DE4107738A1 - Getriebeaggregat fuer kraftfahrzeuge mit einem stufenlos regelbaren umschlingungsgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebeaggregat für Kraft­ fahrzeuge mit einem stufenlos regelbaren Umschlin­ gungsgetriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

In der Kraftfahrzeugbranche werden zunehmend neben Stufenautomatikgetrieben auch stufenlos verstellbare Getriebe verwendet, die mit Umschlingungsgetrieben, auch Kettenwandler genannt, versehen sind.

Ein derartiges stufenloses Getriebe besitzt im allge­ meinen eine bessere Wirtschaftlichkeit, einen niedri­ geren Kraftstoffverbrauch, ein besseres Beschleuni­ gungsverhalten und mehr Fahrkomfort. Nachteilig dabei ist jedoch, daß das stufenlose Getriebe mehr Bauraum im Vergleich zu Stufenautomatikgetrieben besitzt. Ins­ besondere gilt dies bezüglich seiner Baulänge, was da­ durch insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit in Quer­ richtung des Fahrzeuges angeordneten Motoren und einem Antrieb der Vorderräder häufig zu Problemen führt. Durch das weiterhin erforderliche Vorwärts-Rückwärts- Umschaltgetriebe ist bezüglich der notwendigen Achsab­ stände und Achsanordnungen sowie der Baugröße eben­ falls eine weitere Schwierigkeit vorhanden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, ein Getriebeaggregat der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das eine flexible Bauweise ermög­ licht, insbesondere eine kürzere Getriebebaulänge, und damit besser an die vorgegebenen Einbaufreiräume in dem Kraftfahrzeug anpaßbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die Verwendung eines Kegeltriebes in Verbindung mit dem Umschlingungsgetriebe läßt sich ein Getrie­ beaufbau mit sich kreuzenden Achsen erreichen. Als ei­ nes der wesentlichen Vorteile ergibt sich damit eine deutlich geringere axiale Getriebebaulänge. Darüber hinaus ist jedoch auch die Bauweise selbst flexibler, und zwar insbesondere bezüglich der Achsabstände und der Achsanordnung des Umschlingungsgetriebes. So kann man z. B. andere Übersetzungsverhältnisse realisieren, und gegebenenfalls auch die Scheibensätze des Um­ schlingungsgetriebes in ihren Durchmessern unter­ schiedlich ausbilden. Bezüglich des Einbaues des Ge­ triebeaggregats hat man grundsätzlich viel mehr Ge­ staltungsmöglichkeiten.

Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß man bezüglich der Wahl und Anordnung der Getriebeelemente für die Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung variabler ist. Darüber hinaus ist eine einfachere Übersetzungs- und Drehrich­ tungsanpassung möglich.

Ebenso ist eine asymmetrische Übersetzung des Ketten­ wandlers aufgrund einer freien Achsabstandswahl und somit unterschiedliche Durchmesser des Primär- und Sekundärscheibensatzes möglich.

Zusätzlich kann durch die beiden erfindungsgemäßen Ke­ gelräder auch eine Übersetzungsreduzierung erreicht werden.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Kraft­ fahrzeuge mit Frontantrieb geeignet.

In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung kann vorgesehen sein, daß das erste Kegelrad auf der zu dem Antriebsmotor gerichteten Seite der Sekun­ därseite des Umschlingungsgetriebes angeordnet ist.

Im Gegensatz zu den bekannten Konstruktionen, bei de­ nen koaxial oder achsparallel zur Antriebswelle des Antriebsmotores auch der Abtrieb erfolgt, wird nunmehr durch die Anordnung der Lage des Sekundärscheibensatz in Fahrtrichtung weiter vorne möglich.

Einer der Hauptvorteile dieser Ausgestaltung liegt darin, daß damit das Getriebeaggregat eine noch kür­ zere Baulänge erhält.

Das erste Kegelrad kann dabei direkt auf der Sekundär­ welle angeordnet sein, oder es ist vorgesehen, daß zwischen der Sekundärwelle des Umschlingungsgetriebes und dem ersten Kegelrad ein Planetenradgetriebe für eine Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung angeordnet ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß für die Vorwärts-Rückwärts- Umschaltung ein Kegeltrieb vorgesehen ist, wobei das erste Kegelrad das erste Getriebeelement bildet, das mit zwei jeweils über Kupplungen zuschaltbare Teller­ räder zusammenarbeitet, die auf der die Primärwelle kreuzenden Abtriebswelle angeordnet sind.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die die Antriebs­ welle kreuzende Abtriebswelle abtriebsseitig mit einem weiteren Kegelrad versehen ist, das mit einem Diffe­ rentialgetriebe zusammenarbeitet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß auf der die Antriebswelle kreuzenden Abtriebswelle ein Planetenradgetriebe für die Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung angeordnet ist.

Durch den erfindungsgemäßen Kegeltrieb läßt sich damit wie ersichtlich das Vorwärts-Rückwärts-Umschaltgetrie­ be an mehreren Stellen anordnen und damit jeweils op­ timal an die vorgegebenen freien Bauräume anpassen.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann vor­ gesehen sein, daß für die Vorwärts-Rückwärts-Umschal­ tung ein Stirnradgetriebe zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes angeord­ net ist, das über eine Synchronisiereinrichtung oder eine Umschaltkupplung zuschaltbar ist.

Nachfolgend sind anhand der Zeichnung Ausführungsbei­ spiele der Erfindung in prinzipmäßiger Darstellung nä­ her erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausfüh­ rungsbeispieles mit einem Vorwärts-Rückwärts- Umschaltplanetenradgetriebe auf der An­ triebseite

Fig. 2 eine Stirnansicht des Ausführungsbeispieles nach der Fig. 1

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Vorwärts-Rückwärts-Getriebe als Kegel­ trieb auf der Abtriebsseite

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Vorwärts-Rückwärts-Umschaltplanetenrad­ getriebe auf der Abtriebsseite

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Vorwärts-Rückwärts-Umschaltplanetenrad­ getriebe auf der die Primärwelle kreuzenden Welle

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit ei­ ner Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung, synchro­ nisiert, mit dem Rückwärtsgang als Stirntrieb

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung, ähnlich der in der Fig. 6 beschriebenen Art, mit einem Rückwärtsgang als Stirntrieb.

Das Getriebeaggregat und dessen Funktionsweise sind grundsätzlich bekannt, weshalb nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Teile näher eingegangen wird.

Gemäß Fig. 1 weist das Getriebeaggregat eine Antriebs­ welle 1 eines Antriebsmotores auf, der für Vorderrad­ antrieb vorgesehen und quer zur Fahrzeuglängsrichtung eingebaut ist. Die Fahrtrichtung ist durch den mit "FR" bezeichneten Pfeil angegeben. Die Antriebswelle 1 arbeitet mit einem Vorwärts-Rückwärts-Umnschaltplane­ tenradgetriebe 2 zusammen. Die Antriebswelle 1 kann weiterhin eingangsseitig noch mit einem Torsionsdämp­ fer 3 versehen sein. Als Anfahrelemente und gleichzei­ tig auch zur Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärts­ fahrt und umgekehrt dienen die in dem Planetenradge­ triebe 2 prinzipmäßig dargestellten Kupplungen 4 und 5. Die Kupplungen 4 und 5 können sogenannte nasse An­ fahrkupplungen sein.

Während das Sonnenrad 6 des Planetengetriebes 2 mit der Antriebswelle 1 verbunden ist, ist der Planeten­ träger 7 über ein Drehmomentmeßglied 8 mit der Pri­ märwelle 9 eines Umschlingungsgetriebes 10 verbunden. Das Umschlingungsgetriebe 10 weist in üblicher Weise zwei auf der Primärseite angeordnete Scheibenräder 11 und 12 auf, wobei das Scheibenrad 12 axial verschieb­ bar ist. Auf der Sekundärseite sind ebenfalls zwei Scheibenräder 13 und 14 angeordnet, wobei dabei das Scheibenrad 14 axial verschiebbar ist, womit das Über­ setzungsverhältnis geändert werden kann. Auf der Se­ kundärwelle 15 des Umschlingungsgetriebes 10 ist auf der zu der Vorderseite des Fahrzeuges, d. h. zu dem Antriebsmotor gerichteten Seite, ein erstes Kegelrad 16 angeordnet. Das damit kämmende zweite Kegelrad 17 befindet sich auf einer Abtriebswelle 18, die die Pri­ märwelle bzw. die Antriebswelle 1 kreuzt. Mit I ist die Antriebsachse und mit II die Abtriebsachse angegeben.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist die die Pri­ märseite des Umschlingungsgetriebes 10 kreuzende Ab­ triebswelle 18 unter den Scheibenrädern 11 und 12 durchgeführt. Am anderen Ende der Abtriebswelle 18 befindet sich ein weiteres Kegelrad 19, das mit dem Kegelrad 20 bzw. Differentialgehäuse eines Differen­ tiales 21 für die beiden Antriebsräder zusammenarbei­ tet.

Wie aus der Fig. 2 auch weiterhin ersichtlich ist, ist der Abstand x zwischen der Primärseite bzw. der An­ triebsachse I und der Sekundärseite des Umschlingungs­ getriebes 10 variabel, wohingegen der Achsabstand y zwischen der Antriebsachse I und der Abtriebsachse II vorgegeben ist.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist ebenso wie die nachfolgend noch beschriebenen Ausführungsbeispie­ le grundsätzlich von ähnlicher Bauart, weshalb für gleiche Bauteile auch die gleichen Bezugszeichen bei­ behalten worden sind. Anhand der nachfolgend noch nä­ her beschriebenen Ausführungsbeispiele kann jedoch dargestellt werden, wie variabel das Getriebeaggregat hinsichtlich seiner Gesamtanordnung und der Anordnung seiner Einzelteile ist.

So zeigt z. B. die Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, wo­ bei als Anfahrelement ein hydrokinetischer Drehmoment­ wandler 22 üblicher Bauart mit einem Turbinenteil T, einem Pumpenteil P und einem Statorteil S vorgesehen ist. Zusätzlich ist eine Überbrückungskupplung 23 vor­ handen, durch die die Eingangswelle des hydrokineti­ schen Drehmomentwandlers 22 im Bedarfsfalle zur Ver­ meidung von Schlupfverlusten überbrückt werden kann. In diesem Falle ist die Antriebswelle 1 direkt über die Überbrückungskupplung mit dem Umschlingungsgetrie­ be 10 über das Drehmomentmeßglied 8 verbunden.

Die Umschaltung auf Vorwärts- und Rückwärtsfahrt er­ folgt dabei durch einen Kegeltrieb 24, der auf der Ab­ triebswelle 18 angeordnet ist. In diesem Falle über­ nimmt das erste Kegelrad 16 somit eine Doppelfunktion, wobei die Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt über Kupplungen 25 und 26 erfolgt. Die beiden Kupplun­ gen 25 und 26 sind dabei lediglich Schaltkupplungen, im Gegensatz zu den Kupplungen 4 und 5 nach dem Aus­ führungsbeispiel der Fig. 1, die zusätzlich auch noch Anfahrkupplungen bilden. Zur Drehrichtungsumkehr sind zwei Kegelräder 27 und 28 vorgesehen, die mit dem ersten Kegelrad 16 kämmen. Ein derartiges Vorwärts- Rückwärts-Umschaltgetriebe ist im Vergleich zu einem Planetenradgetriebe einfacher und damit billiger. Dies ist insbesondere auch deshalb der Fall, weil ja eines der beiden Kegelräder 27 bzw. 28 auch die Funktion des zweiten Kegelrades 17 nach der Fig. 1 übernimmt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 ist als Anfahrelement eine trockene Fahrkupplung 29 vorgese­ hen, die zwischen der Antriebswelle 1 und der Primär­ seite des Umschlingungsgetriebes 10 angeordnet ist. Das Planetenradgetriebe 2 zur Umschaltung auf Vor­ wärts- und Rückwärtsfahrt ist in diesem Falle auf der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes 10, und zwar auf der Sekundärwelle 15, die als Hohlwelle ausgebil­ det ist, angeordnet. Das Sonnenrad 6 ist auf einer zentralen Welle 30 angeordnet, die auf der von dem Planetenradgetriebe 2 abgewandten Seite, d. h. auf der zu dem Antriebsmotor gerichteten Seite, mit dem ersten Kegelrad 16 versehen ist. Das erste Kegelrad 16 arbei­ tet wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen mit dem zweiten Kegelrad 17, das auf der Abtriebswelle 18 an­ geordnet ist zusammen. Die beiden Kupplungen 4 und 5 des Planetenradgetriebes 2 sind nur einfache Schalt­ kupplungen, da ja zum Anfahren die trockene Anfahr­ kupplung 29 dient. Aus diesem Grunde können die beiden Kupplungen 4 und 5 auch kleiner dimensioniert werden.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 5 entspricht praktisch dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3, wo­ bei jedoch für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt statt ei­ nem Kegeltrieb das Planetenradgetriebe 2 auf der Ab­ triebswelle 18 bzw. einer über die Abtriebswelle 18 geschobenen Hohlwelle 31 angeordnet ist. Auf der Hohl­ welle 31 befindet sich das mit dem ersten Kegelrad 16 zusammenarbeitende zweite Kegelrad 17. Die Hohlwelle 31 ist dabei mit dem Planetenträger 7 verbunden. Der Abtrieb erfolgt zentral innen über das Sonnenrad 6 auf die Abtriebswelle 18. Die Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt und umgekehrt erfolgt wieder über die Kupplungen 4 und 5.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6 ist der Rückwärtsgang als Stirntrieb mit nur einer Geschwin­ digkeit ausgebildet. Die Vorwärtsfahrt erfolgt in üb­ licher Weise über das Umschlingungsgetriebe 10. Zum Rückwärtsfahren wird die innere Antriebswelle 1 über eine symbolisch dargestellte Synchronisiereinrichtung 32 mit einem Stirnrad 33 verbunden. Ein zweites mit dem Stirnrad 33 kämmendes Stirnrad 34 ist mit der Se­ kundärwelle 15 und damit mit dem ersten Kegelrad 16 verbunden, das - wie vorstehend beschrieben - mit dem zweiten Kegelrad 17 kämmt. Im Rückwärtsfahrbetrieb läuft das Umschlingungsgetriebe 10 lose mit. Als An­ fahrelement kann eine trockene Anfahrkupplung 38 an­ triebsseitig angeordnet sein.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 7 entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6, wobei als Anfahrelement ein hydrokinetischer Drehmo­ mentwandler 22 vorgesehen ist. Für den Rückwärtsfahr­ betrieb ist eine Schaltkupplung 35 auf der Antriebs­ welle 1 vorgesehen. Die Verbindung für den Rückwärts­ fahrbetrieb erfolgt wiederum über zwei Stirnräder 33 und 34, wobei in diesem Falle das Stirnrad 34 über ei­ ne zweite Schaltkupplung 36 mit der Sekundärwelle 15 verbindbar ist. Zum Vorwärtsfahren ist die Schaltkupp­ lung 35 zu und die zweite Schaltkupplung 36 geöffnet, wodurch die Stirnräder 33 und 34 lose mitlaufen, da die Kupplungsglocke 37 der Schaltkupplung 36 relativ zu der dazugehörigen Kupplungslamelle der Kupplung 36 umläuft.

Zum Rückwärtsfahren ist die Kupplung 35 geöffnet und die Kupplung 36 geschlossen. In diesem Falle läuft das Umschlingungsgetriebe lose mit.

Bezugszeichenliste

 1 Antriebswelle
 2 Planetengetriebe
 3 Torsionsdämpfer
 4 Kupplungen
 5 Kupplungen
 6 Sonnenrad
 7 Planetenträger
 8 Drehmomentmeßglied
 9 Primärwelle
10 Umschlingungsgetriebe
11 Scheibenrad
12 Scheibenrad
13 Scheibenrad
14 Scheibenrad
15 Sekundärwelle
16 1. Kegelrad
17 2. Kegelrad
18 Abtriebswelle
19 Kegelrad
20 Kegelrad
21 Differential
22 Drehmomentwandler
23 Überbrückungskupplung
24 Kegeltrieb
25 Kupplung
26 Kupplung
27 Kegelrad
28 Kegelrad
29 trockene Anfahrkupplung
30 zentrale Welle
31 Hohlwelle
32 Synchronisiereinrichtung
33 Stirnrad
34 Stirnrad
35 Schaltkupplung
36 Schaltkupplung
37 Kupplungsglocke
38 Anfahrkupplung
T Turbinenteil
P Pumpenteil
S Statorteil

Claims (9)

1. Getriebeaggregat für Kraftfahrzeuge mit einem stu­ fenlos regelbaren Umschlingungsgetriebe, und einem Vorwärts-Rückwärts-Umschaltgetriebe, wobei die An­ triebswelle des Antriebsmotores über ein Anfahrele­ ment direkt oder über Zwischenglieder mit der Pri­ märseite des Umschlingungsgetriebes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes (10) abtriebsseitig ein erstes Kegelrad (16) ange­ ordnet ist, das mit einem zweiten Kegelrad (17) zu­ sammenarbeitet, das auf einer die Antriebswelle (1) des Umschlingungsgetriebes (10) kreuzenden Ab­ triebswelle (18) drehfest angeordnet ist.

2. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kegelrad (16) auf der zu dem Antriebs­ motor gerichteten Seite der Sekundärseite des Um­ schlingungsgetriebes (10) angeordnet ist.

3. Getriebeaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kegelrad (16) direkt auf der Sekundärwel­ le (15) des Umschlingungsgetriebes (10) angeordnet ist.

4. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung ein Kegel­ trieb (24) vorgesehen ist, wobei das erste Kegelrad (16) das erste Getriebeelement bildet, das mit zwei jeweils über Kupplungen (25, 26) zuschaltbare Kegel­ räder (27, 28) zusammenarbeitet, die auf der die Antriebswelle (1) kreuzenden Abtriebswelle (18) an­ geordnet sind.

5. Getriebeaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Antriebswelle (1) kreuzende Abtriebswelle (18) abtriebsseitig mit einem weiteren Kegelrad (19) versehen ist, das mit einem Differentialge­ triebe (21) zusammenarbeitet.

6. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sekundärwelle (15) des Umschlingungs­ getriebes (10) und dem ersten Kegelrad (16) ein Planetenradgetriebe (2) für eine Vorwärts-Rück­ wärts-Umschaltung angeordnet ist.

7. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der die Antriebswelle (1) kreuzenden Abtriebs­ welle (18) ein Planetenradgetriebe (2) für die Vor­ wärts-Rückwärts-Umschaltung angeordnet ist.

8. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung ein Stirn­ radgetriebe (33, 34) zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes (10) angeordnet ist, das über Schaltkupplungen (35, 36) zuschaltbar ist.

9. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung ein Stirn­ radgetriebe (33, 34) zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes (10) angeordnet ist, das über eine Synchronisiereinrich­ tung (32) zuschaltbar ist.