Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit hydrodynamischem Einkreis- Drehmomentwandler und einem nachgeschalteten mehrstufigen Zahnräderwechselgetriebe, dessen als Hohlwellen ausgebildete Getriebe- und Kupplungs wellen auf der koaxial zur Antriebswelle angeordneten Abtriebswelle des Getriebes bzw. des Zahnradgetrie bes gelagert sind.
Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, die aus einem hydrodynamischen Drehmomentenwandler und einem nachgeschalteten mehrstufigen Zahnräderwech- selgetriebe bestehen, sind bekannt. Als Zahnräder wechselgetriebe werden mit Vorzug Umlaufräder getriebe angeordnet, da diese wenig Raum benötigen und in Verbindung mit Reibkupplungen bzw. Reib bremsen in einfacher Weise Gangwechsel unter Last ermöglichen, das heisst, die Gangschaltung kann bei unverminderter Motorleistung erfolgen. Diese Ge triebe sollen ausserdem ein weiches Anfahren und stossfreien Gangwechsel ermöglichen.
In einem hydrodynamischen, als Einkreisläufer ausgebildeten Getriebeteil wird. das eingeleitete Dreh moment positiv übersetzt, solange die Drehzahl des Turbinenrades kleiner ist als die des Pumpenrades. Hat das Turbinenrad die Drehzahl des Pumpenrades erreicht, findet keine Drehmomentwandlung mehr statt; der Wandler wirkt dann also als Strömungs kupplung. Das bedeutet, dass bei grosser Drehzahl differenz im Wandler, z. B. beim Anfahren, eine zur Weiterleitung des Drehmomentes vorgesehene Reib kupplung mehr Übertragungsfläche benötigt als bei höherer Fahrgeschwindigkeit, bei der die Drehzahl differenz im Wandler klein oder Null ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe zu schaffen, das die gestellten Forderungen erfüllt und zur Aufnahme des grössten und durch den Drehmomentwandler vervielfachten Motormomentes eine Reibbremse kleiner Abmessungen aufweist. Ausserdem soll während des Gangwechsels eine trieb liehe Verbindung zwischen Motorwelle und Getriebe abtriebswelle aufrechterhalten werden.
Die Erfindung besteht darin, dass zum Schalten der Übersetzungsstufen des als Umlaufgetriebe aus gebildeten Zahnräderwechselgetriebes konzentrisch zu der gemeinsamen, zentral angeordneten Achse der An- und der Abtriebswelle Bremskupplungen an geordnet sind, von denen zwei der bzw. jeder Vor- wärtsgang-Übersetzungsstufe des Zahnradgetriebes zugeordnet sind, wobei die eine Kupplung direkt, die andere über einen Freilauf so mit der zugehörigen Welle verbunden ist, dass diese beim Schalten des Ge triebes in einen höheren Gang vom Freilauf abhebt.
Von den beiden Bremskupplungen braucht also jede nur etwa die Hälfte des grössten Abstützmomen- tes aufzunehmen, und sie können dementsprechend klein bemessen werden. Während des Gangwechsels wird die triebliche Verbindung durch die über den Freilauf wirksame Bremskupplung aufrechterhalten.
Bei Talfahrt mit bremsendem Motor kann da gegen nur die direkt mit der zugehörigen Getriebe welle verbundene Bremskupplung allein das im Dreh- momentwandler nicht übersetzte Bremsmoment auf nehmen. Zweckmässigerweise ist nur ein Hohlrad angeord net, das in allen übersetzungsstufen des Zahnräder wechselgetriebes - auch im Rückwärtsgang - das Antriebselement des Wechselgetriebes bildet. Mit die ser Anordnung wird eine geringe Zahnbelastung er reicht.
In den Zeichnungen sind verschiedene Getriebe ausführungsformen veranschaulicht. Es stellen dar: Fig. 1 das Schemabild einer Getriebeanordnung mit Drehmomentenwandler und einem nachgeschalte- ten Zweigangumlaufgetriebe, bei dem im Direktgang der Wandler überbrückt wird, Fig. 2 das Schemabild einer Getriebeanordnung ähnlich Fig. 1, jedoch mit nachgeschaltetem Dreigang- umlaufgetriebe, Fig. 3 das Schemabild einer Getriebeanordnung ähnlich Fig.2,
bei dem im Direktgang jedoch der Wandler eingeschaltet bleibt, Fig. 4 das Schemabild einer Getriebeanordnung ähnlich Fig.3, wobei dem Zahnradwechselgetriebe eine Übersetzungsstufe nachgeschaltet ist, so dass das Getriebe sechs Vorwärtsgänge statt drei erhält, Fig. 5 das Schemabild einer Getriebeanordnung, bei dem das nachgeschaltete Zahnradwechselgetriebe im Vorwärtsgang als Vorgelegegetriebe, im Rück wärtsgang als Umlaufgetriebe arbeitet.
In Fig. 1 bezeichnet 101 die Motor- bzw. An triebswelle und 102 die Abtriebswelle. Bei offener Kupplung<B>113</B> zwischen An- und Abtriebswelle treibt die Antriebswelle 101 das Pumpenrad 106 des Ein kreislauf-Drehmomentenwandlers 103 an. Solange im Wandler eine Drehzahldifferenz zwischen Pumpenrad 106 und Turbinenrad 107 besteht, das eingeleitete Drehmoment als positiv übersetzt wird, stützt sich das Leitrad 104 über den Freilauf 105 gegen das Getriebegehäuse ab.
Das Turbinenrad 107 ist auf einer Hohlwelle 108 angeordnet, die auf der Ab triebswelle 102 drehbar gelagert ist. Über die Hohl welle 108 werden die in einem Hohlrad angeordneten Innenzahnkränze 145 und 146 des zweistufigen Um laufgetriebes angetrieben, deren Sonnenräder 147 und 148 auf der Hohlwelle 124 fest angeordnet sind. Die Zahnkränze 145 und 146 können auch durch einen gemeinsamen Zahnkranz dargestellt werden. Die Hohlwelle 124 ist ebenfalls auf der Abtriebswelle 102 drehbar gelagert. Sie verbindet die Sonnenräder 147 und 148 mit Teilen von Bremskupplungen 109 und 110, deren Bremsscheibe 114 mit der Hohlwelle fest verbunden ist, und deren Bremsscheibe 115 sich auf der Hohlwelle über den Freilauf 127 abstützt.
Zwi schen dem Innenzahnkranz 145 und dem Sonnen rad 147 sind die Planetenräder 149 angeordnet, deren Steg 151 mit der Abtriebswelle 102 fest verbunden ist. Zwischen dem Innenzahnkranz 146 und dem Sonnenrad 148 sind die Planetenräder 150 angeord net, deren Steg 116 zugleich die Kupplungsscheibe zur Bremskupplung 111 bildet.
Zum Anfahren werden die Kupplungen 109 und 110 geschlossen, die Kupplungen 111 und 113 sind geöffnet. Die Abtriebswelle 102 wird demnach über den Wandler 103, die Hohlwelle 108, den Innenzahn kranz 145 und den Steg 151 angetrieben, da die Hohl welle 124 mit den Sonnenrädern 147 und 148 fest gehalten ist, wobei der Freilauf 127 infolge des An fahrwiderstandes in Sperrstellung geht. Es nehmen also beide Kupplungen 109 und 110 an der Kraft übertragung teil.
Wird nach ausreichender Beschleu nigung des Fahrzeuges die Kupplung 109 geöffnet und die Kupplung 113 geschlossen, so dass die Ab triebswelle 102 unmittelbar mit der Antriebswelle 101 gekuppelt ist, wird die Hohlwelle 124 über den Steg<B>151</B> mit in Drehung versetzt, und der Freilauf 127 gibt die Kupplungsscheibe 115 infolge Vorwärts drehung der Welle 124 frei. Beim Rückschalten auf den Getriebegang, das heisst beim Öffnen der Kupp lung 113 und Schliessen der Kupplung 109, wird bei Fahrt in der Ebene die Antriebs- bzw. Motorwelle 101 durch die schneller umlaufenden Massen des Getriebes beschleunigt, so dass dieser Gangwechsel stossfrei, das heisst nicht mit plötzlicher Verzögerung erfolgt. Der Freilauf 127 bleibt hierbei abgehoben.
Wird dagegen die Fahrgeschwindigkeit im Direkt gang verzögert, z. B. bei Bergfahrt, läuft beim Rück schalten auf den Getriebegang der Freilauf 127 auf die Sonnenradwelle 124 auf, so dass beide Kupplun gen 109 und 110 an der erhöhten Drehmomentüber- tragung auf die Abtriebswelle 102 teilnehmen.
Für den Rückwärtsgang ist die Kupplung 111 vorgesehen, deren Bremsscheibe 116 zugleich den Steg des zweiten Umlaufgetriebeteiles 146, 150, 148 bildet.
In Fig. 2 ist der Getriebeaufbau der gleiche wie in Fig. 1, jedoch besitzt das Umlaufgetriebe in diesem Fall zwei Vorwärtsgänge. Zu diesem Zweck ist auf der ersten Sonnenradwelle 224 noch eine zweite Hohlwelle 258 gelagert, die ein zusätzliches Sonnen rad 253 trägt, das mit dem Planetenrad 252 kämmt. Dieses Planetenrad ist mit dem Planetenrad 250 des zweiten Umlaufrädersatzes drehfest verbunden. Über die zwei Kupplungen 254 und 255 ist die Hohlwelle 258 abbremsbar. Die Kupplung 254 ist über ihre Bremsscheibe 256 mit der Hohlwelle 258 fest ver bunden, und die Bremsscheibe 257 der Kupplung 255 ist über den Freilauf 259 gegen die Hohlwelle 258 abgestützt.
Somit kann sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten Getriebegang angefahren werden. Im übrigen ist die Wirkungsweise die gleiche wie bei dem Aufbau nach Fig. 1.
Der in Fig. 3 gezeigte Getriebeaufbau ist dem in Fig. 2 dargestellten ähnlich. Jedoch wird bei dieser Ausführung in allen Gängen die Kraftübertragung über den Drehmomentenwandler geleitet, also auch im Direktgang. Daher ist keine Kupplung zur über brückung des Drehmomentwandlers 303 angeordnet. Statt dessen ist in dem die Zahnkränze 345 und 346 enthaltenden Hohlrad 312 die Kupplung 371 an geordnet, deren Mitnehmerscheibe 372 mit der Ab triebswelle 302 fest verbunden ist. Im übrigen ist die Wirkungsweise die gleiche wie beim Getriebe nach Fig. 2.
In Fig. 4 ist ein Getriebe ähnlich demjenigen nach Fig. 3 dargestellt, wobei jedoch dem Wechselgetriebe eine Übersetzungsstufe ebenfalls in Umlaufgetriebe bauart, nachgeschaltet ist, mit dem Zweck, die Gang zahl zu verdoppeln.
Zwecks Schaltung ohne Zugkraftunterbrechung sind in dem Hohlrad 461 dieser nachgeschalteten Übersetzungsstufe die zwei Reibkupplungen 466 und 468 angeordnet. Zum Einschalten der übersetzungs- stufe wird die Kupplung 468 geschlossen, deren Mit- nehmerscheibe 469 über die Hohlwelle 470 mit dem Getriebegehäuse fest verbunden ist. Das auf der Ab triebswelle 402 des Wechselgetriebes angeordnete Sonnenrad 463 treibt den Planetenradsatz 462, der sich auf dem festgehaltenen Hohlrad 461 abwälzt und über den Steg 464 die Abtriebswelle 465 antreibt.
Wird die Kupplung 468 geöffnet und die Kupplung 466 geschlossen, deren Mitnehmerscheibe 467 fest auf der Welle 402 angeordnet ist, läuft das Getriebe 461, 462, 463 als Block um.
Zwischen der Hohlwelle 470 und der Nabe 474 des Hohlrades 461 ist ein Freilauf 475 angeordnet, der verhindert, dass sich das Hohlrad 461 beim Öff nen der Kupplung 468 im Sinne des bisher einwir kenden Reaktionsdruckes dreht.
Die beiden Kupplungen 466 und 468 sind so aus gebildet, dass sie bei gleicher Betätigung als Fahrzeug bremse dienen können. In diesem Fall sind auch Vor kehrungen getroffen, dass die Kupplungen ausreichend von Öl durchspült werden, das die sich entwickelnde Wärme ableitet.
Im Gegensatz zum Getriebe nach Fig. 3, bei dem die Scheibe der Kupplung für den Direktgang auf der Abtriebswelle angeordnet ist, ist bei vorliegender Ausführung die Scheibe 472 einer Kupplung 471 in dem Hohlrad 412 auf der als Hohlwelle ausgebildeten Getriebewelle 424 angeordnet. Diese Anordnung bie tet den Vorteil geringer Zahnbelastung, jedoch kann auch die Anordnung nach Fig. 3 gewählt werden. Entsprechend den Ausführungen nach Fig. 1 und 2 ist auch bei diesem Getriebe eine Kupplung 413 zum überbrücken des Drehmomentenwandlers 403 vor gesehen.
Das Hohlrad 412 kann, wie die Zeichnung zeigt, mit einer als Fahrzeugbremse dienenden Rei- bungs- oder hydraulischen Bremse 473 ausgestattet sein.
Beim Getriebe nach Fig. 5 entspricht der Aufbau des Zahnradgetriebes auch dem eines Umlaufgetrie bes. Der Planetenradsatz 521, 522, 520 ist in den zentral zur Abtriebswelle 502 angeordneten Scheiben 541 und 542 gelagert, von denen die Scheibe 541 über die Hohlwelle 524 mit der Bremsscheibe 514 der Kupplung 509 fest verbunden ist. Zudem stützt sich die Bremsscheibe<B>515</B> der zweiten Kupplung 510 über den Freilauf 527 auf der Hohlwelle 524 ab. Die Hohlwelle 524 ist frei drehbar auf der als Hohlwelle ausgebildeten Turbinenwelle 508 gelagert, die ihrerseits auf der Abtriebswelle 502 lagert. Mit der Turbinenwelle 508 ist das Zahnrad 518 fest ver bunden, das mit dem Zahnrad 521 auf der Achse 526 kämmt.
Von den beiden anderen auf dieser Achse sitzenden Zahnrädern steht das Rad 522 mit dem fest auf der Antriebswelle 502 angeordneten Zahnrad 519 in Eingriff. Das dritte Zahnrad 520 kämmt mit dem Zahnrad 517, das über die auf der Abtriebswelle 502 gelagerte Hohlwelle 525 mit der Bremsscheibe 516 der Kupplung 511 in fester Ver bindung steht.
Werden die beiden Kupplungen 509 und 510 ge schlossen, ist die Scheibe 541 feststehend und mit ihr die Scheibe 542, zwischen denen die Achse 526 mit dem Zahnradsatz 521, 522 und 520 gelagert ist. Das Zahnradgetriebe arbeitet hierbei als Vorgelege- getriebe, das heisst die Antriebswelle 501 treibt über den Wandler 503 die Turbinenwelle 508 mit dem Zahnrad 518, von dem aus über die Zahnräder 521, 522 und 519 die Abtriebswelle 502 an. Wird anstelle der Kupplungen 509 und 510 die für den Rückwärts gang vorgesehene Kupplung 511 geschlossen, wird über die Bremsscheibe 516 und die Hohlwelle 525 das Zahnrad 517 festgehalten.
Es bildet dann das Sonnenrad, um welches der auf der Achse 526 an geordnete Zahnradsatz 521, 522 und 520 als Einheit kreist und über das Räderpaar 522, 519 die Abtriebs welle 502 in entgegengesetzter Richtung antreibt. Bei geöffneten Kupplungen 509 und 511 und geschlos sener Kupplung 513 sind An- und Abtriebswelle un mittelbar miteinander gekuppelt. Um eine ungleich förmige Umdrehung der Scheiben 541 und 542 zu verhindern, ist symmetrisch zum Planetenradsatz ein Gegengewicht 543 angeordnet.