DE3248348C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gangwechselgetriebe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Gangwechselgetriebe dieser Art (DE-AS 15 30 584) kann in vorteilhafter Weise das Koppelgetriebe zur Bildung des 2. Ganges herangezogen werden, so daß die Abstufung zwischen den drei untersetzten Vorwärtsgängen von den Gegebenheiten des Umkehrgetriebes unabhängiger ausgelegt werden kann. Arbeitet man im 2. Gang mit einem festgebremsten Reaktionsglied im Koppelgetriebe, dann kann die Drehmomentübertragung über die die drei Getriebe verbindende Koppelwelle unmittelbar auf das Nachschaltge­ triebe gelegt werden. Das Auftreten von Blindleistung im Umkehrgetriebe ist vermieden, wenn durch Abstimmung der Raddurchmesser dafür Sorge getragen ist, daß das zwar gegensinnig zu dem mit der Eingangswelle verbundenen inneren Zentralrad drehende äußere Zentralrad relativ zum Gehäuse noch im Antriebsdrehsinne der Eingangswelle dreht, wodurch die andererseits mit dem festgebremsten freien Zentralrad des Nachschaltgetriebes verbundene Freilauf- Kupplung löst. Dieses bekannte Gangwechselgetriebe weist drei untersetzte Vorwärtsgänge und einen vierten direkten Vorwärtsgang auf.

Ein bekanntes gattungsfremdes Gangwechselgetriebe (US-PS 42 41 622) ist für den Längseinbau im Kraftfahrzeug konzipiert. Unter Vermittlung eines als Vorschaltsatz auf zwei Antriebskupplungen eines Hauptgetriebes mit einem Umkehrgetriebe und einem vorgeschalteten Koppelgetriebe arbeitenden Schnellganggetriebes werden fünf Vorwärtsgänge mit einem als Schnellgang ausgelegten obersten Gang gebildet.

Bei diesem bekannten Gangwechselgetriebe werden die Übersetzung des 5. Ganges allein im Schnellganggetriebe und die Übersetzungen der drei unteren Vorwärtsgänge nur in den zwei Planetenrädergetrieben des Hauptgetriebes gebildet, wodurch kleine Sonnenräder erforderlich und die Übersetzung - insbesondere des 1. Ganges und des Rück­ wärtsganges - ungünstig sind, weil der 1. Gang in beiden, dagegen der Rückwärtsgang in nur einem Planetenräderge­ triebe gebildet werden.

Aus der DE-OS 29 35 236 ist es bekannt, ein gattungs­ fremdes Gangwechselgetriebe der Umlaufräderbauart so zusammen mit der Antriebsmaschine quer in ein frontange­ triebenes Kraftfahrzeug einzubauen, daß in bezug auf zwei zueinander parallel und quer zu einer Fahrzeuglängsachse liegende Hauptachsen die Drehachsen der Hauptwelle der Antriebsmaschine und eines hydrodynamischen Drehmoment­ wandlers mit der einen Hauptachse und die Drehachsen von Gangwechselgetriebe und Antriebshalbwellen mit der anderen Hauptachse fluchten. Dabei sind Drehmomentwandler und Gangwechselgetriebe durch einen den Versatz der Haupt­ achsen überbrückenden Kettentrieb verbunden. Bei dem Gangwechselgetriebe sind nur zwei Vorwärtsgänge unter­ setzt, wozu ein übliches Simpsongetriebe verwendet ist, dem eine konstante Übersetzungsstufe in Form eines Pla­ netenrädersatzes mit undrehbar festgelegtem äußeren Zentralrad nachgeschaltet ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, für ein Gangwechselgetriebe mit fünf Vorwärtsgängen, von denen der oberste Gang als Schnellgang ausgelegt sein soll, unter Verwendung von großen inneren Zentralrädern für den Durchgang einer Antriebshalbwelle den Quereinbau in frontgetriebene Kraftfahrzeuge zu ermöglichen.

Ausgehend von einem Gangwechselgetriebe nach dem Oberbe­ griff von Patentanspruch 1 ist die erläuterte Aufgabe in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Durch die Erfindung ist in vorteilhafter Weise ein Schnellgang als zusätzlicher 5. Vorwärtsgang erzielt, zu dessen Schaltung zusätzlich lediglich eine weitere Schaltkupplung erforderlich ist.

Bei dem Gangwechselgetriebe nach der Erfindung ist es vorteilhaft, daß unter belastungsgerechter Dimensionie­ rung der Umlaufräder-Getriebe große innere Zentralräder verwendet werden können, um ausreichenden Raum für den zentralen Durchgang einer Antriebshalbwelle eines Fahr­ zeugrades zu erhalten.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Schnellgang- Übersetzung durch die Verwendung eines besonderen Schnell­ ganggetriebes im wesentlichen frei wählbar ist. Dadurch kann die weitaus am häufigsten benutzte Getriebestufe zwischen direktem Gang und Schnellgang optimal ausgelegt werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Rückschaltungen unter Gas in den direkten 4. Gang - die wegen der aus Gründen der Kraftstoffersparnis in Kauf zu nehmenden geringen Beschleunigungsreserve im Schnellgang häufig auftreten - unter Vermittlung einer Freilauf-Kupplung erfolgen, die exakt im Synchronpunkt der beiden Getriebe­ glieder faßt und somit eine hohe Schaltqualität gewähr­ leistet. Die Freilauf-Kupplung stört im Rückwärtsgang nicht, weil in letzterem das Schnellganggetriebe unwirk­ sam ist.

Bei dem Gangwechselgetriebe nach der Erfindung können die inneren Zentralräder Zähnezahlen aufweisen, die je­ weils mehr als die Hälfte der Zähnezahl des zugehörigen äußeren Zentralrades betragen.

Bei dem Gangwechsel nach der Erfindung erfolgen die Rück­ schaltungen unter Gas in den 1. Gang unter Vermittlung einer mit dem Reaktionsglied dieses Ganges verbundenen Freilauf-Kupplung, so daß hierbei Schaltstöße nicht auf­ treten.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch darge­ stellten Ausführungsbeispieles. In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Front­ antriebes eines Kraftfahrzeuges mit einem Gangwechselgetriebe nach der Erfindung,

Fig. 2 das mit einem fünften Gang als Schnell­ gang ausgelegte Gangwechselgetriebe von Fig. 1 in Einzeldarstellung, und

Fig. 3 ein Gangschaltschema für die bei dem Gangwechselgetriebe der Fig. 1 und 2 verwendeten Schaltelemente.

Charakteristisch für den Frontantrieb der Fig. 1 sind zwei zueinander parallele Hauptachsen 35-35 und 36-36, die quer zur Fahrzeuglängsrichtung liegen. Fluchtend zur Hauptachse 35-35 liegen die Drehachsen der Hauptwelle 34 einer An­ triebsmaschine 5 und eines im Kraftfluß nachgeschalteten hydrodynamischen Drehmomentwandlers 37. Die Drehachsen eines Gangwechselgetriebes 4 der Umlaufräderbauart, eines Differentialgetriebes 45 mit Antriebshalbwellen 7 und 8 und eines im Kraftfluß dazwischengeschalteten Re­ duktionsgetriebes 43 fluchten mit der anderen Hauptachse 36-36.

Eine mit der Hauptachse 35-35 fluchtende Hohlwelle 48 wird von einer zentrischen Zwischenwelle 52 durchsetzt, die die Hauptwelle 34 mit dem Wandlergehäuse 53 in An­ triebsverbindung bringt, mit dem das Pumpenrad 54 des Drehmomentwandlers 37 verbunden ist. Ein zusammen mit einer Überbrückungskupplung 55 im Wandlergehäuse 53 lie­ gendes Turbinenrad 49 ist mit dem einen Wellenende der Hohlwelle 48 verbunden, deren anderes Wellenende räumlich zwischen Antriebsmaschine 5 und Drehmomentwandler 37 liegt und mit einem Eingangsrad 50 eines als Kettentrieb ausgebildeten Zwischengetriebes 51 verbunden ist.

Konzentrisch zur einen Antriebshalbwelle 7 - und somit in bezug auf die Hauptachse 36-36 fluchtend - sind zwei axial äußere Hohlwellen 38 und 40 angeordnet, die als Ein- bzw. Ausgangswelle 6 bzw. 9 des Gangwechselgetriebes 4 arbeiten. Zu diesem Zweck ist die Hohlwelle 38 mit dem Ausgangsrad 56 des Zwischengetriebes 51 und die Hohl­ welle 40 mit dem inneren Zentralrad 42 des Reduktionsge­ triebes 43 verbunden. Während das äußere Zentralrad 46 des Reduktionsgetriebes 43 mit einem nichtdrehenden Ge­ häuseteil 47 verbunden ist, stehen die Planetenträger 44 und 57 von Reduktionsgetriebe 43 und Differentialgetriebe 45 (dessen Antriebshalbwellen 7 und 8 in üblicher Weise mit jeweils einem Fahrzeugrad verbunden sind) in gegen­ seitiger Antriebsverbindung.

Ein im Rückwärtsgang die Drehsinnumkehr lieferndes Um­ kehrgetriebe 10 ist durch ein inneres Zentralrad 16 über eine axial mittlere Hohlwelle 39 mit einem Sekundärteil einer Antriebskupp­ lung 31 verbunden, die andererseits mit der als Eingangs­ welle 6 verwendeten Hohlwelle 38 verbunden ist. Die dritte Hohlwelle 40 ist mit dem Planetenträger 11 eines Nachschaltgetriebes 12 verbunden, dessen äußeres Zentral­ rad 13 mit dem durch eine Rückwärtsgangbremse 15 fest­ bremsbaren Planetenträger 14 des Umkehrgetriebes 10 verbun­ den ist. Das durch eine Vorwärtsgangbremse 18 festbrems­ bare freie innere Zentralrad 17 des Nachschaltgetriebes 12 ist durch eine Parallelanordnung aus einer Gangkupplung 19 und einer Freilauf-Kupplung 33 mit dem äußeren Zentral­ rad 20 des Umkehrgetriebes 10 verbindbar.

Das innere Zentralrad 16 des Umkehrgetriebes 10 ist mit dem äußeren Zentralrad 21 eines vorgeschalteten Koppelge­ triebes 22 verbunden, dessen inneres Zentralrad 23 durch eine Gangbremse 24 festbremsbar ist. Der Planetenträger 14 des Umkehrgetriebes 10 ist noch durch eine den drei Ge­ trieben 10, 12 und 22 gemeinsame Koppelwelle 58 mit dem Planetenträger 25 des Koppelgetriebes 22 verbunden.

Zur Bildung eines Schnellganges ist das abbremsbare innere Zen­ tralrad 23 des Koppelgetriebes 22 mit dem äußeren Zentral­ rad 27 eines vorgeschalteten Schnellganggetriebes 28 ver­ bunden, dessen Planetenträger 29 mit einer weiteren Antriebs­ kupplung 30 verbunden ist, die andererseits wiederum mit der Hohlwelle 38 verbunden ist. Das innere Zentralrad 26 des Schnellganggetriebes 28 ist mit der mittleren Hohl­ welle 39 drehfest - dagegen mit dem äußeren Zentralrad 27 über eine Freilauf-Kupplung 32 verbunden.

In den drei untersetzten Vorwärtsgängen sind die Vor­ wärtsgangbremse 18 und die Antriebskupplung 31 eingerückt, wodurch das freie Zentralrad 17 festgebremst ist und die mit der Hohlwelle 39 verbundenen Zentralräder 16, 21 und 26 mit der Eingangswelle 6 verbunden sind.

Im 1. Gang ist noch die Gangkupplung 19 eingerückt, wo­ durch auch noch das zugehörige andere Zentralrad 20 des Umkehrgetriebes 10 festgebremst ist. Somit erfolgt die Drehmomentübertragung von der Antriebskupplung 31 auf das Umkehrgetriebe 10, dessen Planetenträger 14 das ange­ koppelte Zentralrad 13 des Nachschaltgetriebes 12 und da­ durch die Ausgangswelle 9 antreibt.

Im 2. Gang ist die Gangkupplung 19 gelöst und die Gang­ bremse 24 zusätzlich eingerückt. Dadurch erfolgt die Drehmomentübertragung von der Antriebskupplung 31 auf das Koppelgetriebe 22, von welchem aus das Drehmoment über die Koppelwelle 58 in das Nachschaltgetriebe 12 eingeleitet und dadurch auf die Ausgangswelle 9 übertra­ gen wird. Die Gangübersetzung wird auf diese Weise durch die Hintereinanderschaltung von Koppelgetriebe 22 und Nachschaltgetriebe 12 erzielt. Von der Koppelwelle 58 aus gesehen dreht das äußere Zentralrad 50 des Umkehrge­ triebes 10 gegensinnig zum inneren Zentralrad 16 - je­ doch in bezug auf den festgebremsten Innenlaufring der Freilauf-Kupplung 33 im Antriebsdrehsinn der Eingangs­ welle 6, weil die Durchmesser der beiden Zentralräder 16 und 20 auf das Übersetzungsverhältnis des Koppelgetrie­ bes 22 entsprechend abgestimmt sind. Infolge dieses positiven Antriebsdrehsinnes des Zentralrades 20 löst die Freilauf-Kupplung 33, so daß Blindleistung im Umkehr­ getriebe 10 nicht auftritt.

Im 3. Gang ist die Gangbremse 24 wieder gelöst und dafür die zweite Antriebskupplung 30 eingerückt. Dadurch laufen Umkehrgetriebe 10, Koppelgetriebe 22 und Schnellgang­ getriebe 28 als Block um und die Freilauf-Kupplung 33 löst wegen des wiederum positiven Antriebsdrehsinnes des Zentralrades 20. Auf diese Art liefert das Nachschaltge­ triebe 12 allein die Gangübersetzung.

Im 4. Gang ist anstelle der Vorwärtsgangbremse 18 die Gangkupplung 19 eingerückt, die Antriebskupplungen 30 und 31 bleiben wie im 3. Gang aktiviert. Dadurch ist die Ausgangswelle 9 durch die als Block umlaufenden vier Ge­ triebe 10, 12, 22 und 28 mit der Eingangswelle 6 verbunden und ein direkter Gang erzielt.

Im 5. Gang sind die Gangkupplung 19, die Gangbremse 24 und die Antriebskupplung 30 eingerückt. Dadurch wird die als Koppelwelle zur Verbindung der drei Getriebe 10, 22 und 28 arbeitende Hohlwelle 39 gegenüber der Ein­ gangswelle 6 ins Schnelle angetrieben. Die Koppelwelle 58 dreht jedoch wegen des festgebremsten inneren Zentral­ rades 23 im Koppelgetriebe 22 weniger schnell, wobei das äußere Zentralrad 20 des Umkehrgetriebes 10 jedoch noch - wie oben im Zusammenhang mit dem 2. Gang bereits erläutert - positiven Antriebsdrehsinn aufweist, mit dem auch das durch die Gangkupplung 19 angekoppelte Zentralrad 17 des Nachschaltgetriebes 12 dreht. Da letzteres als Reaktionsglied arbeitet und das antreibende Zentralrad 13 schneller als die Eingangswelle 6 dreht, wird auch der mit der Ausgangswelle 9 verbundene Planetenträger 11 ins Schnelle angetrieben. An der Bildung der Gegenüber­ setzung sind alle vier Getriebe 10, 12, 22 und 28 betei­ ligt.

Im Rückwärtsgang sind die Antriebskupplung 31, die Gang­ kupplung 19 sowie die Rückwärtsgangbremse 15 eingerückt. Dadurch sind der Planetenträger 14 des Umkehrgetriebes 10 zusammen mit dem äußeren Zentralrad 13 des Nachschaltge­ triebes 12 festgebremst und das mit dem äußeren Zentral­ rad 20 verbundene innere Zentralrad 17 gegensinnig zu dem inneren Zentralrad 16 und somit zur Eingangswelle 6 an­ getrieben. An der Bildung der Gangübersetzung sind Um­ kehrgetriebe 10 und Nachschaltgetriebe 12 beteiligt.

Die Gangbremse 24 für die Bildung des 2. Ganges und des 5. Ganges arbeitet auf einem zentrischen, ringförmigen Antriebssteg 41, der zur drehfesten Verbindung der beiden Zentralräder 23 und 27 verwendet und von der Hohlwelle 39 durchsetzt ist.

Claims (8)

1. Gangwechselgetriebe der Umlaufräderbauart für Kraft­ fahrzeuge, mit einer von einer Antriebsmaschine antreib­ baren Eingangswelle und einer mit Fahrzeugrädern koppel­ baren Ausgangswelle sowie mit je einem einstegigen Um­ kehr-, Nachschalt- und Koppelgetriebe, und bei dem das eine Zentralrad des durch eine Schaltkupplung in die direkte Übersetzung 1 : 1 schaltbaren Koppelgetriebes durch eine von der Eingangswelle antreibbare Koppelwelle mit einem Zentralrad des Umkehrgetriebes und das andere Zentralrad mit einer in einem untersetzten Vorwärtsgang einrückbaren Vorwärtsgang-Bremse sowie der Planetenträger durch eine im Rückwärtsgang durch eine Rückwärtsgang- Bremse festbremsbare Koppelwelle sowohl mit dem Planeten­ träger des Umkehrgetriebes als auch mit einem Zentralrad des durch seinen Planetenträger mit der Ausgangswelle verbundenen Nachschaltgetriebes verbunden sind, während das andere Zentralrad des Umkehrgetriebes durch eine Schaltkupplung mit dem durch eine zweite Vorwärtsgang- Bremse festbremsbaren anderen Zentralrad des Nachschalt­ getriebes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zentralräder (21 und 23) des Koppelge­ triebes (22) jewils mit einem Zentralrad (26 bzw. 27) eines einstegigen Umlaufräder-Schnellganggetriebes (28) und die Eingangswelle (6) sowohl durch die Schaltkupplung (30) für die direkte Übersetzung des Koppelgetriebes (22) mit dem Planetenträger (29) des Schnellganggetriebes (28) als auch durch eine in einem Schnellgang (5. Gang) aus­ rückbare Schaltkupplung (31) mit der mit je einem Zen­ tralrad (16 und 21) von Umkehrgetriebe (10) und Koppelge­ triebe (22) verbundenen Hohlwelle (39) verbunden sowie in dem Schnellgang (5. Gang) die mit dem anderen Zentral­ rad (23) des Koppelgetriebes (22) verbundene Gangbremse (24) und die mit einem Zentralrad (17) des Nachschaltge­ triebes (12) verbundene Gangkupplung (19) sowie die mit dem Planetenträger (29) des Schnellganggetriebes (28) verbundene Schaltkupplung (30) eingerückt sind.

2. Gangwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralräder (26 und 27) des Schnellganggetriebes (28) durch eine Freilauf-Kupplung (32) verbunden sind.

3. Gangwechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse der das Antriebsmoment abgebenden Hauptwelle (34) der Antriebsmaschine (5) einerseits und die Drehachse des Gangwechselgetriebes (4) andererseits jeweils fluchtend zu einer von zwei zueinander parallel und quer zur Fahrzeuglängsrichtung liegenden Hauptachsen (35-35 und 36-36) angeordnet sind.

4. Gangwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse eines hydrodynamischen Drehmomentwand­ lers (37) fluchtend zur Hauptachse (35-35) der Hauptwelle (34) angeordnet ist.

5. Gangwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei in bezug auf die Hauptachse (36-36) des Gang­ wechselgetriebes (4) fluchtend sowie axial hintereinander­ liegende Hohlwellen (38 bis 40) von einer Antriebshalb­ welle (7) einer Fahrzeugachse durchsetzt und die beiden axial äußeren Hohlwellen (38 und 40) jeweils als Ein- bzw. Ausgangswelle sowie die mittlere Hohlwelle (39) zur Verbindung des inneren Zentralrades (26) des Schnellgang­ getriebes (28) mit dem äußeren Zentralrad (21) des Kop­ pelgetriebes (22) verwendet sind.

6. Gangwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Hohlwelle (39) einen zentrischen ring­ förmigen Antriebssteg (41) durchsetzt, über den das äußere Zentralrad (27) des Schnellganggetriebes (28) mit dem inneren Zentralrad (23) des Koppelgetriebes (22) verbunden ist.

7. Gangwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Ausgangswelle (9) verwendete Hohlwelle (40) mit dem inneren Zentralrad (42) eines Reduktionsgetriebes (43) verbunden ist, von dem der Planetenträger (44) mit dem mit der Antriebshalbwelle (7) verbundenen Differential­ getriebe (45) und das äußere Zentralrad (46) mit einem nichtdrehenden Gehäuseteil (47) verbunden sind.

8. Gangwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Hauptachse (35-35) der Hauptwelle (34) fluchtend angeordnete Hohlwelle (48) an ihrem zur An­ triebsmaschine (5) entgegengesetzten Wellenende mit dem Turbinenrad (49) des Drehmomentwandlers (37) und an ihrem anderen zwischen Antriebsmaschine (5) und Drehmomentwand­ ler (37) liegenden Wellenende mit einem Eingangsrad (50) eines den Achsversatz der Hauptachsen (35-35 und 36-36) überbrückenden Zwischengetriebes (51) verbunden ist, welches die als Eingangswelle (6) verwendete Hohlwelle (38) antreibt.