DE1947536A1 - Viergang-Planetengetriebe - Google Patents

Viergang-Planetengetriebe

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DE1947536A1
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gear
planetary gear
brake
torque
gear set
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DE19691947536
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English (en)
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Kepner Larry A
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Ford Werke GmbH
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Ford Werke GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2200/00Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/0043Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising four forward speeds

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Description

PATENTAN WALX
dipping. KABL WESSEL · 8 MÜNCHEN 13
HOHENSTAtJKKNSTRASSE S/1 · TBI1BVON (0811)38 8111
München, den 1 9. Se p. 1969 Mein Zeichen: PK-2522
Ford-Werke Aktiengesellschaft
5 Köln- Deutz 1
Ottoplatz 2
"Viergang-Planetengetriebe"
Für diese Anmeldung wird die Priorität der Anmeldung Se.No. 772 963 vom 4. November 1968 in den Vereinigten Staaten von Nordamerika in Anspruch genommen.
Kurzbeschreibung
Bei der Erfindung handelt es sich um ein Planetengetriebe mit vier Vorwärtsgangen und einem einzigen Rückwärtsgang, wobei drei einfache Planetenradsätze vorgesehen sind, die zu- f sätzlich zu den üblichen mehrteiligen Planetenradsätzen einen weiteren Zahnradsatz enthalten, der mit Teilen des üblichen Planetengetriebes zusammenwirkt und einen abgeänderten Bereich des Drehmomentverhältnisses ergibt. Es handelt sich hierbei um Verbesserungen eines Getriebes, wie es z.B. in der US-Patentschrift 3 295 387 beschrieben ist.
Hauptbeschreibung
Die Erfindung besteht aus einem Planetengetriebe, waches mehrere DrehmomentÜbertragungswege zwischen einer Brennkraftmaschine und den Antriebsrädern eines Kraftfahrzeuges ergibt. Das Getriebe besteht aus drei Planeten-Zahnradsätzen, von
nnrtöo/ i 4 ι η Α
denen zwei etwa so angeordnet sind, wie es in der US-Patentschrift 3 295 387 dargestellt ist. Nach dieser Patentschrift sind drei Vorwärtsgänge und ein einziger Rückwärtsgang vorgesehen. Der niedrigste Gang ist durch einen geteilten Drehmomentweg über das Getriebe gekennzeichnet. Dieses Merkmal gehört auch zu der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung unterscheidet sich indessen von der Ausbildung nach de-r amerikanischen Patentschrift dadurch, daß ein zusätzlicher Getriebesatz vorgesehen wird, dessen Teile mit den Teilen der genannten beiden einfachen Planetenradsätze zusammenwirken, um ein einheitliches Ergebnis zu erhalten, welches in der Schaffung eines vierten Ganges ebenso besteht, wie in einem modifizierten Vervielfachungsverhältnis des Bereiches der Drehmomentvervielfachung während des Betriebes.
Die Verbesserungen nach der Erfindung können bei einem üblichen Planetengetriebe, wie es oben angedeutet wurde, verwendet werden. In dieser Weise kann eine zusätzliche übersetzung erreicht werden, wodurch ein übliches Getriebe eines Kraftfahrzeuges in ein Getriebe umgewandelt werden kann, welches einem Schnellganggetriebe gleicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Viergangzahnradgetriebe, wie oben angegeben, zu schaffen, bei dem die Gangschaltungen von einem Gang in den anderen in nicht synchroner Weise erfolgen können, wodurch dfe Notwendigkeit des Anziehens oder Lösens einer Kupplung in zeltlichem Verhältnis zum Anziehen oder Lösen einer Reibungsbremse in Wegfall kommt und wobei die Drehmomentvervielfachungs-Verhältnisse im Betriebsbereich gleichmäßig von einem Extrem bis zu dem anderen gleichmäßig abgestuft sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert, auf denen zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Getriebe nach der Erfindung,
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Pig. 2 eine Tabelle über die Zahnradübersetzungen, die bei den Betriebsbedingungen des Getriebes nach Fig. 1 erreichbar sind.
In der Fig. 1 bezeichnet 10 die Antriebswelle, die mit dem Turbinenteil eines hydrokinetischen Drehmomentwandlers bekannter Konstruktion verbunden sein kann. Der Pumpenteil und der Turbinenteil des Drehmomentwandlers sitzen in toroidalem Flüssigkeitsstrom. Der Pumpenteil ist mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden.
12 bezeichnet die Abtriebswelle, die mit den Fahrzeugrädern über eine Welle und ein Differentialgetriebe verbunden ist.
Das Getriebe besteht aus drei einfachen Planetenradsätzen 14, 16 und 18. Der Zahnradsatz 14 besteht aus einem Hohlzahnrad 20, einem Sonnenrad 22 und einem Planetenradträger 2k und Planetenrädern 26, die drehbar auf dem Planetenträger 2k gelagert sind,. Die Planetenräder 26 stehen mit dem Hohlzahnrad 20 und dem Sonnenzahnrad 22 in Eingriff.
Das Sonnenzahnrad 22 gehört zu dem Planetenradsatz Ik und dem Planetenradsatz 16 in gleicher Weise. Der Zahnradsatz 16 besteht aus einem Hohlzahnrad 28, einem Planetenträger 30, Planetenrädern 32, die drehbar an dem Planetenträger 30 gelagert sind und dem bereits genannten Sonnenzahnrad 22. Die Planetenräder 32 greifen in das Sonnenzahnrad 22 und das Hohlzahnrad 28.
Der Zahnradsatz 18 besteht aus dem Hohlzahnrad 3**, dem Sonnenzahnrad 36, einem Planetenträger 38 und Planetenrädern kO. Die Planetenräder kO sind drehbar an dem Planetenträger 38 gelagert und sie greifen in das Hohlzahnrad 3** und das Sonnenzahnrad 36 ein.
Vorzugsweise besitzen die Hohlzahnräder 20, 28 und J>k einen gleichen Teilkreisdurchmesser. Auch das Sonnenzahnrad 22 und das Sonnenzahnrad 36 sind mit einem gleichen Teilkreisdurchmesser versehen.
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Dadurch haben die Planetenräder 26, 32 und 34 ebenfalls den gleichen Teilkreisdurchmesser. Dieses geometrische Verhältnis zwischen den Zahnradsätzen 14, 16 und 18 vereinfacht die Herstellung, da die Teile gegeneinander auswechselbar sind und in einem gemeinsamen BearbeitungsVorgang bearbeitet werden können.
Die Abtriebswelle 12 ist direkt mit dem Planetenträger 38 und dem Planetenträger 24 verbunden. Das Hohlzahnrad 20 kann mit der Antriebswelle 10 über eine beliebig anziehbare Reibungskupplung 42 verbunden werden. Dfese Kupplung kann durch eine geeignete, durch Druckflüssigkeit betätigte Servovorrichtung angezogen und gelöst werden. Sie wird beim Betrieb im ersten, dritten und vierten Vorwärtsgang angezogen.
Das Sonnenzahnrad 22 ist mit einer Triebswerkglocke 44 verbunden, welche den Zahnradsatz 14 umgibt. Die Glocke 44 bildet an dem gegenüberliegenden Ende eine Bremstrommel 46, um die herum ein Bremsband 48 gelegt ist. Das Bremsband 48 kann angezogen und gelöst werden, um die Trommel 46 beliebig festzustellen. Zu diesem Zweck kann eine durch Druckflüssigkeit betätigte Brems-Servovorrichtung vorgesehen sein.
Die Bremstrommel 46 kann mit der Antriebswelle 10 über eine be- . liebig anziehbare Reibungskupplung 50 auf Drehung verbunden werden, die wiederum durch eine durch Druckflüssigkeit betätigte Servovorrichtung angezogen und gelöst wird. Sie wird während des Betriebes im vierten Gang und während des Rückwärtsbetriebes angezogen, im übrigen aber gelöst.
Der Planetenträger 30 ist mit einer Bremstrommel 52 verbunden, die gegenüber dem feststehenden Getriebegehäuse festgestellt werden kann, und zwar durch eine Reibungsbremse 5$. Diese Bremse wird beim Vorgang des Bremsens bei Bergabfahrt im ersten Gang und im zweiten Gang angezogen. Sie wird auch während der Rückwärtsfahrt angezogen. Sonst ist sie gelöst.
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Eine überholbremse 56 ergänzt die Wirkung der Reibungsbremse Sie enthält eine äußere Spur, die am Getriebegehäuse festsitzt und eine innere Spur, die an der Trommel 52 sitzt. Die Bremsteile der überholbremse sitzen zwischen den Spuren und verhindern eine Drehung der Trommel 52 in der einen Richtung. In der anderen Richtung ist eine Freilaufbewegung möglich. Die Überholbremse 56 sorgt für eine Drehmomentreaktion während des normalen Betriebes im niedrigen Gang sowie in dem zweiten Gang während der Beschleunigung aus dem stehenden Start. Diese Bremse kann indessen keine Drehmomentreaktion im Preilaufbetrieb des Fahrzeuges aufnehmen. Diesem Zweck dient die Bremse 54.
Das Hohlzahnrad 28 ist mit dem Sonnenzahnrad 36 verbunden. Das Hohlzahnrad 34 kann mit dem Sonnenzahnrad 36 über eine beliebig anziehbare Reibungskupplung 58 verbunden werden. Diese Kupplung wird beim Betrieb im zweiten, dritten und vierten Gang im Vorwärtsbereich angezogen und sonst stets gelöst. Das Hohlzahnrad 34 kann gegenüber dem Getriebegehäuse während des Betriebes im Rückwärtsgang und bei der Talfahrt im ersten Gang mittels einer beliebig anziehbaren Reibungsbremse 60 abgebremst werden. Sowohl die Bremse 60, als auch die Kupplung 58, können durch geeignete, durch Druckflüssigkeit betätigte Servovorrichtungen angezogen " uüd gelöst werden.
Eine überholbremse 62 ergänzt die Wirkung der Bremse 60. Sie besitzt eine innere Spur, die mit dem Hohlzahnrad 34 verbunden ist, sowie eine äußere Spur, die mit dem feststehenden Gehäuse verbunden ist. Dfe Überholkupplungsteile sitzen zwischen den Spuren und nehmen eine Drehmomentreaktion beim Vorwärtsbetrieb im niedrigsten Gang auf. Die Bremse 60 schafft eine am Berg bremsende Drehmomentreaktion während des Betriebes im.kleinsten Gang. Auch schafft sie eine Drehmomentreaktion während der Rückwärtsfahrt.
Um das Getriebe für einen Betrieb im niedrigsten Gang einzustellen, wird die Kupplung 42 angezogen. Das Drehmoment der Turbine wird
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alsdann auf das Hohlzahnrad 20 gegeben. Da der Planetenträger 24 mit der Abtriebswelle verbunden 1st, erhält die Drehung des Planetenträgers einen Widerstand. Hierdurch wird ein Drehmoment auf das Sonnenzahnrad 22 übertragen. Das Drehmoment des Sonnenzahnrades sucht das Hohlzahnrad 28 in Vorwärtsrichtung anzutreiben. DJs Drehmomentreaktion wird von dem Planetenträger 30 abgenommen, der durch die überholbremse 56 festgestellt ist. Das Drehmoment des Hohlzahnrades 28 wird durch den Zahnradsatz 18 vervielfacht.
Das an das Sonnenzahnrad 36 abgegebene Hohlzahnrad-Drehmoment des Zahnradsatzes 18 wird durch den Zahnradsatz vervielfacht, wobei das Hohlzahnrad 31J als Reaktionsteil wirkt. Die überholbremse ergibt eine Drehmomentreaktion. Auf diese Weise ist ein geteilter Drehmomentabgabeweg geschaffen, wobei ein Teil des Drehmomentes an die Abtriebswelle 12 von dem Planetenträger 38 abgegeben wird und der andere Teil des Drehmomentes durch den Planetenträger an die Abtriebswelle 12 geliefert wird.
Eine Hochschaltung in den zweiten Gang wird durch Anziehen der w Kupplung 58 erreicht. Der Zahnradsatz 18 schafft dadurch eine ™ Treibverbindung zwischen dem Hohlzahnrad 28 und der Abtriebswelle
12. Die Zahnradsätze 14 und l6 wirken in der gleichen Weise wie im niedrigsten Gang. Die überholbrease 56 ergibt wiederum eine Drehmomentreaktion.
Eine Hochschaltung aus dem zweiten Gang in den dritten Gang wird durch Anziehen der Bremse 48 erreicht, wodurch das gemeinsame Sonnenzahnrad 22 festgestellt wird. Von dem Planetenträger 24 zur Abtriebswelle 12 besteht dann ein einziger Drehmomentweg. Die Zahnradsätze 16 und l8 haben hierbei keinerlei Funktion.
Ein Betrieb im direkten Gang wird erreicht, indem die Bremse 50 angezogen wird. Die Kupplung 42 wird bei sämtlichen vier Vorwärtsgängen angesogen. Die Kupplung 58 wird beim Betrieb im zweiten;
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dritten und vierten Gang angezogen. Dadurch wird eine direkte Verbindung zwischen den Welle 10 und 12 hergestellt.
X3g§3fn Betrieb im Rückwärtsgang wird durch Anziehen der Kupplung 50 und Lösen der Kupplungen 42 und 58 erreicht. Die Bremsen 54 und 56 sind angezogen. Das Turbinendrehmoment wird alsdann aus der Welle 10 auf das Sonnenzahnrad 22 übertragen. Hierdurch wird das Hohlzahnrad 28 in Rückwärtsrichtung angetrieben, da der Planetenträger 30 als Reaktionsteil wirkt. Das Drehmoment des Hohlzahnrades 28 wird durch den Zahnradsatz 18 vervielfacht, wenn
das Hohlzahnrad 34 festgestellt ist. ™
Durch die Schaffung einer Anordnung von Planetenzahnradsätzen dieser Art ist es möglich, vier Vorwärtsgänge in gleichmäßiger Abstufung zu erreichen, de Zahnradanordnung, wie sie z.B. in der US-Patentschrift 3 295 387 dargestellt ist, verwendet Drehmomentwege, die ähnlich denjenigen sind, wie sie von den Zahnradsätzen 14 und 16 der vorliegenden Beschreibung zurückgelegt werden. Der Ausgang aus dem Zahnradsatζ 28 nach der vorliegenden Beschreibung ist indessen nicht direkt an die Abtriebswelle abgegeben, wie im Falle der Ausbildung nach der US-Patentschrift 3 295 387. Es wird vielmehr ein geteilter Drehmomentweg bei dem verbesserten Getriebe im niedrigen Gang erzielt und dieser Drehmomentweg wird M zum Teil durch den Zahnradsatz 18 gebildet. Ein in ähnlicher Weise geteilter Drehmomentweg wird beim Betrieb im zweiten Gang hervorgerufen, wobei ein Teil des Drehmomentes über den Zahnradsatz 18 an den Planetenträger 38 gelangt und von hier aus an die Abtriebswelle 12. Der Rest des Drehmomentes gelangt an die Welle 12 über den Planetenträger 24.
Durch die Erfindung wird ein verbesserter Rückwärtsgang erreicht. Dieses Verhältnis ist bei einer Anordnung nach der amerikanischen Patentschrift 3 295 387 nicht erreichbar.
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Da vier Vorwärtsgänge anstelle von drei Gängen erreichbar sind, ist es möglich, mit dem verbesserten Getriebe die Achsübersetzung eines Kraftfahrzeugantriebes zu ändern, um ein Gesamtdrehmomentverhältnis zu erhalten, welches einem Schnellgangverhältnis beim Betrieb im direkten Gang gleichkommt. Dieses kann bei einer Zahnradanordnung nach der US-Patentschrift 3 295 387 nicht erreicht werden, da in diesem Falle das Drehmomentverhältnis im niedrigsten Gang zu niedrig zum Zwecke der Beschleunigung würde.
009824/1209 0^1NAL WSPSCTED

Claims (3)

  1. Ansprüche
    . 1. jViergang-Planetengetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß es vaus drei Planetenradsätzen (I1I, 16, 18) mit jeweils Sonnenzahnrad, Hohlzahnrad und Planetenzahnrädern besteht, wobei die Sonnenräder (22) zweier Planetenradsätze (14, 16) vereinigt und durch eine Kupplung (50) mit der Antriebswelle des Getriebes kuppelbar oder durch eine Bremse (48) feststellbar sind, wobei ferner das Hohlzahnrad (.20,) des ersten Planetenradsatzes (14) mit der Antriebswelle des Getriebes durch eine lösbare Kupplung (42) kuppelbar und sein Planetenradträger (24) mit der Abtriebswelle (12) verbunden ist, wobei das Hohlzahnrad (28) des zweiten Planetenradsatzes (16) mit dem Sonnenrad (36) des dritten Planetenradsatzes (18) vereinigt und über eine lösbare Kupplung (58) mit dem Hohlzahnrad (34) des dritten Planetenradsatzes (18) verbindbar ist, wobei der Planetenträger (30) des zweiten Planetenradsatzes (16) durch eine Bremse (54) feststellbar, ferner der Planetenträger (38) des dritten Planetenradsatzes (18) mit der Abtriebswelle (12) des Getriebes fest verbunden und das Hohlzahnrad (34) durch eine Bremse (60) feststellbar ist.
  2. 2. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlzahnräder (20, 28, 34) der Planetenradsätze (14, 16, 18) den gleichen Teilkreisdurchmesser haben.
  3. 3. Planetengetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die Peststellbremsen für den Planetenträger (30) des zweiten Planetenradsatzes (16) und für das Hohlzahnrad (34) des dritten Planetenradsatzes (18) aus Überholkupplungen (56, 62) bestehen, die einen Freilauf in einer Drehrichtung zulassen, und daß parallel zu ihnen Reibungsbremsen (64, 60) vorgesehen sind, die bei Rückwärtsfahrt und freilaufendem Fahrzeug eingeschaltet werden, wenn ein Drehmoment von der Abtriebswelle (12) auf die Antriebswelle übertragen wird.
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DE19691947536 1968-11-04 1969-09-19 Viergang-Planetengetriebe Pending DE1947536A1 (de)

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