DE2758905A1 - Getriebeanordnung - Google Patents

Description

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Stand uer Technik

Die Erfindung geht aus von einer Getriebeanordnung nach der Gattung des Hauptanspruches.

Zur Herstellung eines Kraftschlusses zwischen Antrieb und Abtrieb bei einem Kraftfahrzeug ist es bekannt, Stufengetriebe oder stufenlose Getriebe zu verwenden. Die Stufengetriebe sind dabei in der Regel als stirnradverzahnte Getriebe mit Zugkraftunterbrechung oder Plantengetriebe ohne Zugkraftunterbrechung ausgebildet; als stufenlose Getriebe werden in der Regel Riemengetriebe mit verstellbarem Riemenscheibenabstand oder hydrostatische Getriebe verwendet.

Will man einen Motor entsprechend der geforderten Antriebsleistung immer auf der Kennlinie minimalen Kraftstoffverbrauchs betreiben, wobei je nach Fahrzyklus 20 bis 25 % Kraftstoff eingespart werden können, ist es erforderlich, ein stufenloses Getriebe oder ein sehr fein abgestuftes Schaltgetriebe zur Leistungsanpassung zwischen Antrieb und Abtrieb zu verwenden. Bei einer derart feinen Variation der Übersetzung müssen die Verstell- bzw. Schaltvorgänge automatisch erfolgen, da sie bei Handbetrieb zu große Aufmerksamkeit vom Fahrer erfordern würden. In der Praxis ist für diese Betriebsweise ein Getriebewandlungsbereich von mindestens 1:6 erforderlich. Während bei einem stufenlosen Getriebe immer die verbauchsoptimale Kennlinie eingehalten werden kann, bedeutet dies bei einem Schaltgetriebe, daß mindestens sechs Gänge vorhanden sein müssen, um eine brauchbare Abstufung zu erhalten. Dem Vorteil des stufenlosen Getriebes stehen jedoch die Nachteile gegenüber, daß bei großem Verstellbereich der Wirkungsgrad erheblich schlechter wird als bei einer Zahnradübersetzung oder einem

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direkten Gang. Dem Vorteil des besseren Wirkungsgrades beim Stufengetriebe stehen andererseits die Nachteile gegenüber, daß aufgrund der Getriebeabstufung nicht immer die optimale Verbrauchskennlinie eingehalten werden kann, was insbesondere im unteren Leistungsbereich zu einem Hehrverbrauch führt, und daß bei der hohen Gangzahl und einem gewünschten Schalten ohne Zugkraftunterbrechung durch die dann sehr komplexen Planetengetriebe ein erheblicher Mehraufwand erforderlich ist.

Zwar ist es bekannt, ein stufenloses Getriebe durch Leistungsverzweigung in Serie mit unterschiedlichen umschaltbaren Zahnradübersetzungsstufen zu betreiben, dies erfordert jedoch einen erheblichen Hehraufwand an Zahnrädern.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, durch die Kombination eines stufenlosen Riemengetriebes mit einem direkten Gang eine einfache, billige und betriebssichere Kombination von stufenlosem Getriebe und Stufengetriebe zu realisieren. Hierdurch ist es möglich, ohne nennenswerten Mehraufwand eine verbrauchsoptimale Betriebsweise eines Kraftfahrzeuges zu realisieren, indem die Kennlinie des optimalen Verbrauches im unteren Leistungsbereich durch das stufenlose Getriebe und im oberen Leistungsbereich durch den direkten Gang eingehalten wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgerührten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Getriebeanordnung möglich.

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Ein besonders einfacher Aufbau wird erzielt, wenn die Antriebsmaschine, gegebenenfalls über einen einen Rückwärtsgang realisierenden Plantensatz, mit einer Riemenscheibe eines stufenlosen Riemengetriebes gekoppelt ist, die über eine Kupplung mit dem Abtrieb in Kraftschluß gebracht werden kann, wobei eine weitere Riemenscheibe eine Nebenwelle antreibt, die über eine weitere Kupplung und ein Zahnradpaar ebenfalls mit der Abtriebswelle verbindbar ist. Durch einfaches Betätigen der einen oder der anderen Kupplung kann dann der Kraftschluß zwischen Antrieb und Abtrieb entweder direkt oder über das stufenlose Riemengetriebe hergestellt werden.

Zeichnung

Ein Kennlinienfeld sowie zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Ss zeigen: Fig. 1 ein Kennlinienfeld für die Ausgangsleistung einos Kraftfahrzeugantriebes über der Geschwindigkeit, Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Getriebeanordnung, Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Getriebeanordnung.

Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 sind die Kennlinien der Ausgangsleistung eines Kraftfahrzeugantriebes über der Geschwindigkeit dargestellt. Eine Kennlinienschar ergibt sich aus den Kennlinien für den 1., 2., 3. und 4. Gang sowie den direkten Gang D. Der Schnittpunkt der Kennlinien für den direkten Gang D mit der Fahrwiders tandsparabel W ergibt auf der Abszisse"die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit ν . Demgegenüber ist die Kennlinie eines stufenlosen Getriebes mit einer punktierten Kennlinie 7 angedeutet. Kombiniert man nun, wie weiter unten beschrieben wird, ein stufenloses Getriebe mit dem direkten Gang ergibt

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sich die dick ausgezogene Kennlinie 8, die durch weiter unten beschriebene Maßnahmen in ihrem Übergangsbereich zum direkten Gang D in eine gestrichelte Kennlinie 9 verschleift werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung zur Erzielung einer Kennlinie 8 nach Fig. 1 ist in Fig. 2a dargestellt. Eine Antriebsmaschine 10 ist über eine Kupplung, im dargestellten Beispiel eine Fliehkraftkupplung 11, mit einem Planetensatz 12 verbunden. Der Planetensatz 12 weist ein Sonnenrad 121, Planetenräder 122 sowie ein Hohlrad 123 auf. Der die Planetenräder 122 tragende Steg kann vermittels einer raumfesten Kupplung K₁ festgehalten werden. Über eine am Hohlrad 123 befindliche Kupplung K₂ ist ein Kraftschluß zum Sonnenrad 121 herstellbar. Die mit dem Hohlrad 123 verbundene Ausgangswelle 124 des Planetensatzes 12 trägt eine Riemenscheibe 131 eines stufenlosen Riemengetriebes 13 und ist über eine Kupplung K-, mit einer Abtriebswelle lh verbindbar. Die Abtriebswelle lh führt auf den aus einem Differential 15 sowie Bädern 16 bestehenden Abtrieb. Eine weitere Riemenscheibe 132 des stufenlosen Riemengetriebes 13 sitzt auf einer Nebenwelle 17, mit der über eine Kupplung K₂, ein Zahnrad 18 antreibbar ist, das sich in Eingriff mit einem Zahnrad 19 befindet, das wiederum mit einem auf der Abtriebswelle I¹I angebrachten Zahnrad 20 kämmt.

Fig. 2b zeigt eine Variante der in Fig. 2a dargestellten Getriebeanordnung. Anstelle einer Fliehkraftkupplung 11 ist mit 21 ein Strömungswandler angedeutet, der eine Überbrückungskupplung K aufweist. Fig. 2c zeigt schließlich den Schaltzustand der Kupplungen K , K., Kp, K, und K₁, für die verschiedenen Betriebsarten I= Anfahren, II = unterer Geschwindigkeitsbereich, III = oberer Geschwindigkeitsberei, R = Rückwärtsfahrt. Eine Unterscheidung der Betriebsart I und II ist dabei

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nur bei einer Getriebeanordnun^ mit einem Strömungswandler nach Fig. 2b erforderlich.

Die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Getriebeanordnung ist wie folgt: Im unteren Geschwindigkeitsbereich, d.h. in dem Bereich, in dem mit dem stufenlosen Getriebe gefahren werden soll, sind zunächst die Kupplungen K_? und K₂. geschlossen. Dies bedeutet, daß der Planetensatz 12 mit der Antriebswelle umläuft und der Kraftschluß über das stufenlose Riemengetriebe 13, die Kupplung K₁. und die Zahnradanordnung l8, 19, 20 auf die Abtriebswelle 14 hergestellt wird. Nach Beendigung des Anfahrvorganges wird eine gegebenenfalls vorhandene überbrückungskupplung K des Strömungswandlers 21 geschlossen. Kommt nun das Fahrzeug in den oberen Geschwindigkeitsbereich, wird die Kupplung K^ geöffnet und die Kupplung K, geschlossen. Der Zustand der Kupplung Kp wird nicht verändert. Der Kraftschluß von der Antriebsmaschine 10 gelangt nun direkt über die Ausgangswelle 124 des Planetensattes 12 und die Kupplung K, auf die Abtriebswelle 14. Der Rückwärtsgang 1-ann durch Festhalten des Plantenradträgers des Planetensatzes 12 durch die raumfeste Kupplung K₁ bei gelöster Kupplung K~ eingelegt werden, da sich nun im Planetensatz 12 der Drehsinn zwischen Eingangsund Ausgangswelle umkehrt. Der weitere Kraftfluß zur Abtriebswelle Ik erfolgt dabei zweckmäßigerweise über das stufenlose Riementriebe 13 und die Kupplung Kj..

Eine weitere bevorzugte Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung ist in Fig. 3a dargestellt. Die Antriebsmaschine 10 treibt wiederum über eine Kupplung 22, die als Fliehkraftkupplung 11 oder Strömungswandler 21 ausgebildet sein kann^die Ausgangswelle 124, auf der die Riemenscheibe 131 des stufenlosen Riementriebes 13 sitzt und die wiederum über die Kupplung K, mit der Abtriebswelle 14 verbindbar ist. Die Abtriebswelle 14 trägt einen axial verschiebbaren Klauenring 23 von dem über Klauenkupplungen

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K,- und K,- wahlweise ein Kraftschluß zu Zahnrädern 2k oder 5 6

25 herstellbar ist. Von der weiteren Riemenscheibe 132 des stufenlosen Riemengetriebes 13 ist über die Kupplung K₁. eine mit Zahnrädern 27, 28 versehene Nebenwelle 29 antreibbar. Das Zahnrad 27 steht dabei über ein weiteres Zahnrad 26 mit dem Zahnrad 27 in Eingriff, das Zahnrad 28 kämmt mit dem Zahnrad 25·

Fig. 3b zeigt schließlich den Schaltzustand der Kupplungen

K^, Κ,, K_n und Kr für die Betriebsweisen II, III und R bei 3 η 5 ο

der in Fig. 3a dargestellten Getriebeanordnung. Auf eine Unterscheidung der Betriebszustände I und II wurde hier der Einfachheit halber verzichtet.

Die Wirkungsweise der in Fig. 3a dargestellten Getriebeanordnung ist wie folgt: In der Betriebsart II sind die Kupplungen K₁. und Kj- geschlossen. Damit ist ein Kraftschluß von der Antriebsmaschine 10 über das stufenlose Riemengetriebe 13, die Kupplung K₁₁, die Zahnräder 27, 26, 2k, die Klauenkupplung K- sowie den Klauenring 23 auf die Abtriebswelle Ik hergestellt. Beim Übergang von der Betriebsart II auf die Betriebsart III wird die Kupplung Ku geöffnet und die Kupplung K geschlossen. Dadurch ist wiederum eine direkte Verbindung von Antrieb und Abtrieb hergestellt. Zweckmäßigerweise bleibt in der Betriebsart III die Kupplung K₀. angezogen, wodurch zwar die Nebenwelle 29 nut umläuft, beim Rückschalten in die Betriebsart II jedoch ein stoßfreies Schließen der Kupplung K₁, ermöglicht wird, da sich das Zahnrad 2k bereits mit dem Klauenring 23 über die Klauenkupplung Kj- in Eingriff befindet. Der Rückwärtsgang wird schließlich durch Schließen der"Kupplung Ku und Kg hergestellt. Der Kraftschluß geht dabei über das stufenlos« Riemengetriebe 13, die Kupplungen Ku, die Zahnräder 28, 25, die Klauenkupplung Kg auf den Klauenring 23 und damit die Abtriebswelle 14 wobei gleichzeitig eine Umkehr des Drehsinnes zwischen Antriebs- und Abtriebswelle stattfindet.

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Die Umschaltung der Betriebsarten I nach II kann auf bekannte Weise durch Ermittlung des Drehzahlverhältnisses zwischen Wandlereingang und Wandlerausgang erfolgen. Zur Umschaltung der Betriebsarten II-III kann entweder eine manuelle oder eine automatische elektronische Umschaltung vorgesehen werden. Dabei wird die Betriebsart II im wesentlichen im unteren Geschwindigkeitsbereich (Stadtverkehr) vorzusehen sein, während die Getriebeanordnung bei überlandfahrten oder höheren Geschwindigkeiten in der Betriebsart III betrieben wird. Der Leistungsabfall beim Übergang von der Betriebsart II (stufenloses Getriebe) auf die Betriebsart III (direkter Gang) wie er in dem Diagramm nach Fig. 1 in der dick ausgezogenen Linie 8 dargestellt ist, kann durch vorübergehendes öffnen der Überbrückungskupplung K des Strömungswandlers 21 in diesem Bereich vermindert werden. Auf diese Weise entsteht die modifizierte Kennlinie 9 mit einem etwas weicheren Übergang vom stufenlosen Getriebe auf den direkten Gar.g.

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Claims (1)

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   ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

   Ansprüche

   ΐλ Getriebeanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zur Verbindung einer Antriebsmaschine mit einem Abtrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (10) mit dem Abtrieb (15, 16) wechselweise über ein Stufenloses Riemengetriebe (13) oder direkt verbindbar ist.

   2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmaschine (10) eine Fliehkraftkupplung· nachgeschaltet ist.

   3. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch.gekennzeichnet, daß der Antriebsmaschine (10) ein Strömungswandler (21) nachgeschaltet ist.

   ¹I. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (10) eine eine Riemenscheibe (131) des stufenlosen Riementriebes (13) tragende

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   Welle (12¹I) antreibt, die über eine Kupplung (K,) mit einer Abtriebswelle (I²O verbindbar ist und daß eine weitere Riemenscheibe (132) des stufenlosen Riemengetriebes (I¹I) über eine Kupplung (K^) ein Zahnrad (18) antreibt, das mit einem, die Abtriebswelle (I¹I) antreibenden Zahnradpaar (19, 20) in Eingriff ist.

   5. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (10) eine eine Riemenscheibe (131) des stufenlosen Riemengetriebes (13) tragende Welle (12¹I) antreibt, die über eine Kupplung (K,) mit einer einen axial verschiebbaren Klauenring (23) aufweisenden Abtriebswelle (14) verbindbar ist, uni daß eine weitere Riemenscheibe (132) des stufenlosen Riemengetriebes (13) über eine Kupplung (K₁.) eine mit zwei Zahnrädern (27, 28) versehene Nebenwelle (29) antreibt, wobei das eine Zahnrad

   (27) über ein Zahnradpaar (24, 26) und das zweite Zahnrad

   (28) über ein Zahnrad (25) vermittels Klauenkupplungen (K₁-, Kg) mit dem Klauenring (23) in Kraftschluß schaltbar ist.

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