Automatikgetriebe im Kraftfahrzeugbau sind bereits bekannt.

Automatikgetriebe übernehmen die Schaltung der Schaltstufen ohne den Kraft-schluß zu unterbrechen. Sie haben aber einen relativ komplizierten Aufbau, hohes Gewicht und sind teuer. Stufenlose Getriebe werden meist als Keilgliederkettengetriebe ausgelegt, wobei die Kraftübertragung auf Reibung beruht, so daß die Leistungsgrenzen sehr schnell erreicht sind. Damit ist nur ein Einsatz bei kleineren Kraftübertragungen, vorzugsweise PKW möglich. Im LKW-Bereich sind sie ungeeignet.

Beim gewöhnlichen Schaltgetriebe ist die Drehzahlkombination zwischen Motor und Rädern je nach Geschwindigkeit mit der Hand wählbar. Auch dieses Getriebe ist relativ kompliziert aufgebaut.

Nach der Offenlegungsschrift DE 2 633 090 ist eine Kraftübertragungseinrichtung nach Art eines hydromechanischen

Verzweigungsgetriebes für Kraftfahrzeuge bekannt. Es ist als hydromechanisc'nes Geschwindigkeitsgetriebe aufgebaut. Bei diesem wird der Kraftfluß auf ein von der Getriebeeingangswelle angetriebenes formschlüssiges Getriebe und auf ein ein variables Übersetzungsverhältnis ermöglichendes veränderbares Getriebe verteilt und über ein Summiergetriebe wieder vereinigt.

Mit dem formschlüssigen Getriebe und mit dem Summiergetriebe ist eine Überholkupplung verbunden, um Überdrehzahlen zu vermeiden. Als Schaltgetriebe besitzt es jedoch keinen automatischen Übergang der einzelnen Gänge bzw. Geschwindigkeiten.

Weiterhin ist ein automatisches Differentialgetriebe nach der DE 195 302 45 bekannt, bei dem kein Umschalten mehr erfolgt und sich minimale und maximale Drehmomente durch unterschiedliche Zahnradpaarungen ergeben, so daß der Übergang drehzahlabhängig stufenlos erfolgt. Das Getriebe besitzt zwei Differentiale mit mehreren dazwischen geordneten Zahnrädern.

Ein nach der DE 195 259 11 bekanntes Getriebe mit Umdrehungsübersetzung besitzt zwei gleich große Kegelräder auf der Antriebswelle. Dadurch werden ein Rahmen und zwei weitere Kegelräder in Drehung versetzt ; das Umdrehungsgetriebe treibt ein Planetengetriebe mit Zahnrädern.

Das nach der DE 44 464 26 bekannte stufenlose Toroldgetriebe für Kraft- fahrzeuge besteht aus einer antriebsseitigen Welle, einer antriebs-und abtriebsseitigen Scheibe, einer scheibenförmigen Antriebsrolle in einer toroldformigen Rille und einer getrennten Steuereinrichtung, die insgesamt durch eine Übertragungsrolle mit Zahnrädern verbunden sind.

Über einen Ventilkolben und die Zahnräder erfolgt die Kraftübertragung und damit Antrieb und Geschwindigkeitsregelung. Der Aufbau dieses Getriebes ist jedoch kompliziert und störanfällig.

Damit sind alle bekannten Getriebe, die in den Fahrzeugen Verwendung finden, aufwendig und äußerst kompliziert aufgebaut. Durch das Zusammenwirken vieler Einzelteile besitzen die Getriebe nicht unbeachtliche Reibungsverluste oder Steuerungsverluste.

Sie besitzen ein hohes Gewicht, das die l, eistung des nutzbaren Drehmoments verringert. Durch die Kraftübertragung sind erhebliche Energieverluste vorhanden, wobei dies bei Automatikgetrieben noch höher ist. Auch die Getriebemasse wirkt sich ungünstig auf ihre Energieeffizienz aus.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe zu entwickeln, mit dem das vom Motor erzeugte Drehmoment mit der erforderlichen Drehzahl im optimalen Drehzahlbereich des Motors auf die Räder übertragen und umgekehrt die Drehzahl des Motors automatisch der Geschwindigkeit der Räder sowie dem Kraftbedarf der Räder angepaßt wird.

Die vorliegende Aufgabe der Erfindung wird durch ein Automatikgetriebe zur Steuerung von Drehzahl und Drehmoment gelöst, das als bekanntes Kegelradplanetengetriebe um eine zentrale Welle mit einem Steuerschieber angeordnet ist und in der Mitte um die zentrale Welle eine hydraulische Regeleinrichtung mit Hydraulik-Ölleitungen und Hydraulikpumpen besitzt.

Diese hydraulische Regeleinrichtung ist erfindungsgemäß aus der zentralen Welle mit einem mittig angeordneten Steuerschieber, bestehend aus Schieberstange mit Schieberköpfen, aufgebaut und besitzt eine Hydraulik-Ölleitung mit auf der zentralen Welle endenden Öffnungen und zwei Hydraulikpumpen.

Bekannterweise besteht das Kegelradplanetengetriebe aus über einer Antriebswelle mit Antriebsmotor angetriebenem Antriebsrad und einem Abtriebsrad, einem Antriebs-und Abtriebskegelrad und Planetenkegelrädern.

Die erfindungsgemäße hydraulische Regeleinrichtung ist zwischen dem auf der zentralen Welle aufgebrachten und über Antriebswelle und Antriebsmotor

angetriebenen Antriebskegelrad und dem auf der zentralen Welle aufgebrachten Abtriebskegelrad drehbar gelagert.

Die paarweise an den Enden der Regeleinrichtung angeordneten Hydraulikpumpen sind über Pumpenantriebswellen mit den Planetenkegelrädem verbunden.

Die zentrale Welle besitzt umlaufende Ölnuten mit Ölbohrungen für die aus der Hydraulik-Ölleitung durch die Öffnungen zum Steuerschieber fließende Hydraulikflüssigkeit.

Dabei ist der Durchflußquerschnitt der Ölbohrungen in der zentralen Welle und damit die Menge der in die zentrale Welle fließenden Hydraulikflüssigkeit durch Verschieben des hydraulischen Steuerschiebers veränderbar.

Das erfindungsgemäße Automatikgetriebe ist bei entsprechendem Aufbau des Steuerschiebers für die Vereinigung mehrerer unterschiedlicher Antriebsdrehmomente auf einer Antriebswelle einsetzbar.

Außerdem ist es bei abgestelltem Antriebsmotor voll als hydraulische Getriebebremse wirksam.

Erfindungsgemäß kann das Automatikgetriebe auch als Stirnradplanetengetriebe mit gleicher Funktion aufgebaut sein. Der Antrieb erfolgt über einen Antriebszahnkranz, die Übertragung von Drehzahl und Drehmoment durch die Planetenräder ebenfalls über die hydraulische Regeleinrichtung auf das Abtriebsrad.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Automatikgetriebes gegenüber herkömmlichen Getrieben ist auch die Ausnutzung der Bremswirkung eines im Schubbereich laufenden Antriebsmotors, wobei die Drehzahl des Antriebsmotors gegenüber den Rädern frei wählbar ist und somit unterschiedliche Bremskräfte auf das Fahrzeug wirken.

Wird der Antriebsmotor bei Bergabfahrt abgestellt und arretiert, ist das Getriebe als voll hydraulisch wirkende Getriebebremse einsetzbar. Es werden keine Verschleißteile wie Bremsbeläge benötigt. Dadurch werden z. B.

Retarderbremsen überflüssig. Auch der Energie-und Kraftstoffverbrauch ist in diesem Betriebsbereich (Bergabfahrt) gleich null. Beim Lösen der Motorarretierung wird der Antriebsmotor durch die Trägheit des Fahrzeuges wieder gestartet und die Fahrt im Normalbetrieb fortgesetzt.

Ein weiterer Vorteil dieses Getriebes ist es, durch die freie Wahl der Drehzahlen die optimalen Drehzahlen für den Betriebsbereich zu wählen, vorzugsweise bei maximaler Beschleunigung die maximale Motordrehzahl. In diesem Betriebsbereich kann der Motor eine volle Kraft kontinuierlich zur Verfugung stellen bis die gewünschte Endgeschwindigkeit erreicht ist.

Dies erspart einen Geschwindigkeitswechsel durch einzelne Gangstufen und Schaltpausen. Im Vergleich zu herkömmlichen Getrieben ist die Kraft besser auf die Räder übertragbar, die besseren Beschleunigungswerte ermöglichen einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch. Wird der Leistungsbedarf geringer, wird die Motordrehzahl unabhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges verringert bis die Drehzahl des Motors dem Leistungsbedarf der Räder angepasst ist.

Das erfindungsgemäße Automatik-Getriebe besitzt damit folgende Vorteile gegenüber den bisher bekannten Automatik-Getrieben : Verringerung der Motordrehzahl im durchschnittlichen Fahrbereich, Verringerung der Kraftstoffverbrauchs und des Verschleißes, geringere Umweltbelastung.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen : Fig. 1 : ein Kegelradplanetengetriebe mit Steuerung in schematischer Darstellung, Fig. 2 : den Aufbau des Steuerschiebers mit einem Antrieb, Fig. 3 : den Aufbau des Steuerschiebers mit zwei Antrieben in unterschiedlichen Stellungen Fig. 3a, 3b, 3c, Fig. 4 : das Drehzahldiagramm, Fig. 5 : das Drehmomentendiagramm, Fig. 6 : ein Stimradplanetengetriebe.

Das erfindungsgemäße Getriebe kann als Kegelrad-oder Stirnradplaneten- getriebe (Fig. 1, Fig. 6) ausgeführt sein. Es soll die Bauart als Kegelradplanetengetriebe näher dargestellt werden, da es für den Einsatzzweck bei Kraftfahrzeugen als das Günstigste erscheint.

Das erfindungsgemäße Getriebe besteht aus einem Antriebsrad 1 und einem Abtriebsrad 2, die das eigentliche Planetengetriebe antreiben und das Drehmoment mit bedarfsgerechter Geschwindigkeit und Drehzahl abgeben.

Die regelbare erfindungsgemäße Getriebeeinheit stellt ein Kegelradplanetengetriebe dar, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es auf einer festen mit dem Gehäuse 12 verbundenen zentralen Welle 3 angeordnet ist, in der sich der Steuerschieber 4 für die Drehzahländerung und Drehmomentenanpassung befindet.

Der Aufbau des Steuerschiebers 4 ist unkompliziert und mit dem eines ganz normalen hydraulischen Steuerblocks zu vergleichen. In der hier dargestellten Bauform sind einige spezielle Funktionen ausgeführt.

Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Aufbau des Steuerschiebers 4, solange nur ein Energieerzeuger zur Verfügung steht. Komplizierter ist der Aufbau des Steuerschiebers 4, wenn mehrere Energiequellen eingespeist werden und auf das Abtriebsrad 2 vereint werden müssen.

Fig. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Aufbau des Steuerschiebers 4 in unterschiedlicher Funktionsstellung, wenn zwei unterschiedliche Antriebsarten auf das erfindungsgemäße Getriebe wirken.

Bei der entgegengesetzten Laufrichtung z. B. : bei der Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges über eine außerhalb angeordnete Hydraulikpumpe, die auf die Antriebswelle 13 aufschaltbar ist, wird ein Ölstrom in der zentralen Welle 3 auf die hydraulischen Motorpumpen 8 gegeben, damit die Drehung des Abtriebsrades 2 in umgekehrter Richtung erfolgen kann.

Auf der zentralen Welle 3 sind das Antriebskegelrad 5 und das Abtriebskegelrad 6 auf Kugellagern und zwischen diesen die hydraulische Regeleinrichung 7 angeordnet. Diese hydraulische Regeleinrichtung 7 besitzt an ihren äußeren Enden jeweils paarweise mindestens ein Paar Hydraulikmotoren bzw. Pumpen 8, die in bestimmten Betriebsbereichen beide Funktionen übernehmen. An deren Pumpenantriebswellen 9 sind die jeweiligen Planetenkegelräder 10 angeordnet, die die Motoren bzw. Pumpen 8 entsprechend des Betriebszustandes in erforderlicher Drehrichung antreiben und damit die bedarfsgerechte Funktion des Antriebsrades l oder Abtriebsrades 2 ermöglichen.

Die hydraulische Regeleinrichtung 7 ist drehbar auf der zentralen Welle 3 gelagert. Die Hydraulik-Ölleitung 14 besitzt 4 Öffnungen zur zentralen Welle 3, durch die die Hydraulikflüssigkeit aus der zentralen Welle 3 oder in die zentrale Welle 3 durch in ihr enthaltene umlaufende Ölnuten mit umlaufenden Ölbohrungen 11 auf den innenliegenden Steuerschieber 4 strömt (Figur 2).

In der in Figur 3 gezeigten Darstellung besitzt die hydraulische Regeleinrichtung 7 acht Öffnungen zur zentralen Welle 3. Vorzugsweise sind bei dieser Ausführung vier Olnuten mit acht Olbohrungen 11 auf der Welle 3.

In den Hydraulikleitungen ist die Fließrichtung durch entsprechend angeordnete Rückschlagventile festgelegt, um eine einwandfreie Steuerung zu ermöglichen.

Figur 4 und Figur 5 zeigen das Drehzahl-und Drehmomentendiagramm.

Der Ölfluß ist umlaufend in jeder Stellung der hydraulischen Regeleinrichtung 7 um die zentrale Welle 3 gewährleistet. Wird das Antriebsrad 1 durch einen außerhalb liegenden Motor 15 angetrieben und das Abtriebsrad 2 soll stehen, so rollen die Planetenkegelräder 10 auf dem Abtriebsrad 2 ab. Bei einem hier angenommenen Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 : 1 (Antrieb : Planeten : Abtreib), Standgasbetrieb und stehendem Fahrzeug drehen sich der Motor mit ca. 500 Umdrehungen pro Minute, die Planetenkegelräder 10 und die hydraulische Regeleinrichtung 7 mit je 250 Umdrehungen pro Minute, wobei das Abtriebsrad 2 steht (Drehzahldiagramm Fig. 4, Linie a). Der Öldurchfluß ist in diesem Fall voll freigegeben und erfolgt drucklos.

Beim Drehmomentendiagramm Figur 5 Linie a wird das Drehmomem des Antriebskegelrades 5 voll auf das Abtriebskegelrad 6 übertragen.

Wird eine Kraft am Abtriebsrad 2 benötigt, wird mit dem in der festen zentralen Welle 3 befindlichen hydraulischen Steuerschieber 4 der Durchflußquerschnitt der Ölbohrungen 11 in der zentralen Welle 3 verringert.

Damit baut sich ein Druck auf, der dann an die Planetenkegelräder 10 weitergegeben wird. Diese Planetenkegelräder 10 wiederum verteilen die entstehende Kraft gleichmäßig auf das An-und Abtriebsrad 1, 2 (Drehmomentendiagramm Fig. 5, Linie b).

Linie c des Drehmomentendiagramms Figur 5 zeigt bei stehendem Fahrzeug (Drehmoment Abtriebskegelrad 6 = 0) die Verteilung des Drehmomentes des Antriebskegelrades 5 auf die Planetenkegelräder 10 und die Regeleinrichtung 7.

Wird der Durchfluß verringert, steigt der Druck an. Damit verstärkt sich die Kraft auf die Planetenkegelräder 10 und auf das Abtriebsrad 2 bis zur völligen Sperrung der Olbohrungen l l, d. h. die Planetenkegelräder 10 kommen im Verhältnis zur hydraulischen Regeleinrichtung 7 zum Stillstand, wobei die Drehzahl zu 100% auf das Abtriebsrad 2 übertragen wird. Das ist im Drehzahldiagramm Fig. 4 dargestellt. Die Linie a zeigt den Status des laufenden Antriebsmotors 15 im Standgas mit ca. 500 Umdrehungen pro Minute des Antriebsrades 1, mit 250 Umdrehungen pro Minute der hydraulischen Regeleinrichtung 7, mit 250 Umdrehungen pro Minute der Planetenkegelräder 10 zur hydraulischen Regeleinrichtung 7 bei stehendem Abtriebsrad 2. Dabei ist der Ölfluß drucklos.

Das Drehzahlmaximum des Antriebsmotors 15 wird in diesem Diagramm bei 3000 Umdrehungen pro Minute angenommen. Die Linie b wird in diesem Fall bei Maximaldrehzahl angenommen und der Durchfluß des Hydrauliköls bis auf Null gestoppt. Damit werden Drehzahl und Drehmoment (Kraft) voll übertragen.

Wird der Steuerschieber 4 wieder geöffnet und der Ölfluß beginnt in umgekehrter Richtung, so läuft der Prozess in umgekehrter Reihenfolge ab, d. h. das 01 fließt in umgekehrter Richtung und die Drehzahl des Abtriebsrades 2 kann gegenüber der des Antriebskegelrades 5 unbegrenzt ansteigen. Somit gibt es durch das Getriebe keine Drehzahlbegrenzung am Abtrieb, und es ist eine

freie Wahl der An-und Abtriebsdrehzahlen ohne Kraftschlußunterbrechung möglich. Dies ist durch die Linie c des Drehzahldiagramms in Figur 4 dargestellt.

Bei zusätzlicher Einspeisung von Hydrauliköl durch eine auf die Antriebswelle 13 aufgeschaltete zusätzliche Hydraulikpumpe ist es möglich, daß das Abtriebskegelrad 6 auch in umgekehrter Richtung laufen kann (z. B.- 500 U/min) und das Antriebskegelrad 5 trotzdem in gleicher Richtung läuft (z. B. + 500 U/min), dargestellt durch Linie d, Figur 4.

In Figur 6 ist der Aufbau eines Stirnradplanetengetriebes dargestellt. Dieses entspricht in seiner Funktion dem beschriebenen Kegelradplanetengetriebe.

Der Antrieb erfolgt über den Antriebszahnkranz 12, die Übertragung von Drehzahl und Drehmoment erfolgt durch die Planetenräder 18 über die hydraulische Regeleinrichtung 7 auf das Abtriebsrad 19.

Das erfindungsgemäße Getriebe sitzt anstelle der Kupplung, der Antriebszahnkranz 17 des Getriebes ist mit der Schwungmasse 16 des Motors 15 verbunden. Der Aufbau des Steuerschiebers 4 entspricht der obengenannten Beschreibung.

Ist kein Leistungsbedarf vorhanden, wird der Motor bis in den Standgasbereich zurückgefahren oder ganz abgestellt. Wird wieder Leistung vom Motor benötigt, wird durch die Trägheit des rollenden Fahrzeuges der Ölfluß durch die hydraulische Regeleinrichtung 7 verringert. Damit wird die Kraft auf den Antriebsmotor 15 übertragen und dieser wird wieder zum Laufen gebracht.

Dies ist durch Verschieben des Steuerschiebers 4 zu erreichen, wodurch Schalten, Kuppein oder Anlassen wie bei herkömmlichen Fahrzeugen entfallen. Da die Drehzahl des Antriebsmotors 15 auf das benötigte Drehmoment einstellbar ist und nur in seltenen Fällen im Betriebsbereich maximale Drehzahlen und Leistungen benötigt werden, kann überaus häufig mit relativ geringen Drehzahlen des Antriebsmotors 15 gearbeitet werden. Bei

bekannten Getrieben muß der Motor bei allen Schaltstufen mitlaufen, beim erfindungsgemäßen Getriebe ist der Motor abstellbar.

Die Leistungsfähigkeit dieses Getriebes ist mit den o. g. Vorteilen noch nicht ausgeschöpft. Es kann weitere Funktionen übernehmen, vorzugsweise bei der Vereinigung mehrerer Antriebsdrehmomente auf eine Antriebswelle (dargestellt durch die Schieberkonstruktion und-stellungen in Figur 3 a, b, c).

Ein weiteres nutzbares Drehmoment wird erfindungsgemäß dadurch erzeugt, daß Hydrauliköl in die zentrale Welle 3 der hydraulischen Regeleinrichtung 7 eingespeist wird und das Drehmoment auf das Abtriebsrad 2 übertragen wird (Figur 3 c).

Für die Verstellung des Steuerschiebers 4 sind erfindungsgemäß elektronische oder auch mechanische Steuerhilfen angeordnet, die genauer auf die jeweiligen Betriebszustände reagieren und somit den Menschen vollkommen von Steuer-und Schaltfunktionen befreien können. Der Mensch kann seine gesamte Konzentration auf den Straßenverkehr lenken, da mit der Betätigung des Fahrfußhebels Geschwindigkeitsänderungen und die gesamte Steuerung realisiert werden können.

Es besteht die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Getriebe über eine zusätzliche Hydraulikpumpe 20 (Fig. 1) für Fremdenerige nutzbar zu machen.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Antriebsrad Kegelradplanetengetriebe 2 Abtriebsrad Kegelradplanetengetriebe 3 zentrale Welle 4 Steuerschieber 4/1 Schieberstange 4/2 Schieberkopf 5 Antriebskegelrad 6 Abtriebskegelrad 7 hydraulische Regeleinrichtung 8 Hydraulikpumpe/-motor 9 Pumpenantriebswelle 10 Planetenkegelrader I I umlaufende Ölnut mit Ölbohrungen 12Gehäuse 13 Antriebswelle 14 Hydraulik-Olleitung 15 Antriebsmotor 16 Schwungmasse 17 Antriebszahnkranz 1 8 Planetenräder 19 Antriebsrad Stirnradplanetengetriebe 20 Hydraulikpumpe für Fremenergieeinspeisung m Drehzahl [u/min] M Drehmoment