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Getriebeanordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Getriebeanordnung
für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, gemaß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Stufenlos einstellbare Kegelscheibenumschlingungsgetriebe haben offenbar
die Tendenz, in Zukunft eine breitere Verwendung im Kraftfahrzeugbau zu erreichen.
Dabei führt der neuerdings vorgesehene Ersatz des Reibriemengetriebes durch ein
Reibkettentrieb zur Erhöhung der Lebensdauer und zur Verbesserung aller Qualitäten
derartiger Getriebe. Trotz einer Reihe von Vorteilen, die diese Kegelscheibenumschlingungsgetrlebe
aufweisen, sind jedoch auch einige Nachteile vorhanden, von denen in folgenden die
wichtigsten aufgezähl- werden sollen: 1. Die"Spreizzng", das heißt das Verhältnis
der größten zur kleinsten Übersetzung des Getriebes1 ist bei diesen Getrieben im
allgemeinen nicht sehr groß; sie übersteigt den Wert t nur in seltenen Fällen.
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2. lebensdauer und Wirkungsgrad dieser Gteriebe ist im Vergleich zu
Zahnradgetrieben relativ niedrig.
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3. Die zu übertragende Leistung ist begrenzt.
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Um eine Erweiterung der Spreizung zu erreichen, ist es auch schon
bekannt, dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ein Getriebe mit konstanter übersetzung
parallel zu schalten und diese beiden Getriebezweige wahlweise durch Einrücken entsprechender
Kupplungen zuzuschalten. So ist beispielsweise aus der DE-OS 29 28 191 eine Getriebeanordnung
bekannt, bei der zum Zwecke des Anfahrens des Fahrzeugs ein derartiges, beispielsweise
durch einen Kettentrieb gebildetes Konstantübersetzungsgetriebe zugeschaltet wird,
ds s ein größeres übersetzungsverhältnis aufweist als das Kegelsoheibenumschlingungsgetriebe
in seiner Extremstellung erreichen kann. Aus der europäischen Patentanmeldung 44
87 ist weiter ein Getriebe bekannt, bei dem ein dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
parallel geschaltetes Zahnradgetriebe zur Darstellung eines Dauerfahrganges mit
einer sehr kurzen Übersetzung herangezogen wird.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, eine
Getriebeanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen,
das sowohl für Anfahr- als auch für Dauerfahrazwekke geeignet ist und dabei eine
wesentliche Vergößerung der Spreizung und der Lebensdauer des Getriebes ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs
1 Erfindungsgemäß wird also das Achsuntersetzungsgetriebe als Planetengetriebe ausgebildet,
das durch entsprechen. zugeordnete Schaltglieder so gesteuert werden kann, daß es
in dem eine Fal eine Getriebeuntersetzung realisiert und in dem anderen Fall durch
verblockung seiner Getriebeglieder mit der Übersetzung 1 umläuft. Auf diese Weise
lassen sich unterschiedliche Gesamtübersetzungen der Getriebeanordnung versirklichen,
die insbesondere bei der Zusohaltung des Konstantübersetzungsgetriebes in dem einen
Fall einen Anfahrgang mit hoher übersetzung und in dem anderen Fall einen Dauerfahrgang
mit sehr kurzer Ubersetzung zur Verfügung stellt.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß
den Unteransprüchen und werden im Zusammenhang mit der nachfolgenden
Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung naher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt drei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
in schematischer Darstellung, wobei in den einzelnen Figuren der Zeichnung jeweils
gleiche oder gleichartige bauteile mit den gleichen, gegebenenfalls mit einem Strich
versehenen Bezugszeichen versehen wurden.
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So ist jeweils mit 1 ein dem Fahrzeug zugeordneter, beispielsweise
aus einer Hubkolben-Kurbelwellenmaschine bestehender Antriebs-O-tor, mit 2 ein nachgeschaltetes,
aus einem Kegelscheibernschlingungsgetriebe bestehendes stufenlos verstellbares
Getriebe, mit 3 ein parallel dazu angeordnetes Konstantübersetzungsgetriehbe, mit
4 ein durch ein Planetengetriebe gebildetes Achsuntersetzungsgetriebe, mit 5 ein
Ausgleichgetriebe und mit 6 schließlich ein Wendegetriebe bezeichnet. 7 stellt eine
Kurbelwelle des Antriebsmotors 1 dar, die mit der Eingangswelle 14 des Getriebes
starr verbunden ist und über eine mit 8 bezeichnete erste Kupplung K1 mit dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
2 und über eine mit 16 bezeichnete zweite Kupplung K2 mit dem Konstantübersetzungsgetriebe
3 verbindbar ist.
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Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 2 weist zwei hegelsche-enpaare
auf, von denen das erste die auf der Getriebeeingangswelle 14 drehfest gehaltenen
Kegelsoheiben 9 und 10 aufweist, « hrend das zweite die mit der Getriebeabtriebswelle
15 verbundenen Kegelscheiben 11 und 12 enthält. Von diesen Kegelscheibenpaaren ist
teils eine Xegelscheibe, nämlich die KegelscheibenlO und 12, in entgegengesetzter
Richtung axial hydraulisch verstellbar. Durch diese Axialverstellung der Kegelscheiben
wird der Wirkdurchmesser der zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren als Zugorgan
angeordneten endlosen Ricbkette 13 und damit das Übersetzungsverhältnis des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes
stufenlos verndert.
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Das Konstantübersetzungsgetriebe e besteht demgegenüber aus einem
mit der Getriebeeingangs~tille 14 verbindbaren ersten Zahnrad 22,
einem
mit diesem kämmenden Zwischenrad 23 und einem mit der Getriebeabtriebswelle 15 verbindbaren
zweiten Zahnrad 24. Bei der Ausführung nach der Figur 1 erfolgt die Verbindung des
ersten Zahnrades 22 dieses Xonstantbersetzungsgetriebes 3 mit der Getriebeeingangswelle
14 über eine mit 16 bezeichnete Kupplung K2, bei deren Einrücken das mit 6 bezeichnete
Wende-Planetengetrlebe verblockt wird. Diese Kupplung verbindet nämlich ein auf
der Getriebeeingangswelle 14 gehaltenes Sonnenrad 17, das mit ersten, auf einem
Planetenträger 21 gelagerten Planetenrädern 18 kämmt, mit einem Ringrad 20, das
mit zweiten auf dem Planetenträger 21 gelagerten Planetenrädern 19 im Eingriff steht.
Die ersten und zweiten Planetenräder 18 und 19 kämmen ihrerseits miteinander und
der als Abtrieb wirkende Planetenträger 21 ist direkt starr mit dem ersten Zahnrad
22 des Konstantübersetzungsgetriebes 3 verbunden.
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Das mit 4 insgesamt bezeichnete Achsuntersetzungsgetriebe ist eSenfalls
als Planetengetriebe ausgebildet und weist ein auf der Getriebeabtriebswelle 15
befestigtes Sonnenrad 25 auf, das mit ersten, auf einem Planetenträger 29 gelagerten
Planetenrädern 26 in Singriff steht. Ein zweiter, ebenfalls auf dem Planetenträger
29 gelagerter Satz von Planetenrädern 27 ist mit den ersten Planetenrädern 26 starr
verbunden und kämmt mit einem Ringrad 28, das über eine mit 30 bezeichnete Kupplung
K3 direkt mit der Getriebeausgangswelle 15 und dadurch mit dem Sonnenrad 25 verbindbar
ist.
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Darüberhinaus ist eine mit 31 bezeichnete Bremse B2 vorgesehen, die
am Außenumfang des Ringrades 28 angreift und dieses bei Be-» >tigung mit de Gehäuse
verbindet, also festlegt. Der Abtrieb des Achsuntersetzungsgetriebes 4 erfolgt über
den Planetenträger 29 zu dem in der Figur 1 der Zeichnung als Stirnradplanetengetriebe
ausgebildeten Differential 5. Aus dem Differential 5 führen Halbwellen 32 und 33
nach beiden Seiten heraus zu Antriebsgelenken 34 und 35, an denen zu den angetriebenen
Rädern fahrende Gelenkwellen 36 und 37 angelenkt sind.
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Mit 38 ist eine Bremse B1 bezeichnet, die das Ringrad 20 des Wendegetriebes
6 zur Realisierung eines Rückwärtsganges festlegen kann,
während
39 eine von der Getriebeeingangswelle 14 und damit von der Kurbelwelle 7 angetriebene
Pumpe zur Bereitstellung des hydraulischen Druckmittels zur Betätigung der dem Getriebe
zugeordneten Schaltglieder sowie der axial verstellbaren Kegelscheiben des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes
2 liefert.
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Mit 40 ist schließlich noch eine mechanische Klinke El zur Festlegung
des Planetenträgers 29 des Ächsuntersetzungsgetriebes 4 bezeichnet, mit deren Hilfe
die Parkstellung des dargestellten Getriebes realisiert werden kann.
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Mit der in der Figur 1 der Zeichnung gezeigten Getriebeanorinung lassen
sich nun durch entsprechende Betätigung der durch die drei Kupplungen E1, K2 und
K3 sowie zwei Bremsen 31 und B2 und die Sperrklinke 40 gebildeten Schaltglieder
verschiedene den unterschiedlichen Betriebsanforderungen gerecht werdende Fahrstufen
realisieren, die in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben sind. Dabei ist durch
"x" der jeweils eingerück Zustand der Schaltglieder angegeben und auf der rechten
Seite der Tabelle noch die in diesem Betriebszustand realisierte Gesamtübersetzung
i sowie der dabei erreichte Wirkungsgrad Q angegeben.
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Tabelle 1
| f |
| Schaltzustand der |
| chaltglieder tibersetzung und Wirkungs- |
| Ubersetzung und Wirkungs- |
| Eetriebszustarnd grad |
| K2jK3 X1 1 2 |
| (4 60) (8) 4 b1J hQ |
| (s o a7) 60 |
| rrfanren (mit dem i = ik (1-i) = 12 ; |
| onstantüber-x x |
| :;c- ; znnget ri eDe =TI |
| t mit di i i=( x0)(ä)&1)C)=; |
| set C;IT. 6 |
| hr i-( 1 E C h e cra. |
| c-e sche ibeni::'- r A G,55 |
| cschlinçln6sgetr. x x ; ~ c |
| rauerfah. rt (mit = - 1 1k = 2,4; k |
| Kcnstantgetr. ~~~~ iv = ~~~~~~ ~~ |
| ucywrtsfahrt i =i. ow - 2 |
| (nit dem Konstss r x x 1i ii |
| iDersetzungsgetr.) 1 5 ow o = 0,838 |
| l-ia~ ~ |
| -ar'< x |
So wird durch Einrücken der mit 16 bezeichneten Kupplung K2 und
der mit 31 bezeichneten 3remse B2 eine Anfahrstufe eingeschaltet, bei der das Konstantübersetzungsgetriebe
3 bei bleckiertem Wendegetriebe 6 zur Wirkung kommt, das zusammen mit dem planetarischen
Achsuntersetzungsgetriebe 4 unter Zugrundelegung der nachstehend aufgeführten Teilübersetzungen
eine Gesamtübersetzung von 12 ermöglicht. Hierbei wurde ausgegangen von einer Übersetzung
1 ik des Konstantübersetzungsgetriebes 3 von ik = 2,4 und einer Standiibersetzung
i0 des Achsuntersetzungsgetriebes 4 von 10 = - 4. Weiter wurden ein Wirkungsgrad
# k des Konstantübersetzungesgetriebes 3 von 0,97 und ein Standwikungsgrad #0 des
planetarischen Achsuntersetzungsgetriebes 4 von O, 98 angenommen.
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Durch Ausrücken der mit 16 bezeichneten Kupplung K2 und Einrücken
der mit 8 angegebenen Kupplung K1 wird statt des Konstantübersetzungsgetriebes das
stufenlos einstellbare Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 2 zugeschaltet, für das
eine spreizung von etwa 4, nämlich eine Mindestübersetzung 1cmin = 0,5 und eine
Maximalübersetzung i cmax = 2 und ein Wirkungsgrad#c=0.95 angenommen wurde.
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Damit ergibt sich eine Gesamtübersetzung in dieser Fahrstufe von i=10#2,5
und ein Wirkungsgrad # von 0,935.
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Um bei Durerfahrtzuständen noch eine kürzere Übersetzung zu erreichen
und das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe zu schonen, kann durch Einrüchen der
mit 15 und 30 bezeichneten Kupplungen K2 und K3 wieder unter Verwendung des Konstantübersetzungsgetriebes
3 gefahren werden, wobei jetzt infolge des Einrückens der mit 30 bezeichneten Kupplung
K3 das planetarische Achsuntersetzungsgetriebe 4 als Block mit der ersetzung i =
1 umläuft. Es ergibt sich jetzt als Gesamitübers tzung die Übersetzung des Konstantübersetzungsgetriebes
i = 2,
und als Wirkungsgrad der des Konstantübersetzungsgetriebes,
ncmlich # = 0,97.
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Die Rückwärtslahrstufe wird durch Einrücken der beiden Bremsen 31
und B2, die mit 38 und 31 bezeichnet sind, erreicht, wobei auch hier das Konstantübersetzungsgetriebe
verwendet wird. Durch Einrücken der Bremse B1 wird in dem Wendegetriebe 6, dessen
über setzung iOW=2 und dessen Wirkungsgrad OW=0,965 angenommen wird, eine Drehrichtungsumkehr
erzeugt. Als Gesamtübersetzung ergibt sich dann i = - 12 und als Gesamtwirkungsgrad
4 = 0,888.
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Als Spreizung der gesamten Getriebeanordnung ergibt sich das Verhältnis
der Maximalübersetzung imax zur minimalen Übersetzung i n max = 12 = 5. 1 imin 2,4
Die Getriebeanordnung nach der Figur 2 unterscheidet sich von derjenigen nach der
Figur 1 dadurch, daß das Wendegetriebe mit dem Achsuntersetzungsgetriebe zusammengefaßt
wurde und mit dem Bezugszeichen 4'versehen wurde. Zur Realisierung der unterschiedlichen
Fahrzustände mußte noch eine weitere Kupplung vorgesehen werden.
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Dem Achsübersetzungs- und Wendegetriebe 4' wurden dann zwei mit 41
und 42 bezeichnete Kupplungen und zwei mit 31' und 38' bezeichnete Bremsen 31 und
B2 zugeordnet. Dabei verbindet die mit 41 bezeichnete Kupplung K3 ein mit dem Ringrad
28 des planetarischen Achsuntersetzungs und Wendegetriebes 4' verbundenes glockenförmiges
3auteil 44 mit dem zu dem hier als Kegelradgetriebe ausgebildeten differential 5'
führenden Abtriebsteil 43, während die mit 42 bezeichnete Kupplung K4 dieses Abtriebsteil
43 mit dem Planetenradträger 29' verbindet. Die mit 38' bezeichnete und im Rücekwärtsgangeingerückte
Bremse 31 greift an dem Planetenträger 29' an, während die mit 31' bezeichnete Bremse
32 an dem glockenförmigen Bauteil 44 angreift.
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Die mit 16' $bezeichnete Kupplung K2 ist wiederum in dem das Konstant
übersetzungsgetriebe 3 aufweisenden Getriebezweig angeordnet und
verbindet
hier das zweite Zahnrad 24 mit der Getriebeabtriebswelle 15.
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Die einzelnen Fahrstufen der Getriebeanordnung, die im wesentlichen
demjenigen der Ausführung nach der Figur 1 entsprechen, werden nun gemäß nachfolgender
Tabelle 2 durch Einrücken der jeweils mit "x" angedeuteten Schaltglieder erreicht.
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Tabelle 2
| Schaltzustand der Ubersetzung und Wir'£cungs- |
| Betriebszustand Schaltglieder grad |
| K1 2 K3 4 B1 B2 1 |
| Anfahren (mit dem i = 1k (1-i ) = ; |
| 0 |
| RonstantüSer- x x x x 1 k' l-fl io = 0,954. |
| setzungsgetr.) |
| ahrt mit den ge- i(i -i |
| cmax omin dem x x 10--cmax Ke-i= zu o |
| gelscheibenum-x x x 10 2 5 |
| = --2,5;, -9oio = 0,935. |
| ~ ~, c r~, 0--~ |
| Dauerfahr (mit |
| = 1k = Soli; santüber- x x x i = ik 2,4;'I=$k= 0,97 |
| stzungsgetr. |
| R;ickwärtsfanrt mit I |
| dem Konstantgetr. Ix x ~ x ikb x 9, =0,95 |
| I * 1k,70 =O,jj |
| Parken |
| l. 1 |
3eim Anfahren ergibt sich wieder eine Gesamtübersetzung von 12, während bei der
Fahrt mit dem kegelscheibenumschlingsungsgetriebe 2 eine Übersetzung zwischen 10
und 2,5 erreichbar ist und in dem Dauerfahrgang mit dem Konstantübersetzungsgetriebe
3 eine Gesamtübersetzung on 2,4 sich einstellt. In der Rückwärtsgang-Fahrstufe ergibt
sich eine Gesamtübersetzung von - 9,6.
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Bei der Ausführung nach der Figur 3 Ist anstelle einer vierten Kupplung
eine dritte Bremse und ein weiteres Planetengetriebe 4b vorgesehen. Dieses zusätzliche
Planetengetriebe ist hier in dem das
Konstantübersetzungsgetriebe
3 aufweisenden Getriebezweig areordnet und besteht aus eInem mit dem zweiten Zahnrad
24 fest v-crbundenen Ringrad 45, das mit Planetenrädern z6 kämmt. Die Planetenräder
sind auf einem Planetenträger 5G angeordnet, der fest mit der Getriebeabtriebswelle
15 verbunden ist, während ein Sonnenrad 47 mit einem Stegteil 48 verbunden ist,
das iber le hier mit 16'' bezeichnete Kupplung direkt mit dem Planetenträger 50
verbindbar ist. An diesem Stegteil 48 kann jedoch auch die mit 49 bezeichnete Bremse
32 zur Festlegung des Sonneraes 47 und damit zur Bereitstellung einer weiteren Untersetzung
angreifen, Das Wendegetriebe ist in der Ausführung nach der Figur 3 mit 6' bezeichnet
und in dem das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 2 aufweisenden Getriebezweig eingeschaltet,
so daß die Rückwärtsfahrstufe unter Verwendung des stufenlos verstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes
2 und folglich mit veränderbarer Übersetzung ausführbar ist.
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Die einzelnen Fahrbetriebsstufen ergeben sich gemäß der nachfolgenden
Tabelle 3.
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Tabelle 3
| 'Schaltzustgnd der |
| Betriebszustand Sch altglieder Ubersetzung und Wirkuns- |
| Ki K2 K'B} 3 |B | Kl grad |
| i Ig2]R:' 7 -1 |
| o2 1-I )=14,663; |
| onstantüber-1 |
| XonstanWüber-i 1 x x X o) |
| setzungsgetriebe) 1 | tv1 < o 0,99. |
| i -i 1-i |
| 02 c , |
| ------------- 1 iv2=(icinarxi'smin)(lIo3N; = |
| gelscheibenum- x x x 1i---2' 75. |
| schlingungsgetr.) s 2=}%})33~= s |
| I)I ro o?i = o,9j;r |
| ~ ~ ~ ~--t vs |
| Dauerfahrt incl. 1 i i-l |
| Höchstgesch i di: v3 = 2, 667 |
| eit (mit dem Kon- x x lo2 - = |
| stantübersetzungs v3= t 1o2~§c = 0, 965 |
| getriebe) o2-1 |
Fortsetzung Tabelle 3 3:
| - -. - - - Schaltzustand d&r - - - - - - - - -, |
| Schaltzustand der.-. |
| Betriebszüstand-Schä-ltgliederv der Übersetzung und Wirkungs- |
| grad - |
| --çt ~2--<---*1--tt. -;-.-. Ie'de - - Yì 5 4. |
| " - *--1W2 3l 3 |
| t 2 -3 |
| Dauerfahrt E-Gang ."" :/ |
| (mit demrqonstan -L.ij -~v4-:iksZ; 7b 0,97 |
| -., ; .- -- < . |
| '. . |
| ückwärtsfahrt (mit -. x ~ x |
| em Kegels eiben ückwärtsfahrt (mit ). |
| chlingun'gsg ) - . !w-a Kegeischeibenun 3O,67) |
| - * + zuw r,},-4, 1 ß 1-- r |
| ;yj- |
| (. - 1 ol ~~~~~~~~~ |
| t154'211 |
| co rs ; :2: .. - |
| t P<rke'@ t v |
| --£ .-- - - - ..-- -. -: |
Die Besonderheit dieser Getriebeanordnung nach figur 3 besteht darin, daß zwei Konnstantfahrstufen
unter Verwendung des Kontsntübersetzungsgetriebes 3 möglich sind mit zwei unterschiedlichen
Übersetzungen.
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Debei lößt sich in dem inen Dauerfahrgan, bei den neben der Kupplung
K3 die Bremse B2 eingerückt ist, eine Gesamtübersetzung von V3=2,667 erreichen,
während in der anderen Fahrstufe unter Verwendung des Konstantübersetzungsgetriebes
3 neben der Kupplung K3 noch die Kupplung K2 eingerückt ist, so daß die beiden Untersetzungsgetriebe
4 ur @@ 4b j jeweils als Block umlaufen. In diesem Fall wird als Gesamtüberejenige
des Konstantübersetzungsgetriebes erreicht, für die - iem vorliegenden Fall beispielsweise
i. = 2,0 gewählt wurde.
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Für die anderen Teilübersetzungen wurden folgende Werte gewëhlt:
mans = 2,0, 1 = 0,5 (amximasle und minimale Übersetzung des Kegelseh übenumschligungsgetriebes
2); i01=2,333 (Standücersetzung es Wesdegetriebes 6'); i02=-3,0 (Standübersetzung
des Unterseusungsgetriebes 4b); i03=-4,5 (Standübersetzung. des Untersezzungesgtriebes
4). Damit und mit den Wirkungsgraden #k = 0,97; #c = 0.95; #01=0,965; #02=#03=#0=0,98,
werden die in der
Tabelle 3 auf der rechten Seite angegebenen Übersetzungen
arc Wirkungsgrade für die einzelnen Fahrstufen erzielt. Dabei ergibt sich durch
die zweifache Untersetzung der beiden Untersetzungsgetriebe 4 und 4b für die Anfahrstufe
eine besonders hohe Übersetzung von 14,669. In der Fahrstufe unter Verwendung des
Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ergeben sich Gesamtübersetzungen zwischen 11
und 2,75, bei der ersten Dauerfahrstufe, in der beispielsweise auoh die Höchstageschwindigkeit
erreicht werden kann, eine Übersetzung von 2,667 und in einer zweiten Dauerfahrstufe,
die auch als sehr wirtschaftlicher Overdrive-oder E-Gang Werwendet wereden kann,
eine Gesamtübersetzung von 2.
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Im Rückwärtsgang wird, wie oben schon angegeben wurde, das kegelscheibenumschlingungsgetriebe
herangezogen und es ergeben sich Übersetzungen von 14,667 bis 3,667. Die Spreizung
dieseer Getriebe anordnung, das heißt das Verhältnis zwischen der größten und der
kleinsten Übersetzung, ergibt sich dann zu 7,335.
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Leersite