DE1215531B

DE1215531B - Hydrodynamic-mechanical change gear for motor vehicles

Info

Publication number: DE1215531B
Application number: DEF37641A
Authority: DE
Inventors: Claude Hill
Original assignee: Harry Ferguson Research Ltd
Current assignee: Harry Ferguson Research Ltd
Priority date: 1961-08-22
Filing date: 1962-08-21
Publication date: 1966-04-28

Description

-H_vdrodynamisch-mechanisches Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisch-mechanisches Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem leistungsverzweigenden Getriebeteil mit einem Umlaufrädergetriebe, in dessen hydraulischem übertragungszweig ein hydrodynamischer Drehmomentenwandler angeordnet ist, und einem dem leistungsverzweigenden Getriebeteil nachgeschalteten, willkürlich schaltbaren Wechselgetriebe. Ein erstes Glied des Umlaufrädergetriebes ist mit einer von der Antriebsmaschine angetriebenen Antriebswelle verbunden und ein zweites Glied des Umlaufrädergetriebes mit dem Pumpenteil des hydrodynamischen Drehmomentenwandlers gekuppelt, die zusammen abbremsbar sind. Ein drittes Glied des Umlaufrädergetriebes ist auf einer Zwischenwelle fest angeordnet, die das willkürlich schaltbare Wechselgetriebe antreibt und auf der gleichfalls das Turbinenrad des hydrodynamischen Drehmomentenwandlers sitzt.-H_vdrodynamisch-mechanical change gear for motor vehicles The The invention relates to a hydrodynamic-mechanical change gear for motor vehicles, consisting of a power-splitting gear unit with a planetary gear unit, in its hydraulic transmission branch a hydrodynamic torque converter is arranged, and a downstream of the power-splitting transmission part, arbitrarily switchable gearbox. A first link of the epicyclic gear train is connected to a drive shaft driven by the prime mover and a second link of the planetary gear with the pump part of the hydrodynamic Coupled torque converter, which can be braked together. A third link of the epicyclic gear is fixed on an intermediate shaft, which is arbitrary switchable gearbox drives and also the turbine wheel of the hydrodynamic torque converter sits.

Bei hydrodynamisch-mechanischen Wechselgetrieben dieser Art ist zum Schalten des nachgeschalteten Wechselgetriebes eine schaltbare Reibungskupplung zwischengeschaltet, oder es sind reibungsschlüssige Schaltmittel zum vorzugsweise selbsttätigen Schalten des nachgeschalteten Wechselgetriebes vorgesehen.In hydrodynamic-mechanical change gears of this type is for Switching the downstream gearbox a switchable friction clutch interposed, or there are frictional switching means to preferably automatic switching of the downstream gearbox provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zwischen dem leistungsverzweigenden Getriebeteil und dem nachgeschalteten Wechselgetriebe zu schaffen, die ein Schalten des Wechselgetriebes erlaubt, ohne daß zwischen der das Sonnenrad des Umlaufiädergetriebes und das Turbinenrad des hydrodynamischen Drehmomentenwandlers tragenden Welle und der Eingangswelle in das willkürlich schaltbare Getriebe eine Reibungskupplung eingeschaltet zu werden braucht, und ohne daß im Wechselgetriebe reibungsschlüssige Schaltmittel vorgesehen zu werden brauchen.The invention is based on the object of a connection between the power-splitting gear part and the downstream change gear to create that allows switching of the gearbox without being between the the sun gear of the epicyclic gear and the turbine wheel of the hydrodynamic Torque converter supporting shaft and the input shaft in the arbitrarily switchable Transmission a friction clutch needs to be switched on, and without im Change transmission frictional switching means need to be provided.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung bei einem hydrodynamisch-mechanischen Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art darin, daß zum Antrieb von der Antriebsmaschine her und zum willkürlichen Schalten des nachgeschalteten Wechselgetriebes die das dritte Glied, vorzugsweise das Sonnenrad und das Turbinenrad des hydrodynamischen Drehmomentenwandlers tragende Zwischenwelle mittels einer Freilaufkupplung mit der Eingangswelle des willkürlich schaltbaren Wechselgetriebes verbunden ist.To solve this problem, the invention consists in a hydrodynamic-mechanical Change gears for motor vehicles of the type mentioned in that the drive from the prime mover and for arbitrary switching of the downstream Change gear which the third link, preferably the sun gear and the turbine wheel of the hydrodynamic torque converter carrying the intermediate shaft by means of an overrunning clutch is connected to the input shaft of the arbitrarily switchable gearbox.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist zum übertragen des Rücktriebes von den Fahrzeugrädern zur Antriebmaschine die beim Antrieb von der Antriebmaschine her die Zwischenwelle und Eingangswelle verbindende Freilaufkupplung durch eine beim Rücktrieb verbindende schaltbare Freilaufeinrichtung sperrbar.According to a further embodiment of the invention is to transfer the Backdrive from the vehicle wheels to the drive machine when driving from the Drive machine ago the idler shaft and input shaft connecting the overrunning clutch can be blocked by a switchable freewheel device connecting during the reverse drive.

In der Zeichnung ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel des hydrodynamisch-mechanischen Wechselgetriebes nach der Erfindung in einem Axialschnitt dargestellt, der einen Teil des Wechselgetriebes und den leistungsverzweigenden Getriebeteil zeigt.In the drawing, one is explained in more detail in the following description Embodiment of the hydrodynamic-mechanical change gear according to the invention shown in an axial section, the part of the gearbox and the power-split Gear part shows.

Die Teile des hydrodynamisch-mechanischen Wechselgetriebes sind in einem Getriebegehäuse 10 angeordnet, das an das Kurbelgehäuse der Antriebsmaschine angeflanscht ist.The parts of the hydrodynamic-mechanical change gear are arranged in a gear housing 10 which is flanged to the crankcase of the drive machine.

Ein hydrodynaniischer Drehmomentenwandler herkömmlicher Bauart besitzt ein Pumpenrad 20, ein Turbinenrad 21 und ein zwischen diesen liegendes Leitrad 22, das sich frei in der gleichen Richtung wie das Pumpenrad 20 und das Turbinenrad 21 drehen kann, jedoch in der entgegengesetzten Richtung gegen eine Drehbewegung durch einen Freilauf 23 festgehalten ist.A hydrodynamic torque converter of conventional design has an impeller 20, a turbine wheel 21 and a stator 22 lying between them, which can rotate freely in the same direction as the impeller 20 and the turbine wheel 21, but in the opposite direction against rotational movement by a freewheel 23 is recorded.

Das Pumpenrad 20 bildet mit einem Deckel 25 das Arbeitsflüssigkeit enthaltende Wandlergehäuse. Das Pumpenrad 20 trägt einen Bremsbelag, der mit einer willkürlich betätigbaren Bremstrommel 16 in Eingriff gebracht werden känn und das Pumpenrad festhält. Ein Umlaufrädergetriebe umfaßt ein innen verzahntes Hohlrad 30, - ein Sonnenrad 31, einen Umlaufräderträger 32 und von diesem mittels Bolzen 34 getragene, mit dem Hohlrad 30 und Sonnenrad 31 im Eingriff befindliche Umlaufräder 33. Das innen verzahnte Hohlrad30 ist mittels SchraÜben35 'fest mit der Kurbelwelle 12 der- Antriebsmaschine 11 -und einem Schwungrad 13 verbunden. Der Umlaufräderträger 32 ist mit dem Pumpenräd 20 des hydrodynamischen Drehmomentenwandlers verbunden. Das Turbinenrad 21 des hydrodynamischen Drehmomentenwandlers und das Sonnenrad 31 des Umlaufrädergetriebes sind mittels einer Keilverzahnung 36 fest mit einer Zwischenwelle 15 verbunden.With a cover 25, the impeller 20 forms the converter housing containing the working fluid. The pump wheel 20 carries a brake lining which can be brought into engagement with an arbitrarily actuatable brake drum 16 and which holds the pump wheel in place. An epicyclic gearing comprises an internally toothed ring gear 30, a sun gear 31, an epicyclic gear carrier 32 and epicyclic gears 33, which are carried by bolts 34 and mesh with the ring gear 30 and sun gear 31. The internally toothed ring gear 30 is fixed to the crankshaft by means of screws 35 ' 12 of the drive machine 11 and a flywheel 13 are connected. The planetary gear carrier 32 is connected to the pump wheel 20 of the hydrodynamic torque converter. The turbine wheel 21 of the hydrodynamic torque converter and the sun wheel 31 of the epicyclic gear are fixedly connected to an intermediate shaft 15 by means of splines 36.

Die Zwischenwelle 15 ist in einem Getriebegehäuse 40 .Giftes willküfliäh -s"chältbären Weähselgetriebes gelagert. Eine mit einem Zahnrad 42- des wiMrlich schaltbaren Wechselgetriebes verbundene Eingangs-.welle 41 erstreckt sich.in das hohle Innere,der Zwi# schenwelle 15 und wird mittels eines zwischengeordneten Lagers 43 in dieser abgestützt. Die -Eingangswelle 41 ist weiterhin übär ein- Kugellager 44 in dem Getriebegehäus.e.40Z#,#ager#. - Zwischen der Zwischenwelle 15 und der Eingangswelle 41 des Wechselgetriebes ist eine Freilaufkupplung 50 angeordnet. Diese Freilaufkapplung besteht aus einer Außenhülse_51, die eine Verlängerung- der Zwischenwelle 1-5- -dufstcllt, und - einer Innenhülse 53, die durch eine Keilverzahnung 54 mit der Eingangswelle 41 veibunden ist.- Die Anordnung -des Freilaufs ist so- getroffen, daß.-er...das Drehmoment, nur in An# triebsrichtuüg von der Antriebsmaschine her von der nur in dieser Drehrichtung umlaufenden Zwischenwelle 15 auf die -Eiüäangswelle- 41 übertragen kann.The intermediate shaft 15 is mounted in a gear housing 40 .Giftes arbitrary Weähselgetriebes. An input shaft 41 connected to a gear 42 of the shiftable gearbox extends into the hollow interior of the intermediate shaft 15 and is by means of . an intermediate bearing supported 43 in this the -Eingangswelle 41 is further übär single ball bearing 44 in the Getriebegehäus.e.40Z #, # ager # -. between the intermediate shaft 15 and the input shaft 41 of the gearbox is arranged an overrunning clutch 50. this. Freilaufkapplung consists of a Außenhülse_51 that -dufstcllt an extension- the intermediate shaft 1-5-, and - an inner sleeve 53 which veibunden by a spline 54 to the input shaft 41 ist.- the arrangement -des freewheel is made so-that. -er ... the torque, only in drive direction from the drive machine from the intermediate shaft 15 , which only revolves in this direction of rotation, to the -Eiüäangswelle- 41 can carry.

Außerdem ist zwischen den Zwischenwellen 15 und der Eingangswelle 41 eine schaltbare - Einwegkupplung vorgesehen, die aus komplementären Schrägzähnen 55 und 56 besteht. Die einen Schrägzähne 55 sind einstückig mit der Außenhülse 51 ausgeführt. Die a n-dereü7Schräg- zähne 56 sind auf einem' Kragen 57 angeordnet, der über eine Keilverzahnung 58 mit der Innenhülse 53 verbunden ist, so daß ein axiales Verschieben längs der Innenhülse möglich ist. Der Kragen 57 weist eine ringförmige Ausnehmung 59 auf, in die eine nicht dargestellte Schaltgabel eingreift, mittels der durch den Fahrer die Schrägzähne willkürlich in Eingriff gebracht werden können. Auf den Kragen 57 wirkt ferner eine Druckfeder 60 ein, die gegen einen Ring 61 anliegt, welcher seinerseits gegen das Kugellager 44 anliegt. Diese Druckfeder drückt ununterbrochen auf den Kragen 57 in der Richtung, daß die Schrägzähne 55 und 56 miteinander in Eingriff kommen. Die Schrägzähne sind so angeordnet, daß ein Drehmoment nur, in der Rückwärtsdrehrichtung übertragen weiden kann, und zwar von der Eingangswelle 41 auf die Zwischenwelle 15. In addition, a switchable between the intermediate shaft 15 and the input shaft 41 - one-way clutch provided which consists of complementary helical teeth 55 and 56th The one helical teeth 55 are made in one piece with the outer sleeve 51 . The other helical teeth 56 are arranged on a collar 57 which is connected to the inner sleeve 53 via a spline 58 so that axial displacement along the inner sleeve is possible. The collar 57 has an annular recess 59 into which a shift fork, not shown, engages, by means of which the driver can arbitrarily bring the helical teeth into engagement. Furthermore, a compression spring 60 acts on the collar 57 and rests against a ring 61 , which in turn rests against the ball bearing 44. This compression spring presses the collar 57 continuously in the direction that the helical teeth 55 and 56 come into engagement with each other. The helical teeth are arranged in such a way that a torque can only be transmitted in the reverse direction of rotation, namely from the input shaft 41 to the intermediate shaft 15.

Durch die willkürlich verschiebbare Schaltgabel können die Schrägzähne 55 und 56, wie in der Zeichnung gezeigt, gegen den Druck der Druckfeder 60 außer Eingriff kommen, wozu ein herunterdrückbarer Fußkolben oder Knopf vorgesehen sein kann, durch den der Fahrer auch den Eingriff der Bremstrommel 16 mit dem Bremsbelag am Pumpenrad 20 verursacht.Through the arbitrarily displaceable shift fork, the helical teeth 55 and 56, as shown in the drawing, come out of engagement against the pressure of the compression spring 60 , for which a push-down foot piston or button can be provided, through which the driver can also engage the brake drum 16 with the Brake lining on the pump 20 caused.

Es sei angenommen, daß das Fahrzeug steht, sich das Wechselgetriebe in der Leerlaufstellung befindet oder in die Leerlaufstellung gebracht und die Antriebsmaschine 11 in Gang gesetzt worden ist. Das leistungsverzweigende--Umlaufrädergetriebe und der hydrodynamische Drehmomentenwandler laufen frei um, wobei die Zwischenwelle15 und die Eingangswelle41mitdenselbenumlaufen.It is assumed that the vehicle is stationary, the transmission is in the neutral position or brought into the neutral position and the prime mover 11 has been started. The power-split epicyclic gearing and the hydrodynamic torque converter rotate freely, with the intermediate shaft 15 and the input shaft 41 rotating with the same.

We';nn man unter di . esenB'edingungen versucht, den Schalthebel in den'ersten Vorwärtsgang oder-Rückwärtsgang zu bringen, würde die Reaktionskraft des mit der, übertragung zu den stehenden Fahrzeugrädern verbundenen -Zahnrades sofort einen Kraftschluß bilden, der den notwendigen kämmenden Eingriff der Zähne der antreibenden und angetriebenen Zahnräder verhindern würde. Der Fahrer drückt jedoch den oben angegebenen Fußkolben oder Knopf herunteri- wodurch zunächst Schrägzähne 55 und 56 dbr schaltbaren Freilaufeinrichtung außer Eingriff kommen, wobei die Schrägzähne normalerweise durch die Druckfeder 60 miteinander in Eingriff gebracht werden und sodann die Bremstrommel 16 mit dem Bremsbelag des Pumpenrades verbunden wird. Dies führt dazu, daß das Pumpenrad 20 und der damit - verbundene Umlaufräderträger32 relativ gegenüber der Drehzahl des mit der Antriebsmaschine 11 verbundenen Hohlrades 30 ausreichend verlangsamt werden, wodurch das dritte Glied, nämlich das Turbinenrad 21 und das mit diesem verbundene Sonnenrad 31 gezwungen wird, die Zwischenwelle15 sehr längsam in der umgekehrten Drehrichtung zu drehen. Da die Freilaufkupplung 50 nunmehr unwirksam ist das Drehmoment in dieser Drehrichtung zu übertragen, isf das willkürlich schaltbare Wechselgetriebe von der Antriebsmaschine 11, dem Umlaufrädergetriebe und dem hydrodynamischen Drehmomentenwandler getrennt, so daß kein Hindernis für das Einlegen des Ganges mehr besteht.We '; nn one under di . If one tries to bring the gearshift lever into the first forward gear or reverse gear, the reaction force of the gearwheel connected to the transmission to the stationary vehicle wheels would immediately form a frictional connection, the necessary meshing engagement of the teeth of the driving and driven gears would prevent. However, the driver presses the above-mentioned foot piston or button down - which initially disengages the helical teeth 55 and 56 of the switchable freewheel device, whereby the helical teeth are normally brought into engagement with one another by the compression spring 60 and then the brake drum 16 is connected to the brake lining of the pump wheel . This leads to the fact that the impeller 20 and the associated epicyclic gear carrier 32 are sufficiently slowed down relative to the speed of the ring gear 30 connected to the prime mover 11 , whereby the third element, namely the turbine wheel 21 and the sun gear 31 connected to it, is forced, which Turn the intermediate shaft15 very slowly in the reverse direction of rotation. Since the overrunning clutch 50 is now ineffective in transmitting the torque in this direction of rotation, the arbitrarily switchable change gear is separated from the drive machine 11, the epicyclic gear and the hydrodynamic torque converter, so that there is no longer any obstacle to engaging the gear.

Es sei nun angenommen, daß sich das Fahrzeug in Bewegung befindet, und zwar in Richtung nach vom oder nach hinten, und der Fahrer das Fahrzeug zu verlangsamen wünscht, wobei er den Druck auf das Gaspedal mit oder ohne Betätigen der Fußbremsen aufhebt, so daß das Fahrzeug nunmehr dazu neigt, die Antriebsmaschine anzutreiben.It is now assumed that the vehicle is in motion, namely in the direction forwards or backwards, and the driver to slow down the vehicle wishes, taking the pressure on the accelerator with or without applying the foot brakes cancels, so that the vehicle now tends to drive the prime mover.

Nunmehr wird aber die schaltbare Freilaufeinrichtung durch die normalerweise im Eingriff befindlichen Schrägzähne 55 und 56 selbsttätig wirksam, um das entgegengesetzte Drehmoment Über die Zwischenwelle 15 (die Freilaufkupplung 50 ist nun unwirksam) auf das dritte Glied des Umlaufrädergetriebes, nämlich Sonnenrad 31 und das Turbinenrad 21, und von diesem über die anderen Glieder des Umlaufrädergetriebes und den hydrodynamischen Drehmomentenwandler auf die Antriebsmaschine zu übertragen.Now, however, the switchable freewheel device is automatically effective by the helical teeth 55 and 56, which are normally in engagement, to transfer the opposite torque via the intermediate shaft 15 (the overrunning clutch 50 is now ineffective) to the third link of the epicyclic gear, namely the sun gear 31 and the turbine wheel 21, and from this to the drive machine via the other links of the epicyclic gear and the hydrodynamic torque converter.

Claims

Claims: 1. Hydrodynamic-mechanical change gear for motor vehicles, consisting of a power-split transmission part with an epicyclic gear, in the hydraulic transmission branch of which a hydrodynamic torque converter is arranged, and an arbitrarily switchable change gear connected downstream of the power-split transmission part, a first member of the epicyclic gear with one of the drive shaft driven drive shaft is connected and a second member of the epicyclic gear is coupled to the pump part of the hydrodynamic torque converter, which can be braked together , while a third member of the epicyclic gear is fixed on an intermediate shaft driving the arbitrarily switchable change gear, on which the turbine wheel of the hydrodynamic torque converter is seated, characterized in that for driving from the prime mover and for arbitrary switching of the na The intermediate shaft (15) carrying the third link (sun gear 31) and the turbine wheel (21) of the hydrodynamic torque converter is connected to the input shaft (41) of the arbitrarily switchable gearbox by means of an overrunning clutch (50).

2. Hydrodynamic-mechanical change gearbox according to claim 1, characterized in that for transmitting the reverse drive from the vehicle wheels to the prime mover the when. Drive from the drive machine, the idler shaft (15) and input shaft (41) connecting the freewheel clutch (50) can be locked by a switchable freewheel device (55, 56) connecting the reverse drive. References considered: British Patent No. 601303; USA. Patent Nos. 2,682,786, 2,658,413, the 2,397,634th