DE1780548C3 - Schaltbare Trennkupplung für ein hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine schaltbare Trennkupplung "für ein hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, dessen Turbinenrad beim Antrieb des Kraftfahrzeugs über eine Überholkupplung mit der Turbinenradwelle gekuppelt ist, deren Verbindung mit einem nachgeschalteten Zahnräderwechselgetriebe während einer Gangschaltung durch die schaltbare Trennkupplung ausgeschaltet werden kann.

Die bekannten schaltbaren Trennkupplungen der vorgenannten Art sind pedalbetätigte Trockenreibungskupplungen, die zwischen der Brennkraftmaschine und dem Pumpenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers angeordnet sind. Solche Trockenreibungskupplungen erfordern außer der besonderen Pedalbetätigung einen größeren fertigungs- und montagetechnischen Aufwand, der sich nur wenig mit der kompakten Bauweise des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes verträgt. Mithin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine schaltbare Trennkupplung dieser Art bereitzustellen, die eine wenigstens teilweise selbsttätige Gangschaltung des Getriebes zuläßt, so daß also keine besondere Pedalbetätigung für den dabei jeweils erforderlichen Ausrückvorgang der schaltbaren Trennkupplung und deren nachfolgenden Einrückvorgang benötigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den Merkmalen, die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufgeführt sind. Es wird damit eine schaltbare Trennkupplung bereitgestellt, die in die kompakte Bauweise des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes voll integriert ist und mithin dessen Kompaktheit entsprechend vergrößert. Indem die Betätigung der schaltbaren Kupplung direkt mit der Schaltbetätigung des Zahnräderwechselgetriebes gekoppelt ist, wird dadurch eine teilweise selbsttätige Gangschaltung erhalten, welche im übrigen so ausgestaltet ist, daß gleichzeitig beim Schiebebetrieb des Kraftfahrzeugs durch diese schaltbare Trennkupplung auch noch eine Bremswirkung erhalten wird, die hierbei erst dann wieder verlassen wird, wenn die Brennkraftmaschine ihre Leerlaufdrehzahl erreicht hat. Im übrigen ist die schaltbare Trennkupplung noch so gestaltet, daß bei jeder Gangschaltung der Übertragungsweg für das Drehmoment unterbrochen wird, so daß eine beispielsweise für die einzelnen Zahnräder des Zahnräderwchselgetriebes vorgesehene synchronisierte Zahnkupplung dann ohne eine entsprechende Lastbeaufschlagung betätigt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 aufgeführt.

Ein Ausführungsbeispiel der schaltbaren Trennkupplung für ein hydrodynamisch-mechanisches Getriebe nach der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein die schaltbare Trennkupplung nach der Erfindung aufweisendes hydrodynamisch-mechanisches Getriebe,

Fig. IA einen Teilausschnitt des hydrodynamisch-mechanischen Getriebes gemäß Fig. I in der Umgebung der erfindungsgemäßen schaltbarcn Trennkupplung, in vergrößertem Maßstab,

Fig. 2 einen Teilausschnitt der Darstellung gemäß

Fig. IA, wieder in der Umgebung der erfindungsgemäßen schaltbaren Trennkupplung, in nochmals vergrößertem Maßstab,

F i g. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 2 und

F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende Da -stellung, bei der die Einzelteile der schaltbaren Trennkupplung in einer anderen Schaltstellung gezeigt sind.

In Fig. 1 ist mit 10 das Ende der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine bezeichnet, an deren Kurbelgehäu- m se das Wandlergetriebegehäuse 12 eines hydrodynamischen DrehiJjomentwandlers 32 über einen Flansch 14 angeschraubt ist. Eine quer angeordnete Tragwand 16 liegt an einer Schulter 18 des Wandlergetriebegehäuses 12 an und ist an diesem gemeinsam mit einer Abschlußplatte 20 befestigt, die zusammen mit der Tragwand 16 zentrale Lagerbohrungen bereitstellen. An die Abschlußplatte 20 ist ein Wechselgetnebegehäuse 22 mittels seines Flansches 24 angeschraubt, das das dem hydrodynamischen Drehmomentwandler 32 nachgeschaltete Zahnräderwechselgetriebe auinimmt und eine Endwand 26 aufweist, in welcher dessen Abtriebswelle 28 mittels eines Lagers 30 gelagert ist.

Der hydrodynamische Drehmomentwandler 32 weist ein Pumpenrad 34 mit einem Mantelteil 36 auf, der eine Schraubverbindung 38 mit einem weiteren Mantelteil 4C hat, dessen Nabe 42 in einer Lagerbohrung 44 des Kurbelwellenendes zentriert ist. Der Mantelteil 40 ist über einen Vorsprung 48 mit einer an dem Kurbelwellenende angeschraubten Antriebsscheibe 46 verschraubt, während der Mantelteil 36 über seine Nabe an einer Hülse 50 befestigt ist, die mittels einer Lagerbuchse 52 an der feststehenden Hohlachse 54 für ein Leitrad 112 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 32 gelagert ist. Die Hohlachse 54 ist einstückig mit der Tragwand 16 ausgebildet.

Der hydrodynamische Drehmomentwandler 32 umfaßt weiterhin ein Turbinenrad 56, dessen Mantel 58 eine Nabe aufweist, die eine äußere Laufbahn 60 einer Überholkupplung 62 bildet. Eine innere Laufbahn 64 dieser Überholkupplung 62 ist mittels einer Keilverzahnung auf einer Turbinenradwelle 68 angeordnet, wobei diese Keilverzahnung 66 so ausgebildet ist, daß sie ein begrenztes Drehspiel der inneren Laufbahn 64 gegenüber der Turbinenradwelle 68 zuläßt. Zwischen den beiden Laufbahnen 60 und 64 sind als Spreizkörper oder als Rollen ausgebildete Überholkupplungskörper angeordnet, die eine Einweg-Antriebsverbindung zwischen dem Turbinenrad 56 und der Turbinenradwelle 68 ergeben.

Die an dem Mantel 58 des Turbinenrades 56 ausgebildete Nabe enthält weiter eine längliche äußere Laufbahn 70 einer weiteren Überholkupplung 72, deren innere Laufbahn 74 an der Turbinenradwelle 68 angeordnet ist. Die Überholkupplung 72 ist als eine Schlingbandfederkupplung ausgebildet, deren mit einer größeren Anzahl von Windungen versehene Schlingbandfeder 76 zwischen den beiden Laufbahnen 70 und 74 angeordnet ist. Die Schlingbandfeder 76 liegt mit ihrem einen Ende an einem die Turbinenradwelle 68 _b0 konzentrisch umgebenden Betätigungsring 78 an, an welchem ein Vorsprung 80 angeordnet ist, der in eine an der inneren Laufbahn 64 der einen Überholkupplung 62 vorgesehen Nut 82 eingreifen kann. Die axial verlaufende Nut 82 ist dabei so angeordnet, daß der Vorsprung 80 ,,.-, am Betätigungsring 78 nur bei von der Drehmomentübertragung entlasteter Überholkupplung 72 in die Nut 82 der dann in ihre eine F.nddrehstellung gedrehten inneren Laufbahn 64 zum Eingriff kommt. Dabei ist die innere Laufbahn 64 dieser einen Oberholkupplung in diese eine Enddrehstelluiig durch eine Schraubenfeder 84 vorbelastet, deren eines Ende 86 in einen an der Turbinenradwelle 68 ausgebildeten Schlitz 88 und deren anderes Ende 90 in einen entsprechenden Schlitz 92 der inneren Laufbahn 64 eingreift Im übrigen ist in den Betätigungsring 78 ein in der Turbinenradwelle 68 geführter, radial verschiebbarer Stift 94 zum Eingriff bringbar, zu dessen Verschiebung ein in einer Zentralbohrung 98 der Turbinenradwelle 68 um ein Mittellager 100 schwenkbarer Betätigungshebel % vorgesehen ist Das andere Ende dieses Betätigungshebels 96 wirkt mit einem Stift 102 zusammen, der ebenfalls für eine radiale Verschiebung in der Turbinenradwelle 68 geführt ist und mit dem seinerseits eine für eine radiale Führung zwischen der Tragwand 16 und der Abschlußplatte 20 angeordnete Nockenplatte 104 über eine daran ausgebildete Nockenfläche 106 zusammenwirkt. Der Betätigungshebel 96 ist im übrigen noch durch eine Anschlagfeder 110 vorbelastet, die über einen konisch gestalteten Anschlagteil 108 an dem in den Fig. 1 und IA rechten Ende des Betätigungshebels % angreift und deren Widerstandskraft mithin überwunden werden muß, wenn der Betätigungshebel 96 um sein Mittellager 100 geschwenkt wird.

Das Leitrad Π2 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 32 ist mit einer Nabe 114 auf der Hohlachse 54 gelagert und gegen Drehung in einer Richtung durch eine Überholbremse 116 gesichert. Die Überholbremse 116 läßt im sog. Kupplungsbetrieb des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 32 eine Freilaufbewegung des Leitrades 112 in der Drehrichtung des Pumpenrades 34 zu. Weiter ist die Turbinenradwelle 68 direkt mit einem Antriebszahnrad 118 des Zahnräderwechselgetriebes verbunden, das seinerseits mit einem auf einer Vorgelegewelle 122 sitzenden ersten Vorgelegezahnrad 120 kämmt Ein zweites Vorgelegezahnrad 124 sitzt drehfest aber axial verschiebbar auf der Vorgelegewelle 122 und greift in ein Abtriebszahnrad 126 ein. Das Antriebszahnrad 118 trägt Kuppiungsklauen 130, die von Zähnen 138 einer Innenkeilverzahnung einer Schaltmuffe 132 einer Synchronisierkupplung erfaßt werden können, welche drehfest aber verschiebbar auf einem auf der Abtriebswelle 28, die an dieser Stelle durch ein Lager 136 in der Turbinenradwelle 68 gelagert ist, befestigten Schaltmuffenträger 134 angeordnet ist. Wenn die Kupplungsklauen 130 des Antriebszahnrades 118 von den Zähnen 138 der Innenkeilverzahnung der Schaltmuffe 132 erfaßt sind, dann besteht eine direkte Verbindung zwischen der Turbinenradwelle 68 und der Abtriebswelle 28. Das Abtriebszahnrad 126 läuft dann lose auf der Abtriebswelle 28 um. Wird die Schaltmuffe 132 aus dieser Verbindung mit dem Antriebszahnrad 113 gelöst, dann kommt es in ihrer anderen Schaltstellung zu einer Verbindung zwischen dem Abtriebszahnrad 126 und der Abtriebswelle 28, indem dann die Zähne 136 ihrer Innenkeilverzahnung entsprechende Kuppiungsklauen 128 an dem Abtriebszahnrad 126 erfassen. Das Zahnräderwechselgetriebe ist dann in einen niedrigen Gang geschaltet. Weiter kann noch ein Rückwärtsgang dadurch geschaltet werden, daß an der Schaltmuffe 132 der sonst noch mit den üblichen Synchron- und Sp^prringen versehenen Synchronisierkupplung eine entsprechende Verzahnung 140 ausgebildet ist, die in der Neutralstellung der Schaltmuffe in ein nicht dargestelltes Umkehrzahnrad eingreift, das seinerseits

mit dem zweiten Vorgelegezahnrad 124 kämmt.

Mit der Nockenpiaitc 104 wirkt eine willkürlich belätigbare Schaltschiene 142 des Zahnräderwechselgctriebes zusammen, die in einer Bohrung 144 der Endwand 26 sowie in einer Bohrung 146 der AbschluBplalle 20 verschiebbar ist. In der Abschlußplatte 20 ist auch noch eine Lagerbohrung zur Lagerung des einen Endes der Vorgelegewelle 122 mittels eines Lagers 148 ausgebildet, während das andere Vorgelegewcllenende mittels eines Lagers 150 in einer Lagerbohrung der Endwand 26 gelagert ist. An diesem anderen Ende der Vorgelegewelle 122 ist weiter noch eine Bremsscheibe 152 befestigt, die durch einen Bremskolbcn 154 festgehalten werden kann, der in einem Stellzylinder 156 einer mit dem Wechselgetriebegehäuse 22 verschraubten Endplatte 158 verschiebbar ist. Wird dem Stellzylinder 156 Druckflüssigkeit zugeleitet, dann drückt der Bremskolben 154 die Bremsscheibe 152 gegen eine Reibfläche 162, die an einer mittels Schrauben 160 an der Abschlußplatte 20 angeschraubten Druckplatte 164 ausgebildet ist.

An der Schaltschiene 142, die noch eine in eine Ringnut der Schaltmuffe 132 einfassende Schaltgabel 166 trägt, sind zwei Aussparungen 168 und 170 vorgesehen, in welche die Nockenplatte 104 in der Schaltstellung für den Direktantrieb bzw. in der Schaltstellung für den niedrigen Gang eingreift. Befindet sich die Schaltschiene 142 in der Neutralstellung, dann ist dabei die Nockenplatte 104 aus diesen Aussparungen 168 und 170 gelöst und in eine Relativlage gebracht, in welcher ihre Nockenfläche 106 mit dem Stift 102 in Eingriff gelangen kann, sobald sich die Turbinenradwelle 68 dreht. Der Stift 102 wird dann radial nach innen verschoben, so daß der Betätigungshebel % im Uhrzeigergegensinn geschwenkt und folglich der Stift 94 von dem Betätigungsring 78 gelöst wird, so daß sich dieser jetzt von dem zugeordneten Ende der Schlingbandfeder 76 wegbewegen kann. Die Schlingbandfeder 76 wird darauf vom inneren Umfang der äußeren Laufbahn 70 gelöst, so daß dann das Turbinenrad 56 von der Turbinenradwelle 68 getrennt und mithin die Drehmomentübertragung unterbrochen wird, um so ohne Drehmomentbelastung unter Mitwirkung der Schaltmuffe 132 eine Gangschaltung bewirken zu können. Während des Schaltens treten nur die durch die Drehung der Turbinenradwelle 68 erzeugten Trägheitskräfte auf, während gleichzeitig die entsprechenden Trägheitskräfte des Turbinenrades 56 infolge der durch die Überholkupplung 62 bewirkten Trennung von der Turbinenradwelle 68 dann nicht wirken. Sofern die Schaltschiene 142 bei stehendem Kraftfahrzeug aus der Neutralstellung heraus verschoben ist, kann dann eine analoge Gangschaltung ohne Drehmomentbelastung vorgenommen werden, wenn durch eine Betätigung des Bremspedals Druckflüssigkeit dem Stellzylinder 156 zugeleitet und dadurch dann die Bremsscheibe 152 festgehalten wird. Ohne diese Maßnahme würde in diesem Fall an der Turbinenradwelle 68 noch ein durch das Turbinenrad 56 zugeleitetes restliches Drehmoment wirken, da ja im Leerlauf der Brennkraftmaschine das Turbinenrad 56 leerläuft.

Soll aus der Neutralstellung in die Schaltstellung für den niedrigen Gang geschaltet werden, um das Kraftfahrzeug aus dem Stand auszufahren, dann kann das zweite Vorgelegezahnrad 124 ein wenig gegenüber der Vorgelegewelle 122 gedreht werden. Sind die Zähne der Innenkeilverzahnung der Schaltmuife 132 zu den Kupplungsklauen 128 nicht ausgerichtet, so kann die Kcilvcrzahnungsverbindiing /wischen dem Vorgelegezahnrad 124 und der Vorgclegcwelle 122 eine begrenzte relative Drehung zulassen. Das zweite Vorgelcgczahnrad 124 kann normalerweise in eine seiner Rndstellungen zu der Vorgelegcwellc 122 durch eine vorgespannte Feder 172 gedrückt werden.

Wird eine Gangschaltung eingeleitet, so drückt der erste Bewegungsanteil der Schaltschiene 142 die Nockenplatte 104 radial nach innen. Dadurch wird unter Mitwirkung des Betätigungshebels 96 und des Betätigungsringes 78 die Schlingbandfeder 76 entspannt und mithin das Turbinenrad 56 von der Turbinenradwelle 68 gelöst, so daß dann ohne Schwierigkeit der Gangwechsei unter Mitwirkung der Synchronisierkupplung erfolgen kann, lsi der Gangwecnsel abgeschlossen, dann verhindert zunächst noch der Betätigungsring 78 eine radiale Verschiebung des Stiftes 102 nach außen, obwohl dazu dann die Nockcnplatte 104 bereits eingerichtet ist. Hierzu gilt, daß die innere Laufbahn 64 der Überholkupplung 62 mit einem begrenzten Drehspiel auf der Turbinenradwelle 68 angeordnet ist, und daß die Schraubenfeder 84 diese innere Laufbahn 64 in die eine Endstellung vorbelastet. Während des Schaltintervalls legt nun die Schraubenfeder 84 die innere Laufbahn 64 gegen einen Anschlag, wobei dann die Nut 82 gegenüber dem Vorsprung 80 an dem Betätigungsring 78 versetzt ist. In diesem in Fig.4 dargestellten Zustand kann mithin die Schlingbandfeder 76 nicht gespannt werden, weil der Betätigungsring 78 dann nicht das zugeordnete Ende der Schlingbandfeder 76 berührt. Wenn jedoch nach abgeschlossenem Gangwechsel zur Beschleunigung des Kraftfahrzeugs die Drosselklappe der Brennkraftmaschine geöffnet und mithin die Drehzahl des Turbinenrades 56 wieder gesteigert wird, um eine Anpassung an die Drehzahl der Turbinenradwelle 68 zu ergeben, so wird dann die innere Laufbahn 64 der Überholkupplung 62 mitgenommen und folglich der Betätigungsring 78 in eine Stellung bewegt, in welcher es zu dem Spannen der Schlingbandfeder 76 kommt. Dabei kann der Stift 94 zusätzlich zur radialen Bewegung des Betätigungsringes 78 diesen gleichmäßig mit der Turbinenradwelle 68 antreiben.
Wird das Kraftfahrzeug während des Schiebebetriebs verzögert und läuft die Brennkraftmaschine im Leerlauf so verzögert das Turbinenrad 56 infolge der Spannung der Schlingbandfeder 76 der Überholkupplung 72. Wird die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine erreicht, dann wird die Überholkupplung 72 gelöst, während die Überholkupplung 62 dann greift. Während einer Schaltung bei geschlossener Drosselklappe der Brennkraftmaschine fällt deren Drehzahl sofort ab, jedoch wird die Drehzahl des Turbinenrades 56 dann nicht durch die Überholkupplung 72 verringert. Bei der

Bewegung der Schaltschiene 142 wird die Überholkupplung 72 gelöst und in der ausgerückten Stellung gehalten, bis nach abgeschlossenem Gangwechsel die Drosselklappe der Brennkraftmschine wieder geöffnet und mithin wieder die Drehzahl des Turbinenrades 56

bo erhöht wird. Die Oberholkupplung 72 greift jedoch erst dann wieder, wenn die Brennkraftmaschine ein genügend hohes Drehmoment entwickelt hat, um das Turbinenrad 56 mit einer an die Turbinenradwelle 68 angepaßten Drehzahl zu drehen und somit die

Schlingbandfeder 76 der Überholkupplung 72 vor einer sonst wesentlich stärkeren Beanspruchung zu schützen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

\7 80 Patentansprüche:

1. Schaltbare Trennkupplung für ein hydrodynamisch-mechanisches Getriebe für Kraftfahrzeuge mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, dessen Turbinenrad beim Antrieb des Kraftfahrzeugs über eine Überholkupplung mit der Turbinenradwelle gekuppelt ist deren Verbindung mit einem to nachgeschalteten Zahnräderwechselgetriebe während einer Gangschaltung durch die schaltbare Trennkupplung ausgeschaltet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Trennkupplung eine als Schlingbandfederkupplung ausgebildete und beim Schiebebetrieb des Fahrzeugs wirksame Überholkupplung (72) ist, deren Schlingbandfeder (76) zwischen einer an der Turbinenradwelle (68) befestigten inneren Laufbahn (74) und einer am Turbinenrad (56) des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (32) befestigten äußeren Laufbahn (70) angeordnet ist und mit ihrem einen Ende an einem die Turbinenradwelle (68) konzentrisch umgebenden Betätigungsring (78) anliegt, in den ein in der Turbinenradwelle (68) geführter, radial verschiebbarer Stift (94) zum Eingriff gebracht werden kann, zu dessen J/erschiebung ein in einer Zentralbohrung (98) der Turbinen- ■ radwelle (68) schwenkbar gelagerter Betätigungshebel (96) vorgesehen ist, der abhängig von der Schaltbetätigung des Zahnräderwechselgetriebes schwenkbar ist, und daß die innere Laufbahn (64) der das Turbinenrad (56) mit der Turbinenradwelle (68) beim Antrieb verbindenden Überholkupplung (62) mit einem begrenzten Drehspiel auf der Turbinenradwelle (68) angeordnet ist.

2. Schaltbare Trennkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsring (78) zum Spannen der Schlingbandfeder (76) durch den Stift (94) radial verschiebbar ist und ein am w Betätigungsring ( 78) angeordneter Vorsprung (80) in eine Nut (82) in der inneren Laufbahn (64) der das Turbinenrad (56) mit der Turbinenradwelle (68) verbindenden Überholkupplung (62) eingreifen kann, wobei diese Nut (82) so angeordnet ist, daß der Vorsprung (80) am Betätigungsring (78) nur bei von der Drehmomentübertragung entlasteter Überholkupplung (62) in die Nut (82) der dann in ihre eine Enddrehstellung gedrehten inneren Laufbahn (64) zum Eingriff kommen kann.

3. Schaltbare Trennkupplung nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer willkürlich betätigbaren Schaltschiene (142) des Zahnräderwechselgetriebes Aussparungen (168 und 170) vorgesehen sind, mit denen eine Nockenplatte (104) zusammenwirkt, die über einen mit dieser in Eingriff gelangenden Stift (102) den Betätigungshebel (96) in der Turbinenradwelle (68) schwenkt, wobei die Aussparungen (168 und 170) an der Schaltschiene (142) so vorgesehen sind, daß der bo Betätigungshebel (96) beim Einleiten der Gangschaltung die Schlingbandfeder (76) entspannt und nach vollzogener Gangschaltung die Schlingbandfeder (76) wieder spannt.

4. Schaltbarc Trennkupplung nach den Ansprü- ι,ί chen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Laufbahn (64) der das Turbinenrad (56) mit der Turbinenradwelle (68) beim Antrieb verbindenden Überholkupplung (62) durch eine Schraubenfeder (84) in die eine Enddrehstellung vorbelastet ist.