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Dokumentenidentifikation DE4107738A1 19.09.1991
Titel Getriebeaggregat für Kraftfahrzeuge mit einem stufenlos regelbaren Umschlingungsgetriebe
Anmelder Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, 7990 Friedrichshafen, DE
Erfinder Simon, Herbert, 7990 Friedrichshafen, DE
DE-Anmeldedatum 11.03.1991
DE-Aktenzeichen 4107738
Offenlegungstag 19.09.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.09.1991
IPC-Hauptklasse B60K 17/08
Zusammenfassung Ein Getriebeaggregat für Kraftfahrzeuge ist mit einem stufenlos regelbaren Umschlingungsgetriebe (10) und einem Vorwärts-Rückwärts-Umschaltgetriebe versehen. Die Antriebswelle (1) des Antriebsmotors ist über ein Anfahrelement direkt oder über Zwischenglieder mit der Primärseite des Umschlingungsgetriebes (10) verbunden. Auf der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes (10) ist abtriebsseitig ein erstes Kegelrad (16) angeordnet, das mit einem zweiten Kegelrad (17) zusammenarbeitet, das auf einer die Antriebswelle (1) des Umschlingungsgetriebes (10) kreuzenden Abtriebswelle (18) drehfest angeordnet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Getriebeaggregat für Kraftfahrzeuge mit einem stufenlos regelbaren Umschlingungsgetriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

In der Kraftfahrzeugbranche werden zunehmend neben Stufenautomatikgetrieben auch stufenlos verstellbare Getriebe verwendet, die mit Umschlingungsgetrieben, auch Kettenwandler genannt, versehen sind.

Ein derartiges stufenloses Getriebe besitzt im allgemeinen eine bessere Wirtschaftlichkeit, einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch, ein besseres Beschleunigungsverhalten und mehr Fahrkomfort. Nachteilig dabei ist jedoch, daß das stufenlose Getriebe mehr Bauraum im Vergleich zu Stufenautomatikgetrieben besitzt. Insbesondere gilt dies bezüglich seiner Baulänge, was dadurch insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit in Querrichtung des Fahrzeuges angeordneten Motoren und einem Antrieb der Vorderräder häufig zu Problemen führt. Durch das weiterhin erforderliche Vorwärts-Rückwärts- Umschaltgetriebe ist bezüglich der notwendigen Achsabstände und Achsanordnungen sowie der Baugröße ebenfalls eine weitere Schwierigkeit vorhanden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebeaggregat der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das eine flexible Bauweise ermöglicht, insbesondere eine kürzere Getriebebaulänge, und damit besser an die vorgegebenen Einbaufreiräume in dem Kraftfahrzeug anpaßbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die Verwendung eines Kegeltriebes in Verbindung mit dem Umschlingungsgetriebe läßt sich ein Getriebeaufbau mit sich kreuzenden Achsen erreichen. Als eines der wesentlichen Vorteile ergibt sich damit eine deutlich geringere axiale Getriebebaulänge. Darüber hinaus ist jedoch auch die Bauweise selbst flexibler, und zwar insbesondere bezüglich der Achsabstände und der Achsanordnung des Umschlingungsgetriebes. So kann man z. B. andere Übersetzungsverhältnisse realisieren, und gegebenenfalls auch die Scheibensätze des Umschlingungsgetriebes in ihren Durchmessern unterschiedlich ausbilden. Bezüglich des Einbaues des Getriebeaggregats hat man grundsätzlich viel mehr Gestaltungsmöglichkeiten.

Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß man bezüglich der Wahl und Anordnung der Getriebeelemente für die Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung variabler ist. Darüber hinaus ist eine einfachere Übersetzungs- und Drehrichtungsanpassung möglich.

Ebenso ist eine asymmetrische Übersetzung des Kettenwandlers aufgrund einer freien Achsabstandswahl und somit unterschiedliche Durchmesser des Primär- und Sekundärscheibensatzes möglich.

Zusätzlich kann durch die beiden erfindungsgemäßen Kegelräder auch eine Übersetzungsreduzierung erreicht werden.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Frontantrieb geeignet.

In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das erste Kegelrad auf der zu dem Antriebsmotor gerichteten Seite der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes angeordnet ist.

Im Gegensatz zu den bekannten Konstruktionen, bei denen koaxial oder achsparallel zur Antriebswelle des Antriebsmotores auch der Abtrieb erfolgt, wird nunmehr durch die Anordnung der Lage des Sekundärscheibensatz in Fahrtrichtung weiter vorne möglich.

Einer der Hauptvorteile dieser Ausgestaltung liegt darin, daß damit das Getriebeaggregat eine noch kürzere Baulänge erhält.

Das erste Kegelrad kann dabei direkt auf der Sekundärwelle angeordnet sein, oder es ist vorgesehen, daß zwischen der Sekundärwelle des Umschlingungsgetriebes und dem ersten Kegelrad ein Planetenradgetriebe für eine Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung angeordnet ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß für die Vorwärts-Rückwärts- Umschaltung ein Kegeltrieb vorgesehen ist, wobei das erste Kegelrad das erste Getriebeelement bildet, das mit zwei jeweils über Kupplungen zuschaltbare Tellerräder zusammenarbeitet, die auf der die Primärwelle kreuzenden Abtriebswelle angeordnet sind.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die die Antriebswelle kreuzende Abtriebswelle abtriebsseitig mit einem weiteren Kegelrad versehen ist, das mit einem Differentialgetriebe zusammenarbeitet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß auf der die Antriebswelle kreuzenden Abtriebswelle ein Planetenradgetriebe für die Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung angeordnet ist.

Durch den erfindungsgemäßen Kegeltrieb läßt sich damit wie ersichtlich das Vorwärts-Rückwärts-Umschaltgetriebe an mehreren Stellen anordnen und damit jeweils optimal an die vorgegebenen freien Bauräume anpassen.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß für die Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung ein Stirnradgetriebe zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes angeordnet ist, das über eine Synchronisiereinrichtung oder eine Umschaltkupplung zuschaltbar ist.

Nachfolgend sind anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung in prinzipmäßiger Darstellung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispieles mit einem Vorwärts-Rückwärts- Umschaltplanetenradgetriebe auf der Antriebseite

Fig. 2 eine Stirnansicht des Ausführungsbeispieles nach der Fig. 1

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Vorwärts-Rückwärts-Getriebe als Kegeltrieb auf der Abtriebsseite

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Vorwärts-Rückwärts-Umschaltplanetenradgetriebe auf der Abtriebsseite

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Vorwärts-Rückwärts-Umschaltplanetenradgetriebe auf der die Primärwelle kreuzenden Welle

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung, synchronisiert, mit dem Rückwärtsgang als Stirntrieb

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung, ähnlich der in der Fig. 6 beschriebenen Art, mit einem Rückwärtsgang als Stirntrieb.

Das Getriebeaggregat und dessen Funktionsweise sind grundsätzlich bekannt, weshalb nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Teile näher eingegangen wird.

Gemäß Fig. 1 weist das Getriebeaggregat eine Antriebswelle 1 eines Antriebsmotores auf, der für Vorderradantrieb vorgesehen und quer zur Fahrzeuglängsrichtung eingebaut ist. Die Fahrtrichtung ist durch den mit "FR" bezeichneten Pfeil angegeben. Die Antriebswelle 1 arbeitet mit einem Vorwärts-Rückwärts-Umnschaltplanetenradgetriebe 2 zusammen. Die Antriebswelle 1 kann weiterhin eingangsseitig noch mit einem Torsionsdämpfer 3 versehen sein. Als Anfahrelemente und gleichzeitig auch zur Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt und umgekehrt dienen die in dem Planetenradgetriebe 2 prinzipmäßig dargestellten Kupplungen 4 und 5. Die Kupplungen 4 und 5 können sogenannte nasse Anfahrkupplungen sein.

Während das Sonnenrad 6 des Planetengetriebes 2 mit der Antriebswelle 1 verbunden ist, ist der Planetenträger 7 über ein Drehmomentmeßglied 8 mit der Primärwelle 9 eines Umschlingungsgetriebes 10 verbunden. Das Umschlingungsgetriebe 10 weist in üblicher Weise zwei auf der Primärseite angeordnete Scheibenräder 11 und 12 auf, wobei das Scheibenrad 12 axial verschiebbar ist. Auf der Sekundärseite sind ebenfalls zwei Scheibenräder 13 und 14 angeordnet, wobei dabei das Scheibenrad 14 axial verschiebbar ist, womit das Übersetzungsverhältnis geändert werden kann. Auf der Sekundärwelle 15 des Umschlingungsgetriebes 10 ist auf der zu der Vorderseite des Fahrzeuges, d. h. zu dem Antriebsmotor gerichteten Seite, ein erstes Kegelrad 16 angeordnet. Das damit kämmende zweite Kegelrad 17 befindet sich auf einer Abtriebswelle 18, die die Primärwelle bzw. die Antriebswelle 1 kreuzt. Mit I ist die Antriebsachse und mit II die Abtriebsachse angegeben.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist die die Primärseite des Umschlingungsgetriebes 10 kreuzende Abtriebswelle 18 unter den Scheibenrädern 11 und 12 durchgeführt. Am anderen Ende der Abtriebswelle 18 befindet sich ein weiteres Kegelrad 19, das mit dem Kegelrad 20 bzw. Differentialgehäuse eines Differentiales 21 für die beiden Antriebsräder zusammenarbeitet.

Wie aus der Fig. 2 auch weiterhin ersichtlich ist, ist der Abstand x zwischen der Primärseite bzw. der Antriebsachse I und der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes 10 variabel, wohingegen der Achsabstand y zwischen der Antriebsachse I und der Abtriebsachse II vorgegeben ist.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist ebenso wie die nachfolgend noch beschriebenen Ausführungsbeispiele grundsätzlich von ähnlicher Bauart, weshalb für gleiche Bauteile auch die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden sind. Anhand der nachfolgend noch näher beschriebenen Ausführungsbeispiele kann jedoch dargestellt werden, wie variabel das Getriebeaggregat hinsichtlich seiner Gesamtanordnung und der Anordnung seiner Einzelteile ist.

So zeigt z. B. die Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, wobei als Anfahrelement ein hydrokinetischer Drehmomentwandler 22 üblicher Bauart mit einem Turbinenteil T, einem Pumpenteil P und einem Statorteil S vorgesehen ist. Zusätzlich ist eine Überbrückungskupplung 23 vorhanden, durch die die Eingangswelle des hydrokinetischen Drehmomentwandlers 22 im Bedarfsfalle zur Vermeidung von Schlupfverlusten überbrückt werden kann. In diesem Falle ist die Antriebswelle 1 direkt über die Überbrückungskupplung mit dem Umschlingungsgetriebe 10 über das Drehmomentmeßglied 8 verbunden.

Die Umschaltung auf Vorwärts- und Rückwärtsfahrt erfolgt dabei durch einen Kegeltrieb 24, der auf der Abtriebswelle 18 angeordnet ist. In diesem Falle übernimmt das erste Kegelrad 16 somit eine Doppelfunktion, wobei die Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt über Kupplungen 25 und 26 erfolgt. Die beiden Kupplungen 25 und 26 sind dabei lediglich Schaltkupplungen, im Gegensatz zu den Kupplungen 4 und 5 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, die zusätzlich auch noch Anfahrkupplungen bilden. Zur Drehrichtungsumkehr sind zwei Kegelräder 27 und 28 vorgesehen, die mit dem ersten Kegelrad 16 kämmen. Ein derartiges Vorwärts- Rückwärts-Umschaltgetriebe ist im Vergleich zu einem Planetenradgetriebe einfacher und damit billiger. Dies ist insbesondere auch deshalb der Fall, weil ja eines der beiden Kegelräder 27 bzw. 28 auch die Funktion des zweiten Kegelrades 17 nach der Fig. 1 übernimmt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 ist als Anfahrelement eine trockene Fahrkupplung 29 vorgesehen, die zwischen der Antriebswelle 1 und der Primärseite des Umschlingungsgetriebes 10 angeordnet ist. Das Planetenradgetriebe 2 zur Umschaltung auf Vorwärts- und Rückwärtsfahrt ist in diesem Falle auf der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes 10, und zwar auf der Sekundärwelle 15, die als Hohlwelle ausgebildet ist, angeordnet. Das Sonnenrad 6 ist auf einer zentralen Welle 30 angeordnet, die auf der von dem Planetenradgetriebe 2 abgewandten Seite, d. h. auf der zu dem Antriebsmotor gerichteten Seite, mit dem ersten Kegelrad 16 versehen ist. Das erste Kegelrad 16arbeitet wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen mit dem zweiten Kegelrad 17, das auf der Abtriebswelle 18 angeordnet ist zusammen. Die beiden Kupplungen 4 und 5 des Planetenradgetriebes 2 sind nur einfache Schaltkupplungen, da ja zum Anfahren die trockene Anfahrkupplung 29 dient. Aus diesem Grunde können die beiden Kupplungen 4 und 5 auch kleiner dimensioniert werden.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 5 entspricht praktisch dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3, wobei jedoch für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt statt einem Kegeltrieb das Planetenradgetriebe 2 auf der Abtriebswelle 18 bzw. einer über die Abtriebswelle 18 geschobenen Hohlwelle 31 angeordnet ist. Auf der Hohlwelle 31 befindet sich das mit dem ersten Kegelrad 16 zusammenarbeitende zweite Kegelrad 17. Die Hohlwelle 31 ist dabei mit dem Planetenträger 7 verbunden. Der Abtrieb erfolgt zentral innen über das Sonnenrad 6 auf die Abtriebswelle 18. Die Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt und umgekehrt erfolgt wieder über die Kupplungen 4 und 5.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6 ist der Rückwärtsgang als Stirntrieb mit nur einer Geschwindigkeit ausgebildet. Die Vorwärtsfahrt erfolgt in üblicher Weise über das Umschlingungsgetriebe 10. Zum Rückwärtsfahren wird die innere Antriebswelle 1 über eine symbolisch dargestellte Synchronisiereinrichtung 32 mit einem Stirnrad 33 verbunden. Ein zweites mit dem Stirnrad 33 kämmendes Stirnrad 34 ist mit der Sekundärwelle 15 und damit mit dem ersten Kegelrad 16 verbunden, das - wie vorstehend beschrieben - mit dem zweiten Kegelrad 17 kämmt. Im Rückwärtsfahrbetrieb läuft das Umschlingungsgetriebe 10 lose mit. Als Anfahrelement kann eine trockene Anfahrkupplung 38 antriebsseitig angeordnet sein.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 7 entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6, wobei als Anfahrelement ein hydrokinetischer Drehmomentwandler 22 vorgesehen ist. Für den Rückwärtsfahrbetrieb ist eine Schaltkupplung 35 auf der Antriebswelle 1 vorgesehen. Die Verbindung für den Rückwärtsfahrbetrieb erfolgt wiederum über zwei Stirnräder 33 und 34, wobei in diesem Falle das Stirnrad 34 über eine zweite Schaltkupplung 36 mit der Sekundärwelle 15 verbindbar ist. Zum Vorwärtsfahren ist die Schaltkupplung 35 zu und die zweite Schaltkupplung 36 geöffnet, wodurch die Stirnräder 33 und 34 lose mitlaufen, da die Kupplungsglocke 37 der Schaltkupplung 36 relativ zu der dazugehörigen Kupplungslamelle der Kupplung 36 umläuft.

Zum Rückwärtsfahren ist die Kupplung 35 geöffnet und die Kupplung 36 geschlossen. In diesem Falle läuft das Umschlingungsgetriebe lose mit.

Bezugszeichenliste

1 Antriebswelle

2 Planetengetriebe

3 Torsionsdämpfer

4 Kupplungen

5 Kupplungen

6 Sonnenrad

7 Planetenträger

8 Drehmomentmeßglied

9 Primärwelle

10 Umschlingungsgetriebe

11 Scheibenrad

12 Scheibenrad

13 Scheibenrad

14 Scheibenrad

15 Sekundärwelle

16 1. Kegelrad

17 2. Kegelrad

18 Abtriebswelle

19 Kegelrad

20 Kegelrad

21 Differential

22 Drehmomentwandler

23 Überbrückungskupplung

24 Kegeltrieb

25 Kupplung

26 Kupplung

27 Kegelrad

28 Kegelrad

29 trockene Anfahrkupplung

30 zentrale Welle

31 Hohlwelle

32 Synchronisiereinrichtung

33 Stirnrad

34 Stirnrad

35 Schaltkupplung

36 Schaltkupplung

37 Kupplungsglocke

38 Anfahrkupplung

T Turbinenteil

P Pumpenteil

S Statorteil


Anspruch[de]
  1. 1. Getriebeaggregat für Kraftfahrzeuge mit einem stufenlos regelbaren Umschlingungsgetriebe, und einem Vorwärts-Rückwärts-Umschaltgetriebe, wobei die Antriebswelle des Antriebsmotores über ein Anfahrelement direkt oder über Zwischenglieder mit der Primärseite des Umschlingungsgetriebes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes (10) abtriebsseitig ein erstes Kegelrad (16) angeordnet ist, das mit einem zweiten Kegelrad (17) zusammenarbeitet, das auf einer die Antriebswelle (1) des Umschlingungsgetriebes (10) kreuzenden Abtriebswelle (18) drehfest angeordnet ist.
  2. 2. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kegelrad (16) auf der zu dem Antriebsmotor gerichteten Seite der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes (10) angeordnet ist.
  3. 3. Getriebeaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kegelrad (16) direkt auf der Sekundärwelle (15) des Umschlingungsgetriebes (10) angeordnet ist.
  4. 4. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung ein Kegeltrieb (24) vorgesehen ist, wobei das erste Kegelrad (16) das erste Getriebeelement bildet, das mit zwei jeweils über Kupplungen (25, 26) zuschaltbare Kegelräder (27, 28) zusammenarbeitet, die auf der die Antriebswelle (1) kreuzenden Abtriebswelle (18) angeordnet sind.
  5. 5. Getriebeaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Antriebswelle (1) kreuzende Abtriebswelle (18) abtriebsseitig mit einem weiteren Kegelrad (19) versehen ist, das mit einem Differentialgetriebe (21) zusammenarbeitet.
  6. 6. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sekundärwelle (15) des Umschlingungsgetriebes (10) und dem ersten Kegelrad (16) ein Planetenradgetriebe (2) für eine Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung angeordnet ist.
  7. 7. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der die Antriebswelle (1) kreuzenden Abtriebswelle (18) ein Planetenradgetriebe (2) für die Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung angeordnet ist.
  8. 8. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung ein Stirnradgetriebe (33, 34) zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes (10) angeordnet ist, das über Schaltkupplungen (35, 36) zuschaltbar ist.
  9. 9. Getriebeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vorwärts-Rückwärts-Umschaltung ein Stirnradgetriebe (33, 34) zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Umschlingungsgetriebes (10) angeordnet ist, das über eine Synchronisiereinrichtung (32) zuschaltbar ist.






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