DE3248350C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebsaggregat nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Bei diesem Antriebsaggregat kann in dem Umlaufrädergetriebe der noch zwei weitere zueinander fluchtende Getriebe­ glieder aufweisenden Getriebeanordnung eine Schnell­ gang-Übersetzung gebildet werden, weil sein Summen­ glied antreibbar und eines seiner Zentralräder als Antrieb für das Differentialgetriebe einsetzbar ist.

Bei einem bekannten Antriebsaggregat dieser Art (JP-OS 57-1 73 641) sind nur vier Vorwärtsgänge mög­ lich und trotzdem eine aufwendige Bauweise erforder­ lich, weil insgesamt nur drei Umlaufrädergetriebe - aber zwei zu den anderen parallele zusätzliche geo­ metrische Hauptachsen vorgesehen sind. Während die eine zusätzliche Hauptachse quasi die gemeinsame Dreh­ achse der Getriebeanordnung mit drei zueinander fluch­ tenden Getriebegliedern bildet, fällt die andere zu­ sätzliche Hauptachse mit der Drehachse einer Zwischen­ welle zusammen, welche die Antriebsverbindung zwischen der besagten Getriebeanordnung und dem Differentialgetriebe herstellt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Antriebsaggregat mit einem im Kraftfluß in Reihe zwischen einer Antriebsmaschine und einem wenigstens fünf Vorwärtsgänge aufweisenden Gang­ wechselgetriebe liegenden und vorzugsweise mit einer Überbrückungskupplung arbeitenden hydrodynamischen Drehmomentwandler zu schaffen und eine kompakte und in den Richtungen der Hauptachsen kurze Bauweise zu erzielen.

Ausgehend von einem Antriebsaggregat nach dem Ober­ begriff von Patentanspruch 1 ist die erläuterte Auf­ gabe gemäß der Erfindung mit den kennzeichnenden Merk­ malen von Patentanspruch 1 gelöst.

Der Unteranspruch hat eine vorteilhafte Ausgestaltung des Antriebsaggregates nach der Erfindung zum Gegen­ stand.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden beschrieben.

Fig. 1 ein Getriebeschema der Ausführungsform eines Antriebsaggregates nach der Er­ findung und

Fig. 2 ein Schaltschema für die in den einzel­ nen Gängen wirksamen Schaltmittel bei dem Gangwechselgetriebe von Fig. 1.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei pa­ rallele geometrische Hauptachsen 7-7 u. 8-8 charakte­ ristisch. Mit der Hauptachse 7-7 fluchten bzw. fallen zusammen die Drehachsen einer bei 10 lediglich ange­ deuteten Hauptwelle einer Antriebsmaschine, eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 58, des Eingangs­ rades 11 eines Zwischengetriebes 12, einer Eingangs­ welle 19 und eines Simpsongetriebes 61.

Mit der zweiten Hauptachse 8-8 fluchten bzw. fallen zusammen die Drehachsen eines Zentralrades 79, einer mit dem Zentralrad 79 drehfest verbundenen Ausgangs­ welle 14, eines Ausgangsrades 18 des Zwischengetriebes 12 und eines in den Kraftfluß zwischen Ausgangswelle 14 und Ausgangsrad 18 eingeschalteten zweiten Simpson­ getriebes 63.

Mit der zweiten Hauptachse 8-8 fluchten bzw. fallen weiterhin zusammen die Drehachsen eines von der Aus­ gangswelle 14 über sein äußeres Zentralrad 79 ange­ triebenen Differentialgetriebes 13 und vom Differential­ getriebe 13 abgehende Antriebshalbwellen 65 und 66, von denen jeweils eine ein Fahrzeugrad antreibt.

Der Drehmomentwandler 58 weist eine äußere Gehäuse­ schale 67 auf, die ein Turbinenrad 69 und eine Über­ brückungskupplung 71 aufnimmt und ein Pumpenrad 68 drehfest mit der Hauptwelle 10 verbindet. Das durch die Überbrückungskupplung 71 mit der Hauptwelle 10 kuppelbare Turbinenrad 69 ist durch seine Nabe 70 mit der Eingangswelle 19 drehfest verbunden, die an ihrem entgegengesetzten Ende mit zwei Antriebskupplungen 21 und 31 des Simpsongetriebes 61 verbunden ist. Das Simpsongetriebe 61 besteht in der üblichen Weise aus zwei durch zwei Koppelwellen 33 und 34 zweifach gegen­ seitig gekoppelten Umlaufrädergetrieben 24 und 28. Die als Hohlwelle ausgebildete äußere Koppelwelle 33 ver­ bindet die inneren Zentralräder 22 und 26, während die innere - ebenfalls als Hohlwelle ausgebildete und von der Eingangswelle 19 durchsetzte - Koppelwelle 34 das Summenglied 25 des hinteren Umlaufrädergetriebes 24 mit dem äußeren Zentralrad 29 des vorderen Umlaufräder­ getriebes 28 verbindet. Das äußere Zentralrad 23 des hinteren Umlaufrädergetriebes 24 ist mit der einen Antriebskupplung 21 und die äußere Koppelwelle 33 ist über eine Antriebstrommel 72 sowohl mit der anderen Antriebskupplung 33 als auch mit einer Gangbremse 35 verbunden. Das freie Summenglied 36 des vorderen Um­ laufrädergetriebes 28 ist durch eine Antriebstrommel 73 sowohl mit einer Gangbremse 37 als auch mit einer parallelen Freilauf-Bremse 38 verbunden.

Das Simpsongetriebe 63 der anderen Hauptachse 8-8 be­ steht wiederum aus zwei durch zwei Koppelwellen 74 und 75 zweifach gegenseitig gekoppelten Umlaufräderge­ trieben 17 und 46, bei denen die inneren Zentralräder 39 und 41 mit der Koppelwelle 74 sowie das äußere Zen­ tralrad 43 des Umlaufrädergetriebes 17, das Summen­ glied 16 des Umlaufrädergetriebes 46 wie auch die Aus­ gangswelle 14 mit der anderen Koppelwelle 75 verbunden sind. Das freie äußere Zentralrad 20 ist konzentrisch und drehfest zu dem Ausgangsrad 18 angeordnet.

Das aus den beiden Simpsongetrieben 61 und 63 ge­ bildete Gangwechselgetriebe 15 ist räumlich auf die beiden Hauptachsen 7-7 und 8-8 aufgeteilt, wodurch eine kompakte und kurze Bauweise erzielt ist. Da­ bei liegt es auch im Rahmen der Erfindung, der Haupt­ achse 7-7 lediglich ein einstegiges - oder auch mehr als zwei einstegige Umlaufrädergetriebe gegebenenfalls in mehrfach gekoppelter Bauart zuzuordnen.

Zur Auslegung des 5. Ganges als Schnellgang sind die inneren Zentralräder 39 und 41 des Simpsongetriebes 63 der Hauptachse 8-8 durch eine ausschließlich im 5. Gang geöffnete Trennkupplung 48 - die in den übrigen Gängen jedoch eingerückt ist und dann die Funktion als Koppel­ welle 74 ausübt - miteinander verbunden.

Das Ausgangsrad 18 ist über eine das Differentialge­ triebe 13 übergreifende Antriebstrommel 77 mit dem äußeren Zentralrad 20 des dem Differentialgetriebe 13 benachbarten Umlaufrädergetriebes 46 verbunden. Eine das Umlaufrädergetriebe 17 übergreifende Antriebs­ trommel 78 ist einerseits durch eine Gangkupplung 40 mit dem äußeren Zentralrad 20 und andererseits mit dem die Planeten 45 lagernden Summenglied 42 des Um­ laufrädergetriebes 17 verbunden. Die inneren Zentral­ räder 39 und 41 sind über eine Gangbremse 44 festbrems­ bar. Wie das Schaltschema der Fig. 2 ausweist, sind im 1. Gang das Simpsongetriebe 61 in die höhere Über­ setzung durch Festbremsen seines freien Summengliedes 36 und das Simpsongetriebe 63 in eine niedrigere Über­ setzung - die es auch im 2. Gang und im 3. Gang bei­ behält - geschaltet, wodurch die Gangübersetzung multi­ plikativ aus der höheren Übersetzung des Simpsonge­ triebes 61 und der allein im Umlaufrädergetriebe 46 gebildeten niedrigeren Übersetzung des Simpsongetriebes 63 erhalten wird.

Im 2. Gang ist das Simpsongetriebe 61 in seine niedri­ gere Übersetzung durch Festbremsen der Koppelwelle 33 geschaltet, so daß die Gangübersetzung aus dem Pro­ dukt der beiden niedrigeren Getriebeübersetzungen er­ halten wird.

Im 3. Gang bis 5. Gang ist das Simpsongetriebe 61 in seine direkte Getriebeübersetzung geschaltet, wodurch die Gangübersetzung im 3. Gang allein aus der Getriebe­ übersetzung des Umlaufrädergetriebes 46 gebildet wird.

Im 4. Gang ist auch das Simpsongetriebe 63 in seine direkte Übersetzung geschaltet, wodurch die Gangüber­ setzung 1 : 1 ist.

Im 5. Gang wird das Summenglied 42 vom Ausgangsrad 18 direkt und dadurch die Koppelwelle 75 ins Schnelle an­ getrieben, so daß die Gangübersetzung allein aus der Getriebeübersetzung des Umlaufrädergetriebes 17 ge­ bildet wird.

Im Rückwärtsgang arbeitet das Umlaufrädergetriebe 28 als Umkehrgetriebe, weil sein Summenglied 36 festge­ bremst und seine beiden Zentralräder 22 und 29 mit Ge­ triebeeingang (Eingangswelle 19) bzw. Getriebeausgang (Eingangsrad 11) verbunden sind. Dadurch wird die Gang­ übersetzung multiplikativ aus der negativen Getriebe­ übersetzung des Umlaufrädergetriebes 28 und der Getriebe­ übersetzung des Umlaufrädergetriebes 46 gebildet.

Die Erfindung eignet sich für Einbaufälle, bei denen im Zuge der Kraftübertragung vom Motor zu den Rädern ein bestimmter Achsversatz zu überwinden ist. Bei vor­ teilhafter Verbindung beider Simpsongetriebe und ge­ eigneter Aufteilung der Gesamtübersetzung werden ge­ genüber Normalantrieben bessere Übertragungswirkungs­ grade erzielt.

Ein konkreter Anwendungsfall kann ein PKW-Projekt mit querliegendem Motor und Vorderradantrieb sein. Vom Getriebe wird gefordert, daß es für ökonomischen Mo­ torantrieb 5 Vorwärtsgänge besitzt, und daß die Kraft­ übertragung vom Motor zu den Rädern möglichst wenig Verluste aufweist. Der in Verlängerung der Motorkurbel­ welle zur Verfügung stehende Raum reicht jedoch oft nicht aus, um ein 5-Gang-Getriebe in Normalausführung in das Fahrzeug einzubauen.

Durch die Erfindung sind diese Forderungen erfüllt. Durch die Kurbelwelle und den Räderantrieb sind zwei Hauptachsen vorgegeben. Je nach Lage des Motors im Fahrzeug herrschen bei Vorwärtsfahrt dort gleiche oder entgegengesetzte Drehrichtungen. Liegt der Motor von vorn auf das Fahrzeug gesehen links, dann drehen beide gleichsinnig, bei Motorlage rechts drehen sie entgegen­ gesetzt. Das an den Motor anschließende Getriebe ist durch die Erfindung aufgeteilt, wobei die sonst not­ wendige Achsübersetzung direkt in das Getriebe integriert wird. Das erste Simpsongetriebe befindet sich zusammen mit dem Drehmomentwandler in Verlängerung der Kurbelwelle und nützt den noch vorhandenen Bauraum zwischen Motor­ und Fahrzeuglängsträger aus.

Das zweite Simpsongetriebe liegt direkt auf der Rad­ antriebsachse. Seine Lage bezüglich der Fahrzeug­ mitte wird dabei weitgehend durch das Gelenk der Sei­ tenwelle für den Radantrieb festgelegt.

Drehen die Wellen 19, 65 und 66 gleichsinnig und be­ findet sich das zweite Simpsongetriebe direkt auf der Radantriebsachse, dann kann die Kraftübertragung zwi­ schen Ein- und Ausgangsrad 11 und 18 im Zwischenge­ triebe 12 - wie in der Zeichnung angedeutet ist - mittels einer Zahnkette erfolgen. Wenn stattdessen Zahnräder eingesetzt werden, ist ein Zwischenrad erfor­ derlich.

Bei entgegengesetztem Drehsinn von Kurbelwelle und Rädern wird man grundsätzlich ein Zahnradpaar zur Kraftübertragung einsetzen.

Verbesserung des Übertragungswirkungsgrades:

Zwischen Motor und Antriebsrädern ist zur Drehzahlan­ passung außer einem Stufengetriebe eine feste Über­ setzungsstufe erforderlich, die i.a. zwischen Stufen­ getriebe und Differentialgetriebe zu den Antriebsrädern angeordnet ist. Wenn man diese Übersetzungsstufe in die ohnehin erforderliche Kraftübertragung zwischen den achs­ versetzten Wellen mit einbezieht, kann die 2. Antriebs­ welle direkt das Differential antreiben. Damit ist ein Zahneingriff im gesamten Triebstrang gespart, der Über­ tragungswirkungsgrad entsprechend verbessert. Aller­ dings muß dann das 2. Simpsongetriebe auf die in der Zwischenstufe erhöhten Drehmomente dimensioniert werden. Bei dem Gangwechselgetriebe 15 hat jedes Simpson­ getriebe 3 Vorwärtsgänge, außerdem ist in dem 1. Simpsongetriebe ein Rückwärtsgang schaltbar. Die konstante Übersetzung wird im Zwischengetriebe reali­ siert. Das 2. Simpsongetriebe treibt direkt auf das Differential.

Dies wird durch die Drehmomentsteigerung in der Zwi­ schenstufe zusätzlich belastet. Um die daraus resul­ tierenden Stützmomente in realistischen Grenzen zu halten, wird das 2. Simpsongetriebe zweckmäßig als Schnellganggetriebe ausgeführt.

Das Gangwechselgetriebe 15 benötigt 4 Kupplungen und 3 Bremsen, die je nach ihrer Funktion als Lamellen­ bremse oder Bandbremse ausgeführt sind. 3 Freiläufe (38 und F ₂ und F ₃) dienen der Optimierung der Schalt­ qualität.

Claims (2)

1. Antriebsaggregat für Kraftfahrzeuge, bei dem in Bezug auf eine mit der Drehachse einer Hauptwelle (10) einer Antriebsmaschine zusammenfallende erste geo­ metrische Hauptachse (7-7) fluchtend angeordnet sind:
eine Eingangswelle (19) eines Gangwechselgetriebes (15) der Umlaufräderbauart,
ein aus zwei Umlaufrädergetrieben (24 und 28) durch gegenseitige Koppelung mittels zweier Koppelwellen (33 und 34) gebildetes Koppelgetriebe (61),
eine mit dem einen nichtgekoppelten Summenglied (36) verbundene Gangbremse (37),
je eine jeweils mit der Koppelwelle (33) der inneren Zentralräder (22 und 26) verbundene Antriebskupplung (31) und Gangbremse (35),
eine mit einem nichtgekoppelten äußeren Zentralrad (23) verbundene Antriebskupplung (21), und
ein mit der anderen Koppelwelle (34) verbundenes Ein­ gangsrad (11) eines Zwischengetriebes (12);
und bei dem in Bezug auf eine zur ersten Hauptachse (7-7) parallele zweite geometrische Hauptachse (8-8) die Drehachsen von Antriebshalbwellen (65 und 66) und eines letztere antreibenden Differentialgetriebes (13) fluchtend angeordnet sind,
und bei dem parallel zur Hauptachse (7-7) der Antriebs­ maschine die gemeinsame Drehachse einer aus drei zu­ einander fluchtend angeordneten Getriebegliedern be­ stehenden Getriebeanordnung (14, 17, 18) liegt, von der das eine Getriebeglied durch ein Ausgangsrad (18) des Zwischengetriebes (12) und ein zweites Getriebe­ glied durch eine mit dem Differentialgetriebe (13) in Antriebsverbindung stehende Ausgangswelle (14) des Gangwechselgetriebes (15) sowie das dritte Getriebeglied durch ein Umlaufrädergetriebe (17) mit einem durch eine Gangbremse (44) abbremsbaren inneren Zentralrad (41) und mit einem mit der Ausgangswelle (14) verbundenen äußeren Zentralrad (43) sowie mit einem vom Ausgangs­ rad (18) antreibbaren Summenglied (42) gebildet sind,
und bei dem die Antriebskupplungen (21 und 31) primär­ seitig mit der von der Hauptwelle (10) her antreibbaren Eingangswelle (19) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Drehachse der Getriebeanordnung (14, 17, 18) mit der Hauptachse (8-8) des Differential­ getriebes (13) zusammenfällt und daß zu dieser Haupt­ achse (8-8) ein zweites Umlaufrädergetriebe (46) fluchtend angeordnet ist, bei welchem das innere Zen­ tralrad (39) durch eine Trennkupplung (48) mit dem inneren Zentralrad (41) des ersten zur Hauptachse (8-8) des Differentialgetriebes (13) fluchtenden Umlaufräder­ getriebes (17) und das Summenglied (16) mit der Aus­ gangswelle (14) und das äußere Zentralrad (20) sowohl drehfest mit dem Ausgangsrad (18) als auch durch eine Gangkupplung (40) mit dem Summenglied (42) des ersten Umlaufrädergetriebes (17) verbunden sind.

2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die mit dem Eingangsrad (11) verbundene Koppel­ welle (34) eine von einer Turbinenradwelle (Eingangs­ welle 19) durchsetzte Hohlwelle (59) verwendet ist.