DE4135936C2 - Stufenloses Automatikgetriebe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein einen Drehmomentenwandler aufweisendes stufenloses Automatikgetriebe insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei das Ge­ triebe mit besonderem Vorteil im Landwirtschaftsbereich einsetzbar ist.

Stufenlose mehrgängige Getriebe sind bekannt. Sie weisen jedoch insgesamt den Nachteil auf, daß der Schaltvorgang spürbar bleibt und daß in den niedrigen Gängen nur ein unbefriedigendes Drehmoment auf die Antriebsräder des Fahr­ zeugs übertragen werden kann, was sich insbesondere im Landwirtschaftsbereich bei Traktoren in weichem Boden negativ bemerkbar macht.

In der DE 26 37 895 A1 ist ein solches automatisches Getriebe beschrieben, wel­ ches Kupplungen aufweist, die einer selbsttätigen kontinuierlichen Änderung des Drehzahlübersetzungsverhältnisses zwischen der Eingangs- und der Abgangs­ welle des Getriebes dienen. Die Kupplungen sind fest, d. h. sie können nicht be­ tätigt werden, so daß unterschiedliche Fahrstufen ausgeschlossen sind. Weitere derartige Getriebe sind z. B. aus der US 3 285 100 und der DE AS 10 74 415 be­ kannt, wie die DE 26 37 895 A1 setzen auch diese Vorschläge für den Rückwärts­ gang separate Wendegetriebe voraus.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Automatik­ getriebe zu schaffen, das die vorstehenden Nachteile nicht aufweist, das ins­ besondere ruckfrei schaltet und einen verbesserten Drehmomentenverlauf auf­ weist, wobei für den Rückwärtsgang ein separates Wendegetriebe entfallen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem stufenlosen Automatikgetriebe, das die Merkmale des Hauptanspruchs aufweist, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Insbesondere weist der Drehmomentwandler ein Turbinen- und ein Pumpenrad auf, wobei das Pumpenrad von der Antriebswelle getrieben ist, und das Turbinen­ rad über eine Kupplung mit der zweiten Gangwelle verbindbar ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein Getriebe mit zwei Gangwellen be­ schränkt.

Ein Getriebe mit drei Gangwellen kann in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß als dritte Gangwelle die Abtriebswelle des Turbinenrades eingesetzt wird, so daß hierbei der Antrieb direkt auf dem Drehmomentwandler bewirkt wird. Dabei können die erste und die zweite Gangwelle in einfacher Weise vom Wandleröldruck gesperrt werden.

Weiterhin ist vorteilhafterweise die Antriebswelle von Drehmomentwandler durch eine zusätzliche Kupplung trennbar, die beim Start und bei Rückwärtslauf geöffnet wird und die Verbindung zum Drehmomentwandler trennt, der über ein zusätz­ liches Zahnradpaar mit der Antriebswelle verbunden ist.

Als Drehmomentwandler kann auch eine sogenannte Viscokupp­ lung dienen, wobei Drehmomentwandler und dessen Turbinenrad gegenläufig sind. Diese Lösung bietet insbesondere Vorteile beim stationären Einsatz, z. B. beim Anfahren großer Elektro­ motoren. Anstelle von Differentialen können natürlich auch Planetengetriebe als gleichwirkendes Mittel eingesetzt werden.

Als Kupplungen auf den Getriebewellen können insbesondere einfache Lamellenkupplungen dienen.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfin­ dung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein zweistufiges und

Fig. 2 zeigt ein dreistufiges erfindungsgemäßes Getriebe.

Fig. 1 zeigt ein stufenloses Zweigang-Verteiler-Automatik­ getriebe mit Rückwärtsgang. Dieses wird angetrieben von der Antriebswelle 1. Auf der Antriebswelle 1 ist ein Zahnrad 2 angeordnet, das mit einem weiteren Zahnrad 3 untersetzend kämmt und ein erstes Differential 4 antreibt, das mit einer ersten Gangwelle 5 verbunden ist.

Diese Gangwelle 5 treibt über die Stirnräder 6, 7 und 8 eine Hauptwelle 9 drehgleichsinnig an, wobei zwischen Antriebs­ welle 1 und Hauptwelle 9 ein Drehmomentenverhältnis von 1 : 5 bei PKW-Antrieb und von 1 : 15 für Landwirtschafts­ fahrzeuge gebildet wird. Die Hauptwelle 9 ist über die Kegelräder eines zweiten Differentials 11 und über ein über­ setzendes Zahnradpaar 12, 13 mit einer zweiten Gangwelle 14 verbunden.

An das Differential 11 ist die Abtriebswelle 21 angeschlos­ sen, so daß diese sich entgegengesetzt zur Hauptwelle 9 dreht.

Gleichzeitig treibt die Antriebswelle 1 über die Regelrä­ der 22, 23 ein Pumpenrad 16 eines Drehmomentenwandlers 19 an, dieses wiederum dessen Turbinenrad, das über die Antriebwelle 18 und die Kegelräder 24, 25 mit der zweiten Gangwelle in Kraftschluß steht.

Zwischen dem Stirnrad 13 und dem Kegelrad 25 der zweiten Gangwelle 14 sowie zwischen der Hauptwelle 9 und den Kegel­ rädern des Differentials 11 sind Kupplungen 15 und 10 ange­ ordnet. Diese dienen dem Anlassen, dem Leerlauf und dem Rückwärtsgang in folgender Weise. Bei offener Kupplung 15 und geschlossener Kupplung 10 liegt Rückwärtslauf gegensin­ nig zur Antriebswelle 1 vor.

Bei offener Kupplung 10 und geschlossener Kupplung 15 dreht sich die Abtriebswelle 21 gleichsinnig wie die Antriebs­ welle 1. Sind beide Kupplungen 10 und 15 offen, so kann der die Antriebswelle 1 treibende Motor (nicht dargestellt) bei ruhender Abtriebswelle 21 angelassen bzw. im Leerlauf betrieben werden.

Wesentlich ist dabei, daß zwischen Turbinenrad 17 bzw. der Abtriebswelle 18 und der Abtriebswelle 21 (bzw. dem diese treibenden Stirnrad 12) ein gleichgroßes Drehmomentverhält­ nis wie zwischen der Antriebswelle und der Hauptwelle 9 vor­ liegt, das wie oben gesagt z. B. 1 : 2 oder 1 : 5 betragen kann.

Anstelle eines Drehmomentwandlers kann auch eine Visco-Kupp­ lung dienen, die über deren Siliconöl die erste Gangwelle mit dem zweiten Differential bremst und wobei sozusagen der zweite Gang den ersten bis zur Endgeschwindigkeit überholt. Dabei wird die Visco-Kupplung über Wassertemperatur in bekannter Weise geregelt.

In Fig. 2 ist auf dem vorstehend geschilderten Grundprinzip ein dreigängiges Getriebe aufgebaut und es wird gezeigt, daß der Drehmomentwandler 19 auch durch ein Stirnradwendege­ triebe 26, 27 angetrieben werden kann, wobei dieses um 90° gedreht ist.

Die Antriebswelle 18 des Turbinenrades 17 durchgreift dabei als dritte Gangwelle das Stirnrad und treibt über das (hier gleichgroße) Zahnradpaar 13, 12 die Antriebswelle 21 und die zweite Gangwelle 14. Über eine dritte Kupplung 20 ist dieser Antriebszweig von der Welle 1 trennbar. Der Drehmomentwand­ ler 19 steht, wie gesagt, mit der zweiten Gangwelle 14 in Verbindung, wodurch die Motorleistung direkt auf diese über­ tragen wird. Diese steht mit dem Differential 11 in Verbin­ dung. Während des Anfahrzustandes sperrt vorzugsweise der Wandleröldruck die gegensinnige Drehrichtung des zweiten Differentials 11 und gleichzeitig eine mit der Kupplung 15 baueinheitliche Sperre 28 beispielsweise über eine (nicht dargestellte) Klinke zur Ermöglichung eines Freilaufs. Gleichzeitig ist dabei auch die Kuppplung 28 an der Antriebswelle 1 offen.

Der übrige Antriebsstrang entspricht dem der Fig. 1, wobei lediglich zur Untersetzungserhöhung die Übersetzung des Zahnrades 7 auf ein zusätzliches 7' aufgeteilt sein kann.

Ein besonders guten stufenlosen Effekt erhält man, wenn der Wandler 19 so abgestimmt ist, daß er 80% der Motorleistung überträgt.

Bezugszeichenliste

1

Antriebswelle

2

Zahnrad

3

Zahnrad

4

erstes Differential

5

erste Gangwelle

6

bis

8

Zahnradgetriebe

9

Hauptwelle

10

Kupplung

11

zweites Differential

12

,

13

Zahnradpaar

14

zweite Gangwelle

15

Kupplung

16

Turbinenrad

17

Pumpenrad

18

Abtriebswelle des Turbinenrades

19

Drehmomentwandler

20

Kupplung

21

Abtriebswelle

22

,

23

Kegelräder

24

,

25

Kegelräder

26

,

27

Stirnräder

28

Sperre

Claims (6)

1. Stufenloses mehrgängiges Automatikgetriebe mit Antriebs- (1) und Ab­ triebswelle (21) und dazwischen angeordneter Zahnradübersetzung sowie einem von der Antriebswelle (1) getriebenen Drehmomentwandler (19), wo­ bei die Antriebswelle (1) über ein untersetzendes Zahnradpaar (2, 3) ein erstes Differential (4) antreibt, das mit einer ersten Gangwelle (5) ver­ bunden ist und die erste Gangwelle (5) über ein Zahnradgetriebe (6, 7, 8) eine Hauptwelle (9) drehgleichsinnig antreibt, die Hauptwelle (9) über die Kegelräder eines zweiten Differentials (11) über ein Zahnradpaar (12, 13) mit einer zweiten Gangwelle (14) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gangwelle (14) über eine erste Kupplung (15) mit dem Drehmomentwandler (19) verbunden ist, wobei die zweite Gangwelle (14) über die Kegelräder des ersten Differentials (4) an dieses angeschlossen ist und daß zwischen dem zweiten Differential (11) und der Hauptwelle (9) eine zweite Kupplung (10) angeordnet ist und zwischen Antriebswelle (1) und zweiter Gangwelle (14) ein weiteres Zahnradpaar (26, 27) als Wende­ getriebe angeordnet ist, das über eine weitere Kupplung (20) an die An­ triebswelle (1) anschließbar ist und wobei für den Vorwärtsgang die erste Kupplung (15) geschlossen und die zweite Kupplung (10) offen und für den Vorwärtsgang die erste Kupplung (15) offen und die zweite Kupplung ge­ schlossen sind.

2. Automatikgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentwandler (19) ein Turbinenrad (16) und ein Pumpenrad (17) aufweist, wobei das Pumpenrad (17) von der Antriebswelle (1) getrieben und das Turbinenrad über die Kupplung (15) mit der zweiten Gangwelle (14) verbunden ist.

3. Automatikgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle des Turbinenrades (16) als dritte Gangwelle eingesetzt ist.

4. Automatikgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gangwelle (5) und die zweite Gangwelle (14) vom Wandleröldruck sperrbar sind.

5. Automatikgetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (1) vom Drehmomentwandler (19) durch eine zusätzliche Kupplung (20) trennbar ist.

6. Automatikgetriebe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentwandler (19) eine Viscokupplung ist, und daß der Dreh­ momentwandler (19) und das Turbinenrad (16) gegenläufig sind.