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Turbomechanisches Getriebe, insbesondere zum Schrägantrieb einer Fahrzeugachse
durch einen quer gestellten Heckmotor Die Erfindung bezieht sich auf ein aus einem
hydraulischen Strömungsgetriebe und einem ein Umlaufgetriebe sowie eine Kupplung
für den Direktgang enthaltenden Nachschaltgetriebe bestehendes turbomechanisches
Getriebe mit einem Kegelradpaar zum Antrieb einer schräg zur treibenden Welle der
Antriebsmaschine angeordneten Abtriebswelle, insbesondere zum Schrägantrieb einer
Fahrzeugachse durch einen quer gestellten Heckmotor.
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Bei einem bekannten, für Fahrzeugantriebe verwendeten turbomechanischen
Getriebe dieser Art ist das vollständige, aus Turbokreislauf, Mehrgangschaltgetriebe
und Wendegetriebe bestehende Getriebe unmittelbar in der Verlängerung der Längsachse
des Antriebsmotors an diesen angeschlossen. Am Getriebeende wird die Leistung des
Antriebsmotors mittels eines Kegelradpaares und einer Kardanwelle auf die hintere
Fahrzeugachse übertragen, wobei die Kardanwelle gegenüber der Längsachse des Motors
je nach Baulänge des Fahrzeuges um 3o bis 5o° abgewinkelt ist. Diese Ausführung
hat den Nachteil, daß bei großer Motorleistung die für das Strömungsgetriebe verbleibende
Baulänge sehr klein wird. Außerdem muß hierbei das Kegelradpaar für das volle Drehmoment
bemessen werden.
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Es ist ferner bei einem Fahrzeugantrieb bekannt, unmittelbar hinter
dem Antriebsmotor ein Kegelradpaar anzuordnen, das eine schräg zur Längsachse
des
Motors geführte Abtriebswelle antreibt, und das Strömungsgetriebe auf dieser schräg
gelegenen Welle vorzusehen. Eine solche Getriebeanordnung hat den Nachteil, daß
das Getriebe in Fahrzeuglängsrichtung sehr breit baut, wodurch die Kardanwelle zum
Antrieb der hinteren Fahrzeugachse verkürzt wird, und weiterhin das Getriebe in
Fahrzeuglängsrichtung über die Umgrenzung des Antriebsmotors nach hinten hinausragt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein turbomechanisches
Getriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, das sowohl hinsichtlich der Baulänge
als auch der Baubreite nur wenig Raum beansprucht und bei dem das die schräg gelegene
Abtriebswelle antreibende Kegelradpaar nicht für das große Drehmoment bemessen zu
werden braucht. Diese Aufgabe wird in erster Linie dadurch gelöst, daß das Kegelradpaar,
das die schräg zur treibenden Welle der Antriebsmaschine angeordnete Abtriebswelle
antreibt, eingeschlossen ist einerseits zwischen dem koaxial mit der Antriebsmaschine
angeordneten hydraulischen Strömungsgetriebe mit einem gegebenenfalls diesem Strömungsgetriebe
vorgeschalteten leistungsteilenden Getriebe und bzw. oder einer gegebenenfalls dem
Strömungsgetriebe vorgeschalteten Überbrückungskupplung und andererseits zwischen
der Kupplung für den Direktgang des Nachschaltgetriebes und dem dem Strömungsgetriebe
nachgeschalteten Umlaufgetriebe, die auf der Abtriebswelle angeordnet sind. Neben
einer sowohl in der Baulänge als auch in der Baubreite günstigen konstruktiven Lösung
wird damit der Vorteil erreicht, daß man den koaxial mit der Antriebsmaschine angeordneten
Getriebeteil auch für einen mit der Antriebsmaschine fluchtenden Antrieb verwenden
kann. Außerdem ergibt sich der weitere Vorteil, daß das Kegelradpaar nur für die
einfache Wandlung des Strömungsgetriebes bemessen zu werden braucht. In Weiterbildung
der Erfindung ist das eine Kegelrad des Kegelradpaares auf der Abtriebswelle in
dem Raum zwischen der Kupplung für den Direktgang und dem dem Strömungsgetriebe
nachgeschalteten Umlaufgetriebe eingeschlossen. Damit ergibt sich eine sowohl in
Längsrichtung als auch in Querrichtung sehr gedrungene Bauweise, wobei der einfache
und übersichtliche Getriebeaufbau erhalten bleibt. Bei einer besonders zweckmäßigen
Ausführungsform ist die Kupplung für den Direktgang auf der vom Umlaufgetriebe abgewendeten
Seite des Kegelrades, das auf der Abtriebswelle sitzt, angeordnet. Damit ist der
Vorteil verbunden, daß bei der am häufigsten angewendeten Fahrweise der Antrieb
der Abtriebswelle auf kürzestem Wege erfolgt. Wenn in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung das auf der Turbinenwelle des hydraulischen Strömungsgetriebes angeordnete
Kegelrad des Kegelradpaares, das die Abtriebswelle antreibt, in den Hohlzylinder
hineinragt, der von der Bremsscheibe des Umlaufrädergetriebes gebildet wird, kann
die axiale Baulänge der Antriebswelle besonders klein gehalten werden. In der Zeichnung
ist ein Ausführungsbeispiel eines turbomechanischen Getriebes gemäß der Erfindung
schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. I teilweise eine Draufsicht, teilweise
einen horizontalen Schnitt durch ein Getriebe und Fig. 2 im Grundriß die Anordnung
eines turbomechanischen Getriebes gemäß der Erfindung in einem Fahrzeug.
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Mit I ist das Gehäuse einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten
Antriebsmaschine, die beispielweise eine Brennkraftkolbenmaschine sein kann, bezeichnet.
Das Gehäuse I umschließt das Schwungrad 2 der Antriebsmaschine. Die Einleitung der
Leistung in das Getriebe erfolgt im Sinne des Pfeiles 3. Mittels der Flanschverbindung
4, die beispielsweise eine Schraubenverbindung sein kann, ist der das hydraulische
Strömungsgetriebe enthaltende Teil 5 des turbomechanischen Getriebes an die Antriebsmaschine
angeflanscht. Das koaxial mit der Antriebsmaschine angeordnete Strömungsgetriebe
kann ein aus Pumpenrad, Leitrad und Turbinenrad bestehender hydraulischer Wandler
sein, aber auch ein Wandler mit einer vorgeschalteten Überbrückungskupplung, die
es ermöglicht, z. B. bei hoher Fahrgeschwindigkeit eines vom Strömungsgetriebe angetriebenen
Fahrzeuges die Welle, die die Leistung der Antriebsmaschine in das Strömungsgetriebe
einführt, mit der Turbinenwelle des hydraulischen Strömungsgetriebes starr zu kuppeln.
Vor dem Wandler kann auch ein Umlaufgetriebe bekannter Bauweise zur Leistungsteilung
vorgesehen sein. An dem von der Antriebsmaschine abgewendeten Ende des das Strömungsgetriebe
enthaltenden Getriebeteiles 5 ist das Gehäuse 7 angeflanscht, in das die Turbinenwelle
6 des Strömungsgetriebes einmündet, die in der Lagerstelle 8 des Gehäuses 7 gelagert
ist. Am Ende der Turbinenwelle 6 ist das Kegelrad 9 auf der Turbinenwelle fest aufgekeilt.
Das Kegelrad 9 steht mit dem Kegelrad Io in dauerndem Eingriff, dessen Drehachse
mit der Drehachse der Abtriebswelle I2 fluchtet. Die Achse der Abtriebswelle I2
ist gegenüber der Achse der Turbinenwelle 6 und damit gegenüber der Achse der treibenden
Welle der Antriebsmaschine je nach Bauart um 3o bis 5o° geneigt. Das Kegelrad Io
des Kegelradpaares 9, Io sitzt fest auf einer Hohlwelle i i, durch die die Abtriebswelle
I2 hindurchgeführt ist. Die Abtriebswelle I2 trägt außerhalb des Gehäuses 7 einen
Anschlußflansch I3 zum Anschluß einer Welle, die die zu übertragende Leistung an
den Verbraucher weiterleitet.
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Im Beispiel ist angenommen, daß auf der triebswelle I2 nur ein Umlaufgetriebe
und eine Direktkupplung zur Umgehung des Umlaufgetriebes vorgesehen ist. Das Umlaufgetriebe
und die Direktkupplung sind koaxial auf der Abtriebswelle 12 angeordnet. Hierbei
ist die Direktkupplung in der Weise ausgebildet, daß mit der Hohlwelle i i eine
Nabe 14. fest verbunden ist, die in Nuten Lamellen 17 aufnimmt, die mit Lamellen
16 zusammengepreßt werden können, wobei die Lamellen 16 von Nuten eines- mit der
Abtriebs-,velle 12 fest verbundenen
Außenkranzes I5 aufgenommen
werden. Das Lamellenpaket I6, I7 ist durch einen Kolben I8 zusammendrückbar, der
durch ein unter Druck stehendes Arbeitsmittel, das dem Hubraum I9 zugeführt wird,
beaufschlagt werden kann. Durch das Zusammenpressen der Lamellen I6, I7 wird die
Kupplung eingerückt. Das Lösen der Kupplung geschieht, nachdem der Raum I9 entspannt
worden ist, durch eine Feder 2o, die sich mit ihrem einen Ende auf die dem Lamellenpaket
zugewendete Seite des Kolbens I8, mit ihrem anderen Ende auf den Flansch eines mit
dem Außenkranz I5 verbundenen Zylinders 46 abstützt. Zweckmäßig erhält der Hubraum
I9 als unter Druck stehendes Arbeitsmittel Schmiermittel aus einer Lagerstelle 2I,
mittels deren die Abtriebswelle I2 im Gehäuse 7 gelagert ist. Die Abtriebswelle
I2 ist weiterhin in einem Lager 24 in einem mit dem Gehäuse 7 verbundenen Deckel
47 und in einem Lager 25 in einem mit dem Gehäuse 7 verbundenen Deckel 48 gelagert,
während die Hohlwelle II in den Lagern 22 und 23 vom Gehäuse 7 getragen wird. Auf
der vom Lamellenpaket I6, I7 abgewendeten Seite des Kegelrades Io trägt die Hohlwelle
II, mit ihr fest verbunden, ein außenverzahntes Innenrad 26 eines Umlaufgetriebes,
dessen Verzahnung mit der Außenverzahnung mindestens zweier Planetenräder 27 im
Eingriff steht. Die Planetenräder 27 ihrerseits kämmen mit einem innenverzahnten
Außenrad 28. Die Planetenräder 27 sind im Planetenträger 29 gelagert. Der eine Steg
des Planetenträgers 29 ist als Bremsscheibe 3o ausgebildet, an die das Bremsband
3I andruckbar ist. In den Hohlzylindermantel der Bremsscheibe 3o ragt das Kegelrad
9. Der Außenkranz des Außenrades 28 ist gleichfalls als Bremsscheibe 32 ausgebildet,
an die das Bremsband 33 andruckbar ist. Auf dem im Lager 25 gelagerten Ende der
Abtriebswelle I2 ist. ein Verstellglied angeordnet, beispielsweise eine Schaltmuffe
34, die auf der Abtriebswelle I2 axial verschiebbar, aber gegenüber dieser Welle
undrehbar ist. Die Schaltmuffe 34 trägt Klauen 37, die durch axiales Verschieben
der Schaltmuffe wahlweise mit Klauen 35, die mit dem Planetenträger 29 verbunden
sind, oder mit Klauen 36, die mit dem Außenkranz 28 verbunden sind, in Eingriff
gebracht werden können.
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Wie Fig. I ohne weiteres erkennen läßt, wird bei einem Getriebe gemäß
der Erfindung die Abtriebswelle I2 so dicht an den Getriebeteil 5 herangebracht,
daß das Gehäuse der Lamellenkupplung I6, I7 etwa bis zur Ebene des Flansches reicht,
mit dem das Gehäuse 7 an dem Getriebeteil 5 angeflanscht ist.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Für den Vorwärtsgang sind die Klauen
37 der Schaltmuffe 34 mit den Klauen 35 des Planetenträgers 29 in Eingriff gebracht.
Das Bremsband 33 des Außenkranzes 28 ist angezogen und die Lamellenkupplung I6,
I7 gelöst. In dieser Schaltstellung treibt die Turbinenwelle 6 über das Kegelradpaar
9, Io, die Hohlwelle II und das Umlaufgetriebe 26, 27, 28 die Abtriebswelle I2 an,
wobei zwischen der Turbinenwelle 6 und der Abtriebswelle I2 eine Untersetzung ins
Langsame herbeigeführt wird. Nach dem Erreichen einer bestimmten Drehzahl der Abtriebswelle
I2 wird das Bremsband 33 gelöst und die Lamellenkupplung I6, I7 durch Beaufschlagung
des Hubraumes I9 mit einem unter Druck stehenden Arbeitsmittel eingerückt, wobei
die Hohlwelle II mit der Abtriebswelle I2 unmittelbar gekuppelt wird. Für den Rückwärtsgang
werden die Klauen 37 der Schaltmuffe 34 mit den Klauen 36 des Außenkranzes 28 in
Eingriff gebracht und das Bremsband 3I des Planetenträgers 29 angezogen. Damit wird
von der Hohlwelle II über das Umlaufgetriebe 26, 27, 28 die Abtriebswelle I2 in
einem zum Vorwärtsgang entgegengesetzten Drehsinn angetrieben.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung des turbomechanischen Getriebes
gemäß der Erfindung, beispielsweise zum Antrieb eines Straßenfahrzeuges, ist die
Antriebsmaschine als ein zur Fahrzeuglängsrichtung quer gestellter Heckmotor ausgebildet.
An das Gehäuse I des Heckmotors schließt sich koaxial mit dem Motor der Getriebeteil
5 an, in dem sich ein hydraulischer Wandler und gegebenenfalls eine Überbrückungskupplung
bzw. ein dem Wandler vorgeschaltetes leistungsteilendes Getriebe befindet. Mit dem
Getriebeteil 5 ist das Gehäuse 7 verbunden, aus dem die Abtriebswelle I2 mit dem
Anschlußflansch I3 herausragt. An den Anschlußflansch I3 ist die Kardanwelle 43
angeschlossen, die auf das in der Mitte der hinteren Fahrzeugachse 4I angeordnete
Differential 42 treibt. Mit 44 ist die vordere Fahrzeugachse, mit 45 die Umgrenzung
des Fahrzeugaufbaues bezeichnet. Der in Fig. 2 eingetragene Pfeil deutet die Fahrtrichtung
bei Vorwärtsfahrt an.