DE2944928A1 - Motor-getriebeanordnung fuer fahrzeuge, insbesondere personenkraftfahrzeuge - Google Patents
Motor-getriebeanordnung fuer fahrzeuge, insbesondere personenkraftfahrzeugeInfo
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Description
29U928 VOLKSWAGENWERK
51ΘΌ Wolfsburg
Unsere Zeichen: K 2803
17O2pt-we-jä
17O2pt-we-jä
Motor-Getriebeanordnung für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Motor-Getriebeanordnung für Fahrzeuge,
insbesondere Personenkraftfahrzeuge, mit einem stufenlosen
mechanischen Umschlingungsgetriebe (Zugorgangetriebe).
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,
eine möglichst kompakte und einfache Motor-Getriebeanordnung zu schaffen, die eine stufenlos regelbare Änderung der Übersetzung auch bei
kleineren und weniger komfortabel ausgerüsteten Kraftfahrzeugen ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß der
den Antriebskegel scheiben des Umschlingungsgetriebeε über eine Treinkupplung
vorgeschaltete Motor in an sich bekannter Weise quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet ist und daß den Abtriebskegelscheiben des
Umschlingungsgetriebes ein als Achsübersetzungs- und Wendegetriebe ausgebildetes,
aus einem ein Sonnenrad, ein Ringrad und Planetenräder aufweisenden Planetensatz bestehendes Planetengetriebe nachgeschaltet ist,
130024/00U
öes Aufsichtsrats O.^f Hvinr η. ·ι: '.'--.zrt: '.■ 'i ■ τ . .'. ■: rt- ■ .~c~ -c: GrItNcC '■·'.. SttcB' ■ PiC. Dr. ier pol. fcieSricJ-. Tnomte
"•-j L --zur
Sitz dei Gesellschefi Wc!'sbi:ic AmtsaeiicM Woltsbutg HRB 215
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dessen Ausgang mit dem Eingang eines konzentrisch angeordneten Ausgleichgetriebes verbindbar ist. Zwar ist es schon an sich bekannt,
die Antriebsmotoren bei Fahrzeugen, insbesondere bei kleineren frontgetriebenen Kraftfahrzeugen, in Querbauweise anzuordnen. Der wesentliche Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht jedoch darin, einen
solchen quer eingebauten Motor in Kombination mit einem ebenfalls bekannten Umschlingungsgetriebe und einem nachgeschalteten einfachen
Planetengetriebe einzusetzen, wobei das aus einem Sonnenrad, einem
Ringrad und einer Anzahl von Planetenrädern bestehende Planetengetriebe die Achsübersetzung und gleichzeitig die Drehrichtungsumkehr besorgt. Vorteilhaft an einer solchen Anordnung ist zunächst die Tatsache, daß nur zwei Hauptdrehzentren vorhanden sind, nämlich die Kurbelwelle mit der Trennkupplung und den Antriebskegelscheiben auf der einen und die Abtriebskegelscheiben mit dem Planetengetriebe, dem Ausgleichgetriebe und den Gelenkwellen zu den Antriebsrädern auf der anderen Seite. So ergeben sich Vorteile für Bauaufwand und Übertragungsverluste. Dabei dient das zum Beispiel aus einer Kette oder einem
Keilriemen bestehende Zugorgan des Umschlingungsgetriebes zugleich als Übertragungsglied von dem einen auf das andere Drehzentrum und ermöglicht
durch freie Wahl seiner Länge eine einfache Variation des Achsabstandes.
Durch die Möglichkeit, bei dem Umschlingungsgetriebe eine Vorunter
setzung, beispielsweise im Bereich zwischen 1 : 1 bis 1,3 s 1, vor zugsweise 1,23 : 1» vorzusehen, kann die Achsübersetzung am Planeten
getriebe verringert werden und darüberhinaus gleichzeitig genügend radialer Bauraum für die Durchführung der einen Achswelle durch das
Drehzentrum der achsseitigen Kegelscheiben des Umschlingungsgetriebes geschaffen werden. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es weiter
hin, den axialen Abstand zwischen der Flanschebene des Antriebsmotors und dem Abtriebsgelenk auf der Seite der durch die Abtriebskegelschei
ben geführten Achswelle verhältnismäßig kurz zu halten, was den baulichen Anforderungen,insbesondere
bei kleineren Kraftfahrzeugen, sehr entgegenkommt. Insgesamt gesehen läßt sich damit also eine Motor-Getriebeanordnung
aufbauen, die auch für kleinere Fahrzeuge den Komfort eines automatischen Getriebes bei geringem Bau- und Kostenaufwand bietet.
Gemäß der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Sonnenrad
des Planetengetriebes über eine konzentrisch zu einer Abtriebswelle
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des Ausgleichgetriebes angeordnete Hohlwelle mit den Abtriebskegelrädern
des Umschlingungsgetriebes verbunden ist und daß ein den Eingang
des Ausgleichgetriebes bildendes Antriebsrad über eine erste schaltbare Kupplungsvorrichtung wahlweise mit dem Planetenträger oder
dem Ringrad des Planetengetriebes verbindbar ist und daß darüberhinaus
eine zweite schaltbare Kupplungsvorrichtung vorgesehen ist, die wahlweise das Ringrad oder den Planetenträger mit dem feststehenden
Gehäuse verbindet. Auf diese Weise können der Planetenträger und das Ringrad jeweils wechselseitig mit dem Abtrieb oder dem Gehäuse verbunden
werden, so daß in einem Fall der Vorwärtsfahrbetrieb und im anderen
Fall der Rückwärtsfahrbetrieb eingeschaltet ist. Sa eine solche Umschaltung
von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrbetrieb zweckmäßigerweise nur im Stillstand erfolgt, reichen im einfachsten Fall unsynchronisierte
schaltbare Mitnehmerverzahnungen in Form von Schiebemuffen aus. Voraussetzung dafür ist die Anordnung einer echten Trennkupplung hinter
dem Motor. Mit Mehraufwand können aber auch zwecks Erreichung eines größeren Schaltkomforts, das heißt zum Umschalten bei kleiner Bestgeschwindigkeit
oder Restmoment, synchronisierte Schaltkupplungen sowie Lamellenkupplungen oder dergleichen eingesetzt werden. In einer Mittelstellung
der Kupplungsvorrichtungen kann eine Leerlaufstellung
verwirklicht werden und bei einander entgegengesetzter Betätigung derart, daß die beiden Kupplungsvorrichtungen jeweils an dem gleichen
Element des Planetengetriebes angreifen, wird eine mechanische Parksperre erreicht.
Eine weitere Möglichkeit der Ausführung besteht darin, daß die erste
Kupplungsvorrichtung eine das Antriebsrad des Ausgleichgetriebes im Rückwärtsfahrbetrieb mit dem Ringrad des Planetengetriebes verbindende
Schiebemuffe sowie eine hilfskraftbetätigte zweite Trennkupplung zur Verbindung des Antriebsrades mit dem Planetenträger im Yorwärtsfahrbe
trieb aufweist. Mit einer derartigen Ausbildung der ersten Kupplungsvorrichtung ist es möglich, im Schubbetrieb und im Leerlauf des Fahrzeugs
durch selbsttätiges Ausrücken der zweiten Trennkupplung einen energiesparenden Freilaufbetrieb zu verwirklichen.
Ein weiteres wesentliches und zweckmäßiges Merkmal der Erfindung besteht
darin,daß die zwischai dem Motor und dem Umschlingsungsgetriebe angeordnete
erste Trennkupplung als selbsttätige Anfahrkupplung ausgebildet
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ist, damit nicht nur beim Verändern des Übersetzungsverhältnisses,
sondern auch beim Anfahren eine Kupplungsbetätigung nicht mehr erforderlich ist.
In der Zeichnung sind Ausftlhrungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
die im folgenden näher erläutert werden. Dabei zeigen in schematischer
Sarstellungsweise
Figur 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Motor-Getriebeanordnung, bei der die dem Planetengetriebe zugeordneten
Kupplungsvorrichtungen als mechanische Schiebemuffen ausgebildet sind, und
Figur 2 eine Darstellung des Planetengetriebeteils, bei der die
erste Kupplungsvorrichtung aus einer Schiebemuffe und
einer hilfskraftbetätigten Trennkupplung besteht.
In der Figur 1 der Zeichnung ist mit 1 ein beispielsweise vierzylindriger Hubkolbenmotor als Antriebsmotor angedeutet, dessen Kurbelwelle 2
über eine erste Trennkupplung 3 mit den Antriebskegelscheiben 5» 6 eines
Umschlingungsgetriebes 4 verbindbar ist. Mit 7 ist das aus einem Keilriemen oder einer Kette bestehende Zugorgan bezeichnet, das die übertragung des Drehmomentes auf die Abtriebskegelscheiben 9» 10 des Umschlingungsgetriebe s 4 bewirkt. Mit 8 ist der beispielsweise hydraulisch
arbeitende Stellmotor zur gegenseitigen Verstellung der Kegelscheiben der Antriebskegelscheibenpaare 5» 6 bezeichnet, während 11 den dem Abtriebskegelscheibenpaar 9» 10 zugeordneten hydraulischen Stellmotor darstellt.
Mit 12 ist ein dem Umschlingungsgetriebe 4 nachgeschaltetes, aus einem
einfachen Planetensatz bestehendes Planetengetriebe bezeichnet, das als Achsübersetzungs- und Wendegetriebe ausgebildet ist. Zu diesem Zweck ist
ein Sonnenrad 13 des Planetengetriebes 12 über eine Hohlwelle 14 mit
den Abtriebskegelscheiben 9 t10 des Umschlingungsgetriebes verbunden.
Dieses Sonnenrad 13 kämmt mit Planetecrädern 15t die auf einem Planetenträger 16 gelagert sind und die ihrerseits mit einem innenverzahnten
Ringrad 17 im Eingriff stehen. Mit 18 ist eine in dem hier gezeigten
Ausführungsbeispiel als einfache Klauenkupplung ausgebildete erste
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Kupplungsvorrichtung bezeichnet, die ein Antriebsrad 21 eines nachgeschalteten Ausgleichgetriebes 20 entweder mit dem Planetenträger 16
oder dem Ringfad 17 des Planetengetriebes 12 verbindet. Eine zweite,
hier ebenfalls als Schiebemuffe ausgebildete Kupplungsvorrichtung 19 dient dazu, das Singrad 17 oder den Planetenträger 16 mit dem feststehenden Gehäuse 33 zu verbinden.
Aue dem Ausgleichgetriebe 20 führen Achswellen 22 und 23 heraus, die
über Gelenke 24 und 26 mit den zu den jeweiligen Bädern führenden Gelenkwellen 25 und 27 verbunden sind.
Zur Versorgung der hydraulischen Verstellglieder, beispielsweise der
Verstellglieder 8 und 11 für die Antriebs- und Abtriebskegelscheiben
des Umschlingungsgetriebes 4» ist eine hydraulische Pumpe 29 vorgesehen, die über eine Welle 28 direkt von der Kurbelwelle 2 angetrieben
wird. In dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die Welle 28 zentral durch die Antriebskegelräder 5 und 6 des Umschlingungsgetriebe s 4 sowie durch die als Hohlwelle 30 ausgebildete Verbindung der Antriebskegelräder 5>6 mit der Mitnehmerscheibe 31 der ersten
Trennkupplung 3 und ist unmittelbar mit der von der Kurbelwelle 2 angetriebenen Kupplungs- oder Schwungscheibe 32 verbunden.
Zur Betätigung der ersten Schiebemuffe 18, die in einem Lager 41 am
Antriebsrad 21 gleitend geführt ist, ist eine Schaltgabel 39 vorgesehen, in die ein Schalthebel 40 eingreift. Die Betätigung der zweiten
Schaltmuffe 19 ist insofern einfacher zu realisieren, als diese in einem Lager 43 des feststehenden Gehäuses 33 gleitend geführt ist und
mit einem Schalthebel 42 fest verbunden ist. Bei der in der Zeichnung gezeigten Stellung ist der Vorwärtsfahrbetrieb eingeschaltet, bei den
das Ringrad 17 über die Schaltmuffe 19 fest mit dem Gehäuse 33 verbunden ist, während der Planetenträger 16 über die Schaltmuffe 18 mit den
Antriebsrad 21 des Ausgleichgetriebes 20 drehfest verbunden ist. Ausgehend von dieser Schaltstellung ergibt sich beim Verstellen des Schalthebels 40 und 42 in der Zeichnung nach links zunächst eine der Leerlaufstellung entsprechende Hittelstellung in der die Schaltmuffen die Schalt·
glieder des Planetengetriebes völlig freigeben. Bei einer weiteren Ver-
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stellung nach linke verbindet dann die Schaltmuffe 18 das Antriebsrad 21 des Ausgleichgetriebes 20 mit dem Hingrad 17 des Planetengetriebe s 12,während die zweite Schaltmuffe 19 den Planetonträger 16
durch verbindung mit dem Gehäuse festlegt. Dies ergibt den Rückwärtsbetrieb des Fahrzeugs. Während zum Einschalten des Vorwärts- bzw.
des Rückwärtsfahrbetriebes die beiden Schalthebel 40 und 42 jeweils
in der gleichen Richtung betätigt wurden, kann durch einander entgegengesetzte Betätigung der Schalthebel eine Parksperre dadurch erreicht werden, daß die beiden Schaltmuffen jeweils an dem gleichen
Element des Planetengetriebes angreifen und auf diese Weise das Antriebsrad 21 und mit diesem die daran angeschlossenen Antriebsräder
des Fahrzeugs entweder über den Planetenträger oder über das Singrad
des Planetengetriebes direkt mit dem Gehäuse verbinden«
Wenn, wie dies in der Figur 1 der Zeichnung angedeutet ist, die Schiebemuffen als unsynchronisierte, schaltbare Mitnehmerverzahnungen ausgebildet sind, dann muß zum Umschalten vom Vorwärts- in den Rückwärtsfahrbetrieb das Fahrzeug zum Stand kommen. Mit einigem Mehraufwand
könnte nun der Schaltkomfort dadurch verbessert werden, daß synchronisierte Kupplungen bzw. Bremsen zum Einsatz kommen. So ist in der Figur 2 eine Ausführung gezeigt, bei der die Schiebemuffe 18* nur bei
der Einschaltung des Rückwärtsfahrbetriebes und gegebenenfalls bei der
Zuschaltung einer Parksperre zum Einsatz kommt, indem dann das Antriebsrad 21 des Ausgleichgetriebes 20 mit dem Ringrad 17 des Planet enge tr iebes 12 verbunden wird. Im Vorwärtsfahrbetrieb dagegen wird eine hilfskraftbetätigte, das heißt zum Beispiel ölhydraulische Lamellenkupplung
35 verwendet, die das Antriebsrad 21 mit einem Steg 34 des Planetenträgers 16 verbindet. Eine derartige, von einem Steuerglied 37 über eine
Leitung 36 in Abhängigkeit von der Stellung eines Schalthebels 38 mit
Srucköl beaufschlagbare Kupplung würde einen relativ verbrauchsgünstigen Freilaufbetrieb, nämlich durch öffnen der Kupplung 35? beispielsweise im Schub des Fahrzeugs, ermöglichen. Selbstverständlich könnte
ein Freilaufbetrieb auch durch entsprechende Aufsteuerung der Trennkupplung 3 erreicht werden, jedoch würden in diesem Fall von den drehenden Rädern auch das Planetengetriebe und das Umschlingungsgetriebe
mit den ihnen anhaftenden Verlusten angetrieben werden. Eine weitere Freilauf-Variante könnte darin bestehen, eine besonderefhilfskraftbetätigte Trennkupplung in dem durch die Hohlwelle 14 gebildeten Getrie-
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beantriebszweig unterzubringen. Diese Anordnung hatte den Torteil,
nur die vor der Antriebsachse auftretenden Drehmomente übertragen zu müssen.
Die in der Figur 2 angedeutete Lamellenkupplung 35 könnte nun so
ausgebildet sein, daß sie von dem über die Leitung 36 zugeführten
Öldruck im Fahrbetrieb durchgekuppelt ist, oder aber auch so, daß sie mittels Tellerfedern geschlossen und nur für den Bückwärtsgang
und den Leerlaufbetrieb durch Öldruck geöffnet wird. Im letzteren Fall kann die Lamellenkupplung 35 auch für die Einstellung einer
Parksperre herangezogen werden, wobei die zweite Schiebeauffe 19
dann so betätigt werden müßte, daß sie den Planetenträger 16 mit den
Gehäuse 33 verbindet. Im anderen Fall kann eine Parksperre nur dadurch verwirklicht werden, daß die Schiebemuffen 18* und 19 an des
Ringrad 17 des Planetengetriebes 12 angreifen.
Die Steuerung des Umschlingungsgetriebes 4 ist an sich bekannte Technologie und kann beispielsweise mit hydraulischen oder mechanischen
Mitteln bewirkt werden, wobei die Anpressung der Kegelräder an den Keilriemen oder die Kette 7 so gesteuert wird, daß der Virkungsrad
des Kettenwandlers optimiert wird.
Vie oben bereits erwäht wurde, kann die Trennkupplung 3 auch als
elektronisch gesteuerte Anfahrkupplung ausgebildet sein, um so den Fahrzeugführer von der Notwendigkeit zu befreien, das Anfahren durch
entsprechende Betätigung der Kupplung zu bewirken. Solche elektronischen Anfahrkupplungen, die beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch
betätigt werden, sind beispielsweise in den Patentanmeldungen P 28 33
und P 29 27 173 vorgeschlagen worden. Dabei kann eine solche Anfahrkupplung so ausgebildet sein, daß diese ebenso wie die als Freilaufkupplung verwendbare Lamellenkupplung 35 bei bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise bei längeren Bergabfahrten, auch bei Motorschub geschlossen bleibt.
Abschließend soll darauf hingewiesen werden, daß grundsätzlich eine
solchen Anfahrkupplung auch auf der Abtriebsseite angeordnet sein kann. In diesem Fall könnte eine günstigere Lage im Hinblick auf die Ver-
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wendung dieser Kupplung zugleich als Freilaufkupplung erreicht «erden.
Auch konnte dadurch der bei Qneranordnungen des Mbtor-Cetriebe-Aggregates als kritisch anzusehende Abstand des Motorflansohes von dem
Achswellengelenk noch kurzer werden. Hierbei wurde sich jedoch fur
die Anfahrkupplung ein höheres Drehmoment ergeben, da zu dem Drehmoment der Kurbelwelle auch noch die Drehmomente der An- und Abtriebs»
kegelscheiben hinzugerechnet werden müßten. Auch könnten die Antriebs«
kegelscheiben als Schwungmassen ausgebildet sein, um den üngleichförmigkeitsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.
Ss sei auch noch bemerkt, daß grundsätzlich anstelle der Trennkupplung
ein an sich bekannter hydrodynamischer Wandler oder «ine Fliehkraftkupplung eingesetzt werden können.
Insgesamt gesehen wird durch die von der Erfindung vorgeschlagene Motor-Getriebeanordnung eine sehr kompakte und einfache Bauweise erreicht, die den Einsatz automatischer Getriebe auch für kleinere Fahrzeuge mit quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordneten Motoren ermöglicht. Dabei sollte die zwischen Motor und Getriebe angeordnete Trennkupplung als selbsttätig gesteuerte Anfahrkupplung ausgebildet sein.
Alternativ könnte diese Kupplung aber auch durch eine hydrodynamische
Kupplung oder einen hydrodynamischen Wandler, gegebenenfalls mit einer Überbrückungskupplung realisiert werden.
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JlI-
L e e r s e i t e
Claims (9)
1.) Motor-Getriebeanordnung für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge,
mit einem stufenlosen mechanischen Umschlingungsgetriebe (Zugorgangetriebe), dadurch gekennzeichnet, daß
der den Antriebskegel scheiben (5, 6) des Umschlingungsgetriebes (4) über eine Trennkupplung (3) vorgeschaltete Motor (1) in
an sich bekannter Weise quer zur Fahrzeuglängsrichtung ange- * ;-
ordnet ist und daß den Abtriebskegelscheiben (9, 10) des umschlingungsgetriebes
ein als·Achsübersetzungs- und Wendegetriebe ausgebildetes, aus einem ein Sonnenrad, ein Ringrad und Planetenräder
aufweisenden Planetensatz bestehendes Planetengetriebe (12) nachgeschaltet ist, dessen Ausgang (i6, 17) mit dem Eingang
(21) eines konzentrisch angeordneten Auegleichgetriebes (20) verbindbar ist.
2. Motor-Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Sonnenrad (13) des Planetengetriebes (12) über eine konzentrisch
zu einer Abtriebswelle (22) des Ausgleichgetriebes (20) angeordnete Hohlwelle (14) mit den Abtriebskegelrädern (9t 10)
des Umschlingungsgetriebes (4) verbunden ist und daß ein den Eingang des Ausgleichgetriebes bildendes Antriebsrad (21) über
eine erste schaltbare Kupplungsvorrichtung (18) wahlweise mit ;.
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INSPECTED ^
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Hins fc^ncjLr, S.tr d»r &«jeiiichalt Wolliburg Amltgeficht Wolltburg HRB
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dem Planetenträger (i6) oder dem Ringrad (17) des Planetengetriebes
verbindbar ist.
3. Motor-Getriebeanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite schaltbare Kupplungsvorrichtung 09)
vorgesehen ist, die wahlweise das Ringrad (17) oder den Planetenträger
(16) mit dem feststehenden Gehäuse (33) verbindet.
4. Motor-Getriebeanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet,
daß zur Einschaltung des Vorwärtsfahrbetriebs das Antriebsrad (21) des Ausgleichgetriebes (20) durch die erste Kupplungsvorrichtung
(18) mit dem Planetenträger (i6) des Planetengetriebes
(12) und das Ringrad (17) durch die zweite Kupplungsvorrichtung
(19) mit dem Getriebegehäuse (33) und zur Einschaltung des
Rückwärtsfahrbetriebes das Antriebsrad mit dem Ringrad und der Planetenträger mit dem Getriebegehäuse verbindbar sind,
5. Motor-Getriebeanordnung nach Anspruch 4t dadurch gekennzeichnet, daß
zur Einschaltung einer Parksperre die beiden Kupplungsvorrichtungen (1 θ, 19) jeweils an dem gleichen Element (16, 17) des Planetengetriebes
(12) angreifen.
6. Motor-Getriebeanordnung nach den Ansprüchen 4 oder 5t dadurch gekennzeichnet,
daß die schaltbaren Kupplungsvorrichtungen (18, 19) durch in Mitnehmerverzahnungen eingreifende Schiebemuffen gebildet
sind.
7. Motor-Getriebeanordnung nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Kupplungsvorrichtung eine das Antriebsrad (21) des Ausgleichgetriebes (20) im Rüokuirbsfahrbetrieb mit dem Ringrad (17)
des Planetengetriebes verbindende Schiebemuffe (I81) sowie eine
hilfskraftbetätigte zweite Trennkupplung (35) zur Verbindung des
Antriebsrades mit dem Planetenträger (16) im Vorwärtsfahrbetrieb
aufweist.
13002A/0044
8. Motor-Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zwischen dem Motor (i) und dem Umschlingungsgetriebe (4) angeordnete erste Trennkupplung (3) als selbsttätige Anfahrkupplung ausgebildet ist.
9. Motor-Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Umschlingungsgetriebe (4) eine Drehzahlvoruntersetzung im
Bereich zwischen 1:1 und 1,3 : 1, vorzugsweise 1,25 * 1« aufweist.
130024/OOU
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