad 6. Das Leit­ rad 6 ist über einen Freilauf oder Überholkupplung 7 an eine Hohlwelle 8 angeschlossen, die mit einem Steg 9a des Planetenträ­ gers 9 des Planetengetriebes 2 verbunden ist. Das Turbinenrad 5 des Drehmomentwandlers 1 ist mit einer zentralen Welle 12 verbunden, die zu zwei in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel nebenein­ anderliegenden Kupplungen 11 und 14 führt. Dabei verbindet die erste Kupplung 11 die zentrale Turbinenwelle 12 mit dem ersten Sonnenrad 10 des Planetengetriebes 2, während die zweite Kupp­ lung 14 über eine Kupplungsglocke 16 die Verbindung zu einem zwei­ ten Sonnenrad 13 herstellt.

Das Planetengetriebe 2 weist entsprechend der Ravigneaux-Bauweise mehrere Paare von über den Umfang verteilten ersten und zweiten Planetenrädern 17 und 18 auf, von denen die ersten Planetenräder 17 mit dem zweiten Sonnenrad 13 und die zweiten Planetenräder 18 mit dem ersten Sonnenrad 10 im Eingriff stehen. Die Planetenräder 17 und 18 kämmen jeweils paarweise miteinander und sind auf dem Pla­ netenträger 9 drehbar gelagert, der durch einen Freilauf 24 gegen­ über dem Gehäuse abgestützt ist. Die ersten Planetenräder 17 stehen außerdem mit einem innenverzahnten Ringrad 19 im Eingriff, das über eine konzentrisch über der Hohlwelle 8 verlaufende Ab­ triebswelle 20 mit einem Abtriebsritzel 21 zum Antrieb eines hier nicht weiter gezeigten Achsgetriebes in Verbindung steht. Am Außenumfang des Ringrades 19 ist noch eine Verzahnung 22 zum Eingriff einer hier ebenfalls nicht gezeigten Parksperrenanord­ nung vorgesehen.

Der dem Drehmomentwandler 1 abgewandte Steg 9b des Planetenträgers 9 kann durch eine als Lamellenbremse ausgebildete Bremse 23 festge­ legt werden, die ebenso wie der an dem gleichen Steg angreifende Freilauf 24 radial oberhalb des Planetengetriebes 2 angeordnet ist. Auch eine zweite, als Bandbremse ausgebildete Bremse 15, die auf die mit dem zweiten Sonnenrad 13 verbundene Kupplungsglocke 16 einwirkt, ist auf der dem Drehmomentwandler 1 abgewandten Seite des Planetengetriebes 2 angeordnet. Dadurch ergibt sich die Mög­ lichkeit, das Ringrad auf der den Drehmomentwandler 1 zugewandten Seite des Planetengetriebes 2 anzuordnen und ohne Schwierigkeit mit der konzentrisch über der Hohlwelle 8 laufenden Abtriebswel­ le 20 zu verbinden. Die Hohlwelle 8 ist übrigens auf kürzestem Wege über eine dritte Kupplung 25 mit dem Pumpenrad 4 des Drehmo­ mentwandlers 1 verbunden.

Die Ausführungen nach den Fig. 2 und 3 unterschieden sich von derjenigen der Fig. 1 lediglich dadurch, daß die beiden in der Fig. 1 neben dem Planetengetriebe 2 angeordneten Kupplungen 11 und 14 durch eine Ziehkeilanordnung 26 ersetzt werden. Bei die­ ser Ziehkeilanordnung wird ein innerhalb der Turbinenwelle 12′ gelagerter Ziehkeil 27 mit einer Auflauframpe 27a zwischen zwei Schaltstellungen bewegt, wobei er in der einen Schaltstellung eine formschlüssige Verbindung zwischen der Turbinenwelle 12′ und dem ersten Sonnenrad 10 und in der anderen Schaltstellung mit dem zweiten Sonnenrad 13 herstellt. Als Kupplungsglieder sind dabei eine Anzahl von über den Umfang verteilten kugelförmigen Körpern 28a und 28b vorgesehen, die in Aussparungen 29a und 29b der Turbinenwelle 12′ geführt und in Ausnehmungen 30a und 30b der Sonnenräder 10 beziehungsweise 13 einrastbar sind. Diese Anord­ nung verkürzt den axial erforderlichen Bauraum wesentlich, auch wenn dann noch zusätzlich eine vierte Kupplung 31 zwischen der Turbinenwelle 12′ und dem Turbinenrad 5 des Drehmomentwandlers 1 vorgesehen werden muß. Wenn auf eine solche vierte Kupplung 31 verzichtet werden soll, dann kann der Drehmomentwandler 1, wie aus der Fig. 3 der Zeichnung hervorgeht, auch als Füll- und Entleerwandler ausgeführt und mit einem schematisch angedeuteten Wandlerventil 32 ausgerüstet sein, über das das hydraulische Ar­ beitsmedium des Drehmomentwandlers abgelassen werden kann. Eine solche vierte Kupplung oder die Ausgestaltung des Drehmomentwand­ lers als Füll- und Entleerwandler ist erforderlich, da die Zieh­ keilanordnung 26 nur bei unbelasteter Turbinenwelle 12′ aus der einen in die andere Schaltstellung geführt werden kann.

In den Fig. 2 und 3 ist noch die Möglichkeit angedeutet, die Bandbremse 15 ebenfalls radial oberhalb des Planetengetriebes 2 unterzubringen.

Mit dem in der Zeichnung schematisch gezeigten Planetengetriebe nach Ravigneaux lassen sich nun durch entsprechende hydraulische Be­ tätigung der Schaltglieder insgesamt vier Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang entsprechend der nachfolgenden Tabelle einstellen, in der die in den einzelnen Gängen betätigten Schaltglieder durch ein × gekennzeichnet sind:

Nach dieser Tabelle wird der erste Getriebegang durch Einschalten der ersten Kupplung 11 beziehungsweise durch Einrasten der Kugel 28a in die Ausnehmung 30 des ersten Sonnenrades 10 erreicht. Die Dreh­ momentreaktion des Planetengetriebes 2 erfolgt dabei über den Pla­ netenträger 9, der während der Beschleunigungsperiode durch den Freilauf 24 festgelegt ist. Diese Bremswirkung kann, insbesondere beim Lastbetrieb zusätzlich durch die Bremswirkung der ersten La­ mellenbremse 23 unterstützt werden, die eine Bremswirkung in bei­ den Richtungen und somit auch einen Motorbremsbetrieb ermöglicht. Auch das Leitrad 6 des Drehmomentwandlers 1, das über den zweiten Freilauf 7 mit dem Planetenträger 9 verbunden ist, stützt sich über den ersten Freilauf 24 beziehungsweise die erste Bremse 23 an dem Gehäuse ab.

Der zweite Vorwärtsgetriebegang wird bei eingeschalteter erster Kupplung 11 beziehungsweise bei eingerastetem Kugelkörper 28a durch Festlegung des zweiten Sonnenrades 13 eingestellt, und zwar durch Beaufschlagung der Bandbremse 15, die dabei die Kupplungsglocke 16 festhält.

Im dritten oder direkten Getriebegang wird die Bandbremse 15 gelöst und dafür die dritte Kupplung 25 eingerückt. Da nunmehr der Antrieb in das Planetengetriebe sowohl über das erste Sonnenrad als auch über den Planetenträger erfolgt, ergibt sich eine Verblockung des gesamten Planetengetriebes, das als Block umläuft und bei einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 die Abtriebswelle 20 direkt mit der Turbinenwelle 12 beziehungsweise der Hohlwelle 8 verbindet. Dabei ergibt sich durch das Einrücken der dritten Kupplung 25 eine Leistungsverzweigung mit teilweiser Überbrückung des Drehmoment­ wandlers 1.

Im vierten Vorwärtsgang, der eine Übersetzung der Abtriebswelle 20 ins Schnelle bringt, wird neben der dritten Kupplung 25 noch die Bandbremse 15 beaufschlagt, die über die Kupplungsglocke 16 das zweite Sonnenrad 13 festhält. In diesem Gang wird der Drehmoment­ wandler 1 mit den darin infolge Schlupf auftretenden Verlusten vollständig überbrückt und eine direkte Einspeisung des Motor­ drehmoments in das Planetengetriebe 2 auf rein mechanischem We­ ge über die Hohlwelle 8 bewirkt.

Der Rückwärtsgang wird schließlich dadurch verwirklicht, daß die zweite Kupplung 14 und die erste Lamellenbremse 23 eingeschaltet werden, wobei sich an den zwischen dem zweiten Sonnenrad 13 und dem innenverzahnten Ringrad 19 kämmenden ersten Planetenrädern 17 eine Drehrichtungsumkehr für die Abtriebswelle 20 ergibt.

Schließlich ist noch die Leerlaufstellung N und die Parkstellung P zu erwähnen, bei denen jedoch keines der Schaltglieder beaufschlagt ist, beziehungsweise in der Parkstellung ein Klinkenglied in die Parksperrenverzahnung 22 an der Abtriebswelle 20 einrastet.

Das Schaltschema ist im wesentlichen für die in der Fig. 1 gezeig­ te Ausführung des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes dargestellt, bei dem das Turbinenrad 5 des Drehmomentwandlers 1 über die wahl­ weise zuschaltbaren Kupplungen 11 und 14 mit dem ersten oder dem zweiten Sonnenrad verbindbar ist. Bei den Ausführungen nach den Fig. 2 und 3 ist anstelle dieser in Lamellenbauweise ausgeführ­ ten Kupplungen die Ziehkeilanordnung 26 vorgesehen, durch die die Turbinenwelle 12′ je nach Schaltstellung entweder mit dem ersten oder mit dem zweiten Sonnenrad verbunden werden kann. Da bei dieser Aus­ führung, die besondere Bauraumvorteile erbringt, keine Schaltstel­ lung erreichbar ist, bei der beide Sonnenräder von der Turbinen­ welle abgekuppelt werden können, ist der Ziehkeilanordnung 26 ei­ ne vierte Kupplung 31 vorgeschaltet, die dann im vierten Getriebe­ gang sowie in der Leerlauf- und Parkstellung ausgerückt ist. Diese Ziehkeilanordnung läßt sich nur im Stillstand der Turbinenwelle schalten, was beim Einschalten des Rückwärtsganges aus einem der Vorwärtsgänge durch Überlaufen der Leerlaufstellung und dem dabei erfolgenden Abkuppeln der Turbinenwelle von dem Turbinenrad er­ reicht wird. Anstelle der vierten Kupplung 31, die bei der Ausfüh­ rung gemäß Fig. 2 vorgesehen ist, kann der Drehmomentwandler auch als Füll- und Entleerwandler mit einem Wandlerfüllventil 32 ausgebildet sein. Hierbei wird die hydraulische Kupplungswirkung des Drehmomentwandlers durch Öffnen des Wandlerfüllventils 32 und durch Entleeren des Wandlers 1 ausgeschaltet. Das Wandlerfüllven­ til ist demzufolge im vierten Getriebegang, in der Leerlaufstellung und in der Parkstellung geöffnet.

Claims (6)

1. Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Kraftfahrzeuge, das einen hydro­ dynamischen Drehmomentwandler und ein diesem koaxial nachgeschaltetes Planetengetriebe mit den einzelnen Getriebeelementen zur Einschaltung der verschiedenen Getriebegänge zugeordneten, hydraulisch betätigbaren Schaltgliedern enthält, wobei 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 Planetenträger, 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, und wobei der Planetenträger sich über einen ersten Freilauf auf dem feststehenden Gehäuse abstützt sowie mittels einer ersten Bremse festlegbar ist und wobei eine zweite das zweite Sonnenrad festlegende Bremse vorgesehen ist, wobei der erste Freilauf und die erste Bremse an einem dem Drehmomentwandler abgewandten Steg des Planetenträgers an­ greift, und wobei das zweite Sonnenrad und die auf dieses einwirkende zweite Bremse auf der dem Drehmomentwandler abgewandten Seite des Pla­ netengetriebes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das hydrodynamisch-mechanische Getriebe lediglich ein für ein Viergang­ getriebe ausgelegtes Planetengetriebe (2) aufweist,
• - der Planetenträger (9) über eine dritte Kupplung (25) unter Umgehung des Drehmomentwandlers (1) direkt mit dessen den Antrieb bildenden Pumpenrad (4) verbindbar ist,
• - das Leitrad (6) des Drehmomentwandlers (1) über einen zweiten Freilauf (7) mit dem Planetenträger (9) verbunden ist,
• - das Ringrad (19) auf der dem Drehmomentwandler (1) zugewandten Seite des Planetengetriebes (2) angeordnet und mit einem zwischen dem Dreh­ momentwandler (1) und dem Planetengetriebe (2) angeordneten Abtriebs­ ritzel (21) verbunden ist.

2. Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Verbindung des Ringrades (19) mit dem Abtriebsritzel (21) eine konzentrisch über der Hohlwelle (8) laufende Abtriebswelle (20) vorgesehen ist.

3. Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Freilauf (24) und die erste Bremse (23) radial über dem Planetengetriebe (2) angeordnet sind.

4. Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Kupplung durch eine unterhalb der Sonnenräder angeordnete Ziehkeilanordnung (26) gebildet ist, die je nach Schaltstellung eine mit dem Turbinenrad verbundene zen­ trale Welle (12′) mit dem ersten oder dem zweiten Sonnenrad formschlüssig verbindet und daß eine die Triebverbindung zwischen dem Drehmomentwand­ ler (1) und der zentralen Welle unterbrechende Vorrichtung (31, 32) vorgesehen ist.

Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorrichtung durch eine vierte Kupplung (31) gebildet ist, die das Turbinenrad (5) von der zentralen Welle (12′) trennt.

6. Hydrodynamisch-mechanisches Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Drehmomentwandler (1) als Füll- und Entleerwandler mit einem das hydraulische Arbeitsmittel aus dem Wandler ablassenden Wandlerventil (32) ausgebildet ist.