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Wechselgetriebe mit vorgeschalteter Strömungskupplung, insbesondere
für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe mit vorgeschalteter
Strömungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei welchen der Antrieb in einem
Teil der Gänge über die Strömungskupplung und in einem anderen Teil der Gänge unter
Umgehung der Strömungskupplung übertragen wird.
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Zweck der Erfindung ist die Weiterbildung eines derartigen Wechselgetriebes,
insbesondere dahingehend, daß eine möglichst große Anzahl von Schaltmöglichkeiten
bei einfachem Getriebeaufbau erreicht wird. Die Erfindung besteht demgemäß zu einem
wesentlichen Teil darin, daß bei Verwendung einer Hohlwelle, welche die Strömungskupplung
mit dem nachgeschalteten, als Vorgelegegetriebe ausgebildeten Wechselgetriebe verbindet
und ihrerseits durch ein Vorgelegezahnradpaar mit der Vorgelegewelle des Getriebes
verbunden ist, und bei Verwendung einer, eine innere Welle unmittelbar mit dem Antrieb
verbindenden, kraftschlüssigen Kupplung für einen direkten Gang die getriebene Hälfte
der Strömungskupplung durch eine zweite kraftschlüssige Schaltkupplung mit der Hohlwelle
kuppelbar ist und die mit der Antriebswelle durch die erstgenannte kraftschlüssige
Kupplung kuppelbare innere Welle mit der Abtriebswelle des Getriebes durch eine
dritte kraftschlüssige Kupplung kuppelbar ist; hierbei ist ferner die mit der Abtriebswelle
des Getriebes durch weitere schaltbare Zahnradpaare in Verbindung stehende Vorgelegewelle
mit der
inneren Welle durch ein Zahnradpaar verbunden, derart, daß
ein Antrieb wahlweise sowohl von der Hohlwelle über das Vorgelegezahnradpaar, die
Vorgelegewelle und das genannte Zahnradpaar zur Abtriebswelle als auch von der inneren
Welle über das genannte Zahnradpaar, die Vorgelegewelle und die weiteren Getriebe=
zahnradpaare zur Abtriebswelle erzielbar ist.
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Eine Erhöhung der Anzahl der Gänge ohne wesentliche räumliche Ausdehnung
des Getriebes wird ferner zweckmäßig dadurch erreicht, daß zwischen der Vorgelegewelle
und der Abtriebswelle des Getriebes unmittelbar zwei Zahnradpaare vorgesehen sind,
so daß insgesamt sechs verschiedene Getriebegänge erzielbar sind.
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Die Erfindung weist gegenüber bekannten Wechselgetrieben der eingangs
erwähnten Art den Vorteil auf, daß sich ein einfacherer Aufbau des Getriebes ergibt,
da infolge der Verbindung der treibenden Kupplungshälfte mit der inneren Welle und
der getriebenen Kupplungshälfte mit der Hohlwelle der Antrieb der treibenden Kupplungshälfte
nicht durch ein die Strömungskupplung umgehendes Gehäuse mit rückkehrendem Antrieb
erfolgen muß. Des weiteren ermöglicht die Erfindung einen unmittelbaren Antrieb
unter Umgehung der Strömungskupplung von der Antriebswelle über die Innenwelle zur
Abtriebswelle, was mit Rücksicht darauf von besonderer Bedeutung ist, daß gerade
im direkten Gang ein unmittelbarer Antrieb ohne Zwischenschaltung der Strömungskupplung
zur Erzielung eines besonders günstigen Wirkungsgrades erwünscht ist. Andererseits
kann die getriebene Hälfte der Strömungskupplung und die äußere Hohlwelle in besonders
zweckmäßiger und einfacher Weise mit der Vorgelegewelle des Getriebes verbunden
werden.
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Es ist weiterhin bekannt, ein Planetengetriebe mit einer Strömungskupplung
und gegebenenfalls einem Strömungswandler bzw. einem zweiten nachgeschalteten Planetengetriebe
zu verbinden. Ein Vorgelegewechselgetriebe ist nicht vorhanden. Die Erfindung sieht
demgegenüber bei einem derart als Gruppengetriebe ausgebildeten, der Strömungskupplung
nachgeschalteten Wechselgetriebe, daß alle oder mindestens zwei Übersetzungsstufen
des Getriebes entweder über die Strömungskupplung oder unter Umgehung derselben
in den Antrieb einschaltbar sind, eine solche Ausbildung des Getriebes vor, daß
das Gruppengetriebe aus einem Vorgelegegetriebe und einem diesem nachgeschalteten
stufenweise schaltbaren Planetengetriebe besteht, wobei einerseits letzteres zur
Erzielung einer direkten Übertragung in sich sperrbar und mindestens ein Getriebeglied
zur Erzielung einer Übersetzung abbremsbar ist, und daß jede Stufe sowohl mit den
Übersetzungsstufen des der Strömungskupplung nachgeschalteten Vorgelegegetriebes
als auch mit der direkten, die Strömungskupplung umgehenden Übertragung in Reihe
schaltbar ist.
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Hierdurch läßt sich eine besonders große Zahl von Übersetzungsstufen
erzielen. Zur Erzielung eines Rückwärtsganges können die Planetenträger des Umlaufgetriebes
über auf dem gleichen Planetenträger gelagerte, mit ihnen im Eingriff stehende Umkehrräder
mit einem zweiten Sonnenrad des Umlaufgetriebes kuppelbar sein. Es sind des weiteren
zwei hintereinandergeschaltete Umlaufrädergetriebe an sich bekannt. Ein weiteres
Merkmal der Erfindung besteht demgegenüber in der besonderen Schaltanordnung zweier
als Gruppengetriebe hintereinandergeschalteter zweistufiger Planetengetriebe, insbesondere
derart, daß eine möglichst hohe Zahl von Getriebestufen erzielbar ist, wozu folgende
Maßnahmen gleichzeitig vorgesehen sind: Zur Erzielung einer größten Untersetzung
arbeiten durch Festbremsen je eines Getriebeteiles beide Planetengetriebe mit Untersetzung.
Zur Erzielung einer mittleren Untersetzung ist eines der Planetengetriebe in sich
sperrbar, indem gleichzeitig das andere Planetengetriebe durch Festbremsung eines
Getriebegliedes auf Untersetzung geschaltet ist. Eine geringste Untersetzung wird
erreicht, indem bei gesperrtem einen Planetengetriebe dieses über die Strömungskupplung
angetrieben wird, während das andere Planetengetriebe leer mitlaufen kann. Schließlich
wird eine direkte Übertragung mittels der beiden Planetengetriebe dadurch erzielt,
daß beide Planetengetriebe in sich sperrbar sind.
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Eine besonders zweckmäßige Anordnung der Schaltorgane hinter dem äußersten
Ende der Abtriebsseite, wo sie von der Abtriebswelle nicht mehr durchsetzt werden,
so daß sie von dieser Seite her völlig frei zugänglich sind, ergibt sich hierbei
ferner dadurch, daß ein Teil der Kupplungen oder Bremsen umfassenden Betätigungsorgane
am freien Ende des Kegel- oder Stirnradabtriebes und außerhalb desselben und axial
zu diesem angeordnet ist, wobei die eine zu bremsende bzw. mit der Abtriebswelle
zu kuppelnde Getriebewelle durch die Abtriebswelle hindurchgeführt ist.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Abb. I ein einer Strömungskupplung nachgeschaltetes
Vierganggetriebe mit Vorgelegewelle, Abb. 2 ein Schaltschema des Getriebes nach
Abb. I, Abb. 3 ein im Getriebeaufbau der Abb. I entsprechendes Sechsganggruppengetriebe,
Abb. 4 ein Schaltschema für das Getriebe nach Abb. 3, Abb. 5 ein Sechsganggruppengetriebe,
bestehend aus einem Vorgelegegetriebe und einem nachgeschalteten Umlaufgetriebe,
Abb. 6 eine schematische Ansicht des Planetengetriebes nach Abb. 5, und Abb. 7 ein
Fünfgangumlaufgetriebe, bestehend aus zwei hintereinandergeschalteten Planetengetrieben.
Bei der Ausführungsform nach Abb. z wird durch die Motorwelle 3or die treibende.
Hälfte 303 der Strömungskupplung 302 angetrieben. Die treibende Hälfte
303 ist durch eine Reibungskupplung 3o6 mit einer Zentralwelle Sog, die getriebene
Kupplungshälfte 304 der Strömungskupplung durch eine Reibungskupplung 354 mit der
Hohlwelle 31o kuppelbar. Die Hohlwelle 310 steht durch das eine konstante
Übersetzung bildende Zahnradpaar 3=4, 315, die Zentralwelle Sog durch das eine weitere
konstante Übersetzung bildende Zahnradpaar 355, 356 mit der Vorgelegewelle 316 in
ständiger Antriebsverbindung. Auf
der Vorgelegewelle 316 ist ferner
ein Zahnrad 318 lose drehbar gelagert, welches mit einem Zahnrad 322 auf der getriebenen
Welle 324 des Getriebes im Eingriff steht. Eine Lamellenkupplung 357 kann die Welle
309 mit der Welle 324, eine Lamellenkupplung 32o das Zahnrad 318 mit der Vorgelegewelle
316 verbinden. Es könnte auch das Rad 318 fest mit der Vorgelegewelle verbunden
und dafür das Rad 322 lose auf der Abtriebswelle gelagert und mit dieser durch eine
Kupplung wahlweise kuppelbar sein.
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Die Schaltung der Gänge I bis IV ist aus Abb. 2 ersichtlich. In den
ersten beiden Gängen I und II (Gruppe a) ist die Reibungskupplung 354 eingerückt,
so daß der Antrieb über die Strömungskupplung erfolgt, und zwar im ersten Gang bei
eingerückter Kupplung 320 über die Zahnradpaare 314, 315; 318, 322, im zweiten Gang
bei eingerückter Kupplung 357 über die Zahnradpaare 314, 315; 356, 355-Der dritte
und vierte Gang III bzw. IV (Gruppe b) erfolgt unter Umgehung der Strömungskupplung
durch Einschaltung der Reibungskupplung 3o6, während die Kupplung 354 ausgeschaltet
wird. Der Antrieb im dritten Gang erfolgt alsdann bei eingerückter Kupplung
320 über die Zahnradpaare 356, 355; 318, 322, während der vierte Gang
als direkter Gang durch Einrücken der Kupplung 357 eingeschaltet wird. Die Rückwärtsgänge
können in üblicher Weise etwa entsprechend dem Hauptpatent geschaltet werden, wobei
der Antrieb im. Rückwärtsgang entweder über die Strömungskupplung oder unter Umgehung
derselben stattfinden kann.
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Die Ausführungsform nach Abb. 3 unterscheidet sich von derjenigen
nach Abb. 2 lediglich dadurch, daß das Vorgelegegetriebe eine weitere Gangübersetzung
umfaßt. Der Antrieb über die drei unteren Gänge I bis III (Gruppe a) erfolgt in
diesem Falle wieder über die Strömungskupplung, der Antrieb über die drei oberen
Gänge IV bis VI (Gruppe b) unter Umgehung derselben. Die in der Abbildung nicht
dargestellte Strömungskupplung kann die gleiche wie in Abb. I sein. Die Schaltung
der Gänge ist wieder aus Abb. 4 ersichtlich. Zum Einschalten des ersten Ganges wird
die Kupplung 420, zum Einschalten des zweiten Gangs die Kupplung 419, zum Einschalten
des dritten Ganges die Kupplung 457 eingerückt, wobei der Antrieb in allen drei
Fällen von der Hohlwelle 410 über das Zahnradpaar 414, 415 auf die Vorgelegewelle
416 erfolgt und weiter über die Zahnradpaare 418, 422 bzw. 417, 421 bzw. 456, 455
und von dort auf die getriebene Welle 424 übertragen wird. Im Falle der drei oberen
Gänge erfolgt der Antrieb durch die innere Welle 409, wobei wieder in gleicher Reihenfolge
für den vierten Gang zunächst die Kupplung 420, für den fünften Gang die Kupplung
419 und für den sechsten oder direkten Gang die Kupplung 457 eingeschaltet wird.
Mit 427 ist ferner ein Rückwärtsrad auf der Vorgelegewelle als Teil einer sonst
im einzelnen nicht dargestellten Rückwärtsgangübersetzung bezeichnet.
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Durch gleichzeitiges Ausschalten der Kupplungen 3o6 und 354 kann das
Schalten des Getriebes, insbesondere auch des Rückwärtsganges, erleichtert werden.
Die Schaltkupplungen, z. B. für letzteren, können mit Synchronisiereinrichtungen
versehen sein. Abb. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher das Gruppengetriebe
aus einem vorderen Vorgelegegetriebe A und einem hinteren Planetengetriebe B besteht.
Von der Antriebswelle 5oI wird wieder die aus den Hälften 503 und 504 bestehende
Strömungskupplung 5o2 angetrieben. Die treibende Kupplungshälfte 503 ist
wieder durch eine Reibungskupplung 5o6 mit der Innenwelle 509 und damit mit der
Hauptgetriebewelle 523 kuppelbar. Die getriebene Kupplungshälfte 504 ist dagegen
in diesem Falle ständig mit der Hohlwelle 510 verbunden, kann jedoch auch gewünschtenfalls
mit dieser durch eine Kupplung kuppelbar sein. Die Hohlwelle 510 steht durch ein
Zahnradpaar 514, 515 mit der Vorgelegewelle 516 in ständiger Antriebsverbindung.
Auf der Hauptgetriebewelle 523 sind ferner innerhalb des Vorgelegegetriebes A die
Zahnräder 521 und 522 fest aufgekeilt. Sie stehen mit Zahnrädern 517 bzw. 518 in
ständigem Eingriff, welche durch Kupplungen 5I9 bzw. 520 mit der Vorgelegewelle
516 wechselweise kuppelbar sind.
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Das Planetengetriebe B besteht aus einem auf der Hauptwelle 523 des
Getriebes lose drehbaren Sonnenrad 558, den Planetenrädern 559, welche auf einem
Planetenträger 56o gelagert sind, und dem äußeren Trommelrad 561. Das Sonnenrad
558 ist durch eine Kupplung 562 mit der Hauptgetriebewelle 523 kuppelbar und durch
eine Bremse 563 abbremsbar. Eine weitere Bremse 564 kann das äußere Trommelrad gegen
das Gehäuse abbremsen, der Planetenträger 56o ist mit der Abtriebswelle 524 des
Getriebes verbunden.
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Auf der Hauptgetriebewelle- 523 ist ferner ein weiteres Sonnenrad
565 fest angeordnet, welches mit weiteren Planetenrädern 566 im Eingriff steht,
die ihrerseits auf dem gleichen Planetenträger 56o wie die Planetenräder 559 gelagert
und so breit ausgeführt sind, daß sie gleichzeitig auch mit den Planetenrädern 559
kämmen. Gegebenenfalls kann auch eine Kupplung, z. B. zweckmäßig ebenfalls eine
Reibungskupplung, vorgesehen sein, welche das Zahnrad 565 mit der Welle 523 kuppelt
bzw. von dieser entkuppeln kann.
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Das Getriebe ist als Getriebe mit sechs Vorwärtsgängen ausgebildet,
von denen die vier unteren Gänge über die Strömungskupplung, d. h. über die treibende
Hälfte 504, übertragen werden, während in den beiden oberen Gängen eine unmittelbare
mechanische Übertragung durch die Reibungskupplung 5o6 stattfindet.
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Die Schaltung der einzelnen Gänge ist folgende Erster Gang: Kupplung
5o6 lose, Kupplung 520
eingerückt, Kupplung 519 lose, Kupplung 562 lose, Bremse
563 fest, Bremse 564 gelöst, Antrieb erfolgt über 501, 503, 504, 510, 514,
515, 516, 520, 518> 522, 523, 565, 566, 559, 56o, 524, wobei das Umlaufgetriebe
B ins Langsame untersetzt.
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Zweiter Gang: Die Kupplung 51g bleibt aus- und die Kupplung 52o eingerückt.
Die Kupplung 562 wird eingerückt, die Bremse 563 gelöst. Das Umlaufgetriebe B ist
in sich gesperrt und treibt in direktem Gang an. Im Vorgelegeteil A bleibt der Antrieb
der gleiche wie im ersten Gang.
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Dritter Gang: Im Vorgelegegetriebe A wird die Kupplung 520
gelöst und die Kupplung 5ig eingerückt. Der Antrieb erfolgt infolgedessen statt
über das
Zahnradpaar 518, 522 über das Zahnradpaar 517, 52I. Im
Planetengetriebe B erfolgt der Antrieb wie im ersten Gang, indem Kupplung 562 gelöst
und Bremse 563 angezogen wird.
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Vierter Gang: Die Bremse 563 wird wieder gelöst, die Kupplung 562
eingerückt, es findet alsdann ein Antrieb über das Vorgelegegetriebe A wie im dritten
Gang und über das Planetengetriebe B in direkter Kupplung der beiden Wellen 523,
524 wie im zweiten Gang statt.
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Fünfter Gang: Die Kupplung 519 wird ausgerückt, während die Kupplung
520 ebenfalls ausgerückt bleibt. Die Reibungskupplung 5o6 wird eingerückt und das
Planetengetriebe B wie im ersten und dritten Gang, also mit Untersetzung, geschaltet.
Unter Umgehung der Strömungskupplung findet alsdann ein Antrieb wie folgt statt:
5o1, 503, 5o6, 5o9, 523, 565, 566, 56o, 524.
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Sechster Gang: Das Vorgelegegetriebe A bleibt unverändert, während
das Planetengetriebe B eine Schaltung wie im zweiten und vierten Gang erhält; also
in sich gesperrt wird. Es erfolgt alsdann durch das ganze Getriebe ein direkter
Antrieb von 501 über 5o6, 509, 523 auf 524.
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Zur Einschaltung eines oder mehrerer Rückwärtsgänge, wobei diese über
die Strömungskupplung oder unter Umgehung derselben über die Kupplung 5o6 erfolgen
können, wird die Kupplung 562 und die Bremse 563 ausgeschaltet, während die Bremse
564 angezogen wird. Der Antrieb erfolgt in diesem Falle von der Hauptgetriebewelle
523 über das Zahnrad 565, die Planetenräder 566, 559 und den Planetenträger 56ö
auf die Abtriebswelle 524.
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Wird das Zahnrad 565 von der Welle 523 ent koppelbar angeordnet, so
erlaubt das Umlaufgetriebe je eine weitere Vorwärtsganguntersetzung, indem bei entkuppeltem
Zahnrad 565 die Kupplung 562 eingerückt, die Bremse 563 gelöst und die Bremse 564
angezogen ist.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 7 zeigt die Verwendung eines Doppelplanetengetriebes
C, D als Gruppengetriebe. Mit der Motorwelle 6oI ist die treibende Hälfte 603 der
Strömungskupplung 6o2 fest verbunden, wobei die treibende Hälfte im Gegensatz zu
den bisherigen Ausführungsbeispielen die rechte Hälfte der Kupplung bildet, während
die getriebene Hälfte 604 zwischen Motorwelle 6oI und treibender Hälfte 603 angeordnet
ist. Mit der treibenden Hälfte 603 ist mittels der Reibungskupplung 6o6 die
Welle 6o9 koppelbar, welche in diesem Falle als äußere Hohlwelle die innere Welle
6Io umschließt, die mittels der Kupplung 654 mit der getriebenen Hälfte 6o2 der
Strömungskupplung koppelbar ist.
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Mit der inneren Welle 6Io ist das Sonnenrad 668, mit der Hohlwelle
6o9 das Trommelrad 67o des ersten Planetengetriebes C fest verbunden. Beide Räder
668, 67o stehen mit den Planetenrädern 669 im Eingriff; deren Planetenträger 67I
einerseits mit einer Welle 672 und andererseits mit dem Trommelrad 673 des zweiten
Planetengetriebes D fest verbunden ist. Mit dem Trommelrad 673 sowie mit dem Sonnenrad
675 des zweiten Planetengetriebes stehen die Planetenräder 674 im Eingriff; deren
Planetenträger 676 als Hohlwelle die Welle 672 umschließt und im Ausführungsbeispiel
nach Abb. 7 mit einem Kegelrad 677 fest verbunden ist, das über ein weiteres Kegelrad
678 die Abtriebswelle 679 antreibt. Statt des Antriebes über ein Kegelradgetriebe
kann auch ein beliebiger anderer Antrieb, z. B. über Stirnräder, erfolgen.
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Zur Schaltung der Planetengetriebe dienen die drei Bremsen 68o, 681
und 682 sowie die beiden Kupplungen 683 und 684.
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Die Schaltung der Gänge ist folgende: Erster Gang: Kupplung 654 sowie
Bremse 68o und 681 eingerückt, während die übrigen Kupplungen und Bremsen ausgeschaltet
sind. 67o und 675 sind also festgebremst. Der Antrieb erfolgt über die Strömungskupplung
sowie über folgende Getriebeteile: 654, 61o, 668, 669, 67I, 673, 674, 676, 677.
Beide Planetengetriebe übersetzen ins Langsame.
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Zweiter Gang: Kupplung 654, Bremse 68o und Kupplung 684 eingerückt.
670 ist also festgebremst, während die Kupplung 684 das Planetengetriebe
D in sich sperrt. Der Antrieb erfolgt wieder über die Strömungskupplung und die
Getriebeteile 654, 6Io, 668, 669 sowie über das als Ganzes umlaufende Planetengetriebe
D zum Abtriebsgetriebeteil 677.
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Dritter Gang: Die Kupplung 654 wird ausgerückt und die Kupplung 6o6
eingerückt. Des weiteren sind die Kupplung 683 und die Bremse 682 eingerückt. Das
Trommelrad 673 bzw. der Planetenträger 67I sind durch die Bremse 682 mittels der
Welle 672 festgebremst, während das Planetengetriebe C leer mitläuft. Der Antrieb
erfolgt von der Motorwelle 6oI über die Getriebeteile 603, 6o6, 6o9, 67o, 683, 675,
674, 676 zum Abtriebszahnrad 677.
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Vierter Gang: Eingerückt sind sowohl die Kupplung 6o6 als auch die
Kupplung 654, ferner die Bremse 681. Infolge gleichzeitiger Einschaltung der beiden
Kupplungen 6o6 und 654 ist das Planetengetriebe C über die Strömungskupplung in
sich gesperrt. Die beiden Zentralräder 668 und 67o des Planetengetriebes C werden
daher nur eine solche Drehzahldifferenz gegeneinander haben, als dieses durch einen
gegebenenfalls auftretenden Schlupf in der Strömungskupplung 6o2 bewirkt wird. Von
den Planetenrädern 669 wird der Antrieb des weiteren bei festgebremstem Sonnenrad
675 des zweiten Planetengetriebes D über 671, 673, 674 und 676 nach 677 übertragen.
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Fünfter Gang: Die beiden Kupplungen 6o6 und 654 beiderseits der Strömungskupplung
bleiben eingeschaltet, ferner wird die Kupplung 683 eingerückt. Alle übrigen Kupplungen
und Bremsen sind gelöst. Da das erste Planetengetriebe C über die Strömungskupplung
gesperrt ist, erfolgt durch die Kupplung 683 auch eine Sperrung des zweiten Planetengetriebes
D. Es wird somit ein direkter Antrieb von der Motorwelle 6o1 zum Abtriebsglied 677
des Getriebes.
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Rückwärtsgang: Die Kupplung 654 und 683 sowie die Bremse 682 sind
eingeschaltet. Das Trommelrad67o des ersten Planetengetriebes ist also mit dem Sonnenrad
675 des zweiten Planetengetriebes gekuppelt, während der Planetenträger 671 des
ersten Planetengetriebes bzw. das Trommelrad 673 des zweiten
Planetengetriebes
festgebremst sind. Der Antrieb erfolgt demgemäß über die Strömungskupplung und die
Getriebeteile 654, 6Io, 668, 669 (welches die Umkehr der Antriebsrichtung bewirkt),
67o, 683, 675, 674, 676 nach 677.