DE1069001B - Stromungswandler mit nachgeschaltetem PIanetenradgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein einem Strömungswandler nachgeschaltetes Planetenradgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem auf einem mit der getriebenen Welle verbundenen Planetenradträger gelagerten Planetenrad, das in zwei Sonnenräder und in ein Ringrad eingreift, wobei eines der Sonnenräder über eine Zwischenwelle und eine Reibungskupplung mit der treibenden Welle, die das Pumpenrad des Strömungswandlers antreibt, kuppelbar ist und das andere Sonnenrad durch eine Bremse abbremsbar ist, während das Ringrad mit dem Turbinenrad des Strömungswandlers verbunden und durch eine weitere Bremse abbrernsbar ist.

Getriebeanordnungen der vorgenannten Art weisen zwei Vorwärtsgänge auf, von denen einer die Leistung in einen hydraulischen und in einen mechanischen Weg verzweigt. Ein Bremsen mit Hilfe des Strömungswandlers ist bei den vorerwähnten Getrieben ebenfalls möglich. Nachteilig ist bei den bekannten Getrieben aber, daß zum Erzielen eines Rückwärtsganges dem Planetenradgetriebe ein besonderes Wendegetriebe nachgeschaltet werden muß.

Die Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, auch den Rückwärtsgang unter Heranziehen des Strömungswandlers zu erreichen.

Die vorerwähnte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Getriebeanordnung der einleitend genannten Art die Zwischenwelle mit dem Leitrad des Strömungswandlers über eine Einwegkupplung kuppelbar ist. Auf diese Weise entsteht in wesentlich einfacherer Weise ein Rückwärtsgang, der nur einen äußerst geringen baulischen Aufwand erfordert und sowohl in der Fertigung als auch im Betrieb sowie in der Wartung den bisher bekannten Konstruktionen mit besonderen Wendegetrieben weit überlegen ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Getriebeanordnung nach der Erfindung im Schnitt dargestellt.

Die in der Zeichnung dargestellte Getriebeanordnung besteht aus einer Antriebswelle 10, einer Abtriebwelle 11, einer Zwischenwelle 12, einem Strömungswandler 13, einem Planetenradgetriebe 14, einer Reibungskupplung 15 sowie zwei Reibungsbremsen 16 und 17.

Der Strömungswandler 13 besteht aus einem Gehäuse 18, welches mit der Antriebswelle 10 verbunden ist und von dieser angetrieben wird. Ferner enthält der S trömungs wandler 13 ein Pumpenrad 19, dessen hohles Gehäuse einen Teil des Strömungswandlergehäuses 18 bildet und im Abstand fest angeordnete Schaufeln 20 trägt. Das Turbinenrad 21 des Strömungswandlers 13 weist ein äußeres Gehäuse 23 auf, in welchem sich im Abstand fest angeordnete Schaufeln 22 befinden. Das Leitrad 24 des Strömungsw-andlers ist mit im Abstand angeordneten Schaufeln 25 versehen, die an einem Strömungswandler mit nachgesdialtetem Planetenradgetriebe

Anmelder:

Borg-Warner Corporation, Chicago, 111. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt, Hamburg 36, Neuer Wall 41

Richard L. Smirl und Miczyslaw J. Waclawek,

Chicago, 111. (V. St. Α.), sind als Erfinder genannt worden

äußeren Gehäuse 26 befestigt sind. Zwischen dem Leitrad 24 und der Zwischenwelle 12 ist eine Einwegkupplung 27 angeordnet.

Der Strömungswandler 13 ist in üblicher Weise aufgebaut und enthält in seinem Gehäuse 18 das Strömungsmittel. Das Pumpenrad 19 wird von der Antriebswelle 10 angetrieben, und das in dem Gehäuse vorhandene Strömungsmittel wird von dem Pumpenrad gegen das Turbinenrad 22 und das Leitrad 24 gefördert. Das Turbinenrad 22 wird anfänglich mit vergrößertem Drehmoment gegenüber dem an der Antriebswelle 10 zugeführten Drehmoment angetrieben. Das Leitrad 24 bildet das Reaktionselement, welches die Reaktion aufnimmt, um das vergrößerte Drehmoment zu erzeugen. Während dieses Betriebes ist das Leitrad 24 bestrebt, sich entgegengesetzt zur Umlaufrichtung der Antriebswelle 10 zu drehen; es wird jedoch über die Zwischenwelle 12 und die Einwegkupplung 27 festgehalten. Nachdem das Turbinenrad 21 eine zuvor bestimmte Drehzahl erreicht hat, ändert sich die Reaktion am Leitrad 24, das nun nicht mehr in der Rückwärts-, sondern in der Vorwärtsrichtung beaufschlagt wird. Das Leitrad läuft nunmehr in der Vorwärtsrichtung um, da die Einwegkupplung 27 das Leitrad zu einer solchen Rotation freigibt. Anschließend arbeitet der Strömungswandler 13 als einfache, aus zwei Elementen bestehende Strömungskupplung. Während dieses Betriebes wird das Turbinenrad 21 mit dem gleichen Drehmoment angetrieben, das auch der Antriebswelle 10 zugeführt wird.

Eine Hohlwelle 28, welche die Zwischenwelle 12 umgibt, ist mit dem Turbinenrad 21 verbunden. Die 'auf die Hohlwelle 28 einwirkende Bremse 16 besteht aus einer Bremstrommel 29 und einem Bremsband 30, welches am äußeren Umfang der Bremstrommel angreifen kann. Das BremüiS&oO kann mit der Bremstrommel 29 durch irgendwelche nicht dargestellte Bremsstellmotoren in Berührung gebracht werden.

Auf der Abtriebwelle 11 ist eine weitere Hohlwelle 31 angeordnet. Auf diese Hohlwelle 31 wirkt die Bremse 17 ein, die in ihrem Aufbau der Bremse 16 ähnlich ist. Die Bremse 17 besteht aus einer Bremstrommel 32 und einem Bremsband 33, welches sich am äußeren Umfang der Bremstrommel anlegen kann. Um das Bremsband 33 an die Bremstrommel 32 anzulegen, können üblich ausgebildete, nicht dargestellte Bremsstellmotoren verwendet werden.

Das Planetenradgetriebe 14 besteht aus einem Sonnenrad 34, welches einen Teil der Welle 12 bildet, einem Sonnenrad 35, welches einen Teil der Hohlwelle 31 bildet, einem Ringrad 36, welches einen Teil der Hohlwelle 28 bildet, einer Mehrzahl von Planetenrädern 37, welche mit den beiden Sonnenrädern 34 und 35 sowie mit dem Ringrad 36 kämmen, und einem Planetenradträger 38 für die Planetenräder 37. Der Planetenradträger 38 enthält eine Mehrzahl von Achsbolzen 39, von denen jeder eines der Planetenräder 37 drehbar gelagert trägt. Der Planetenradträger 38 ist mit der Abtriebwelle 11 verbunden.

Die Reibungskupplung 15 besteht aus einer axial unbeweglichen Druckplatte 40, welche innerhalb des Gehäuses 18 befestigt ist, einem ringförmigen Kolben 41 und einer Reibungsscheibe 42, welche zwischen der Druckplatte 40 und dem Kolben 41 angeordnet ist. Eine innerhalb des Gehäuses 18 vorgesehene ringförmige Kammer 43, die in der Mitte von einer nach innen gerichteten Nabe 44 begrenzt ist, nimmt längsverschiebbar einen Kolben 41 auf. Die Kammer 43 umgrenzt einen Zyliraderraum 45 zwischen dem Kolben 41 und der benachbarten Wandung des Gehäuses 18. Dieser Zylinderkammer 45 kann unter Druck stehendes Strömungsmittel zugeführt werden. Die Kupplungsscheibe 42 ist mit einer von der Zwischenwelle 12 getragenen Nabe 46 verbunden.

Das Schalten des Getriebes erfolgt mit Strömungsmittelpumpen 47 und 48, welche mit einer Druckflüssigkeit die Zylinderkammer 45 der Reibungskupplung 15 sowie die nicht dargestellten Stellmotoren der Reibungsbremsen 16 und 17 beaufschlagen können, um sowohl die Kupplung als auch die Bremsen zu betätigen und die verschiedenen Gänge des Getriebes zu schalten. Die Pumpe 47 wird von dem Gehäuse 18 des Strömungswandlers 13 und die Pumpe48 von der Abtriebwelle 11 angetrieben.

Das dargestellte Getriebe ermöglicht einen niedrigen und einen hohen Vorwärtsgang sowie einen Rückwärtsgang. Der niedrige Vorwärtsgang wird durch das Betätigen der Bremse 17 geschaltet, welches das Bremsband 33 an die Bremstrommel 32 andrückt. Wenn die Bremse 17 zum Schalten des niedrigen Vorwärtsganges angezogen ist, wird die Hohlwelle 31 und damit das Sonnenrad 35 drehfest gehalten. Die Planetenräder 37 sorgen, obwohl sie um die Sonnenräder 34 und 35 umlaufen, auch dafür, daß das Sonnenrad 34 und die Zwischenwelle 12 drehfest gehalten werden. Es ist ersichtlich, daß zwischen den Sonnenrädern 34 und 35 keine Relativverdrehung auftreten kann, da die Sonnenräder gleich groß sind und jede Relativdrehung der beiden Sonnenräder ein Verkanten der Planetenräder 37 gegenüber den Sonnenrädern 34 und 35 verursachen müßte, was jedoch durch den Planetenradträger38 verhindert wird. Die Bremse 17 stellt somit das Reaktionsglied für das Leitrad 24 des Strömungswandlers dar. Der Kraftfluß vom Leitrad des Strömungswandlers zur Bremse 17 erfolgt über die Einwegkupplung27, die Welle 12, das Sonnenrad 34, die Planetenräder 37, das Sonnenrad 35 und die Hohlwelle 31 zur Bremse 17. Zu Beginn des Einschaltens des niedrigen Vorwärtsganges wird vom Strömungswandler .13 das Turbinenrad 21

ίο und die Hohlwelle 28 gegenüber dem der Antriebswelle 10 zugeführten Drehmoment mit einem erhöhten Drehmoment angetrieben. Der Kraftfluß von der Antriebswelle 10 erfolgt über das Pumpenrad 19, das Turbinenrad 21, die Hohlwelle 28, das Ringrad 36, die Planetenräder 37 und den Planetenradträger 38 zur Abtriebwelle 11. Die Planetenräder 37 laufen zwischen dem Ringrad 36 und dem Sonnenrad 35 um, und der Planetenradträger 38 und damit die Abtriebwelle 11 werden angetrieben. Das Sonnenrad 35 wird an seiner Drehung durch die Bremse 17 gehindert und bildet das Reaktionsglied des Planetenradgetriebes 14, so daß am Planetenradgetriebe eine Drehmomentenvervielfachung auftritt. Das auf die Welle 11 übertragene Drehmoment ist das Produkt aus der Drehmomentenvervielfachung im Strömungswandler 13 und der Drehmomenten Vervielfachung im Planetenradgetriebe 14, da diese beiden Getriebeeinheiten in Reihe geschaltet sind. Wenn die Drehzahl des Turbinenrades 21 groß genug geworden ist, werden das Turbinenrad und dessen Abtriebwelle 28 mit dem gleichen Drehmoment angetrieben wie die Antriebswelle 10, so daß von diesem Zeitpunkt ab die Drehmomentenvervielfachung zwischen den Wellen 10 und 11 allein durch das Planetenradgetriebe 14 hervorgerufen wird.

Für den schnellen Vorwärtsgang wird die Reibungsbremse 17 gelöst und die Reibungskupplung 15 eingerückt. Im hohen Vorwärtsgang bestehen nunmehr zwei Kraftfluß wege von der Antriebswelle 10 zum Planetenradgetriebe 14. Der eine dieser Kraftfluß wege führt von der Antriebswelle 10 über die Reibungskupplung 15, die Zwischenwelle 12 und das Sonnenrad 34 zu den Planetenrädern 37. Der andere Kraftflußweg führt von der Antriebswelle 10 über das Pumpenrad 19, das Turbinenrad 21, die Hohlwelle 28 und das Ringrad 36 zu den Planetenrädern 37. Diese beiden Kraftflußwege werden im Planetenradgetriebe 14 wieder vereinigt. Unter der Annahme, daß der Strömungswandler 13 als S trömungskupplung arbeitet, wobei alle Bauelemente des Strömungswandlers im wesentlichen mit gleicher Drehzahl umlaufen, rotieren auch das Sonnenrad 34 und das Ringrad 36 mit im wesentlichen gleicher Drehzahl. Somit ist das Planetengetriebe 14 verriegelt und läuft in seiner Gesamtheit um, so daß auch der Planetenradträger 38 und die Abtriebwelle 11 mit der gleichen Drehzahl angetrieben werden wie die Antriebswelle 10. Der Rückwärtsgang wird durch Anziehen der Bremse

16 bei ausgerückter Kupplung 15 und gelöster Bremse

17 geschaltet. Die Bremse 16 hält die Hohlwelle 28 und damit das Turbinenrad 21 des StrömungsWandlers sowie das mit der Hohlwelle 28 verbundene Ringrad 36 fest. Das Ringrad 36 bildet das Reaktionselement des Planetenradgetriebes 14 und das Turbinenrad 21 das Reaktionselement für den Strömungswandler 13. Die am Leitrad24 angreifende Kraft des Strömtmgsmittels wirkt in entgegengesetzter Richtung, und das Leitrad treibt die Zwischenwelle 12 sowie das Sonnenrad 34 über die Einwegkupplung 27 an, die bei dieser Antriebsrichtung blockiert ist. Die Planetenräder 37 werden durch das Sonnenrad 34 angetrieben und laufen innerhalb des nunmehr feststehenden Ringrades 36 um,

so daß der Planetenradträger 38 und damit die Abtriebwelle 11, mit der der Planetenradträger verbunden ist, in der Rückwärtsrichtung umlaufen. Unter diesen Bedingungen wird sowohl vom S trömungs wandler 13 als auch vom Planetenradgetriebe 14 das Drehmoment umgewandelt, so daß die Abtrieb welle 11 in der entgegengesetzten Richtung mit einem erhöhten Drehmoment angetrieben wird, welches gleich dem Produkt aus der Drehmomentenvervielfachung im Strömungswandler 13 und der Drehmomenten Vervielfachung im Planetenradgetriebe 14 ist.

Ein Abbremsen des Fahrzeuges mit Hilfe des Fahrzeugmotors ist sowohl im niedrigen als auch im hohen Vorwärtsgang möglich bei angezogener Bremse 17 bzw. bei eingerückter Reibungskupplung 15, da es sich in beiden Fällen um in beiden Richtungen wirksame Antriebsverbindungen handelt. Eine verstärkte Bremswirkung für das Fahrzeug kann dadurch erzielt werden, daß man gleichzeitig die Reibungskupplung 15 und die Bremse 16 betätigt. Durch das Angreifen der Bremse 16 wird das Turbinenrad 21 des Strömungswandlers 13 festgehalten. Wenn das Turbinenrad festgehalten wird, bewirkt es ein erhebliches Verzögern des Umlaufes des Pumpenrades 19 durch das im Drehmomentwandler 13 enthaltene Strömungsmittel. Durch das Einrücken der Reibungskupplung 15 wird die Abtriebwelle 11 über die Planetenräder 37, das Sonnenrad 34 und das Wandlergehäuse 18 mit dem Pumpenrad 19 verbunden, welches fest am Wandlergehäuse 18 angeordnet ist. Da durch das Anziehen der Bremse 16 das Ringrad 36 festgehalten wird, kann das letztere das Reaktionselement für das Planetenradgetriebe bilden, und es werden das Pumpenrad 19, das Wandlergehäuse 18, die Antriebswelle 10 und der Fahrzeugmotor mit erhöhter Drehzahl angetrieben, wobei die Motorendrehzahl etwa dreimal so groß ist wie die Drehzahl der Abtriebwelle 11.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung eine verbesserte Getriebeanordnung schafft, bei der für den schnellen Gang zwei Kraftflußwege vorhanden sind, um den Schlupf innerhalb des Strömungswandlers zu vermindern und dessen Wirkungsgrad zu vergrößern. Das verbesserte Getriebe hat ferner den Vorteil, daß es eine günstigere Auswahl des Übersetzungsverhältnisses im Hinblick auf ein Bremsen am Berg ermöglicht.

ίο Obwohl vorstehend nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß dieses Ausführungsbeispiel nur zur Erläuterung, nicht aber zur Begrenzung der Erfindung dienen soll.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einem S trömungs wandler nachgeschaltetes Planetenradgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem auf einem mit der getrie-

   ao benen Welle verbundenen Planetenradträger gelagerten Planetenrad, das in zwei Sonnenräder und in ein Ringrad eingreift, wobei eines der Sonnenräder über eine Zwischenwelle und eine Reibungskupplung mit der treibenden Welle, die das Pumpenrad des Strömungswandlers antreibt, kuppelbar ist und das andere Sonnenrad durch eine Bremse abbremsbar ist, während das Ringrad mit dem Turbinenrad des Strömungswandlers verbun- und durch eine weitere Bremse abbremsbar ist, dadurch s|ekermzjiichnetr<iaß, die Zwischenwelle (12) \mifaemXeuraa (24) aesStrömungswandlers über eine Einwegkupplung (27) kuppelbar ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 925 388;
   USA.-Patentschriften Nr. 2 277 214, 2 456 328, 737 824.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ® 909 648/215 11.59