DE29700605U1 - Gear unit and hydrodynamic unit - Google Patents
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Description
G 05529 / 297 00 605.3 / Voith Turbo GmblJ & Cp* KGJ "purejl^^^/qwijq^j / y* Juni 1997G 05529 / 297 00 605.3 / Voith Turbo GmblJ & Cp* KGJ "purejl^^^/qwijq^j / y* June 1997
Getriebebaueinheit und hydrodynamische BaueinheitGear unit and hydrodynamic unit
Die Erfindung betrifft eine Getriebebaueinheit, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1; femer eine hydrodynamische Baueinheit.The invention relates to a transmission unit, in particular with the features of the preamble of claim 1; furthermore, a hydrodynamic unit.
Getriebebaueinheiten, die neben einem mechanischen Getriebeteil einen hydraulischen, vorzugsweise einen hydrodynamischen Getriebeteil umfassen, sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Der hydrodynamische Getriebeteil kann dabei als hydrodynamische Kupplung oder als hydrodynamischer Wandler ausgeführt sein. Diese, auch als Strömungsgetriebe bezeichneten Baueinheiten, umfassen wenigstens ein Pumpenrad und ein Turbinenrad, welche miteinander wenigsten einen torusförmigen Arbeitsraum bilden. Dieser ist mit Betriebsflüssigkeit befüllbar.Gear units that include a mechanical gear part and a hydraulic, preferably a hydrodynamic gear part are known in a variety of designs. The hydrodynamic gear part can be designed as a hydrodynamic clutch or as a hydrodynamic converter. These units, also known as fluid gears, include at least one pump wheel and one turbine wheel, which together form at least one toroidal working space. This can be filled with operating fluid.
Die Flüssigkeit wird über das Pumpenrad beschleunigt und in der Turbine wieder verzögert. Das erzeugte Drehmoment wird demnach im wesentlichen durch Massenkräfte verursacht, die sich aus der Geschwindigkeitsänderung des Flüssigkeitsstromes ergeben. Die übertragene Leistung ist dann das Produkt aus der Dralländerung des Massestromes und der Winkelgeschwindigkeit. Ein hydrodynamischer Wandler besteht des weiteren neben Pumpen- und Turbinenrad noch aus einem Reaktionsglied, welches als Leitrad bezeichnet wird. Dieses Leitrad ist dabei in der Lage ein Moment aufzunehmen. Da die Summe der Momente im Kreislauf gleich null sein muß, kann das Turbinenmoment je nach Größe und Drehsinn des Leitrad momentes größer, gleich oder kleiner dem Pumpmoment sein. Dadurch läßt sich zusätzlich zu einer Anordnung mit lediglich Pumpen- und Turbinenrad, welche auch als hydrodynamische Kupplung bezeichnet wird, der DrehzahlbereichThe liquid is accelerated via the pump wheel and decelerated again in the turbine. The torque generated is therefore essentially caused by mass forces that result from the change in speed of the liquid flow. The power transmitted is then the product of the change in swirl of the mass flow and the angular velocity. In addition to the pump and turbine wheels, a hydrodynamic converter also consists of a reaction element, which is called a stator. This stator is able to absorb a moment. Since the sum of the moments in the circuit must be zero, the turbine moment can be greater, equal or smaller than the pump moment depending on the size and direction of rotation of the stator moment. This allows the speed range to be increased in addition to an arrangement with only a pump and turbine wheel, which is also called a hydrodynamic coupling.
_ ^ G 05529 / Voith Turbo GmbH & Co. KG/ Kuret la / AK/sp00100 /13^ Januar J 997. . ._ ^ G 05529 / Voith Turbo GmbH & Co. KG/ Kuret la / AK/sp00100 /13^ January J 997. . .
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und das Drehmoment des Turbinenrades gegenüber dem Pumpenrad stark variieren.and the torque of the turbine wheel compared to the pump wheel can vary greatly.
Die Möglichkeit, hydrodynamisch Leistung zu übertragen, bietet den Vorteil, mit einem relativ hohen Wirkungsgrad, geringem Verschleiß und mit klein bauenden Baueinheiten große Leistungen zu übertragen. Desweiteren werden diese Baueinheiten hauptsächlich während eines Anlauf- beziehungsweise bei Fahrzeugen eines Anfahrvorganges eines von einer Antriebsmaschine anzutreibenden Verbrauchers genutzt. Bei Ausführungen vonThe possibility of transmitting power hydrodynamically offers the advantage of being able to transmit large amounts of power with a relatively high level of efficiency, low wear and tear and with small components. Furthermore, these components are mainly used during the start-up or, in the case of vehicles, the starting process of a consumer to be driven by a drive machine. In versions of
&iacgr;&ogr; Getriebebaueinheiten mit einem hydrodynamischen Getriebeteil in Form einer&iacgr;&ogr; Gear units with a hydrodynamic gear part in the form of a
hydrodynamischen Kupplung und mit nachgeschalteten Gangstufen übernimmt die hydrodynamische Kupplung die Funktion der Anlaufkupplung. Die Drehmomenten- beziehungsweise die Leistungsübertragung erfolgt somit nur während einer ersten Gangstufe, in der Regel dem Anfahrvorgang, über die hydrodynamische Baueinheit. In den anderen Gangstufen wird das hydrodynamische Bauelement von der Leistungsübertragung ausgeschlossen. Zusätzlich kann der Getriebebaueinheit ein weiteres hydrodynamisches Bauelement in Form eines hydrodynamischen Retarders zur Realisierung von Bremsstufen zugeordnet und entweder im Getriebe integriert oder diesem nachgeschaltet werden. Die gleiche Aufgabe kann auch von hydrodynamischen Wandlern übernommen werden, wobei diese in den unteren Gangstufen mit Leistungsverzweigung mit den mechanischen Getriebestufen arbeiten können. Dabei wird der hydrodynamische Wandler in der Regel während des Anfahrvorganges allein als Anfahrelement genutzt. In den übrigen Gangstufen wird die Leistung entweder rein mechanisch unter Umgehung des hydrodynamischen Wandlers oder aber zumindest in den unteren Gangstufen über den hydrodynamischen Wandler und die mechanischen Getriebestufen übertragen.hydrodynamic clutch and with downstream gear stages, the hydrodynamic clutch takes on the function of the starting clutch. The torque or power transmission therefore only takes place during a first gear stage, usually the starting process, via the hydrodynamic component. In the other gear stages, the hydrodynamic component is excluded from the power transmission. In addition, another hydrodynamic component in the form of a hydrodynamic retarder can be assigned to the transmission unit to implement braking stages and can either be integrated into the transmission or connected downstream of it. The same task can also be performed by hydrodynamic converters, whereby in the lower gear stages these can work with power splitting with the mechanical transmission stages. The hydrodynamic converter is usually used alone as a starting element during the starting process. In the other gear stages, the power is either transmitted purely mechanically, bypassing the hydrodynamic converter, or at least in the lower gear stages via the hydrodynamic converter and the mechanical transmission stages.
0 Die gegenwärtige Entwicklung im Fahrzeugbau ist von zum Teil0 The current development in vehicle construction is partly
widersprüchlichen Tendenzen gekennzeichnet. Neben dem Trend nachcontradictory tendencies. In addition to the trend towards
größerem Raumangebot, mehr Komfort und einem besseren Beschleunigungs- und Verzögerungsverhalten aus Gründen der Sicherheit bei allen Fahrzuständen, gewinnt der Aspekt des Umweltschutzes immer mehr an Bedeutung. Eine Möglichkeit zur Verringerung der durch Fahrzeuge verursachten CO2-Emission kann durch eine Verbesserung derWith the introduction of more space, more comfort and better acceleration and deceleration for reasons of safety in all driving conditions, the aspect of environmental protection is becoming increasingly important. One way to reduce the CO 2 emissions caused by vehicles can be to improve the
Energieumwandlung zwischen Motor und Verbraucher im Antriebsstrang erzielt werden. Außerdem geht der Trend zu Motoren mit kleinerem Hubraum, d.h. die Momente werden kleiner und die Nenndrehzahlen größer. Daran sind auch die Anforderungen an Fahrzeuggetriebe zu messen. Als wesentliche &iacgr;&ogr; Beurteilungskriterien für die Güte eines Getriebes werden dabeiEnergy conversion between the engine and the consumer in the drive train can be achieved. There is also a trend towards engines with smaller displacement, i.e. the torques are smaller and the nominal speeds are higher. The requirements for vehicle transmissions are also to be measured against this. The key assessment criteria for the quality of a transmission are
die Fahrleistung; welche durch den Wandlungsbereich bestimmt ist, die Gangzahl und Getriebestufung sowie der Kraftstoffverbrauch, beeinflußt durch die Auslegung der Antriebsübersetzung im obersten Gang und der Wirkungsgrad des Getriebes, angesehen.the driving performance; which is determined by the conversion range, the number of gears and gear ratios as well as the fuel consumption, influenced by the design of the drive ratio in the top gear and the efficiency of the gearbox.
Für Getriebe sind daher ein optimaler Wirkungsgrad und ein Wandlungsbereich bei einer Gangstufung, die weitestgehend die Benutzung des Motorbestbereiches beziehungsweise der Minimalverbrauchslinie im Motorkennfeld ermöglicht, anzustreben. Insbesondere läßt sich durch eineFor transmissions, therefore, an optimum efficiency and a conversion range with a gear ratio that allows the use of the best engine range or the minimum consumption line in the engine map as far as possible should be aimed for. In particular, a
0 Erhöhung der Getriebespreizung in angepaßter Stufung eine Senkung des0 Increasing the gear ratio in an adapted step a reduction of the
Kraftstoffverbrauches, insbesondere der Schadstoffemission und der Aggregatgeräusche herbeiführen.fuel consumption, particularly pollutant emissions and engine noise.
Die heute auf dem Markt befindlichen Automatgetriebe erfüllen diese genannten Aufgaben zum Teil schon recht gut. Jedoch erfordert der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine im Bereich des geringsten Kraftstoffverbrauches und der geringsten Schadstoffemission eine ausreichende Stufung, so daß heute im Fahrzeugbereich 5- und 6-Gang-Getriebe keine Seltenheit mehr sind. Damit erhöht sich oft auch die AnzahlThe automatic transmissions currently on the market already fulfil some of these tasks quite well. However, the operation of the internal combustion engine in the area of the lowest fuel consumption and the lowest pollutant emissions requires sufficient gearing, so that 5- and 6-speed transmissions are no longer a rarity in the vehicle sector. This often also increases the number of
0 der Getriebeelemente. Zusätzlich sind entsprechend des Aufbaus des0 of the transmission elements. In addition, according to the structure of the
Getriebes weitere Bauelemente zur Realisierung einzelner weiterer Funktionen,gearbox additional components for the implementation of individual additional functions,
beispielsweise der Erzeugung eines Bremsmomentes, erforderlich. In der Regel wird bei Getriebekonfigurationen mit hydrodynamischer Kupplung oder hydrodynamischen Wandler und einem mechanischen Getriebeteil dazu häufig ein hydrodynamische Retarder verwandt, wobei jedoch Mittel vorzusehen sind, welche im Leerlauf des Rotorschaufelrades die Ventilationsverluste verringern, da bei völlig geleertem Retarder immer ein Restmoment vorhanden ist, das durch Lagerreibung und durch die Dralländerung der Luftfüllung bedingt ist. Das durch das Restmoment bedingte Bremsmoment ist zwar sehr gering, kann sich jedoch bei hohenfor example, the generation of a braking torque. As a rule, a hydrodynamic retarder is often used for transmission configurations with a hydrodynamic clutch or hydrodynamic converter and a mechanical transmission part, but means must be provided to reduce the ventilation losses when the rotor impeller is idling, since when the retarder is completely empty there is always a residual torque that is caused by bearing friction and by the change in the spin of the air filling. The braking torque caused by the residual torque is very low, but can increase at high
&iacgr;&ogr; Drehzahlen sehr störend auswirken und zu einer unzulässig hohen&iacgr;&ogr; speeds can be very disruptive and lead to an unacceptably high
Erwärmung des Retarders führen. Zur Verringerung der Ventilationsverluste sind bereits eine Reihe von Lösungen bekannt. Dazu gehören u.a. die Verwendung von Statorbolzen sowie die Möglichkeit einer Kreislaufevakuierung. Diese Lösungen sind jedoch sehr aufwendig in ihrer Umsetzung und bedingen einen erhöhten Platzbedarf und damit größere Retarderabmessungen. Es sind jedoch auch Getriebekonfigurationen mit hydrodynamischen Wandler bekannt, die die Erzeugung des Bremsmomentes mit diesen realisieren.Heating of the retarder. A number of solutions are already known to reduce ventilation losses. These include the use of stator bolts and the possibility of circuit evacuation. However, these solutions are very complex to implement and require more space and therefore larger retarder dimensions. However, transmission configurations with hydrodynamic converters are also known, which use these to generate the braking torque.
0 Aufgrund des Trends zu Motoren mit kleinerem Hubraum, welche einen0 Due to the trend towards engines with smaller displacement, which have a
immer kleiner werdenden Anschlußdurchmesser als bisher verlangen, wird es zunehmend schwieriger, hydrodynamische Wandler zu verwenden, die bei kleinerem Profildurchmesser das vorhandene Motormoment bei geringen Drehzahlen übertragen können. Nachteilig gestaltet sich dabei im einzelnen, daß der Zustand der Übertragungsfähigkeit erst bei hohen Drehzahlen auftritt.As the connection diameters become smaller and smaller than before, it is becoming increasingly difficult to use hydrodynamic converters that can transmit the existing engine torque at low speeds with a smaller profile diameter. The disadvantage here is that the state of transmission capability only occurs at high speeds.
Nachdem jedoch zum Anfahren aber Moment und nicht Leistung benötigt wird, entsteht durch die überhöhten Drehzahlen ein Leistungsverlust, der sich in einem erhöhten Kraftstoffverbrauch niederschlägt. Die damit verbundenen lauten Motorgeräusche belasten die Umwelt.However, since torque and not power is needed to start moving, the excessive speeds result in a loss of power, which is reflected in increased fuel consumption. The associated loud engine noises pollute the environment.
G 05529/297 00 &THgr;05.3 / Voith Turbo GmBSl & Co. te /'fcurei lSv«AK/gwSo29S / ia*Juni 1997G 05529/297 00 &THgr;05.3 / Voith Turbo GmBSl & Co. te /'fcurei lSv«AK/gwSo29S / ia*June 1997
Beim Bremsen bleibt bei den bekannten Konfigurationen die Verbrennungskraftmaschine an das Fahrzeug, d. h. den Abtrieb des Getriebes angekoppelt und verursacht durch unnötig hohe Drehzahlen ebenfalls Geräusche.When braking, in the known configurations the combustion engine remains coupled to the vehicle, i.e. the output of the transmission, and also causes noise due to unnecessarily high speeds.
Die bekannten Getriebe weisen des weiteren entsprechend der zu erzielenden Gesamtspreizung und Anpassung an verschiedene Verbrennungskraftmaschinen und der damit verbundenen Gestaltung der Beschaufelungen der einzelnen Elemente eine große Variantenvielfalt auf.The known transmissions also have a large variety of variants depending on the overall spread to be achieved and the adaptation to different internal combustion engines and the associated design of the blading of the individual elements.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die Komponente Getriebe zum Einsatz in einem Antriebsstrang dahingehend zu verbessern, daß die genannten Nachteile weitestgehend vermieden werden. Im einzelnen sind eine universelle Ersetzbarkeit, welche sich durch die Erzeugbarkeit ausreichender Fahr- und Bremsmomente, die Anpassung an eine Vielzahl von Motoren ohne Teilevielfalt sowie eine große mechanische Spreizung auszeichnet, und eine Erhöhung der Umweltverträglichkeit, insbesondere geringe Geräusche beim Anfahren, anzustreben. Die Baukomponentenanzahl ist möglichst gering zu halten.The invention was therefore based on the task of improving the gearbox component for use in a drive train so that the disadvantages mentioned are avoided as far as possible. In particular, universal replaceability, which is characterized by the ability to generate sufficient driving and braking torques, adaptation to a large number of engines without a variety of parts and a large mechanical spread, and an increase in environmental compatibility, in particular low noise when starting, are to be aimed for. The number of components should be kept as low as possible.
Des weiteren soll mit einer Getriebekonfiguration mit geringer Variantenanzahl ein großer Bereich möglicher Einsatzfälle abgedeckt werden können.Furthermore, a gearbox configuration with a small number of variants should be able to cover a wide range of possible applications.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 35 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.The problem is solved by the features of claims 1 and 35. Advantageous embodiments are given in the subclaims.
Eine Getriebebaueinheit für Antriebseinheiten zur Realisierung wenigstens zweier Betriebszustände - einen ersten Betriebszustand zur Leistungsübertragung mit wenigstens zwei Gangschaltstufen und einen &ogr; zweiten Betriebszustand zur Abbremsung - umfaßt wenigstens einen erstenA transmission unit for drive units for realizing at least two operating states - a first operating state for power transmission with at least two gear shift stages and a &ogr; second operating state for braking - comprises at least a first
hydraulischen Getriebeteil und einen zweiten, in Reihe zum erstenhydraulic transmission part and a second, in series with the first
hydraulischen Getriebeteil angeordneten mechanischen Getriebeteil. Der hydraulische Getriebeteil umfaßt wenigstens zwei Schaufelräder - ein Primärschaufelrad und ein Sekundärschaufelrad, die miteinander wenigsten einen torusförmigen, mit Betriebsmittel befüllbaren Arbeitsraum bilden, wobei die Ankoppelung der beiden Schaufelräder an die Getriebeeingangswelle und den mechanischen Getriebeteil wenigstens über einen Teilbereich des ersten Betriebszustandes derart erfolgt, daß Leistung vom Primärschaufelrad über das Sekundärschaufelrad auf den mechanischen Getriebeteil übertragen wird. Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen, welche in einem zweitenhydraulic transmission part arranged mechanical transmission part. The hydraulic transmission part comprises at least two impellers - a primary impeller and a secondary impeller, which together form at least a toroidal working space that can be filled with operating fluid, whereby the coupling of the two impellers to the transmission input shaft and the mechanical transmission part takes place at least over a partial area of the first operating state in such a way that power is transmitted from the primary impeller via the secondary impeller to the mechanical transmission part. According to the invention, means are provided which in a second
&iacgr;&ogr; Betriebszustand eines der beiden Schaufelräder gegenüber den&iacgr;&ogr; Operating state of one of the two impellers compared to the
feststehenden Getriebeteilen festhalten und abstützen und das andere Schaufelrad mit dem zweiten mechanischen Getriebeteil verbinden. D.h. es wird eine als Automatgetriebe einsetzbare Getriebebaueinheit dahingehend modifiziert, daß die Funktionen einer hydrodynamischen Kupplung und eines hydrodynamischen Retarders von einem einzigen Bauelement, dem hydrodynamischen Getriebeelement übernommen werden.hold and support the fixed transmission parts and connect the other impeller to the second mechanical transmission part. This means that a transmission unit that can be used as an automatic transmission is modified so that the functions of a hydrodynamic clutch and a hydrodynamic retarder are taken over by a single component, the hydrodynamic transmission element.
Zur Realisierung der Funktion eines hydrodynamischen Retarders sind folgende zwei Grundvarianten denkbar:To implement the function of a hydrodynamic retarder, the following two basic variants are conceivable:
1) Zuordnung der Funktion des Statorschaufelrades durch Festsetzung1) Allocation of the function of the stator impeller by fixing
gegenüber den ruhenden Getriebeteilen zum Primärschaufelrad und der Funktion des Rotorschaufelrades zum Sekundärschaufelrad; 2) Zuordnung der Funktion des Statorschaufelrades durch Festsetzung gegenüber den ruhenden Getriebeteilen zum Sekundarschaufelrad und der Funktion des Rotorschaufelrades zum Primärschaufelrad.relative to the stationary gear parts to the primary impeller and the function of the rotor impeller to the secondary impeller; 2) Allocation of the function of the stator impeller by setting relative to the stationary gear parts to the secondary impeller and the function of the rotor impeller to the primary impeller.
Das die Funktion des Rotorschaufelrades übernehmende Schaufelrad ist in beiden Fällen mit der Getriebeausgangswelle über den mechanischen Getriebeteil gekoppelt. Dementsprechend sind auch die Kopplungsmöglichkeiten zwischen dem hydraulischen und mechanischen 0 Getriebeteil bei der Gestaltung der Getriebebaueinheit vorzusehen.In both cases, the impeller that takes over the function of the rotor blade wheel is coupled to the gearbox output shaft via the mechanical gearbox part. Accordingly, the coupling options between the hydraulic and mechanical gearbox parts must also be provided for when designing the gearbox unit.
Beim hydrodynamischen Getriebeelement handelt es sich somit im Grundaufbau um eine hydrodynamische Kupplung, welche wenigstens im Anfahrbereich die Getriebeeingangswelle wenigstens mittelbar mit der Getriebeausgangswelle verbindet und in allen anderen Gangstufen entsprechend der Feststellung eines der beiden Schaufelräder und der Anbindung des anderen zweiten Schaufelrades an den mechanischen Getriebeteil zur Erzeugung eines Bremsmomentes verwendet werden kann. Dies bietet vor allem den Vorteil, daß Bauraum eingespart und die Herstellungskosten gesenkt werden können.The hydrodynamic transmission element is therefore basically a hydrodynamic coupling, which at least indirectly connects the transmission input shaft to the transmission output shaft at least in the starting range and can be used in all other gear stages to generate a braking torque according to the locking of one of the two impellers and the connection of the other second impeller to the mechanical transmission part. This offers the main advantage that installation space can be saved and manufacturing costs can be reduced.
Zur Realisierung des zweiten Betriebszustandes nach der ersten Grundvariante ist das Sekundärschaufelrad drehfest mit dem mechanischen Getriebeteii verbunden. Es sind erste Mittel vorgesehen, mittels deren das Primärschaufelrad in einem ersten Betriebszustand, welcher der Leistungsübertragung dient und beim Einsatz des Getriebes in Fahrzeugen als "Fahren" bezeichnet wird, an die Getriebeeingangswelle wenigstens mittelbar ankoppelbar ist. Des weiteren sind zweite Mittel zur wenigstens mittelbaren Koppelung des Sekundärschaufelrades mit der Getriebeeingangswelle während der übrigen Gangstufen des ersten Betriebszustandes vorgesehen. Der erste Betriebszustand umfaßt dabei die Vorwärts- und Rückwärtsgangstufen.To implement the second operating state according to the first basic variant, the secondary impeller is connected to the mechanical transmission part in a rotationally fixed manner. First means are provided by means of which the primary impeller can be coupled at least indirectly to the transmission input shaft in a first operating state, which serves to transmit power and is referred to as "driving" when the transmission is used in vehicles. Furthermore, second means are provided for at least indirectly coupling the secondary impeller to the transmission input shaft during the remaining gear stages of the first operating state. The first operating state includes the forward and reverse gear stages.
Die Anbindung des Primärschaufelrades an die Getriebeeingangswelle erfolgt beispielsweise mittels einer sogenannten Primärschaufelradkupplung. Die Feststellung des Primärschaufelrades gegenüber den ruhenden bzw. feststehenden Getriebeteilen, insbesondere dem Getriebegehäuse, erfolgt vorzugsweise mittels wenigstens einem Bremselement. Desweiteren ist im Getriebe eine sogenannte Überbrückungskupplung vorgesehen, welche die Getriebeeingangswelle direkt mit dem Sekundärschaufelrad unter UmgehungThe primary impeller is connected to the transmission input shaft, for example, by means of a so-called primary impeller coupling. The primary impeller is preferably secured to the stationary or fixed transmission parts, in particular the transmission housing, by means of at least one braking element. Furthermore, a so-called lock-up clutch is provided in the transmission, which connects the transmission input shaft directly to the secondary impeller, bypassing
0 des Primärschaufelrades verbindet. Dadurch wird erzielt, daß bei Befüllung0 of the primary impeller. This ensures that when filling
des hydraulischen Getriebeteiles im ersten Betriebszustand, vorzugsweiseof the hydraulic transmission part in the first operating state, preferably
I· ·I· ·
lediglich in einer ersten Gangstufe, welche auch als Anfahrstufe bezeichnet wird, das Primärschaufelrad die Funktion des Pumpenrades einer hydrodynamischen Kupplung übernimmt. Das Primärschaufelrad wird angetrieben und über die aufgrund der Primärschaufelradrotation erzeugten Strömungskräfte Drehmoment auf das, die Funktion des Turbinenrades übernehmende Sekundärschaufelrad übertragen. In den übrigen Gangstufen im ersten Betriebszustand (d. h. der Vorwärtsgänge und zum Teil auch der Rückwärtsgänge) bleibt das hydrodynamische Getriebeelement im wesentlichen unbefüllt. Das Sekundärschaufelrad wird dann direkt über die Überbrückungskupplung von der Getriebeeingangswelle angetrieben. Bei vollständiger Entkoppelung des Primärschaufelrades von der Getriebeeingangswelle würde dies jedoch dazu führen, daß während dieser Betriebszustande zwischen beiden Schaufelrädern im torusförmigen Arbeitsraum das Medium Luft wie ansonsten im befüllten Zustand das Betriebsmittel umgewälzt wird. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Primärschaufelrad während der weiteren Gangstufen im ersten Betriebszustand mit dem Sekundärschaufelrad mit gleicher Drehzahl beziehungsweise mit gleicher Geschwindigkeit umläuft. Der durch den Antrieb des Primärschaufelrades dem Abtrieb entzogene Leistungsanteil ist relativ gering und lediglich abhängig vom Gewicht des mitzuschleppenden Primärschaufelrades. Die Leerlaufverluste werden somit erheblich reduziert.only in a first gear stage, which is also referred to as the starting stage, the primary impeller takes over the function of the pump wheel of a hydrodynamic clutch. The primary impeller is driven and torque is transferred to the secondary impeller, which takes over the function of the turbine wheel, via the flow forces generated by the primary impeller rotation. In the remaining gear stages in the first operating state (i.e. the forward gears and partly also the reverse gears), the hydrodynamic transmission element remains essentially empty. The secondary impeller is then driven directly by the lock-up clutch from the transmission input shaft. If the primary impeller is completely decoupled from the transmission input shaft, however, this would lead to the medium air being circulated between the two impellers in the toroidal working chamber during these operating states, just as the operating medium would otherwise be in the filled state. For this purpose, it is preferably provided that the primary impeller rotates with the secondary impeller at the same speed or at the same speed during the further gear stages in the first operating state. The proportion of power withdrawn from the output by the drive of the primary impeller is relatively small and only depends on the weight of the primary impeller that is dragged along. The idling losses are thus significantly reduced.
Im zweiten Betriebszustand "Bremsen" wird der im ersten Betriebszustand als Kupplung arbeitende hydraulische Getriebeteil als hydrodynamischer Retarder betrieben. Dabei übernimmt das Primärschaufelrad die Funktion des Statorschaufelrades, in dem dieses gegenüber den ruhenden Getriebeteilen festgesetzt und abgestützt wird.In the second operating state, "braking", the hydraulic transmission part, which works as a clutch in the first operating state, is operated as a hydrodynamic retarder. The primary impeller takes over the function of the stator impeller, in which it is fixed and supported relative to the stationary transmission parts.
Zur Realisierung der Funktionsänderung zwischen Leistungsübertragung und Bremsen entsprechend der ersten Grundvariante sind im wesentlichen die 0 zwei nachfolgend genannten Möglichkeiten denkbar. DasTo implement the functional change between power transmission and braking according to the first basic variant, the two following options are essentially conceivable.
Sekundärschaufelrad wird entwederSecondary impeller is either
1.1) über den Abtrieb mit gleicher Drehrichtung bei möglicher Verbindung zwischen mechanischen Getriebeteil und Getriebeeingangswelle oder1.1) via the output with the same direction of rotation with a possible connection between the mechanical transmission part and the transmission input shaft or
1.2) von Seiten des Abtriebes bei gelöster Verbindung zwischen Sekundärschaufelrad und Getriebeeingangswelle oder der mit der Getriebeeingangswelle gekoppelten Antriebswelle mit umgekehrter Drehrichtung bezogen auf seine Drehrichtung während des Anfahrvorganges1.2) from the output side when the connection between the secondary impeller and the gearbox input shaft is released or the drive shaft coupled to the gearbox input shaft with the opposite direction of rotation relative to its direction of rotation during the start-up process
angetrieben und übernimmt die Funktion des Rotorschaufelrades eines hydrodynamischen Retarders. In diesem Betriebszustand ist der hydraulische &iacgr;&ogr; Getriebeteil, d.h. das hydrodynamische Getriebeelement wenigstens zum Teildriven and takes over the function of the rotor blade wheel of a hydrodynamic retarder. In this operating state, the hydraulic &iacgr;&ogr; transmission part, i.e. the hydrodynamic transmission element, is at least partially
mit Betriebsmittel gefüllt. Dieses wird aufgrund der Sekundärschaufelradrotation im zwischen Primär- und Sekundärschaufelrad gebildeten Arbeitsraum umgewälzt und an der feststehenden Beschaufelung des Primärschaufelrades abgebremst. Zur Feststellung des Primärschaufelrades sind Mittel vorgesehen, die dieses in seiner Lage unveränderlich gegenüber den ruhenden bzw. feststehenden Getriebeteilen festhalten und abstützen.filled with operating fluid. This is circulated in the working space formed between the primary and secondary impellers due to the secondary impeller rotation and is braked on the fixed blades of the primary impeller. Means are provided to fix the primary impeller in place, which hold and support it in its position in relation to the stationary or fixed gear parts.
Bei der erstgenannten Möglichkeit der Funktionsänderung ist das hydrodynamische Getriebeelement zur Erzeugung eines Bremsmomentes befüllt und das Sekundärschaufelrad bleibt über die eingelegte Gangstufe mit der Getriebeausgangswelle gekoppelt. Aufgrund des Schiebebetriebes von Seiten des Abtriebes wird das Sekundärschaufelrad von diesem angetrieben und zwar ohne Änderung der Drehrichtung bezogen auf die Drehrichtung im Anfahrvorgang.In the first option for changing the function, the hydrodynamic transmission element is filled to generate a braking torque and the secondary impeller remains coupled to the transmission output shaft via the engaged gear. Due to the overrun operation on the part of the output, the secondary impeller is driven by this without changing the direction of rotation in relation to the direction of rotation during the start-up process.
Die Beschaufelung der beiden Schaufelräder ist vorzugsweise schräg ausgeführt, d.h. die Schaufeln sind gegenüber der Trennebene zwischen dem Primär- und dem Sekundärschaufelrad geneigt angeordnet. Die Schaufelrichtung, d.h. die Neigung der einzelnen Schaufeln gegenüber dem jeweiligen Schaufelgrund ist derart gewählt, daß im ersten Betriebszustand,The blading of the two impellers is preferably designed at an angle, i.e. the blades are arranged at an angle to the dividing plane between the primary and secondary impellers. The blade direction, i.e. the inclination of the individual blades to the respective blade base, is selected such that in the first operating state,
insbesondere während der Anfahrstufe, das Betriebsmittel vom Zwischenraum zweier benachbarter Schaufeln des von der Getriebeeingangswelle angetriebenen Primärschaufelrades aufgrund von dessen Rotation an den Schaufelrückseiten des Sekundärschaufelrades umgelenkt wird, d.h. ein geschlossener Betriebsmittelkreislauf zwischen Primär- und Sekundärschaufelrad ausgebildet und dadurch Drehmoment übertragen wird. Der Begriff Schaufelrückseite bezieht sich dabei auf die Beschaufelung in Drehrichtung. Diese Arbeitsweise des Primärschaufelrades gegenüber dem Sekundärschaufelrad wird als "spießend" bezeichnet. Auch im Betriebszustandespecially during the start-up stage, the operating fluid is diverted from the space between two adjacent blades of the primary impeller driven by the transmission input shaft due to its rotation at the blade rears of the secondary impeller, i.e. a closed operating fluid circuit is formed between the primary and secondary impeller and torque is transmitted as a result. The term blade rear refers to the blading in the direction of rotation. This way in which the primary impeller works in relation to the secondary impeller is referred to as "spiked". Even in the operating state
&iacgr;&ogr; "Bremsen" ist das hydrodynamische Getriebeelement mit Betriebsmittel befüllt.&iacgr;&ogr; "Braking" the hydrodynamic transmission element is filled with operating fluid.
Die eingelegte Gangstufe wird bei der erstgenannten Möglichkeit im mechanischen Getriebeteil beibehalten. Das Primärschaufelrad wird festgesetzt und das Sekundärschaufelrad wird in gleichläufiger Richtung über das Fahrzeug, insbesondere die Getriebeausgangswelle angetrieben. Die beiden Schaufelräder tauschen ihre Funktionen. Angetrieben wird jetzt das Sekundärschaufelrad, und zwar in der gleichen Drehrichtung wie das Primärschaufelrad während der Anfahrstufe. Das Primärschaufelrad wird festgesetzt und übernimmt damit die Funktion eines Stators eines hydrodynamischen Retarders. Aufgrund der gegenüber der TrennebeneIn the first option, the gear selected is retained in the mechanical transmission part. The primary impeller is fixed and the secondary impeller is driven in the same direction via the vehicle, in particular the transmission output shaft. The two impellers swap functions. The secondary impeller is now driven in the same direction of rotation as the primary impeller during the starting stage. The primary impeller is fixed and thus takes on the function of a stator of a hydrodynamic retarder. Due to the relative position of the impeller in relation to the separation plane
0 zwischen Primär- und Sekundärschaufelrad schräg ausgerichteten0 between primary and secondary impeller inclined
Beschaufelung kann nur ein Teil der durch Rotation des Sekundärschaufelrades erzeugten Strömungsenergie des Betriebsmittels zur Erzeugung eines Bremsmomentes genutzt und damit in Wärme umgesetzt werden. Die Arbeitsweise des Sekundärschaufelrades in diesem Betriebszustand kann als "fliehend" gegenüber dem als Statorschaufelrad fungierenden Primärschaufelrad bezeichnet werden. Diese Art der Realisierung der Erzeugung eines Bremsmomentes durch Funktionsänderung der beiden Schaufelräder - Primär- und Sekundärschaufelrad - kann ohne zusätzlichen Aufwand aus der eingelegten Gangstufe heraus erfolgen. ImWith this type of blading, only a portion of the flow energy of the operating medium generated by the rotation of the secondary impeller can be used to generate a braking torque and thus converted into heat. The operation of the secondary impeller in this operating state can be described as "escaped" compared to the primary impeller, which functions as a stator impeller. This type of realization of generating a braking torque by changing the function of the two impellers - primary and secondary impeller - can be carried out without additional effort from the engaged gear. In the
0 einzelnen sind lediglich Mittel vorzusehen, welche ein Festsetzen des0 individual means are only to be provided which allow a determination of the
G 05529 / Voith Turbo GmbH & Co. KG/ Kuret la / AK/spOOIßO /13. Januar 1ßJ7 .,G 05529 / Voith Turbo GmbH & Co. KG/ Kuret la / AK/spOOIßO /13. Januar 1ßJ7 .,
Primärschaufelrades ermöglichen. Eine derartige Ausführung ist daher sehr kostengünstig.primary impeller. Such a design is therefore very cost-effective.
Vorzugsweise wird zur Verringerung der Geräuschentwicklung während des Betriebszustandes Bremsen die Antriebsmaschine vom Sekundärschaufelrad entkoppelt, d.h., beispielsweise wird die Verbindung zwischen Sekundärschaufelrad und Getriebeeingangswelle oder aber zwischen Getriebe und Antriebsmaschine gelöst.Preferably, in order to reduce the noise during the braking operating state, the drive motor is decoupled from the secondary impeller, i.e., for example, the connection between the secondary impeller and the transmission input shaft or between the transmission and the drive motor is released.
Das bei schräg ausgeführter Beschaufelung am Primärschaufelrad erzeugte Reaktionsmoment, welches zur Abbremsung des mit dem Sekundärschaufelrad über den mechanischen Getriebeteil verbundenen Abtriebes führt, ist jedoch geringer, als bei einer "spießenden" Arbeitsweise des Sekundärschaufelrades gegenüber dem Primärschaufelrad. Daher wird vorzugsweise zur Erzeugung eines Bremsmomentes die Drehrichtung des Sekundärschaufelrades, welches im Betriebszustand "Bremsen" als Rotorschaufelrad fungiert, umgekehrt. Diese zweite Möglichkeit wird durch Aktivierung wenigstens einer, den einzelnen Gangstufen zuordenbaren Umkehrstufe oder aber der Aktivierung der Gangstufen zur Realisierung einer zum normalen Fahrbetrieb entgegengesetzten Drehrichtung des Sekundärschaufelrades, d.h. eines Rückwärtsganges, realisiert. Aufgrund der schrägen Beschaufelung bildet sich dann ein geschlossener Kreislauf von Betriebsmittel zwischen dem in diesem Betriebszustand als Rotorschaufelrad fungierenden Sekundärschaufelrad und dem als Statorschaufelrad fungierenden Primärschaufelrad aus. Das angetriebene Sekundärschaufelrad verwandelt die eingeleitete mechanische Energie bei gefülltem Kreislauf in Strömungsenergie, die am stehenden Primärschaufelrad in Wärmeenergie umgesetzt wird. Diese bevorzugte Möglichkeit der Funktionsänderung des hydrodynamischen Getriebeelementes bietet den Vorteil, daß durch eineHowever, the reaction torque generated by the slanted blading on the primary impeller, which leads to the braking of the output connected to the secondary impeller via the mechanical transmission part, is lower than when the secondary impeller works in a "skewing" manner relative to the primary impeller. Therefore, the direction of rotation of the secondary impeller, which functions as a rotor impeller in the "braking" operating state, is preferably reversed to generate a braking torque. This second option is implemented by activating at least one reversing stage that can be assigned to the individual gear stages or by activating the gear stages to implement a direction of rotation of the secondary impeller that is opposite to normal driving operation, i.e. a reverse gear. Due to the slanted blading, a closed circuit of operating fluid is then formed between the secondary impeller, which functions as a rotor impeller in this operating state, and the primary impeller, which functions as a stator impeller. The driven secondary impeller converts the introduced mechanical energy into flow energy when the circuit is full, which is converted into heat energy at the stationary primary impeller. This preferred option for changing the function of the hydrodynamic transmission element offers the advantage that
0 Übersetzung des sekundärseitigen Schaufelrades ins Schnelle und in0 Translation of the secondary side impeller into fast and
Verbindung mit der von den Anforderungen an das hydrodynamischeIn connection with the requirements of the hydrodynamic
Bauelement beim Anfahrvorgang herrührenden großen Übertragungsfähigkeit der Kreislaufteile ein großer Geschwindigkeitsbereich entsteht, welcher mit einem Bremszustand abgedeckt werden kann und zwar durch Änderung des Füllungsgrades. Die Steuerung des Bremsmornentes kann wie bei einem herkömmlichen Sekundärretarder, d.h. einem im Getriebe integrierten oderThe large transmission capacity of the circuit parts resulting from the component during the start-up process creates a large speed range, which can be covered by a braking state by changing the filling level. The braking moment can be controlled as with a conventional secondary retarder, i.e. one integrated in the transmission or
diesem nachgeschalteten hydrodynamischen Retarder, über eine Änderung des Füllungsgrades erfolgen. Bezüglich der Möglichkeiten der Füllungsgradänderung und deren Realisierung im einzelnen wird auf die Publikation "Hydrodynamik in der Antriebstechnik", Krauskopf-Verlag 1987 &iacgr;&ogr; verwiesen. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift zurthis downstream hydrodynamic retarder, by changing the filling level. Regarding the possibilities of changing the filling level and its implementation in detail, reference is made to the publication "Hydrodynamics in Drive Technology", Krauskopf-Verlag 1987 &iacgr;&ogr;. The disclosure content of this publication on
Füllungsgradänderung von hydrodynamischen Bremseinrichtungen wird in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung mit einbezogen.Changes in the filling level of hydrodynamic braking devices are included in the disclosure content of this application.
Wird das Sekundärschaufelrad, das heißt das Turbinenrad im Bremszustand in seiner Drehrichtung umgekehrt, damit ein spießender Betrieb der Kreislaufanteile entsteht, bleibt im Vergleich zu bekannten Getriebekonfigurationen der mechanische Getriebeteil davon unberührt. Es wird nur die Turbine beziehungsweise das Sekundärschaufelrad in seiner Drehzahl verändert. Die Übersetzung zum Abtrieb kann durch die entsprechende Wahl beispielsweise des Außenkranzes des Ausgangs-Planetenradsatzes unabhängig von den Übersetzungen in den einzelnen Gangstufen des ersten Betriebszustandes gewählt werden. Während des gesamten Bremsbereiches muß nicht geschaltet werden, das heißt von einer maximalen Geschwindigkeit bis zur minimalen Geschwindigkeit werden die Bremsmomente wie bei einem Sekundärretarder ausschließlich stufenlos über die Füllung verstellt, mit dem Vorteil, daß ohne einen zusätzlichen Hochtrieb mit der gewählten Anordnung weiter zu kleineren Geschwindigkeiten herab als sonst möglich gebremst werden kann. Damit wird ein größerer Bremsbereich mit der verschleißlosen hydrodynamischen Bremse überdeckt.If the secondary impeller, i.e. the turbine wheel, is reversed in its direction of rotation in the braking state so that the circuit components are operated in parallel, the mechanical transmission part remains unaffected compared to known transmission configurations. Only the speed of the turbine or the secondary impeller is changed. The gear ratio to the output can be selected by selecting the appropriate outer ring of the output planetary gear set, for example, independently of the gear ratios in the individual gear stages of the first operating state. During the entire braking range, no gear shifting is required, i.e. from a maximum speed to a minimum speed, the braking torques are adjusted exclusively steplessly via the filling, as with a secondary retarder, with the advantage that braking can be carried out to lower speeds than otherwise possible without an additional boost with the selected arrangement. This means that a larger braking range is covered by the wear-free hydrodynamic brake.
0 Das Sekundärschaufelrad ist im Falle der Erzeugung eines Bremsmomentes0 The secondary impeller is in case of generation of a braking torque
durch Drehrichtungsumkehr des Sekundärschaufelrades von derby reversing the direction of rotation of the secondary impeller from the
Antriebsmaschine entkoppelt. Dazu ist bei der oben beschriebenen Getriebekonfiguration vorzugsweise die Überbrückungskupplung gelöst. Denkbar ist jedoch auch, die Durchkupplung zwischen Getriebeeingangswelle und mechanischem Getriebeteiles betätigt zu lassen und lediglich die Getriebeeingangswelle von der Antriebsmaschine zu entkoppeln.Drive machine decoupled. For this purpose, the lock-up clutch is preferably released in the transmission configuration described above. However, it is also conceivable to leave the through-coupling between the transmission input shaft and the mechanical transmission part activated and only decouple the transmission input shaft from the drive machine.
Die Anbindung des Primärschaufelrades an die Getriebeeingangswelle erfolgt beispielsweise mittels einer sogenannten Primärschaufelradkupplung. Die Feststellung des Primärschaufelrades gegenüber den ruhenden bzw.The primary impeller is connected to the transmission input shaft, for example, by means of a so-called primary impeller coupling. The primary impeller is fixed relative to the stationary or moving parts.
&iacgr;&ogr; feststehenden Getriebeteilen, insbesondere dem Getriebegehäuse, erfolgt&iacgr;&ogr; fixed transmission parts, in particular the transmission housing,
vorzugsweise mittels wenigstens einem Bremselement. Desweiteren ist im Getriebe eine sogenannte Überbrückungskupplung vorgesehen, welche die Getriebeeingangswelle direkt mit dem Sekundärschaufelrad unter Umgehung des Primärschaufelrades verbindet. Dadurch wird erzielt, daß bei Befüllung des hydraulischen Getriebeteiles im ersten Betriebszustand, vorzugsweise lediglich in einer ersten Gangstufe, welche auch als Anfahrstufe bezeichnet wird, das Primärschaufelrad die Funktion des Pumpenrades einer hydrodynamischen Kupplung übernimmt. Das Primärschaufelrad wird angetrieben und über die aufgrund der Primärschaufelradrotation erzeugten Strömungskräfte Drehmoment auf das, die Funktion des Turbinenrades übernehmende Sekundärschaufelrad übertragen. In den übrigen Gangstufen im ersten Betriebszustand (d. h. der Vorwärtsgänge und zum Teil auch der Rückwärtsgänge) bleibt das hydrodynamische Getriebeelement im wesentlichen unbefüllt. Das Sekundärschaufelrad wird dann direkt über die Überbrückungskupplung von der Getriebeeingangswelle angetrieben. Bei vollständiger Entkoppelung des Primärschaufelrades von der Getriebeeingangswelle würde dies jedoch dazu führen, daß während dieser Betriebszustande zwischen beiden Schaufelrädern im torusförmigen Arbeitsraum das Medium Luft wie ansonsten im befüllten Zustand das Betriebsmittel umgewälzt wird. Zu diesem Zwejck ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Primärschaufelrad während der weiteren Gangstufen impreferably by means of at least one braking element. Furthermore, a so-called lock-up clutch is provided in the transmission, which connects the transmission input shaft directly to the secondary impeller, bypassing the primary impeller. This ensures that when the hydraulic transmission part is filled in the first operating state, preferably only in a first gear stage, which is also referred to as the starting stage, the primary impeller takes over the function of the pump wheel of a hydrodynamic clutch. The primary impeller is driven and torque is transferred to the secondary impeller, which takes over the function of the turbine wheel, via the flow forces generated by the primary impeller rotation. In the other gear stages in the first operating state (i.e. the forward gears and partly also the reverse gears), the hydrodynamic transmission element remains essentially unfilled. The secondary impeller is then driven directly by the transmission input shaft via the lock-up clutch. If the primary impeller is completely decoupled from the transmission input shaft, this would result in the medium air being circulated between the two impellers in the toroidal working chamber during these operating states, just as the operating medium is circulated in the filled state. For this purpose, it is preferably provided that the primary impeller is circulated during the further gear stages in the
ersten Betriebszustand mit dem Sekundärschaufelrad mit gleicher Drehzahl beziehungsweise mit gleicher Geschwindigkeit umläuft. Der durch den Antrieb des Primärschaufelrades dem Abtrieb entzogene Leistungsanteil ist relativ gering und lediglich abhängig vom Gewicht des mitzuschleppenden Primärschaufelrades. Die Leerlaufverluste werden somit erheblich reduziert.first operating state with the secondary impeller at the same speed or at the same speed. The proportion of power withdrawn from the output by the drive of the primary impeller is relatively small and only depends on the weight of the primary impeller that is being dragged along. The idle losses are thus significantly reduced.
Eine Getriebebaueinheit, bei welcher die Funktion des Bremsens nach der ersten Grundvariante realisiert wird, d.h. dem Primärschaufelrad wird die Funktion des Statorschaufelrades zugeordnet, wird vorzugsweiseA gear unit in which the braking function is implemented according to the first basic variant, i.e. the primary impeller is assigned the function of the stator impeller, is preferably
&iacgr;&ogr; dahingehend modifiziert, daß beide Schaufelräder - das Primärschaufelrad&iacgr;&ogr; modified so that both impellers - the primary impeller
und das Sekundärschaufelrad - im Betriebszustand Fahren von der Antriebsbzw. Getriebeeingangswelle gänzlich entkoppelt sind, d.h. beide Schaufelräder still stehen. Dies bietet den Vorteil, daß Ventilationsverluste aufgrund der Umwälzung von Luft zwischen beiden Schaufelrädern vollständig vermieden werden kann.and the secondary impeller - are completely decoupled from the drive or gearbox input shaft when in operation, i.e. both impellers are stationary. This offers the advantage that ventilation losses due to the circulation of air between the two impellers can be completely avoided.
Zur Realisierung des zweiten Betriebszustand es "Bremsen" nach der zweiten Grundvariante wird das Sekundärschaufelrad gegenüber den ruhenden Getriebeteilen festgesetzt und an diesen abgestützt. Das Sekundärschaufelrad übernimmt die Funktion des Statorschaufelrades. Das Primärschaufelrad, welches vorzugsweise drehfest mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt ist, wird über den Abtrieb mit gleicher Drehrichtung, wie während des Anfahrvorganges angetrieben. Es übernimmt die Funktion des Rotorschaufelrades. Im einzelnen bedeutet dies, daß das Betriebsmittel im torusförmigen Arbeitsraum mit gleicher Strömungsrichtung, wie während des Anfahrvorganges umgewälzt wird, jedoch beim Bremsvorgang auf die feststehende Beschaufelung des Sekundärschaufelrades auftrifft und dadurch abgebremst wird.To implement the second operating state of "braking" according to the second basic variant, the secondary impeller is fixed in relation to the stationary gear parts and supported by them. The secondary impeller takes over the function of the stator impeller. The primary impeller, which is preferably coupled to the gear input shaft in a rotationally fixed manner, is driven via the output in the same direction of rotation as during the start-up process. It takes over the function of the rotor impeller. In detail, this means that the operating fluid is circulated in the toroidal working space in the same flow direction as during the start-up process, but during the braking process it hits the fixed blades of the secondary impeller and is thus braked.
0 Zur konstruktiven Ausgestaltung sind dazu erste Mittel, mittels welcher die0 For the structural design, first means are required by which the
Getriebeeingangswelle mit dem zweiten mechanischen Getriebeteil koppelbarGearbox input shaft can be coupled to the second mechanical gearbox part
ist und zweite Mittel, mittels welcher das Sekundärschaufelrad mit der Verbindung zwischen Getriebeeingangswelle und mechanischen Getriebeteil koppelbar ist, vorgesehen. Weitere dritte Mittel dienen der Festsetzung des Sekundärschaufelrades im zweiten Betriebszustand. Das Primärschaufelrad ist vorzugsweise drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden.and second means by which the secondary impeller can be coupled to the connection between the transmission input shaft and the mechanical transmission part are provided. A further third means serve to fix the secondary impeller in the second operating state. The primary impeller is preferably connected to the transmission input shaft in a rotationally fixed manner.
Die einzelnen Mittel sind auch hier vorzugsweise in Form von Schaltelementen, insbesondere von Lastschaltelementen ausgeführt. Die ersten und zweiten Mittel umfassen vorzugsweise Kupplungseinrichtungen, die dritten Mittel wenigstens eine Bremseinrichtung.Here too, the individual means are preferably designed in the form of switching elements, in particular power switching elements. The first and second means preferably comprise clutch devices, the third means at least one braking device.
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In dieser bevorzugten Ausführung zur Realisierung des zweiten Betriebszustandes entsprechend der zweiten Oärundvariante kann eine Einstellung des Bremsmomentes allein durch die Füllungsgradänderung im torusförmigen Arbeitsraum und Fessetzung des Sekundärschaufelrades erfolgen. Damit ist eine besonders schnelle Realisierung einer Abbremsung möglich.In this preferred embodiment for realizing the second operating state according to the second variant, the braking torque can be adjusted solely by changing the filling level in the toroidal working chamber and by fixing the secondary impeller. This enables particularly rapid braking.
Vorzugsweise sind die Beschaufelungen von Primär- und Sekundärschaufelrad derart geneigt ausgeführt, daß sich sowohl während des Anfahrvorganges als auch während des zweiten Betriebszustandes eine spießende Arbeitsweise der beiden Schaufelräder ergibt. Dies bedeutet die Erzeugung hoher Reaktionsmomente am Sekundärschaufelrad.Preferably, the blades of the primary and secondary impeller are inclined in such a way that both during the start-up process and during the second operating state, the two impellers work in a spiking manner. This means that high reaction torques are generated on the secondary impeller.
Eine andere theoretisch ebenfalls denkbare Möglichkeit zur AbbremsungAnother theoretically conceivable possibility for braking
5 entsprechend der zweiten Grundvariante besteht darin, die Drehrichtung des5 according to the second basic variant is to change the direction of rotation of the
Primärschaufelrades ebenfalls umzukehren, beispielsweise durch Einlegung des Rückwärtsganges. In diesem Fall ist jedoch eine Unterbrechung des Kraftflusses von der Antriebsmaschine zum Primärschaufelrad erforderlich, beispielsweise durch eine Abkoppelung der Getriebeeingangswelle von derprimary impeller, for example by engaging the reverse gear. In this case, however, an interruption of the power flow from the drive engine to the primary impeller is required, for example by decoupling the transmission input shaft from the
0 Antriebsmaschine.0 drive machine.
Die einzelnen Möglichkeiten zur An- und Entkopplung des Primär- und Sekundärschaufelrades an die Getriebeeingangswelle sowie zur Feststellung der einzelnen Schaufelräder gegenüber den ruhenden Getriebeteilen können mittels Lastschaltelementen realisiert werden. Dies gilt analog für die Realisierung der Gangstufen im mechanischen Getriebeteil. DieseThe individual options for coupling and decoupling the primary and secondary impeller to the transmission input shaft as well as for securing the individual impellers relative to the stationary transmission parts can be implemented using power shift elements. This applies analogously to the implementation of the gear stages in the mechanical transmission part. These
Lastschaltelemente sind vorzugsweise in Form von aneinander anpreßbaren Reibelementen, insbesondere in Lamellenbauart, ausgeführt. Andere Ausführungen sind denkbar. Die konkrete Auswahl der Art der Lastschaltelemente und deren Einsatz erfolgt jedoch in Abhängigkeit von den &iacgr;&ogr; Erfordernissen des Einsatzfalles und liegt im Ermessen des Fachmannes.Load switching elements are preferably designed in the form of friction elements that can be pressed against one another, in particular in a lamella design. Other designs are conceivable. The specific selection of the type of load switching elements and their use, however, depends on the requirements of the application and is at the discretion of the specialist.
Für die Ausführung des mechanischen Getriebeteiles sind eine Vielzahl von Varianten denkbar. Es besteht die Möglichkeit der Realisierung der einzelnen Gangstufen mittels Stirnradstufen und/oder Planetenradsätzen. Im einzelnen kommen beispielsweise sogenannte Ravigneaux-Planetenradsätze zum Einsatz. Vorzugsweise wird jedoch ein mechanischer Getriebeteil gewählt, welcher hinsichtlich seiner Baulänge relativ klein baut und trotzdem die Möglichkeit einer großen Drehzahl-Drehmomentenwandlung zuläßt. Eine bevorzugte Ausführung umfaßt wenigstens drei Planetenradsätze - einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz. Die einzelnen Planetenradsätze umfassen jeweils wenigstens ein Sonnenrad, ein Hohlrad, Planetenräder und einen Steg. Die Planetenradsätze sind miteinander gekoppelt. Jedem Planetenradsatz ist wenigstens ein Kupplungs- und/oder ein Bremselement zugeordnet. Die Betätigung der einzelnen Lastschaltelemente erfolgt in Abhängigkeit der aktuellen Fahrbedingungen und des Fahrerwunsches und wird vorzugsweise über eine Steuereinrichtung, beispielsweise die Fahrsteuerung gesteuert.A large number of variants are conceivable for the design of the mechanical gear part. It is possible to implement the individual gear stages using spur gear stages and/or planetary gear sets. In detail, so-called Ravigneaux planetary gear sets are used, for example. Preferably, however, a mechanical gear part is selected which is relatively small in terms of its length and nevertheless allows for a large speed-torque conversion. A preferred design comprises at least three planetary gear sets - a first, a second and a third planetary gear set. The individual planetary gear sets each comprise at least one sun gear, a ring gear, planetary gears and a carrier. The planetary gear sets are coupled to one another. At least one clutch and/or one brake element is assigned to each planetary gear set. The individual power shift elements are actuated depending on the current driving conditions and the driver's wishes and are preferably controlled by a control device, for example the drive control.
Der Betriebszustand "Bremsen" kann auch in wenigstens zwei 0 Teilbetriebszustände unterteilt werden, insbesondere wenn entsprechend derThe operating state "braking" can also be divided into at least two 0 partial operating states, in particular if, according to the
geschalteten Gangstufen beim Umschaltvorgang eine Vielzahl vonswitched gears during the switching process a variety of
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Lastschaltelementen in Eingriff oder außer Eingriff gebracht werden sollen. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, einen Teil der Lastschaltelemente betätigt zu lassen.Load switching elements are to be brought into engagement or disengaged. It is preferably provided that some of the load switching elements remain actuated.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, daß mehrere Betriebszustände mit einem Getriebekonzept realisiert werden können, welches lediglich einen hydraulischen Getriebeteil zur Leistungsübertragung aufweist. Durch die Zuordnung der Funktionen "Kuppeln" und "Bremsen" zu einem hydrodynamischen Bauelement wird Bauraum gespart. DesweiterenThe solution according to the invention offers the advantage that several operating states can be realized with a transmission concept that has only one hydraulic transmission part for power transmission. By assigning the "clutching" and "braking" functions to a hydrodynamic component, installation space is saved. Furthermore
&iacgr;&ogr; reiht sich dieses Konzept in den vorherrschenden Entwicklungstrend, welcher&iacgr;&ogr; this concept fits into the prevailing development trend, which
einen immer kleineren hydrodynamischen Anteil während des Betriebszustandes Fahren anstrebt, ein und dient damit der Reduzierung von Kraftstoff. Ein wesentlicher Vorteil besteht des weiteren darin, daß mit einem Getriebe bzw. einer Getriebekonfiguration mit sehr geringer Variantenzahl eine optimale Anpassung an unterschiedliche Motoren und Fahrzeuge hauptsächlich über eine Füllungsregelung des hydrodynamischen Getriebeelementes realisiert werden kann, d. h. das Getriebe kann universell über einen großen Leistungsbereich eingesetzt werden. Auch ist es möglich die Dämpfung von Schwingungen zu vereinfachen. Beim ständigen Anfahren und Bremsen, d. h. im Stop- and Go-Verkehr sind deutliche Reduzierungen in der Geräuschemission der Antriebsmaschine_vorhanden.an ever smaller hydrodynamic component during the driving operating state, and thus serves to reduce fuel. Another significant advantage is that with a gearbox or gearbox configuration with a very small number of variants, optimal adaptation to different engines and vehicles can be achieved mainly by controlling the filling of the hydrodynamic gear element, i.e. the gearbox can be used universally over a large power range. It is also possible to simplify the damping of vibrations. When constantly starting and braking, i.e. in stop-and-go traffic, there are significant reductions in the noise emissions of the drive engine.
Durch Steuerung der Füllung kann das Drehzahlverhalten einer jeden Antriebsmaschine, insbesondere einer jeden Verbrennungskraftmaschine,By controlling the filling, the speed behavior of any drive machine, especially any internal combustion engine,
5 beim Anfahren optimal hinsichtlich Geräusch und Abgas beeinflußt werden.5 can be optimally influenced with regard to noise and exhaust emissions when starting off.
Insbesondere im Betriebszustand Bremsen weist die Funktionszuordnung erhebliche Vorteile gegenüber den konventionellen Lösungen auf, welche im wesentlichen einen separaten Retarder hinter dem Getriebe vorsehen oder aber das Bremsmoment mit dem hydrodynamischen Wandler erzeugen. Mit der erfindungsgemäßen Lösung sind ausreichende konstante Bremsmomente bis zu kleinen Geschwindigkeiten hin möglich. Während des gesamtenParticularly in the braking operating state, the functional assignment has significant advantages over conventional solutions, which essentially provide a separate retarder behind the transmission or generate the braking torque with the hydrodynamic converter. With the solution according to the invention, sufficient constant braking torques are possible down to low speeds. During the entire
Betriebszustandes Bremsen sind keine Schaltungen erforderlich. Die Geräuschentwicklung im Betriebszustand Bremsen ist dadurch sehr gering. Bei Anpassungs- und Stopbremsungen bleibt der Motor ständig abgekoppelt und läuft im Leerlauf, erst bei Erreichen einer kritischen Oltemperatur wird der Motor zwecks besserer Wasserversorgung etwas hochgezogen, jedoch wird dies nur bei längeren Bergabfahrten erforderlich sein. Schnelle Reaktionszeiten beim Funktionswechsel werden vorzugsweise durch eine Speicherfüllung realisiert. Das hydrodynamische Bauelement benötigt eine geringere Ölfüllung als ein hydrodynamischer Wandler.No switching is required in the braking mode. The noise level in the braking mode is therefore very low. During adaptation and stop braking, the motor remains constantly disconnected and runs idle. Only when a critical oil temperature is reached is the motor revved up a little to improve the water supply, but this will only be necessary on longer downhill journeys. Fast reaction times when changing functions are preferably achieved by filling the accumulator. The hydrodynamic component requires a smaller oil filling than a hydrodynamic converter.
Während des Betriebszustandes Fahren ergeben sich keine Retarderverluste im Fahrbetrieb, da beide Schaufelräder - Primärschaufelrad und Sekundärschaufelrad vorzugsweise gemeinsam rotieren und der Retarder entleert ist.During the driving operating state, there are no retarder losses during driving operation, since both impellers - primary impeller and secondary impeller - preferably rotate together and the retarder is emptied.
Die erfindungsgemäß gestaltete Getriebebaueinheit zeichnet sich durch eine universelle Ersetzbarkeit, einen geringen Kraftstoffverbrauch, eine hohe Umweltverträglichkeit, geringe Herstellungskosten und eine hohe Lebensdauer aus. Die möglichen Fahr- und Bremsmomente sindThe gear unit designed according to the invention is characterized by universal replaceability, low fuel consumption, high environmental compatibility, low manufacturing costs and a long service life. The possible driving and braking torques are
0 entsprechend der Auslegung des hydrodynamischen Bauelementes0 according to the design of the hydrodynamic component
festgelegt. Die Kopplung mit den nachfolgenden mechanischen Getriebestufen ermöglicht eine hohe Spreizung und erlaubt den Einsatz in Stadt- und Überlandfahrzeugen. Das Getriebe liegt des weiteren innerhalb der Getriebekontur konventioneller Getriebevarianten.The coupling with the subsequent mechanical gear stages enables a high spread and allows use in urban and intercity vehicles. The transmission is also within the transmission contour of conventional transmission variants.
Der Anteil des hydraulischen Getriebeelementes an der zu übertragenden Leistung ist gegenüber konventionellen Lösungen verringert. Das hydrodynamische Getriebeelement mit den beiden Funktionen "Kuppeln" und "Bremsen" bietet die Möglichkeit, die Anfahrvorgang so zu gestalten, daß eineThe share of the hydraulic transmission element in the power to be transmitted is reduced compared to conventional solutions. The hydrodynamic transmission element with the two functions "clutching" and "braking" offers the possibility of designing the starting process in such a way that
0 optimale Funktion des Motors beim Hochlauf und im hydrodynamischen0 optimal function of the engine during start-up and in hydrodynamic
Bereich stattfindet. Bei den heute üblichen Wandlergetrieben wird derarea. In today's common torque converter transmissions, the
G 05529 / Voith Turbo GmbH & Co. KG/ Kuret la / AK/sp00100 / 13. Januar 1997G 05529 / Voith Turbo GmbH & Co. KG/ Kuret la / AK/sp00100 / 13 January 1997
Motorhochlauf durch die Wandlerwiderstände die von der Geometrie der Beschaufelung und vom Profildurchmesser des Wandlers abhängig sind, bestimmt. In der Regel erfolgt der Gleichgewichtszustand erst bei unnötig hohen Drehzahlen, was mit erhöhtem Kraftstoffverbrauch, Emissionen und höheren Motorgeräuschen verbunden ist. Beide sind heute jedoch wichtige Argumente bei der Entscheidung für ein Getriebe. Das bedeutet im einzelnen, daß das Getriebe im unteren Drehzahlbereich einen geringen Widerstand bildet, damit der Motor möglichst rasch aus diesem ungünstigen Bereich, d. h. der Erzeugung kleiner Momente und Rußbildung herauskommt. Die Regelung der Motordrehzahl erfolgt auf einem gewünschten Drehzahlniveau während der folgenden Beschleunigung des Fahrzeuges durch Füllungsteuerung der Kupplung. Durch die Wahl der geeigneten Übertragungsfähigkeit der Kupplung wird die Antriebsmaschine nahezu schlupffrei an die mechanische Übersetzung angekoppelt. Bei der Fahrt in den mechanischen Gängen läuft das hydrodynamische Getriebeelement im entleerten Zustand vorzugsweise gekoppelt um, das heißt es sind keinerlei Ventilationsverluste vorhanden.Engine start-up is determined by the converter resistances, which depend on the geometry of the blades and the profile diameter of the converter. As a rule, the equilibrium state only occurs at unnecessarily high speeds, which is associated with increased fuel consumption, emissions and higher engine noise. Both are, however, important arguments today when choosing a transmission. In detail, this means that the transmission creates little resistance in the lower speed range so that the engine comes out of this unfavorable range, i.e. the generation of small torques and soot formation, as quickly as possible. The engine speed is regulated at a desired speed level during the subsequent acceleration of the vehicle by controlling the filling of the clutch. By choosing the appropriate transmission capacity of the clutch, the drive engine is coupled to the mechanical transmission with almost no slip. When driving in the mechanical gears, the hydrodynamic transmission element rotates preferably coupled in the empty state, i.e. there are no ventilation losses.
Durch die Verwendung lediglich eines einzigen hydrodynamischen Getriebeelementes im Gesamtgetriebe können die Anzahl der möglichen Getriebevarianten gesenkt werden, da eine Anpassung an die verschiedenen Betriebszustande bereits durch eine Füllungsgradänderung erfolgen kann.By using only a single hydrodynamic transmission element in the overall transmission, the number of possible transmission variants can be reduced, since adaptation to the different operating conditions can be achieved simply by changing the filling level.
Im einzelnen ist dieses Konzept vor allem für Mehrganggetriebe, insbesondere bei Fünf- als auch Sechsganggetrieben anwendbar.In particular, this concept is particularly applicable to multi-speed transmissions, especially five- and six-speed transmissions.
Mit der Zuordnung der Funktionen "Kuppeln" und "Bremsen" zu einem hydrodynamischen Getriebeelement können nachfolgend genannte Eigenschaften erzielt werden. Die Anpassung der erforderlichen Momente 0 beim Fahren und Bremsen kann durch Füllungsregelung erfolgen. DieseBy assigning the functions "clutching" and "braking" to a hydrodynamic transmission element, the following properties can be achieved. The required torque 0 when driving and braking can be adjusted by filling control. This
ermöglicht einen weiten Stellbereich der Momente von null bis zu einemallows a wide range of torque adjustment from zero to a
Maximalmoment, ein gutes dynamisches Verhalten durch einen kleinvolumigen Strömungskreislauf und keine Einbuße bei Wiederholvorgängen durch vorrangiges Entleeiren des hydrodynamischen Getriebeelementes in einen Speicher.Maximum torque, good dynamic behavior due to a small-volume flow circuit and no loss in repeat processes due to priority emptying of the hydrodynamic gear element into a reservoir.
Die gute Umweltverträglichkeit wird durch geringere Geräusche beim Anfahren durch niedrige Motordrehzahl, geringere Geräusche durch Abkoppeln des Motors beim Bremsen, da der Motor mit Leerlauf bei allen Anpassungs- und Haltebremsungen umläuft, eine geringere Ölwechselmenge sowie längere Ölwechselintervalle durch kompletten Tausch der Ölmenge beim Ölwechsel und längere Ölwechselintervalle durch geringere Temperaturbelastung wegen großer umlaufender Ölmengen beim Bremsen und Anfahren realisiert. Desweiteren kann aufgrund der Auslegung des hydrodynamischen Getriebeelementes ein wesentlich größerer Bereich zur verschleißfreien Abbremsung realisiert werden.The good environmental compatibility is achieved through lower noise when starting due to low engine speed, lower noise due to the engine being disconnected when braking, as the engine runs at idle during all adaptation and holding braking, a lower oil change quantity as well as longer oil change intervals due to the complete exchange of the oil quantity when changing the oil and longer oil change intervals due to lower temperature stress due to large circulating oil quantities when braking and starting. Furthermore, due to the design of the hydrodynamic transmission element, a much larger range for wear-free braking can be achieved.
Während des Anfahrens besteht die Aufgabe, den Motor nach Erreichen seines vollen Motormomentes an das Getriebe anzukoppeln. Auf dem Weg zum Kupplungspunkt sollen die Getriebemomente möglichst niedrig sein, damit dieser für den Motor ungünstige Bereich möglichst schnell durchfahren werden kann. Das Anfahren gliedert sich somit in die beiden Bereiche:When starting off, the task is to couple the engine to the gearbox after it has reached its full engine torque. On the way to the coupling point, the gearbox torques should be as low as possible so that this area, which is unfavorable for the engine, can be passed through as quickly as possible. Starting off is therefore divided into two areas:
1. Hochlauf des Motors zum Kupplungspunkt1. Run-up of the engine to the coupling point
2. Regelverhalten nach Erreichen des Kupplungspunktes2. Control behaviour after reaching the coupling point
Um diese Eigenschaften zu erreichen gibt es mehrere Möglichkeiten:There are several ways to achieve these properties:
1. Regelung einer konstanten Füllung unabhängig von der Motordrehzahl1. Control of a constant filling independent of the engine speed
2. Drehzahlabhängige Regelung der Füllung2. Speed-dependent control of the filling
3. Einschieben einer gezielten Menge durch gesteuerte Einschaltzeit des Speichers3. Inserting a specific amount by controlling the switch-on time of the storage
Das Regelverhalten nach Erreichen des Kupplungspunktes zeichnet sich durch eine Drehzahlregelung des Motors aus.The control behavior after reaching the coupling point is characterized by a speed control of the engine.
Im erst genannten Fall richtet sich die Stärke der Füllung nach der gewünschten Übertragungsfähigkeit abgeleitet aus der Kennlinie der Antriebsmaschine. Durch eine entsprechende Vorgabe des Solldruckes besitzt das hydrodynamische Getriebeelement bei Leerlauf der Antriebsmaschine bereits die gewünschte Füllung, so daß beim Gasgeben der gewünschte Kupplungspunkt nahezu ohne Füllungsgradänderung erreicht wird. Das Primärschaufelrad muß dazu bei Erreichen der Leerlaufdrehzahl bereits angekoppelt sein.In the first case, the level of filling depends on the desired transmission capacity derived from the characteristics of the drive engine. By setting the target pressure accordingly, the hydrodynamic transmission element already has the desired level of filling when the drive engine is idling, so that when accelerating the desired coupling point is reached with almost no change in the level of filling. The primary impeller must therefore already be coupled when the idle speed is reached.
&iacgr;&ogr; Bei abgekoppelten Primärschaufelrad ergibt sich eine Vollfüllung des&iacgr;&ogr; When the primary impeller is disconnected, the
Arbeitsraumes, wobei die Möglichkeit besteht, daß sich die Füllung während des Hochlaufens auf den gewünschten Wert einstellt, indem das überschüssige Betriebsmittel ausgeschleudert würde.Working space, whereby it is possible for the filling to adjust to the desired value during start-up by throwing out the excess operating fluid.
Bei der drehzahlabhängigen Regelung der Füllung ist der Arbeitsraum des hydrodynamischen Getriebeelementes entleert. Erst bei entsprechender Vorgabe des Lastgebers und dem Erreichen einer bestimmten Drehzahl der Antriebsmaschine wird die gewünschte Füllung eingestellt. Die Primärschaufelradkupplung entsprechend einer Konfiguration zur Realisierung des Bremsvorganges entsprechend der ersten Grundvariante kann dazu betätigt oder freigegeben sein, wobei bei betätigter Primärschaufelradkupplung diese möglichst bald nach der Betätigung des Lastgebers oder nach dem Ende eines Bremssignales geschlossen werden sollte.With speed-dependent control of the filling, the working space of the hydrodynamic transmission element is emptied. The desired filling is only set when the load sensor specifies the appropriate setting and the drive machine reaches a certain speed. The primary impeller clutch can be activated or released for this purpose in accordance with a configuration for implementing the braking process in accordance with the first basic variant, whereby if the primary impeller clutch is activated, it should be closed as soon as possible after the load sensor is activated or after the end of a braking signal.
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Des weiteren besteht die Möglichkeit, eine gezielte Menge an Betriebsmittel durch eine Steuerung der Einschaltzeit des im Betriebsmittelversorgungssystem integrierten Speichers des hydrodynamischen Getriebeelementes in den Arbeitsraum einzulassen. Dazu 0 ist im Ausgangszustand der Arbeitsraum des hydrodynamischenFurthermore, it is possible to let a specific amount of operating fluid into the working area by controlling the switch-on time of the hydrodynamic gear element’s storage tank integrated in the operating fluid supply system. To do this, the working area of the hydrodynamic gear element is 0 in the initial state.
Getriebeelementes entleert. Bei Erreichen einer bestimmtenWhen a certain level is reached,
Antriebsmaschinendrehzahl und einer entsprechenden Vorgabe des Lastgebers wird eine motorspezifische Ölmenge durch den im Betriebsmittelversorgungssystem des hydrodynamischen Getriebeelementes integrierten Speicher in den Arbeitsraum eingeschoben. Die Primärschaufelradkupplung kann dabei betätigt oder freigegeben sein. ImDepending on the engine speed and the corresponding specification of the load sensor, an engine-specific amount of oil is pushed into the working chamber through the reservoir integrated in the operating fluid supply system of the hydrodynamic transmission element. The primary impeller clutch can be activated or released. In the
freigegebenen Zustand sollte diese jedoch möglichst bald nach Betätigung des Lastgebers oder nach Beendigung eines EJremssignales betätigt werden. Bei allen Haltevorgängen ist jedoch bei gewünschtem gleichen Ausgangszustand darauf zu achten, daß vor der Freigabe der &iacgr;&ogr; Primärschaufelradkupplung der Arbeitsraum des hydrodynamischenreleased state, however, it should be activated as soon as possible after actuation of the load sensor or after termination of an EJbrake signal. For all stopping processes, however, if the same initial state is desired, care must be taken that before the release of the &iacgr;&ogr; primary impeller clutch, the working space of the hydrodynamic
Getriebeelementes entleert werden kann.Gear element can be emptied.
Sobald der Kupplungspunkt erreicht ist, schaltet die Steuerung auf eine Drehzahlregelung der Antriebsmaschine um. Die Aktivierung des Speichers wird abgeschaltet. Sobald sich das Fahrzeug in Bewegung setzt und damit eine Drehzahlsteigerung des Sekundärschaufelrades erfolgt, nimmt aufgrund der Drehzahlregelung die Füllung des Arbeitsraumes des hydrodynamischen Getriebeelementes weiter zu und versucht den Motor auf der Kupplungsdrehzahl zu halten. Bei vollständig gefülltem Arbeitsraum ist dieAs soon as the coupling point is reached, the control system switches to a speed control of the drive engine. The activation of the accumulator is switched off. As soon as the vehicle starts moving and the speed of the secondary impeller increases, the filling of the working chamber of the hydrodynamic transmission element increases further due to the speed control and tries to keep the engine at the clutch speed. When the working chamber is completely filled, the
0 Anschlußdrehzahl der mechanischen Übersetzung dann annähernd erreicht.0 connection speed of the mechanical transmission is then approximately reached.
Durch das Schließen der Überbrückungskupplung zwischen Getriebeeingangswelle und Sekundärschaufelrad wird ohne eine nennenswerte Drehzahländerung der Antriebsmaschine diese mit der Abtriebsseite vollends synchronisiert und das Fahrzeug befindet sich in der ersten mechanischen Gangstufe.By closing the lock-up clutch between the transmission input shaft and the secondary impeller, the drive motor is fully synchronized with the output side without any significant change in speed and the vehicle is in the first mechanical gear.
Zur Dämpfung von Schwingungen während des Anfahvorganges ist ein -Dämpfungselement vorgesehen. Durch die rein hydraulische Anfahrstufe genügt eine einstufige Federcharakteristik dessen, d.h. das Dämpfungselement umfaßt wenigstens ein Federelement. Dieses ist vorzugsweise zwischen der Antriebsseite und der Mitnahme derA damping element is provided to dampen vibrations during the start-up process. Due to the purely hydraulic start-up stage, a single-stage spring characteristic is sufficient, i.e. the damping element comprises at least one spring element. This is preferably located between the drive side and the drive of the
Außenlamellen der Überbrückungskupplung angeordnet. Andere Möglichkeiten sind ebenfalls denkbar.Outer plates of the lock-up clutch are arranged. Other possibilities are also conceivable.
Es besteht auch die Möglichkeit, ein hydrodynamisches Getriebeelement, umfassend wenigstens ein Primär- und ein Sekundärschaufelrad als vormontierte Baugruppe mit einem Gehäuse zu erstellen. Dabei werden den einzelnen Schaufelrädern, insbesondere dem Primärschaufelrad, die Mittel zum Ankoppeln an eine antreibende Welle und zum Festsetzen unmittelbar zugeordnet und letztere am Gehäuse gelagert.It is also possible to create a hydrodynamic transmission element, comprising at least one primary and one secondary impeller as a pre-assembled assembly with a housing. The means for coupling to a driving shaft and for securing are directly assigned to the individual impellers, in particular the primary impeller, and the latter are mounted on the housing.
Aufgrund des guten Wirkungsgrades des hydrodynamischen Bauelementes, welcher auf jeden Fall besser als der eines hydrodynamischen Wandlers ist, kann das hydrodynamische Bauelement in den unteren Gangstufen aktiv bleiben. Das verbessert das Fahrverhalten und die Schaltübergänge durch die hydraulische weiche Anbindung des Motors beachtlich. Der Einsatz der Überbrückungskupplung kann abhängig von der Beschleunigung des Fahrzeuges erfolgen oder aber in den oberen Geschwindigkeitsbereich gelegt werden, wo der rein mechanische Betrieb keinerlei Probleme mehr bereitet.Due to the good efficiency of the hydrodynamic component, which is definitely better than that of a hydrodynamic converter, the hydrodynamic component can remain active in the lower gears. This significantly improves the driving behavior and gearshift transitions thanks to the smooth hydraulic connection of the engine. The use of the lock-up clutch can be dependent on the acceleration of the vehicle or can be placed in the upper speed range, where purely mechanical operation no longer causes any problems.
Bezüglich des Wechsels der verschiedenen Gangstufen gelten die gleichen Anforderungen wie ansonsten an Getriebe auch. Die Antriebsmaschine, insbesondere der Verbrennungsmotor muß durch die entsprechenden Schaltelemente möglichst direkt und ruckfrei auf die neue Anschlußdrehzahl gebracht werden. Hierzu wird mit einer leichten Überschneidung aus- bzw. eingeschaltet und der einzuschaltende Gang mit dem entsprechenden Druckhochlauf ausgestattet.When changing gears, the same requirements apply as for other transmissions. The drive unit, in particular the combustion engine, must be brought to the new connection speed as directly and smoothly as possible by the corresponding switching elements. To do this, switching on and off takes place with a slight overlap and the gear to be switched on is equipped with the corresponding pressure ramp.
Beim Schaltvorgang über eine Gruppe synchronisiert dann die Gruppenkupplung die Verbrennungskraftmaschine auf die entsprechende &ogr; Anschlußdrehzahl. Danach erfolgt zügig, ohne großen Druckaufbau, mit derWhen switching between groups, the group clutch synchronizes the combustion engine to the corresponding &ogr; connection speed. After that, the gearshift is carried out quickly, without a great build-up of pressure.
bekannten Überschneidung der Wechsel der Gangstufen. Dabei entstehenknown overlap of the gear changes. This creates
keine nennenswerten Auswirkungen auf den Abtrieb, weil nur geringe, getriebeinterne Massen in ihrer Drehzahl angepaßt werden.no significant impact on the output because only small, internal gear masses are adjusted in their speed.
Das Getriebe weist des weiteren über den gesamten Bereich einen guten Wirkungsgrad auf und bezüglich Schaltkomfort und Fahrverhalten sind keinerlei Rückschritte gegenüber den derzeit bekannten Getrieben zu verzeichnen. Während des Betriebszustandes "Fahren" wird das hydrodynamische Kupplungselement mit maximaler Füllung betrieben, hat dabei sehr wenig Schlupf und damit einen ausgezeichneten Wirkungsgrad,The transmission also has good efficiency across the entire range and there are no setbacks compared to currently known transmissions in terms of shifting comfort and driving behavior. During the "driving" operating mode, the hydrodynamic clutch element is operated with maximum filling, has very little slip and therefore excellent efficiency.
&iacgr;&ogr; der je nach Last und Drehzahl zwischen 90 und 99 % liegen kann. Diese&iacgr;&ogr; which can be between 90 and 99% depending on load and speed. This
Werte werden von keinem hydrodynamischen Wandler erreicht. Das hydrodynamische Bauelement, welches während des Anfahrvorganges als Kupplung arbeitet, kuppelt hart. Trotzdem bleibt es ein hydraulisches Übertragungselement mit all seinen Vorteilen, wie beispielsweise die Dämpfung von Schwingungen und die Minderung von Geräuschen. Bei allen darauffolgenden Schaltungen wird dann der Schlupf des hydrodynamischen Bauelementes vergrößert, das Kuppeln erfolgt weicher und erreicht Werte, welche mindestens dem Schlupf eines hydrodynamischen Wandlers entsprechen. Die Schaltung der einzelnen Gangstufen im erstenValues are not achieved by any hydrodynamic converter. The hydrodynamic component, which works as a clutch during the start-up process, engages hard. Nevertheless, it remains a hydraulic transmission element with all its advantages, such as damping vibrations and reducing noise. In all subsequent gear shifts, the slip of the hydrodynamic component is increased, the clutch is softer and reaches values that correspond at least to the slip of a hydrodynamic converter. The shifting of the individual gears in the first
0 Betriebszustand kann zügig erfolgen, der zwangsweise entstehende Schlupf0 operating state can be achieved quickly, the inevitable slip
kann in das hydrodynamische Bauelement verlegt werden und sodann durch Steigerung der Füllung wieder verringert werden. Damit können komfortable Übergänge bei gleichzeitiger Verringerung der Belastung der Schaltelemente zur Realisierung der einzelnen Gangstufen erzeugt werden.can be moved into the hydrodynamic component and then reduced again by increasing the filling. This allows comfortable transitions to be created while simultaneously reducing the load on the switching elements for the implementation of the individual gear steps.
Auch bei plötzlich auftretenden Lastwechseln kann der Schlupf des hydrodynamischen Bauelementes ebenfalls kurzzeitig erhöht werden, so daß sich eine hydraulische weiche Anbindung ergibt, außerdem ist die Abstützung im Schubbetrieb sehr gering. Der gefürchtete Lastwechselschlag dürfte dannEven in the event of sudden load changes, the slip of the hydrodynamic component can also be increased for a short time, resulting in a hydraulically soft connection, and the support in overrun mode is also very low. The dreaded load change shock should then
0 kein Thema sein. Hinzu kommt, daß die Kennlinie des verwendeten0 should not be an issue. In addition, the characteristic curve of the used
elastischen Dämpfers bessere Eigenschaften bei Lastwechseln besitzt. Daselastic damper has better properties during load changes. The
hydrodynamische Bauelement wird dann im Betriebszustand "Fahren" überbrückt, wenn die Schaltung der einzelnen Gangstufen im ersten Betriebszustand keine Einbuße im Schaltkomfort mehr verursacht. Diese Funktion wird durch entsprechende Steuerung der Füll- und Entleervorgänge gewährleistet.The hydrodynamic component is then bridged in the "driving" operating state when the switching of the individual gears in the first operating state no longer causes a loss in switching comfort. This function is ensured by appropriate control of the filling and emptying processes.
Des weiteren bietet die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe die Möglichkeit der Schaffung einer vormontierten hydrodynamischen Baugruppe entsprechend der Ansprüche 40 und 41.Furthermore, the solution to the problem according to the invention offers the possibility of creating a pre-assembled hydrodynamic assembly according to claims 40 and 41.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert.The solution according to the invention is explained below with reference to figures.
Figur 1 verdeutlicht schematisch in vereinfachter Darstellung dieFigure 1 shows a simplified schematic representation of the
Konfiguration einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäß gestalteten Getriebes zur Erzeugung desConfiguration of a preferred embodiment of a transmission designed according to the invention for generating the
Bremsmomentes nach der ersten Grund Variante; Figur 2 verdeutlicht ein Schaltschema zur Betätigung der einzelnenbraking torque according to the first basic variant; Figure 2 illustrates a circuit diagram for the operation of the individual
Lastschaltelemente eines Getriebes entsprechend Figur 1; Figur 3a verdeutlicht schematisch die Arbeitsweise des und 3b hydrodynamischen Getriebeelementes während desPower shift elements of a transmission according to Figure 1; Figure 3a and 3b illustrate schematically the operation of the hydrodynamic transmission element during the
Anfahrvorganges im ersten Betriebszustand und während desStarting process in the first operating state and during
zweiten Betriebszustandes;second operating state;
Figur 4 zeigt eine Anordnung eines Dämpfungsgliedes; Figur 5 verdeutlicht den Aufbau eines Dämpfungsgliedes; Figur 6 verdeutlicht schematisch in vereinfachter Darstellung dieFigure 4 shows an arrangement of an attenuator; Figure 5 illustrates the structure of an attenuator; Figure 6 illustrates schematically in a simplified representation the
Konfiguration einer bevorzugten Ausführung einesConfiguring a preferred version of a
erfindungsgemäß gestalteten Getriebes zur Erzeugung desinventively designed gear for generating the
Bremsmomentes nach der zweiten Grundvariante; Figur 7a verdeutlicht schematisch in vereinfachter Darstellung eine und 7b weitere Konfiguration eines erfindungsgemäß gestaltetenBraking torque according to the second basic variant; Figure 7a shows a simplified schematic representation of a and 7b shows a further configuration of an inventively designed
Getriebs zur Erzeugung des Bremsmomentes nach der erstenGearbox to generate the braking torque after the first
Grundvariante und das Schaltschema zur Betätigung der einzelnen Lastschaltelemente.Basic variant and the switching diagram for operating the individual load switching elements.
Die Figur 1 verdeutlicht schematisch anhand einer vereinfachten Darstellung eines Axialschnittes den Aufbau einer erfindungsgemäß gestalteten Getriebeeinheit 1 in einer bevorzugten Ausführung. Die Getriebeeinheit 1 weist eine Getriebeeingangswelle E und eine Getriebeausgangswelle A auf. Die Getriebeeinheit 1 umfaßt des weiteren einen ersten hydraulischen Getriebeteil 2 und einen zweiten mechanischenFigure 1 illustrates schematically, using a simplified representation of an axial section, the structure of a gear unit 1 designed according to the invention in a preferred embodiment. The gear unit 1 has a gear input shaft E and a gear output shaft A. The gear unit 1 further comprises a first hydraulic gear part 2 and a second mechanical
&iacgr;&ogr; Getriebeteil 3. Der erste hydraulische Getriebeteil 2 umfaßt ein&iacgr;&ogr; Transmission part 3. The first hydraulic transmission part 2 comprises a
hydrodynamisches Getriebeelement mit wenigstens zwei Schaufelrädern einem ersten Schaufelrad und einem zweiten Schaufelrad. Das erste Schaufelrad wird als Primärschaufelrad 4 und das zweite Schaufelrad als Sekundärschaufelrad 5 bezeichnet. Das Primärschaufelrad 4 und das Sekundärschaufelrad 5 bilden miteinander wenigstens einen torusförmigen Arbeitsraum 6, welcher mit Betriebsmittel befüllbar ist. Zu diesem Zweck ist dem torusförmigen Arbeitsraum 6 eine, hier im einzelnen nicht dargestellte Betriebsmittelversorgungseinheit zugeordnet. Der hydraulische Getriebeteil ist beim Einsatz des erfindungsgemäß gestalteten Getriebes in einem Fahrzeug in den zwei unterschiedlichen Betriebszuständen - einem ersten Betriebszustand, welcher als "Fahren", und einem zweiten Betriebszustand, welcher als "Bremsen" bezeichnet wird, jeweils als hydrodynamische Kupplung und als hydrodynamischer Retarder betreibbar. Dazu werden den einzelnen Schaufelrädern - dem Primärschaufelrad 4 und dem Sekundärschaufelrad 5, jeweils unterschiedliche Funktionen zugewiesen.hydrodynamic transmission element with at least two impellers, a first impeller and a second impeller. The first impeller is referred to as the primary impeller 4 and the second impeller as the secondary impeller 5. The primary impeller 4 and the secondary impeller 5 together form at least one toroidal working space 6, which can be filled with operating fluid. For this purpose, an operating fluid supply unit, not shown in detail here, is assigned to the toroidal working space 6. When the transmission designed according to the invention is used in a vehicle, the hydraulic transmission part can be operated in two different operating states - a first operating state, which is referred to as "driving", and a second operating state, which is referred to as "braking", respectively as a hydrodynamic clutch and as a hydrodynamic retarder. For this purpose, the individual impellers - the primary impeller 4 and the secondary impeller 5 - are each assigned different functions.
Während des ersten Betriebszustandes, insbesondere während des Anfahrvorganges, arbeitet das Primärschaufelrad 4 als sogenanntes Pumpenrad und das Sekundärschaufelrad 5 als Turbinenrad. Im zweiten Betriebszustand "Bremsen" wird dem Primärschaufelrad 4 die Funktion desDuring the first operating state, especially during the start-up process, the primary impeller 4 works as a so-called pump wheel and the secondary impeller 5 as a turbine wheel. In the second operating state "braking", the primary impeller 4 is assigned the function of
0 Statorschaufelrades eines hydrodynamischen Retarders zugewiesen. Das0 stator blade wheel of a hydrodynamic retarder. The
Sekundärschaufelrad 5 übernimmt dann die Funktion des Rotorschaufelrades.Secondary impeller 5 then takes over the function of the rotor impeller.
Zur Realisierung dieser Funktionen müssen entsprechende Mittel vorgesehen sein, welche eine Funktionszuordnung in der genannten Weise ermöglicht. Das Sekundärschaufelrad 5 ist über eine Verbindungswelle 7 ständig drehfest mit dem mechanischen Getriebeteil 3 verbunden. Die Verbindungswelle 7 ist über eine sogenannte Durchkupplung, welche auch als Überbrückungskupplung ÜK bezeichnet wird, mit der Getriebeeingangswelle E koppelbar. Über diese Kopplung ist damit auch das Sekundärschaufelrad 5 mit der Getriebeeingangswelle E verbindbar. Das Primärschaufelrad 4 ist mittels einer sogenanntenTo implement these functions, appropriate means must be provided that enable a functional assignment in the manner mentioned. The secondary impeller 5 is permanently connected to the mechanical transmission part 3 via a connecting shaft 7 in a rotationally fixed manner. The connecting shaft 7 can be coupled to the transmission input shaft E via a so-called through coupling, which is also referred to as a bridging clutch ÜK. The secondary impeller 5 can also be connected to the transmission input shaft E via this coupling. The primary impeller 4 is connected to the transmission input shaft E by means of a so-called
&iacgr;&ogr; Primärschaufelradkupplung PK mit der Getriebeeingangswelle E koppelbar.&iacgr;&ogr; Primary impeller clutch PK can be coupled to the transmission input shaft E.
Das Primärschaufelrad 4 ist vorzugsweise drehfest auf einer Verbindungswelle 8 angeordnet, wobei die Verbindungswelle 8 mit der Getriebeeingangswelle E durch die Primärschaufelradkupplung PK verbindbar ist. Der Verbindungswelle 8 ist ein Bremselement, welches hier als Primärschaufelradbremse PB bezeichnet wird, zugeordnet. Diese Primärschaufelradbremse PB ist gestellfest an einem ruhenden Getriebeteil, vorzugsweise am hier angedeuteten Getriebegehäuse 9 befestigt.The primary impeller 4 is preferably arranged in a rotationally fixed manner on a connecting shaft 8, wherein the connecting shaft 8 can be connected to the gearbox input shaft E by the primary impeller clutch PK. A braking element, which is referred to here as primary impeller brake PB, is assigned to the connecting shaft 8. This primary impeller brake PB is fixed to the frame on a stationary transmission part, preferably on the transmission housing 9 indicated here.
Das Sekundärschaufelrad 5 ist über die Verbindungsweg 7 mit dem zweiten mechanischen Getriebeteil 3 koppelbar. Der zweite mechanische Getriebeteil 3 umfaßt im dargestellten Fall drei Planetenradsätze, einen ersten Planetenradsatz PRI, einen zweiten Planeten radsatz PRM und einen dritten Planetenradsatz PRIII. Die einzelnen Planetenradsätze umfassen jeweils wenigstens ein erstes Sonnenrad - für den ersten Planetenradsatz PRI mit la, für den zweiten Planetenradsatz PRII mit Ha und für den dritten Planetenradsatz PRIII mit lila bezeichnet, ein Hohlrad, Planetenräder und einen Steg. Die Hohlräder der einzelnen Planetenradsätze sind hier für den ersten Planetenradsatz PRI mit Ib, für den zweiten Planetenradsatz PRM mit Nb und für den dritten Planetenradsatz PRIII mit INb bezeichnet. Den 0 Planetenrädern sind die Bezugsziffern für den ersten Planetenradsatz PR I Ic,The secondary impeller 5 can be coupled to the second mechanical transmission part 3 via the connecting path 7. In the case shown, the second mechanical transmission part 3 comprises three planetary gear sets, a first planetary gear set PRI, a second planetary gear set PRM and a third planetary gear set PRIII. The individual planetary gear sets each comprise at least one first sun gear - designated la for the first planetary gear set PRI, Ha for the second planetary gear set PRII and lila for the third planetary gear set PRIII, a ring gear, planetary gears and a web. The ring gears of the individual planetary gear sets are designated Ib for the first planetary gear set PRI, Nb for the second planetary gear set PRM and INb for the third planetary gear set PRIII. The 0 planetary gears are assigned the reference numbers for the first planetary gear set PR I Ic,
für den zweiten Planetenradsatz PRII lic und für den drittenfor the second planetary gear set PRII lic and for the third
Planetenradsatz PRIII IHc zugeordnet. Die Stege der einzelnen Planetenradsätze sind mit ld, Hd und IHd bezeichnet. Wenigstens ein erstes Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes IPRI, des zweiten Planetenradsatzes PRII und des dritten Planetenradsatzes PRIII sind miteinander über eine Verbindungswelle 10 verbunden. Vorzugsweise sind dazu diese Getriebeelemente drehfest auf der Verbindungswelle 10 angeordnet. Das erste Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes wird dabei vom Steg Id, des zweiten Planetenradsaizes PRM vom Hohlrad lib und des dritten Planetenradsatzes PRIII vom Sonnenrad lila gebildet. Ein weiteresPlanetary gear set PRIII IHc is assigned. The webs of the individual planetary gear sets are designated ld, Hd and IHd. At least a first gear element of the first planetary gear set IPRI, the second planetary gear set PRII and the third planetary gear set PRIII are connected to one another via a connecting shaft 10. Preferably, these gear elements are arranged on the connecting shaft 10 in a rotationally fixed manner. The first gear element of the first planetary gear set is formed by the web Id, of the second planetary gear set PRM by the ring gear lib and of the third planetary gear set PRIII by the sun gear lila. Another
&iacgr;&ogr; zweites Getriebeelement des ersten und des zweiten Planetenradsatzes PRI&iacgr;&ogr; second transmission element of the first and second planetary gear set PRI
beziehungsweise PRII sind ebenfalls miteinander gekoppelt. Die zweiten Getriebeelemente werden dabei im ersten Planetenradsatz PRI vom Sonnenrad la und im zweiten Planetenradsatz PRII vom Sonnenrad Ha gebildet. Dazu sind beide Sonnenräder - das Sonnenrad des ersten und des zweiten Planetenrades - vorzugsweise drehfest auf einer gemeinsamen Welle 11, welche als Hohlwelle ausgebildet sein kann, angeordnet. Die Verbindungswelle 7 zwischen dem hydraulischen Getriebeteil 2 und dem mechanischen Getriebeteil 3 ist über ein erstes Kupplungselement K1 mit dem ersten Planetenradsatz PRI koppelbar. Ein weiteres zweitesor PRII are also coupled to one another. The second gear elements are formed in the first planetary gear set PRI by the sun gear la and in the second planetary gear set PRII by the sun gear Ha. For this purpose, both sun gears - the sun gear of the first and second planetary gears - are preferably arranged in a rotationally fixed manner on a common shaft 11, which can be designed as a hollow shaft. The connecting shaft 7 between the hydraulic gear part 2 and the mechanical gear part 3 can be coupled to the first planetary gear set PRI via a first coupling element K1. A further second
0 Kupplungselement K2 ist der Verbindung, vorzugsweise der Verbindungswelle0 Coupling element K2 is the connection, preferably the connecting shaft
zwischen den beiden zweiten Getriebeelementen vom ersten Planetenradsatz PRI und zweiten Planetenradsatz PRII, welche jeweils von den Sonnenrädern la und Ha gebildet werden, wenigstens mittelbar zugeordnet.between the two second transmission elements of the first planetary gear set PRI and the second planetary gear set PRII, which are each formed by the sun gears la and Ha, at least indirectly assigned.
Ein zweites Getriebeelement des dritten Planetenradsatzes PR III wird vom Steg IHd gebildet. Der Steg IHd ist dabei drehfest mit der Getriebeausgangswelle A verbindbar. Vorzugsweise ist der Steg HId des dritten Planetenradsatzes PR III mit der Getriebeausgangswelle drehfestA second transmission element of the third planetary gear set PR III is formed by the web IHd. The web IHd can be connected in a rotationally fixed manner to the transmission output shaft A. Preferably, the web HId of the third planetary gear set PR III is rotationally fixed to the transmission output shaft
0 gekoppelt. Ein drittes Getriebeelement des dritten Planetenradsatzes PRIII0. A third transmission element of the third planetary gear set PRIII
wird vom Hohlrad IHb gebildet. Das Hohlrad IHb ist dabei über ein weiteresis formed by the ring gear IHb. The ring gear IHb is connected via a further
drittes Kupplungselement K3 drehfest mit dem Steg, und damit der Getriebeausgangswelle verbindbar.The third coupling element K3 can be connected in a rotationally fixed manner to the web and thus to the gearbox output shaft.
Jedem Planetenradsatz PRI, PRM beziehungsweise PRIII ist ein Bremselement zugeordnet. Ein erstes Bremselement &Bgr;&Iacgr; dient dabei dem Feststellen derEach planetary gear set PRI, PRM or PRIII is assigned a brake element. A first brake element &Bgr;&Iacgr; serves to lock the
Verbindung zwischen den beiden Sonnenrädern la und Ma der beiden Planetenradsätze PRI und PRII. Ein zweites Bremselement B2 dient dem Festsetzen eines dritten Getriebeelementes des zweiten Planetenradsatzes PRII, welches vom Steg Nd gebildet wird. Ein drittes &iacgr;&ogr; Bremselement B3 ist dem dritten Getriebeelement des drittenConnection between the two sun gears la and Ma of the two planetary gear sets PRI and PRII. A second brake element B2 is used to fix a third gear element of the second planetary gear set PRII, which is formed by the web Nd. A third &iacgr;&ogr; brake element B3 is connected to the third gear element of the third
Planetenradsatzes PRIII, welches vom Hohlrad IHb gebildet wird, zugeordnet.planetary gear set PRIII, which is formed by the ring gear IHb.
Die detaillierte konstruktive Ausführung für die oben beschriebene Anordnung liegt dabei im Ermessen des Fachmannes. Für die Realisierung einzelner Betriebszustände und Gangstufen kann die Zuordnung der einzelnen Kupplungs- und Bremselemente K beziehungsweise B zu den die einzelnen Getriebestufen realisierenden mechanischen Getriebebestandteilen entsprechend festgelegt werden. Auch die Gestaltung des mechanischen Getriebeteiles kann unterschiedlich ausgeführt sein. Im einzelnen sindThe detailed design for the arrangement described above is at the discretion of the specialist. For the implementation of individual operating states and gear stages, the assignment of the individual clutch and brake elements K and B to the mechanical transmission components implementing the individual gear stages can be determined accordingly. The design of the mechanical transmission part can also be carried out differently. In detail,
0 beispielsweise Schaltstufen in Form von Stirnradstufen, Planetenradstufen und0 for example, gear stages in the form of spur gear stages, planetary gear stages and
Kombinationen von beiden denkbar. Die einzelnen Bremselemente sind dabei vorzugsweise an ruhenden Bauteilen des Getriebes befestigt, vorzugsweise am Gehäuse beziehungsweise der Gehäusewand 9.Combinations of both are conceivable. The individual brake elements are preferably attached to stationary components of the gearbox, preferably to the housing or the housing wall 9.
Für die Gestaltung der einzelnen Lastschaltelemente, der Überbrückungskupplung ÜK, der Primärschaufelradkupplung PK, der Primärschaufel rad bremse PB, der einzelnen Kupplungselemente K und der einzelnen Bremselemente B sind verschiedene Varianten denkbar. Vorzugsweise in Reibscheibenbauweise, speziell in Lamellenbauart ausgeführt. Dem Fachmann stehen jedoch hier aus dem Stand der Technik ebenfalls eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Verfügung.Various variants are conceivable for the design of the individual power shift elements, the lock-up clutch ÜK, the primary vane wheel clutch PK, the primary vane wheel brake PB, the individual clutch elements K and the individual brake elements B. Preferably in a friction disc design, especially in a multi-disk design. However, the expert also has a variety of options available here based on the state of the art.
Die Figur 1 verdeutlicht eine bevorzugte Ausführung eines mechanischen Getriebeteiles einer Kombination mit dem mit Funktionsänderung betriebenen hydrodynamischen Getriebeelement. Andere Ausführungen des mechanischen Getriebeteiles sind denkbar.Figure 1 illustrates a preferred embodiment of a mechanical transmission part in combination with the hydrodynamic transmission element operated with a change in function. Other embodiments of the mechanical transmission part are conceivable.
Die Figur 2 zeigt eine Übersicht über die mit dem in der Figur 1 beschriebenen Getriebe verwirklichten Betriebszustände und der einzelnen Gangstufen. Wie bereits ausgeführt handelt es sich bei dem in der Figur 1Figure 2 shows an overview of the operating states and the individual gear stages achieved with the transmission described in Figure 1. As already explained, the transmission shown in Figure 1 is
&iacgr;&ogr; beschriebenen Getriebeeinheit um eine bevorzugte Ausführungsform, anhand&iacgr;&ogr; described gear unit is a preferred embodiment, based on
derer die Funktionsweise eines als hydrodynamische Kupplung oder als hydrodynamischer Retarder betreibbaren hydraulischen Getriebeteiles 2 dargestellt und erläutert werden soll. Im einzelnen werden die zwei Grund betriebszustände Fahren und Bremsen unterschieden. Der Betriebszustand Fahren umfaßt dabei im dargestellten Beispiel die Gangstufen 1 bis 6 sowie zwei Rückwärtsgänge. Der Betriebszustand Bremsen umfaßt zwei Bremsstufen - eine erste Bremsstufe und eine zweite Bremsstufe. Im ersten Gang des ersten Betriebszustandes, dem sogenannten Anfahrgang, ist die Primärschaufelradkupplung PK betätigt und verbindet damit die Getriebeeingangswelle E über die Verbindungswelle 8 mit dem Primärschaufelrad 4. Die Verbindung zwischen dem hydraulischen Getriebeteil 2 und dem mechanischen Getriebeteil 3 wird über das erste Kupplungselement K1 realisiert. Desweiteren sind das zweite und dritte Bremselement B2 und B3 betätigt. Die hydraulische Baueinheit 2, insbesondere der torusförmige Arbeitsraum 6 ist in diesem Zustand mit Betriebsmittel befüllt. Der Kraftfluß beziehungsweise die Leistungsübertragung erfordert dabei über die mit einer hier nicht dargestellten Antriebsmaschine wenigstens mittelbar koppelbare Getriebeeingangswelle E, die Primärschaufelradkupplung PK1 das Primärschaufelrad 4, das Sekundärschaufelrad 5 über das erste Kupplungselement K1, den ersten Planetenradsatz PRI, insbesondere das Hohlrad Ib des erstenwhich is intended to show and explain the functioning of a hydraulic transmission part 2 which can be operated as a hydrodynamic clutch or as a hydrodynamic retarder. In detail, a distinction is made between the two basic operating states of driving and braking. In the example shown, the driving operating state comprises gears 1 to 6 and two reverse gears. The braking operating state comprises two braking stages - a first braking stage and a second braking stage. In the first gear of the first operating state, the so-called starting gear, the primary impeller clutch PK is actuated and thus connects the transmission input shaft E to the primary impeller 4 via the connecting shaft 8. The connection between the hydraulic transmission part 2 and the mechanical transmission part 3 is implemented via the first clutch element K1. Furthermore, the second and third braking elements B2 and B3 are actuated. The hydraulic structural unit 2, in particular the toroidal working chamber 6, is filled with operating fluid in this state. The power flow or the power transmission requires the primary impeller 4, the secondary impeller 5 via the first clutch element K1, the first planetary gear set PRI, in particular the ring gear Ib of the first planetary gear set PRI, via the transmission input shaft E, which can be coupled at least indirectly to a drive machine not shown here, the primary impeller clutch PK 1 ,
Planetenradsatzes auf den Steg IHd des dritten Planetenradsatzes und damit die Getriebeausgangswelle A, welche wenigstens mittelbar mit einer anzutreibenden Einrichtung, beispielsweise den Rädern eines Fahrzeuges in Triebverbindung bringbar ist.planetary gear set onto the web IHd of the third planetary gear set and thus the transmission output shaft A, which can be brought into drive connection at least indirectly with a device to be driven, for example the wheels of a vehicle.
Das hydraulische Getriebeteil 2 arbeitet während des Anfahrvorganges als hydrodynamische Kupplung. Eine Befüllung erfolgt während der einzelnen Gangstufen im Betriebszustand Fahren nur während des Anfahrvorganges. Im Übergang in die zweite Gangstufe wird der hydraulische Getriebeteil 2,The hydraulic transmission part 2 works as a hydrodynamic clutch during the starting process. Filling takes place during the individual gear stages in the driving operating state only during the starting process. During the transition to the second gear stage, the hydraulic transmission part 2,
&iacgr;&ogr; insbesondere der torusförmige Arbeitsraum 6, entleert. Das erste&iacgr;&ogr; especially the toroidal working chamber 6, emptied. The first
Kupplungselement K1 sowie das dritte Bremselement B3 bleiben betätigt, desweiteren die Primärschaufelradkupplung PK. Das zweite Bremselement B2 wird gelöst und dafür das erste Bremselement B1 betätigt. Mit dieser Gangstufe kann die Überbrückungskupplung IJK, welche die Getriebeeingangswelle E mit dem Sekundärschaufelrad 5 beziehungsweise der Verbindungswelle 7 verbindet, betätigt oder aber freigegeben sein. Dies hängt davon ab, in wie weit die Funktion des hydraulischen Getriebeelementes 2 als hydrodynamische Kupplung in die zweite Gangstufe hineinreicht. In diesem Fall ist der Arbeitsraum 6 des hydraulischen Getriebeteiles 2 auch während der zweiten Gangstufe noch befüllt. Erfolgt jedoch eine Durchkupplung zwischen der Getriebeeingangswelle E und dem mechanischen Getriebeteil 3 ist der torusförmige Arbeitsraum 6 des hydraulischen Getriebeteils 2 entleert. Im diesem Fall erfolgt der Kraftfluß von der Getriebeeingangswelle E über die Überbrückungskupplung ÜK, der Verbindungswelle 7, dem ersten Kupplungselement K1 zum Hohlrad Ib des ersten Planetenradsatzes PRI, auf den Steg Id des ersten Planetenradsatzes über die Verbindungswelle 10 auf den Steg UId des dritten Planetenradsatzes PRIII und damit die Getriebeausgangswelle A.Clutch element K1 and the third brake element B3 remain activated, as does the primary impeller clutch PK. The second brake element B2 is released and the first brake element B1 is activated instead. With this gear, the lock-up clutch IJK, which connects the transmission input shaft E with the secondary impeller 5 or the connecting shaft 7, can be activated or released. This depends on the extent to which the function of the hydraulic transmission element 2 as a hydrodynamic clutch extends into the second gear. In this case, the working chamber 6 of the hydraulic transmission part 2 is still filled even during the second gear. However, if a through-coupling takes place between the transmission input shaft E and the mechanical transmission part 3, the toroidal working chamber 6 of the hydraulic transmission part 2 is emptied. In this case, the power flow occurs from the transmission input shaft E via the lock-up clutch ÜK, the connecting shaft 7, the first clutch element K1 to the ring gear Ib of the first planetary gear set PRI, to the web Id of the first planetary gear set via the connecting shaft 10 to the web UId of the third planetary gear set PRIII and thus the transmission output shaft A.
0 In dieser zweiten Gangstufe wird aufgrund der drehfesten Verbindung0 In this second gear stage, due to the torsion-proof connection
zwischen Sekundärschaufelrad 5 und Verbindungswelle 7 dieses mitbetween secondary impeller 5 and connecting shaft 7 this with
angetrieben. Dies hätte auch bei entleerten torusförmigen Arbeitsraum 6 Ventilationsverluste aufgrund der umgewälzten Luftmassen zwischen den beiden Schaufelrädern - dem Sekundärschaufelrad 5 und dem Primärschaufelrad 4 - zur Folge. Deshalb ist vorzugsweise während der gesamten Fahrstufen zusätzlich die Primärschaufelradkupplung PK betätigt.driven. Even if the toroidal working chamber 6 were emptied, this would result in ventilation losses due to the circulating air masses between the two impellers - the secondary impeller 5 and the primary impeller 4. Therefore, the primary impeller clutch PK is preferably also actuated during all driving stages.
Diese ermöglicht, daß das Primärschaufelrad 4 gemeinsam mit dem Sekundärschaufelrad 5 mit gleicher Geschwindigkeit beziehungsweise Drehzahl umläuft. Dadurch werden Ventilationsverluste der Leistungsübertragung aufgrund umgewälzter und abgebremster Luftmassen &iacgr;&ogr; zwischen beiden Schaufelrädern vermieden, und es sind keine zusätzlichenThis enables the primary impeller 4 to rotate together with the secondary impeller 5 at the same speed or rotational speed. This avoids ventilation losses in the power transmission due to circulated and braked air masses between the two impellers, and no additional
aufwendigen Einrichtungen, wie sie im Stand der Technik beispielsweise bei Retardem zur Vermeidung der Leistungsverluste erforderlich sind, von Nöten.complex equipment, such as is required in the current state of the art, for example in the case of retarders to avoid power losses, is necessary.
In der dritten Fahrstufe sind neben der Überbrückungskupplung ÜK und der Primärschaufelradkupplung PK das erste Kupplungselement K1, das zweite Kupplungselement K2 sowie das dritte Bremselement B3 betätigt. Alle anderen Lastschaltelemente befinden sich außer Eingriff. Der Kraftfluß erfolgt somit über die Getriebeeingangswelle E, die Überbrückungskupplung UK1 die Verbindungswelle 7 über das erste Kupplungselement K1 zum ersten Planetenradsatz PRI, insbesondere zum Hohlrad Ib des ersten Planetenradsatzes PRI. Ein weiterer Leistungsanteil wird über das zweite Kupplungselement K2 auf das Sonnenrad la des ersten Planetenradsatzes PRI übertragen. Die wiederum am Steg Id des ersten Planetenradsätze PRI zusammengeführten Leistungsanteile werden über den Steg IHd des dritten Planetenradsatzes PRIII auf die Getriebeausgangswelle A übertragen.In the third gear, in addition to the lock-up clutch ÜK and the primary impeller clutch PK, the first clutch element K1, the second clutch element K2 and the third brake element B3 are activated. All other powershift elements are disengaged. The power flow thus takes place via the transmission input shaft E, the lock-up clutch UK 1 , the connecting shaft 7 via the first clutch element K1 to the first planetary gear set PRI, in particular to the ring gear Ib of the first planetary gear set PRI. A further power component is transmitted via the second clutch element K2 to the sun gear la of the first planetary gear set PRI. The power components which in turn are brought together at the web Id of the first planetary gear set PRI are transmitted via the web IHd of the third planetary gear set PRIII to the transmission output shaft A.
In der vierten Gangstufe sind das erste Kupplungselement K1, das dritte Kupplungselement K3, die Überbrückungskupplung ÜK, die Primärschaufelradkupplung PK sowie das zweite Bremselement B2 betätigt.In the fourth gear, the first clutch element K1, the third clutch element K3, the lock-up clutch ÜK, the primary impeller clutch PK and the second brake element B2 are actuated.
Alle anderen Lastschaltelemente sind außer Eingriff. Mittels des zweitenAll other load switching elements are disengaged. Using the second
G 05529 / Voith Turbo GmbH & Co. KG/ Kuret la / AK/spOOIOO /13. Januar 1897G 05529 / Voith Turbo GmbH & Co. KG/ Kuret la / AK/spOOIOO /13 January 1897
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Bremselementes B2 wird der Steg Hd des zweiten Planetenradsatzes PRII festgestellt. Das Hohlrad HId des dritten Planetenradsatzes PRIII ist mit dem Steg des dritten Planetenradsatzes INd drehfest verbunden. Die Leistungsübertragung erfolgt damit von der Getriebeeingangswelle E über die Überbrückungskupplung L)K1 die Verbindungswelle 7, das ersteBraking element B2, the carrier Hd of the second planetary gear set PRII is locked. The ring gear HId of the third planetary gear set PRIII is connected to the carrier of the third planetary gear set INd in a rotationally fixed manner. The power is thus transmitted from the transmission input shaft E via the lock-up clutch L)K 1, the connecting shaft 7, the first
Kupplungselement K1 zum Hohlrad Ib des ersten Planetenradsatzes PRI, über den zweiten Planetenradsatz PRII, die Verbindungswelle 10 zu den Planetenrädern HIc des dritten Planetenradsatzes PRIII, welche den mit dem Hohlrad IHb gekoppelten Steg llld des dritten Planetenradsatzes PRIII zur &iacgr;&ogr; Getriebeausgangswelle A antreiben.Coupling element K1 to the ring gear Ib of the first planetary gear set PRI, via the second planetary gear set PRII, the connecting shaft 10 to the planetary gears HIc of the third planetary gear set PRIII, which drive the web llld of the third planetary gear set PRIII, coupled to the ring gear IHb, to the transmission output shaft A.
In der fünften Gangstufe werden lediglich das zweite Bremselement B2 gelöst und das erste Bremselement B1 betätigt. Dies bedeutet, daß die Verbindung zwischen dem ersten Planetenradsatz PRI und dem zweiten Planetenradsatz PRII, insbesondere die Verbindungswelle 11 festgestellt ist.In the fifth gear, only the second brake element B2 is released and the first brake element B1 is activated. This means that the connection between the first planetary gear set PRI and the second planetary gear set PRII, in particular the connecting shaft 11, is fixed.
Die Sonnenräder la und Ha der beiden Planetenradsätze PRI und PRII stehen somit still. Die Kraftübertragung selbst erfolgt wieder über die Eingangswelle E, die Überbrückungskupplung ÜK, die Verbindungswelle 7, das erste Kupplungselement K1, das Hohlrad Ib des ersten Planetenradsatzes PRI und von da über den Steg Id des ersten Planetenradsatzes PRI auf den Stege llld des dritten Planetenradsatzes PRIII und damit der Getriebeausgangswelle A.The sun gears la and Ha of the two planetary gear sets PRI and PRII are therefore stationary. The power transmission itself takes place again via the input shaft E, the lock-up clutch ÜK, the connecting shaft 7, the first clutch element K1, the ring gear Ib of the first planetary gear set PRI and from there via the web Id of the first planetary gear set PRI to the web llld of the third planetary gear set PRIII and thus the transmission output shaft A.
Die sechste Gangstufe unterscheidet sich von der fünften Gangstufe dadurch, daß alle drei Kupplungselemente K1, K2 sowie K3 betätigt, während alle Bremselemente gelöst sind.The sixth gear differs from the fifth gear in that all three clutch elements K1, K2 and K3 are actuated, while all brake elements are released.
Eine Drehrichtungsumkehr in den Rückwärtsgangstufen des ersten Betriebszustandes wird ebenfalls über bestimmte Kombinationen der 0 Betätigung der einzelnen Lastschaltelemente, das heißt der Kupplungs- undA reversal of the direction of rotation in the reverse gears of the first operating state is also achieved by certain combinations of 0 operation of the individual powershift elements, i.e. the clutch and
Bremselemente realisiert. Dazu sind im wesentlichen in einem erstenBrake elements are implemented. For this purpose, essentially in a first
Rückwärtsgang die Primärschaufelradkupplung PK, das zweite Bremselement B2, das zweite Kupplungselement K2 und das dritte Bremselement B3 betätigt. In einer zweiten Rückwärtsgangstufe sind das dritte Bremselement B3 gelöst und das dritte Kupplungselement betätigt. Das Freigeben und die Betätigung der einzelnen Kupplungs- und Bremselemente zur Realisierung der Rückwärtsgangstufen ermöglicht eine Drehrichtungsumkehr der Getriebeausgangswelle A.In reverse gear, the primary impeller clutch PK, the second brake element B2, the second clutch element K2 and the third brake element B3 are activated. In a second reverse gear stage, the third brake element B3 is released and the third clutch element is activated. The release and activation of the individual clutch and brake elements to implement the reverse gear stages enables the direction of rotation of the transmission output shaft A to be reversed.
Vorzugsweise bleiben hier entsprechend der einzelnen eingelegten &iacgr;&ogr; Gangstufen die auch als Gruppenkupplung und GruppenbremsePreferably, according to the individual engaged &iacgr;&ogr; gear stages, which also serve as group clutch and group brake
bezeichneten Lastschaltelemente K3 und B3 jeweils betätigt und es werden die anderen Brems- und Kupplungselemente freigegeben oder in Eingriff gebracht. Dadurch wird der Betriebszustand Bremsen in wenigstens 2 Teilbereiche unterteilt.The load switching elements K3 and B3 are each actuated and the other brake and clutch elements are released or engaged. This divides the braking operating state into at least 2 sub-areas.
Im zweiten Betriebszustand "Bremsen" wird der hydraulische, insbesondere hydrodynamische Getriebeteil 2 als Bremse betrieben. Die Funktion des Statorschaufelrades übernimmt dabei das Primärschaufelrad 4. Dieses wird mittels der Primärschaufelradbremse PB festgehalten. Mit dem in der Figur 1 dargestellten Getriebe lassen sich durch Einlegen der einzelnen Rückwärtsgangstufen im mechanischen Getriebeteil 3 im wesentlichen zwei Bremsstufen realisieren. In beiden Bremsstufen ist dazu die ÜK gelöst. Diese kann jedoch unter der Voraussetzung, daß die Antriebsmaschine vom Getriebe entkoppelt wird, betätigt bleiben.In the second operating state "braking", the hydraulic, in particular hydrodynamic, transmission part 2 is operated as a brake. The function of the stator impeller is taken over by the primary impeller 4. This is held in place by the primary impeller brake PB. With the transmission shown in Figure 1, two braking stages can essentially be achieved by engaging the individual reverse gears in the mechanical transmission part 3. In both braking stages, the overrunning clutch is released for this purpose. However, this can remain activated provided that the drive machine is decoupled from the transmission.
Zur Kopplung der Verbindungswelle 7 mit dem zweiten Getriebeteil 3 ist das erste Kupplungselement K1 betätigt. Desweiteren ist in einer ersten Bremsstufe das dritte Kupplungselement K3 geschlossen, das heißt daß Hohlrad IHb des dritten Planetenradsatzes PRiII ist drehfest mit dem Steg HId 0 des dritten Planetenradsatzes PRIII und damit der Getriebeausgangs welle ATo couple the connecting shaft 7 with the second transmission part 3, the first clutch element K1 is activated. Furthermore, in a first braking stage, the third clutch element K3 is closed, which means that ring gear IHb of the third planetary gear set PRiII is rotationally fixed to the web HId 0 of the third planetary gear set PRIII and thus to the transmission output shaft A
gekoppelt. In einer zweiten Bremsstufe ist das dritte Kupplungselement K3In a second braking stage, the third clutch element K3
• *• *
gelöst und das dritte Bremselement B3 betätigt. Das zweite Bremselement B2 ist ebenfalls in beiden Bremsstufen geschlossen, das heißt der Steg lld des zweiten Planetenradsatzes PRII steht still. .released and the third brake element B3 is activated. The second brake element B2 is also closed in both braking stages, i.e. the carrier lld of the second planetary gear set PRII is stationary. .
Das Sekundärschaufelrad 5 wird in diesem Betriebszustand aufgrund des Schiebebetriebes von der Getriebeausgangswelle A über die einzelnenIn this operating state, the secondary impeller 5 is driven by the transmission output shaft A via the individual
geschalteten Getriebeelemente des mechanischen Getriebeteiles angetrieben. Es übernimmt damit die Funktion des Rotorschaufelrades eines hydrodynamischen Retarders. Der Arbeitskreislauf im torusförmigen Arbeitsraum 6 weist einen entgegengesetzte Strömungsrichtung gegenüber &iacgr;&ogr; der im ersten Betriebszustand des hydraulischen Getriebeteiles beim Anfahrenswitched transmission elements of the mechanical transmission part. It thus takes on the function of the rotor blade wheel of a hydrodynamic retarder. The working circuit in the toroidal working chamber 6 has an opposite flow direction to &iacgr;&ogr; that in the first operating state of the hydraulic transmission part when starting
eingestellten Strömungsrichtung auf.set flow direction.
Im ersten Betriebszustand - "Fahren" -, insbesondere während des Anfahrvorganges arbeitet das hydraulische Getriebeelement 2 spießend. Bei Realisierung der Bremsstufen über die Rückwärtsgangstufen ist im zweiten Betriebszustand - "Bremsen" - die Betriebsweise aufgrund der Beschaufelung der Schaufelräder und geänderter Drehrichtung des Sekundärschaufelrades ebenfalls spießend.In the first operating state - "driving" -, especially during the start-up process, the hydraulic transmission element 2 operates in a spearing manner. When the braking stages are implemented via the reverse gear stages, in the second operating state - "braking" - the operating mode is also spearing due to the blading of the impellers and the changed direction of rotation of the secondary impeller.
In den Figuren 3a und 3b sind jeweils in einem Zylinderschnitt durch das hydraulische Getriebeteil 2, insbesondere die. beiden Schaufelräder - das Primärschaufelrad 4 und das Sekundärschaufelrad 5 - diese Arbeitsweisen vereinfacht schematisch verdeutlicht. Für gleiche Elemente sind gleiche Bezugszeichen verwendet.In Figures 3a and 3b, these working methods are illustrated in a simplified, schematic manner in a cylindrical section through the hydraulic transmission part 2, in particular the two impellers - the primary impeller 4 and the secondary impeller 5. The same reference numerals are used for the same elements.
Die Figur 3a verdeutlicht dabei die Arbeitsweise des hydrodynamischen Getriebeelementes während des Anfahrvorganges. Daraus wird ersichtlich, daß das Betriebsmittel vom Zwischenraum zweier benachbarter Schaufeln und 4.2 des von der Getriebeeingangswelle angetriebenen Primärschaufelrades 4 aufgrund von dessen Rotation an den Schaufelrückseiten der Schaufeln, hier zur Verdeutlichung 5.1 und 5.2 desFigure 3a illustrates the operation of the hydrodynamic gear element during the start-up process. This shows that the operating fluid from the space between two adjacent blades and 4.2 of the primary impeller 4 driven by the gear input shaft is guided to the rear sides of the blades due to its rotation, here for clarification 5.1 and 5.2 of the
Sekundärschaufelrades 5, umgelenkt wird, d.h. ein geschlossener Betriebsmittelkreislauf zwischen Primär- und Sekundärschaufelrad ausgebildet und dadurch Drehmoment übertragen wird. Diejse Arbeitsweise des Primärschaufelrades gegenüber dem Sekundärschaufelrad wird als "spießend" bezeichnet.Secondary impeller 5, is diverted, i.e. a closed operating fluid circuit is formed between the primary and secondary impeller and torque is thereby transmitted. This mode of operation of the primary impeller in relation to the secondary impeller is referred to as "spiked".
Auch im Betriebszustand Bremsen ist das hydrodynamische Getriebeelement mit Betriebsmittel befüllt. Aufgrund der schrägen Beschaufelung bildet sich dann ein geschlossener Kreislauf von Betriebsmittel zwischen dem in diesemEven in the braking operating state, the hydrodynamic transmission element is filled with operating fluid. Due to the inclined blading, a closed circuit of operating fluid is then formed between the
&iacgr;&ogr; Betriebszustand als Rotorschaufelrad fungierenden Sekundärschaufelrad und&iacgr;&ogr; operating state as rotor blade wheel acting secondary blade wheel and
dem als Statorschaufelrad fungierenden Primärschaufelrad aus. Das angetriebene Sekundärschaufelrad verwandelt die eingeleitete mechanische Energie bei gefülltem Kreislauf in Strömungsenergie, die am stehenden Primärschaufelrad in Wärmeenergie umgesetzt wird. Das Sekundärschaufelrad arbeitet gegenläufig bezogen auf den Anfahrvorgang.the primary impeller, which acts as the stator impeller. The driven secondary impeller converts the mechanical energy introduced into flow energy when the circuit is full, which is converted into heat energy at the stationary primary impeller. The secondary impeller works in the opposite direction to the start-up process.
In der Figur 3a ist die Arbeitsweise des hydraulischen Getriebeelementes 2 als Kupplung während des Anfahrvorganges und eventuell während eines ersten Teiles einer weiteren Gangstufe im ersten Betriebszustand "Fahren" dargestellt. In diesem Fall wird das Primärschaufelrad 4 von der Getriebeeingangswelle E angetrieben. Die Drehrichtung bestimmt sich dabei durch die mit der Getriebeeingangswelle entweder direkt gekoppelte Abtriebswelle einer Arbeitsmaschine oder aber durch vorgeschaltete Kraftübertragungselemente. Bei Rotation des Primärschaufelrades 4Figure 3a shows the operation of the hydraulic transmission element 2 as a clutch during the starting process and possibly during a first part of another gear in the first operating state "driving". In this case, the primary impeller 4 is driven by the transmission input shaft E. The direction of rotation is determined by the output shaft of a working machine that is either directly coupled to the transmission input shaft or by upstream power transmission elements. When the primary impeller 4 rotates
5 gegenüber dem Sekundärschaufelrad 5 steht die Beschaufelung derart5 opposite the secondary impeller 5, the blading is such
zueinander, daß das hydraulische Getriebeteil spießend arbeitet.to each other so that the hydraulic transmission part works in a spiking manner.
In der Figur 3b ist das hydraulische Getriebeteil 2 im Betriebszustand Bremsen bei Drehrichtungsumkehr des Sekundärschaufelrades dargestellt. InIn Figure 3b, the hydraulic transmission part 2 is shown in the operating state braking when the direction of rotation of the secondary impeller is reversed. In
0 diesem Betriebszustand ist das Primärschaufelrad 4 gegenüber dem Gehäuse0 In this operating state, the primary impeller 4 is opposite the housing
der Kupplung ortsfest und gestellfest und das Sekundärschaufelrad 5 wirdthe coupling is stationary and fixed to the frame and the secondary impeller 5 is
37""37""
über die Rückwärtsgangschaltstufen im mechanischen Getriebeteil von der Getriebeausgangswelle A angetrieben. Aufgrund des Austausches der Antriebsseiten zwischen den Betriebszustand en Fahren und Bremsen wird ein Arbeitskreislauf im torusförmigen Arbeitsraum 6 erzeugt, welcher im Bremsbetrieb entgegen dem im Kuppelbetrieb gerichtet ist. Die Betriebsweise beider Schaufelräder ist ebenfalls spießend.via the reverse gears in the mechanical transmission part from the transmission output shaft A. Due to the exchange of the drive sides between the operating states of driving and braking, a working circuit is generated in the toroidal working chamber 6, which in braking mode is directed opposite to that in coupling mode. The operating mode of both paddle wheels is also spiking.
Die abgewickelte Darstellung der Beschaufelung der beiden Schaufelräder in den Figuren 3a und 3b verdeutlicht die Neigung der einzelnenThe developed representation of the blading of the two impellers in Figures 3a and 3b illustrates the inclination of the individual
&iacgr;&ogr; Beschaufelungen gegenüber einer zwischen Primär- und Sekundärschaufelrad&iacgr;&ogr; blading compared to a primary and secondary impeller
in Einbaulage bildbaren Trennebene E1-.in the installation position formable parting plane E 1 -.
Figur 4 verdeutlicht anhand eines Ausschnittes aus einer Getriebedarstellung die Anordnung eines dem hydrodynamischen Bauelement vorgeschalteten Dämpfungselementes 21. Dieses ist vorzugsweise zwischen der Getriebeeingangsseite und der Mitnahme der Außenlamellen der Überbrückungskupplung LJK angeordnet.Figure 4 uses a section of a transmission diagram to illustrate the arrangement of a damping element 21 upstream of the hydrodynamic component. This is preferably arranged between the transmission input side and the drive of the outer plates of the lock-up clutch LJK.
In Figur 5 ist der Aufbau im einzelnen dargestellt. Das Dämpfungselement 21 0 ist scheibenförmig ausgebildet und weist eine Vielzahl von auf einemThe structure is shown in detail in Figure 5. The damping element 21 0 is disk-shaped and has a plurality of
bestimmten Durchmesser d in Umfangsrichtung anordenbaren Drehmomentstützen 22 und dazwischen angeordneten Energiespeichereinheiten in Form von Federelementen 23 auf.torque supports 22 of a certain diameter d that can be arranged in the circumferential direction and energy storage units in the form of spring elements 23 arranged therebetween.
5 Die Figur 6 verdeutlicht schematisch anhand einer vereinfachten Darstellung5 Figure 6 illustrates schematically using a simplified representation
eines Axialschnittes den Aufbau einer erfindungsgemäß gestalteten Getriebeeinheit 25 zur Erzeugung des Bremsmomentes nach der zweiten Grundvariante in einer bevorzugten Ausführung. Die Getriebeeinheit 25 weist eine Getriebeeingangswelle E, einean axial section of the structure of a gear unit 25 designed according to the invention for generating the braking torque according to the second basic variant in a preferred embodiment. The gear unit 25 has a gear input shaft E, a
0 Getriebeausgangswelle A, einen ersten hydraulischen Getriebeteil 26 und0 transmission output shaft A, a first hydraulic transmission part 26 and
einen zweiten mechanischen Getriebeteil 27 auf. Der erste hydraulischea second mechanical transmission part 27. The first hydraulic
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Getriebeteil 26 umfaßt ein hydrodynamisches Getriebeelement mit wenigstens zwei Schaufelrädern - einem Primärschaufelrad 28 und einem Sekundärschaufelrad 29. Das Primärschaufelrad 28 und das Sekundärschaufelrad 29 bilden miteinander wenigstens einen torusförmigen Arbeitsraum 30, welcher mit Betriebsmittel befüllbar ist. Zu diesem Zweck ist dem torusförmigen Arbeitsraum 30 eine, hier im einzelnen nicht dargestellte Betriebsmittelversorgungseinheit zugeordnet. Der hydraulische Getriebeteil ist beim Einsatz des erfindungsgemäß gestalteten Getriebes in einem Fahrzeug in den zwei unterschiedlichen Betriebszuständen - einem erstenThe transmission part 26 comprises a hydrodynamic transmission element with at least two impellers - a primary impeller 28 and a secondary impeller 29. The primary impeller 28 and the secondary impeller 29 together form at least one toroidal working space 30, which can be filled with operating fluid. For this purpose, a operating fluid supply unit, not shown in detail here, is assigned to the toroidal working space 30. The hydraulic transmission part is when the transmission designed according to the invention is used in a vehicle in two different operating states - a first
&iacgr;&ogr; Betriebszustand, welcher als "Fahren" und einem zweiten Betriebszustand,&iacgr;&ogr; operating state, which is called "driving" and a second operating state,
welcher als "Bremsen" bezeichnet wird, jeweils als hydrodynamische Kupplung und als hydrodynamischer Retarder betreibbar. Dazu werden den einzelnen Schaufelrädern 28 und 29 jeweils unterschiedliche Funktionen zugewiesen. Während des ersten Betriebszustandes, insbesondere während des Anfahrvorganges, arbeitet das Primärschaufelrad 28 als sogenanntes Pumpenrad und das Sekundärschaufelrad 29 als Turbinenrad. Im zweiten Betriebszustand "Bremsen" wird dem Sekundärschaufelrad 29 die Funktion des Statorschaufelrades eines hydrodynamischen Retarders zugewiesen. Das Primärschaufelrad 28 übernimmt dann die Funktion des Rotorschaufelrades.which is referred to as "braking", can be operated as a hydrodynamic clutch and as a hydrodynamic retarder. For this purpose, the individual impellers 28 and 29 are assigned different functions. During the first operating state, in particular during the start-up process, the primary impeller 28 works as a so-called pump wheel and the secondary impeller 29 as a turbine wheel. In the second operating state "braking", the secondary impeller 29 is assigned the function of the stator impeller of a hydrodynamic retarder. The primary impeller 28 then takes over the function of the rotor impeller.
Zur Realisierung dieser Funktionen müssen entsprechende Mittel vorgesehen sein, welche eine Funktionszuordnung in der genannten Weise ermöglicht. Das Primärschaufelrad 28 ist ständig drehfest mit der Getriebeeingangswelle E verbunden. Der zweite mechanische Getriebeteil 27 ist über eine sogenannte Durchkupplung, welche auch als Überbrückungskupplung ÜK bezeichnet wird, mit der Getriebeeingangswelle E koppelbar. Über diese Kopplung ist auch das Sekundärschaufelrad 29 mit der Getriebeeingangswelle E verbindbar. Das Sekundärschaufelrad 29 ist des weiteren mittels einer sogenannten Sekundärschaufelradkupplung TK mit dem mechanischen Getriebeteil 27,To implement these functions, appropriate means must be provided that enable a function assignment in the manner mentioned. The primary impeller 28 is permanently connected to the transmission input shaft E in a rotationally fixed manner. The second mechanical transmission part 27 can be coupled to the transmission input shaft E via a so-called through coupling, which is also referred to as a bridging clutch ÜK. The secondary impeller 29 can also be connected to the transmission input shaft E via this coupling. The secondary impeller 29 is also connected to the mechanical transmission part 27 by means of a so-called secondary impeller coupling TK.
0 insbesondere der Verbindungswelle 31 zwischen Überbrückungskupplung ÜK0 in particular the connecting shaft 31 between the lock-up clutch ÜK
und mechanischen Getriebeteil 27 koppelbar. Dem Sekundärschaufelrad 29and mechanical transmission part 27. The secondary impeller 29
ist ein Bremselement, welches hier als Sekundärschaufelradbremse TB bezeichnet wird, zugeordnet. Diese Sekundärschaufelrad bremse TB ist gestellfest an einem ruhenden Getriebeteil, vorzugsweise am hier angedeuteten Getriebegehäuse 32 befestigt.is assigned a braking element, which is referred to here as a secondary impeller brake TB. This secondary impeller brake TB is fixed to the frame on a stationary gear part, preferably on the gear housing 32 indicated here.
Der zweite mechanische Getriebeteil 27 umfaßt im dargestellten Fall analog zu der in Figur 1 dargestellten Getriebekonfiguration drei Planetenradsätze, einen ersten Planetenradsatz PRI1 einen zweiten Planetenradsatz PRM und einen dritten Planetenradsatz PRIII. Bezüglich des Aufbaus und der Zuordnung derIn the case shown, the second mechanical transmission part 27 comprises, analogously to the transmission configuration shown in Figure 1, three planetary gear sets, a first planetary gear set PRI 1, a second planetary gear set PRM and a third planetary gear set PRIII. Regarding the structure and assignment of the
&iacgr;&ogr; einzelnen Schaltelemente wird auf Ausführungen zum mechanischen&iacgr;&ogr; individual switching elements are based on designs for mechanical
Getriebeteil in Figur 1 verwiesen. Dies gilt analog auch für die Betätigung und das Lösen der einzelnen, den Getriebeelementen des mechanischen Getriebeteiles 27 zugeordneten Schaltelemente. Diesbezüglich kann ebenfalls auf die Ausführungen zur Konfiguration entsprechend Figur 1 verwiesen werden.Gear part in Figure 1. This also applies analogously to the actuation and release of the individual switching elements assigned to the gear elements of the mechanical gear part 27. In this regard, reference can also be made to the explanations for the configuration according to Figure 1.
Die Funktionsweise des hydrodynamischen Getriebeelementes läßt sich wie folgt beschreiben:The functionality of the hydrodynamic transmission element can be described as follows:
Im ersten Betriebszustand, während des Anfahrvorganges ist der torusförmige Arbeitsraum 30 befüllt. Die Überbrückungskupplung ÜK ist gelöst. Die Sekundärschaufelradkupplung TK ist betätigt Der Kraftfluß beziehungsweise die Leistungsübertragung erfolgt dabei über die mit einer hier nicht dargestellten Antriebsmaschine wenigstens mittelbar koppelbare Getriebeeingangswelle E1 das Primärschaufelrad 28, das Sekundärschaufelrad 29 über die Verbindungswelle 31 zum zweiten mechanischen Getriebeteil 27 und damit zur Ausgangswelle A.In the first operating state, during the start-up process, the toroidal working chamber 30 is filled. The lock-up clutch ÜK is released. The secondary impeller clutch TK is actuated. The power flow or the transmission of power takes place via the transmission input shaft E 1 , which can be coupled at least indirectly to a drive machine not shown here, the primary impeller 28, the secondary impeller 29 via the connecting shaft 31 to the second mechanical transmission part 27 and thus to the output shaft A.
Das hydraulische Getriebeteil 2 arbeitet während des Anfahrvorganges als hydrodynamische Kupplung. Eine Befüllung erfolgt während der einzelnen &ogr; Gangstufen im Betriebszustand Fahren im wesentlichen nur während desThe hydraulic transmission part 2 works as a hydrodynamic clutch during the starting process. Filling takes place during the individual &ogr; gear steps in the driving operating state essentially only during the
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Anfahrvorganges. Im Übergang in die zweite Gangstufe wird der hydraulische Getriebeteil 26, insbesondere der torusförmige Arbeitsraum 30, entleert. In den nachfolgenden Gangstufen ist die Überbrückungskupplung ÜK betätigt. Diese koppelt unter Umgehung des hydraulischen Getriebeteiles 26 die Getriebeeingangswelle E mit dem mechanischen Getriebeteil 27.Starting process. In the transition to the second gear, the hydraulic transmission part 26, in particular the toroidal working chamber 30, is emptied. In the subsequent gears, the lock-up clutch ÜK is activated. This couples the transmission input shaft E with the mechanical transmission part 27, bypassing the hydraulic transmission part 26.
Entsprechend der Betätigung und der Freigabe der einzelnen Lastschalteinrichtungen werden die Drehzahl- und das Drehmoment im mechanischen Getriebeteil 27 gewandelt.Depending on the actuation and release of the individual power shift devices, the speed and torque are converted in the mechanical transmission part 27.
&iacgr;&ogr; Im Bremsbetrieb tauschen die Schaufelräder ihre Funktion. Das&iacgr;&ogr; During braking, the paddle wheels change their function.
Sekundärschaufelrad 29 wird mittels der Sekundärschaufelradbremse TB gegenüber den ruhenden Getriebeteilen festgehalten und übernimmt somit die Funktion des Statorschaufelrades. Die Sekundärschaufelradkupplung TK ist gelöst. Die Überbrückungskupplung UK bleibt betätigt und das Primärschaufelrad 28 wird in gleicher Drehrichtung wie während des Anfahrvorganges von der Abtriebsseite, insbesondere der Getriebeausgangswelle A entsprechend der im mechanischen Getriebeteil geschalteten Stufen angetrieben. Die mechanischen Gangstufen bleiben eingelegt.Secondary impeller 29 is held in place by the secondary impeller brake TB in relation to the stationary transmission parts and thus takes over the function of the stator impeller. The secondary impeller clutch TK is released. The lock-up clutch UK remains actuated and the primary impeller 28 is driven in the same direction of rotation as during the start-up process from the output side, in particular the transmission output shaft A, in accordance with the stages switched in the mechanical transmission part. The mechanical gear stages remain engaged.
Bei schräg ausgeführter Beschaufelung der einzelnen Schaufelräder, sind die einzelnen Schaufeln derart in Richtung des Schaufelgrundes geneigt angeordnet, daß sowohl im Kuppelbetrieb während des ersten Betriebszustandes als auch im Bremsbetrieb, d.h. im zweiten Betriebszustand das hydraulische Getriebeteil 26 bei gleichbleibender Strömungsrichtung des Betriebsmittels im torusförmigen Arbeitsraum spießend arbeitet.If the individual impellers are blading at an angle, the individual blades are arranged so as to be inclined in the direction of the blade base that both in coupling operation during the first operating state and in braking operation, i.e. in the second operating state, the hydraulic transmission part 26 works in a spiking manner with the flow direction of the operating medium remaining constant in the toroidal working space.
Die Figur 7a verdeutlicht schematisch in vereinfachter Darstellung eine weitere Figuration eines erfindungsgemäß gestalteten Getriebes zur Erzeugung des Bremsmomentes nach der ersten Grundvariante. Wesentliche Unterschiede gegenüber dem in der Figur 1 dargestellten Getriebeaufbau bestehen in derFigure 7a shows a simplified schematic representation of another figuration of a gear designed according to the invention for generating the braking torque according to the first basic variant. The main differences compared to the gear structure shown in Figure 1 are the
Anbindung der hydrodynamischen Kupplung bzw. des hydrodynamischen Retarders im Getriebe, weshalb lediglich auch nur diese Anbindungsmöglichkeit im einzelnen dargestellt ist.Connection of the hydrodynamic clutch or the hydrodynamic retarder in the transmission, which is why only this connection option is shown in detail.
Die Figur 7a verdeutlicht eine Getriebebaueinheit 40, umfassend einen ersten hydraulischen Getriebeteil 41 und einen zweiten mechanischen Getriebeteil 42. Die Getriebeeinheit 40 weist des weiteren eine Getriebeeingangswelle E und eine Getriebeausgangswelle A auf. Der erste hydraulische Getriebeteil 41 umfaßt ein hydrodynamisches GetriebeelementFigure 7a illustrates a transmission unit 40 comprising a first hydraulic transmission part 41 and a second mechanical transmission part 42. The transmission unit 40 further comprises a transmission input shaft E and a transmission output shaft A. The first hydraulic transmission part 41 comprises a hydrodynamic transmission element
&iacgr;&ogr; mit wenigstens zwei Schaufelrädern - einem ersten Schaufelrad und einem&iacgr;&ogr; with at least two paddle wheels - a first paddle wheel and a
zweiten Schaufelrad. Das erste Schaufelrad wird als Primärschaufelrad 43, das zweite Schaufelrad als Sekundärschaufelrad 44 bezeichnet. Das Primärschaufelrad 43 und das Sekundärschaufelrad 44 bilden miteinander wenigstens einen torusförmigen Arbeitsraum 45. Dieser ist mit Betriebsmittel befüllbar. Zu diesem Zweck ist im torusförmigen Arbeitsraum 45 eine, hier im einzelnen nicht dargestellte, Betriebsmittelversorgungseinheit zugeordnet. Der hydraulische Getriebeteil 41 ist beim Einsatz des erfindungsgemäß gestalteten Getriebes in einem Fahrzeug in den zwei unterschiedlichen Betriebszuständen - einem ersten Betriebszustand, welcher als Fahren, und einem zweiten Betriebszustand, welcher als Bremsen bezeichnet wird, jeweils als hydrodynamische Kupplung und als hydrodynamischer Retarder betreibbar. Dazu werden den einzelnen Schaufelrädern - dem Primärschaufelrad 43 und dem Sekundärschaufelrad 44 - jeweils unterschiedliche Funktionen zugewiesen. Während des ersten Betriebszustandes, insbesondere während des Anfahrvorganges, arbeitet das Primärschaufelrad 43 als sogenanntes Pumpenrad und das Sekundärschaufelrad 44 als Turbinenrad. Im zweiten Betriebszustand Bremsen wird dem Primärschaufelrad 43 die Funktion des Statorschaufelrades eines hydrodynamischen Retarders zugewiesen. Das Sekundärschaufelrad 44 übernimmt dann die Funktion dessecond impeller. The first impeller is referred to as the primary impeller 43, the second impeller as the secondary impeller 44. The primary impeller 43 and the secondary impeller 44 together form at least one toroidal working space 45. This can be filled with operating fluid. For this purpose, an operating fluid supply unit, not shown in detail here, is assigned to the toroidal working space 45. When the transmission designed according to the invention is used in a vehicle, the hydraulic transmission part 41 can be operated in two different operating states - a first operating state, which is referred to as driving, and a second operating state, which is referred to as braking, as a hydrodynamic clutch and as a hydrodynamic retarder. For this purpose, the individual impellers - the primary impeller 43 and the secondary impeller 44 - are each assigned different functions. During the first operating state, especially during the start-up process, the primary impeller 43 works as a so-called pump wheel and the secondary impeller 44 as a turbine wheel. In the second operating state, braking, the primary impeller 43 is assigned the function of the stator impeller of a hydrodynamic retarder. The secondary impeller 44 then takes over the function of the
&ogr; Rotorschaufelrades. Zur Realisierung dieser Funktionen müssen&ogr; rotor blade wheel. To realize these functions,
entsprechende Mittel vorgesehen sein, welche eine Funktionszuordnung inAppropriate means should be provided to ensure functional allocation in
der genannten Weise ermöglichen. Konstruktiv ist dazu das Sekundärschaufelrad 44 drehfest mit dem mechanischen Getriebeteil 42 koppelbar. Die Kopplung erfolgt dabei wahlweise über zwei Kupplungseinrichtungen, eine erste Kupplungseinrichtung 46 und eine zweite Kupplungseinrichtung 47. Die Kupplungseinrichtung 46 ermöglicht dabei die Verbindung zwischen Sekundärschaufelrad 44 und dem mechanischen Getriebeteil 42 über einen ersten Verbindungszweig 48, die Kupplungseinrichtung 47 ermöglicht die mechanische Kopplung zwischen dem Sekundärschaufelrad 44 und dem mechanischen Getriebeteil 42 überin the manner mentioned. In terms of construction, the secondary impeller 44 can be coupled to the mechanical transmission part 42 in a rotationally fixed manner. The coupling is optionally carried out via two coupling devices, a first coupling device 46 and a second coupling device 47. The coupling device 46 enables the connection between the secondary impeller 44 and the mechanical transmission part 42 via a first connecting branch 48, the coupling device 47 enables the mechanical coupling between the secondary impeller 44 and the mechanical transmission part 42 via
&iacgr;&ogr; einen zweiten Verbindungszweig 49. Beide Verbindungszweige können jeweils&iacgr;&ogr; a second connection branch 49. Both connection branches can each
mit dem gleichen Getriebeelement des mechanischen Getriebeteils 42 oder aber mit unterschiedlichen Getriebeelementen des mechanischen Getriebeteils 42 gekoppelt sein. Entscheidend dafür ist der Aufbau des mechanischen Getriebeteiles. Es ist lediglich sicherzustellen, daß durch die entsprechende Betätigung der Kupplungs- und Bremselemente im mechanischen Getriebeteil eine Drehrichtungsumkehr des Abtriebes zur Realisierung wenigstens eines Rückwärtsganges möglich ist.be coupled with the same gear element of the mechanical gear part 42 or with different gear elements of the mechanical gear part 42. The decisive factor here is the structure of the mechanical gear part. It is only necessary to ensure that the direction of rotation of the output can be reversed to achieve at least one reverse gear by actuating the clutch and brake elements in the mechanical gear part accordingly.
Es sind erste Mittel vorgesehen, mittels welcher das Primärschaufelrad über 0 einen Teilbereich des ersten Betriebszustandes an die GetriebeeingangswelleFirst means are provided by which the primary impeller can be connected to the transmission input shaft via 0 a partial range of the first operating state
wenigstens mittelbar ankoppelbar ist. Das erste Mittel ist dabei eine im Primärschaufelrad zugeordnete Kupplungseinrichtung PK. Des weiteren sind zweite Mittel vorgesehen, mittels welchen die Getriebeeingangswelle E mit dem mechanischen Getriebeteil 42 unter Umgehung des Sekundärschaufelrades 44 koppelbar ist. Das zweite Mittel umfaßt dabei eine Kupplungseinrichtung in Form einer Überbrückungskupplung ÜK. Die Getriebeeinheit umfaßt des weiteren dritte Mittel, welche in einem zweiten Betriebszustand, welcher als Bremsen bezeichnet wird, das Primärschaufelrad 43 gegenüber den feststehenden Getriebeteilen festhält und abstützt. Dieses dritte Mittel ist als Primärschaufelradbremse PB ausgeführt.can be coupled at least indirectly. The first means is a clutch device PK assigned to the primary impeller. Furthermore, second means are provided by means of which the transmission input shaft E can be coupled to the mechanical transmission part 42, bypassing the secondary impeller 44. The second means comprises a clutch device in the form of a lock-up clutch ÜK. The transmission unit also comprises third means which, in a second operating state, which is referred to as braking, holds and supports the primary impeller 43 against the stationary transmission parts. This third means is designed as a primary impeller brake PB.
Der mechanische Getriebeteil 42 kann unterschiedlich ausgeführt sein. Beispielsweise ist es denkbar, daß der mechanische Getriebeteil 42 analog dem in der Figur 1 beschriebenen ausgeführt ist. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, im einzelnen können verschiedene Kombinationen von Planetenradsätzen und Stimradstufen eingesetzt werden.The mechanical transmission part 42 can be designed in different ways. For example, it is conceivable that the mechanical transmission part 42 is designed in a similar way to that described in Figure 1. However, this is not absolutely necessary; in detail, different combinations of planetary gear sets and spur gear stages can be used.
Die konstruktive Ausführung entsprechend der Figur 7a ermöglicht es, das im mechanischen Fahrbereich beide Schaufelräder - das Primärschaufelrad und das Sekundärschaufelrad 44 - von der Getriebeeingangswelle E bzw. &iacgr;&ogr; dem mechanischen Getriebeteil 42 entkoppelt sind und somit keinerleiThe structural design according to Figure 7a makes it possible for both impellers - the primary impeller and the secondary impeller 44 - to be decoupled from the transmission input shaft E or the mechanical transmission part 42 in the mechanical driving range and thus to avoid any
Leerlaufverluste in diesem Fahrbereich entstehen.Idling losses occur in this driving range.
Figur 7b zeigt eine Übersicht über die mit dem in der Figur 7a beschriebenen Getriebe verwirklichten Betriebszustande. Diese Ausführung stellt eine bezüglich der Anbindung des hydraulischen Getriebeteiis 41 bevorzugte Ausführung des Getriebes dar.Figure 7b shows an overview of the operating states achieved with the gearbox described in Figure 7a. This design represents a preferred version of the gearbox with regard to the connection of the hydraulic gearbox part 41.
Das hydraulische Getriebeteil 41 arbeitet während des Anfahrvorganges als hydrodynamische Kupplung. Eine Befüllung erfolgt während der einzelnenThe hydraulic transmission part 41 works as a hydrodynamic clutch during the start-up process. Filling takes place during the individual
0 Gangstufe im Betriebszustand Fahren vorzugsweise nur während des0 gear position in operating state Driving preferably only during
Anfahrvorganges. In diesem Fall ist die Primärschaufelradkupplung PK betätigt und die Überbrückungskupplung ÜK zwischen der Getriebeeingangswelle E und dem mechanischen Getriebeteil 42 ist gelöst. Das Sekundärschaufelrad ist in diesem Fall über das erste Kupplungselement 46 mit dem mechanischen Getriebeteil über den Verbindungszweig 48 gekoppelt.Starting process. In this case, the primary impeller clutch PK is activated and the lock-up clutch ÜK between the transmission input shaft E and the mechanical transmission part 42 is released. The secondary impeller is in this case coupled via the first clutch element 46 to the mechanical transmission part via the connecting branch 48.
Vorzugsweise ist die Beschaufelung der beiden Schaufelräder 43 und gegenüber der Trennebene geneigt ausgeführt. Die Schaufelneigung ist dabei derart ausgerichtet, daß während des Anfahrvorganges das Primärschaufelrad 43 und das Sekundärschaufelrad 44 im spießenden BetriebPreferably, the blading of the two impellers 43 and is inclined relative to the separation plane. The blade inclination is aligned in such a way that during the start-up process the primary impeller 43 and the secondary impeller 44 in spearing operation
• ··
• ··
arbeiten, d. h. das Drehmoment vom Primärschaufelrad 43 zum Sekundärschaufelrad 44 übertragen wird.work, i.e. the torque is transferred from the primary impeller 43 to the secondary impeller 44.
Im mechanischen Fahrbereich ist das hydrodynamische Getriebeelement 41 geleert, die Überbrückungskupplung ÜK ist eingelegt und verbindet damit die Getriebeeingangswelle E mit dem mechanischen Getriebeteil 42. Das hydrodynamische Getriebeelement 41 wird in diesem Fall gänzlich umgangen, das bedeutet, daß beide Schaufelräder - das Primärschaufelrad 43 und das Sekundärschaufelrad 44 nicht mit umlaufen und daher keineIn the mechanical driving range, the hydrodynamic transmission element 41 is emptied, the lock-up clutch ÜK is engaged and thus connects the transmission input shaft E with the mechanical transmission part 42. The hydrodynamic transmission element 41 is completely bypassed in this case, which means that both impellers - the primary impeller 43 and the secondary impeller 44 - do not rotate and therefore no
Ventilationsverluste zu erwarten sind. Die einzelnen Gangstufen werden durch Betätigung und Lösung der einzelnen Lastschaltelemente im mechanischen Getriebeteil 42 realisiert.Ventilation losses are to be expected. The individual gear stages are realized by activating and releasing the individual power shift elements in the mechanical transmission part 42.
Die Realisierung des Rückwärtsganges erfolgt durch entsprechende Betätigung der einzelnen Lastschaltelemente im mechanischen Getriebeteil und wird hauptsächlich über das hydraulische Fahrelement, d. h. das hydraulische Getriebelement 41 realisiert. Zu diesem Zweck ist dabei die Primärschaufelradkupplung PK geschaltet und das Sekundärschaufelrad ist über die zweite Kupplungseinrichtung 47 mit dem mechanischen Getriebeteil 42 über den Verbindungszweig 49 gekoppelt. Im einfachsten Fall wird über den Verbindungszweig 49 eine Verbindung zwischen dem Sekundärschaufelrad 44 und einer Umkehrschaltstufe im mechanischen Getriebeteil 42 realisiert. Eine entsprechende Betätigung der einzelnen Lastschaltelemente im mechanischen Getriebeteil 42, welche eine Umkehrung der Drehrichtung an der Getriebeausgangswelle ermöglichen, ist ebenfalls denkbar.The reverse gear is implemented by appropriately operating the individual power shift elements in the mechanical transmission part and is implemented primarily via the hydraulic drive element, i.e. the hydraulic transmission element 41. For this purpose, the primary impeller clutch PK is switched and the secondary impeller is coupled to the mechanical transmission part 42 via the second clutch device 47 via the connecting branch 49. In the simplest case, a connection between the secondary impeller 44 and a reversing gear in the mechanical transmission part 42 is implemented via the connecting branch 49. A corresponding operation of the individual power shift elements in the mechanical transmission part 42, which enable a reversal of the direction of rotation on the transmission output shaft, is also conceivable.
Für den Bremsvorgang bestehen auch hier zwei Möglichkeiten. Das Primärschaufelrad 43 übernimmt dabei jedoch auf jeden Fall die Funktion des 0 Statorschaufelrades, in dem dieses gegenüber den ruhenden GetriebeteilenThere are two possibilities for the braking process. However, the primary impeller 43 always takes over the function of the 0 stator impeller, in that it is
festgesetzt und abgestützt wird. Zur Realisierung der Funktionsänderungfixed and supported. To implement the functional change
zwischen Leistungsübertragung und Bremsen entsprechend dieser Grundvariante sind im wesentlichen die nachfolgend genannten Möglichkeiten denkbar. Das Sekundärschaufelrad 44 wird entweder über den Abtrieb, d. h. von Seiten der Getriebeausgangswelle A mit gleicher Drehrichtung bei möglicher Verbindung zwischen dem mechanischen Getriebeteil 42 und der Getriebeeingangswelle E oder aber von Seiten des Abtriebes, d. h. der Getriebeausgangswelle A bei gelöster Verbindung zwischen Sekundärschaufelrad und Getriebeeingangswelle mit umgekehrter Drehrichtung bezogen auf seine Drehrichtung während des Anfahrvorgangesbetween power transmission and braking according to this basic variant, the following options are essentially conceivable. The secondary impeller 44 is either driven via the output, i.e. from the side of the transmission output shaft A with the same direction of rotation with a possible connection between the mechanical transmission part 42 and the transmission input shaft E or from the side of the output, i.e. the transmission output shaft A with the connection between the secondary impeller and the transmission input shaft released with the opposite direction of rotation relative to its direction of rotation during the start-up process.
&iacgr;&ogr; angetrieben und übernimmt die Funktion des Rotorschaufelrades eines&iacgr;&ogr; and takes over the function of the rotor blade wheel of a
hydrodynamischen Retarders. In diesem Betriebszustand ist der hydraulische Getriebeteil 41 wenigstens zum Teil mit Betriebsmittel gefüllt. Dieses wird aufgrund der Sekundärschaufelradrotation im 2:wischen Primär- und Sekundärschaufelrad gebildeten Arbeitsraum umgewälzt und an der feststehenden Beschaufelung des Primärschaufelrades 43 abgebremst. Zur Feststellung des Primärschaufelrades sind Mittel vorgesehen, die dieses in seiner Lage unveränderlich gegenüber den runden bzw. feststehenden Getriebeteilen festhalten und abstützen. In diesem Fall bedeutet dies die Betätigung der Primärschaufelradbremse PB. Zur Realisierung derhydrodynamic retarder. In this operating state, the hydraulic transmission part 41 is at least partially filled with operating fluid. This is circulated in the working space formed between the primary and secondary blade wheels due to the secondary blade wheel rotation and braked on the fixed blades of the primary blade wheel 43. To fix the primary blade wheel, means are provided which hold and support it in its position in a fixed manner relative to the round or fixed transmission parts. In this case, this means the actuation of the primary blade wheel brake PB. To implement the
0 erstgenannten Möglichkeit, welche im Schältschema keinerlei Niederschlag0 first mentioned possibility, which in the peeling scheme does not show any precipitation
findet, ist das hydrodynamische Getriebeelement 41 zur Erzeugung eines Bremsmomentes befüllt und das Sekundärschaufelrad 44 bleibt über die eingelegte Gangstufe mit der Getriebeausgangswelle A gekoppelt. Aufgrund des Schiebebetriebes von Seiten des Abtriebes wird das Sekundärschaufelrad von diesem angetrieben, und zwar ohne Änderung der Drehrichtung bezogen auf die Drehrichtung im Anfahrvorgang. In diesem Fall kann dazu das Kupplungselement 46 betätigt sein.finds itself, the hydrodynamic transmission element 41 is filled to generate a braking torque and the secondary impeller 44 remains coupled to the transmission output shaft A via the engaged gear. Due to the overrun operation on the part of the output, the secondary impeller is driven by it, without changing the direction of rotation in relation to the direction of rotation during the start-up process. In this case, the clutch element 46 can be actuated for this purpose.
Der erstgenannte Fall kann dabei jedoch nur bei schräger Beschaufelung der beiden Schaufelräder realisiert werden. Die Neigung der einzelnen Schaufeln gegenüber dem jeweiligen Schaufelgrund ist dabei derart gewählt, daß imThe first case can only be realized if the two impellers are blading at an angle. The inclination of the individual blades relative to the respective blade base is chosen in such a way that in the
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ersten Betriebszustand, d. h. insbesondere während der Anfahrstufe, das Betriebsmittel vom Zwischenraum zweier benachbarter Schaufeln des von der Getriebeeingangswelle E angetriebenen Primärschaufelrades 43 aufgrund von dessen Rotation an den Schaufelrückseiten des Sekundärschaufelrades 44 umgelenkt wird, d. h. ein geschlossener Betriebsmittelkreislauf zwischen Primär- und Sekundärschaufelrad 43 bzw. 44 ausgebildet und dann durch Drehmoment übertragen wird. Diese Arbeitsweise des Primärschaufelrades gegenüber dem Sekundärschaufelrad wird als spießend bezeichnet. Auch im Betriebszustand Bremsen ist das hydrodynamische Getriebeelement 41 mitfirst operating state, i.e. in particular during the starting stage, the operating medium is diverted from the space between two adjacent blades of the primary impeller 43 driven by the transmission input shaft E due to its rotation at the blade rear sides of the secondary impeller 44, i.e. a closed operating medium circuit is formed between the primary and secondary impeller 43 and 44 and is then transmitted by torque. This mode of operation of the primary impeller in relation to the secondary impeller is referred to as spiking. Even in the braking operating state, the hydrodynamic transmission element 41 is connected to
&iacgr;&ogr; Betriebsmittel befüllt. Die eingelegte Gangstufe wird bei der erstgenannten&iacgr;&ogr; operating fluid. The engaged gear is indicated in the first
Möglichkeit im mechanischen Getriebeteil 42 beibehalten. Das Primärschaufelrad 43 wird festgesetzt und das Sekundärschaufelrad 44 wird in gleichläufiger Richtung über das Fahrzeug, insbesondere die Getriebeausgangswelle A angetrieben. Die beiden Schaufelräder tauschen somit ihre Funktionen. Angetrieben wird jetzt das Sekundärschaufelrad, und zwar in der gleichen Drehrichtung wie das Primärschaufelrad während der Anfahrstufe. Das Primärschaufelrad 43 wird festgesetzt und übernimmt damit die Funktion eines Stators eines hydrodynamischen Retarders. Aufgrund der schräg ausgerichteten Beschaufelung kann jedoch nur ein Teil der durchPossibility is retained in the mechanical transmission part 42. The primary impeller 43 is fixed and the secondary impeller 44 is driven in the same direction via the vehicle, in particular the transmission output shaft A. The two impellers thus exchange their functions. The secondary impeller is now driven in the same direction of rotation as the primary impeller during the starting stage. The primary impeller 43 is fixed and thus takes on the function of a stator of a hydrodynamic retarder. Due to the obliquely aligned blading, however, only part of the
0 Rotation des Sekundärschaufelrades 44 erzeugten Strömungsenergie des0 rotation of the secondary impeller 44 generated flow energy of the
Betriebsmittels im torusförmigen Arbeitsraum^ zur Erzeugung eines Bremsmomentes genutzt und damit in Wärme umgesetzt werden. Die Arbeitsweise des Sekundärschaufelrades 44 in diesem Betriebszustand kann als fliehend gegenüber dem als Statorschaufelrad fungierenden Primärschaufelrad 43 bezeichnet werden. Diese Art der Realisierung der Erzeugung eines Bremsmomentes durch Funktionsänderung der beiden Schaufelräder - Primär- und Sekundärschaufelrad - kann ohne zusätzlichen Aufwand aus der eingelegten Gangstufe heraus erfolgen. Da jedoch das erzeugte Bremsmoment wesentlich geringer ist als bei einer spießendenoperating medium in the toroidal working space^ to generate a braking torque and thus be converted into heat. The operation of the secondary impeller 44 in this operating state can be described as fleeing compared to the primary impeller 43, which functions as a stator impeller. This type of realization of the generation of a braking torque by changing the function of the two impellers - primary and secondary impeller - can be carried out without additional effort from the engaged gear. However, since the braking torque generated is significantly lower than with a spiking
&ogr; Arbeitsweise, wird versucht, bei schräg ausgeführter Beschaufelung eine&ogr; mode of operation, an attempt is made to achieve a
spießende Arbeitsweise zwischen dem Primärschaufelrad 43 und demspearing operation between the primary impeller 43 and the
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Sekundärschaufelrad 44 zu ermöglichen. In diesem Fall wird die Drehrichtung des Sekundärschaufelrades 44 gegenüber der Drehrichtumg im Anfahrvorgang umgekehrt, wie im Schaltscherna angegeben. Die Umkehrung erfolgt vorzugsweise durch Einlegung eines Rückwärtsganges. Das angetriebene Sekundärschaufelrad 44 verwandelt dann die eingeleitete mechanische Energie bei gefülltem Kreislauf in Strömungsenergie, die am stehenden Primärschaufelrad 43 in Wärmeenergie umgesetzt wird. Diese bevorzugte Möglichkeit der Funktionsänderung des hydrodynamischen Getriebeelementes 41 bietet den Vorteil, daß durch eine Übersetzung des sekundärseitigen Schaufelrades 44 ins Schnelle und in Verbindung mit der von den Anforderungen an das hydrodynamische Bauelement beim Anfahrvorgang herrührenden großen Übertragungsfähigkeit der Kreislaufteile ein großer Geschwindigkeitsbereich entsteht, welcher mit einem Bremszustand abgedeckt werden kann, und zwar durch Änderung des Füllungsgrades. Zur Realisierung der Drehrichtungsumkehr ist dabei das Sekundärschaufelrad 44 ebenfalls über den zweiten Verbindungszweig 49 mit dem mechanischen Getriebeteil 42 gekoppelt. Je nach Anbindung der mechanischen Verbindungszweige 49 und 48 an den mechanischen Getriebeteil besteht die Möglichkeit, zusätzlich die ÜberbrückungskupplungSecondary impeller 44 to enable. In this case, the direction of rotation of the secondary impeller 44 is reversed compared to the direction of rotation during the start-up process, as indicated in the switching diagram. The reversal is preferably carried out by engaging a reverse gear. The driven secondary impeller 44 then converts the mechanical energy introduced into flow energy when the circuit is full, which is converted into heat energy at the stationary primary impeller 43. This preferred option for changing the function of the hydrodynamic transmission element 41 offers the advantage that by increasing the speed of the secondary impeller 44 and in conjunction with the high transmission capacity of the circuit parts resulting from the requirements of the hydrodynamic component during the start-up process, a large speed range is created which can be covered with one braking state, namely by changing the filling level. To implement the reversal of the direction of rotation, the secondary impeller 44 is also coupled to the mechanical transmission part 42 via the second connecting branch 49. Depending on the connection of the mechanical connecting branches 49 and 48 to the mechanical transmission part, it is possible to additionally use the lock-up clutch
0 ÜK betätigt zu lassen. Dies ist jedoch nur in den Fällen möglich, wenn der0 ÜK activated. However, this is only possible in cases where the
Verbindungszweig 48 im Bremsbetrieb trotzdem die gleiche Drehrichtung wie die Getriebeeingangswelle E aufweist. Im andern Fall ist auch die Überbrückungskupplung ÜK zu lösen.During braking, connecting branch 48 still has the same direction of rotation as the transmission input shaft E. Otherwise, the bridging clutch ÜK must also be released.
Die Lösung der Überbrückungskupplung erfolgt jedoch immer, wenn beide Verbindungszweige mit dem gleichen Getriebeelement des mechanischen Getriebeteiles 42 verbunden sind, d.h. nur ein Eingang in den mechanischen Getriebeteil zur Verfugung steht. In diesem Fall ist, wie bereits ausgeführt, entweder durch eine Umkehrstufe oder die geeignete Kombination der Betätigung der im mechanischen Getriebeteil enthaltenen Kupplungs- und Bremselemente eine Drehrichtungsumkehr am Abtrieb bzw. demHowever, the lock-up clutch is always released when both connecting branches are connected to the same gear element of the mechanical gear part 42, i.e. only one input into the mechanical gear part is available. In this case, as already explained, either by a reversing stage or the appropriate combination of the actuation of the clutch and brake elements contained in the mechanical gear part, a reversal of the direction of rotation at the output or the
Getriebeausgang, d.h. eine Rückwärtsfahrstufe zu realisieren. Im Bremsbetrieb erfolgt dann bei Einlegung des Rückwärtsganges aufgrund des Schiebebetriebes ein Antrieb der Verbindungszweige in entgegengesetzter Richtung bezogen auf die Vorwärtsfahrstufen.Gearbox output, i.e. to realize a reverse gear. In braking mode, when the reverse gear is engaged, the connecting branches are driven in the opposite direction to the forward gears due to the overrun mode.
Bezüglich der einzelnen Bremsstufen im Betriebszustand Bremsen kann auf die Ausführungen zu der in Figur 1 beschriebenen Getriebekonfiguration verwiesen werden. Auch hier besteht die Möglichkeit, entsprechend der Gestaltung des mechanischen Getriebeteiles 42, mehrere Bremsstufen zu &iacgr;&ogr; erhalten.With regard to the individual braking stages in the braking operating state, reference can be made to the explanations of the gear configuration described in Figure 1. Here too, it is possible to obtain several braking stages depending on the design of the mechanical gear part 42.
Claims (36)
28.1 der mechanische Getriebeteil umfaßt wenigstens drei miteinander gekoppelte Planetenradsätze - einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und einen dritten Planetenradsatz; 5 28.2 jeweils ein erstes und jeweils ein zweites Getriebeelement des erstenfollowing features:
28.1 the mechanical transmission part comprises at least three planetary gear sets coupled to one another - a first planetary gear set, a second planetary gear set and a third planetary gear set; 5 28.2 a first and a second transmission element of the first
&iacgr;&ogr; 31.2 das zweite Getriebeelement des dritten Planetenradsatzes wird vomSun wheel formed;
&iacgr;&ogr; 31.2 the second gear element of the third planetary gear set is driven by
31.3 das dritte Getriebeelement des dritten Planetenradsatzes wird vom Hohlrad gebildet.bridge formed;
31.3 The third transmission element of the third planetary gear set is formed by the ring gear.
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