DE1065684B - Umlaufraderwechselgetnebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein insbesondere für Lastfahrzeuge geeignetes Umlaufräderwechselgetriebe.

Es sind bereits Umlaufräderwechselgetriebe mit zwei Umlaufrädersätzen vorgeschlagen worden, von denen der erste Umlaufrädersatz zwei treibende und zwei 'getriebene Teile aufweist und die zwei getriebenen Teile des ersten Umlaufrädersatzes mit zwei treibenden Teilen des zweiten Umlaufrädersatzes verbunden sind, wobei je eine Schaltkupplung zwischen den beiden treibenden Teilen des ersten Umlaufrädersatzes und der Antriebswelle vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe zu schaffen, das nur zwei Reibungskupplungen und drei Reibungsbremsen für das Erzielen von fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang aufweist.

Dies wird dadurch erreicht, daß der erste Umlaufrädersatz aus einem ersten Sonnenrad und einem Hohlrad, die mit den Umlaufrädern im Eingriff stehen, als erstem und zweitem treibendem Teil sowie einem zweiten, mit den anderen Umlaufrädern kämmenden Sonnenrad und einem Planetenradträger als erstem bzw. zweitem getriebenem Teil besteht, daß der zweite Planetenrädersatz mit zwei treibenden Sonnenrädern, die mit verschiedenen Umlaufrädern im Eingriff stehen, mit den beiden getriebenen Teilen des ersten Umlaufrädersatzes einerseits und mit dem Umlaufräderträger mit der getriebenen Welle andererseits verbunden ist, während das mit den Umlaufrädern kämmende Hohlrad durch eine Bremse feststellbar ist, wobei ferner vorgesehen sind eine hydrodynamische Kupplung zwischen dem treibenden Sonnenrad des ersten Umlaufrädersatzes und der Antriebswelle sowie eine Reibungskupplung zwischen der Antriebswelle und dem Hohl rad des ersten Planetenrädersatzes und eine Reibungsbremse zur zeitweisen Feststellung des treibenden Hohlrades, eine Reibungskupplung zwischen dem getriebenen Sonnenrad des ersten Planetenrädersatzes und dem zweiten Sonnenrad des zweiten Planetenrädersatzes sowie zwei Bremsen für das zweite Sonnenrad bzw. das Hohlrad im zweiten Planetenrädersatz, wobei die Kupplungen und Bremsen in verschiedenen Paarungen einrückbar sind, um fünf verschiedene Übersetzungsverhältnisse im Vorwärtsantrieb zu schaffen.

Die Erfindung wird in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Getriebes gemäß der Erfindung,

Fig. 2, 3 und 4 Längsschnitte nach den Linien 2-2, 3-3 und 4-4 der Fig. 1 in den angegebenen Richtungen,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Getriebes,

Umlauf räderwechselgetriebe

Anmelder:

Borg-Warner Corporation,
Chicago, III. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. Mai 1954

James A. Miller, Grosse Pointe, Mich. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 6 eine Tabelle, welche anzeigt, welche der verschiedenen Reibungseingriffvorrichtungen in Eingriff gebracht werden, um die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse im Getriebe zu erzielen, und welche außerdem die mechanischen Übersetzungsverhältnisse für eine Ausführungsform der Erfindung mit bestimmten Zahnradgrößen zeigt, und

Fig. 7, 8 und 9 Längsschnitte bestimmter Teile des Getriebes in anderen Ausführungsformen.

Gleiche Bezugsziffern bezeichnen in den verschiedenen Figuren gleiche Teile.

Das in den Zeichnungen dargestellte Getriebe, das besonders zur Verwendung in Lastfahrzeugen geeignet ist, hat eine Antriebswelle 10, eine getriebene Welle 11, eine erste Zwischenwelle 12 und eine zweite Zwischenwelle 13. Die Welle 10 kann mit dem Motor des Fahrzeugs verbunden werden, in welches das Getriebe eingebaut ist, während die Welle 11 mit den Straßenrädern des Fahrzeugs durch nicht gezeigte Übertragungselemente verbunden werden kann. Die Wellen 11, 12 und 13 sind gleichachsig zueinander angeordnet und in einem Getriebegehäuse 14 gelagert. Ferner ist das Getriebe mit einer Flüssigkeitskupplung 15 mit geraden Schaufeln, zwei Umlaufrädersätzen 16 und 17, einer als Einwegbremse wirkenden Überholkupplung 18, zwei Mehrscheibenreibungskupplungen 19 und 20 und drei Bandreibungsbremsen 21, 22 und 23 ausgerüstet.

Die Zwiscbenwelle 12 wird durch die Antriebswelle 10 über ein Schwungrad 24 und die Flüssigkeitskupp-

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lung 15 angetrieben. Das Schwungrad ist mit der Welle 10 verschraubt, wie bei 25 gezeigt, und enthält eine dünne biegsame Platte, die praktisch als Gelenkkupplung wirkt, wodurch die Übertragung von Motorschwingungen und die Wirkung von Ausfluchtungsfehlern zwischen dem Motor und dem Getriebe auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden. Am Außenumfang des dünnen Schwungrades ist ein Anlaßzahnkranz 26 befestigt.

Die Flüssigkeitskupplung 15 weist ein Flüssigkeitsgehäuse 27 auf, das mit der Antriebswelle 10 über das Schwungrad 24 verbunden ist, sowie ein beschaufeltes Antriebselement 28, das als Pumpenrad bekannt ist und drehfest mit dem Schwungrad verbunden ist, und ein beschaufeltes getriebenes Element 29, das unter der Bezeichnung Turbinenrad bekannt ist und bei 30 mit einer auf der Welle 12 aufgekeilten Nabe 31 vernietet ist. Die Kupplung 15 selbst ist mit Drucköl gefüllt, wobei jedoch ein Hohlraum 32 im Getriebegehäuse 14, in welches die Kupplung eingebaut ist, trocken ist und ein Kunststofföldichtring 33 auf der Pumpenradnabe 34 hinter der Kupplung vorgesehen ist, um ein Lecken in den Hohlraum 32 zu verhindern.

Das Getriebe ist mit zwei ölpumpen 35 und 36 ausgerüstet, die von üblicher Bauart sind, SO' daß nur eine allgemeine Beschreibung gegeben wird. Die vordere Pumpe 35, die durch Vorsprünge oder Finger 37, welche an der Nabe 34 des Pumpenrades 28 der Kupplung ausgebildet sind, angetrieben wird, ist eine Flügelradpumpe von veränderlicher Förderung, während die hintere Pumpe, die von der getriebenen Welle 11 des Getriebes angetrieben wird, eine Pumpe mit innen- und außenverzahnten Rädern und gleichbleibender Verdrängung ist. Die vordere Pumpe 35 weist eine Innennabe 38 auf, die eine Vielzahl von um ihren Umfang in gleichen Abständen voneinander befindlichen Flügeln 39 trägt, welche in der Nabe 38 gleitbar sind, sowie ein Außengehäuse 40, das gegenüber dem Getriebegehäuse 14 nicht drehbar, jedoch radial gleitbar und mit einer zylindrischen Innenfläche ausgebildet ist, in weicher die Flügel 39 gleiten. Die Pumpwirkung wird dadurch erzielt, daß die Flügel Flüssigkeit von der Pumpensaugseite fördern, wenn die Nabe 38 und das Gehäuse 40 exzentrisch zueinander angeordnet sind. Die hintere Pumpe 36 weist ein Pumpengehäuse 41 auf, das gegenüber dem Getriebegehäuse 14 fest ist, sowie ein Innenzahnrad 42 und ein Außenrad 43, die zueinander exzentrisch im Pumpengehäuse 41 angeordnet sind. Die Pumpe 36 ist ferner mit einem segmentförmigen Gehäuseteil 44 versehen, der vom Pumpengehäuse 41 getragen wird und sich zwischen den Zahnrädern 42 und 43 befindet. Die Pumpwirkung wind dadurch erzielt, daß Flüssigkeit durch die Zahnräder durch den segmentförmigen Gehäuseteil gefördert wird. Die Pumpen 35 und 36 können dazu verwendet werden, Öl unter Druck der Flüssigkeitskupplung zuzuführen, so daß für das Einrücken der Reibungskupplungen 19 und 20 sowie für das Anziehen der Reibungsbremsen 21, 22 und 23 Flüssigkeitsdruck vorhanden ist, um das ganze Getriebe zu schmieren und Kühlöl, soweit erforderlich, für die Reibungsbremsen und -kupplungen zu liefern.

Der erste Umlaufrädersatz 16 weist ein erstes Sonnenrad 45 auf, das mit der ersten Zwischenwelle 12 aus einem Stück besteht, sowie ein zweites Sonnenrad 46, das aus einem Stück mit einer Hülse 47 besteht, welche auf der Welle 13 drehbar angeordnet ist, ferner ein Hohlrad 48, das sowohl mit der Kupplung 19 als auch mit der Bremse 21 verbunden ist, längliche Planetenräder 49, von denen eines in Fig. 1 gezeigt ist, die mit dem Sonnenrad 45 und dem Hohlrad 48 im Eingriff stehen, Planetenräder 50, von denen eines in Fig. 1 gezeigt ist, welche mit dem Sonnenrad 46 und den länglichen Planetenrädern 49 kämmen, ferner einen Planetenradträger 51, an dem die Planetenräder 49 und 50 drehbar gelagert sind und der mit der zweiten Zwischenweile 13 verbunden ist. Das erste Sonnenrad 45 ist mit dem getriebenen Teil 29 der Kupplung 15 über die Nabe 30 verbunden, während das zweite Sonnenrad 46 mit der Kupplung 20 über die Hülse 47 verbunden ist.

An dem Planetenradträger 51 des ersten Umlaufrädersatzes 16 ist ein Leistungsabnahmezahnrad 52 ausgebildet, das mit einem gleitbar beweglichen Zahnrad 54 eines Leistungsabnehmers 53 in bzw. außer Eingriff gebracht werden kann. Der Leistungsabnehmer 53 kann von jeder Seite des Getriebegehäuses 14 eingeführt werden, ist jedoch in Fig. 4 auf einer Seite angeordnet gezeigt.

Der zweite Umlaufrädersatz 17 weist ein Sonnenrad 55 auf, das aus einem Stück mit der zweiten Z\vischenwelle 13 besteht, sowie ein zweites Sonnenrad 56, das drehbar auf der zweiten Zwischenwelle 13 angeordnet ist, ein Hohlrad 57, das mit der Bremse 23 verbunden und gegenüber dem Pumpengehäuse 41 drehbar gelagert ist, längliche Planetenräder 58, von denen eines in Fig. 1 gezeigt ist, die mit dem Sonnenrad 55 und mit dem Hohlrad 57 im Eingriff stehen, Planetenräder 59, von denen eines in Fig. 1 gezeigt ist, welche mit dem zweiten Sonnenrad 56 und den länglichen Planetenräidern 58 kämmen, ferner einen Planetenradträger 60 zur drehbaren Lagerung der Planetenräder 58 und 59, der aus einem Stück mit einem Hülsenteil 60a besteht, welcher mit der getriebenen Welle 11 verkeilt ist. Das erste Sonnenrad 55 des zweiten Umlaufrädersatzes 17 ist über die zweite Zwischenwelle 13 mit dem Planetenradträger 51 des ersten Umlaufrädersatzes 16 verbunden, während das zweite Sonnenrad 56 mit der Kupplung 20 und der Bremse 22 verbunden ist.

Die Reibungskupplung 19 ist so angeordnet, daß sie das Pumpenrad 28 der Flüssigkeitskupplung 15 mit dem Hohlrad 48 des ersten Planetengetriebes verbindet, und weist Kupplungsplatten oder -scheiben 61 und 62 auf, die auf einer Bremstrommel 63 bzw. 64 aufgekeilt sind. Die Bremstrommel 63 ist auf einer sich radial erstreckenden Nabe 65 befestigt, welche auf einem mit dem Getriebegehäuse 14 verbundenen feststehenden Hülsenteil 66 drehbar gelagert ist, während die Trommel 64 aus einem Stück mit einem Hülsenteil 67 besteht, der innerhalb des feststehenden Hülsenteils 66 gelagert und mit der Pumpenradnabe 34 verkeilt ist. Die Scheiben 61 erstrecken sich von der Bremstrommel 63 nach innen und wechseln mit den Scheiben 62 zwischen einer Schildplatte 68, die auf der Bremstrommel 63 aufgekeilt ist und einen ringförmigen Kolben 69 hat, der in einem in der Nabe 65 vorgesehenen ringförmigen Hohlraum angeordnet und beweglich ist, so daß beim Wirksamwerden von Flüssigkeitsdruck aus dem Kolben 69 über geeignete Kanäle die Kupplungsscheiben 61 und 62 in Reibungseingriff miteinander gebracht werden. Zwischen dem Kolben 69 und einem Abstützring 71, der auf der Nabe 65 fest ist, ist eine Feder 70 angeordnet, die auf den Kolben 69 wirkt, um diesen in seine Kupplungs-. rückstellung zurückzuführen.

Die Reibungsbremse 21 ist für das Zusammenwirken mit dem Hohlrad 48 vorgesehen und weist ein Bremsband 72 auf, das auf der Bremstrommel 63 zum Angriff gebracht werden kann. Die Bremstrommel 63

dient gleichzeitig als Gehäuse für die Kupplung 19 und ist mit dem Hülsenteil 65, der im Getriebegehäuse 14 durch den feststehenden Hülsenteil 66 gelagert ist, verbunden.

Die Einwegbremse 18 ist eine Überholkupplung von üblicher Bauart und weist einen äußeren Laufring 73 und einen inneren Laufring 74 sowie eine Vielzahl schwenkbarer Klemmkörper 75 auf, die zwischen den Laufringen 73 und 74 angeordnet sind. Der innere Laufring 73 ist mit einer zylindrischen Fläche 76 ausgebildet und mit dem Hülsenteil 65 verkeilt, während der äußere Laufring 74 mit einer zylindrischen Fläche 77 ausgebildet und am Getriebegehäuse 14 befestigt ist. Die Einwegbremse 18 ist zwischen der Bremstrommel 63 und dem Getriebegehäuse 14 eingebaut und dient dazu, eine Rückwärtsdrehung des Hohlrades 48 zu verhindern.

Die Reibungskupplung 20 dient zur Verbindung des zweiten Sonnenrades 46 des ersten Umlaufrädersatzes 16 mit dem zweiten Sonnenrad 56 des zweiten Umlaufrädersatzes 17 und weist Kupplungsplatten oder -scheiben 78 und 79 auf, welche mit einer Bremstrommel 80 bzw. 81 verkeilt sind. Die Bremstrommel 80 hat Keilnutenverbindung mit einer sich radial erstreckenden Nabe 82, die drehbar auf einem mit dem Getriebegehäuse 14 verbundenen feststehenden Hülsenteil 83 gelagert ist, während die Bremstrommel 81 Keilnutenverbindung mit der Hülse 47 hat, mit welcher das Sonnenrad 46 aus einem Stück besteht. Die Hülse 47 ist in dem feststehenden Hülsenteil 83 drehbar gelagert. Die Scheiben 78 erstrecken sich von der Bremstrommel 80 nach innen und wechseln mit den Scheiben 79 zwischen einer Schildplatte 84 und einem ringförmigen Kolben 85 ab, welcher in einem in der Nabe 82 vorgesehenen ringförmigen Hohlraum beweglich ist, so daß beim Wirksamwerden von Flüssigkeitsdruck auf den Kolben 85 über geeignete Kanäle die Kupplungsscheiben 78 und 79 in Reibungseingriff miteinander gebracht werden. Die Schildplatte 84 ist sowohl mit der Trommel 80 als auch mit dem Sonnenrad 56 verkeilt. Zwischen dem Kolben 85 und einem Abstützring 87, der gegenüber der Nabe 82 fest ist, ist eine Feder 86 angeordnet.

Die Reibungsbremse 22 ist für das zweite Sonnenrad 56 vorgesehen und weist ein Bremsband 88 für den Angriff auf der Bremstrommel 80 auf. Die Bremstrommel 80 dient ferner, wie gezeigt, als Gehäuse für die Kupplung 20.

Die Reibungsbremse 23 ist für das Hohlrad 57 vorgesehen und weist eine Bremstrommel 89 auf, die aus einem Stück mit dem Hohlrad 57 besteht, sowie ein Bremsband 90, das auf der Bremstrommel 89 zum Angriff gebracht werden kann. Die Bremstrommel ist mit einer Nabe 91 verbunden, die auf einem mit dem Gehäuse 41 der hinteren Pumpe aus einem Stück bestehenden feststehenden Hülsenteil 92 drehbar gelagert ist.

Eine abgeänderte Bremskonstruktion 18a ist in Fig. 7 gezeigt, die an Stelle der in Fig. 1 gezeigten Einwegbremse 18 verwendet werden kann. Die Einwegbremse 18 a weist einen äußeren Lauf ring 93 und einen inneren Laufring 94 auf, zwischen denen eine Vielzahl Klemmkörper 95 schwenkbar in Anlage an den Laufringen 93 und 94 angeordnet sind. Der innere Laufring 93 ist mit einer zylindrischen Fläche 96 ausgebildet und in diesem Falle am Getriebegehäuse 14 befestigt, während der äußere Laufring 94 eine zylindrische Fläche 97 hat und mit einem Nabenteil 98 verkeilt ist, der auf der Bremstrommel 63 ausgebildet ist. Die in Fig. 7 gezeigte Konstruktion weicht von der in Fig. 1 gezeigten in der Weise ab, daß der innere Laufring 73 der Fig. 1 als äußerer Laufring 94 in Fig. 7 dargestellt ist und der äußere Laufring 74 in Fig. 1 als innerer Laufring 93. Der Zweck dieser Abänderung besteht in der Verringerung des Durchmessers der Einwegbremse 18 gemäß Fig. 1 auf den der Einwegbremse 18a in Fig. 7, so daß die Reibungsgeschwindigkeiten der einander berührenden Flächen ebenfalls verringert sind.

Eine weitere Abänderung des in Fig. 1 gezeigten Getriebes ist in Fig. 8 dargestellt, bei welcher die Mehrscheibenkupplung 19 der Fig. 1 so abgeändert ist, daß die Kupplungsnabe bzw. der Hülsenteil 67 nicht mehr mit dem Pumpenrad 28 der Flüssigkeitskupplung 15 verbunden ist. Die in Fig. 8 gezeigte Kupplung 19 a weicht von der in Fig. 1 dargestellten Kupplung 19 darin ab, daß eine Innentrommel 99 der Kupplung mit einem ersten Sonnenrad 100 des ersten Umlauf rädersatzes 16 a verbunden ist. Der Hülsenteil 67 in Fig. 1 ist völlig weggelassen und eine erste Zwischenwelle 12 a vorgesehen, die zum Ausgleich für das Fehlen der Hülse 67 einen größeren Durchmesser hat. Die Welle 12a· verjüngt sich an ihrem einen Ende zur Verbindung mit dem Turbinenrad 29 der Flüssigkeitskupplung 15. Alle anderen Bauelemente der Ausführungsform nach Fig. 8 entsprechen den in Fig. 1 gezeigten. Der Zweck dieser abgeänderten Bauform besteht darin, einen vollen Flüssigkeitsantrieb im 4. und 5. Gang, wie nachstehend beschrieben, zu ermöglichen.

Eine weitere Abänderungsform ist in Fig. 9 gezeigt, bei welcher die Kupplung 20 der Fig. 1 für die Aufnahme einer Tellerfeder 101 umgestaltet worden ist. Die in Fig. 9 gezeigte Reibungskupplung 20 a weist Kupplungsscheiben 102 und 103 auf, die auf eine Bremstrommel 104 bzw. 105 aufgekeilt sind. Die Scheiben 102 erstrecken sich von der Bremstrommel 104 nach innen, während die Scheiben 103 sich von der Bremstrommel 105 nach außen erstrecken. Die Scheiben 102 und 103 wechseln zwischen einer Schildplatte 106 und einer axial beweglichen Druckplatte 107 ab, welche beide mit der Bremstrommel 104 verkeilt sind. Ein ringförmiger Kolben 108 ist in einem ringförmigen Hohlraum angeordnet und beweglich, der in einer Trommel 109, auf welcher die Bremstrommel 104 befestigt ist, vorgesehen ist, so daß beim Wirksamwerden von Flüssigkeitsdruck auf den Kolben 108 über geeignete Kanäle die Scheiben 102 und 103 zwischen der Schildplatte 106 und der Druckplatte 107 miteinander in Reibungseingriff gebracht werden, wobei das Wirksamwerden des Drucks auf die Platte 107 über die Tellerfeder 101 geschieht. Beim Wirksamwerden des Drucks über die Tellerfeder 101 findet vor dem Anpressen der Kupplungsscheiben 102 und 103 aneinander eine kurzzeitige Verzögerung statt. Der Zweck dieser kurzzeitigen Verzögerung beim Einrücken der Kupplung 20a besteht darin, ein weiches Schalten zwischen den Gängen herbeizuführen, da sonst ein Druckminderventil zur Vermeidung eines ruckartigen Übergangs zwischen den Geschwindigkeitsstufen erfordern würde.

Im Betrieb des in Fig. 1 bis 5 gezeigten Getriebes, das sich besonders zur Verwendung in Lastfahrzeugen eignet, da es vor allem für hohe Beanspruchung geeignet ist, sind außer einem Leerlauf fünf Geschwindigkeitsstufen im Vorwärtsantrieb und eine Geschwindigkeitsstufe im Rückwärtsantrieb vorgesehen. Das Getriebe kann mit selbsttätiger oder mit Handschaltung verwendet werden. Bei selbsttätiger Schaltung wird das Fahrzeug vorzugsweise im 2. Gang in Bewegung

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gesetzt. Das Aufwärtsschalten in den 3., 4. und rädersatz 17 das Übersetzungsverhältnis kleiner als 5. Gang erfolgt selbsttätig. Der 1. Gang sowie der 1 : 1 bleibt. Die Reibungsbremse 22 nimmt statt der Rückwärtsgang können dann von Hand gewählt wer- Reibungsbremse 23 die Reaktion des zweiten Umlaufden. rädersatzes 17 im 2. Gang auf. Die Bremse 21 kann Der Leerlaufzustand besteht, wenn keine der Rei- 5 wie beim Antrieb im langsamen Gang gelöst werden, bungsbremsen oder Reibungskupplungen für den zwei- um, wenn gewünscht, einen Einwegantrieb herbeizuten Umlaufrädersatz 17 angezogen bzw. eingerückt führen. Außerdem wird durch die Einwegbremse 18 ist. Der Planetenradträger 51 für den vorderen ersten dadurch, daß diese das Hohlrad 48 im 2. Gang fest-Umlaufrädersatz 16 wird jedoch angetrieben, da die hält, im Getriebe ein selbsttätiges Aufwärtsschalten Einwegbremse 18 das Hohlrad 48 festhält, wie nach- io vom 2. zum 3. Gang ermöglicht, während beim Abstehend in Verbindung mit dem Leistungsabnahme- wärtsschalten die Bremse durch Überholung eine Verzahnrad beschrieben, es wird jedoch kein Drehmoment minderung des Abwärtsschaltstoßes, der beim Herauf die getriebene Welle 11 übertragen, da keine Reak- unterschalten zwischen dem 2. und dem 3. Gang auftionsglieder des hinteren zweiten Umlaufrädersatzes tritt, herbeiführt.

17 wirksam sind. 15 Der Antrieb im 3. Vorwärtsgang wird durch das Das Getriebe wind durch das Anziehen der Rei- Einrücken der Reibungskupplung 20 und das Lösen

bungsbremsen 21 und 23, welche die Hohlräder 48 und der Reibungsbremse 21 erzielt, wobei die Reibungs-

57 festhalten, in einen Zustand für einen Zweiwege- bremse 22 im angezogenen Zustand verbleibt. Das

Vorwärtsantrieb im langsamen oder 1. Gang gebracht. Einrücken der Kupplung 20 wird durch Ausübung

Der Leistungsfluß verläuft daher von der Antriebs- 20 von Flüssigkeitsdruck auf den Kolben 85 herbeige-

welle 10 über die Flüssigkeitskupplung 15, die erste führt, der die Kupplungsscheiben 78 und 79 zwischen

Zwischenwelle 12, das Sonnenrad 45, die Planeten- der Schildplatte 84 und dem Kolben 85 miteinander in

räder 49, den Planetenradträger 51, die zweite Zwi- Reibungseingriff bringt. Im 3. Gang verläuft der Lei-

schenwelle 13, das Sonnenrad 55, die Planetenräder 58 stungsfluß über die Flüssigkeitskupplung 15 wie beim

und den Planetenradträger 60 zur getriebenen Welle 25 1. und 2. Gang sowie über die Zwischenwelle 12, das

11. Die Reaktionskraft des ersten Umlaufrädersatzes Sonnenrad 45, die Planetenräder 49 und 50, den PIa-

16 wird durch die Bremse 21 aufgenommen, die über netenradträger 51, das Sonnenrad 55, die Planeten-

das Hohlrad 48 und die Planetenräder 49 wirkt, wäh- räder 58 und 59 und über den Planetenradträger 60

rend die Reaktionskraft des zweiten Umlaufrädersat- zur getriebenen Welle 11. Die Reaktion des ersten

zes 17 durch die Bremse 23 aufgenommen wird, die 30 Umlauf rädersatzes wird durch das Sonnenrad 46 und

über das Hohlrad 57 und die P'lanetenräder 58 wirkt. die Reaktion des zweiten Umlaufrädersatzes 17 durch

Wenn die Bremsen 21 und 23 angezogen sind, über- das Sonnenrad 56 aufgenommen. Die Sonnenräder 46

tragen beide Umlaufrädersätze 16 und 17 den Antrieb und 56 sind miteinander durch die Kupplung 20 ver-

mit verminderter Drehzahl und erhöhtem Dreh- bunden und werden im Getriebegehäuse durch die

moment. Die beiden Umlaufrädersätze 16 und 17 sind 35 Bremse 22 festgehalten. Da beide Sonnenräder 46 und

in ihrer Wirkung hintereinandergeschaltet, so daß die 56 durch die Bremse 22 und die Kupplung 20 gegen

Gesamtdrehmomentvervielfachung das Produkt der Drehung in jeder Richtung festgehalten werden, ist

Drehmomentvervielfachung der beiden Umlaufräder- der Antrieb im 3. Vorwärtsgang ein Zweiwegeantrieb.

sätze ist. Die Flüssigkeitskupplung¹15 führt für den Der Antrieb im 4. Vorwärtsgang wird durch das

Antrieb im 1. Gang eine allmähliche Vervollständi- 4° Ausrücken der Kupplung 20 und das Einrücken der

gung dieses Antriebs herbei, wenn die Motordrossel- Kupplung 19 erzielt, wobei die Bremse 22 angezogen

klappe offen ist, vorausgesetzt, daß die Bremsen 21 bleibt. Hierdurch wird ein Antrieb mit über zwei

und 22 vorher angezogen worden sind, so daß das Wege verzweigtem Drehmoment über den vorderen

Fahrzeug aus dem Ruhezustand allmählich in Bewe- ersten Umlaufrädersatz 16 herbeigeführt, wobei etwa

gung gesetzt wird. Die Flüssigkeitskupplung befindet 45 35% über die Flüssigkeitskupplung geleitet werden

sich, wie sich aus dem Nachfolgenden ergibt, bei ver- und die übrigen 65% über das Hohlrad 48. Der An-

schiedenen der anderen Übersetzungsverhältnisse im trieb kann über einen Zweiwegeleistungsfluß im ersten

Leistungsfluß, und das Fahrzeug kann in gleicher Umlauf rädersatz 16 geführt werden, wobei ein Zweig

Weise bei diesen anderen Übersetzungsverhältnissen des Leistungsflusses über die Flüssigkeitskupplung 15,

in Gang gesetzt werden. Wenn statt eines Zweiwege- 50 die erste Zwischenwelle 12 und über das Sonnenrad 45

antriebs ein Einwegantrieb gewünscht wird, kann die zu den Planetenrädern 49 verläuft, während der andere

Bremse 21, welche zur Einwegbremse 18 parallel ge- Zweig über den Hülsenteil 67 vom Gehäuse 27 der

schaltet ist, gelöst werden, so daß die Einwegbremse Flüssigkeitskupplung über die Kupplung 19 und das

18 das Hohl rad 48 ohne Hilfe der Bremse 21 festhält Hohlrad 48 zu den Planetenrädern 49 verläuft, von und das Fahrzeug, wenn es sich auf einem Gefälle be- 55 wo aus der Leistungsfluß einen einzigen Weg über den findet, mit im Leerlauf befindlichem Motor und mit Planetenradträger 51, die zweite Zwischenwelle 13, angezogener Einwegbremse 18 rollt. das Sonnenrad 55, die Planetenräder 58 und 59 und

Der Antrieb im 2. Vorwärtsgang wird dadurch er- über den Planetenradträger 60 zur getriebenen Welle zielt, daß die Reibungsbremse 23 gelöst wird, während 11 verläuft. Die Kupplung 19 bewirkt eine Verbindung die Reibungsbremse 22 angezogen wird und die Rei- 60 des Hohlrades 48 mit der Antriebswelle 10, wenn der bungsbremse 21 für einen Zweiwegeantrieb eingerückt Kolben 69 unter Flüssigkeitsdruck steht, in der Weise, bleibt. Der Leistungsfluß ist im 2. Gang der gleiche daß die Kupplungsscheiben 61 und 62 zwischen der wie für den 1. Gang, mit der Ausnahme, daß der An- Schildplatte 68 und dem Kolben 69 miteinander in trieb über den zweiten Umlaufrädersatz 17 verändert Reibungseingriff gebracht werden. Wenn die Fahrist. Die Reaktionskraft wird in diesem Falle statt 65 zeugmotordrehzahlen über dem Leerlauf liegen, findet durch das Hohlrad 57 nun durch das Sonnenrad 56 im allgemeinen ein 'geringer Schlupf in der Flüssigaufgenommen, was zur Folge hat, daß der Antrieb keitskupplung 15 statt, so daß eine geringe Relativüber den zweiten Umlaufrädersatz 17 eine erhöhte drehung zwischen den Teilen des ersten Umlaufräder-Drehzahl, jedoch eine verminderte Drehmomentver- satzes 16 eintritt und die Welle 13 daher annähernd vielfachung ergibt, wobei jedoch im zweiten Umlauf- 70 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Welle 10 an-

getrieben wird. Der zweite Umlaufrädersatz 17 liefert für diesen Antrieb eine Drehmomentvervielfachung, wobei die Reaktionskraft des zweiten Umlaufrädersatzes 17 durch die Bremse 22 aufgenommen wird, welche auf das Sonnenrad 56 wie im 2. und 3. Gang wirkt.

Der 5. Gang wird durch das Lösen der Reibungsbremse 22 und das Einrücken der Reibungskupplung 20 bei in ihrem eingerückten Zustand verbleibender Kupplung 19 gebildet. Wenn beide Reibungskupplungen eingerückt sind, ist der Antrieb direkt, obwohl ein geringer Abfall der Drehzahl durch Schlupf in der Flüssigkeitskupplung eintritt. Hierbei besteht wie im

4. Vorwärtsgang ein über zwei Wege verlaufender Leistungsfluß. Die Welle 13 wird über zwei Wege des Leistungsflusses wie im 4. Gang angetrieben, während das Sonnenrad 55 des zweiten Umlaufrädersatzes 17 von der Welle 13 angetrieben wird. Die Leistung von der Welle 10, welche wie im 4. Gang im ersten Umlaufrädersatz 16 vereinigt ist, bewirkt ferner einen Antrieb des Sonnenrades 46 des ersten Umlaufrädersatzes 16, wobei vom Sonnenrad 46 ein zweiter Leistungsfluß zum zweiten Umlaufrädersatz 17 besteht. Das Sonnenrad 46 treibt das Sonnenrad 56 des zweiten Umlaufrädersatzes 17 über die Kupplung 20 an. Die Planetenräder 59 und 58 sammeln den Leistungsfluß von den beiden Sennenrädern 56 und 55 für den Antrieb des Planetenradträgers 60, der mit der getriebenen Welle 11 verbunden ist.

Die in Fig. 8 gezeigte abgeänderte Form weicht von der in Fig. 1 dargestellten in der Weise ab, daß nur ein einziger Weg für den Leistungsfluß statt zwei Leistungszweige vorhanden ist, der für den 4. und den

5. Gang über den ersten Umlaufrädersatz gebildet werden kann. Der Antrieb wird bei dieser abgeänderten Konstruktion als voller Flüssigkeitsantrieb bezeichnet und nimmt seinen Weg über die Flüssigkeitskupplung 15. Es ist der einzige Antriebsweg, da der Hülsenteil 67 bei dieser Ausführungsform fehlt.

Für das Erzielen des Rückwärtsantriebs wird die Reibungskupplung 20 eingerückt und die Reibungsbremse 21 angezogen. Hierdurch wird die Aufnahme der Reaktion des ersten Umlaufrädersatzes 16 durch die Reibungsbremse 21 ermöglicht, welche das Hohlrad 48 festhält. Der erste Umlaufrädersatz 16 hat in diesem Falle zwei getriebene und der zweite Umlaufrädersatz 17 zwei treibende Teile, d. h., der Planetenradträger 51 des ersten Umlaufrädersatzes 16 leitet das Drehmoment in den zweiten Umlaufrädersatz 17 über das Antriebssomrenrad 55 ein, während das restliche Drehmoment vom Reaktionssonnenrad 46 des ersten Umlaufrädersatzes 16 zum Reaktionssonnenrad 56 des zweiten Umlaufrädersatzes 17 übertragen wird. Dies hat zur Folge, daß der Antrieb seinen Weg von der Flüssigkeitskupplung 15 über die erste Zwischenwelle 12, das Sonnenrad 45 und die Planetenräder 49 und 50 nimmt, von wo aus das abgegebene Drehmoment einem verzweigten Weg folgt, von dem der eine Zweig über den Planetenradträger 51, die zweite Zwischenwelle 13, das Sonnenrad 55, die Planetenräder 58 und über den Planetenradträger 60 zur getriebenen Welle 11 verläuft, während der andere Zweig über das Sonnenrad 46, die Kupplung 20, das Sonnenrad 56, die Planetenräder 59 und 58 und über den Planetenradträger 60 zur getriebenen Welle 11 verläuft.

Das Leistungsabnahmezahnrad 52, welches mit dem Planetenradträger 51 des ersten Umlaufrädersatzes 16 verbunden ist, kann für den Antrieb von im Fahrzeug vorgesehenen Zubehörgeräten verwendet werden, unabhängig davon, ob das Fahrzeug tatsächlich durch das Getriebe angetrieben wird. Der Leistungsabnehmer 53, der auf der einen oder auf der anderen Seite des Getriebes angeordnet sein kann, verwendet das gleitbar bewegliche Zahnrad 54 für einen geeigneten Eingriff mit dem Leistungsabnahmezahnrad 52. Von der Antriebswelle 10 über den ersten Umlaufrädersatz 16 zum Leistungsabnahmerad 52 ist ständig ein Kraftübertragungsweg vorhanden. Die Einwegbremse 18

ίο nimmt selbsttätig die Reaktion des ersten Umlaufrädersatzes 16 für den Antrieb des Zahnrades 52 von der Welle 10 aus in einem Einwegantrieb auf, wobei die Bremse 21 angezogen werden kann, um diesen Antrieb in einen Zweiwegeantrieb zu verwandeln. Die Kupplung 19 kann eingerückt werden, um die Geschwindigkeit, mit welcher das Zahnrad 52 angetrieben wird, zu verändern. Wenn die Bremse 18 bei angezogener oder gelöster Bremse 21 wirksam ist, verläuft der Weg des Antriebs von der Antriebswelle 10 über die Flüssigkeitskupplung 15, die erste Zwischenwelle 12, das Sonnenrad 45, die Planetenräder 49 und über den Planetenradträger 51 zum Leistungsabnahmezahnrad 52, während, wenn die Kupplung 19 eingerückt ist, der Antrieb von der Antriebswelle 10 über die Hülse 67, die Kupplung 19, das Hohl rad 48, die Planetenräder 49 und über den Planetenradträger 51 zum Leistungsabnahmezahnrad 52 verläuft. Wenn das Zahnrad 54 keinen Antrieb erfahren soll und das Fahrzeug in einem der Vorwärtsgänge angetrieben wird, ist es lediglich erforderlich, das Zahnrad 54 durch eine axiale Bewegung außer Eingriff mit dem Zahnrad 52 zu bringen.

Da die Gesamtdrehmomentvervielfachung der Planetengetriebe das Produkt der Drehmomentvervielfachung der beiden Rädersätze ist, ergibt sich, daß bei einer besonderen Ausführungsform für den 1. Gang, wenn das Antriebselement bzw. das Sonnenrad 45 des ersten Umlaufrädersatzes 16 im Uhrzeigersinn, mit 1000 U/min umläuft, das längliche Planetenrad 49 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn mit 1522 U/min umläuft und das Abtriebselement bzw. der Planetenradträger 51 im Uhrzeigersinn mit 348 U/min umläuft. Das Antriebselement bzw. Sonnenrad 55 im zweiten Umlaufrädersatz 17 dreht sich ebenfalls im Uhrzeigersinn mit 348 U/min, während das längliche Planetenrad 58 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn mit 529 U/min und das Abtriebselement bzw. der Planetenradträger 60 und die getriebene Welle im Uhrzeigersinn mit 121 U/min umlaufen. Für die Bestimmung der Übersetzungsverhältnisse zwischen den treibenden und getriebenen Elementen werden daher 121 U/min des getriebenen Teiles in 1000 U/min des Antriebselements geteilt, so daß das sich ergebende Übersetzungsverhältnis annähernd 8,28 bis 1,00 ist.

Für die gleiche Ausführungsform des Getriebes lassen sich die Übersetzungsverhältnisse für den 2. bis 5. Gang mit annähernd 4,23, 2,16, 1,47 und 1,00 bestimmen. Aus den voranstehend gegebenen Zahlen ist es möglich, die prozentualen Stufen zwischen den verschiödenen Gängen zu bestimmen. Beispielsweise ergibt sich, wenn das Verhältnis des 2. Gangs von dem des 1. Gangs subtrahiert wird, 8,28 — 4,23, eine Differenz von 4,05. Wenn diese Differenz 4,05 durch das Übersetzungverhältnis 4,23, welches für den 2. Gang ermittelt wurde, geteilt wird, erhält man als prozentuale Stufe 95,8 %>. Mit anderen Worten, das Drehmomentverhältniis 8,28 des 1. Gangs ist 95,8°/» höher als dasjenige, 4,23, des 2. Gangs. Zwischen dem 2. und 3. Gang ergibt sich im wesentlichen die gleiche prozentuale Stufe, während zwischen dem 3. und 4. Gang

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und zwischen dem 4. und 5. Gang eine wesentlich kleinere Stufe von 46,9 % besteht.

_ Das Getriebe gemäß der Erfindung ist mit zwei Umlaufrädersätzen 16 und 17 ausgerüstet, die hintereinandergeschaltet sind und fünf verschiedene Über-Setzungsverhältnisse bei Vorwärtsantrieb sowie ein Übersetzungsverhältnis bei Rückwärtsantrieb mit einer Mindestzahl von Kupplungen, Zahnrädern und Bremsen liefern können. Außerdem ist eine Flüssigkeitskupplung 15 in Hintereinanderschaltung zu den beiden Umlaufrädersätzen 16 und 17 angeordnet, um den Antriebsweg bei geöffneter Motordroeselklappe allmählich herzustellen. Es werden keine Vorrichtungen mit formschlüssigem Eingriff verwendet und die Kraftübertragungswege alle durch Vorrichtungen mit Reibungseingriff gebildet, so daß das Getriebe von einem Gang zum anderen ohne Unterbrechung des Drehmoments des Antriebsmotors geschaltet werden kann. Dies wird mit Hilfe von zwei Mehrscheibenreibungskupplungen und drei Bandreibungsbremsen erreicht.

Ein weiterer wichtiger Vorteil des Getriebes gemäß der Erfindung besteht darin, daß dieses einen weiten Übersetzungsbereich für schwere Lastfahrzeuge aufweist, wobei die fünf Vorwärtsgänge so liegen, daß im wesentlichen gleiche Stufen zwischen dem 1. und dem

2. Gang vorhanden sind, die jedoch beträchtlich größer als die im wesentlichen gleichen Stufen zwischen dem

3. und 4. Gang und zwischen dem 4. und 5. Gang sind, bei welchem die kleineren Stufen wünschenswerter sind, da diese Gänge öfter benutzt werden. Die in Fig. 6 angegebenen prozentualen Stufen sind bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung jeweils 95,8, 95,8, 46,9 und 46,9 °/o.

Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, daß das Getriebe gemäß der Erfindung so gestaltet ist, daß die Vorwärtsgänge¹ so in Aufeinanderfolge geschaltet werden können, daß für jeden Schaltvorgang vom 1. zum 2., sodann vom 2. zum 3. sowie vom 3. zum 4. und schließlich vom 4. zum 5. Gang nur eineReibungsvorrichtung, eine Kupplung oder eine Bremse, eingerückt bzw. angezogen zu werden braucht, während eine einzige andere Reibungsvorrichtung zur Vervollständigung des Schaltvorganges ausgerückt bzw. gelöst wird.

Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß, obwohl die Arbeitsweise des Getriebes selbsttätig ist, dieses in jedem Gang von Hand geschaltet werden kann und im 4. und 5. Gang ein über zwei Wege stattfindender Leistungsfluß vorgesehen ist. Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung des Abwärtsschaltstoßes, der im allgemeinen auftritt, wenn sich das Getriebe vom 3. auf den 2. Gang herunterschaltet.

Das Leistungsabnahmezahnrad 52 kann vorteilhafterweise durch den ersten Umlauf rädersatz 16 und die Flüssigkeitskupplung 15 angetrieben werden, und zwar entweder bei von der Welle IS durch die Reibungsvorrichtungen des zweiten Umlauf rädersatzes 17 abgeschalteter getriebener Welle 11 oder wenn die Antriebsverbindung von der Welle 13 auf die Welle 11 durch das Einrücken bzw. Anziehen einer der Reibungsvorrichtungen für den zweiten Umlaufrädersatz 17 vervollständigt wird. Daher kann der Antrieb von Fahrzeugzubehörgeräten durch das Leistungsabnahmezahnrad 52 entweder bei im Stillstand oder bei in Bewegung befindlichem Fahrzeug erfolgen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens beliebige Abänderungen erfahren.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Umlauf räderwechselgetriebe mit zwei Umlaufrädersätzen, von denen der erste Umlaufrädersatz zwei treibende und zwei getriebene Teile aufweist und die zwei getriebenen Teile des ersten Umlaufrädersatzes mit zwei treibenden Teilen des zweiten Umlaufrädersatzes verbunden sind, wobei je eine Schaltkupplung zwischen den beiden treibenden Teilen des ersten Umlaufrädersatzes und der Antriebswelle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Umlaufrädersatz (16) aus einem ersten Sonnenrad (45) und einem Hohlrad (48), die mit den Umlauf rädern (49) im Eingriff stehen, als erstem und zweitem treibendem Teil sowie einem zweiten, mit den anderen Umlaufrädern (50) kämmenden Sonnenrad (46) und einem Planetenradträger (51) als erstem bzw. zweitem getriebenem Teil besteht, daß der zweite Planetenrädersatz (17) mit zwei treibenden Sonnenrädern (55, 56), die mit verschiedenen Umlauf rädern (59, 58) im Eingriff stehen, mit den beiden getriebenen Teilen (46, 51) des ersten Umlaufrädersatzes (16) einerseits und mit dem Umlaufräderträger (60) mit der getriebenen Welle (11) andererseits verbunden ist, während das mit den Umlaufrädern (59) kämmende Hohlrad (57) durch eine Bremse (23) feststellbar ist, ferner gekennzeichnet durch eine hydrodynamische Kupplung (15) zwischen dem treibenden Sonnenrad (45) des ersten Umlaufrädersatzes (16) und der Antriebswelle (10) sowie eine Reibungskupplung (19) zwischen der Antriebswelle (10) und dem Hohlrad (48) des ersten Planetenrädersatzes (16) und eine Reibungsbremse (21) zur zeitweisen Feststellung des treibenden Hohlrades (48), eine Reibungskupplung (20) zwischen dem getriebenen Sonnenrad (46) des ersten Planetenrädersatzes (16) und dem zweiten Sonnenrad (56) des zweiten Planetenrädersatzes (17) sowie zwei Bremsen (22, 23) für das zweite Sonnenrad (56) bzw. das Hohlrad (57) im zweiten Planetenrädersatz (17), wobei die Kupplungen und Bremsen in verschiedenen P'aarungen einrückbar sind, um fünf verschiedene Übersetzungsverhältnisse im Vorwärtsantrieb zu schaffen.

2. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine nur in einer Richtung wirkende Bremse (18) parallel zur Reibungsbremse (21) des Hohlrades (48) des ersten Planetenrädersatzes (16).

3. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Leistungsabnahmerad (52), das mit dem Planetenradträger (51) des ersten Planetenrädersatzes (16) verbunden ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (21) für das Hohlrad (48) im ersten Planetenrädersatz (16) eine erste Bremse bildet und die Bremsen für das zweite Sonnenrad (56) und das Hohlrad (57) im zweiten Planetenrädersatz (17) eine zweite und eine dritte Bremse bilden und das Getriebe einen 1., 2., 3., 4. und 5. Gang im Vorwärtsantrieb liefert, wobei der 1., 2. und 3. Gang einen einzigen Leistungsflußweg durch beide Planetenrädersätze (16, 17) bildet und im 4. Gang ein über zwei Wege verlaufender Leistungsfluß durch den ersten Planetenrädersatz (16) besteht, während im 5. Gang ein über zwei Wege verlaufender Leistungsfluß durch beide Planetenrädersätze (16, 17) besteht, wobei der 1. Gang durch das Anziehen der ersten und dritten Bremse (21, 23) gebildet wird, der 2. Gang durch die erste

und zweite Bremse (21, 22), der 3. Gang durch die zweite Bremse (22) und die Kupplung (20), welche das zweite Sonnenrad (46) des ersten Planetenrädersatzes (16) mit dem zweiten Sonnenrad (56) des zweiten Planetenrädersatzes (17) verbindet, der 4. Gang durch die zweite Bremse (22) und die Kupplung (19), die das Hohlrad (48) des ersten Planetenrädersatzes (16) mit der Antriebswelle (10) verbindet, und der 5. Gang durch beide Kupplungen (19, 20).

In Betraoht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 441 549, 540 565, 581, 867 199, 873 801, 875 762; französische Patentschrift Nr. 1 019 612; britische Patentschrift Nr. 716 581; USA.-Patentschriften Nr. 2 592 537, 2 592 910, 651950;

VDI-Z., Bd. 91, Nr. 22 vom 15. November 1949, S. 597 bis 603, A. Wolf: »Die Umlaufrädergetriebe und ihre Berechnung.«

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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