DE2160606A1

DE2160606A1 - Planetenrader Wechselgetriebe, ins besondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2160606A1
Application number: DE19712160606
Authority: DE
Inventors: Larry A Dearborn Liang Po Lung Livonia Mich Kepner (V St A ) B60k 17 28
Original assignee: Ford Werke AG, 5000 Köln
Priority date: 1971-02-02
Filing date: 1971-12-07
Publication date: 1972-08-10
Also published as: GB1329792A; JPS5423062B1; CA941638A

Description

Patentanmeldung Planetenräder-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Planetenräder-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit drei Planetenradsätzen, bei dem der erste und zweite Planetenradsatz ein gemeinsames Sonnenrad aufweisen, das * über eine erste Kupplung mit dem Antrieb verbindbar und über eine erste Bremse festlegbar ist, das Ringrad des ersten Satzes über eine zweite Kupplung mit dem Antrieb verbindbar ist, der Träger des ersten Satzes mit dem Ringrad des zweiten Satzes fest verbunden ist und der Träger des zweiten Satzes über eine zweite Bremse festlegbar ist.

Bei einem Planetenräder-Wechselgetriebe gemäss der Erfindung sind die Elemente des ersten und zweiten Planetenradsatzes nach Art eines sogenannten "Simpson-Satzes" miteinander verbunden, wie er heute in der Automobilindustrie häufig verwendet wird, um in Verbindung mit einem hydrokinetischen Drehmomentwandler ein automatisch schaltbares Planetenräder-W cch s el get riebe zu schaffen.

US-216 / 29. November 1971

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Sitz der Gesellschaft: Köln · Reglslergarlcht Köln, HRB 84 · Vorsitzender des Aufsichtsrates: Max lieber · Vorstand: John A. Banning, Vorsitzender Dr. Klaus B. Amedlck Hans-Adolf Barthelmeh · Waidemar Ebers · Wilhelm Indan · Alfred Langer · Hans Schaberger

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Ein solches Automatik-Getriebe weist hierbei im allgemeinen drei Vorwärts gän ge und einen Rückwärtsgang auf.

Diese bekannten Automatik-Getriebe auf der Basis eines "Simpson-Satzes" weisen den Nachteil auf, dass sie nur in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor von grösserem Hubraum und höherem Drehmoment und Leistung zufriedenstellende Fahrleistungen erbringen.

i den, bei europäischen Mittelklassefahrzeugen üblichen geringeren Hubräumen und geringerem Drehmoment und Leistung reichen die mit ™ einem Planetenräder-Wechselgetriebe auf Basis eines "Simpson-Satzes"

erzielbaren drei Vorwärtsgänge nicht aus, um zufriedenstellende Fahrleistungen zu erzielen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Planetenräder-Wechselgetriebe der eingangs genannten Art derart zu erweitern, dass bei Beibehaltung des "Simpson-Satzes" durch Zufügen möglichst weniger zusätzlicher Bauteile ein viergängiges Plantenräder-Wechselgetriebe geschaffen wird, dass für die schwächeren Verbrennungsmotoren der europäischen Mittelklasse geeignet ist. Durch die Beibehaltung des "Simpson-Satzes" soll die Möglich, keit geschaffen werden, sowohl ein dreigängiges Planetenräder-Wechsel-™ getriebe für stärkere Verbrennungsmotoren als auch ein viergängiges

Planetenräder-Wechselgetriebe für schwächere Verbrennungsmotoren unter Verwendung möglichst vieler gleicher Teile mit den gleichen Werkzeugen und an der gleichen Fertigungslinie herzustellen.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem das Ringrad des zweiten Satzes mit dem Ringrad des dritten Satzes fest verbunden ist, der Träger des zweiten Satzes mit dem Sonnenrad des dritten Satzes über eine dritte Kupplung verbindbar und über eine dritte Bremse festlegbar ist und der Träger des dritten Satzes mit dem Abtrieb verbunden ist.

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Die dritte Bremse besteht hierbei aus einer ersten Freilaufkupplung, die das Reaktionsmoment des Sonnenrades des dritten Satzes am Getriebegehäuse abstützt.

Der dritten Kupplung zwischen dem Träger des zweiten Satzes und dem Sonnenrad des dritten Satzes ist hierbei eine zweite Freilaufkupplung parallel geschaltet, die das Reaktionsmoment des Trägers über die erste Freilaufkupplung am Getriebegehäuse abstützt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wirkt die dritte Bremse unmittelbar auf den Träger des zweiten Satzes und über die dritte Kupplung J

auf das Sonnenrad des dritten Satzes.

Das Planetenräder-Wechselgetriebe gemäss der Erfindung erfordert hierbei nur ein Minimum an Kupplungen und Bremsen umdie vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zu schalten. Es benötigt insgesamt drei Reibungskupplungen, zwei Bandbremsen und zwei einfache, bzw nach der zweiten Ausführungsform nur eine einfache Freilaufkupplung.

Um der Forderung nach Verwendung von möglichst vielen gleichen Teilen für ein dreigängiges und ein viergängiges Planetenräder-Wechselgetriebe gerecht zu werden, wurde darauf geachtet, für alle drei Planetenradsätze I

jeweils für die Sonnenräder, die Planetenräder und die Ringräder gleiche Teilkreisdurchmesser zu verwenden. Die hierbei für den ersten Vorwärtsgang und den Rückwärtsgang erzielten Untersetzungen sind verhältnismässig gross, während die Untersetzungen im zweiten und dritten Vorwärtsgang verhältnismässig nahe beisammen liegen, was sich für die Verwendung eines Planetenräder-Wechselgetriebes mit schwächeren Verbrennungsmotoren als geeignet erwiesen hat.

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Die Erfindung wird anhand zweier in den beiliegenden Zeichnungen gezeigter Ausführungsfqrmen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Getriebeschema eines PlanetenräderrWechselgetriebes gemäss der Erfindung.

Fig. Z zeigt eine Tabelle, aus der die Untersetzungen der drei untersetzten Vorwärtsgänge und des Rückwärtsganges zu ersehen sind.

Fig. 3 zeigt eine Tabelle über die Drehmomentanteile, die auf jedes Element des Getriebes nach. Fig. 1 für eine über den Antrieb eingeleitete Drehmomenteinheit einwirken.

Fig. 4 zeigt eine Tabelle über das Drehzahl verhältnis eines jeden Elementes des Getriebes nach Fig. 1 für eine über den Antrieb eiriger leitete bestimmte Drehzahl.

Fig. 5 zeigt ein Getriebeschaubild einer weiteren Ausführungsfprm der Erfindung.

Fig. 6 zeigt eine Tabelle über das Betätigen der verschiedenen Kupplungen und Bremsen zur Schaffung der verschiedenen Gänge.

In Fig. 1 ist die Antriebswelle des Planetenräder-Wechselgetriebes mit bezeichnet. Sie steht normalerweise mit einem hydrokinetischen Drehmomentwandler in Verbindung, dessen Pumpenteil direkt vom Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges getrieben wird. Diese Anordnung ist herkömmlich und somit nicht gezeigt.

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Das erfindungsgemässe Planetenräder-Wechselgetriebe weist drei Planetenradsätze 12, 14 und 16 auf. Der erste Satz 12 besteht aus einem Ringrad 18, einem Sonnenrad 20, das gleichzeitig das Sonnenrad für den zweiten Satz 14 bildet und einem Träger 22, auf dem Planetenräder 24 drehbar gelagert sind, die mit dem Ringrad 18 und dem Sonnenrad 20 im Eingriff stehen. Der zweite Satz 14 besteht zusätzlich zu dem gemeinsamen Sonnenrad 20 aus einem Ringrad 26 und einem Träger 28, auf dem Planetenräder 30 drehbar gelagert sind, die mit dem Ringrad 26 und dem Sonnenrad 20 in Eingriff stehen.

Der dritte Satz 16 besteht aus einem Ringrad 30, einem Sonnenrad 32 und einem Träger 34, auf dem Planetenräder 36 drehbar gelagert sind, die mit dem Ringrad 30 und dem Sonnenrad 32 im Eingriff stehen.

Der Träger 34 des dritten Satzes ist direkt mit der Abtriebswelle 38 des Getriebes verbunden, die in herkömmlicher "Weise über eine Kardanwelle mit dem Differential einer Antriebsachse verbunden sein kann.

Eine erste Kupplung 42 ist vorgesehen, um eine Verbindung zwischen der Antriebswelle 10 und dem gemeinsamen Sonnenrad 20 des ersten und zweiten Satzes 12 und 14 herzustellen. Das gatriebene Element der ersten Kupplung 42 ist hierbei mit dem gemeinsamen Sonnenrad 20 über eine Antriebsglocke 44 verbunden, die eine zweite Kupplung 40 und den ersten Satz 12 umfasst. Das getriebene Element der ersten Kupplung 42 bildet hierbei eine Bremstrommel für eine erste Bremse 46. Die erste Kupplung 42 wird hierbei bei einem Betrieb im dritten und vierten Vorwärts gang sowie im Rückwärtsgang eingerückt. Das erste Bremsband 46 wird hierbei im zweiten Vorwärtsgang angelegt.

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Eine zweite Kupplung 40 ist vorgesehen, um eine Verbindung zwischen der Antriebswelle 10 und dem Ringrad 18 des ersten Satzes 12 herzustellen. Die zweite Kupplung 40 wird hierbei während eines Betriebes in jedem der vier Vorwärt sgänge eingerückt.

Der Träger 28 des zweiten Satzes 14 ist über eine Antriebs glocke 48 mit einem Teil einer dritten Kupplung 50 verbunden, deren anderer Teil eine Bremstrommel 52 für eine zweite Bremse 54 bildet. Die zweite Bremse 54 wird angelegt, um die Bremstrommel 52 während eines Schiebebetriebes des Fahrzeuges im ersten, zweiten und dritten Vorwärts gang festzulegen. Die dritte Kupplung 50 wird hierbei während eines Schiebebetriebes des Fahrzeuges im ersten Gang, im vierten Gang sowie im Rückwärtsgang eingerückt.

Eine zweite Freilaufkupplung 56 verbindet die Antriebs glocke 48 über eine Hohlwelle 58 mit dem Sonnenrad 32 des dritten Satzes 16. Die Hohlwelle 58 ist mit der Bremstrommel 52 verbunden. Eine erste Freilaufkupplung 60 stützt das Reaktionsmoment des Sonnenrades 32 des dritten Satzes 16 während eines Betriebes im ersten Gang am Getriebegehäuse ab.

Zum Schalten des ersten Vorwärts ganges wird die zweite Kupplung 40 eingerückt und der Träger 28 des zweiten Satzes 14 über die Freilaufkupplung 60 festgelegt. Das der Antriebswelle 10 mitgeteilte Turbinendrehmoment des Drehmomentwandlers wird somit auf das Ringrad 18 übertragen. Das Reaktionsmoment des Trägers 22 des ersten Satzes 12 wird auf das Ringrad 26 des zweiten Satzes 14 und das Reaktionsmoment des Sonnenrades 20 wird durch den zweiten Satz 14 umgekehrt, so dass ein zweiter Drehmomentweg zum Ringrad 26 hergestellt ist. Das gemeinsame Reaktionsmoment der beiden Sätze 12 und 14 wird vom Ringrad 26 des zweiten Satzes 14 auf das Ringrad 30 des dritten Satzes 16 übertragen und wird weiter erhöht, da das Sonnenrad 32 des dritten Satzes 16 als Reaktionsglied wirkt.

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Das Sonnenrad 32 ist hierbei über die gleiche Freilaufkupplung 60. wie der Träger 28 abgestützt. Das Reaktionsmoment des Trägers 28 wird über die Freilaufkupplung 56 auf die Freilaufkupplung 60 oder auf die zweite Bremse 54 übertragen, falls die dritte Kupplung 40 für einen Schiebebetrieb des Fahrzeuges eingerückt ist".

Zum Schalten des zweiten Vorwärtsganges wird die erste Bremse 46 angelegt, wodurch das gemeinsame Sonnenrad 20 festgelegt wird. Die Freilaufkupplung 56 läuft nunmehr frei und macht den zweiten Satz 14 undwirksarn. Das Reaktionsmoment des ersten Satzes 12 wird vom Träger 22 direkt zum Ringrad 30 des dritten Satzes 16 übertragen. Das Sonnenrad 32 des dritten f

Satzes 16 wirkt wieder als Reaktionsglied, da die Freilaufkupplung 60 wirksam bleibt.

Zum Schalten des dritten Vorwärtsganges wird die erste Kupplung 42 eingerückt und die erste Bremse 46 gelöst. Dadurch werden die beiden ersten Sätze 12 und 14 miteinander verblockt, so dass sie als Einheit rotieren. Die einzige Untersetzung findet daher im dritten Satz 16 statt. Wieder wirkt das Sonnenrad 32 als Reaktions glied und die Freilaufkupplung 56 läuft weiter frei.

Zum Schalten des vierten Vorwärts ganges werden die erste Kupplung 42, f

die zweite Kupplung 40 und die dritte Kupplung 50 gleichzeitig eingerückt. Alle Elemente der drei Sätze 12, 14 und 16 werden hierbei verblockt und rotieren als Einheit, wobei sich ein direkter Gang ergibt. Die Freilaufr kupplung 60 läuft hierbei frei.

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Ein Rückwärtsgang wird geschaltet, indem die erste Kupplung 42 eingerückt und die zweite Π rein se 54 angelegt wird. Das Turbinendrehmoment wird hierbei von der Antriebswelle 10 direkt auf das gemeinsame Sonnenrad 20 übertragen. Da die dritte Kupplung 50 während eines Betriebes im Rückwärtsgang eingerückt ist, wird das Reaktionsmoment des Trägers 28 des zweiten Satzes 14 über die dritte Kupplung 50 zur zweiten Bremse 54 geführt und hier abgestützt. Dadurch dreht sich das Ringrad 30 des dritten Satzes 16 entgegengesetzt und die Abtriebswelle 38 wird über den Träger nach rückwärts gedreht.

Die Ausführungsform gemäss Fig. 5 stimmt mit der Au sfüh rungs form nach Fig. 1 mit Ausnahme der Anordnung der Freilaufkupplungen überein. Gleiche Elemente wurden daher mit den gleichen Bezugszeichen unter /.ufügen eines Index bezeichnet. Die Funktionsweise der Ausführungsform nach Fig. 5 ist ähnlich der Funktionsweise der Aus füh rungs form nach Fig. 1 mit Ausnahme der Wirkung der zweiten Bremse 54' . Die zweite Jremse 54' wird hier bei einem .etrieb in jedem der untersetzten Vorwärtsgänge angelegt. Die Betätigung der verschiedenen Kupplungen und Bremsen sind hierbei in Fig. 6 gezeigt.

Gemäss dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung wird ein viergängiges Planetenräder-Wechselgetriebe erzielt, das nicht so hohe Untersetzungen aufweist, dafür jedoch nur eine Freilaufkupplung benötigt.

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Claims

Patentansprüche

1. Planetenräder-Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge

mit drei Planetenradsätzen, bei dem der erste und zweite Planeten-

radsatz ein gemeinsames Sonnenrad aufweisen, das über eine erste Kupplung mit dem Antrieb verbindbar und über eine erste Bremse festlegbar ist, das Ringrad des ersten Satzes über eine zweite Kupplung mit dem Antrieb verbindbar ist, der Träger des

ersten Satzes mit dem Ringrad des zweiten Satzes fest verbunden ist und der Träger des zweiten Satzes über eine zweite Bremse festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringrad (26) des zweiten Satzes (14) mit dem Ringrad (30) des- dritten Satzes (16) fest verbunden ist, der Träger (28) des zweiten Satzes (14) mit dem Sonnenrad (32) des dritten Satzes (16J über eine dritte Kupplung (50) verbindbar und über eine dritte Bremse (60) festlegbar ist und der Träger (34) des dritten Satzes (16) mit dem Abtrieb (38) verbunden ist.

2. Planetenräder-Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Bremse aus einer ersten Freilaufkupplung (60) besteht, die das Reaktionsmoment des Sonnenrades (32) des dritten Satzes (16) am Getriebegehäuse abstützt.

3. Planetenräder-Wechselgetriebe nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dritten Kupplung (50) zwischen dem Träger (28) des zweiten Satzes (14) und dem Sonnenrad (32) des dritten Satzes (16) eine zweite Freilaufkupplung (56) parallel geschaltet ist, die das Reaktionsmoment des Trägers (28) über die erste Freilaufkupplung (60) am Getriebegehäuse abstützt.

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4. Planetenräder-Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Bremse (60') unmittelbar auf den Träger (28) des zweiten Satzes (14) und über die dritte Kupplung (50' ) auf das Sonnenrad (32) des dritten Satzes (16) wirkt.

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