DE2557243A1

DE2557243A1 - Kraftuebertragungsvorrichtung mit veraenderbarer uebersetzung

Info

Publication number: DE2557243A1
Application number: DE19752557243
Authority: DE
Inventors: Bertram Joseph Palmer; Herbert Karl Steuer
Original assignee: GKN Transmissions Ltd
Current assignee: PIV Antrieb Werner Reimers GmbH and Co KG
Priority date: 1974-12-21
Filing date: 1975-12-19
Publication date: 1976-07-01
Also published as: SE7514409L; GB1477747A; JPS5189066A

Description

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · D 4300 ESSEN 1 · AM RUHRSTEIN 1 · TEL.: (02 01) 4126 87 Seite _ 4. - G 828

GKN TRANSMISSIONS LIMITED Chester Road, Erdington, Birmingham B 24 ORB. England

Kraftübertragungsvorrichtung mit veränderbarer Übersetzung

Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung mit veränderbarer Übersetzung, bei der ein von einer Antriebsmaschine getriebener hydrokinetischer Drehmomentwandler und eine Abtriebswelle vorgesehen sind und ein in der Übersetzung stufenlos veränderbares mechanisches Getriebe und ein Drehrichtungswechselgetriebe in Reihe zwischen dem Drehmomentwandler und der Abtriebswelle angeordnet sind.

Unter dem Ausdruck "in der Übersetzung stufenlos veränderbares mechanisches Getriebe" wird ein Getriebe verstanden, das eine konstante Eingangsgeschwindigkeit in innerhalb eines bestimmten Bereichs stufenlos regelbare Ausgangsgeschwindigkeiten umzusetzen vermag. Beispiele für derartige Getriebe sind sogenannte Riemen- bzw. Riemenscheibengetriebe, bei denen ein Riemen oder eine Kette über eine drehbare Scheibe mit änderbaren wirkenden Radien oder auf zwei Scheiben mit veränderlichen wirkenden Radien läuft, und außerdem Reibgetriebe, bei denen die Drehbewegung kraftschlüssig von einem metallischen Teil zum anderen, häufig über ein Zwischenglied, übertragen wird. Unter " selektiv betätigbares Drehrichtungswechselgetriebe" wird ein Getriebe verstanden, über das die Abtriebswelle entweder in der gleichen Richtung wie die Getriebe-Eingangswelle oder in der

Z/bu.

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Gegenrichtung selektiv getrieben werden kann.

Bei einer Kraftübertragungsvorrichtung der eingangs angegebenen Art ist es bekannt, im Übertragungszug hintereinander eine Antriebsmaschine, den Drehmomentenwandler, das Drehrichtungswechselgetriebe und ein die Abtriebswelle treibendes Riemenscheibengetriebe mit zwei variablen Riemenscheiben anzuordnen.

Diese bekannte Anordnung hat zwei Wachteile. Der erste Nachteil besteht darin, daß die Kraftübertragungsvorrichtung in Axialrichtung der Riemenscheiben langer als erforderlich baut. Dies liegt daran, daß der Drehmomentwandler, das Drehrichtungswechselgetriebe und eine Riemenscheibe des Riementriebs hintereinander auf derselben Achse angeordnet sind.

Der zweite Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß bei plötzlichem Stoppen der Kraftübertragungsvorrichtung, so z.B. bei einer Notbremsung im Falle des Einbaus der Kraftübertragungsvorrxchtung in einem Kraftfahrzeug, die Kraftübertragungsvorrichtung bei hoher Übersetzung des stufenlos veränderbaren Getriebes angehalten werden kann. Das Drehrich— tungswechselgetriebe weist normalerweise Mittel zum Trennen des Antriebs vom Drehmomentenwandler auf. Jedoch kann die Übersetzung eines stufenlos regelbaren mechanischen Getriebes nur bei drehendem Antrieb geändert werden, mit dem Ergebnis, daß die Kraftübertragungsvorrxchtung im Falle des Anhaltens bei einer hohen Übersetzung des stufenlos regelbaren mechanischen Getriebes bei derselben hohen Übersetzung angefahren werden muß. Dies ist vor allem dann ungünstig, wenn die Kraftübertragungsvorrichtung bei einem Kraftfahrzeug zur Anwendung kommt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftübertragungsvorrichtung der eingangs angegebenen Art anzugeben, die einerseits eine vergleichsweise kompakter Bauweise

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ermöglicht und bei der andererseits der zuletzt genannte Nachteil bekannter Kraftübertragungsvorrichtungen beseitigt ist.

Erfindungsgemäß ist zu diesem Zweck vorgesehen, daß das stufenlos veränderbare mechanische Getriebe von dem Drehmomentenwandler direkt getrieben ist und seinerseits die Abtriebswelle über das Drehrichtungswechselgetriebe antreibt und daß das Drehrichtungswechselgetrxebe eine Neutralstellung hat, in der die Abtriebswelle vom stufenlos veränderbaren mechanischen Getriebe getrennt ist.

Es wurde gefunden, daß durch Anordnung des Drehrichtungswechselgetriebes zwischen dem stufenlos veränderbaren mechanischen Getriebe und der Abtriebswelle, anstatt zwischen dem Drehraomentenwandler und dem stufenlos veränderbaren mechanischen Getriebe, eine kompaktere Bauweise möglich ist.

Vorzugsweise weist die Kraftübertragungsvorrichtung eine dem Drehmomentenwandler zugeordnete Kupplungsvorrichtung auf, die zum Unterbrechen der Antriebsverbindung übei/den Drehmomentenwandler selektiv betätigbar ist. Die Kupplung kann zwischen dem Laufrad und der Abtriebswelle des Wandlers angeordnet sein. Die Kupplung und das Drehrichtungswechselgetriebe sind vorzugsweise gleichzeitig derart betätigbar, daß die Antriebsverbindung über den Drehmomentenwandler unterbrochen wird, wenn die Abtriebsrichtung geändert wird. Der Drehmomentwandler kann auch eine Sperrkupplung aufweisen.

Vorzugsweise ist das stufenlos regelbare mechanische Getriebe als "Riemenscheibentrieb¹¹ ausgebildet, bei dem eine Kette auf zwei drehbaren Scheiben läuft, deren wirkende Radien änderbar sind. Eine Kraftübertragungsvorrichtung mit einem Riemenscheibentrieb ist bei der erfindungsgernäßen Ausgestaltung deshalb kompakter als die vorbekannte Anordnung, da auf einer der beiden parallelen Achsen des mechanischen Ge-

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triebes nur der Drehmoinentenwandler und eine Riemenscheibe mit den zugehörigen Einstellmitteln angeordnet sind, während die andere Achse des Getriebes die andere Riemenscheibe mit zugehörigen . Einstellmitteln und das Drehrichtungswechselgetriebe trägt.

Wenn der Übertragungszug U-förmig angeordnet ist, so befinden sich zwei Komponenten auf jedem U-Schenkel, nämlich der Drehmomentenwandler und die Eingangsscheibe des mechanischen Getriebes auf einem Schenkel des U-förmigen Übertragungszuns und das Drehrichtungswechselgetriebe und die Abtriebsscheibe auf dem anderen Schenkel des U. Daraus folgt, daß die Gesamtlänge des U geringer ist als bei dem bekannten Fall, wo drei Komponenten auf einem Schenkel angeordnet sind, nämlich der Drehmomentenwandler, das Drehrichtungswechselgetriebe und eine Scheibe des mechanischen Getriebes, während nur die andere Scheibe des mechanischen Getriebes auf dem anderen Zweig des U angeordnet ist.

Selbst bei Ausbildung des Übertragungszugs in Z-Form ermöglicht die erfindungsgemäße Ausbildung der Kraftübertragung svorrichtung eine kompaktere Ausführung, da das Drehrichtungswechselgetriebe die Einstellmittel der direkt vom Drehmomentwandler getriebenen Riemenscheibe überlappen kann.

Bei einer alternativen Anordnung unter Verwendung eines einachsigen Getriebes, z.B. eines Reibantriebs, kann das Drehrichtungswechselgetriebe selbst zwei Achsen aufweisen, wodurch die Möglichkeit der Ausbildung eines U-förmigen oder Z-förmigen Übertragungszugs gegeben ist. Ein geeigneter Reibantrieb ist als Beierreibantrieb bekannt und von J.G. Giles im Buch "Automatic and Fluid Transmissions", herausgegeben von Odhams Press Limited, 1961, Seite 23 beschrieben«

Das Drehrichtungswechselgetriebe kann zwei selektiv betätigbare Kupplungen und/oder Bremsen aufweisen, die zum Ein-

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stellen der Neutralstellung betätigbar sind, wodurch die Abtriebswelle vom Antrieb abgetrennt und eine Vorwärts- und Rückwärtsdrehung der Abtriebswelle bewirkt werden kann. Das Wechselgetriebe kann beispielsweise als Planetenradgetriebe ausgebildet sein, wobei die Antriebsseite mit einem Sonnenrad und die Abtriebsseite mit einem Hohlrad verbunden sind. Zwischen Sonnen- und Hohlrädern kann eine Kupplung vorgesehen sein, die für den Antrieb in Vorwärtsrichtung sorgt, während eine Bremse für den Antrieb in Rückwärtsrichtung sorgt. Wenn sowohl die Bremse als auch die Kupplung außer Wirkung sind, ist die Abtriebsseite von der Antriebsseite getrennt.

In alternativer Ausführungsform kann das Drehrichtungswechselgetriebe eine Klauenkupplung aufweisen, die zur Einstellung der NeutraIsteilung und damit zur Trennung der Abtriebsseite von der Antriebsseite sowie zur Einstellung der Vorwärts- und Rückwärtsdrehung der Abtriebswelle betätigt werden kann. Dabei kann das Drehrichtungswechselgetriebe eine erste Welle mit drehbar gelagerten ersten und zweiten Zahnrädern, die durch die Klauenkupplung mit der ersten Welle selektiv kuppelbar sind, und ein die Abtriebswelle bildende zweite Welle aufweisen, auf der ein drittes und ein viertes Zahnrad befestigt sind, wobei das erste Zahnrad mit dem dritten Zahnrad und das zweite Zahnrad über ein Zwischenzahnrad mit dem vierten Zahnrad kämmt. Auf der ersten Welle kann eine mit Außenverzahnung versehene Muffe befestigt sein, auf der eine innenverzahnte Hülse derart verschieblich gelagert ist, daß sie in einer ersten Stellung sowohl mit der Muffe als auch mit einer Außenverzahnung am ersten Zahnrad, in einer zweiten Stellung mit der Muffe und einer Außenverzahnung am zweiten Zahnrad und in einer Neutralstellung unter Unterbrechung des Übertragungszuges weder mit dem ersten noch mit dem zweiten Zahnrad in Eingriff steht, wobei die Klauenkupplung durch die Muffe, die Hülse und

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die Außenverzahnungen gebildet ist.

Die Erfindung umfaßt ferner die Kombination aus der zuvor beschriebenen Kraftübertragungsvorrichtung und einer Antriebsmaschine, die den Drehmomentwandler direkt antreibt. Bei einer solchen Kombination, in der das Getriebe als Riemenscheibengetriebe ausgebildet ist, kann entweder der Drehmomentwandler zwischen der Antriebsmaschine und einer Scheibe des Riemenscheibengetriebes oder eine Scheibe des Riemenscheibengetriebes kann zwischen der Antriebsmaschine und dem Drehmomentenwandler angeordnet sein. Die zuletzt genannte Anordnung ermöglicht eine noch kompaktere Bauweise als die zuerst genannte Anordnung.

Kraftübertragungsvorrichtungen mit der erfindungsgemäßen Ausbildung sind besonders günstig bei Kraftfahrzeugen verwendbar, wobei die Antriebsmaschine durch den Kraftfahrzeugmotor gebildet ist, der quer zur Längsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet sein kann. Die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung ist außerdem vorteilhaft anwendbar, wenn der Motor mit längs liegender Kurbelwellenachse um die Kurbelwellenachse geneigt angeordnet ist, wobei der U-förmige Übertragungszug einen Frontantrieb sehr begünstigt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftübertragungsvorrichtung bekannter Ausführung;

Fig. 2 und 3 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Kraftübertragungsvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 und 5 rechtwinklig zueinander stehende Schnittbzw. TeilSchnittansichten der schematisch in Fig. 2 dargestellten Kraftübertragungsvorrichtung;

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Fig. 6 einen Teilschnitt durch die in Fig. 3 schematisch dargestellte Kraftübertragungsvorrichtung;

Fig. 7 einen Schnitt durch eine alternative Ausführungsform des Drehrichtungswechselgetriebes, das bei der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung verwendbar ist;

Fig. 8 eine schematische Ansicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 9 und 10 schematische Darstellungen auf die erfindungsgeraäße Kraftübertragungsvorrichtung bei Einbau in ein Kraftfahrzeug mit querliegendem Motor.

Fig. 1, auf die zunächst Bezug genommen wird, zeigt eine früher vorgeschlagene Anordnung, bei der eine Antriebsmaschine 10 einen Drehmomentwandler 11 treibt. Der Drehmomentwandler treibt seinerseits ein Drehrichtungswechselgetriebe 12, das eine Scheibe eines stufenlos veränderbaren mechanischen Riemengetriebes 14 treibt. Die andere Scheibe 15 des Getriebes 14 ist mit einer Abtriebswelle 16 verbunden, die ein Kegelrad 17 einer Kraftfahrzeugachse treibt.

In Fig. 1 ist zu erkennen, daß der Überträgungszug von der Antriebsmaschine 10 zum Kegelrad 17 eine allgemein U-förmige Anordnung hat und daß drei Einheiten, nämlich der Drehmomentwandler 11, das Drehrichtungswechselgetriebe 12 und die Scheibe 13 im oberen Schenkel des U und nur eine Einheit 15 im unteren Schenkel des U angeordnet sind, Es ergeben sich die zuvor beschriebenen Nachteile.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und die entsprechenden Teile in dieser Figur haben dasselbe Bezugszeichen wie in Fig. 1 mit dem Index a. Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Antriebsmaschine 10a den Drehmomentwandler 11a direkt treibt; letzterer treibt eine Riemenscheibe 13a des Getriebes 14a. Das Drehrichtungswechselgetriebe 12a wird jedoch von der zweiten Scheibe 15a des Getriebes 14a getrieben. Das Drehrichtungswechselgetriebe 12a treibt die Ausgangs- bzw. Abtriebswelle 16a und damit das Ifegelrad 17a.

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Bei dieser Anordnung sind zwei Baueinheiten in jedem Schenkel des U-förmigen Übertragungszugs angeordnet, und zwar der Drehmomentwandler 11a und die Scheibe 13a in einem Schenkel und die Scheibe 15a und das Drehrichtungswechselgetriebe 12a im anderen Schenkel. Im Vergleich zu der Ausführung gemäß Fig. 1 ergibt sich für die Anordnung nach Fig. 2 eine geringere Gesamtlänge.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, und die entsprechenden Teile in dieser Figur tragen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 mit dem Index b. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 treibt die Antriebsmaschine 10b den Drehmomentwandler 11b direkt, jedoch liegt die Scheibe 13b des Getriebes 14b zvischen der Antriebsmaschine und dem Drehmomentwandler, d.h. der Antrieb geht durch die Scheibe 13b zum Drehmomentwandler 11b und von dort zur Scheibe 13b. Die Scheibe 15b treibt das Drehrichtungswechselgetriebe 12b wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, und von dem Drehrichtungswechselgetriebe 12b ist der Abtrieb auf die Welle 16b und das Kegelrad 17b abgeleitet. Die Anordnung gemäß Fig. 3 ermöglicht eine noch kompaktere Bauweise als diejenige nach Fig. 2.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 noch genauer erläutert.

Gemäß Fig. 4 weist der Drehmomentwandler lla ein auf einer Welle 19 befestigtes Pumpenrad 18 auf. Die Welle 19 wird bei 20 von der Kurbelwelle der Antriebsmaschine 10a getrieben. Eine Welle 21 umgibt die Welle 19 und trägt an ihrem rechten Ende den unverschieblichen Teil 22 der Scheibe 13a. Der andere Teil 23 der Scheibe 13a ist auf der Welle 21 verschieblich gelagert. Der Scheibenteil 23 weist einen Zylinderabschnitt 24 auf, der einen mit der Hohlwelle 21 festen Kolben 25 aufnimmt. Eine Feder 26 ist zwischen dem Kolben 25 und dem verschieblichen Teil 23 wirksam und drängt

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letzteren in Fig. 4 nach rechts. Die Hohlwelle 21 ist über zwei in gegenseitigem Abstand angeordnete Lager 27 und 28 in einem Gehäuse 29 gelagert.

Das Turbinen- bzw. Laufrad 30 trägt Kupplungsscheiben 31, die zu beiden Seiten einer an der Welle 21 befestigten Kupplungsscheibe 32 angeordnet sind. Ein Kolben 33 ist in einem in der Hohlwelle 21 ausgebildeten Zylinder 34 geführt und kann in Fig. 4 nach links verschoben werden, um die Kupplungsscheiben 31 und 32 und damit das Laufrad mit der Welle 21 zu kuppeln. Das Turbinen- bzw. Laufrad trägt ferner eine Kupllungsscheibe 35, die in Reibanlage mit einer an einem Bauteil 37 angeordneten Fläche 36 gebracht werden kann. Der Bauteil 37 verbindet mittels eines in einem Zylinder 39 des Teils 37 aufgenommenen Kolbens 38 das Pumpenrad 18 mit der Welle 19.

Der Reaktionsbauteil des Drehmomentwandlers ist bei 40 dargestellt und über eine Einwegkupplung 41 mit dem Gehäuse 29 verbunden.

Die andere Scheibe 15a des Riemenscheibengetriebes 14a ist in Fig. 5 gezeigt, die eine zur Schnittebene der Fig. 4 rechtwinklige Schnittansicht darstellt. Diese Scheibe 15a ist auf einer Hohlwelle 43 in einem Gehäuse 42 gelagert. Der unverschiebliche Teil der Scheibe ist mit 44 und der verschiebliche Teil mit 45 bezeichnet. Der unverschiebliche Teil ist einteilig mit der Welle 43 ausgebildet, und der auf der Welle 43 verschiebliche Teil 45 weist eine Innenverzahnung 46 auf, die mit einer Außenverzahnung an der Welle in Eingriff steht. Der verschiebliche Teil 45 trägt ein Bauteil 47, in welchem ein Zylinder 48 ausgebildet ist. In dem Zylinder 48 ist ein Kolben 49 aufgenommen, der über eine Verzahnung mit der Welle 43 verbunden ist. Eine Feder 50 wirkt zwischen dem festen Kolben 49 und dem verschieblichen Teil 45 der Scheibe und drängt letzteren in Fig. 5

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nach rechts. Ein aus Kettengliedern bestehender Riemen 51 greift In den Raum zwischen den verschiebllchen und unverschlebllchen Teilen 45 und 44 der Scheibe 15a sowie zwischen die festen und verschieblichen Teile 22 und 23 der Scheibe 13a ein.

Die Hohlwelle 43 weist eine Innenkerbverzahnung 52 auf, die mit einem kerbverzahnten Endabschnitt 43 einer ersten Welle 54 in Eingriff steht. Die erste Welle 54 trägt erste und zweite Stirnräder 55 und 56. Diese Stirnräder sind auf der Welle 54 über Lager 57 und 58 frei drehbar gelagert.

Das Stirnrad 55 hat einen mit Außenverzahnung versehenen Ansatz 59, und das Stirnrad 56 hat einen mit Außenverzahnung versehenen Ansatz 60. Die Welle 54 weist einen mit Außenverzahnung versehenen Abschnitt 61 von reduziertem Durchmesser auf, auf dem eine mit Innenverzahnung versehene Muffe 62, die auch eine Außenverzahnung tragt, angeordnet ist. Außen auf der Muffe 62 ist eine mit Innenverzahnung versehene Hülse 63 angeordnet. Diese Muffe 63 weist eine Ringnut 64 auf, In die eine Stellklaue 64' eingreift. Wenn die Hülse 63 in der dargestellten Stellung ist, haben die Stirnräder 55 und 56 keine Verbindung mit der Welle 54. Die Hülse befindet sich In der Neutral stellung, und es ist zu sehen, daß in dieser Stellung das Riemenscheibengetriebe 14a von der zweiten oder Abtriebs welle 16a getrennt ist. Wenn die Hülse 63 in Fig. 5 nach rechts verschoben wird, so verbindet sie das erste Stirnrad 55 mit der Welle 54, während bei einer Verschiebung der Hülse 63 nach links in Fig. 5 eine Verbindung zwischen dem zweiten Stirnrad 56 und der Welle 54 hergestellt wird. Die Welle 54 ist über Lager 65 und 66 in einem Gehäuse 67 gelagert.

Die Abtriebswelle 16a weist ein drittes Zahnrad 68 und ein viertes Zahnrad 69 auf. Das dritte Zahnrad 68 kämrat direkt mit dem ersten Zahnrad 55. Das vierte Zahnrad 69 kämmt mit einem Zwischenzahnrad 70, das seinerseits mit dem zweiten Zahnrad 56 in Eingriff steht. Es ist zu sehen, daß die

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Zahnräder 55 und 68 in entgegengesetzten Richtungen drehen, während die Zahnräder 56 und 69 wegen des Zwischenzahnrads 70 in derselben Richtung drehen.

Das Zahnrad 69 kämmt mit einem Ringrad 17a, das an einem Kegelraddifferential 71 befestigt ist. Dieses Kegelraddifferential ist von herkömmlicher Ausbildung und treibt zwei Halbwellen 72 und 73, die über Konstantgeschwindigkeitsverbindungsstücke 74, 75 mit den in der Zeichnung nicht dargestellten getriebenen Rädern eines Kraftfahrzeugs verbunden sind.

Die Turbinenrad—Freigabekupplung, die von den Kupplungsscheiben 31 und 32, dem Kolben 33 und dem Zylinder 34 gebildet ist, ist mit einer schematisch bei 76 dargestellten Steuereinrichtung verbunden; ebenfalls verbunden mit der Steuereinrichtung 76 ist die Stellklaue bzw. -gabel 64'.

Xm folgenden wird die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 4 und 5 beschrieben. Die Antriebsmaschine 10a treibt die Welle 19, die wiederum das Pumpenrad 18 des Drehmomentwandlers treibt. Nimmt man an, daß die Laufradkupplung betätigt und die Laufrad-Sperrkupplung mit der Kupplungsscheibe 35 und dem Betätigungskolben 38 entkuppelt ist, so wird die Welle 21 durch die vom Pumpenrad hervorgerufene Drehbewegung des Lauf- bzw. Turbinenrads getrieben. Die Welle 21 treibt die Scheibe 13a, die wiederum über den Kettenriemen 51 die Scheibe 15a treibt. Die Übersetzung des Getriebes, die von den Riemenscheiben 13a, 15a und der Lage des Riemens 51 bestimmt wird, wird durch Änderung der wirkenden Radien der Riemenscheiben 13a und 15a unter relativer Bewegung der jeweils beweglichen Teile der Scheiben gegenüber den zugehörigen Kolben in bekannter Weise geändert· Der Ausgang des Getriebes ist an der Welle 43 und der ersten Welle 54. Ein Antrieb der Halbwellen 72 und 73 in der einen Richtung wird dadurch bewirkt, daß die

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Hülse 63 nach rechts verschoben wird, wodurch das erste Stirnrad 55 mit der Welle 54 formschlüssig verbunden wird. Das Stirnrad 55 treibt das Zahnrad 68, das über das Zahnrad 69 das Ringrad 17a, das Differentialgetriebe 51 und damit die Halbwellen treibt. Der Antrieb der Halbwellen in der entgegengesetzten Richtung wird dadurch erreicht, daß die Hülse 63 nach links verschoben wird, wodurch das zweite Stirnrad 56 mit der Welle 54 verbunden wird. Das Stirnrad 56 treibt über das Zwischenzahnrad 70 das Zahnrad 69, und dieses treibt wiederum über das Differential 71 die Halbwellen 7 2 und 73. Die Steuereinrichtung 76 ist so angeordnet, daß bei einer vorgesehenen Richtungsumkehr die Bewegung der Schaltgabel 64 mit der Betätigung der Laufrad-Freigabe— kupplung synchronisiert wird, wobei der Drehmomentwandler von der Welle 21 getrennt, also letztere von der Antriebsmaschine getrennt wird. Diese Anordnung verhindert eine Beschädigung oder versehentliche Richtungswechsel bei in einer Richtung fahrenden Kraftfahrzeugen. Steht die Hülse 63 in der in Fig. 5 dargestellten Stellung, so befindet sich das Drehrichtungswechselgetriebe in seiner Neutra!stellung, und der Antrieb 14a ist von der Abtriebswelle 16a getrennt. Wenn daher an dem Kraftfahrzeug eine Notbremsung bei hohem Übersetzungsverhältnis des Getriebes 14a stattfindet, so kann die Hülse 63 vor dem Anfahren des Kraftfahrzeugs zunächst in die Neutralstellung gebracht und danach das stufenlos regelbare Getriebe 14a auf ein niedriges Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, bevor die Hülse 63 zur Übertragung einer Drehbewegung in der einen oder anderen Richtung auf die Abtriebswelle verschoben wird.

Es ist zu erkennen, daß der Übertragungszug eine U-förmige Anordnung hat. Das heißt, der Übertragungszug geht von der Antriebsmaschine zum Drehmomentwandler und von dort zu einer Scheibe des stufenlos regelbaren Getriebes 14a, wobei der Drehmomentwandler und die eine Scheibe in einem Schenkel des U angeordnet sind. Der Antriebszug verläuft sodann über

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den Stegteil des U, nämlich den Kettenriemen 51 zum anderen Schenkel des U, der durch die andere Riemenscheibe und das Drehrichtungswechselgetriebe gebildet wird. Das Drehrichtungswechselgetriebe liegt unter dem Drehmomentenwandler oder der Antriebsmaschine. Dadurch wird eine außerordentlich kompakte Bauweise erzielt.

Fig. 6 zeigt die genaue Ausbildung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3. Die Kurbelwelle der Antriebsmaschine 78 treibt eine Welle 79, die durch die Scheibe 13b zum Drehmomentwandler 11b läuft und mit dem Pumpenrad 80 des Drehmomentwandlers verbunden ist. Das Turbinen- bzw. Laufrad 81 des Drehmomentwandlers ist über eine Laufrad-Auslöskupplung 82 mit einer Hohlwelle 83 verbunden, an der der unverschiebliche Teil der Scheibe 13b befestigt ist. Der andere Teil der Scheibe 13b ist auf der Welle 83 verschieblich gelagert. Die genauere Anordnung entspricht derjenigen der Fig. 4 und bedarf keiner genaueren Erläuterung.

Ein Kettenriemen 86 läuft auf den beiden Riemenscheiben 13b und 15b. Die Scheibe 15b treibt eine Welle 87, die über Lager 88 in einem Gehäuse 89 gelagert ist. Diese Welle trägt erste und zweite Zahnräder 90 und 91 ähnlich den ersten und zweiten Zahnrädern der Ausführungsform gemäß Fig. 4, und eines dieser Zahnräder kann mit der Welle 87 über die Klauenkupplung gekuppelt werden. Die Klauenkupplung weist eine mit einer Innenverzahnung versehene Hülse 92 auf, die mit kerbverzahnten Ansätzen 93 und 94 an den Zahnrädern 90 bzw. 91 in Eingriff bringbar ist. Die Zahnräder 90 und 91 kämmen mit dritten und vierten Zahnrädern, die ihrerseits das Differential und die beiden Halbwellen entsprechend der Beschreibung zu Fig. 5 antreiben. Die Anordnung gemäß Fig. 6 läßt sich noch kompakter als diejenige nach den Fig. 4 und 5 gestalten, indem die Scheibe 13b des stufenlos regelbaren Getriebes zwischen der Antriebsmaschine und dem Drehmomentenwandler angeordnet wird (anstelle

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der Anordnung des Drehmomentenwandlers zwischen der Antriebsmaschine und der Scheibe 13a in Fig. 4). Die Betriebsweise des Ausführungsbexspiels nach Fig. 6 entspricht genau derjenigen des Ausführungsbexspiels nach den Figuren 4 und 5. Bei Erreichen des Kupplungspunkts des Drehmomentwandlers kann letzterer durch Betätigung der Sperrkupplung ausgekuppelt werden.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbexspxelen findet eine Klauenkupplung mit einem Stirnradgetriebe zur Richtungsänderung und Einstellung der Neutralstellung Verwendung. Stattdessen kann erfindungsgemäß auch ein Planetengetriebe zur Richtungsänderung verwendet werden. Ein solches Planetengetriebe ist in Fig. 7 gezeigt. Das Getriebe selbst ist mit 12d bezeichnet, und die Eingangswelle zum Getriebe ist mit 100 bezeichnet. Die Eingangswelle entspricht der Welle 54 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 und wird vom stufenlos regelbaren Getriebe 14a, b der Kraftübertragungsvorrichtung getrieben.

Die Welle 100 ist einteilig mit einem Sonnenrad 101 des Planetengetriebes ausgebildet und weist an einer axialen Verlängerung einen außenverzahnten zylindrischen Abschnitt

102 auf. Der Planetenradträger 103 des Getriebes trägt eine Anzahl von Planetenrädern 104, die mit dem Sonnenrad 101 und einem Hohlrad 105 kämmen. Dem Planetenradträger

103 ist eine Bandbremse 106 zugeordnet, die bei Betätigung den Planetenradträger relativ zum Getriebegehäuse festhält. Das Hohlrad 105 ist mit einem zylindrischen Ansatz 107 verbunden, der mit einer Innenverzahnung versehen ist. Ineinandergreifende Kupplungsscheiben 108 greifen in zwei Sätzen in die Ansätze 102 und 107 ein und bilden eine Kupplung zwischen dem Hohlrad 105 und dem Sonnenrad 101. Die Kupplung ist über einen Kolben 109, der in einem Zylinder 110 geführt ist, hydraulisch betätigbar.

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Den Ausgang des Getriebes bildet eine Welle 111, die über einen Flansch 112 mit dem Hohlradansatz 107 und mit dem Hohlrad 105 verbunden ist. Die Welle 111 ist über ein Lager 113 in einer Sackbohrung 114 im linken Ende der Welle 100 gelagert. Das linke Ende der Welle 111 ist über ein Lager 115 in einem Gehäuseteil 116 gelagert. Die Welle 111 weist eine Bohrung 117 auf, in die Hydraulikmedium eingespeist werden kann, wobei ein Kanal 118 zwischen der Bohrung 117 und dem Zylinder 110 ausgebildet ist, durch den Hydraulikmedium dem Zylinder 110 zur Bewegung des Kolbens 109 und zur Betätigung der Kupplung 108 zugeführt werden kann.

Wenn sowohl die Bremse 106 als auch die Kupplung 108 gelöst sind, ist die Welle 111 von der Welle 100 getrennt, und das Drehrichtungswechselgetriebe befindet sich in seiner Neutralstellung. Wenn die Bremse 106 betätigt ist, so wird die Welle 111 entgegen der Drehrichtung der Welle 100 gedreht, wobei die Kupplung 108 gelöst ist. Wenn die Kupplung 108 im Eingriff und die Bremse 106 gelöst ist, ist das Hohlrad 105 mit dem Sonnenrad 101 verbunden, und die Welle 111 dreht aufgrund des direkten Antriebs in der gleichen Richtung wie die Welle 100. Die Betätigung der Bremse 106 und der Kupplung 108 ist mit der Betätigung einer Laufradkupplung im Drehmomentwandler entsprechend der Beschreibung in Verbindung mit den Figuren 4 und 5 synchronisiert, so daß die Antriebsmaschine vom stufenlos regelbaren mechanischen Getriebe getrennt wird, wenn das Drehrichtungswechselgetriebe zur Umkehr der Drehrichtung der Abtriebswelle verstellt wird.

Die Welle 111 trägt ein Stirnrad 119, das ein mit einem Differentialgetriebe verbundenes Ringrad 120 treibt. Das Differentialgetriebe wirkt in der in Verbindung mit Fig. beschriebenen Weise auf eine Abtriebswelle eines Kraftfahrzeugs.

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Fig. 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Friktionsantrieb des oben erwähnten Beiertyps verwendet wird, dessen Ausgangswelle koaxial zur Eingangs— welle angeordnet ist. In Fig. 8 sind dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 mit dem Index e verwendet. Bei dieser Anordnung ist jedoch die Antriebsmaschine 1Oe um eine Horizontalachse geneigt bzw. schräg gestellt angeordnet. Sie treibt den Drehmomentwandler He, der den Friktionsantrieb 14e antreibt. Die Abtriebswelle des Friktionsantriebs 14e ist koaxial mit dem Eingang angeordnet und bildet die Eingangswelle zum Drehrichtungswechselgetriebe 12e. Dieses ist so angeordnet, daß seine Ausgangswelle 16e um eine mit Abstand von der Achse der Eingangswelle zum Wechselgetriebe 12e angeordnete Achse dreht. Das Getriebe hat ähnlich den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Neutralstellung. Die Abtriebswelle 16e treibt ein Kegelrad oder ein Ringrad 17e. Es ist zu sehen, daß bei dieser Anordnung die Abtriebswelle 16e unter den Antriebsmotor 1Oe zurückgeführt werden kann, so daß eine kompakte Bauweise geschaffen wird, die noch eine flache Deckel- bzw. Haubenlinie ermöglicht. Statt einer nach vorn austretenden Abtriebswelle 16e kann diese auch in der bei 16f angegebenen Weise rückwärts geführt werden und ein Kegelrad oder Ringrad 17f treiben. Dies ermöglicht eine niedrige Haubenlinie eines Kraftfahrzeugs.

Figuren 9 und 10 veranschaulichen schematisch die Anbringung der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung an einem Kraftfahrzeug mit querliegendem Motor. Fig. 9 ist eine schematische Draufsicht, wobei die Vorderräder des Kraftfahrzeugs mit 121 und die Hinterräder mit 122 bezeichnet sind. Der Motor 123 liegt quer zur Längsachse des Kraftfahrzeugs und treibt einen Drehmomentwandler 124, der selbst wiederum die Eingangsscheibe 125 eines Riemenscheibengetriebes gemäß vorstehender Beschreibung treibt. Fig. 10 ist eine schematische Vorderansicht und zeigt, daß

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die Scheibe 125 über einen Kettenriemen 127 die Abtriebsscheibe 126 treibt. Die Abtriebsscheibe treibt über e^.n in einem Gehäuse 128 angeordnetes Drehrichtungswechselgetriebe ein ebenfalls im Gehäuse 128 angeordnetes Differentialgetriebe (Fig. 5). Das Differentialgetriebe wirkt auf die Vorderräder 121 über Konstantgeschwindigkeitsverbindungen 129, die ebenfalls in Verbindung ·/ t Fig. 5 beschrieben sind. Es ist zu sehen, daß diese Anordnung sehr kompakt baut und ausgezeichnet in ein Kraftfahrzeug mit querliegendem Motor paßt.

Claims

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · D 4300 ESSEN 1 · AM RUHRSTEIN 1 ■ TEL.: (O2 O1) 4126 87 Seite - 18 - G 828

Ansprüche

Q.' Kraftübertragungsvorrichtung mit veränderbarer Übersetzung, bei der ein von einer Antriebsmaschine getriebener hydrokinetischer drehmomentwandler und eine Abtriebswelle o.dgl. vorgesehen sind und ein in der Übersetzung stufenlos veränderbares mechanisches Getriebe und ein selektiv betätigbares Drehrichtungswechselgetriebe in Serie zwischen dem Drehmomentswandler und der Abtriebswelle angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß das stufenlos veränderbare mechanische Getriebe (14a; 14b; 14e) von dem Drehmomentwandler (11a; lib; lie) direkt getrieben ist und seinerseits die Abtriebswelle (16a; 16b; 16e, 16f) über das Drehrichtungswechselgetriebe (12a; 12b; 12e) antreibt und daß das Drehrichtungswechselgetriebe eine Neutralstellung hat, in der die Abtriebswelle vom stufenlos veränderbaren mechanischen Getriebe getrennt ist»
2. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der dem Drehmomentwandler eine Kupplungsvorrichtung zugeordnet ist, die zum Unterbrechen der Antriebs verbindung über den Drehmomentwandler selektiv betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine sowohl dem Drehrichtungswechselgetriebe (12a) als auch der Kupplungsvorrichtung (31 ... 34) zugeordnete Steuereinrichtung (76) vorgesehen ist, die bei Betätigung eine Drehrichtungsumkehr der Abtriebswelle (16a) über das Drehrichtungswechselgetriebe und gleichzeitig unter Betätigung der Kupplungsvorrichtung eine Unterbrechung der Antriebsverbindung am Drehmomentwandler (lla) bewirkt.

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3. Kraftubertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das veränderbare mechanische Getriebe als an sich bekanntes Riemenscheibengetriebe (14a; 14b) ausgebildet isjt, bei dom βΊη Riemen oder eine Kette {51; 86) über zwei auf parallelen Achse drehbare Scheiben (13a, 15a; 13b, 15b) läuft, wobei die wirkenden Radien an wenigstens einer drehbaren Scheibe zur stufenlosen Änderung der Übersetzung änderbar sind.
4. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der eine der parallelen Achsen ait der Abtriebswelle des Drehmoinentwandlers zusammenfällt und der Übertragungszug der Kraftübertragungsvorrichtung einen U- oder Z-förtnigen Verlauf hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentwandler (lla; lib) und eine drehbare Scheibe (13a; 13b) des Riemenscheibengetriebes (14a; 14b) in einen Schenkel und die andere drehbare Scheibe (15a; 15b) des Riemenscheibengetriebes und das Drehrichtungswechselgetriebe (12a; 12b) im anderen Schenkel des U- oder Z—föraigen Übertragungszugs angeordnet sind.
5« Kraftübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehrichtungswechselgetriebe als an sich bekanntes dreikoroponentiges Planetengetriebe (12d) ausgebildet ist, daß zwischen zwei Getriebekomponenten (101, 105) eine Kupplung (108) angeordnet ist, die bei Betätigung einen Abtrieb in einer Drehrichtung bewirkt, und daß eine auf die dritte Getriebekomponente (103) wirkende Brease (106) vorgesehen ist, die bei Betätigung einen Abtrieb in der anderen Drehrichtung bewirkt.
6. Kraftübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehrichtungswechselgetriebe (12a) eine Klauenkupplung (59 ... 64) aufweist, die zum Einstellen der Neutralstellung, bei der die Abtriebsseite von der Antriebsseite getrennt ist, sowie der beiden Drehrichtungen der Abtriebswelle (16a) betätigbar ist.

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7. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehrichtungswechselgetriebe (12a) eine erste Welle (54) mit auf dieser drehbar gelagerten ersten und zweiten Zahnrädern (55, 56), die über die Klauenkupplung (59 ... 64) mit der ersten Welle selektiv kuppelbar sind, und eine die Abtriebswelle (16a) bildende zweite Welle aufweist, auf der ein drittes (68) und ein viertes (69) Zahnrad befestigt sind, wobei das erste Zahnrad (55) mit dem dritten Zahnrad (68) und das zweite Zahnrad (56) über ein Zwischenzahnrad (70) mit dem vierten Zahnrad (69) kämmt.
8. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Welle (54) eine mit Außenverzahnung versehene Muffe (61) befestigt ist, auf der eine innenverzahnte Hülse (63) derart verschieblich gelagert ist, daß sie in einer ersten Stellung sowohl mit der Muffe (61) als auch mit einer Außenverzahnung (59) am ersten Zahnrad (55), in einer zweiten Stellung mit der Muffe und einer Außenverzahnung (60) am zweiten Zahnrad (56) und in einer NeutraIsteilung unter Unterbrechung des Übertragungszugs weder mit dem ersten noch mit dem zweiten Zahnrad in Eingriff steht, und daß die Klauenkupplung durch die Muffe (61), die Hülse (63) und die Außenverzahnungen (59, 60) gebildet ist.
9. Kraftübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4, 6, 7 und 8 in Kombination mit einer den Drehmomentwandler direkt treibenden Antriebsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentwandler (lla) in an sich bekannter Weise Seite an Seite zwischen der Antriebsmaschine (10a) und einer Scheibe (13a) des Riemenscheibentriebs (14a) angeordnet ist.
10. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 9 in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (10a) der Kraftfahrzeugmotor ist und die Abtriebswelle (16a) über ein Differential (71) zwei Fahrzeugrüder treibt.

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11. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie in an sich bekannter Weise quer zur Längsachse des Kraftfahrzeugs angebracht ist (Fig. 9, 10).

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