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Hydrokinetisch-mechanisches Wechselgetriebe
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für Kraftfahrzeuge Die Erfindung geht aus von einem hydrokinetisch-mechanischen
Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erläuterten
Art.
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Aus der DE-OS 22 27 555 der Anmelderin ist bereits ein mehrgängiges,
hydrokinetisch-mechanisches Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem,
ausgehend von einem gegebenen mehrgängigen Wechselgetriebe, bestehend aus einem
hydrokinetischen Drehmomentwandler und einem Planetenräder-Wechselgetriebe in Form
eines sogenannten Simpson-Satzes, das normalerweise drei Vorwärtsgänge und einen
Rückwärtsgang zur Verfügung stellt, unter Beibehaltung wesentlicher Teile des Getriebes
ein vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zur Verfügung stellendes Getriebe
geschaffen wird, indem ein einfacher Planetenradsatz mit einer diesen steuernden
Kupplungs- und Bremsenanordnung vorgeschaltet wird.
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Das Getriebe ist hierbei zwischen seiner Eingangs- und seiner Ausgangswelle
mit einer Mittenwelle versehen, derart, daß die die Antriebswelle des Getriebes
bildende Turbinenwelle treibend mit dem Ringrad des vorgeschalteten Planetenradsatzes
verbunden ist, dessen Sonnenrad über ein Verbindungsteil treibend mit einer Bremstrommel
verbunden ist, an deren Außenseite ein Bremsband und in deren Innenseite eine Lamellenkupplung
angreifen, so daß entweder das Sonnenrad über das Bremsband festgelegt oder aber
über die Lamellenkupplung mit dem Ringrad verbunden werden kann und wobei der Planetenradträger
des vorgeschalteten Planetenradsatzes treibend mit der Mittenwelle verbunden ist.
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Die Mittenwelle ist mit einem das Eingangsglied des Simpson-Satzes
bildenden Kupplungskörper verbunden.
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Bei dieser Anordnung des vorgeschalteten Planetenradsatzes wird dieser
so geschaltet, daß er in den ersten drei Vorwärtsgängen als ein Untersetzungsgetriebe
wirkt, das die Gesamtübersetzung des mehrgängigen Wechselgetriebes reduziert und
so das Getriebe für die Anwendung in Verbindung mit leistungsschwächeren Verbrennungsmotoren
von niedrigem Drehmoment und höheren Drehzahlen anwendbar macht.
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Im vierten Vorwärtsgang wird der vorgeschaltete Planetenradsatz gesperrt
und liefert in Verbindung mit dem gleichfalls gesperrten Simpson-Satz eine 1:1 Ubersetzung
eines direkten Vorwärtsganges.
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Geht man davon aus, daß das gegebene Getriebe in Form eines hydrokinetischen
Drehmomentwandlers und eines Planetenrädergetriebes in Form eines Simpson-Satzes
für Verbrennungsmotoren einer bestimmten Leistungsklasse zwischen 1,8 1 bis 2,8
1 Hubraum bzw. 55-110 kW ausgelegt ist, so sind die beibehaltenen Bauteile zweifelsohne
für die Motoren der niedrigeren Leistungsklasse etwas überdimensioniert.
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Wird, ähnlich wie bei dem bekannten Getriebe, ausgehend von einem
vorgegebenen Getriebe mit einem hydrokinetischen Drehmomentwandler und einem Planetenrad-Getriebe
in Form eines Simpson-Satzes, unter Beibehaltung wesentlicher Bauteile durch Vorschalten
eines einfachen Planetenradsatzes, ein auf vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang
erweitertes Getriebe geschaffen, dessen vierter Vorwärtsgang jedoch zur Erzielung
von Kraftstoffeinsparungen als Schongang ausgelegt ist, gemäß Patentanmeldung P
34 17 703.5-12, so stellt sich die Aufgabe, eine entsprechende Druckmittelversorgung
des erweiterten Getriebes sicherzustellen.
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Darüberhinaus bietet sich bei einer solchen Schongang-Auslegung die
Anwendung einer an sich bekannten l:7berbrückungskupplung für den
hydrokinetischen
Drehmomentwandler an, so daß im dritten und vierten Vorwärtsgang oberhalb bestimmter
Geschwindigkeiten jeglicher Schlupf im Wandler vermieden werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad des erweiterten Getriebes
so zu verbessern, daß die beim vorgegebenen Getriebe vorhandene Druckmittelpumpe
mit kleinem Leistungsbedarf auch für das erweiterte Getriebe beibehalten werden
kann, ohne daß hierdurch Schwierigkeiten in der Versorgung des Drehmomentwandlers
bzw. des erweiterten Getriebes mit Druckmittel und Schmiermittel auftreten.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem bei einem Getriebe
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs
1 aufgezeigten Merkmale angewendet werden.
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Im Anspruch 2 ist eine weitere Maßnahme zur Verbesserung des Wirkungsgrades
aufgezeigt.
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Dadurch, daß die Druckmittelzuführung für den Drehmomentwandler radial
und axial durch den Bereich der Rollenanordnung der Uberholkupplung des Leitrades
verläuft, wird die Bereitstellung von größeren geringere Druckverluste bewirkenden
Strömungskanälen erreicht und darüberhinaus Reibungsverluste durch das freilaufende
Leitrad durch die verbesserte Schmierung verringert.
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Dadurch, daß ein Zweigkanal des mittleren Schmierölkanales den Rollenbereich
der ersten Überholkupplung beaufschlagt und eine tJltauscheibe den Abfluß des Schmieröles
derart drosselt, das die Rollkörper im Freilaufbetrieb aufschwimmen, werden Reibungsverluste
im Schongang auf ein Minimum reduziert.
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Die Erfindung wird anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen erläuterten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1A und 1B eine Seitenansicht eines mehrgängigen, hydrokinetisch-mechanischen
Wechselgetriebes gemäß der Erfindung, dessen obere Hälfte im Schnitt dargestellt
ist; Fig. 2 eine Tabelle über die in den verschiedenen Gangstufen eingerückten bzw.
angelegten Kupplungen und Bremsen.
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Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1A; Fig. 4
einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1B Fig. 5 einen Schnitt entlang der
Linie V-V in Fig. 1B; In Figur 1 ist das eine Ende der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors
mit 10 bezeichnet. Es ist über Schrauben 11 mit der Mitte einer Antriebsplatte 12
verbunden, deren Rand über Muttern 13 an Schraubenbolzen 14 am Antriebsmantel 16
eines hydrokinetisch Drehmomentwandlers 18 befestigt ist. Der hydrokinetische Drehmomentwandler
18 besteht in bekannter Weise aus einem Pumpenteil 20, einem Turbinenteil 22 und
einem Leitteil 26, die in einem ringförmigen Strömungskreislauf angeordnet sind.
Der Leitteil 26 ist hierbei in üblicher Weise über eine Nabe 28 auf einer feststehenden
Hohlnabe 30 über eine Uberholkupplung 32 abgestützt. Das Turbinenteil 22 ist über
eine Turbinennabe 34 mit einer Turbinenwelle 36 verbunden, die die Eingangswelle
des Getriebes bildet. Der Pumpenteil 20 ist über eine Pumpennabe 38 in einer Lageröffnung
40 in einer Querwand 42 abgestützt, die einen Teil des Gehäuses 44 des Drehmomentwandlers
bildet.
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Ein Getriebegehäuse 46 ist über Schrauben 48 mit dem Drehmomentwandlergehäuse
44 verbunden. Eine Pumpengehäuse 50 ist mit der Querwand 42 verbunden und besteht
mit der feststehenden Hohlnabe 30 aus einem Stück.
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Das Pumpengehäuse 50 enthält Zahnräder 52 einer Verdrängungspumpe,
die das Druckmittel für das hydraulische Steuerventilsystem zur Verfügung stellt.
Das Pumpengehäuse 50 weist weiterhin einen Lagerteil 54 auf, auf dem eine Bremstrommel
56 drehbar gelagert ist, die einen ringförmigen Zylinder 58 und einen ringförmigen
Kolben 60 aufnimmt.
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Der Zylinder 58 kann über einen Kanal 62 im Lagerteil 54 mit Druckmittel
beaufschlagt werden.
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Der Zylinder 58 und der Kolben 60 bilden das Betätigungsservo für
eine erste Lamellenkupplung 64/CL1. Die Bremstrommel 56 wird von einem Bremsband
57 umfaßt und bildet eine erste Bremse B1.
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Ein vorgeschalteter, einfacher Planetenradsatz 66 besteht aus einem
mit der Turbinenwelle 36 treibend verbundenen, aus zwei Blechpreßteilen geschweißten
Planetenradträger 68, einem über ein getrenntes, einerseits mit einer Innenverzahnung
am Sonnenrad 70 und andererseits mit einer Außenverzahnung an der Bremstrommel 56
angreifendes Verbindungsteil 72 und einem Ringrad 74, das direkt mit der Mittenwelle
76 kerbverzahnt verbunden ist.
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Der Planetenradsatz 66 kann hierbei durch Einrücken der ersten Kupplung
CL1, die den Planetenradträger 68 mit dem Sonnenrad 70 verbindet zur Erzielung einer
Motorbremswirkung in den Schaltpositionen "1, 2, 3, und R?? gesperrt werden. Weiterhin
ist der Planetenradsatz 66 in Antriebsdrehrichtung des Ringrades durch eine Dberholkupplung
77/OWC1 gesperrt, die zwischen einem Ansatz an der Mittenwelle 76 und einem mit
dem Planetenradträger 68 verbundenen inneren Laufring 69 angeordnet ist und in der
Schaltposition ttDtt wirksam ist.
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Der Planetenradsatz 66 wird hierbei durch das Anlegen des Bremsbandes
57/B1 als Untersetzungsgetriebe wirksam, um den Schongang bereftzustellen.
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Eine Querwand 78 ist im Getriebegehäuse 46 angeordnet und wird an
einer Seite durch eine Schulter 80 und an der anderen Seite durch einen Sprengring
82 in ihrer Lage fixiert. Die Querwand 78 ist hierbei mit Versorgungskanälen 79
zur Verteilung des Druckmittels versehen.
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Die Querwand 78 trennt den Schongang-Planetenradsatz 66 von einem
zweiten Getriebeteil innerhalb des Getriebegehäuses 46, in dem ein zweiter und ein
dritter Planetenradsatz 84 und 86 angeordnet sind.
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Der Planetenradsatz 84 besteht aus einem Ringrad 88, einem Sonnenrad
90, einem Planetenradträger 92 mit darauf angeordneten Planetenrädern, wobei der
Planetenradträger 92 unmittelbar mit der Abtriebswelle 94 des Getriebes kerbverzahnt
verbunden ist. Der Planetenradsatz 86 besteht aus einem Ringrad 96, einem Planetenradträger
98 mit darauf angeordneten Planetenrädern und einem Sonnenrad 90, das mit dem Sonnenrad
des Satzes 84 ein Bauteil bildet. Der Planetenradträger 98 ist treibend mit einer
Bremstrommel 100 verbunden, die von einem Bremsband 102 umfaßt wird und eine dritte
Bremse B3 bildet.
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Die Bremstrommel 100 ist über eine Uberholkupplung 110 an einem feststehenden
inneren Laufring 104 abgestützt, der drehfest an einem Vorsprung 106 der Endwand
108 des Getriebegehäuses aufgenommen ist.
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Die Mittenwelle 76 ist direkt mit einem das Eingangsglied des Simpson-Satzes
bildenden Kupplungskörper 112 verbunden, der Kupplungsscheiben für eine zweite und
dritte Lamellenkupplung 114/CL2 und 116/CL3 trägt. Kupplungsscheiben, die mit dem
Ringrad 88 in Verbindung stehen, wirken mit den Kupplungsscheiben am Kupplungskörper
112 zusammen und ermöglichen eine treibende Verbindung zwischen dem Kupplungskörper
112 und dem Ringrad 88.
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In ähnlicher Weise besteht die Lamellenkupplung 114/CL2 aus Kupplungsscheiben,
die vom Kupplungskörper 112 getragen werden und aus Kupplungsscheiben, die von einer
Bremstrommel 118 getragen werden, die über eine Antriebsglocke 130 mit dem gemeinsamen
Sonnenrad 90 der beiden Planetenradsätze verbunden ist.
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Die Kupplungsscheiben am Kupplungskörper 112 wirken mit den Kupplungsscheiben
an der Bremstrommel 118 zusammen und ermöglichen eine treibende Verbindung zwischen
dem Kupplungskörper 112 und dem gemeinsamen Sonnenrad 90.
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Die Kupplungsscheiben der Lamellenkupplung 1141CL2 können durch einen
Kolben 120 gegeneinander gepreßt werden, der in einem Zylinder 122 in der Bremstrommel
118 angeordnet ist. Die Kupplungsscheiben der Lamellenkupplung 116/CL3 werden über
einen Kolben 124 gegeneinander gedrückt, der in einem ringförmigen Zylinder 126
im Kupplungskörper 112 angeordnet ist.
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Ein Bremsband 128 umfaßt die Bremstrommel 118 und bildet eine zweite
Bremse B2, über die das über die Antriebsglocke 123 verbundene gemeinsame Sonnenrad
90 der beiden Planetenradsätze festgelegt werden kann.
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Bei Einlegen des Handschalthebels in die Schaltpositionen t'1, 2 oder
R" ist während eines Betriebes in den zwei unteren Vorwärtsgängen sowie im Rückwärtsgang
der erste Planetenradsatz 66 gesperrt und zwar im ersten und zweiten Vorwärtsgang
und im Rückwärtsgang sowohl durch die eingerückte erste Kupplung CL1 als auch durch
die wirksame erste Uberholkupplung OWC1. Das Antriebsdrehmoment wird daher von der
Turbinenwelle über den gesperrten vorgeschalteten Planetenradsatz auf die Rlittenwelle
und von dieser auf das Eingangsglied des Simpson-Satzes übertragen und zwar sowohl
in Zug- als auch in Schubrichtung.
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Bei Einlegen des Handschalthebels in die Schaltposition "D" erfolgen
selbsttätige Schaltungen.
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Zum Schalten des 1. Ganges erfolgt der Antrieb des Simpson-Satzes
über die eingerückte dritte Kupplung CL3, wobei der Planetenradträger des dritten
Satzes über die dritte Bremse B3 und/oder die Überholkupplung 100/OWC2 festgelegt
ist.
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Zum Schalten des 2. Ganges bleibt der Antrieb des Simpson-Satzes über
die dritte Kupplung OL3 aufrecht und anstelle des Planetenträgers des dritten Satzes
wird das Sonnenrad 90 über die zweite Bremse B2 festgelegt.
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Zum Schalten des 3. direkten Ganges wird zusätzlich zur dritten Kupplung
CL3 die zweite Kupplung CL2 eingerückt und die zweite Bremse B2 gelöst, wodurch
der zweite Planetenradsatz gesperrt wird und in Verbindung mit dem gleichfalls gesperrten
vorgeschalteten Planetenradsatz eine 1:1 direkte Ubersetzung erzielt wird.
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Zum Schalten des 4. Ganges wird die erste Bremse B1 betätigt, wodurch
das Sonnenrad des ersten Satzes festgelegt wird. Dadurch wird das Ringrad des ersten
Satzes mit einer übersetzten Drehzahl angetrieben und die erste Überholkupplung
OWC1 wird gelöst. Der Simpson-Satz bleibt durch die beiden eingerückten Kupplungen
CL2 und CL3 in seinem gesperrten Zustand.
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Zum Schalten des Rückwärtsganges ist der erste Planetenradsatz, wie
im 1. Gang, durch die angelegte erste Kupplung CL1 bzw. die Uberholkupplung 77/OWC1,
gesperrt. Der Antrieb des Simpson-Satzes erfolgt über die zweite Kupplung CL2, wobei
der Planetenradträger des dritten Satzes ist über die dritte Bremse B3 festgelegt
ist.
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Der hydrokinetische Drehmomentwandler 18 ist zwischen dem Antriebsmantel
16 und der Turbinen-und Kupplungsnabe 34 mit einer Drehmomentw andler-Uberb rückun
gskupplun g 140/ LU C versehen, die in bekannter Weise aus einer Kupplungsscheibe
142 in Verbindung mit einer Dämpferanordnung 144 besteht.
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Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 140/LUC ist über zwei
um schal tbare Druckmittelkreisläufe ein- und ausrückbar, die über einen zwischen
der Antriebswelle 36 und der gehäusefesten Hohlnabe 30 gebildeten ringförmigen Kanal
37 bzw. einem zwischen der gehäusefesten Hohlnabe 30 und der als Hohlwelle ausgebildeten
Pumpennabe 38 gebildeten ringförmigen Kanal 31 beaufschlagt werden. Der eine Kanal
31 verläuft hierbei über radiale Bohrungen 33 in der Leitradnabe 28, wobei er den
Bereich der Rollenanordnung der Leitrad-Überholkupplung 32 axial quer durchströmt
und dadurch einerseits größere Durchströmquerschnitte sicherstellt und andererseits
im Freilaufbetrieb der Überholkupplung durch Aufschwimmen der Rollenkörper für ein
Verringern der Reibungsverluste sorgt.
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Gleichfalls zur Verringerung der Reibungsverluste sind eine Vielzahl
von Lagerstellen des Wechselgetriebes in an sich bekannter Weise mit Nadellagern
versehen und werden über ein vorderes, mittleres und hinteres Schmierölkanalsystem
150, 160 bzw. 170 entsprechend mit Schmieröl versorgt. Das vordere Schmierölkanalsystem
150 versorgt hierbei in erster Linie die Lagerung 152 der Schongang-Kupplungs-und
Bremstrommelanordnung 56 bis 64, die Anlaufscheiben 154 des Vorschaltplanetenradsatzes
66 sowie die axiale Abstützung des Planetenradträgers 68 über ein Nadellager 156.
Ein Zweigkanal 162 des mittleren Schmierölkanalsystems 160 versorgt den Rollenbereich
der ersten Uberholkupplung 77 /OWC1 wobei an der gegenüberliegenden Seite der Überholkupplung
eine Ulstauscheibe 164 derart angeordnet ist, daß der Abfluß des Schmieröls derart
gedrosselt wird, daß die Rollkörper im Freilaufbetrieb aufschwimmen können und hierdurch
die Verlustreibung erheblich reduziert wird. Ein Zweigkanal 166 versorgt in erster
Linie die Lagerung 168 der Kupplungszylinder-Bremstrommelanordnung der Vorwärtsgang-Kupplung
114 bis 122.
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Das hintere Schmierölkanalsystem 170 versorgt hierbei über Zweigkanäle
172, 174 und 176 die Lagerung des gemeinsamen Sonnenrades 90 des Simpson-Planetenradsatzes,
die Planetenräder des Simpson-Planetenradsatzes und die Lagerung 178 der Abtriebswelle
94 sowie die hintere Uberholkupplung 110.
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Wie aus Figur 3 zu ersehen ist, wird das Bremsband 57 der ersten Bremse
B1 durch ein im Volumen verhältnismäßig klein gehaltenes Servo 180 über einen eine
Kraftübersetzung ermöglichenden Betätigungshebel 182 betätigt.
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Wie aus Figur 4 zu ersehen ist, wird das Bremsband 128/B2, das zum
Festlegen des gemeinsamen Sonnenrades 90 des Simpson-Planetenradsatzes vorgesehen
ist, gleichfalls durch ein verhältnismäßig geringes Volumen aufweisendes Servo 190
über einen eine Kraftübersetzung ermöglichen den Betätigungshebel 192 betätigt.
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Dieser Betätigungshebel 192 liegt im Getriebegehäuse 46 von der Bearbeitungsseite
her gesehen weiter hinten und die zur Aufnahme seines Schwenkbolzens 194 erforderlichen
Bohrungen im Getriebegehäuse können nur hergestellt werden, wenn von der Bearbeitungsseite
her ein Zugang freigehalten wird. Zu diesem Zweck ist der von der Bearbeitungsseite
her weiter vorn im Getriebegehäuse 46 angeordnete Betätigungshebel 182 mit seinem
Schwenkbolzen 184 in einem aus Blech gestanzten, im wesentlichen U-förmigen Lagerbock
186 angeordnet, der erst nach Bearbeitung der Aufnahme für den Bolzen 194 in die
im Getriebegehäuse 46 vorgesehene Aufnahmetasche 188 eingeschoben wird.
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Wie aus Figur 5 zu ersehen ist, wird das Bremsband 102/bus über ein
etwas größeres Servo 200 betätigt, das um das Getriebe seitlich schmal zu halten
vertikal liegend angeordnet ist.
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Im Labyrinth des Steuergehäuses können Leitungskanäle vorbereitet
werden, um Leitungsdruckkanäle und Signaldruckkanäle an eine Ventilbohrung zu führen,
in die von außen her elektromagnetisch gesteuerte Druckgeberventile einsetzbar sind,
um das drehmomentabhängige Drosseldrucksignal und das fahrgeschwindigkeit sabhängige
Reglerdrucksignal anstelle der üblichen hydraulischen Darstellung nunmehr über einen
Mikroprozessor elektrohy draulisch darzustellen.
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Dadurch kann das übliche über ein Gestänge mit der Drosselklappe verbundene
Drosseldruckventil und das an einem mit der Abtriebswelle verbundenen Teil an geordnete
Reglerdruckventil entfallen.