DE1555071A1

DE1555071A1 - Kraftuebertragungs-Einrichtung fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1555071A1
Application number: DE1967C0041273
Authority: DE
Inventors: Holl Harold Henry
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1966-01-21
Filing date: 1967-01-19
Publication date: 1970-08-20
Also published as: FR1508711A; GB1176480A; BE692989A; US3381546A; DE1555071B2; DE1555071C3

Description

PATENTANWÄLTE

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN 8 MÖNCHEN 2 · THERES1ENSTRASSE 33

Dipl.-Ing. MARTIN LICHT Dr. REINHOLD SCHMIDT Dipl.-Wirtsch.-lng. AXEL HANSMANN Diph-Phys. SEBASTIAN H E R R M A N N

München, den 19- Januar 1967

Ihr Zeichen Unser Zeichen

CATERPILLAR TRACTOR CO. 3ΑΛ LEA^DRO, KALIFORNIUM DAVIS STEaüST 800 V. St. A.

Kraftübertragungs-lJinriohtunff für Fahrzeuge

-Ui-! vorliegende Erfindung betrifft eine ^raftübortragungs-einrichtung für Fahrzeuge mit einem kehrganggetriebe, das wahlweise in vier Vorv.'ärtsgänge und drei Rückwärtsgänge geschaltet werden kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Hauptaufgab3 ist die Schaffung eines Getriebes, das während der Fahrt des Fahrzeuges je nach der Fahrzeuglast in verschiedene Gänge geschaltet werden kann.

Ferner ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeuggetriebe zu schaffen, das in einzigartiger 'eise einfach und

009334/0 t 5g

_BAD

Patentanwälte Dipl.-Ing. Mariin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing, Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann 8 MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon; 2921 02 ■ Telegramm-Adresse: Lipalli/Mönchen

Bankverbindungen: Deutsche Bank AG, Filiale Mönchen, Dep.-Kasse Vikiualienmarkf, Konto-Nr. 78/30638 Bayer. Vereinsbank Mönchen, Zweigs». Oskar-von-Milfer-Rine, Kta.-Nr. 882495 - Postschedc-Konlo: München Nr. 1i3397

Qppenouer BOra: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

zuverlässig iat und da"bei einen weiten Betriebsbereich aufweist.

ωin weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Getriebes, das in vier Vorwärtsgängen und drei Rückwärtsgängen Kraft überträgt,und bei dem nur ein einziger Planetenrad träger verwendet wird.

Ferner wird erfindungsgemäß ein ^rehmomentwandlergetriebe geschaffen, bei dem unter Verwendung eines einzigen Planetenradträgers da3 Getriebe sowohl einen mechanischen Antriebszustand mit zweigeteilter Kraftstrecke al3 auch einen direkten mechanischen Antriebszustand aufweist.

ferner wird erfindungsgemäß ein Getriebe für ein Fahrzeug geschaffen, bei dem vier Vorwärtsgänge und drei Rückwärtsgänge durch mehrere Kupplungen gewählt //erden können, von denen alle außer zwei stationär sind und die beiden umlaufenden Kupplungen so angeordnet sind und so bemessen sind, daß sie keine komplizierten Ausrücke inrichtungen erfordere.

Ferner zielt die Erfindung darauf, daß die relative Geschwin-

uigkeit zwischen den Scheiben und Plattenteilen in den einzelnen Kupplungen gering sind, dnß die Gänge des Getriebes in sener ".'eise abgestuft sind, daß jeder Gang einen weiten Benrieb.¹J-

BAD ün. 009834/0158

bereich hat, um die Notwendigkeit des ständigen Schaltens zu verringern,, und daß eine größere Anzahl von stationären Brems-Kupplungselementen gegenüber den umlaufenden Kupplungselementen vorgesehen ist.

Gegenüber dem der Anmelderin bekannten Stand der Technik gemäß den USA-Patentschriften 2,673,475 und 2,926,543 ist die vorliegende Erfindung insofern fortschrittlich, als das erfindungsgemäße Getriebe mehrere Planetensätze aufweist und nur einen gemeinsamen Planetenradträger verwendet.

Weitere und speziellere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der ein bevorzugtes Ausführungsteispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben ist.

In den Zeichnungen sinds

Pig. 1 eine halbschematische, teils als Schnitt dargestellte Längsansicht des erfindungsgemaßen Getriebes;

Fig. 2 eine Qu?rschnittsansicht entlang der Linie IX-II in Fig. 1;

009834/0158 bad c_B:o;ual

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang- der Linie III-III in Fig. 1;

Fif. 4 - 10 schematische Darstellungen, in denen der Eraft flutä durch die; verschiedenen Übertragungswege des Getriebes geinäiS Fig. 1 veranschaulicht ist;

i'ir. 11 eine scht;matische Darstellung des 3chaltbereiohaabschnittes dos Getriebes, bei der die Planetensätze ausgetauscht worden sind;

Fig. 12 i'i.n~ ochei::a tische Ansicht, in der der Drehmomentwandler mit einer Freilaufkupplung versehen worden ist, und

Fig. ±3 eine schema tische Ansieht, in der eine abgewandelte AuEfuhrungaforrn des Drehzahlabschnittes des Getriebes veranschaulicht ißt.

'.ίιΛ-.τ Bez-.ifTr.iihms mf ni- Fig. 1 λιαϊ A weist das Getriebe gemäß di:r vorliegender, ^rfindunr einr-.-r. vergoren Drehmomentwandlerabsc;.:.itt IC, e-ir^en rr.itileren ochaitborfciohsatschnitt 12 und ^inen nihi'-veu Lrehzanibor' ici^ 14 auf, die gerneinpair. vier Vorwärtegänge arid arei Rück-.värtsi-äng··. f-nr,öglichen.

BAD ORfGfNAL 00983^/0168

Der.Drehmomentwandlerabschnitt 10 ist von bekannter Aasbildung and besteht aas einer von einer Abtriebswelle 18 des Motors direkt angetriebenen Pumpe 16, einem direkt an das Getriebegehäuse 22 angekuppelten Ständer- oder Reaktorteil 20, und einem Turbinen- oder Abtriebsteil 24, das den Antrieb für den Schaltbereichsabschnitt 12 liefert. *.7ie in Fig. 12 veranschaulicht, kann der Drehmomentwandler mit einer Freilaufkupplung 21 zwischen dem Gehäuse 22 und dem Ständer 20 versehen sein, um den Wirkungsgrad der Ankupplung bei höheren Brehzahlverhältnissen zu erhöhen.

Allgemein gesagt wird die Kraft von dem Drehmomentwandlerabschnitt 10 auf den Schaltbereichsabschnitt 12 über eine Antriebswelle 46 übertragen. Der Schaltbereichsabschnitt 12 weist zwei Planetensätze 26 und 28, eine erste umlaufende Kupplung 47 and Bremselemente 58 and 59 für die Planetensätze 26 und 28 auf. Der Träger 36 des Schaltbereichsabschnittes ist auch der gemeinsame Planetenträger für den Drehzahlabschnitt 14 und liefert den Antrieb für diesen. Der Drehzahlabschnitt bildet einen mit dem Schaltbereichsabschnitt zu kombinierenden Drehzahlvervielfaeher für drei verschiedene Drehzahlen und weist einen Plane.tensatz 6O₁ Bremselemente 65 und 69 und eine zweite umlaufende Kupplung 71 auf, die alle wahlweise betätigt werden können, um eine Antriebswelle 68 anzutreiben« . \_ .

BAD

009834/0158

'■'/ie in den Fig. 1, 2 und 4- veranschaulicht, weist der Schaltbereichsabschnitt 12, der zwei Vorwärtsgänge and einen Rückwärtsgang hat, einen ersten Planetensatz 26 auf, der sich aas einem Sonnenrad 30, das auf einer auf der Antriebswelle 46 aufgekeilten ersten Nabe 43 ausgebildet ist, einem Paar auf dem Träger 36 gelagerten Planetenradsätzen 32 und 34 und einem Kronenrad 33 zusammensetzt. Sin zweiter Planetensatz 2S besteht aus einem Sonnenrad 40, einem Planetenradsatz 42, der ebenfalls auf dem Träger 36 gelagert ist und einem Kronenrad 44. Die von dem Drehmomentwandler über die Turbine 24 abgegebene Leistung wird über die Abtriebswelle 46 auf die Kronenräder 38 und 44 und Über eine zweite iiabe 49, die auf die erste Habe 43 aufgekeilt ist, auch auf die Platten der Kupplung 47 übertragen. Es sei darauf hingewiesen, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung ohne weiteres die ersten beiden Planetensätze ausgetauscht werden können, ' wie es in Fig. 11 veranschaulicht ist. \

Durch Einrückung der umlaufenden Kupplung 47 wird ein direk- ,;'■ ~~\ tes Antriebsverhältnis mit hoher Drehzahl in dem Schaltbereiohs-*' j abschnitt 12 erzielt. In diesem Zustand werden die Seheibenteile

der Kupplung 47» die mit dem gemeinsamen Iräger 3$ Ü1»ir ein Kupplungsteil 50 fest verbunden sind» durch eine nach rechts gerichtete Bewegung eine» ringförmigen hydraulisch.fcetatigtöQ Kolbtiae 52 . _t in Verbindung »it den Plattentillen 55 gedrückt, EiUrefc dieasa i Vorgang wird der Träger 36 in wirkungsvoller Weise mit der Welle i

BAD ORIGINAL

009834/0158

46 und den ihr zugeordneten Sonnenrädern 30 und 40 verbunden, wodurch der gesamte Schaltbereichsabschnitt 12 zu einer einzigen umlaufenden Anordnung zusammengeschlossen wird., iiin Kolben 54 wird dazu verwendet, den Fliehkraftdruck von in der Kammer hinter dem Kolben 52 eventuell eingeschlossenem öl auszugleichen, um ein genaues Ausrücken der Kupplung 47 zu gewährleisten. Genauer gesagt wird Öl von einer geeigneten (nicht dargestellten) Düse zu einer durch den Kolben 54 gebildeten Kammer 56 geleitet, um einen umlaufenden Zentrifugaistrcr* zu erzielen, der den leihen 52 nach Iink3 gegen hinter dem Kolben eingeschlossenes Druckmittel drückt. Diese Ausgleichskolbeiianordnung ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und ist in dem USA-Patent 3 ,217 , ';?1 offenbart.

Die Einrückung der Bremskupplung 5- gestattet dip Umkehr der Drehrichtung in dem Schaltbereichsabschi.i tt durch Jlraft^Ver t ragung auf den Abtriebsträger 36 über das donnenraä 30 uni Me TJnnetenräder 34 und 32, in Folge aer !Bremsung des Kronenraar- '■ -. ji ine Dreheahlui.tersetzung von },0C- wird bei diesem Sch^:2 tl---r-ich erzielt.

Einrückung der Bresskupplung 59 schafft einen ?r.ri:.(-e Drehzahl zustand mit einer Unterse tzung- von 3i-57 durch ·■■:. .C-i bereich3abschnitt. I.; diest^ia Gaiij- wird die über die V-II'- 4t übertragene Kraft durch die Teile des zweiten Planetensat^es

009834/0 158 bad OSOIN«.

155507t

auf den Abtriebsträger 36 dadarch übertragen, daß das Kronenrad 44 gegenüber dem Gehäuse 22 festgehalten wird.

unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 3 und 4 sei darauf hingewiesen, daß der Träger 36 des Schaltbereicheabschnittes auch der gemeinsame Planetenträger für den Drehzahlabschnitt 14 ist und den Antrieb für diesen liefert. Der Drehzahlabschnitt 14 stellt einen Vervielfacher für drei verschiedene Drehzahlen dar, der in Verbindung mit den Teilen des Schaltbereichsabschnittes verwendet werden könnte, um insgesamt sechs Vorwärtsgänge zu ' bilden. Wenngleich die Kupplungskombinationen 47-65 und 47-71. bei der vorliegenden Erfindung nicht verwendet werden, sei darauf hingewiesen, daß sie bei anderen Anwendungsfällen auch verwendet werden könnten. .

Die Einrückung der Bremskupplungen 65- und · 69 und der umlaufenden Kupplung¹ 71 in Kombination mit einem Planetensatz 60 (was das funktionelle Äquivalent für zwei getrennte Planetengetriebe ist) gestattet die Erzielung von Drehzahluntersetzungen von 0,301, 0,561 bzw. 1,00.

Wenn die Bremskupplung 65 eingerückt ist, ist ein Antriebszustand vorhanden, bei dem ein Kronenrad 62 festgehalten wird und der umlaufende Träger 30 die Drehung eines Satzes langer Planetenräder 64 bewirkt, die ihrerseits den Antrieb eines an

009834/0158

15550^1

der Äbtriebswelle 68 ausgebildeten Sonnenrades 66 bewirken.

, Die Einrüekung der Bremskupplung 69 bewirkt eine größere Drehzahluntersetzung als die durch die Bremskupplung 65 erziele bare Untersetzung, weil dadurch eine ,langsamere Drehung der langen Planetenräder 64 bei einer bestimmten Drehzahl des Qürägeis bewirkt wird. Die.s wird dadurch erzielt, daß ein .Sonnenrad 70 durch eine erste Nabe 72 und zugeordnete Scheiben der Bremskupplung 69 gegenüber dem Gehäuse 22 drehfest gehalten wird. Zwischen dem Sonnenrad 70 und den langen Planetenrädern 64 werden kürzte Planetenräder 74'/verwendet, um dieses aus langen und kurzen Planetenräder bestehende Planetensystem zu vervollständigen, das manchmal als BavingneauxH.Ge triebe bezeichnet wird. Diese Kombination ermöglicht eine unaufwendige Ausbildung, da ein Kronenrad und drei Planetenräder eingespart werden, wie es aus einem "Vergleich der schemätischen Veranschaulichung bei 60 in Pig. 4 mit dem bei 60a in Pig. 13 gezeigten gleichwertigen' Planetengetriebe, ersichtlich ist.

. Durch Einrücken der umlaufenden Kupplung 71 wird die Iflabe 72 mit einer zweiten Nabe 76 fest verbunden, die auf die Abtriebswelle 68 aufgekeilt ist. Wenn die Kupplung 71 eingerückt ist, wird in dem Drehzahlabschnitt 14 eine zweigeteilte Kraftstrecke gebildet, und, wie z. B. in Pig. 4 gezeigt, werden 56$ des Drehmomentes über das Sonnenrad 66 und 44$ über die Planetenräder 74,

009834/0158 origiwäl wspegted

das Sonnenrad 70, die Nabe 72, die Kupplung 71 und die* Habe 76 übertragen. Die "bei Einrückung der Kupplung 71 erzielte Sweiteilung der Kraftstrecke yereinfacht die Ausbildung des Drehzahlabschnittes 14 des Betriebes. Da jede Kraftstrecke einen Teil der gesamten Drehmomentlast· trägt, können einzelne Teile, wie z.B. die Welle 68 usw. kleiner und/oder weniger stark ausgebildet werden.

In den Pig. 4-10 sind die Kraftstrecken und die eingerückten Steuerkupplungen in dunklen Linien veranschaulicht. In den Pig. 4-7 sind die Vorwärtsgänge 1 - 4 gezeigt, während in den Pig. 8 bis 10 die Rückwärtsgänge 1-3 veranschaulicht sind.

009834/0158

Claims

Patentanmeldungs "Epafttibertragungs-Einrichtong für

; Fahrzeuge"

1. Krafttibertragungs-Einrichtung für Fahrzeuge, "gekennzeichnet d arch eine Antriebswelle (46), eine Antriebswelle (68), einen ersten (26), zweiten (28) und dritten (60) Planetensatz, die in axialen Abständen voneinander angeordnet sind, einen gemeinsamen Planetenträger (36), der die beiden Wellen (46,68) überspannt und die Planetensätze (26,28,60) trägt, und Steuereinrichtungen (47*58,59,65»69ϊ71) zur wahlweisen Terbindung der Antriebswelle (46) mit der Abtriebswelle (68) mit einem von den Planetensätzen (26»28,60). hergeleiteten Drehzahlverhältnis.

2. Kraftübertragungs-Sinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 4ie ersten und zweiten Planetensätze (26,28) betrieblich der Antriebswelle (46) zugeordnet sind und daß der dritte Planetensatz (60) betrieblich der Abtriebswelle (68) zuge ordnet ist.

009834/0T58

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirttdi.-lng. Axel Hansmann, Dipl.-Phyj. Sebastian Herrmann 8 MÖNCHEN 5. THERESIENSTtASSE 33 · T*Moa:292102 · Tetegraiwn-Adr·«·: UpoHi/M*««*··

3· Kräftübertragungs-Einrichtung nach Anspruch.2," dadurch. ^ gekennzeichnet, daß der dritte. Planetenradsatz (60) ein Eavingneaux-Eäderwerk enthält. -.: . . · - »

■4. Kraftübertragungs-Einrichtung nach Anspruch 1, dadaroh '-gekennzeichnet, daß eine erste umlaufende Kupplung (47) zwischen dem Planetenträger (36) und der Antriebswelle (46) vorgesehen ist, bei deren Einrückung, der Planetenträger (36) mit der Antriebewelle (46). zur gemeinsamen Drehung fest verbunden wird. ■■,.,._.. '

5. Kraftübertragungs-Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch .;

gekennzeichnet, daß eine zweite umlaufende Kupplung (71)· zwischen

dem Planetenträger (36) und der Abtriebswelle _m (68) vorgesehen ist, bei deren Einrückung eine zweigeteilte Kraftstrecke durch den ' ■' dritten Planetensatz (60) zu der Abtriebswelle (63) erzielt wirdJ

6. Kraftüb^rtragungs-Einrlchtung für ein Fahrzeug, gekenn- \ zeichnet durch ein? Antriebswelle (46), ein erstes auf der felle angeordnetes Sonnenrad (30), einen drehbaren Planetenträger (36)> einen ersten Satz Planetenräder (34), die auf dem Plane ten träger * angeordnet sind und in Eingriff mit dem ersten Sonnenrad (30) ";..'. stehen, einen zweiten Satz Planetenräder (32), die auf dem Träger

(36) gelagert sind und mit den ersten Planetenrädern (34) in Eingriff stehen, ein erstes drehbares Kronenrad (38), das den zweiten Satz Planetenräder (32) umgibt und mit diesen in Eingriff steht,.... . "/

ORIGINAL INSPECTED 009834/015» --■■- ~ ..._.....

-JT-

eine Einrichtung (58), mittels derer die Drehung des ersten Kronenrads (38) verhindert werden kann, ein zweites Sonnenrad (40) auf der Antriebswelle (46), einen dritten Satz Planetenräder (42), die- auf dem Träger (36) gelagert sind und in Eingriff mit dem zweiten Sonnenrad (40) stehen, ein zweites drehbares Kronenrad (44), das den dritten Satz Planetenräder (42) umgibt und in Eingriff mit diesen steht, eine Einrichtung (59) mittels derer die Drehung des zweiten Kronenrads (44) verhindert werden kann, eine erste Kupplung (47) zwischen dem Träger (36) und der Antrieb welle (46), die betätigt werden kann, um den Träger direkt mit der Antriebswelle zu verbinden, eine Abtriebswelle (68), ein erst. Abtriebs-Sonnenrad (66) auf der Abtriebswelle (68), einen ersten Abtriebsplanetensatz (64) auf dem Träger (36) und in Eingriff mit dem ersten Abtriebs-Sonnenrad (66), ein erstes drehbares Abtriebs-Kronenrad (62), das den ersten Abtriebsplanetensatz (64) umgibt und.in Eingriff mit diesem steht, eine Einrichtung (65), mittel^- derer die Drehung des ersten Abtriebkronenrades (62) wahlweise verhindert werden kann, ein zweites Abtriebssonnenrad (70), das auf einer die Abtriebswelle (68) umgebenden drehbaren Buchse befestigt ist, einen zweiten Abtriebsplanetensatz (74)» der auf dem Planetenträger (36) angeordnet ist und in Eingriff mit dem zweiten Abtriebssonnenrad (70) steht, eine erste drehbare Nabe (72), die an der drehbaren Buchse befestigt ist, eine Einrichtung (69), mittels derer die Drehung der Nabe (72) wahlweise verhindert werden kann, eine zweite an der Abtriebswelle (68) befestigte drehbare Nabe (76) und eine zweite Kupplung (71) zwischen der ersten und zweiten Nabe, die wahlweise betätigbar ist, um die ■beiden Naben zur gemeinsamen Drehung miteinander zu verbinden,.