DE1630852C3

DE1630852C3 - Aus Brennkraftmaschine und hydrodynamisch-mechanischem Getriebe bestehender Antriebsblock für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1630852C3
Application number: DE1630852A
Authority: DE
Inventors: Noburu Fukazawa; Nagayuki Marumo; Yoichi Mori; Koichi Ohie
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1966-07-30
Filing date: 1967-07-28
Publication date: 1975-05-22
Also published as: US3513722A; DE1630852A1; US3489037A; GB1157049A; DE1630852B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen aus Brennkraftmaschine und hydrodynamisch-mechanischem Getriebe bestehenden Antriebsblock für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem am einen Ende der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, koaxial zu dieser angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandler, von dem über ein Vorgelege und zwei Kupplungen wahlweise jeweils ein Glied oder diese beiden Glieder eines Planetenrädergetriebes

angetrieben werden können, das eine parallel zur gemeinsamen Achse der Brennkraftmaschine und des hydrodynamischen Drehmomentwandlers liegende Achse aufweist, und im Längsbereich der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei das Planetenrädergetriebe durch mindestens ein Sonnenrad, mit diesem im Eingriff befindliche erste Planetenräder und mit diesen ersten Planetenrädern kämmende zweite Planetenräder, die außerdem mit einem innenverzahnten Hohlrad im Eingriff stehen, und einem die Planetenräder tragenden Planetenräderträger gebildet wird, und wobei das Sonnenrad und ein weiteres Glied des Planetenrädergetriebes über die Kupplungen wahlweise einzeln oder gemeinsam antreibbar sind und das von einer der Kupplungen antreibbare Sonnenrad durch eine Bremse und ein weiteres Glied des Planetenrädergetriebes durch eine Einwegbremse und eine dazu parallelgeschaltete Bremse wahlweise abbremsbar sind, und wobei das mit der Ausgangswelle verbundene Glied des Planetenrädergetriebes ein auf dieser Ausgangswelle sitzendes Abtriebszahnrad antreibt, das mit einem Achsgetriebezahnrad im

j Eingriff steht, dessen Achse in einer zur Achse des Planetenrädergetriebes und zur Achse der Brennkraftmaschine parallelen Ebene liegt.

Ein derartiger Antriebsblock ist aus der britischen Patentschrift 1 033 408 bekannt. Der besondere Vorteil einer derartigen Anordnung von Brennkraftmaschine und Getriebe zueinander liegt darin, daß der Antriebsblock nur eine relativ geringe Baulänge aufweist und daher auch quergestellt in ein Fahrzeug eingebaut werden kann. Ein solcher Antriebsblock kann insbesondere in unmittelbarer Nähe der anzutreibenden Fahrzeugachse angeordnet werden, wobei zur Kraftübertragung keine in Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufenden Antriebswellen erforderlich sind. So offenbart die britische Patentschrift 1 033 408 einen Gesamtaufbau, bei dem das Abtriebszahnrad des Planetenrädergetriebes unmittelbar mit einem am Ausgleichgetriebe der Achse befestigten Zahnrad kämmt.

In diesem bekannten Planetenrädergetriebe liegen in Achsrichtung gesehen die Kupplungen bzw. Bremsen, die Zahnradanordnungen und die Abtriebswelle

' hintereinander. Der Abtrieb erfolgt dabei über ein innenverzahntes Hohlrad am Ende der Gesamtanordnung. Dieser Aufbau macht es unmöglich, den Abtrieb örtlich gesehen in der Mitte oder nahe der Mitte der Gesamtanordnung vorzusehen, so daß bei mittiger Anordnung des Antriebsblocks in einem Fahrzeug der Abtrieb auf die anzutreibenden Räder zwangläufig nur asymmetrisch vorgenommen werden kann. Dies bedeutet, daß die Achswellen zu beiden Seiten des Ausgleichgetriebes ungleich lang sind. Eine derartige Achskonstruktion ist in modernen Fahrzeugen, speziell bei Einzelradaufhängung jedoch im höchsten Maße unerwünscht.

Solche Probleme stellten sich bei Getrieben der Art, wie sie in der britischen Patentschrift 879 430 oder der deutschen Auslegeschrift 1054 853 darge--6o stellt sind, nicht, da diese in Längsrichtung des Fahr- ■ zeugs angeordnet sind und der Abtrieb über ein umlenkendes Getriebe mit Kegel- und Tellerrädern erfolgt.

Wollte man mit Hilfe eines Antriebsaggregats nach \s der britischen Patentschrift 1 033 408 den gewünschten Antrieb in der Mitte zwischen den anzutreibenden Rädern des Fahrzeugs erreichen, dann wäre der Bauraum für das Planetenrädergetriebe sehr beschränkt und außerdem eine außermittige Anordnung des Getriebes erforderlich, möglicherweise sogar eine außermittige Anordnung der Antriebsmaschine. In jedem Fall ist der Konstrukteur bei der optimalen Anordnung von Ausgleichgetriebe, Planetenrädergetriebe und Brennkraftmaschine behindert. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde^ das Planetenrädergetriebe bei einem Antriebsblock der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Abtriebszahnrad in weiten Grenzen frei wählbar längs der Achse der Getriebeeinheit angeordnet werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Planetenrädergetriebe nur ein Sonnenrad aufweist, und die mit diesem Sonnenrad und mit den zweiten Planetenrädern kämmenden ersten Planetenräder ebenfalls mit einem innenverzahnten Hohlrad im Eingriff stehen, daß dieses innenverzahnte Hohlrad durch eine der Kupplungen antreibbar ist und das andere, mit den zweiten Planetenrädern kämmende innenverzahnte Hohlrad über die Einwegbremse und die dazu parallelliegende Bremse abbremsbar ist, daß das Planetenrädergetriebe in Längsrichtung der Brennkraftmaschine gesehen auf der einen Seite der Brennkraftmaschine angeordnet ist und das auf der vom gemeinsamen Planetenräderträger angetriebenen Ausgangswelle sitzende Abtriebszahnrad auf der dem Längsmittelpunkt der Brennkraftmaschine zugewandten Seite des Planetenrädergetriebes im Bereich dieses Längsmittelpunktes liegt.

Durch die Erfindung wird es zugleich auch möglich, den hydrodynamischen Drehmomentwandler wahlweise auf beiden Seiten der Brennkraftmaschine anzuordnen, denn das Planetenrädergetriebe kann von beiden Seiten aus angetrieben werden, da der Abtrieb nicht am Ende des Getriebes angeordnet ist.

Der erfindungsgemäße Antriebsblock kann so aufgebaut sein, daß das Planetenrädergetriebe im dem hydrodynamischen Drehmomentwandler abgewandten Längsbereich der Brennkraftmaschine liegt und die beiden Kupplungen zwischen dem hydrodynamischen Drehmomentwandler und dem Planetenrädergetriebe angeordnet sind. Die das Sonnenrad festhaltende Bremse ist dann in der Nähe der dieses Sonnenrad antreibenden Kupplung angeordnet, und die Einwegbremse und die das innenverzahnte Hohlrad festhaltende Bremse ist am'Getriebegehäuse auf derjenigen Seite des Planetenrädergetriebes angebracht, die vom hydrodynamischen Drehmomentwandler abgewandt ist. Auf diese Weise steht zwischen den Kupplungen und den Getriebezahnrädern genügend Platz zur Verfugung, in dem das Abtriebszahnrad angeordnet werden kann.

Es ist aber auch möglich, die Kupplungen als getrennte Baueinheiten auf gegenüberliegenden Seiten des Planetenrädergetriebes anzuordnen und das Abtriebszahnrad · zwischen dem Planetenrädergetriebe und der das Sonnenrad antreibenden Kupplung, die zwischen dem Planetenrädergetriebe und dem hydrodynamischen Drehmomentwandler liegt, zu plazieren. Die das Sonnenrad festhaltende Bremse ist dann in der Nähe dieser Kupplung vorzusehen und die das innenverzahnte Hohlrad festhaltende Bremse und die Einwegbremse am Getriebegehäuse auf derjenigen Seite des Planetenrädergetriebes anzuordnen, die vom hydrodynamischen Drehmomentwandler ab-

gewandt ist. Andererseits kann bei Ausführung der Kupplungen als getrennte Baueinheiten bei im übrigen gleichartiger Ausführung der Gesamtanordnung die das Sonnenrad festhaltende Bremse in der Nähe der am dem hydrodynamischen Drehmomentwandler abgewandten Ende des Planetenrädergetriebes liegenden Kupplung befestigt sein. Beide Ausführungsformen weisen eine durchgehende Welle zwischen den beiden Baueinheiten der Kupplungen auf und eröffnen somit die Möglichkeit, das Getriebe wahlweise an beiden Enden anzutreiben. Dabei ist die örtliche Lage des Abtriebszahnrades wiederum in weiten Grenzen frei wählbar.

Bei den vorgenannten Ausführungsformen der Erfindung war das Sonnenrad auf einer Hohlwelle angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, das Sonnenrad auf der durch das Getriebe verlaufenden Kernwelle zu befestigen. Bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung ist das auf der von einem der Planetenradträger angetriebenen Ausgangswelle sitzende Antriebszahnrad zwischen dem Planetenrädergetriebe und den beiden eine Baueinheit bildenden Kupplungen angeordnet, die ihrerseits zwischen dem hydrodynamischen Drehmomentwandler und dem Planetenrädergetriebe angeordnet sind. Die Einwegbremse, die das Sonnenrad festhaltende Bremse und die das innenverzahnte Hohlrad festhaltende Bremse sind dann auf der Seite des Planetenrädergetriebes angeordnet, die vom hydrodynamischen Drehmomentwandler abgewandt ist.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Antriebsblocks lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Die Abriebsleistung des Getriebes kann etwa im Mittelpunkt der Achse der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine zur Verfugung gestellt werden, die das Getriebe antreibt. Wenn dementsprechend die Brennkraftmaschine und das Getriebe an einem Fahrzeug quer zur Fahrtrichtung angebracht sind, ist dadurch gewährleistet, daß ein Ausgleichgetriebe etwa im Mittelpunkt der beiden seitlichen Antriebsräder des Fahrzeugs oder etwa im Mittelpunkt der zu den Antriebsrädern führenden Antriebswelle angeordnet werden kann.

2. Die-Konstruktion des Getriebes selbst ist sehr einfach, weil nur eine verhältnismäßig geringe Zahl von Zahnrädern darin vorhanden ist. Die sonst bei Kraftfahrzeugen häufig anzutreffende Kardanwelle kann entfallen.

3. Der Aufbau des Getriebes ermöglicht die Verwendung identischer Teile an verschiedenen Stellen des Getriebes, z.B. identischer Kupplungsanordnungen. Dadurch können die Herstellungskosten des Getriebes reduziert werden.

Im übrigen ist der Konstrukteur in der Wahl der Übersetzungsverhältnisse für jeden Gang völlig frei, so daß die optimalen Übersetzungsverhältnisse für sämtliche Gänge leicht geschaffen werden können. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert und die mechanische Belastung der einzelnen Zahnräder reduziert werden.

In den F i g. 1 bis 5 der Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Antriebsblockes nach der Erfindung, welche nachstehend im einzelnen näher erläutert sind. Es zeigt.

F i g. 1 ein vereinfachtes Schaubild eines ersten Ausführungsbeispiels des aus Brennkraftmaschine und

hydrodynamisch-mechanischen Getriebe bestehenden Antriebsblocks nach der Erfindung,

Fi g. 2 bis 4 ähnliche Schaubilder wie Fig. 1, die jedoch abgewandelte Ausführungsformen des ersten Ausführungsbeispiels darstellen,

F i g. 5 eine schematische Darstellung der Art und Weise, in der die verschiedenen Zahnräder des bei den ersten Ausführungsbeispielen verwendeten Planetenrädergetriebes miteinander in Eingriff stehen. Gleiche Bezugszeichen und gleiche Symbole stellen die entsprechenden Teile des Getriebes in sämtlichen Zeichnungen dar.

Das erste Ausfuhrungsbeispiel des aus Brennkraftmaschine und hydrodynamisch-mechanischen Getriebe bestehenden Antriebsblocks wird nunmehr unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschrieben. In der Figur ist eine Kurbelwelle 1 als die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit Hubkolben dargestellt, aber es kann auch die Antriebswelle, z. B. einer Rotationskolbenbrennkraftmaschine sein. Ein unmittelbar mit einem Ende der Kurbelwelle verbundener hydrodynamischer Drehmomentwandler V weist ein mit der Kurbelwelle 1 verbundenes Pumpenrad 2,-ein Turbinenrad 3 und ein Leitrad 4 auf, das sich über eine Einwegbremse 5 gehäusefest abstützt. Die Einwegbremse 5 sitzt auf einer Hülse 6, die mit dem Getriebegehäuse 35 fest verbunden ist. Ein durch

' Zahnräder 8 bis 10 gebildetes Vorgelege ist zwischen dem hydrodynamischen Drehmomentwandler V und einer Antriebswelle 11 vorgesehen, wobei das Zahnrad 8 durch das Turbinenrad 3 über eine hohle Turbinenradwelle 7 angetrieben wird, während das Zahnrad 9 die übertragung der Umdrehung des Zahnrades 8 auf das mit der Antriebswelle 11 verbundene Zahnrad 10 bewirkt. Die Einwegbremse 5 ermöglicht die Umdrehung des Leitrads 4 nur in der normalen Drehrichtung, jedoch nicht in der entgegengesetzten Drehrichtung. Unter der normalen Drehrichtung wird hier die Drehrichtung verstanden, in der die Kurbelwelle 1 und das Pumpenrad 2 umlaufen.

Der als Planetenrädergetriebe ausgebildete mechanische Getriebeteil des Antriebsblockes weist Reibungs-, Schalt- und Getriebeelemente auf, die durch die Bezugszeichen 11 bis 16, 19, 20, 22 bis 25, 27, 41 bis 43 bezeichnet sind. Ein Kupplungskörper 12, der sowohl einer Vorwärts- wie auch einer Rückwärtskupplung gemeinsam ist, ist mit der Antriebswelle 11 unlösbar verbunden, während eine Vorwärtskupplungsscheibe 14 und eine Rückwärtskupplungsscheibe 13 wahlweise mit dem gemeinsamen Kupplungskörper 12 in Eingriff kommen können. Die Vorwärtskupplungsscheibe 14 ist mit einer ersten. Eingangswelle 16 verbunden, während die Rückwärtskupplungsscheibe 13 mit einer zweiten hohlen Eingangswelle 15 verbunden ist, die mit Relativdrehzahl zur ersten Eingangswelle 16 umlaufen kann.

Es wird ein Planetenrädergetriebe verwendet, wie • es nachstehend beschrieben wird. Wie in F i g. 1 dargestellt, besteht das Planetenrädergetriebe aus einem ersten Hohlrad 41, einem zweiten innenverzahnten Hohlrad 42, ersten Planetenrädern 19, zweiten Planetenrädern 20, einem Sonnenrad 43 und einem Planetenräderträger 22, der die Planetenräder 19 und 20 in drehbarer Weise hält. In dem Planetenrädergetriebe können die Zahnräder miteinander so, wie es in F i g. 5 dargestellt ist. Das erste innenverzahnte Hohlrad 41 steht mit den ersten Planetenrädern 19,

und das zweite innenverzahnte Hohlrad 42 steht mit den zweiten Planetenrädern 20 in Eingriff, während die ersten Planetenräder 19 sowohl mit dem Sonnenrad 43 als auch mit den zweiten Planetenrädern 20 kämen, wobei die ersten und die zweiten Planetenräder von dem Planetenräderträger 22 in bestimmten geometrischen Beziehungen zueinander drehbar gehalten werden.

Das Sonnenrad 43 des Planetenrädergetriebes kann mit der Antriebswelle 11 über die zweite hohle Eingangswelle 15 und die Rückwärtskupplung 12, 13 verbunden werden, während das erste innenvefzahnte Hohlrad 41 fest mit der ersten Eingangswelle 16 verbunden ist, die ihrerseits über die Vorwärtskupplung 12, 14 mit der Antriebswelle 11 kuppelbar ist. Eine Einwegbremse 23 ist am Getriebegehäuse 35 so angeordnet, daß sie das zweite innenverzahnte Hohlrad 42 in der Weise trägt, daß dieses in der normalen Drehrichtung, aber nicht in der entgegengesetzten Drehrichtung umlaufen kann.

Eine Bremse 24 hält, wenn sie betätigt wird, die zweite hohle Eingangswelle 15 und folglich das Sonnenrad 43 fest, während eine Bremse 25, wenn sie betätigt wird, das zweite innenverzahnte Hohlrad 42 abbremst. Ein Abtriebszahnrad 27 ist mit dem Planetenräderträger 22 über eine hohle Ausgangswelle 26 verbunden, so daß es sich zusammen mit diesem als Ganzes drehen kann. Die hohle Ausgangswelle 26 kann Relativdrehzahl zu den beiden Eingangswellen 15 und 16 aufweisen.

Ein Achsgetriebezahnrad 28 wird von dem Abtriebszahnrad 27 angetrieben, so daß es ein Ausgleichgetriebe antreibt. Achswellen 33 und 34 sind mit Achswellenkegelrädern des Ausgleichgetriebes verbunden, wodurch die an beiden Seiten des Fahrzeugs befindlichen, nicht dargestellten Antriebsräder angetrieben werden können. Allgemein ausgedrückt, sind die Achswellen 33 und 34 bei einem Frontantrieb mit den Antriebsrädern jeweils durch Universalgelenke verbunden, während die Achswellen 33 und 34 bei einem Heckantrieb direkt mit den Antriebsrädern zu beiden Seiten des Fahrzeugs verbunden sind. Das Ausgleichgetriebe weist zwei Ausgleichkegelräder 29 und 30 auf, die von Zapfen 28' getragen werden, die mit dem das Achsgetriebezahnrad 28 tragenden Ausgleichgetriebegehäuse verbunden sind, sowie zwei Achswellenkegelräder 31 und 32 auf, die mit den beiden Achswellen 33 bzw. 34 verbunden sind. Die Achswellenkegelräder 31 und 32 werden durch die Ausgleichkegelräder 29 und 30 angetrieben, und wenn das Ausgleichgetriebe arbeitet, dreht sich das eine Achswellenkegelrad, z. B. das Achswellenkegelrad 31, mit einer anderen Geschwindigkeit als das andere Achswellenkegelrad 32.

Es ist wichtig, hier darauf hinzuweisen, daß die Drehachsen der Vorwärts- und Rückwärtskupplung 12, 14 und 12, 13, des Planetenrädergetriebes, der Bremsen 24 und 25, der Einwegbremse 23 und des Abtriebszahnrades 27 miteinander und mit den der Antriebswelle 11 sowie der Eingangswellen 15 und 16 fluchten müssen. Außerdem ist diese Fluchtlinie parallel sowohl zur Achse der Kurbelwelle 1 als auch zu der der Achswellen 33 und 34.

Mit den wie vorbeschriebenen aufgebauten Antriebsblock wird, sobald die Kurbelwelle 1 durch Andrehen der Brennkraftmaschine angetrieben wird, die Leistung über das Pumpenrad 2 und das durch den hydrodynamischen Drehmomentwandler V strömende Strömungsmittel auf das Turbinenrad 3 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers V übertragen. Die Leistung des Turbinenrades 3 wird weiterhin an den gemeinsamen Kupplungskörper 12 der Vorwärtskupplung und der Rückwärtskupplung über die hohle Turbinenradwelle 7, die Zahnräder 8 bis 10 und die Antriebswelle 11 abgegeben. Durch selbsttätiges Schalten der Betriebszustände der Kupplungen und der Bremsen mit einer nicht dargestellten hydrauliehen Schaltvorrichtung kann die Drehzahl sowohl des Planetenräderträgers 22 des Planetenrädergetriebes als auch des Abtriebszahnrads 27 in drei Stufen in Vorrichtung und einer Stufe in Rückwärtsrichtung geändert werden. Die auf diese Weise geänderte Drehzahl des Abtriebszahnrades 27 wird durch das Achsgetriebezahnrad 28 weiter reduziert, und die Leistung wird an die Achswellen 33 und 34 zu beiden Seiten des Fahrzeugs abgegeben, und zwar über dieses Achsgetriebezahnrad und das Ausgleichgetriebe.

Bevor eine ausführliche Beschreibung der Arbeitsweise jeder Kupplung und jeder Bremse gegeben wird, sollen nunmehr die Kraftflußwege und die Uber-. Setzungsverhältnisse für jeden Gang des Planetenrädergetriebes sowie die Beziehungen zwischen den verschiedenen Zahnrädern des Planetenrädergetriebes beschrieben werden. Angenommen, daß die Drehzahlen des Sonnenrades 43, des ersten innenverzahnten Hohlrades 41, des zweiten innenverzahnten Hohlrades 42 und des Planetenräderträgers 22 durch S, R₁, R₂ bzw. C dargestellt seien, ergeben sich zwischen den Drehzahlen die folgenden Beziehungen:

C(Z₁ + I) = Z₁Ji₁ + S, C(Z₂-I) = Z₂R₂-S.

iß')

Hierin ist:

Z, =

h =

(Teilkreisradius des ersten innenverzahnten

Hohlrades 41)

(Teilkreisradius des Sonnenrades 43)

(Teilkreisradius des zweiten innenverzahnten

Hohlrades 42)

(Teilkreisradius des Sonnenrades 43)

Bei Vorwärtsantrieb ist die Vorwärtskupplung 12, 14 eingerückt, und die Leistung an der Antriebswelle 11 wird über die erste Eingangswelle 16 auf das erste innenverzahnte Hohlrad 41 übertragen, während bei Rückwärtsbetrieb die Rückwärtskupp-. lung 12, 13 eingerückt ist, so daß die Leistung über die zweite hohle Eingangswelle 15 an das Sonnenrad 43 abgegeben wird. Dementsprechend läßt sich das Übersetzungsverhältnis bei Vorwärtsbetrieb durch den Quotienten RJC und bei Rückwärtsbetrieb durch den Quotienten S/C bezeichnen. Wenn hier angenommen wird, daß die Teilkreisradien der Zahnräder 8 und 10 gleich sind, dann wird die Drehzahl R₁ oder S identisch mit der Drehzahl des Turbinenrades 3.

Da die Drehzahl des Abtriebszahnrades 27 mit der des Planetenräderträgers 22 identisch ist, wird jedes der vorerwähnten Übersetzungsverhältnisse RJC und S/C das übersetzungsverhältnis zwischen dem Tur-

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ίο

binenrad 3 und dem Abtriebszahnrad 27. Die Übersetzungsverhältnisse für jede Betriebsstufe können dadurch bestimmt werden, daß man in den Formeln («') und iß') für die Drehzahl Null setzt, wenn ein entsprechendes sich drehendes Element in der jeweiligen Betriebsstufe in Ruhe gehalten wird.

Jede Schaltstufe des Planetenrädergetriebes wird nunmehr ausführlich beschrieben. Bei den Zahlenbeispielen in der folgenden Beschreibung wird angenommen, daß I₁ = 2,4 und I₂ = 3,2 ist.

Leerluft

Sowohl die Vorwärtskupplung als auch die Rückwärtskupplung sind ausgerückt. Unter diesen Bedingungen läuft der Kupplungskörper 12 im Leerlauf, und es wird keine Leistung übertragen.

Erster Vorwärtsgang

Die Vorwärtskupplung 12, 14 wird eingerückt. In diesem Fall wird die Leistung des Turbinenrades 3 zum ersten innenverzahnten Hohlrad 41 weitergeleitet. Das zweite innenverzahnte Hohlrad 42 hat das Bestreben, durch die Reibung zwischen dem Fahrzeugrad und der Straßenoberfläche in nicht normaler Drehrichtung gedreht zu werden, aber die Einwegbremse 23 hält das zweite innenverzahnte Hohlrad 42 entgegen dieser auf der Reibungskraft beruhenden Tendenz fest. Dadurch, daß man in den Formeln (α') und (/?') die Beziehung R₂ = 0 einsetzt, läßt sich das übersetzungsverhältnis m für den ersten Vorwärtsgang wie folgt bestimmen:

= [I₁

=2,33.

Mit anderen Worten, das Abtriebszahnrad 27 dreht sich mit geringerer Drehzahl als das erste innenverzahnte Hohlrad 41 oder das Turbinenrad 3. Die Leistung des Abtriebszahnrades 27 wird über das Achsgetriebezahnrad 28 an die beiden Achswellen 33 und 34 abgegeben, so daß die nicht dargestellten Fahrzeugräder auf beiden Seiten des Fahrzeugs angetrieben werden.

Zweiter Vorwärtsgang

Die Vorwärtskupplung 12,14 wird eingerückt, und gleichzeitig wird die Bremse 24 betätigt. Unter solchen Bedingungen wird die Leistung des Turbinenrades 3 wie beim ersten Vorwärtsgang auf das erste innenverzahnte Hohlrad 41 übertragen, und das Sonnenrad 43 wird durch die Bremse 24 festgehalten. Dadurch, daß man in der Formel (α') die Beziehung S = O einsetzt, läßt sich das übersetzungsverhältnis m für den zweiten Vorwärtsgang wie folgt bestimmen:

m = RJC = (I₁ + I₂)Il₁ = 1,42.

In einem Gang dreht sich das Abtriebszahnrad 27 ebenfalls mit geringerer Drehzahl als das erste innenverzahnte Hohlrad 41. Da der Kraftflußweg von dem Abtriebszahnrad 27 zu den nicht dargestellten Fahrzeugrädern identisch mit dem Kraftflußweg im ersten Vorwärtsgang ist, wird er bei der Beschreibung des zweiten Vorwärtsganges und der folgenden Schaltstufen nicht wiederholt.

Dritter Vorwärtsgang

Sowohl die Vorwärtskupplung 12, 14 als auch die Rückwärtskupplung 12, 13 werden gleichzeitig eingerückt, aber keine Bremse wird betätigt. Unter diesen Bedingungen wird die Leistung des Turbinenrades 3 gleichzeitig sowohl an das Sonnenrad 43 als auch an das erste innenverzahnte Hohlrad 41 abgegeben. Dadurch, daß in der Formel (α') die Beziehung S = R₁ eingesetzt wird, läßt sich das übersetzungsverhältnis m für den dritten Vorwärtsgang wie folgt wiedergeben:

_m = RJC = 1.

Mit anderen Worten, das gesamte Planetenrädergetriebe und das Abtriebszahnrad 27 drehen sich zusammen als Ganzes.

Rückwärtsgang

Die Rückwärtskupplung 12, 13 wird eingerückt, und die Bremse 25 wird betätigt. Unter diesen Bedingungen wird die Leistung des Turbinenrades über die Rückwärtskupplung 12, 13 und die zweite hohle Eingangswelle 15 auf das Sonnenrad 43 übertragen, während das zweite innenverzahnte Hohlrad 42 durch die Bremse 25 abgebremst wird. Daher läßt sich durch Einsetzen der Beziehung R₂ = 0 in die Formel (/¥') das übersetzungsverhältnis m für den Rückwärtsgang wie folgt angeben:

35

40 = -(Z₂ - 1) = -2,2.

Mit anderen Worten, das Abtriebszahnrad dreht sich in der Rückwärtsdrehrichtung mit verminderter Drehzahl.

Die Schaltzustände und das übersetzungsverhältnis

für jede Schaltstufe des Planetenrädergetriebes, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, sind in der Tabelle zusammengefaßt.

	1. Vorwärtsgang	Schaltstufe ■ . '	3. Vorwärtsgang	Rückwärtsgang
	eingerückt	2. Vorwärtsgang	eingerückt	ausgerückt
Vorwärtskupplung (12,14)	ausgerückt	eingerückt	eingerückt	eingerückt
Rückwärtskupplung(12,13)	nicht betätigt	ausgerückt	nicht betätigt	nicht betätigt
Bremse (24)	(betätigt)	betätigt	nicht betätigt	betätigt
Bremse (25)	betätigt	, nicht betätigt	nicht betätigt	nicht betätigt
Einwegbremse (23)		nicht betätigt ■
übersetzungsverhältnis m	/j +1₂		1	-(/₂ -1)
Formel	/,	A+l
Beispiel			1	-2,20
/1 = 2,4	2,33
I₂ = 3,2		1,42

Eine andere Ausfuhrungsform des Antriebsblocks ist in F i g. 2 dargestellt, bei der die Vorwärtskupplung 12', 14 und eine Rückwärtskupplung 12, 13 nicht als Baueinheit ausgebildet, sondern zu unabhängigen Baueinheiten aufgeteilt und an entgegengesetzten Enden des Planetenrädergetriebes angeordnet sind. Die Arbeitsweise des Planetenrädergetriebes nach F i g. 2 ist im Prinzip die gleiche wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, und folglich gelten die Schaltzustände in der Tabelle auch für die in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels liegt darin, daß der hydrodynamische Drehmomentwandler V auch mit dem rechten Ende Γ der Kurbelwelle 1 verbunden werden könnte, wie es aus F i g. 2 ersichtlich ist, so daß das Antriebsdrehmoment von dem rechten Ende der Antriebswelle 11 her an das Planetenrädergetriebe abgegeben werden kann, wenn auch im Beispiel von F i g. 2 der hydrodynamische Drehmomentwandler mit dem äußersten linken Ende der Kurbelwelle 1 verbunden ist.

F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des in F i g. 2 dargestellten Antriebsblocks, bei dem Abwandlungen insofern vorgenommen sind, als die Lage der Vorwärtskupplung 12', 14 und der Rückwärtskupplung 12, 13 vertauscht sind, die Lage der ersten Planetenräder 17 und des ersten innenverzahnten Hohlrades 41 gegenüber den zweiten Planetenrädern 20 und dem zweiten innenverzahnten Hohlrad 42 vertauscht ist, die aus der Einwegbremse 23, der Bremse 24 und der Bremse 25 bestehenden Reibungschaltelemente zwischen der Rückwärtskupplung 12, 13 und dem Planetenrädergetriebe angeordnet sind, und das Abtriebszahnrad 27 zwischen dem Planetenrädergetriebe und der Vorwärtskupplung 12', 14 angeordnet ist. Die Arbeitsweise des Planetenrädergetriebes dieses Ausführungsbeispiels ist im Prinzip identisch mit der des in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels, und folglich sind die Bedingungen der Tabelle auch auf diese Ausführungsform anwendbar. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß die Leistung auch vom rechten Ende der Kurbelwelle her, falls dies gewünscht wird, an das Planetenrädergetriebeaggregat abgegeben werden könnte.

Es wird darauf hingewiesen, daß bei diesem Ausfuhrungsbeispiel eine erste Eingangswelle 16', die der als Vollwelle ausgebildeten ersten Eingangswelle 16 des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 entspricht, hohl sein muß.

F i g. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform des in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels, bei der die Bremse 24 zur Ausschaltung der Drehung des Sonnenrades 43 am rechten Ende des Planetenrädergetriebes angeordnet ist, wie aus F i g. 4 ersichtlich, so daß die aus der Bremse 24, der Bremse 25 und der Einwegbremse 23 bestehenden Reibungsschaltelemente sämtlich an der rechten Seite des Planetenrädergetriebes zusammengefaßt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Eingangswelle 16' als Hohlwelle und die zweite Eingangswelle 15' als Vollwelle ausgebildet.

Wie im vorerwähnten Ausführungsbeispiel und den Abwandlungen gezeigt wurde, wird die Abtriebsleistung des Planetenrädergetriebes schließlich auf die Achswellen 33 und 34 übertragen, die parallel zur gemeinsamen Drehachse des Planetenrädergetriebes, der Kupplungen und der Bremsen angeordnet sind. Außerdem sind sowohl die gemeinsame Drehachse als auch die Achswellen parallel zur Achse der Kurbelwelle 1 angeordnet. Eine solche Anordnung des Antriebsblocks ist für ein Fahrzeug vorteilhaft, dessen Brennkraftmaschine rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs liegt. Besonders brauchbar ist die Anordnung für die vorerwähnte Queranordnung der Brennkraftmaschine bei einem Frontbrennkraftmaschine-Frontantrieb-Fahrzeug oder einem Heckbrennkraftmaschine-Heckantrieb-Fahrzeug.

Wie in den Fig. 1 bis 4 veranschaulicht, sind bei dem Ausführungsbeispiel des Antriebsblocks nach der Erfindung zwei Kupplungen zwischen der Antriebswelle 11 und dem Sonnenrad 43 bzw. der Antriebswelle 11 und dem ersten innenverzahnten Hohlrad 41 angeordnet, während das Abtriebszahnrad 27 entweder zwischen den zu einer Baueinheit vereinigten Kupplungen und dem Planetenrädergetriebe oder zwischen einer der zwei Kupplungen und dem Planetenrädergetriebe angeordnet ist. Das Abtriebszahnrad 27 befindet sich an einer Stelle, die dem Längsmittelpunkt der Kurbelwelle 1 entspricht. Bei einer solchen Anordnung des Abtriebszahnrades in einer Mittelstellung zwischen den mechanischen Elementen des Antriebsblocks kann das Achsgetriebe mit dem Ausgleichgetriebe etwa in der Mitte der nicht dargestellten Fahrzeugräder zu beiden Seiten des Fahrzeugs vorgesehen werden. Folglich können die beiden Achswellen 33 und 34 etwa gleich lang gemacht werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aus Brennkraftmaschine und hydrodynamisch-mechanischem Getriebe bestehender Antriebsblock für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem am einen Ende der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, koaxial zu dieser angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandler, von dem über ein Vorgelege und zwei Kupplungen wahlweise jeweils ein Glied oder diese beiden Glieder eines Planetenrädergetriebes angetrieben werden können, das eine parallel zur gemeinsamen Achse der Brennkraftmaschine und des hydrodynamischen Drehmomentwandlers liegende Achse aufweist, und im Längsbereich der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei das Planetenrädergetriebe durch mindestens ein Sonnenrad, mit diesem im Eingriff befindliche erste Planetenräder und mit diesen ersten Planetenrädern kämmende zweite Planetenräder, die außerdem mit einem innenverzahnten Hohlrad im Eingriff stehen, und einem die Planetenräder tragenden Planetenräderträger gebildet wird, und wobei das Sonnenrad und ein weiteres Glied des Planetenrädergetriebes über die Kupplungen wahlweise einzeln oder gemeinsam antreibbar sind und das von einer der Kupplungen antreibbare Sonnenrad durch eine Bremse und ein weiteres Glied des Planetenrädergetriebes durch eine Einwegbremse und eine dazu parallelgeschaltete Bremse wahlweise abbremsbar sind, und wobei das mit der Ausgangswelle verbundene Glied des Planetenrädergetriebes ein auf dieser Ausgangswelle sitzendes Abtriebszahnrad antreibt, das mit einem Achsgetriebezahnrad im Eingriff steht, dessen Achse in einer zur Achse des Planetenrädergetriebes und zur Achse der Brennkraftmaschine parallelen Ebene liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrädergetriebe nur ein Sonnenrad (43) aufweist, und die mit diesem Sonnenrad (43) und mit den zweiten Planetenrädern (20) kämmenden ersten Planetenräder (19) ebenfalls mit einem innen verzahnten Hohlrad (41) im Eingriff stehen, daß dieses innenverzahnte Hohlrad (41) durch eine der Kupplungen (12,14 bzw. 12', 14) antreibbar ist und das andere, mit den zweiten Planetenrädern (20) kämmende innenverzahnte Hohlrad (42) über die Einwegbremse (23) und die dazu parallelliegende Bremse (25) abbremsbar ist, daß das Planetenrädergetriebe in Längsrichtung der Brennkraftmaschine gesehen auf der einen Seite der Brennkraftmaschine angeordnet ist und das auf der vom gemeinsamen Planetenräderträger (22) angetriebenen Ausgangswelle (26) sitzende Abtriebszahnrad (27) auf der dem Längsmittelpunkt der Brennkraftmaschine zugewandten Seite des Planetenrädergetriebes im Bereich dieses Längsmittelpunktes liegt.

2. Antriebsblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrädergetriebe im dem hydrodynamischen Drehmomentwandler (V) abgewandten Längsbereich der Brennkraftmaschine liegt und die beiden Kupplungen (12, 14 und 12, 13) zwischen dem hydrodynamischen Drehmomentwandler (V) und dem Planetenrädergetriebe angeordnet sind, daß die das Sonnenrad (43) festhaltende Bremse (24) in der Nähe der dieses Sonnenrad (43) antreibenden Kupplung (12, 13) angeordnet ist, und daß die Ein wegbremse (23) und die das innen verzahnte Hohlrad (41) festhaltende Bremse (25) am Getriebegehäuse (35) auf der Seite des Planetenrädergetriebes angebracht sind, die vom hydrodynamischen Drehmomentwandler (K) abgewandt ist.

3. Antriebsblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (12, 14 und 12, 13) als getrennte Baueinheiten auf gegenüberliegenden Seiten des Planetenrädergetriebes angeordnet sind, daß das Abtriebszahnrad (27) zwischen dem Planetenrädergetriebe und der das Sonnenrad (43) antreibenden Kupplung (12, 13) angeordnet ist, die zwischen dem Planetenrädergetriebe und dem hydrodynamischen Drehmomentwandler (V) liegt, daß die das Sonnenrad (43) festhaltende Bremse (24) in der Nähe dieser Kupplung vorgesehen ist, und daß die das innenverzahnte Hohlrad (41) festhaltende Bremse (25) und die Einwegbremse (23) am Getriebegehäuse (35) auf der Seite des Planetenrädergetriebes angebracht sind, die vom hydrodynamischen Drehmomentwandler (V) abgewandt ist.

4. Antriebsblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (12', 14 und 12, 13) als getrennte Baueinheiten auf gegenüberliegenden Seiten des Planetenrädergetriebes angeordnet sind, daß die das innenverzahnte Hohlrad (41) antreibende Kupplung (12', 14) zwischen dem hydrodynamischen Drehmomentwandler (V) und dem Planetenrädergetriebe angeordnet ist, und daß das Abtriebszahnrad (27) zwischen dem Planetenrädergetriebe und dieser Kupplung angeordnet ist, und daß die das Sonnenrad (43) festhaltende Bremse (24) in der Nähe der am dem hydrodynamischen Drehmomentwandler (V) abgewandten Ende des Planetenrädergetriebes liegenden Kupplung befestigt ist.

5. Antriebsblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der vom Planetenräderträger (22) angetriebenen Ausgangswelle (26) sitzende Abtriebszahnrad (27) zwischen dem Planetenrädergetriebe und den beiden eine Baueinheit bildenden Kupplungen (12, 14 und 12, 13) angeordnet ist, daß diese beiden Kupplungen zwischen dem hydrodynamischen Drehmomentwandler (V) und dem Planetenrädergetriebe angeordnet sind, und daß die Einwegbremse (23), die das Sonnenrad (43) festhaltende Bremse (24) und die das innenverzahnte Hohlrad (41) festhaltende Bremse (25) auf der Seite des Planetenrädergetriebes angeordnet sind, die vom hydrodynamischen Drehmomentwandler angewandt ist.