DE69009845T2 - Kraftfahrzeuggetriebeeinheit. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeuggetriebeeinheit, spezieller ein Getriebe des Typs, der aus Schaltmitteln zur Auswahl der Fahrtrichtung und einer damit gekoppelten stufenlos verstellbaren Treibriemenübersetzung besteht. Eine Getriebeeinheit des einleitend genannten Typs ist bekannt aus "Automotive Engineering", April 1987, S. 75 bis 77.
• Bei der Getriebeeinheit des vorgenannten Typs ist es bis jetzt üblich, daß von dem Schwungrad, das mit einer langen, dünnen hohlen Antriebswelle zusammenwirkt, letztere für das Antreiben der ebenfalls üblichen Ölpumpe vorgesehen ist, die den Öldruck bereitstellt, der zumindest für das Einstellen der stufenlos verstellbaren Treibriemenübersetzung erforderlich ist. Unter anderem aufgrund der Anordnung der Ölpumpe benötigt die bekannte Getriebeeinheit eine große Montagelänge. Außerdem ist die lange dünne Welle sehr verletzlich, und sie bedarf einer Ausrichtung und der Montage auf Lagern, um so eine gute Dichtigkeit in Bezug auf die Ölzufuhr zum primären Servozylinder der stufenlos verstellbaren Treibriemenübersetzung sicherzustellen. Weiterhin ist eine derartige hohle Welle sehr teuer.
• Die vorliegende Erfindung hat eine Kraftfahrzeuggetriebeeinheit zum Gegenstand, die die einleitend genannte Getriebeeinheit weiterentwickelt.
• Gleichzeitig hat die Erfindung eine Getriebeeinheit zum Gegenstand, die Schaltmittel zur Auswahl der Fahrtrichtung
• - auch DNR-Schaltung (Drive-Neutral-Reverse) genannt aufweist, die es gestatten, daß die Ölpumpe von diesen Mitteln angetrieben wird und somit im Gehäuse der Getriebeeinheit untergebracht sein kann. Gleichermaßen ist die Ölpumpe der Erfindung gemäß so mit den Schaltmitteln gekoppelt, daß es ohne zusätzliche Komponenten, wie etwa Übersetzungen, möglich wird, die Drehzahl der Pumpe in Bezug auf Geräusch, Effizienz oder Leistung zu optimieren. Die Anordnung der Ölpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung gestattet überdies eine freie Wahl des Getriebeentwurfs.
• Es ist deutlich, daß in allen im folgenden beschriebenen Ausführungsformen die Ölpumpe stets ohne Dazwischentreten der Antriebskupplung vom Motor angetrieben wird, dies, weil das zum Zweck des Antreibens der Servozylinder der stufenlos verstellbaren Treibriemenübersetzung erforderlich ist.
• Um die vorgenannten Ergebnisse zu erzielen, betrifft die Erfindung eine Kraftfahrzeuggetriebeeinheit, welche die Eigenschaften aufweist, wie in Anspruch 1 definiert.
• Die Tatsache, daß die Antriebskupplung nach den Schaltmitteln zur Auswahl der Fahrtrichtung angeordnet sind, bietet den Vorteil, daß, wegen der Trägheitsmasse der zu schaltenden Kupplungsteile, das Schalten erleichtert wird.
• In einer zu diesem Zweck beschriebenen besonderen Ausführungsform werden die Schaltmittel zur Auswahl der Fahrtrichtung, ebenfalls gemäß der Erfindung, gleichermaßen als Zahnraduntersetzung genutzt, dies, um die Drehzahl der stufenlos verstellbaren Treibriemenübersetzung zu reduzieren, mit den Vorteilen, daß ein Treibriemen verwendet werden kann, dessen Höchstgeschwindigkeit begrenzt ist, was eine verlängerte Lebensdauer bewirkt, und daß das sekundäre Riemenscheibenrad direkt mit dem Differentialringrad gekoppelt werden kann, wodurch die Konstruktionshöhe der Übersetzung vermindert wird, und daß, zusätzlich hierzu, eine Verbesserung der Übersetzungseffizienz durch die geringeren Spritzverluste, die niedrigeren Rutschgeschwindigkeiten der Zahnraduntersetzung und den verminderten Aufbau des Zentrifugaldrucks in den Hydraulikzylindern der Riemenscheiben erreicht wird.
• Die Getriebeeinheit gemäß der Erfindung bietet weiterhin den Vorteil, daß, zumindest in einer besonderen Ausführungsform, die für Kraftfahrzeuge mit Hinterradantrieb vorgesehen ist, die Ein- und Ausgangswellen auf nahezu derselben Mittellinie liegen, so daß die Einheit besonders leicht zwischen der Motorwelle und der Kardanwelle, die zu dem zwischen den Hinterrädern montierten Differential führt, montiert werden kann.
• Um die Merkmale gemäß der vorliegenden Erfindung besser zu verdeutlichen, sind im folgenden einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, als Beispiele und ohne jeden einschränkenden Charakter, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, worin:
• Figur 1 im Querschnitt eine Getriebeeinheit gemäß der Erfindung zeigt;
• Figur 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II in Figur 1 zeigt;
• Figur 3 einen Querschnitt gemäß Linie III-III in Figur 2 zeigt;
• Figur 4 eine Variante der Erfindung zeigt, insbesondere, wobei die Schaltmittel zur Auswahl der Fahrtrichtung gleichzeitig eine Zahnraduntersetzung beinhalten;
• Figur 5 einen Querschnitt gemäß Linie V-V in Figur 4 zeigt;
• Figur 6 eine Variante der Getriebeeinheit geinäß der Erfindung zeigt, insbesondere, wobei die Ein- und Ausgangswellen in ihrer gegenseitigen Verlängerung gelegen sind.
• In Figur 1 ist eine Getriebeeinheit dargestellt, die für Kraftfahrzeuge mit Vorderradantrieb gedacht ist. Diese Getriebeeinheit besteht in der Hauptsache aus einem Gehäuse 33; einer Eingangswelle 1; Schaltmitteln 2 zur Auswahl der Fahrtrichtung, oder, mit anderen Worten, einer Umschalteinheit; einer Antriebskupplung 3; und einer stufenlos verstellbaren Treibriemenübersetzung 4, deren primäre Riemenscheibe 5 mittels der Antriebskupplung 3 mit den Schaltmitteln 2 verbunden werden kann und wobei die Ausgangswelle 6 der sekundären Riemenscheibe 7 über ein Differential 8 den Antrieb der Achsen 9 und 10 vorsieht, die mit den Rädern des Wagens verbunden sind.
• In der dargestellten Ausführungsform ist die Eingangswelle 1 mit einer Welle 11 gekoppelt, die durch den Motor angetrieben wird, dies über ein hierauf angebrachtes Schwungrad 12 und einen Torsionsdämpfer 13. Die stufenlos verstellbare Treibriemenübersetzung weist eine klassische Konstruktion auf. Jede der beiden Riemenscheiben 5 und 7 besteht daher aus zwei in Bezug zueinander axial verschiebbaren Riemenscheibenhälften 14 und 15, bzw. 16 und 17, zwischen denen ein Treibriemen 18 angebracht ist, der damit auf verschiedenen Durchmessern zusammenwirken kann, indem die Riemenscheibenhälften 14-15 und 16-17 verschoben werden, wodurch eine variable Übersetzung erreicht wird. Die Bewegung der Riemenscheibenhälften wird mittels eines oder mehrerer Hydraulikzylinder bewirkt, dies über eine entsprechende Hydrauliksteuerung. Derartige Steuerungen sind hinreichend bekannt und werden daher in dieser Beschreibung nicht weiter behandelt.
• Die Ausgangswelle 6 der sekundären Riemenscheibe 7 ist auf klassische Weise über Zahnraduntersetzungen 19 und 20, die durch die Zahnräder 21, 22 und 23, wie auch das Ringrad 24 des Differentials 8, gebildet werden, mit dem Differential 8 gekoppelt.
• Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaltmittel 2, spezieller deren Konstruktion, die derart gewählt ist, daß, wie in Figuren 2 und 3 dargestellt, der direkte Antrieb einer Ölpumpe 25 vorgesehen werden kann, wobei die Ölpumpe den Öldruck bereitstellt, der zumindest zum Einstellen der stufenlos verstellbaren Treibriemenübersetzung 4 und eventuell zur Betätigung der Kupplung 3 oder weiterer druckgesteuerter Elemente erforderlich ist. Wie in Figuren 1, 2 und 3 dargestellt, bestehen die Schaltmittel 2 zur Auswahl der Fahrtrichtung in der Hauptsache aus einem ersten Kupplungsteil 26, das in einer anfänglichen Drehrichtung durch die Eingangswelle 1 angetrieben wird; einem zweiten Kupplungsteil 27, das über eine Zahnradübersetzung 28, welche ein Zwischenzahnrad 29 verwendet, in Gegenrichtung zur Rotation des ersten Kupplungsteils 26 angetrieben wird, und einem dritten Kupplungsteil 30, das über einen Bedienungsmechanismus 31 in drei Positionen versetzt werden kann, bzw. mit dem ersten Kupplungsteil 26 gekoppelt, in eine neutrale Position, oder mit dem zweiten Kupplungsteil 27 gekoppelt, wobei die gebildeten Verbindungen jeweils für das Vorwärtsfahren (D), eine neutrale Position (N) bzw. das Rückwärtsfahren (R) dienen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird hierbei das Zwischenzahnrad 29 verwendet, um die vorgenannte Ölpumpe 25 anzutreiben. Das Zwischenzahnrad 19 ist vorzugsweise direkt auf der Antriebswelle 32 der Ölpumpe 25 angebracht. Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, ist diese Ölpumpe 25 vorzugsweise eine Zahnradpumpe.
• Es ist deutlich, daß die vorgenannte Konstruktion den Vorteil bietet, daß keine lange Übersetzungswelle oder separate Übersetzungsmittel erforderlich sind, um die Ölpumpe 25 anzutreiben. Der Aufbau kann sehr kompakt gehalten werden, und die Ölpumpe 25 kann auf diese Weise im Gehäuse 33 der Getriebeeinheit untergebracht werden.
• Der Durchmesser des Zwischenzahnrads 29 hat keinen Einfluß auf das Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 6. Der Aufbau gemäß der Erfindung bietet daher den Vorteil, daß die Abmessungen des Zwischenzahnrads 29, spezieller die Anzahl seiner Zähne und somit das Übersetzungsverhältnis, in Bezug auf sein Antriebszahnrad 34 so gewählt werden können, daß die Drehzahl der Pumpe in Bezug auf Geräusch, Effizienz oder Leistung optimiert werden kann, so daß keine separaten Übersetzungsmittel bereitgestellt werden müssen.
• Die für diesen Zweck beschriebenen Schaltmittel 2 können selbstverständlich gemäß verschiedener Formen ausgeführt werden. In der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 3 ist das erste Kupplungsteil 26 direkt an der Eingangswelle 1 befestigt, und das zweite Kupplungsteil 27 wird angetrieben durch das vorgenannte, auf der Eingangswelle 1 angebrachte Zahnrad 34 bzw. das hierin eingreifende Zwischenzahnrad 29, ein durch das Zwischenzahnrad 29 angetriebenes und auf einem separaten Wellenabschnitt 35 angebrachtes Zahnrad 36, ein zweites, auf diesem Wellenabschnitt 35 angebrachtes Zahnrad 37, und ein seinerseits damit gekoppeltes Zahnrad 38, das fest mit dem zweiten Kupplungsteil 27 verbunden ist. Die drei Kupplungsteile 26, 27 und 30 sind koaxial angeordnet, wobei das dritte Kupplungsteil 30 axial verschiebbar zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsteil 26 und 27 montiert ist. Das dritte Kupplungsteil 30 weist auf beiden Seiten konische Kupplungsflächen 39 und 40 auf, wovon eine Kupplungsfläche 39 durch das Bewegen des dritten Kupplungsteils 30 in eine Richtung mit einer konischen Kupplungsfläche 41, welche auf dem ersten Kupplungsteil 26 vorgesehen ist, zusammenwirken kann, während die zweite Kupplungsfläche 40 durch das Bewegen des dritten Kupplungsteils 30 in die andere Richtung mit einer konischen Kupplungsfläche 42, die auf dem zweiten Kupplungsteil 27 vorgesehen ist, zusammenwirken kann.
• In den Figuren 4 und 5 ist eine Variante der Erfindung dargestellt, welche zudem das Merkmal aufweist, daß die Schaltmittel 2, oder, mit anderen Worten, die Drive-Neutral-Reverse-Schaltung gleichzeitig als Zahnraduntersetzung verwendet wird, dies derart, daß in der Position Vorwärtsantrieb die primäre Riemenscheibe 5 mit einer niedrigeren Drehzahl dreht als die Eingangswelle 1. Gemäß der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform werden zu diesem Zweck Schaltmittel 2 verwendet, bei welchen die drei Kupplungsteile 26, 27 und 30 auf einer Welle 43 montiert sind, die parallel neben der Eingangswelle 1 positioniert ist. Das erste Kupplungsteil 26 ist hierbei mittels einer Einzel-Zahnradübersetzung 44, bestehend aus Zahnrädern 45 und 46, mit der Eingangswelle 1 verbunden. Das zweite Kupplungsteil 27 wird über eine Zahnradübersetzung 47 angetrieben, bestehend aus einem auf der Eingangswelle 1 angebrachten Zahnrad 48, einem hiermit zusammenwirkenden Zahnrad, das hier ebenfalls mit Referenz 29 markiert ist, und einem Zahnrad 49, das durch das Zwischenzahnrad 29 angetrieben wird, welches mit dem zweiten Kupplungsteil 27 verbunden ist. Das Zwischenzahnrad 29 treibt hierbei wiederum die Ölpumpe 25. Das dritte Kupplungsteil 30 kann, wie in der Ausführungsform von Figur 1, über eine hohle Welle 50 und die Antriebskupplung 3 direkt mit der primären Riemenscheibe 5 verbunden werden.
• Die vorgenannte Zahnraduntersetzung kann hierbei durch die Zahnradübersetzung 44 gebildet werden. Die Untersetzung ermöglicht die Verwendung eines Treibriemens 18, dessen Höchstgeschwindigkeit begrenzt ist. Diese Verminderung der maximalen Drehzahl der Riemenscheiben 5 und 7 bietet als zusätzlichen Vorteil eine Verbesserung der Übersetzungseffizienz durch geringere Spritzverluste, niedrigere Rutschgeschwindigkeiten der Zahnraduntersetzungen und verminderten Aufbau des Zentrifugaldrucks in den Hydraulikzylindern, die für die Bewegung der Riemenscheibenhälften 14-15 und 16-17 in Bezug zueinander sorgen.
• Die Verminderung der maximalen Drehzahl der stufenlos verstellbaren Treibriemenübersetzung 4 gestattet auch das direkte Koppeln der sekundären Riemenscheibe 7 mit dem Ringrad 24 des Differentials über nur ein Zahnrad 51, das auf der Ausgangswelle 6 angebracht ist. Aufgrund des Fehlens der in Figur 1 dargestellten Zahnräder 22 und 23 verringert sich die Konstruktionshöhe der Getriebeeinheit.
• Schließlich ist in Figur 6 eine Variante der Getriebeeinheit gemäß der Erfindung dargestellt, welche für Kraftfahrzeuge mit Hinterradantrieb gedacht ist. Die Schaltmittel 2 weisen eine analoge Konstruktion wie in Figur 4 auf. Die Besonderheit dieser Ausführungsform besteht, außer den bereits erwähnten Merkmalen, darin, daß die primäre Riemenscheibe 5 und die sekundäre Riemenscheibe 7 jeweils zu beiden Seiten der Achse der Eingangswelle 1 angeordnet sind und daß eine Ausgangswelle 52 vorgesehen ist, die mittels einer Zahnradübersetzung 53 durch die sekundäre Riemenscheibe 7 angetrieben wird, wobei diese Ausgangswelle 52 in der Verlängerung der vorgenannten Eingangswelle 1 gelegen ist. Mit der Ausgangswelle 52 kann beispielsweise eine zum Differential zwischen den Hinterrädern führende Kardanwelle verbunden werden.
• Es ist deutlich, daß in allen vorgenannten Ausführungsformen die Antriebskupplung 3 durch passende Betätigungsmittel gesteuert wird, die in der dargestellten Ausführungsform in der Hauptsache aus einem über die Druckleitung 54 gesteuerten Kolben 55 bestehen, der auf den Kupplungssatz der Antriebskupplung 3 drückt.

Claims (11)

1.- Kraftfahrzeuggetriebeeinheit, umfassend ein Gehäuse (33), eine Eingangswelle (1), Schaltmittel (2) zur Auswahl der Vorwärts- oder Rückwärtsfahrtrichtung, wobei besagte Schaltmittel ein erstes Kupplungsteil (26) umfassen, das durch die Eingangswelle (1) rotierend angetrieben wird, ein zweites Kupplungsteil (27), das über eine Zahnradübersetzung, welche ein Zwischenzahnrad (29) verwendet, in Gegenrichtung zur Rotation des ersten Kupplungsteils (26) rotierend angetrieben wird, und ein drittes Kupplungsteil (30), das mittels eines Steuermechanismus (31) von einer neutralen Position in Positionen bewegt werden kann, um entweder mit dem ersten Kupplungsteil (26) gekoppelt zu werden, um so den Vorwärtsantrieb einzustellen, oder mit dem zweiten Kupplungsteil (27), um den Rückwärtsantrieb einzustellen, eine stufenlos verstellbare Treibriemenübersetzung (4), ausgestattet mit einer primären Riemenscheibe (5), die den Vorwärts- oder Rückwärtsantrieb von besagtem dritten Kupplungsteil empfängt, und ausgestattet mit einer sekundären Riemenscheibe (7), montiert auf einer Welle (6) zum Übertragen des Antriebs über ein Differential 8 auf die Räder des Fahrzeugs, eine Antriebskupplung (3), die zwischen dem An- und Aus-Stand umschaltbar ist, und einer Ölpumpe (25), die den Öldruck bereitstellt, der zum Einstellen zumindest der effektiven Durchmesser besagter Riemenscheiben besagter stufenlos verstellbarer Treibriemenübersetzung (4) erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Antriebskupplung (3) zwischen besagter primärer Riemenscheibe (5) und besagtem dritten Kupplungsteil (30) angeordnet ist, und daß besagte Ölpumpe (25) mittels besagtem Zwischenzahnrad (29) angetrieben wird.

2.- Getriebeeinheit gemäß Anspruch 1, wobei die Abmessungen besagten Zwischenzahnrads (29), insbesondere die Anzahl seiner Zähne und somit das Übersetzungsverhältnis, in Bezug auf sein Antriebszahnrad, als Funktion der gewünschten Drehzahl besagter Ölpumpe gewählt werden.

3.- Getriebeeinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Zwischenzahnrad (29) direkt auf der Antriebswelle (32) der Ölpumpe (25) angebracht ist.

4.- Getriebeeinheit gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei eine Zahnradölpumpe verwendet und in besagtem Gehäuse untergebracht worden ist.

5.- Getriebeeinheit gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, wobei besagtes erstes Kupplungsteil (26) an besagter Eingangswelle (1) befestigt ist, wobei besagte Zahnradübersetzung ein Zahnrad (34) umfaßt, das auf besagter Eingangswelle angebracht ist und in besagtes Zwischenzahnrad (29) eingreift, einem Wellenabschnitt (35), das ein erstes Zahnrad (36) trägt, das in besagtes Zwischenzahnrad (29) eingreift, und ein zweites Zahnrad (37), das in ein Zahnrad (38) eingreift, welches permanent mit besagtem Kupplungsteil (27) verbunden ist.

6.- Getriebeeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei besagtes erstes Kupplungsteil (26) mit besagter Eingangswelle (1) mittels einer Einzel-Zahnradübersetzung (44) verbunden ist, und wobei besagte Zahnradübersetzung ein Zahnrad (48) umfaßt, das auf besagter Eingangswelle angebracht ist und in besagtes Zwischenzahnrad (29) eingreift, das seinerseits in ein Zahnrad (49) eingreift, das permanent mit besagtem zweiten Kupplungsteil (27) verbunden ist.

7.- Getriebeeinheit gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 6, wobei besagte Schaltmittel (2) eine Zahnraduntersetzung umfassen, die zumindest in der Position für den Vorwärtsantrieb dafür sorgen, daß die primäre Riemenscheibe (5) langsamer dreht als die Eingangswelle (1).

8.- Getriebeeinheit gemäß Anspruch 6, wobei besagte Schaltmittel (2) eine Zahnraduntersetzung umfassen, welche zumindest in der Position für den Vorwärtsantrieb dafür sorgen, daß besagte primäre Riemenscheibe (5) langsamer dreht als besagte Eingangswelle (1), wobei diese Zahnraduntersetzung durch besagte Zahnradübersetzung (44) gebildet wird.

9.- Getriebeeinheit gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei ein Zahnrad (51) auf besagter Welle (6) angebracht ist, auf welcher besagte sekundäre Riemenscheibe (7) montiert ist, wobei besagtes Zahnrad (51) in ein Ringrad (24) eingreift, das an besagtem Differential (8) befestigt ist.

10.- Getriebeeinheit gemäß einem der Ansprüche 6 oder 8, wobei besagtes Kraftfahrzeug mit Hinterradantrieb ausgestattet ist, wobei besagte primäre Riemenscheibe (5) und besagte sekundäre Riemenscheibe (7) jeweils zu beiden Seiten der Achse besagter Eingangswelle (1) angeordnet sind; und wobei eine Ausgangswelle (52) durch besagte sekundäre Riemenscheibe (7) mittels einer Zahnradübersetzung (53) angetrieben wird, und wobei besagte Ausgangswelle (52) koaxial zu und in der Verlängerung besagter Eingangswelle (1) angeordnet ist.

11.- Getriebeeinheit gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, wobei besagte drei Kupplungsteile koaxial montiert sind, mit besagtem dritten Kupplungsteil (30) axial verschiebbar zwischen besagtem erstem und zweitem Kupplungsteil (26, 27), wobei besagtes drittes Kupplungsteil konische Kupplungsflächen (39, 40) auf beiden Seiten umfaßt, so daß infolge der Bewegung besagten dritten Kupplungsteils die eine Kupplungsfläche (39) mit einer konischen Kupplungsfläche (41) zusammenwirkt, die auf besagtem erstem Kupplungsteil vorgesehen ist, und die andere Kupplungsfläche (40) mit einer konischen Kupplungsfläche (42) zusammenwirkt, die auf besagtem zweitem Kupplungsteil vorgesehen ist.