DE69213856T2

DE69213856T2 - Leistungsübertragungseinrichtung mit T-förmiger Anordnung

Info

Publication number: DE69213856T2
Application number: DE69213856T
Authority: DE
Inventors: Donald L Carriere
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2012-07-21
Also published as: EP0524791B1; DE69213856D1; EP0524791A2; EP0524791A3; US5180346A

Description

Technischer Bereich

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Leistungsübertragungsgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine, in welchen die Brennkraftmaschine und die Getriebeanlage eine gemeinsame Triebstrangeinheit bilden, worin die Achse des Motors quer zur geometrischen Achse des Getriebes angeordnet ist, so daß eine "T"-förmige Anordnung entsteht.

Hintergrund der Erfindung

Bei Fahrzeugen mit Frontantrieb ist es allgemein üblich, einen Verbrennungsmotor in bezug auf die Front-Heck-Mittelachse des Fahrzeuges querliegend einzubauen, innerhalb eines vorn liegenden Motor- und Getrieberaumes. Mehrstufige Planetengetriebe werden dabei eingesetzt, um das Drehmoment vom Motor auf die Achshalbwellen zu übertragen, die in der Regel parallel zur Motorachse an geordnet sind. Ein Beispiel einer derartigen Anordnung ist die in der US-Patentschrift Nr. 4,509,389 offenbarte Achsgetriebeeinheit. Die Achsgetriebeeinheit nach dem '389er Patent ist zum Einsatz mit einem quer bzw. in sog. "Ost-West-Ausrichtung" eingebauten Verbrennungsmotor in einem Motorraum eines Kraftfahrzeuges mit Frontantrieb geeignet. Dieses Achsgetriebe weist einen hydrokinetischen Drehmomentwandler auf, der konzentrisch in bezug auf die Kurbelwellenachse des Motors angebracht ist. Die Turbine des hydrokinetischen Drehmomentwandlers ist mit einer Drehmomenteingangswelle einer mehrstufigen Planetengetriebeeinheit verbunden, die auf einer Achse angeordnet ist, welche im Abstand von der Achse der Turbinenwelle und parallel dazu liegt. Ein aus Kette und Kettenrädern bestehender Antrieb zur Drehmomentübertragung ist vorgesehen, Drehmoment von der Turbinenwelle auf die Eingangswelle des mehrstufigen Getriebesystems zu übertragen. Über Hydraulikdruck betätigte Kupplungen und Bremsen werden dabei zur wahlweisen Herstellung der verschiedenen Übersetzungen im zahnradgetriebesystem verwendet, so daß eine angemessene Abdeckung der Drehmomentübersetzungsbereiche für den Antriebsstrang zustande kommt. Ein an der Drehmomentabgabeseite des zahnradgetriebes liegender Endabtrieb erhöht das Ausgangsdrehmoment des Planetengetriebes und leitet es weiter an einen Differentialkorb, wobei die seitlichen Abtriebsräder des Differentials über wellengelenke mit den Achs-Halbwellen verbunden sind.
Ein Beispiel eines Achsgetriebes mit einem querliegenden Motor ist in der US-Patentschrift 4,368,649 dargestellt. Anordnungen dieser Art werden in der Automobilindustrie als sog. "U-Antriebe" bezeichnet. Sie finden sich gewöhnlich in Fahrzeugen mit Frontantrieb und querliegend eingebautem Motor, sie können jedoch auch an diverse andere Antriebsstrang-Anordnungen für gegenwärtig in der Automobilindustrie gängige Fahrzeuge angepaßt werden. Das in einer derartigen Anordnung vom Achsdifferential abgegebene Drehmoment kann auf eine Drehmomentabtriebswelle übertragen werden, der konzentrisch innerhalb des Planetengetriebes angeordnet ist. Die Abtriebswelle erstreckt sich in Querrichtung zu dem jeweiligen Drehmomenteingangsende beider Achs-Halbwellen für die Antriebsräder.
Ein weiters Beispiel für einen Achsgetriebe- und Motorblock nach dem bisherigen Stand der Technik zeigt US-Patentschrift 4,607,541, worin ein hydrokinetischer Drehmomentwandler konzentrisch in bezug auf ein mehrstufiges Planetengetriebe auf der Achse der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Wie im Falle des '389er Patents wird das Ausgangsdrehmoment von dem Planetengetriebe an eine koaxial zum Planetengetriebe angeordnete getriebene Welle abgegeben. Eine Endabtriebseinheit zwischen dem Drehmomentwandler und dem Planetengetriebe ist so ausgelegt, daß sie das Drehmoment an das Ausgleichsgehäuse eines Differentialgetriebes weiterleitet Mit den Seiten- bzw. Abtriebsrädern des Differentialgetriebes sind Achs-Halbwellen verbunden, diese Halbwellen sind jedoch im Abstand von dem Planetengetriebe und parallel dazu angeordnet. Dies steht im Gegensatz zu der Anordnung nach dem '389er Patent, wo die Achs-Halbwellen koaxial zu dem Planetengetriebe liegen.
Ein Beispiel einer Einheit aus Motor und Achsgetriebe, in welcher die treibenden Achs-Halbwellen rechtwinklig zur Kurbelwellenachse des Motors angeordnet sind, ist in der US-Patentschrift 4,056,988 dargestellt. In diesem Falle sind die Abtriebsräder einer Differentialgetriebeeinheit im rechten Winkel in bezug auf die Achse des Planetengetriebes angeordnet, wobei letzteres im Abstand von der Achse der Motorkurbelwelle und parallel dazu angeordnet ist.
Motor- und Getriebeeinheiten der in den vorstehenden Abschnitten beschriebenen Art erfordern einen relativ breiten Motorund Getrieberaum in dem Fahrzeug. Dies schränkt den Spielraum für den Kraftfahrzeugkonstrukteur ein, ein optimales Profil zu gestalten, das eine bessere Aerodynamik und ein geringeres Fahrzeuggewicht ermöglicht. Zur Minimierung des Raumbedarfs für Motor und Getriebe, und damit zur Maximierung den Fahrgästen und der Nutzlast zur Verfügung stehenden Raumes ist versucht worden, Motor und Übertragungsgetriebe so anzuordnen, daß die Achse der Motorkurbelwelle im wesentlichen senkrecht zur Achse des Getriebes in einer "T"- Antriebskonfiguration liegt, bei der kein nennenswerter Achsversatz besteht. Dies erfordert nun eine ständige Antriebsverbindung zwischen der Motorkurbelwelle und der Drehmomenteingangswelle für das mehrstufige Getriebe. Ein Beispiel für einen Versuch der Entwicklung einer solchen Ausführung ist in der Fahrzeugliteratur in dem Werk mit dem Titel "Auto Notizie" beschrieben, veröffentlicht von der Cizeta Moroder Company, Italien, Mai 1989. Diese Veröffentlichung beschreibt einen V-16-Motor mit zwei voneinander unabhängigen in Reihe angeordneten Kurbelwellen. Die einander gegenüberliegenden Enden der Kurbelwellen sind an ihren Enden mit einem Antriebsritzel verbunden, und das Kurbelwellendrehmoment wird über ein Zwischenrad auf ein Kegelrad übertragen, das als Drehmomenteingangswelle für ein rnehrstufiges Getriebe dient, dessen Achse senkrecht zur Kurbelwellenachse angeordnet ist.
Ein anderes Beispiel für einen Versuch nach dem bisherigen Stand der Technik, die Getriebeachse rechtwinklig zur Achse der Motorkurbelwelle anzulegen, ist in der offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 56-20861 vom 26. Februar 1981 beschrieben. Diese Veröffentlichung beschreibt ein Antriebsritzel, das an einem Ende einer Kurbelwelle eines Motors angeordnet ist. Dieses Antriebsritzel ist über eine Reibungskupplung mit der Eingangswelle eines mehrstufigen Getriebes verbunden, das auf einer parallel zur Kurbelwellenachse liegenden Achse liegt. Das mehrstufige Getriebe seinerseits ist mit einer quer angeordneten Abtriebswelle gekoppelt, die mit der Drehmomentabgabewelle des Mehrstufengetriebes über ein Drehmomenttransfergetriebe verbunden ist.
Eine T-förmige Antriebsanordnung mit außerhalb des Motors angeordneten Winkelgetrieberädern ist in der französischen Patentschrift 933.078 vom 9. April 1948 beschrieben. Diese Veröffentlichung beschreibt einen Antriebsstrang mit einer auf der Drehmomentabgabeseite des Winkeltriebes innerhalb eines Winkelgetriebegehäuses angeordneten zentralen Kupplung. Die Ausgangsseite der Kupplung ist mit einer konzentrischen Drehmomenteingangswelle für ein mehrstufiges Getriebe verbunden. Die Eingangsseite des Getriebes ist mit einer herkömmlichen Antriebswelle für die Hinterräder des Fahrzeuges verbunden. Diese Anordnung hat einen eindeutig nachteiligen Raumbedarf sowohl in Querrichtung als auch in Längs- bzw. Front-Heck-Richtung.
Ein anderes Beispiel eines Winkeltriebes, der in etwa dem Aufbau nach dieser französischen Patentschrift gleicht, ist aus der US-PS 1,991,575 bekannt. Bei der Konstruktion nach dem '575er Patent sind Kegelräder für einen rechtwinkligen Abtrieb auf der Drehmomentabgabeseite einer Neutralkupplung für den Motor vorgesehen. Weder in der Konstruktion nach dem '575er Patent, noch in der französischen Patentschrift wird versucht, eine Winkelantriebsverbindung mit einer integrierten Einheit aus Motorkurbelwelle und Getriebe zu schaffen.
Alle diese Vorschläge von T-Antrieben nach dem bisherigen Stand der Technik zeichnen sich durch unerwünscht großen Konstruktionsaufwand aus, aufgrund der zusätzlichen Getriebeeinrichtungen, die zur Übertragung des Drehmomentes von der Kurbelwelle auf die Eingangsseite des Mehrstufengetriebes erforderlich sind. Sie zeichnen sich außerdem durch unerwünscht hohen nachteiligen Raumbedarf aus, der einen solchen Konstruktionsvorschlag für den Einsatz in einer Fahrzeugkonstruktion ungeeignet macht, in der ein niedriges Profil des vorderen Motorraums, dafür aber ein maximaler Nutzlastund Fahrgastraum gefordert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein T-förmiger Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wie er nachstehend in dem Patentanspruch 1 und den folgenden Ansprüchen dargelegt ist.
Die Merkmale des Anspruches 1, abgesehen von den beiden letzten Merkmalen bezüglich der Anordnung des Antriebsritzels und des Achs-Endabtriebgetriebes sind aus der EP-A-439 761 bekannt. Die Triebstrangeinheit nach der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwellenachse, die quer zur Mittelebene des Fahrzeuges liegt. Die Einheit ist im vorderen Motorraum untergebracht. Sie enthält außerdem ein mehrstufiges Getriebe, dessen Getriebeachse senkrecht in bezug auf die Kurbeiwellenachse angeordnet ist, so daß die Achse des Getriebes mit der Achse der Motorkurbelwelle eine T-Anordnung bildet. Eine Zahnradverbindung ist zwischen der Drehmomenteingangsseite des Mehrstufengetriebes und der Motorkurbelwelle vorgesehen, wobei diese Zahnradverbindung ein kurbelwellenseitiges Kegelrad aufweist, das zwischen den Kurbelwellenenden angeordnet ist. Das kurbelwellenseitige Zahnrad steht in direktem Eingriff mit einem Drehmomenteingangsritzel des Getriebes, so daß die Längsabmessungen für das Antriebspaket in "Nord-Süd-Richtung" insgesamt auf ein Minimum reduziert werden können. Auch in bezug auf eine gegebene Bodenfreiheit bietet das Antriebspaket gegenüber dem entsprechenden Profil einer herkömmlichen Einheit aus Motor und Achsgetriebe der dargestellten Art, wie sie z.B. nach dem Stand der Technik in US- der Patentschrift 4,509,389 beschrieben wird, eine reduzierte Profilhöhe.
Die Fahrzeuglänge für ein den verbesserten Triebstrang gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltendes Fahrzeug kann gegenüber herkömmlichen Konstruktionen verringert werden, wobei jedoch die bei einer Frontalkollision erforderliche energieschluckende Charakteristik erhalten bleibt.
Die verbesserte T-Antriebskonstruktion der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Kegelrad, das an einer strategischen Stelle auf der Motorkurbelwelle angeordnet ist. Ein Kurbelwellenrad und ein Getriebe-Eingangsritzel mit jeweils relativ großem Wälzkreisdurchmesser stehen in Winkeltrieb- Relation in gegenseitigem Eingriff, so daß die Zahnflankenbeanspruchung herabgesetzt wird, wobei gleichzeitig annehmbare Eingriffsgeschwindigkeiten entlang den Eingriffspunkten der Zähne erzielt werden. Das Kurbelwellenzahnrad sitzt an einer gegenüber dem Mittelpunkt der Kurbelwelle versetzten Stelle, wobei der Betrag dieses Versatzes in etwa gleich ist dem Wälzkreisradius des Drehmomenteingangs-Kegelrades für das Getriebe, mit welchem das Kurbelwellenrad in Eingriff steht.
Das Kurbelwellenrad ist an einem effektiven Knotenpunkt der ersten Eigendrehschwingungsfrequenz der beiden Kurbelwellenhälften angeordnet, die sich beiderseits des Kurbelwellenzahnrades befinden.
Die Motorkurbelwelle kann in Querrichtung eingebaut werden, wobei die Achse des Getriebes in Längsrichtung in bezug auf die Mittelebene des Fahrzeuges verläuft, ohne daß deshalb das Kurbelwellenzahnrad abseits der Mittellage angeordnet sein muß.
Die Getriebekonstruktion des Antriebsstranges nach der bevorzugten Ausführung der Erfindung beinhaltet mehrere Planetengetriebeelemente, die entlang einer Getriebehauptachse angeordnet sind, sowie einen hydrokinetischen Drehmomentwandler, der auf einer Achse parallel zur Getriebeachse angeordnet ist, wobei letztere rechtwinklig in bezug auf die Achse der Motorkurbelwelle liegt. Ein Drehmoment-Transfergetriebe wird zur Übertragung des von der Turbine des hydrokinetischen Drehmomentwandlers aufgebrachten Drehmomentes von einer Achse auf die andere eingesetzt, wenn das Pumpenrad des hydrokinetischen Wandlers von dem mit dem Kurbelwellenzahnrad kämmenden Getriebeeingangszahnrad angetrieben wird.
Ein derartiger Versatz der Achse des hydrokinetischen Drehmomentwandlers aus der Mittellage des Kurbelwellenzahnrades heraus zieht keine unerwünschte Erhöhung der Gesamtbreite des Antriebsgehäuses nach sich, da der Versatz zwischen der Achse der Planetengetriebeeinheit und der Achse des hydrokinetischen Wandlers den Versatz zwischen Wandlerachse und Kurbelwellenzahnrad ausgleicht.
In einer Ausführung der Triebstrangeinheit ist ein Frontantriebs-Differentialgetriebe zwischen dem Motor und dem hydrokinetischen Drehmomentwandler angeordnet. Die Frontantriebshalbwellen sind zwecks Antrieb mit den Abtriebsrädern des Differentials verbunden. Der Versatz zwischen Drehmomentwandler und Planetengetriebe erlaubt, daß sich die Drehmoment-Abtriebswelle durch die Mittelebene des Wandlers erstreckt, von einem Drehmomentausgangszahnrad des mehrstufigen Planetengetriebes zum drehmomenteinleitenden Tellerrad des Vorderachsdifferentials, raumsparend und ohne Überschneidung. Es ergibt sich daraus keine Erhöhung der Querbaumaße des Antriebsgehäuses.
Bei einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Achsdifferentialgetriebesystem für die Antriebsstrangeinheit an einem Ort zwischen dem Motor und dem Drehmomentwandler des automatischen Getriebes angeordnet ist, das Teil der Triebstrangeinheit ist. Dadurch wird es möglich, die Längsbzw. Front-Heck-Maße zwischen der Achse der Motorkurbelwelle und der Achse der Drehmomentausgangswellen für das Endabtriebsdifferential des Achsgetriebes zu reduzieren. Dadurch ergibt sich eine Verringerung des Bugüberhanges des Fahrzeuges und die Möglichkeit, bei gleichzeitiger Verringerung der Profilhöhe die Gesamtlänge des Fahrzeuges zu reduzieren.
In dieser Ausführung der Erfindung kann auch vorgesehen werden, Drehmoment über ein Drehmomenttransfergetriebe zwischen dem Leistungsausgangselement des mehrstufigen Getriebes und dem drehmomenteinleitenden Tellerrad des Abtriebsdifferentials des Achsgetriebes zu übertragen, während dennoch eine Überschneidung der Drehmomentwandlerkonstruktion mit den das Drehmoment auf das Endabtriebsdifferential übertragenden Drehmomentübertragungselementen vermieden wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung soll nun beispielartig unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden; dabei zeigen:
Figuren 1A, 1B und 1C: im Zusammenhang betrachtet, eine Schnittdarstellung eines vorderen Teils einer Antriebsstrangeinheit für ein Fahrzeug mit Frontantrieb, welche die verbesserte T-Anordnung nach der vorliegenden Erfindung verkörpert;
Figur 1D: einen Querschnitt durch ein Zweigang-Transfergetriebe zwischen der Turbine des Drehmomentwandlers und dem Mehrganggetriebe der Antriebsstrangeinheit;
Figuren 1E, 1F und 1G, im Zusammenhang betrachtet, eine Schnittansicht des hinteren Getriebeteils der Antriebsstrangeinheit;
Figur 2: einen Querschnitt durch einen Teil des in den Figuren 1E, 1F und 1G dargestellten Planetengetriebes in der Ebene der Schnittlinie 2-2 der Figuren 1E, 1F und 1G;
Figur 3: eine schematische Darstellung eines allgemein im Schnitt gezeigten Motors und eines Drehmomenteingangs-Kegelrades für das Getriebe, welches Teil der erfindungsgemäßen Triebstrang einheit bildet;
Figur 4: eine Darstellung einer teilweise im Aufriß gezeigten Kurbelwelle für einen Sechszylindermotor, worin das Kurbelwellenzahnrad in mittiger Lage auf der Kurbelwellenachse angeordnet ist;
Figur 5: eine Kurbelwelle für einen Vierzylindermotor mit einem mittig angeordneten Kurbelwellenzahnrad, zusammen mit einer schematischen Darstellung eines Kolbens und einer Pleuelstange, welche mit dem Kurbelzapfen der Kurbelwelle zusammenwirken;
Figur 6: ein schematisches Strichdiagramm des Planetengetriebeteils der in den Figuren 1E, 1F und 1G dargestellten Getriebeeinheit, wobei das Getriebe alternative Drehmomentausgangswellen enthält;
Figur 7: eine Tabelle, welche das Muster für das Anlegen und Lösen der Kupplungen und Bremsen des in Figur 6 schematisch dargestellten Getriebes zeigt;
Figuren 8A, 88 und 8C: im Zusammenhang eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche ein Viergang- Planetengetriebesystem aufweist, bei welchem die Achse der Getriebeanlage mit der Achse des Getriebeeingangszahnrades zusammenfällt, und bei welchem das Achsdifferentialgetriebe zwischen dem hydrokinetischen Drehmomentwandler des Getriebes und dem Motor angeordnet ist;
Figur 9: eine schematische Darstellung des Planetengetriebes gemäß den Figuren 8A, 8B und 8C; und
Figur 10: eine das Muster für das Anlegen und Lösen der Kupplungen und Bremsen des in Figur 9 dargestellten Planetengetriebes zeigende Tabelle.

Beschreibung der Erfindung im einzelnen

In den Figuren 1A und 1B bezeichnet die Bezugszahl 10 einen hydrodynamischen bzw. hydrokinetischen Drehmomentwandler, welcher in einem Drehmoment-Übertragungsweg zwischen einer in Figur 1A schematisch bei 12 dargestellten Brennkraftmaschine und einem Mehrstufengetriebe eines Planetengetriebes angeordnet ist, das in Figur 1F allgemein mit der Bezugszahl 14 bezeichnet ist.
In den Figuren 1A und 1B ist das Pumpenrad des Drehmomentwandlers 10 ein beschaufeltes torusförmiges Strömungsteil 16 mit einem Pumpenradgehäuse 18. Eine Antriebsplatte 20 ist mittels Schrauben am äußeren Umfang des radial außenliegenden Teils des Pumpenradgehäuses 18 befestigt, wie dies bei 22 dargestellt ist. Ein radial innenliegender Teil der Antriebsplatte 20 ist bei 24 mit der Getriebeeingangswelle 26 verschraubt, deren Achse rechtwinklig in bezug auf die Achse der Kurbelwelle von Motor 12 liegt.
Der Drehmomentwandler 10 weist eine Turbine 28 und einen beschaufelten Stator 30 auf, der zwischen dem Strömungsaustritt der Turbine 28 und dem Pumpenrad 16 liegt. Der Drehmomentwandler 10 ist in einem Getriebegehäuseteil 32 untergebracht, der mit dem Motorblock verschraubt ist.
Das Pumpenradgehäuse 18, das innerhalb des Getriebegehäuse teils 32 angeordnet ist, schließt eine Überbrückungskupplungslamelleneinheit 34 ein, welche eine ringformige Reibfläche 36 aufweist, die einer an der Innenwand des Gehäuses 18 fixierten ringförmigen Kupplungsgegenlamelle 38 benachbart angeordnet ist. Eine Schwingungsdämpfereinheit 40 stellt eine elastische Verbindung zwischen der Kupplungslamelleneinheit 34 und der Kupplungslamellennabe 42 her, welche bei 44 mittels Keilverzahnung mit der Turbinennabe 46 verbunden ist. Die Nabe 46 wiederum ist bei 50 mittels Keilwellenprofil mit einer Turbinen-Hohlwelle 52 verbunden.
Der Drehmomentwandler 10 vervielfacht das an das Pumpenrad 16 abgegebene Drehmoment. Ist das Drehzahlverhältnis groß, wird das von dem Drehmomentwandler entwickelte Turbinendrehmoment direkt auf die Turbinen-Hohlwelle 52 übertragen. Ist die Überbrückungskupplung geschlossen, wird eine reibschlüssige Antriebsverbindung zwischen der Reiblamelle 38 und der Kupplungslamelle 34 hergestellt. Das an der Kupplungslamelle 34 aufgebrachte Drehmoment wird über tangential im Schwingungsdämpfer 40 montierte Federn auf die Kupplungslamellennabe 42 übertragen, die, wie bereits erwähnt, mittels Keilverzahnung mit der Turbinennabe verbunden ist. Dadurch wird ein den hydrokinetischen Drehmomentweg durch den Drehmomentwandler 10 überbrückender Umgehungsweg für das Drehmoment hergestellt.
Der Stator 30 ist auf einer Stator-Hohlwelle 54 montiert, und eine Freilaufbremse 56 stellt eine Drehmomentabstützung für den Stator her, wenn der Wandler in der Drehmoment-Multiplikationsphase arbeitet, während sie die freilaufende Bewegung des Stators 30 in Richtung der Pumpenraddrehung und der Turbine erlaubt, wenn der Drehmomentwandler 10 den Kupplungspunkt im hohen Geschwindigkeitsbereich erreicht hat.
Ein zweigängiger Drehmomenttransfermechanismus ist bei 58 in Figur 1D dargestellt. Dieser beinhaltet ein erstes Drehmomenttransferzahnrad 60 und ein Drehmomenttransferzahnrad 62 mit großem Wälzkreisdurchmesser, die beide auf einer Antriebswelle 64 montiert sind. Das Zahnrad 62 mit großem Durchmesser ist bei 66 auf der Antriebswelle 64 befestigt und bei 68 drehbar in der Stirnwand 70 des Gehäuseteils 72 gelagert.
Der Kupplungskorb 74 ist bei 76 über eine Keilverzahnung mit der Welle 64 verbunden, die das Zahnrad 62 treibt. Der Kupplungskorb 74 ist über ein Lager 80 drehbar auf einem Glied 78 gelagert. Das Glied 78 ist, wie aus Figur 1B hervorgeht, mit der Turbinen-Hohlwelle 52 gekoppelt. Außenverzahnte Kupplungslamellen einer Lamellenkupplungseinheit 82 werden im Kupplungskorb 74 gehalten und wirken mit den innenverzahnten Reiblamellen 84 zusammen, die auf dem Kupplungsglied 86 fixiert sind. Das Glied 86 ist fest mit dem Zahnrad 60 verbunden, welches über Kegelrollen-Drucklager 88 drehbar auf der Welle 64 gelagert ist, wie aus Figur 1D ersichtlich ist.
Der Kupplungskorb 74 bildet einen ringförmigen Zylinder 90, in welchem ein mit dem Zylinder 90 einen Druckraum bildend zusammenwirkender Kupplungskolben 92 angeordnet ist. Wird durch einen Radialkanal 94 Hydraulikdruck in den Druckraum eingeleitet, wird der Kolben mit einer hydrostatischen Kraft beaufschlagt, welche die Reibungskupplung schließt und so die Welle 64 mit dem Zahnrad 62 verbindet.
Die Zahnräder 60 und 62 stehen jeweils mit Zahnrädern 96 und 98 in Eingriff. Das Zahnrad 98 ist direkt mit der Drehmomenteingangswelle 100 für das Planetengetriebesystem verbunden. Eine Überhol- oder Freilaufkupplung in Form einer Rollenkupplung ist zwischen Zahnrad 98 und Nabe 102 angeordnet, wobei die Freilaufkupplung hier sowohl mit der Bezugsnummer 104 als auch mit dem Namen OWC3 bezeichnet ist.
Die in Figur 1 gezeigte Planetengetriebeanlage beruht auf dem Planetengetriebesystem nach US-Patentschrift 4,509,389. Auf dieses Patent sei zum Zwecke der Ergänzung der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der Planetengetriebeelemente des Getriebes in Figur 1.
Die Drehmomenteingangs-Hohlwelle 100 in den Figuren 1E, 1F und 1G ist bei 106 über ein Keilwellenprofil mit der Kupplungs- Hohlwelle 108 verbunden. Die Hohlwelle 108 ist bei 110 über eine Keilverzahnung mit dem Zylinder 112 der Vorwärtsgangkupplung verbunden und ist ebenso direkt mit dem Zylindergehäuse 114 für die Direktgangkupplung 116 verbunden. Das Gehäuse 114 dient auch als Zylinderbüchse für die Zwischengangkupplung 118.
Die Vorwärtsgangkupplung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 120 bezeichnet ist, umfaßt von dem Kupplungskorb 112 getragene Kupplungslamellen und von dem Außenring 122 der Überholkupplung getragene Gegenlamellen. Der Innenring 124 ist an der Bremstrommel 126 befestigt, die mittels eines Reibbremsbandes 128 festgelegt werden kann. Die Außen- und Innenringe 122 und 124 der Überholkupplung sind Teil einer Überholkupplungseinheit, die allgemein mit der Bezugszahl 130 bezeichnet ist.
Die Reiblamellen der Vorwärtsgangkupplung 120 kommen in Eingriff, wenn Druck hinter den Ringkolben 132 geleitet wird, der in einem von dem Zylindermantel 112 gebildeten Zylinder angeordnet ist.
Die Direktgangkupplung 116 umfaßt von dem Kupplungskorb 114 getragene Reiblamellen sowie damit zusammenwirkende, von dem Außenring 134 getragene Gegenlamellen, der Teil der Überholkupplung 136 ist. Der Innenring 140 der Überholkupplung 136 ist mittels eines Kupplungsgliedes 142 mit der Bremstrommel 126 verbunden.
Das aus Figur 1E und 1F ersichtliche Drehmomentübertragungsglied 144 erstreckt sich in axialer Richtung, umgibt die Zwischengangkupplung 146 und leitet Drehmoment weiter an das Sonnenrad 148. Das Sonnenrad 148 ist Teil eines ersten Planetengetriebezuges 150, der auch einen Zahnkranz 152, einen Planetenträger 154 und von dem Planetenträger 154 getragene Planetenräder 156 aufweist, die in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz 152 und dem Sonnenrad 148 stehen. Der Planetenträger 154 ist mit der Hohlwelle 158 verbunden, die über eine Keilverzahnung mit dem Kupplungsglied 160 der Zwischengangkupplung 146 verbunden ist. Die Kupplung 146 weist an ihrem Außenumfang gehaltene Reiblamellen auf. Diese Lamellen fluchten mit von dem Zylindergehäuse 114 getragenen Kupplungslamellen. Das Gehäuse 114 bildet einen Zwischengangkupplungszylinder, welcher einen Ringkolben 162 aufnimmt. Wird der teils von dem Kolben 162 begrenzte Druckraum unter Druck gesetzt, bringt der Kolben die Reiblamellen der Kupplung 146 in Eingriff. In ähnlicher Weise bildet das Zylindergehäuse 114 einen ringförmigen Zylinder, welcher einen Ringkolben 164 aufnimmt. Wird Druck in den teilweise von dem Kolben 164 begrenzten Druckraum eingeleitet, werden die Kupplungslamellen der Direktgangkupplung 116 in reibschlüssigen Eingriff miteinander gebracht.
Der Planetenträger 154 des Planetengetriebezuges 150 ist so ausgelegt, daß er über die Lamellenbremse 166 gebremst werden kann. Die Lamellenbremse 166 wird beim Rückwärtsfahren geschlossen. Sie wird zum Teil von dem Bremszylinder 168 begrenzt, der an dem Getriebegehäuseteil 170 befestigt ist. Der Bremszylinder 168 nimmt einen ringförmigen Bremskolben 172 auf, welcher einen Druckraum begrenzt, der unter Druck gesetzt werden kann, so daß der Reibungsschluß der Lamellen in der Bremseneinheit 166 hergestellt werden kann.
Der Planetenträger 154 ist treibend mit dem Zahnkranz 174 des zweiten einfachen Planetengetriebezuges 176 verbunden. Der in den Figuren 1F und 1G dargestellte Zahnkranz 152 des Getriebezuges 150 ist direkt mit dem Planetenträger 178 des Getriebezuges 176 verbunden. Das Sonnenrad 180 des Getriebezuges 176 ist mit einer Bremstrommel 182 verbunden, welche über ein Bremsband 184 beim Betrieb im unteren und mittleren Geschwindigkeitsbereich blockiert werden kann. Die Planetenräder 186 werden vom Planetenträger 178 in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz 174 und dem Sonnenrad 180 gehalten. Sonnenrad 174 ist drehbar auf einer hohlen Stützwelle 188 gelagert und so ausgelegt, daß es über eine Überholkupplung 192 mit dem Bremsenglied 190 gekoppelt werden kann.
Das Bremsenglied 190 trägt Reibungsbremslamellen 194 für eine Bremse für den unteren Gangbereich, welche mit den Reibungsbremslamellen 196 einer Bremse für den unteren Gangbereich zusammenwirken, die allgemein mit dem Bezugszeichen 198 versehen ist. Ein Bremskolben 200 für den unteren Gangbereich wird in einem Zylinder 202 aufgenommen, der an einem Ende des Getriebegehäuses 170 eingeformt ist. Wird der zum Teil von Kolben 200 begrenzte Druckraum unter Druck gesetzt, wird die Bremse 198 für den unteren Gangbereich betätigt und blockiert damit das Sonnenrad 180.
Über eine Keilverzahnung ist der Planetenträger 178 bei 204 mit der Hohlwelle 206 verbunden, die ihrerseits direkt mit der Drehmomentausgangswelle 208 verbunden ist, welche sich durch die Planetengetriebezüge und die Kupplungs- und Bremseinheiten des Getriebes hindurch erstreckt. Das linke Ende der Welle 208 ist, wie aus den Figuren 1B und 1C hervorgeht, in einem in Figur 1E dargestellten Nadellager 210 drehbar gelagert. Das linke Ende der Welle 208 trägt ein Leistungsausgangszahnrad 212, welches mit dem auf der Welle 216 montierten Abtriebszahnrad 214 kämmt.
Die Welle 216 ist in einem Lager 218 drehbar gelagert und so ausgelegt, daß sie sich um eine Achse drehen kann, die gegenüber der Achse des Drehmomentwandlers in ausreichendem Maße versetzt ist, eine Überschneidung mit dem Pumpenradgehäuse 18 zu vermeiden. Das linke Ende der Welle 216 trägt ein Abtriebskegelrad 220, welches treibend in Eingriff mit dem Tellerrad 222 des Vorderachs- Ausgleichsgetriebes 224 steht. Das kegelverzahnte Tellerrad 222 wird von einem Differentialkorb 226 gehalten, welcher die Seitenbzw. Abtriebsräder 228 und 230 des Differentials einschließt. Diese stehen in Eingriff mit von einander beabstandeten Differentialrädern 232 und 234. Das Seiten- o. Abtriebsrad 228 ist über eine Keilverzahnung mit einer ersten Achshalbwelle 236 verbunden, und das Seitenrad 230 ist über eine Keilverzahnung mit der anderen Achshalbwelle 238 verbunden. Die Halbwelle 238 erstreckt sich durch eine Hohlwelle 240 hindurch quer zur Achse des Drehmomentwandlers, und ist zwischen dem Motor 12 und der Antriebsplatte 20 des Drehmomentwandlers hindurchgeführt
Das äußere Ende der Hohlwelle 240 ist in einem Lager 242 drehbar in einer von dem Getriebegehäuse gehaltenen Lagerbüchse 244 gelagert. Ein vorderes Antriebsrad für das Fahrzeug ist mittels eines schematisch bei 246 dargestellten Wellengelenks mit dem äußeren Ende der Welle 238 verbunden, wobei zu diesem Zweck eine Keilwellenverbindung 248 vorgesehen ist.
Die Wellen 236 und 238 sind über entsprechende Lagerbüchsen drehbar in ihren zugeordneten Hohlwellen gelagert. Eine Antriebsplatte 20 für den Drehmomentwandler ist wie bereits erwähnt mit der in Figur 1B unter 26 gezeigten Drehmomenteingangswelle verbunden. Ein mit der Welle 26 verbundenes Drehmomenteingangs-Kegelrad 252 greift in das Kurbelwellenzahnrad 254 ein, das in den Figuren 1A und 1B schematisch dargestellt ist.
Bei der Ausbildung gemäß den Figuren 1A bis 1G hat der Motor wie schematisch angedeutet acht Zylinder. Das Zahnrad 254 ist in der Kurbelwellenmitte angeordnet, so daß vier Zylinder einerseits davon liegen, und vier Zylinder auf der gegenüberliegenden Seite. Die Achse von Zahnrad 254 deckt sich mit der Achse der Kurbelwelle. Es greift unter Bildung eines wie dargestellt recht winkligen Winkeltriebes in Zahnrad 252 ein. Auf diese Weise erlaubt der Versatz der Achsen von Drehmomentwandler und Planetengetriebe eine Anordnung des Zahnrades 254 direkt in der Mitte der Kurbelwelle.
In Figur 3 ist in allgemein schematischem Querschnitt die Beziehung von Zahnrad 252 zur Kurbelwelle dargestellt. Ist das Zahnrad entsprechend dieser Ausführungsvariante montiert, sitzt das Zahnrad 252 stimseitig vor der Wandung 256 des Getriebegehäuses. Bei 258 und 260 dargestellte&sub1; das Zahnrad beidseitig umgebend montierte Lager sind auf den jeweils gegenüberliegenden Seiten des Zahnrades 252 angeordnet. Das Lager 260 ist in einer Lageröffnung 262 in der Wandung 256 des Motorgehäuses untergebracht. Über eine Keilverzahnung 264 ist die Nabe von Zahnrad 252 mit der Welle 250 verbunden, wobei das innere Ende 266 der Welle 250 von einem Lager 258 getragen wird, das in einer Lageröf fnung in einem Wulst 268 des Motorgehäuses angebracht ist.
Wie mit Bezug auf die Figuren 3, 4 und 5 noch näher erläutert wird, besteht die Kurbelwelle aus zwei Abschnitten, wovon einer bei 270 in Figur 3 dargestellt ist. Ein Ende 272 einer Pleuelstange 274 ist am Hubzapfen 270 über einen Kurbelwellen lagerdeckel 276 angelenkt. Ein mit der Pleuelstange 274 verbundener Motorkolben 278 arbeitet hin- und hergehend in einem Motorzylinder 280 und bildet so einen Brennraum mit veränderlichem Volumen, wie bei 282 dargestellt. Ventilkanäle 284 und 286 stehen in bekannter Weise mit dem Brennraum in Verbindung. Der Strom des Luft-Kraftstoff-Gemischs in den Brennraum sowie der Strom der Abgase aus dem Brennraum heraus wird von den Einlaß- und Auslaßkanälen geführt, die in den entsprechenden Kanalöffnungen münden. Eine Einheit 288 aus die Ventile betätigender Nockenwelle und Kipphebeln steuert die Funktion der (nicht dargestellten) Ventile.
Die von dem Kurbelwellenende des Pleuels 274 beschriebene Kreisbahn ist schematisch durch die Familie der Kurbelwellenstellungen angedeutet, die allgemein mit der Bezugszahl 290 bezeichnet sind.
In Figur 4 ist eine Sechszylinder-Kurbelwelle dargestellt.
Die Kurbelwellenenden 292 und 294 sind in bekannter Weise im Motorgehäuse gelagert. Lagerabschnitte bzw. -Zapfen 296, 298 und 300 sind an Zwischenstellen zwischen den Kurbelwellenenden vorgesehen. Diese fluchten mit Lageraufnahmewänden im Motorblock und sind darin gelagert, wobei ein Teil einer Motortragwand bei 302 in Figur 4 dargestellt ist, und ein entsprechender Lageraufnahmeteil 304 auf der gegenüberliegenden Seite der Kurbelwelle angeordnet ist. Die Tragwand 302 fluchtet mit dem Lagerzapfenteil 306 der Kurbelwelle, und Tragwand 304 fluchtet mit dem Lagerzapfenteil 308 der Kurbelwelle.
Das in Figur 4 dargestellte Zahnrad 254 der Kurbelwelle ist an der Kurbelwelle in einer allgemein quer zu demjenigen Lagerzapfen 298 liegenden Ebene befestigt, der sich im Mittelpunkt der Kurbelwelle befindet. Die dem Wälzkreisdurchmesser des Zahnrades 254 entsprechende Ebene liegt etwa in der Mitte zwischen den Hubzapfen 312 und 310.
Bei der Sechszylinder-Kurbelwelle nach Figur 4 sind zwei Hubzapfenteile 314 und 316 auf der einen Seite des Zahnrades 254 angeordnet, und zwei weitere Hubzapfenteile 318 und 320 auf der gegenüberliegenden Seite des Zahnrades 254.
In Figur 5 ist eine Vierzylinder-Kurbelwelle dargestellt, bei welcher das Kurbelwellenzahnrad 254 im Mittelpunkt der Kurbelwelle angeordnet ist, wobei zwei Hubzapfenteile 322 und 324 auf der einen Seite des Zahnrades 254 angeordnet sind, und zwei weitere Hubzapfenteile 326 und 328 auf der gegenüberliegenden Seite des Zahnrades 254. Die Endlagerzapfen 330 und 332 sind an den jeweiligen Enden der Kurbelwelle angeordnet. Der Lagerzapfen 334 ist zwischen den Hubzapfen 324 und 322 angeordnet, und Lagerteil 336 liegt zwischen den Hubzapfen 328 und 326. Der mittlere Lagerzapfenteil 338 liegt etwa in der dem Wälzkreisdurchmesser des Zahnrades 254 entsprechenden Querebene.
Drei der vier Zylinder sind rein schematisch in Figur 5 dargestellt und mit den Bezugszahlen 340, 342 und 344 bezeichnet. Ein in dem anderen Zylinder angeordneter Kolben 278 ist in Figur dargestellt und trägt das gleiche Bezugszeichen wie in Figur 3. Ebenso verwenden die Figuren 3 und 5 die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung des Pleuels und des Kurbelwellenlagerdeckels. Figur 6 ist ein Strichdiagramm, welches die Kupplungen und Planetengetriebeelemente in schematischer Form zeigt. Dies erfolgt zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der Getriebekonstruktion. In der schematischen Darstellung in Figur 6 ist der Zahnkranz für den Planetengetriebezug 150 mit dem Symbol R1 und das Sonnenrad mit dem Symbol S1 bezeichnet. In ähnlicher Weise sind der Zahnkranz und das Sonnenrad des Getriebezuges 176 jeweils mit den Bezugssymbolen R2 und S2 markiert. Die Kupplungen 102, 130 und 136 sind jeweils mit den Symbolen OWC3, OWC1 und OWC2 bezeichnet.
Figur 6 zeigt zwei Abtriebswellen, es wird jedoch nur eine solche bei der vorliegenden Konstruktion gebraucht. Eine zweite Abtriebswelle wäre erforderlich, wenn das Getriebe zur Abgabe von Drehmoment sowohl an die Vorder- als auch an die Hinterräder auszulegen wäre.
Bei Betrieb im Vorwärtsgang ist die bei 82 separat dargestellte Kupplung gelöst. Das Turbinen-Drehmoment wird dann direkt über Glied 78 auf das Zahnrad 60 übertragen. Von dort wird das Drehmoment vom Zahnrad 60 über die Freilaufkupplung OWC3 auf die Drehmonenteingangswelle 100 für das Planetengetriebe übertragen. Kupplung C1 wird geschlossen und verbleibt so für den Betrieb in jedem der ersten vier Vorwärtsgänge Die Freilaufkupplung OWC4 192, welche auch die Bezeichnung OWC4 trägt, sowie die Bremse 198 stellen eine Drehmomentabstützung für das Sonnenrad S2 her, das als Widerlager beim Betrieb im unteren Fahrbereich dient. Soll ein Gangwechsel aus dem unteren Fahrgang in den zweiten Gang bewirkt werden, wird die Kupplung C2 zusammen mit der Kupplung C1 angelegt. Auch wenn die Kupplung C1 hier geschlossen bleibt, wird kein Drehmoment von ihr übertragen, da der Freilauf OWC1 freiläuft, während Drehmoment direkt von der Welle 100 über die geschlossene Kupplung C2 auf den Planetenträger für den Planetengetriebezug 150 übertragen wird. Dadurch wird der Zahnkranz R2 des Getriebezuges 176 angetrieben. Mit dem als Widerlager dienenden Sonnenrad S2 wird die Abtriebswelle 208 mit erhöhter Geschwindigkeit angetrieben.
Der Betrieb im dritten Gang wird dadurch erzielt, daß gleichzeitig die Kupplungen C1, C2 und die zum Teil in Figur 1D dargestellte Kupplung C5 geschlossen werden. Dies bewirkt die Abgabe des Turbinen-Drehmoments an Zahnrad 68, welches nun das direkt mit der Antriebswelle 100 gekoppelte Eingangszahnrad 98 antreibt. Unter diesen Bedingungen läuft die Überholkupplung OWC3 frei.
Ein vierter Fahrbereichsgang wird erzielt, indem gleichzeitig die Kupplungen C1, C2 und C3 angelegt werden. Dies ergibt eine 1:1 Übersetzung in den Getriebezügen 150 und 176 bei weiterhin als Drehmomenteingangszahnrad dienendem Zahnrad 98.
Die Kupplung C1 wird gelöst und die in Figur 6 mit dem Symbol B1 bezeichnete Freilaufbremse 128 wird zum Eingreifen gebracht. Damit wird das Sonnenrad S1 für den Planetengetriebezug 150 festgelegt. Der Zahnkranz R1 wird nun mit "Überdrehzahl" angetrieben, so daß die Abtriebswelle 208 ebenfalls mit "Überdrehzahl" (Overdrive) angetrieben wird.
Der Rückwärtsgang wird erzielt, indem gleichzeitig die Bremse C4 (in Figur 1F auch mit Bremse 166 bezeichnet) angelegt wird, wobei letztere den Planetenträger blockiert, während das Sonnenrad S1 als Drehmomenteinleitungsglied wirkt. Der Zahnkranz R1 wird nun in umgekehrter Drehrichtung angetrieben und treibt die Abtriebswelle 208 rückwärts an.
Das Muster für die Schließung und Lösung der Kupplungen und Bremsen ist in Figur 7 dargestellt. Zum besseren Verständnis der Funktion der Planetengetriebeelemente in jedem der einzelnen Gänge kann Bezug auf dieses Muster sowie auf das schematische Strichdiagramm der Figur 6 genommen werden.
Die Figuren 8A bis 8D zeigen eine Achsgetriebekonstruktion, bei welcher die T-Antriebskonfiguration zum Einsatz kommt, in welcher die Frontantriebsachse zwischen dem hydrodynamischen Drehmomentwandler und dem (nicht dargestellten) Motor angelegt ist. Diese Version der Konstruktion unterscheidet sich von der mit Bezug auf die Figuren 1A bis 1G beschriebene Konstruktion dadurch, daß die Achse des hydrodynamischen Drehmomentwandlers und des Planeten getriebes in der Fahrzeugachse liegen und die Kurbelwellenachse im wesentlichen in der Mitte der Kurbelwelle schneidet. Drehmoment wird von dem Drehmomentabgabeglied des Planetengetriebes über ein mit einem Kettengetriebe versehenes Transfergetriebe geleitet. Das getriebene Glied des Transfergetriebes ist über eine Keilverzahnung mit einer Welle für ein Abtriebsritzel verbunden, die im Abstand und in paralleler Lage zur Planetengetriebeachse liegt, wo sie treibend mit dem Tellerrad des Vorderachsdifferentials verbunden ist.
In den Figuren 8C und 8D bezeichnet die Bezugszahl 350 allgemein einen hydrodynamischen Wandler mit einem beschaufelten Pumpenrad 352, einer beschaufelten Turbine 354 und einem beschaufelten Stator 356. Das Pumpenrad ist Teil einer Pumpenradeinheit mit einem Gehäuse 358, welches über eine Antriebsplatte 362 mit der Drehmomenteingangswelle 360 verbunden ist. Die Drehmomenteingangswelle 360 entspricht der Drehmomenteingangswelle der T-Antriebsversion, die mit Bezug auf die Figuren 1A bis 1G beschrieben wurde. Sie ist so ausgelegt, daß sie von einem Kegelrad eines 90-Grad-Winkeltriebes angetrieben wird, welches mit einem nach der in der US- Anmeldung Nr. 471,759 beschriebenen Art treibend mit der Kurbelwelle verbundenen Kurbelwellenzahnrad in Eingriff steht.
Die in den Figuren 8C und 8D dargestellte Getriebeanordnung ist im einzelnen in der US-Patentschrift Nr. 4,938,097 beschrieben. Zur Ergänzung der vorliegenden Veröffentlichung und zum besseren Verständnis der Drehmomentflußwege, die durch das in den Figuren 8C und 8D dargestellte Planetengetriebe hergestellt werden, kann auf dieses Patent Bezug genommen werden.
Das Getriebe der Figuren 8C und 8D beinhaltet zwei einfache Planetengetriebezüge 364 und 366. Drehmoment wird von der Turbine 354 auf die Drehmomenteingangs-Hohlwelle 368 geleitet, die mit der Kupplungstrommel 370 verbunden ist, wobei die Verbindung über ein Keuwellenprofil hergestellt wird. Die Vorwärtskupplung 374 ist mittels einer Freilaufkupplung 376 mit dem Sonnenrad 378 des ersten Planetengetriebezuges 360 verbunden. Der Zahnkranz 380 des Getriebezuges 382 ist mittels Keilverzahnung bei 382 mir dem Planetenträger 384 des Planetengetriebezuges 364 verbunden. Planetenräder 386 sind drehbar auf dem Planetenträger 388 für den Getriebezug 360 gelagert. Die Räder 386 stehen in Eingriff mit dem Sonnenrad 378 und dem Zahnkranz 380.
Die Kupplung 374 wird über einen Kupplungsservokolben 390 angelegt, welcher mit der Kupplungstrommel 370 einen Druckraum bildend zusammenwirkt. Wird dieser Druckraum unter Druck gesetzt, wird die Kraft des Kolbens 390 über einen Ansatz 394 am Kolben 390 auf die Druckplatte 392 übertragen, wobei der Ansatz 394 durch die Kupplungslamellen einer Schiebelaufkupplung 396 tritt. Die Schiebe laufkupplung 396 bildet eine die Freilaufkupplung 376 umgehende Drehmomentumleitung. Wird eine Schiebelaufabbremsung gewünscht, wird die Kupplung 396 durch den Servokolben 398 der Schiebelaufkupplung angelegt, der in einem im Kolben 390 für den Vorwärtsgang ausgebildeten rinförmigen Zylinderraum angeordnet ist.
Ein Bremsband 400 umschlingt die Bremstrommel 402, die bei Betrieb im zweiten und vierten Fahrbereichsgang durch dieses Bremsband gesperrt wird. Die Bremstrommel 402 ist mit einem Drehmomentübertragungsglied 404 verbunden, das mit dem Sonnenrad 406 des Planetengetriebezuges 364 gekoppelt ist. Die Planetenräder 408 des Getriebezuges 364 stehen mit dem Zahnkranz 410 und dem Sonnenrad 406 in Eingriff. Sie werden von dem Planetenträger 384 gehalten.
Der Planetenträger 388 des Getriebezuges 360 ist mit dem Zahnkranz 410 verbunden und dient als Drehmomentausgangsglied. Ein Antriebskettenrad 412 wird von dem Drehmomentausgangsglied 414 getragen, das als mittels Keilverzahnung mit dem Planetenträger 388 verbindbare Hülse ausgeführt ist.
Beim Betrieb im unteren und im Rückwärtsgang wird der Planetenträger 384 von der Reibungsbremse 416 festgebremst, die durch einen über Hydraulikdruck betätigten Servokolben 420 angelegt wird. Eine allgemein bei 418 angedeutete Freilaufbremse dient als Drehmomentwiderlager parallel zur Drehmomentaufnahme durch die Reibung der Bremse 416. Sie dient zum Festhalten des Planetenträgers 384 beim Betrieb im unteren Gangbereich.
Eine Direktgangkupplung 422 stellt eine Verbindung zwischen der Kupplungstrommel 370 und dem Drehmomentübertragungsglied 424 her, das sich zum Zahnkranz 380 des Getriebezuges 360 hin erstreckt und mit diesem verbunden ist. Eine Rückwärtskupplung 426 ist vorgesehen, die Kupplungstrommel 370 mit dem Drehmomentübertragungsglied 404 zu verbinden, das sich zum Sonnenrad 406 des Getriebezuges 364 hin erstreckt.
Die Welle 36 ist mit einer Pumpenantriebswelle 428 verbunden, die sich durch die Planetenradsätze hindurch erstreckt und treibend mit den Pumpenritzeln einer Verdrängerzahnradpumpe 430 am rechten Ende des Getriebegehäuses 432 verbunden ist.
Der erste Fahrbereichsgang wird erzielt, indem die Vorwärtskupplung 374 eingelegt wird. Die Kupplung 374 bleibt geschlossen während des Betriebes in allen vier Vorwärtsgängen. Das von der Turbinenwelle 368 abgegebene Drehmoment wird durch die geschlossene Kupplung 374 und die Freilaufkupplung 376 auf das Sonnenrad 378 übertragen. Der Planetenträger 384 ist durch die Freilaufbremse 418 gesperrt. Dadurch wirkt der Planetenträger als Widerlager, da er den Zahnkranz 380 des Getriebezuges 360 festhält. Da das Sonnenrad 378 als Drehmomenteingangsglied wirkt, werden der Planetenträger 388 und das Kettenrad 412 mit verringerter Drehzahl angetrieben.
Ein Gangwechsel vom ersten Gang in den zweiten Gang wird dadurch bewerkstelligt, daß das Bremsband 400 angelegt wird, welches das Sonnenrad 406 sperrt. Die Freilaufbremse 418 beginnt nun freizulaufen, während Drehmoment mit höherer Drehzahl an das Kettenrad abgegeben wird.
Zur Erzielung des dritten Gangbereichs werden sowohl die Direktgangkupplung als auch die Vorwärtskupplung angelegt, so daß alle Glieder des Getriebezuges zur gleichzeitigen Drehung gegeneinander verriegelt sind.
Der vierte Gang ist ein "überschneller" oder "Overdrive" Gang, der durch Festhalten des Sonnenrades 406 bei angelegtem Bremsband 400 erzielt wird. Die Vorwärtskupplung 422 gibt nun das Drehmoment direkt an den Planetenträger 384 ab, womit der Zahnkranz 410 mit "Überdrehzahl" angetrieben wird.
Der Rückwärtsgang wird hergestellt, indem das Bremsband 400 für den unteren und Rückwärtsgang angelegt wird, während die Vorwärtskupplung 374 und die Direktgangkupplung 422 gelöst und die Rückwärtskupplung 426 angelegt wird. Das Turbinendrehmoment wird nun direkt vom Kupplungsglied 370 und weiter über die geschlossene Rückwärtskupplung 426 auf das Drehmomentübertragungsglied 404 geleitet, so daß das Sonnenrad 406 angetrieben wird. Die Bremse 416 wird geschlossen, so daß der Planetenträger 384 als Widerlager dient, während der Zahnkranz 410 in umgekehrter Drehrichtung angetrieben wird.
Das Antriebskettenrad 412 ist in Querrichtung im wesentlichen fluchtend mit dem getriebenen Kettenrad 432 angeordnet. Eine Antriebskette stellt eine treibende Verbindung zwischen den Kettenrädern 412 und 432 her, wobei ein Teil der Antriebskette bei 434 dargestellt ist.
Das Kettenrad 432 ist bei 436 mittels Keilnuten mit der Abtriebswelle 438 gekoppelt. Über ein Lager 440 in einer Lageraufnahme 442 ist es im Getriebegehäuse 432 drehbar gelagert. Die Welle 438 ist in von einanrd beabstandeten Kegelrollenlagern 444 und 446, gehalten. Das innere Ende der Welle 438 trägt ein Kegelritzel 448, welches mit dem Tellerrad 450 des Vorderachs-Differentials in Eingriff steht, wobei das Differentialgetriebe allgemein bei 452 angedeutet ist. Die Einheit 452 arbeitet in ähnlicher Weise wie die aus Vorderachse und Differentialgetriebe bestehende Einheit der unter Bezugnahme auf die Figuren 1A bis 1G beschriebenen Ausführung.
Das Tellerrad 450 wird von einem Differentialkorb 454 getragen, der um die Achse einer sich zu einem Antriebsrad hin erstreckenden Vorderradantriebswelle 456 drehbar montiert ist. Die gemeinsame Achse der Halbwelle 458 erstreckt sich bis zum anderen Frontantriebsrad. Der Differentialkorb 454 trägt die Differential räder 460 und 462, die mit den Abtriebsrädern 464 und 466 kämmen, die wiederum die Achshalbwellen antreiben.
Der Versatz der Achse der Welle 438 gegenüber der Achse des Planetengetriebes ist ausreichend, eine Überschneidung von Drehmomentwandler und dem Drehmomentflußweg vom Antriebskettenrad 412 zum Differentialgetriebe 452 zu vermeiden.
Figur 9 ist eine schematische Darstellung des Planetengetriebes der Figur 8C. In Figur 9 trägt die Direktgangkupplung 422 die Bezeichnung DC, die Rückwärtskupplung 426 trägt die Bezeichnung RC, Schiebelaufkupplung 396 ist mit CC bezeichnet, die Vorwärtskupplung trägt die Bezeichnung FC, die Bremse 416 für den unteren und Rückwärtsfahrbereich trägt die Bezeichnung LR, Freilaufkupplung 418 trägt die Bezeichnung OWC1, und Freilaufkupplung 376 ist mit OWC2 bezeichnet.
Figur 10 zeigt ein Muster für das Anlegen und Lösen der Kupplungen und Bremsen für das schematisch in Figur 9 dargestellte Getriebesystem. Darin sind die Bremsen und Kupplungen aufgezeigt, die zur Herstellung jedes der Vorwärtsgänge sowie des Rückwärtsganges angelegt oder gelöst werden. Die in Figur 10 verwendeten Symbole entsprechen den Bezeichnungen der Reibelemente und Freilaufkupplungen, die in der schematischen Anordnung nach Figur 9 verwendet werden, so daß die in Figur 10 beschriebene Funktionsweise zu dem schematischen Diagramm der Figur 9 korreliert werden kann.

Claims

1. T-förmige Triebstrangeinheit für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (12) mit einer Kurbelwelle, einem mit besagter Kurbelwelle verbundenen und mit dieser gleichzeitig um die Achse der Kurbelwelle drehenden, an einem Punkt zwischen den beiden Kurbelwellenenden angeordneten Antriebszahnrad (254);

einem Leistungsübertragungsgetriebe mit einem hydrokinetischen Drehmomentwandler (10) mit einem Pumpenrad (16) und einer Turbine (28) in gegenseitiger hydraulischer Strömungsverbindung, und mit einem Getriebesystem (14) mit einer Leistungseingangswelle (100), die auf einer zur Kurbelwellenachse im wesentlichen rechtwinklig angeordneten Achse liegt, wobei eine Leistungsabgabewelle (208) des besagten Getriebes dazu ausgelegt ist, mit den Antriebsrädern des Fahrzeuges verbunden zu werden;

mit einem treibenden Zahnrad (252), das treibend mit besagtem Pumpenrad (16) verbunden ist und mit besagtem Antriebszahnrad (254) kämmt, so daß besagter Motor und besagtes Getriebe eine kompakte einteilige Antriebseinheit bilden, wobei besagte Leistungseingangswelle (100) in Antriebsverbindung mit besagter Turbine (28) steht;

wobei besagtes Getriebe eine Leistungsabgabewelle (208) aufweist, die sich in im wesentlichen rechtwinkliger Richtung in bezug auf die Achse der besagten Kurbelwelle erstreckt;

und mit einem Achs-Endabtriebsgetriebe (224), welches ein Differentialgetriebe mit Achsabtriebsrädern (228, 230) aufweist, und mit einer Zahnradverbindung zwischen besagter Leistungsabgabewelle (208) und jeweils separaten besagten Achsabtriebsrädern, wobei jedes Achsabtriebsrad so ausgelegt ist, daß es treibend mit einer Achshalbwelle verbunden ist;

wobei das Antriebszahnrad (254) in der Mitte der Kurbelwelle angeordnet ist, und

wobei der Achs-Endabtrieb (224) zwischen besagtem Motor (12) und besagtem Drehmomentwandler (10) angeordnet ist.

2. Triebstrangeinheit nach Anspruch 1, worin besagtes treibendes Zahnrad (252) auf einer Achse im Abstand von der Achse des besagten Getriebesystems (14) und parallel in bezug auf diese eingebaut ist; und

welche außerdem Drehmomentübertragungsmittel zur Herstellung eines Drehmomentübertragungsweges zwischen diesen beiden Achsen aufweist.

3. Triebstrangeinheit nach Anspruch 2, worin besagte Drehmomentübertragungsmittel mehrere Gänge bildende Getriebesätze beinhalten, sowie schaltbare Kupplungsmittel zur wahlweisen Herstellung jedes dieser besagten Gänge.

4. Triebstrangeinheit nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin die besagte Kurbelwelle mehrere Kurbelwellenlager aufweist, einschließlich je eines Lagers an jedem Kurbeiwellenende (292, 294) und eines Lagers in einer Mittellage (298) auf besagter Kurbelwelle, so daß ein mittig angeordneter Knotenpunkt gebildet wird, der die Verdrehsteifigkeit der Kurbelwelle erhöht.