DE4107738C2

DE4107738C2 - Getriebeaggregat für Kraftfahrzeuge mit einem stufenlos regelbaren Umschlingungsgetriebe

Info

Publication number: DE4107738C2
Application number: DE4107738A
Authority: DE
Inventors: Herbert Simon
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: Batavia Transmission LLC
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1991-03-11
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2011-03-12
Also published as: DE4107738A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebeaggregat für Kraft fahrzeuge mit einem stufenlos regelbaren Umschlingungsge triebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus dem Stand der Technik, z. B. der DE 31 18 075 A1 ist ein derartiges Getriebeaggregat mit einem stufenlos regelbaren Umschlingungsgetriebe bekannt. Bei diesem Ge triebeaggregat erfolgt die Kraftübertragung von einer Pri märwelle auf eine Sekundärwelle entweder über ein Überset zungsgetriebe oder über das Umschlingungsgetriebe. Der Ab trieb erfolgt von der Sekundärwelle über ein Kegelrad, wel ches mit einem Tellerrad des Differentials kämmt.

Ausgehend vom zuvor beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe aggregat zu schaffen, das eine flexible Bauweise ermög licht, insbesondere eine kürzere Getriebebaulänge, und da mit besser an die vorgegebenen Einbaufreiräume in dem Kraftfahrzeug anpaßbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die Verwendung eines Kegeltriebes in Verbindung mit dem Umschlingungsgetriebe läßt sich ein Getriebeaufbau mit sich kreuzenden Achsen erreichen. Als eines der wesent lichen 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 Umschlingungsge triebes. So kann man z. B. andere Übersetzungsverhältnisse realisieren und gegebenenfalls auch die Kegelscheibenpaare des Umschlingungsgetriebes in ihren Durchmessern unter schiedlich ausbilden. Bezüglich des Einbaues des Getriebe aggregates hat man grundsätzlich viel mehr Gestaltungsmög lichkeiten.

Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß man bezüglich der Wahl und Anordnung der Getriebeelemente für die Vor wärts-/Rückwärts-Umschaltung variabler ist. Darüber hinaus ist eine bessere Übersetzungs- und Drehrichtungsanpassung möglich.

Ebenso ist eine asymmetrische Übersetzung des Umschlin gungsgetriebes aufgrund einer freien Achsabstandswahl und somit unterschiedliche Durchmesser des Primär- und Sekun därkegelscheibenpaares möglich.

Zusätzlich kann durch die beiden erfindungsgemäßen Kegelrä der auch eine Übersetzungsreduzierung erzielt werden.

Die vorliegende Erfindung ist somit insbesondere für Kraftfahrzeuge 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 Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes angeordnet ist.

Im Gegensatz zu den bekannten Konstruktionen, bei denen koaxial oder achsparallel zur Antriebswelle des Antriebsmo tors auch der Abtrieb erfolgt, wird nunmehr auch die Anord nung der Lage des Sekundärkegelscheibenpaares in Fahrtrich tung weiter vorne möglich.

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

Das erste Kegelrad kann dabei direkt auf der Sekundärwelle angeordnet sein oder es ist vorgesehen, daß zwischen der Sekundärwelle des Umschlingungsgetriebes und dem ersten Kegelrad ein Planetenradgetriebe für eine Vorwärts-/Rück wärts-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 Tellerräder zusammen arbeitet, die auf der die Primärwelle kreuzenden Abtriebs welle angeordnet sind.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die die Antriebswelle kreuzende Abtriebswelle abtriebsseitig mit einem weiteren Kegelrad versehen ist, das mit einem Differentialgetriebe zusammenarbeitet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß auf der die Antriebswelle kreu zenden Abtriebswelle ein Planetenradgetriebe für die Vor wärts-/Rückwärts-Umschaltung angeordnet ist.

Durch den erfindungsgemäßen Kegeltrieb läßt sich damit, wie ersichtlich, das Vorwärts-/Rückwärts-Umschaltgetriebe an mehreren Stellen anordnen und damit jeweils optimal an die vorgegebenen freien Bauräume anpassen.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann vor gesehen sein, daß für die Vorwärts-/Rückwärts-Umschaltung ein Stirnradgetriebe zwischen der Primär- und der Sekundär seite des Umschlingungsgetriebes angeordnet ist, das über eine Synchronisiereinrichtung oder eine Umschaltkupplung zuschaltbar ist.

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

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem Vorwärts- /Rückwärts-Umschaltplanetenrad getriebe auf der Antriebsseite;

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

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit einem Vorwärts-/ Rückwärts-Getriebe als Kegeltrieb auf der Abtriebsseite;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit einem Vorwärts-/ Rückwärts-Umschaltplanetenradgetriebe auf der Abtriebsseite;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel mit einem Vorwärts-/ Rückwärts-Umschaltplanetenradgetriebe auf der die Primärwelle kreuzenden Welle;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel mit einer Vorwärts-/ Rückwärts-Umschaltung, synchronisiert, mit dem Rückwärtsgang als Stirntrieb und

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Vorwärts-/Rückwärts-Umschaltung, ähn lich der in 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 Antriebsmotors auf, der für Vorderradantrieb 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-Umschaltplanetenradgetriebe 2 zusammen. Die Antriebswelle 1 kann weiterhin eingangsseitig noch mit einem Torsionsdämpfer 3 versehen sein. Als Anfahrelemente und gleichzeitig auch zur Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt und umgekehrt dienen die in dem Planetenrad getriebe 2 prinzipmäßig dargestellten Kupplungen 4 und 5. Die Kupplungen 4 und 5 können sogenannte nasse Anfahrkupp lungen sein.

Während das Sonnenrad 6 des Planetengetriebes 2 mit der Antriebswelle 1 verbunden ist, ist der Planetenträger 7 über ein Drehmomentmeßglied 8 mit der Primärwelle 9 eines Umschlingungsgetriebes 10 verbunden. Das Umschlingungsge triebe 10 weist in üblicher Weise ein auf der Primärseite angeordnetes Kegelscheibenpaar auf. Dieses besteht aus der Kegelscheibe 11 und 12, wobei die Kegelscheibe 12 axial verschiebbar ist. Auf der Sekundärseite ist ebenfalls ein Kegelscheibenpaar angeordnet. Dieses besteht aus der Kegel scheibe 13 und 14, wobei die Kegelscheibe 14 axial ver schiebbar ist, womit das Übersetzungsverhältnis geändert werden kann. Auf der Sekundärwelle 15 des Umschlingungsge triebes 10 ist auf der zu der Vorderseite des Fahrzeuges, d. h. auf der zu dem Antriebsmotor gerichteten Seite, ein erstes Kegelrad 16 angeordnet. Das damit kämmende zweite Kegelrad 17 befindet sich auf einer Abtriebswelle 18, die die Primärwelle 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 Umschlingungsorgans 10 kreuzende Abtriebswel le 18 unter den Kegelscheiben 11 und 12 durchgeführt. Am anderen Ende der Abtriebswelle 18 befindet sich ein weite res Kegelrad 19, das mit dem Kegelrad 20 bzw. Differential gehäuse eines Differentiales 21 für die beiden Antriebsrä der zusammenarbeitet.

Wie aus der Fig. 2 auch weiterhin ersichtlich ist, ist der Abstand x zwischen der Primärseite bzw. der Antriebsachse I und der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes 10 varia bel, wohingegen der Achsabstand y zwischen der Antriebswel le 1 und der Abtriebsachse II vorgegeben ist.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist ebenso, wie die nachfolgend noch beschriebenen Ausführungsbeispiele grundsätzlich von ähnlicher Bauart, weshalb für gleiche Bauteile auch die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden sind. Anhand der nachfolgend noch näher beschriebenen Aus führungsbeispiele kann jedoch dargestellt werden, wie va riabel das Getriebeaggregat hinsichtlich seiner Gesamt anordnung und der Anordnung seiner Einzelteile ist. So zeigt z. B. die Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, wobei als Anfahrelement ein hydrokinetischer Drehmomentwandler 22 üblicher Bauart mit einem Turbinenteil T, einem Pumpen teil P und einem Statorteil S vorgesehen ist. Zusätzlich ist eine Überbrückungskupplung 23 vorhanden, durch die die Eingangswelle des hydrokinetischen Drehmomentwandlers 22 im Bedarfsfalle zur Vermeidung 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 übernimmt das erste Kegelrad 16 somit eine Doppelfunktion, wobei die Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt über Kupplun gen 25 und 26 erfolgt. Die beiden Kupplungen 25 und 26 sind dabei lediglich Schaltkupplungen, die im Gegensatz zu den Kupplungen 4 und 5 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zusätzlich auch noch die Anfahrkupplungen bilden. Zur Dreh richtungsumkehr sind zwei Kegelräder 27 und 28 vorgesehen, die mit dem ersten Kegelrad 16 kämmen. Ein derartiges Vor wärts-/Rückwärtsumschaltgetriebe ist im Vergleich zu einem Planetenradgetriebe einfacher und damit billiger. Dies ist insbesondere auch deshalb der Fall, weil je eines der bei den 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 vorgesehen, die zwischen der Antriebswelle 1 und der Primärseite des Um schlingungsgetriebes angeordnet ist. Das Planetenradgetrie be 2 zur Umschaltung auf Vorwärts- und Rückwärtsfahrt ist in diesem Falle auf der Sekundärseite des Umschlingungsge triebes 10, und zwar auf der Sekundärwelle 15, die als Hohlwelle ausgebildet 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 Ke gelrad 16 versehen ist. Das erste Kegelrad 16 arbeitet wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen mit dem zweiten Ke gelrad 17, das auf der Abtriebswelle 18 angeordnet ist, zusammen. Die beiden Kupplungen 4 und 5 des Planetenradge triebes 2 sind nur einfache Schaltkupplungen, da ja zum Anfahren die trockene Anfahrkupplung 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. Für die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt ist auf der Abtriebswelle 18 bzw. einer über die Abtriebswelle 18 geschobenen Hohlwel le 31 das Planetenradgetriebe 2 angeordnet. Auf der Hohl welle 31 befindet sich das mit dem ersten Kegelrad 16 käm mende 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 Geschwindigkeit ausgebildet. Die Vorwärtsfahrt erfolgt in üblicher Weise über das Umschlingungsgetriebe 10. Zum Rückwärtsfahren wird die innere Antriebswelle 1 über eine symbolisch dargestell te Synchronisiereinrichtung 32 mit einem Stirnrad 33 ver bunden. Ein zweites, mit dem Stirnrad 33 kämmendes Stirn rad 34 ist mit der Sekundärwelle 15 und damit mit dem er sten Kegelrad 16 verbunden, das - wie vorstehend beschrie ben - mit dem zweiten Kegelrad 17 kämmt. Im Rückwärtsfahr betrieb läuft das Umschlingungsgetriebe 10 lose mit. Als Anfahrelement 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 Drehmomentwandler 22 vorgesehen ist. Für den Rückwärtsfahrbetrieb ist eine Schaltkupplung 35 auf der Antriebswelle 1 vorgesehen. Die Verbindung für den Rückwärtsfahrbetrieb erfolgt wiederum über zwei Stirnräder 33 und 34, wobei in diesem Falle das Stirnrad 34 über eine zweite Schaltkupplung 36 mit der Se kundärwelle 15 verbindbar ist. Zum Vorwärtsfahren ist die Schaltkupplung 35 geschlossen und die zweite Schaltkupp lung 36 geöffnet, wodurch die Stirnräder 33 und 34 lose mitlaufen, da die Kupplungsglocke 37 der Schaltkupplung 36 relativ zu der dazugehörigen Kupplungslamelle der Kupp lung 36 umläuft.

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

Bezugszeichenliste

1 Antriebswelle
2 Planetengetriebe
3 Torsionsdämpfer
4 Kupplungen
5 Kupplungen
h Sonnenrad
7 Planetenträger
8 Drehmomentmeßglied
9 Primärwelle
10 Umschlingungsgetriebe
11 Kegelscheibe
12 Kegelscheibe
13 Kegelscheibe
14 Kegelscheibe
15 Sekundärwelle
16 erstes Kegelrad
17 zweites 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 Anfahr kupplung
30 zentrale Welle
31 Hohlwelle
32 Synchronisier einrichtung
33 Stirntrieb
34 Stirntrieb
35 Schaltkupplung
36 Schaltkupplung
37 Kupplungsglocke
38 Anfahrkupplung
T Turbinenteil
P Pumpenteil
S Statorteil

Claims

1. Getriebeaggregat für ein Kraftfahrzeug mit einem stufenlos regelbaren Umschlingungsgetriebe und einem Vor wärts-/Rückwärts-Umschaltgetriebe, wobei die Antriebswelle des Antriebsmotors über ein Anfahrelement direkt oder über Zwischenglieder der Primärseite des Umschlingungsgetriebes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet daß auf der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes (10) abtriebsseitig ein erstes Kegelrad (16) angeordnet ist, das mit einem zweiten Kegelrad (17) zusammenarbeitet, das auf einer die Antriebswelle (1) des Umschlingungsgetriebes (10) kreuzenden Abtriebswelle (18) drehfest angeordnet ist.

2. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das erste Kegelrad (16) auf der zu dem Antriebsmotor gerichteten Seite der Sekundärsei te des Umschlingungsgetriebes (10) angeordnet ist.

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

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

5. Getriebeaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die An triebswelle (1) kreuzende Abtriebswelle (18) abtriebsseitig mit einem weiteren Kegelrad (19) versehen ist, das mit ei nem Differentialgetriebe (21) zusammenarbeitet.

6. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß zwischen der Sekundärwel le (15) des Umschlingungsgetriebes (10) und dem ersten Ke gelrad (16) ein Planetenradgetriebe (2) für eine Vorwärts-/ Rückwärts-Umschaltung angeordnet ist.

7. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß auf der die Antriebswel le (1) kreuzenden Abtriebswelle (18) ein Planetenradgetrie be (2) für die Vorwärts-/Rückwärts-Umschaltung angeordnet ist.

8. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß für die Vorwärts-/Rück wärts-Umschaltung ein stirnradgetriebe (33, 34) zwischen der Primär- und der Sekundärseite des Umschlingungsgetrie bes (10) angeordnet ist, das über Schaltkupplungen (35, 36) zuschaltbar ist.

9. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß für die Vorwärts-/Rück wärts-Umschaltung ein Stirnradgetriebe (33, 34) zwischen der Primär- und der Sekundärseite des Umschlingungsgetrie bes (10) angeordnet ist, das über eine Synchronisierein richtung (32) zuschaltbar ist.