DE2754201A1

DE2754201A1 - Schnellgang-getriebe

Info

Publication number: DE2754201A1
Application number: DE19772754201
Authority: DE
Inventors: Robert William Wayman
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1976-12-08
Filing date: 1977-12-06
Publication date: 1978-06-15
Also published as: JPS5371751A; US4123952A; SE7713853L; CA1070978A; JPS6110695B2; FR2373726A1

Description

Schnellgang-Getriebe

In der Technik der automatischen Planetenräder-Wechselgetriebe sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, um ein Schnellgang-Übersetzungsverhältnis zu erzeugen. Das Schnellgang-Übersetzungsverhältnis ist als zusätzliches Übersetzungsverhältnis wünschenswert zur Brennstoffersparnis und zur Vergrößerung der Flexibilität in dem zur Verfügung stehenden Übersetzungsbereich. Bei herkömmlichen Lösungen dieser Aufgabe werden Schnellgang-Getriebesätze am Getriebe in Reihenschaltung angefügt, wodurch der Platzbedarf nicht nur in axialer Richtung, sondern auch in radialer Richtung im Vergleich zu Getrieben ohne Schnellgang erheblich vergrößert wird. Außerdem erfordern zahlreiche der vorbekannten Lösungen eine Reibungsbremse für den Schnellgang und eine Reibungskupplung für den verriegelten Zustand des Schnellgang-Getriebesatzes, wobei der Verriegelungszustand benötigt wird, wenn das Getriebe in anderen Gängen als im Schnellgang arbeitet. Wenn sowohl eine Reibungskupplung wie auch eine Reibungsbremse benutzt werden, treten Schwierigkeiten beim Umschalten in den Schnellgang bzw. aus dem Schnellgang heraus auf, da ein

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Zeitsteuerungsproblem auftritt, «rill »an von dem vorher festgelegten Ganz in den Schnellgang weich unschalten und in gleicher Weise ein weiches Herunterschalten vom Schnellgang in einen niedrigeren Gang herbeiführen. Außerdem erfordern zusatzliche Reibungskupplungen, wie sie normalerweise in einen Schnellgang-Getriebesatz benötigt werden, einen ziemlich erheblichen axialen Platzbedarf innerhalb des Getriebes.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Getriebe mit einer Schnellgang-Übersetzung geschaffen «erden, das einen geringen Platzbedarf hat, ein weiches Schalten ermöglicht und eine zufriedenstellende zeitliche Steuerung der Gangwechsel in den Schnellgang bzw« aus dem Schnellgang heraus erlaubt.

Die Erfindung ist in Anspruch 1 näher gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den UnteransprQchen angegeben.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Planetenrad-Schnellgang-Getriebesatz zur verwendung in eines automatischen Getriebe geschaffen, das die oben erwähnten Schwierigkeiten hinsichtlich des Platzbedarfes und der präzisen zeitlichen Steuerung der Schaltvorgünge vermeidet. Bei dem erfindungsgeaSfien Getriebe wird ein Schnei1-gang-Getriebesatz verwendet, mit dem eine Einwegkupplung zwischen zwei Getriebeelementen des Planetengetriebesatzes verbunden ist. Durch die vorliegende Erfindung kann der KÄfig für die Einwegkupplung

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bewegungsunfähig gemacht und zentriert werden, derart, daß er "neutralisiert" werden kann, so daß die beiden Getriebeelemente des Planetengetriebesatzes relativ zueinander umlaufen können; die Einwegkupplung ist hierbei eine doppelt wirkende Kupplung, so daß eine unmittelbare Antriebsverbindung im Schnellgang— Getriebesatz selbsttätig hergestellt wird, wenn die Steuerung des KSfigs nicht aktiviert wird, so daß er die Möglichkeit hat, sich frei zu bewegen. Oa beim Umschalten in den Schnellgang bzw. aus dem Schnellgang heraus eine Einwegkupplung entweder betätigt oder "neutralisiert" wird, erfolgen die Schaltvorgänge erheblich weicher, als dies bei verwendung einer Reibungskupplung der Fall wäre.

Das erfindungsgemäße Schnellgang-Getriebe wird im folgenden in Verbindung mit einer speziellen Steuereinrichtung offenbar. Es versteht sich jedoch, daß das hier beschriebene und beanspruchte Getriebe auch in verbindung mit anderen Steuereinrichtungen benutzt werden kann, die die Aktivierung und Deaktivierung der Käfigsteuerung und der Reibungsbremse des Getriebes zeitlich richtig steuern.

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Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines automatischen Getriebes mit einem Schnellgang-Getriebeteil j

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch den Schnellgang-Getriebe· teil ι

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2\ Fig. 4 einen Teilschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 2; Fig. 5 eine Einzelheit des Einwegkupplung-Käfigs}

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung für das Getriebe der Fig. 1 und 2.

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In Fig. 1 ist ein Getriebe 10 mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang schematisch dargestellt. Das Getriebe 10 besitzt ein Gehäuse 11, eine Antriebswelle 12, eine Abtriebswelle I3_t einen Drehmomentwandler 14, einen Schnellgang-Getriebeteil 15 und einen Hauptgetriebeteil 16. Der Drehmomentwandler 14 weist ein getriebenes Schaufelrad 17, ein Turbinenrad 18 und einen Stator 19 auf, der mit einer Einwegkupplung 20 verbunden ist. In dem Gehäuse 11 ist eine stationäre Hülse 21 drehfest angeordnet, in der mehrere der Reibglieder des Getriebes angeordnet sind.

Der Hauptgetriebeteil 16 enthält zwei Kupplungen 21, 22, Reibungsbremsen 23, 24, 25 und einen Planetengetriebesatz 27.

Der Schnellgang-Getriebeteil 15 enthält eine Reibungsbremse 28, eine doppelt wirkende Einwegkupplung 29 und einen Planetengetriebesatz 30.

Eine Zwischenwelle 31 verbindet das Turbinenrad 28 mit dem Planetengetriebesatz 30. Eine Zwischenwelle 32 verbindet den Planetengetriebesatz 30 mit den Kupplungen 21 und 22. Eine Zwischenwelle 33 verbindet die Kupplung 21 mit einem Ringrad 34 im Planetengetriebesatz 27. Eine Zwischenwelle 35 verbindet die Kupplung 22 mit einer Doppelsonnenrad-Anordnung 36 im Planetengetriebesatz 27. Der Planetengetriebesatz enthält ferner einen Planetenradträger 38 mit darauf drehbar gelagerten Planetenrädern 39 und einen Planetenradträger 40 mit darauf drehbar

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gelagerten Planetenrädern 42. Die Planetenräder 42 kämmen mit dem Ringrad 34 und dem Sonnenrad 36. Ferner ist ein Ringrad 44 vorgesehen, das mit den Planetenrädern 39 kämmt. Ein Teil 45 verbindet das Ringrad 44 und den Planetenradträger 40 mit der Abtriebswelle

Ein hydraulischer Servomotor 50 ist für die Kupplung 21 vorgesehen. Hydraulische Servomotoren 52 und 70 sind für die Kupplung 22 vorgesehen. Ein hydraulischer Servomotor 54 ist für die Bremse 23 und ein hydraulischer Servomotor 55 für die Bremse 24 vorgesehen. Am rückwärtigen Teil des Gehäuses 11 angeordnete hydraulische Servomotoren 58, 71 sind für die Reibungsbremse 25 vorgesehen. Eine Einwegbremse 60 ist dem Planetenradträger 3Θ zugeordnet, und eine Einwegbremse 62 ist zwischen der Reibungsbremse und der Zwischenwelle 35 angeordnet.

Die Betriebsweise des soweit beschriebenen Getriebes ist wie folgt (hierbei wird auf die schematische Darstellung der Fig. 2 Bezug genommen)t

Wenn die Kupplungen 21 und 22 ausgerückt sind, befindet sich das Getriebe im "neutralen" Zustand.

Der erste Gang wird durch Einrücken der Kupplung 21 hergestellt, die die Welle 32 mit der Antriebswelle 12 über den Getriebeteil 15 und den Drehmomentwandler 14 verbindet, wodurch das Ringrad 34 in Vorwärtsrichtung angetrieben wird. Der Planetenradträger 40 ist

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Teil der Abtriebswelle 13, wodurch die Abtriebswelle 13 mit geringer Drehzahl in Vorwärtsrichtung angetrieben wird j hierbei hält die Einwegbremse 60 den Planetenradträger 3Θ fest, wodurch ein Reektionseletnent für den Planetengetriebesatz gebildet wird. Ein Übersetzungsverhältnis, das der gerade beschriebenen Einwegübersetzung entspricht, kann auch manuell dadurch herbeigeführt werden, daß die Bremse 25 mittels des hydraulischen Servomotors 58 eingerückt wird, wodurch der Planetenradträger 38 (in beiden Orehrichtungen) drehfest gehalten wird ι das Drehmoment kann somit auf zwei Übertragungswegen durch den Planetengetriebesatz geleitet werden.

Der zweite Gang wird dadurch herbeigeführt, daß die Kupplung 21 eingerückt bleibt und die Reibungsbremse 24 durch den hydraulischen Servomotor 55 eingerückt wird, wodurch die Sonnenräder 36 stationär gehalten werden. Hierdurch wird ein schnellerer Vorwärtsgang durch den Planetenradträger 40 geschaffen, der die Antriebswelle 12 mit einer herabgesetzten Drehzahl antreibt, wobei die Einwegbremse 62 die Sonnenräder 36 stationär hält, wodurch eine Einweg-Übertragungsverbindung für den zweiten Gang geschaffen wird. Gegebenenfalls kann eine zweite Leerlaufbremse 23 (coast brake) dazu verwendet werden, die Welle 35 (in beiden Drehrichtungen) drehfest zu halten, so daß der zweite Gang durch zwei Übertragungswege hergestellt werden kann.

Der dritte Gang entsteht dadurch, daß die Kupplung 21 eingerückt bleibt und die Kupplung 22 durch den hydraulischen Motor 70 eingerückt

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wird, wodurch die Wellen 33 und 35 und damit der Planetengetriebesatz verriegelt werden, wodurch die Abtriebswelle 13 mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 direkt angetrieben wird.

Der Rückwärtsgang wird dadurch hergestellt, daß die Kupplung 22 und die Reibungsbremse 25 eingerückt werden. Wenn das Sonnenrad 36 In Vorwärtsrichtung angetrieben wird und der Planetenradträger 38 stationär gehalten wird, werden das Ringrad 44 und somit die Abtriebswelle 13 in RUckwärtsrichtung angetrieben.

Die Betriebsweise des Getriebeteils 16 zur Herstellung der ersten, zweiten, dritten und Rückwärts-Ganges entspricht an sich herkömmlicher Praxis. Insbesondere entspricht sie der in der US-PS 3 744 346 beschriebenen.

Durch die vorliegende Erfindung wird dem Getriebe jedoch der Schnellgang-Getriebeteil 15 in neuer und vorteilhafter Weise hinzugefügt. Kurz gesagt, besteht die Betriebsweise des Schnellgang-Getriebeteils 15 darin, daß die vom Planetengetriebesatz 30 betriebene Welle 32 mit erhöhter Drehzahl (das heißt mit dem Schnellgang-Übersetzungsverhältnis) angetrieben wird, wenn die Bremse 28 eingerückt ist und die Welle 31 den Planetengetriebesatz 30 antreibt.

Die Bremse 28 wird normalerweise erst eingerückt, nachdem der dritte Gang im Hauptgetriebeteil 16 zur Erzeugung des Übersetzungsverhältnisses

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von 1 : 1 hergestellt worden ist. Es versteht sich jedoch, daß die Bremse 28 zur Herstellung eines Schnellgang-ÜbersetzungsverhSltnisses im Getriebeteil 15 auch dann eingerückt werden kann, wenn im Getriebeteil 16 das Übersetzungsverhältnis des zweiten Ganges hergestellt ist, wodurch ein zusätzliches Übersetzungsverhältnis zwischen dem normalen zweiten und dritten Gang geschaffen wird. Das bei eingerückter Bremse entstehende Gesamtübersetzungsverhältnis ist somit ein Schnellgang-Übersetzungsverhältnis, wodurch ein vergrößerter Übersetzungsbereich für das Getriebe geschaffen wird. Wenn die Bremse 2Θ gelöst wird, wird die Einwegkupplung 29 zum Betrieb in beliebiger Richtung "aktiviert", wodurch der Planetengetriebesatz 30 verriegelt wird und der Getriebeteil 16 zur Erzeugung der drei Vorwärtsgänge und des Rückwärtsganges normal arbeiten kann. Die Betriebsweise und der Aufbau des Schnellgang-Getriebeteils 15 werden später ausführlicher beschrieben.

Dem Servomotor 52 für die Kupplung 22 ist ein angrenzender kleinerer Servomotor 70 zugeordnet, derart, daß die Kupplung durch den Servomotor 70 allein oder durch beide Servomotoren 52, 70 betätigt werden kann, wie später noch beschrieben wird. Dem Servomotor 58 ist ein zweiter Servomotor 71 zugeordnet, wodurch die Bremse 25 entweder durch den Servomotor 58 allein oder durch beide Servomotoren 58, 71 betätigt werden kann, wie noch beschrieben wird.

Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine vergrößerte Darstellung des Schnellgang-Getriebeteils 15 zeigt. Im Gehäuse 11 ist eine

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Reaktionsplatte 102 und eine Zylinderplatte 104 vorgesehen, die im Gehäuse 11 beispielsweise durch Schrauben 106 befestigt sind.

Der Planetengetriebesatz 30 enthält ein Sonnenrad 108, ein Ringrad und einen Planetenradträger 112, auf dem mittels Lagerzapfen 116 mehrere Planetenräder 114 drehbar gelagert sind. Die Planetenräder kämmen mit dem Sonnenrad 108 und dem Ringrad 110. Der Planetenradträger 12 besitzt ferner einen radialen Flansch 120, der die Lagerzapfen 116 auf der einen Seite des Planetengetriebesatzes aufnimmt, sowie einen radialen Flansch 122, der die Lagerzapfen 116 auf der anderen Seite des Planetengetriebesatzes aufnimmt. Der Flansch 120 ist an der Zwischenwelle 31 angeformt. Das Ringrad 110 weist einen radialen treibenden Flansch 124 auf, der mit der Zwischenwelle 32 antriebsmäßig verbunden ist.

Die Einwegkupplung 29 ist eine doppelt wirkende Kupplung, wie sie insbesondere in der US-PS 3 631 741 beschrieben ist. Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, besitzt die Einwegkupplung 29 eine innere Laufbahn 126, die von einer Reihe von Nocken gebildet wird, die auf einer mit dem Sonnenrad 108 einstückigen, axial verlaufenden Trommel 128 gebildet sind. Die Einwegkupplung 29 weist ferner eine äußere Laufbahn 130 auf, die aus einer glatten, zylindrischen Fläche besteht| diese zylindrische Fläche ist auf dem Innendurchmesser eines Ringkörpers 132 gebildet,der am Flansch 122 des Planetenradträgers 112 befestigt ist. Die Einwegkupplung 29 weist ferner eine Reihe von

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Rollen bzw. Klemmkörpern 140 auf, die von einem Käfig 142 innerhalb einer Reihe von Taschen 144 des Käfigs getragen werden, wie in Fig. dargestellt ist.

Der Käfig 142 kann gesteuert werden, um die richtige Betriebsweise des Schnellgang-Getriebeteils 15 sicherzustellen, und zu diesem Zweck ist ein Steuerflansch 150 vorgesehen. Der Steuerflansch 150 weist eine Reihe von Öffnungen 152 auf, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Am Käfig 142 ist eine Reihe von Mitnehmern in Form von Vorsprüngen 154 vorgesehen, von denen jeder eine schräge Fläche 156 aufweist. Wie noch beschrieben wird, kann sich der Steuerflansch bei Betrieb des Schnellgang-Setriebeteils 15 in einer (in Fig. 5 mit ausgezogenen Linien dargestellten) Lage befinden, in der sich der Käfig 142 in beiden Richtungen frei drehen bzw. eine bogenförmige Bewegung ausführen kann und eine Betätigung der Einwegkupplung 29 möglich ist, wodurch eine Treibverbindung zwischen den Laufbahnen 126 und 130 in beiden Richtungen der relativen Drehung geschaffen wird.

In der Stellung des Steuerflansches 150, die mit gestrichelten Linien in Fig. 5 dargestellt ist, werden die Vorsprünge 154 von den Öffnungen 152 aufgenommen, wobei die Beziehung zwischen den Vorsprüngen 154 und den Öffnungen 152 dazu dient, den Käfig 142, wie erforderlich, zu steuern. In Fig. 5 sind ferner drei Relativstellungen des Käfigs 142 bezüglich der Offnungen 152 angedeutet, und hierbei handelt es

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sich um die "Zentral"-, "Fahrt"- und "Leerlauf"-Stellungen (Central, Drive and Coast positions) des Käfigs, was durch eine Linie angedeutet ist, die den oberen Rand der Vorsprünge 154 darstellt. Dia Fahrt-Stellung ist diejenige Stellung, die der Käfig einzunehmen sucht, wenn der Motor die Räder antreibt und der Planetenrädersatz auf den Schnellgang eingestellt ist. Die Zentral-Stellung ist die mittige Stellung des Käfigs, in der die Rollen nicht zwischen den Nockenflächen 126 und der Laufbahn 130 verklemmt werden. Die Leerlauf-Stellung ist diejenige Stellung, in die sich der Käfig zu bewegen sucht, wenn die Fahrzeugräder den Motor anzutreiben suchen, wie dies zum Beispiel der Fall ist, wenn die Drosselklappe freigegeben ist und der Planetenrädersatz sich in seinem Schnellgang-Zustand befindet.

Im Schnellgang-Zustand des Steuerflansches 150, der mit gestrichelten Linien in Fig. 5 dargestellt ist, in der sich der Käfig 142 in der Zentral-Stellung befindet, muß die Einwegkupplung "neutralisiert" bzw. so eingestellt werden, daß sie nicht mit der Antriebsbeziehung des Planetengetriebesatzes 30 kollidiert. Wenn der Käfig 142 im Uhrzeigersinn (in der Richtung des Pfeils in Fig. 3) frei drehen könnte, könnte die Einwegkupplung 29 den Planetengetriebesatz 30 verriegeln, wodurch er außer Betrieb gesetzt würde, und dieser Zustand muß vermieden werden.

Der Käfig 142 darf jedoch ohne Probleme entgegen dem Uhrzeigersinn (in Fig. 3) bewegt werden, da die Rollen in dieser Richtung sich nicht verklemmen können, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Drehzahlen der Getriebekomponenten des Planetengetriebesatzes derart sind, daß die

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Laufbahn 130 schneller umläuft als die Nockenflächen 126 im Uhrzeigersinn, wodurch ein Einrücken der Einwegkupplung verhindert wird. In der Schnellgang-Stellung des Steuerflansches 150 erlauben daher die Öffnungen 152 eine Bewegung des Käfigs 142 entgegen dem Uhrzeigersinn weg von der Zentral-Stellung in die Antriebsrichtung (wie in Fig. 5 dargestellt), sie verhindern jedoch eine Bewegung des Käfigs aus der Zentral-Stellung im Uhrzeigersinn in Richtung auf die Leerlauf-Stellung.

Der Grund dafür, daß eine Bewegung des Käfigs, wenn er sich in seinem Schnellgang-Zustand befindet, in Richtung auf die Antriebsstellung zugelassen wird, jedoch eine Bewegung in seine Leerlauf-Stellung unterbunden wird, besteht darin, ein weiches Umschalten vom dritten auf den vierten und vom vierten auf den dritten Gang zu ermöglichen, wenn der Motor die Fahrzeugräder antreibt (Leistungsabgabe). Beispielsweise im dritten Gang, wenn der Motor ein Drehmoment auf die Räder überträgt, befindet sich der Käfig in seiner Antriebs-Stellung und nicht in seiner Zentral-Stellung. Wenn die Steuerung ein Umschalten auf den Schnellgang verlangt (wie später noch erläutert wird), so kann sich der Steuerflansch 150 ohne Behinderung in die Schnellgang-Stellung bewegen. Wenn das Umschalten vom dritten auf den vierten Gang erfolgt, wird das Sonnenred 108 stationär gehalten, und die Einwegkupplung 29 überholt| der Käfig 142 bewegt sich dann in seine Zentral-Stellung und versucht, sich weiter in die Leerlauf-Stellung zu bewegen. Der Käfig wird jedoch durch den Steuerflansch 150 daran gehindert, sich Über die Zentral-Stellung hinaus zu bewegen. Bei einem Umschalten vom vierten auf den dritten Gang bei gleichzeitiger

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"Leistungsabgabe", das heißt, wenn der Motor die Räder antreibt, wird das Sonnenrad freigegeben, wodurch der Schnellgang-Planetengetriebesatz 30 freigegeben wird. Der Käfig 142 der Einwegkupplung kann sich jedoch unabhängig von der Stellung des Seuerflansches 150 in die Fahrt-Stellung bewegen und somit die Antriebsverbindung vervollständigen sowie als Kupplung zwischen der Welle 32 und der Welle 31 wirken.

Auf diese Weise kann ein Aufwärts- und Abwärtsschalten zwischen dem dritten und vierten Gang unter "Leistungsabgabe" Übernahme von der Einwegkupplung und Ausschalten irgendwelcher Schaltstöße bzw. Zeitsteuerungsprobleme zuendegeführt werden.

Es wird nun der Zustand betrachtet, in dem das Fahrzeug im dritten Gang "leerläuft", das heißt, wenn das Fahrzeug beispielsweise eine Steigung hinunterfährt und die Rollenkupplung die in Fig. 5 gezeigte Leerlauf-Stellung eingenommen hat. Wenn die Steuerung nach einem Umschalten vom dritten auf den vierten Gang verlangt und der Steuerflansch 150 in der mit ausgezogenen Linien angedeuteten Stellung bleiben wurde, träte eine Verriegelung des Planetengetriebesatzes 30 auf, wenn die Bremse 28 eingerückt ist, um das Sonnenrad 108 stationär zu halten. Um diesen Zustand zu verhindern, bewegt sich der Steuerflansch in Eingriff mit den Vorsprüngen 154 des Käfigs 142, und die Schnellgang-Bremse 28 kann nicht eingerückt werden, bleeder Käfig 142 in seine in Fig. 5 gezeigte Zentral-Steilung bewegt. Dies kann auf zweierlei Weise erreicht werden. Entweder kann eine Drehmomentumkehr erfolgen, bei der der

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Steuerflansch sich rasch in seine gestrichelte oder Schnellgang-Stellung bewegt, oder es kann eine ausreichende Kraft durch den Steuerflansch 150 auf den Käfig ausgeübt werden, derart, daß die Rollenkupplung 29 außer Eingriff bewegt und der Käfig auf diese Weise in seinen Schnellgang-Zustand gebracht wird. Wieder muß die Bremse 29 am Einrücken gehindert werden, bis der Käfig sich in seinen Schnellgang-Stellungen, das heißt, entweder der Zentraloder der Fahrt-Stellung befindet (Fig. 5). Nachdem jedoch der Käfig von dem Steuerflansch 150 erfaßt worden ist, so daß er sich nur in der Zentral- oder Fahrt-Stellung befinden kann, befindet sich die Rollenkupplung 29 in ihrem Zustand für Abwärtsschaltungen unter "Leistungsabgabe", wie oben erläutert wurde.

0er zusätzliche Zustand, der betrachtet werden muß, ist ein Herunterschalten vom vierten auf den dritten Gang unter Leerlauf-Bedingungen. Bei diesem Gangwechsel muß sich der Käfig 142 in seine Leerlauf-Stellung bewegen, um die Wellen im dritten Gang miteinander zu kuppeln. Wenn die Schnellgang-Bremse 28 gelöst wird, was das Sonnenrad freigibt, kann sich der Steuerflansch 150 rasch in die in Fig. 5 mit ausgezogenen Linien gezeigte Stellung bewegen, wodurch der Käfig 142 freigegeben wird, und es ist nur eine minimale Kraft erforderlich.

In der Zylinderplatte 104 ist eine ringförmige Bohrung 170 vorgesehen, in der ein aus Blech bestehender Kolben 172 angeordnet ist. Dichtungen 174 und 176 in Form von 0-Dichtringen sind vorgesehen, um eine Abdichtung zwischen der Bohrung 170 und der Kupplung 172 herzustellen.

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Der Kolben 172 besitzt zwei nichtmetallische Ringe 178, die innerhalb eines inneren Flansches 180 aufgenommen und darin durch ein Halteteil 179 befestigt sind. Das Halteteil 179 ist am Kolben 172 durch Schweißen oder andere geeignete Befestigungsmittel wie beispielsweise Nieten befestigt. Die Anordnung der nichtmetallischen Ringe 178 erlaubt dem Steuerflansch 150, innerhalb des Bereiches zwischen den Ringen 178 relativ/ zum Kolben 172 umzulaufen.

Die Ringe 178 bilden zwischen sich eine Nut 182 zur Aufnahme des Steuerflansches 150. Die Rincp 178 bestehen aus Kunststoff oder einem anderen nichtmetallischen Material, um die Drehbewegung des Steuerflansches 150 innerhalb der Nut 182 zu erleichtern. Der Kolben 172 ist im wesentlichen U-förmig ausgebildet, wodurch eine ringförmige Tasche 184 gebildet wird. Innerhalb der Tasche 184 sind als Schraubenfedern ausgebildete Rückholfedern 190 vorgesehen, die sich zwischen dem Kolben 172 und der Reaktionsplatte 102 erstrecken.

Die Reibungsbremse 28 weist eine Reihe von Keilen 192 auf, die am Innendurchmesser der Reaktionsplatte 102 gebildet sind. Die Reaktionsplatte 102 weist außerdem eine ringförmige Bohrung 198 auf, in der ein Kolben 200 gleitbar angeordnet ist. Ein ringförmiges Feder-Halteelement 202 ist mittels eines Schnappringe 204 in der Reaktionsplatte 102 befestigt. Eine Reihe von als Schraubenfedern ausgebildeten Rückholfedern 206 erstreckt sich zwischen dem Halteelement 202 und dem Kolben 200, um den Kolben 200 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zurückzuholen. An

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der Trommel 128 ist mittels Elektronenstrahlschweißens oder in anderer Weise eine aus Blech bestehende Bremstrommel 200 befestigt, die einen axial verlaufenden Abschnitt 212 aufweist, in dem eine Reihe von treibenden Keilen 214 gebildet ist. Die Trommel 210 weist eine Reihe von Mitnehmern in Form von axial verlaufenden Vorsprüngen 2 18 auf, die in Öffnungen 152 des Steuerflansches 150 greifen. Mit der Trommel 210 ist eine Reihe von Reibscheiben 220 antriebsmäßig verbunden. Zwischen den Reibscheiben 220 sind Reibscheiben 222 angeordnet, die mit den Keilen 192 der Reaktionsplatte 102 antriebsmäßig verbunden sind. Die Reibscheiben 222 sind durch einen Schnappring 224 gesichert.

Die Funktionsweise des Schnellgang-Getriebeteils 15, wie er in den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist, ist wie folgt: Wenn die Bremse 2B gelöst ist und der Kolben 200 sich in der in Fig. 2 gezeigten Stellung und der Steuerflansch 150 in der in Fig. 4 gezeigten Stellung befindet, wird der Käfig 142 freigegeben, und der Abtrieb von der Welle 31 wird unmittelbar, das heißt, mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 auf die Welle 32 übertragen, da die Einwegkupplung 29 frei ist, um das Sonnenrad 2B und den Planetenradträger 112 antriebsmäßig miteinander zu verbinden. Der Schnellgang-Getriebeteil 15 befindet sich in seinem Schnellgang—Zustand, wenn der Kolben 172 vom Strömungsmitteldruck in der Bohrung 170 betätigt wird, wodurch der Steuerflansch 150 in die in Fig. 5 gestrichelt angedeutete Stellung bewegt wird; hierdurch wird der Käfig 142 zentriert, und die Rollen 140 werden in ihrer neutralen Stellung gehalten. Der Kolben 200 wird durch den Strömungsmitteldruck

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in der Bohrung 198 nach links (in Fig. 2) bewegt, wodurch die Reibscheiben 220 und 222 in Reibungsanlage miteinander bewegt werden und die Trommel 210 stationär gehalten wird. Wenn die Trommel 210 festgelegt ist, wodurch das Sonnenrad 108 stationär gehalten wird, ist die Einwegkupplung 29 "neutralisiert" und wenn der Planetenredträger 112 von der Welle 31 angetrieben wird, werden das Ringrad 110 und die Welle 32 von der Welle 31 angetrieben, und das Ringrad 11ü sowie die Welle 32 werden mit dem Schnellgang-Übersetzungsverhältnis bezüglich der Welle 31, das heißt mit erhöhter Drehzahl, angetrieben. Der Schnellgang-Getriebeteil 15 liefert somit entweder ein direktes Übersetzungsverhältnis von 1 ι 1 oder ein Schnellgang-Übersetzungsverhältnis, je nach der Betätigung der Steuereinrichtung nach Fig. 6, die den Käfig 142 und die Bremse 28 steuert.

In Fig. 6 ist die Steuereinrichtung zur Steuerung des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Schnellgang-Getriebeteils 15 dargestellt. Die Steuereinrichtung weist ein Schaltventil 500 auf, das mit der üblichen Steuereinrichtung für ein automatisches Getriebe verbunden ist; insbesondere kann das Schaltventil 500 der Fig. 6 an die Steuereinrichtung nach der oben erwähnten US-PS 3 744 348 angeschlossen werden.

In Fig. 6 tragen die Leitungen 420, 436, 440, 442 und 450, die am Schaltventil 500 angeschlossen sind, die gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Leitungen in der US-PS 3 744 348. Wie in dieser US-Patentschrift beschrieben, enthält die Leitung 436 den

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Hauptieitungsdruck so, wie wenn das in der US-Patentschrift gezeigte handbetätigte Ventil sich in seiner 1- bzw. 2-Stellung befindet, und zwar zu einem Zweck, der im folgenden erläutert wird. Die Leitung 440 enthält einen drosselklappenabhängigen Druck, wie in der US-Patentschrift beschrieben. Die Leitung 420 enthält den Hauptleitungsdruck in allen Vorwärtsstellungen des handbetätigten Steuerventils. Die Leitung 442 enthält den Kick-down-Druck, das heißt einen Druck, der erzeugt wird, wenn das Drosselpedal des Fahrzeuges ganz niedergedrückt wird. Die Leitung 450 enthält einen drehzahlabhängigen Druck vom Drehzahlregler-VentiJ der Steuereinrichtung, das heißt einen Druck, der sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert.

Das Schaltventil 500 weist eine Bohrung 502 in einem Ventilgehäuse 550 auf, das einstückig mit dem Ventilgehäuse 150 der US-PS 3 744 346 ausgebildet sein kann. Die Bohrung 502 weist Uffnungen 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516 und 510 auf. In der Bohrung ist ein Ventilschaft 520 mit Bunden 522, 524 und 526 gleitbar angeordnet. In der Bohrung 502 ist ein federbelasteter Stopfen 530 angeordnet, der zylindrisch ausgebildet ist und von einer Schraubenfeder 532 beaufschlagt wird, die sich zwischen dem Ende der Ventilbohrung und dem Stopfen 530 erstreckt. Die» Feder 532 und der Stopfen 530 erzeugen eine Kraft, die den Ventilschaft in seine (in Fig. 6) untere Stellung vorspannt; nierbei handelt es sich um die "abwärtsgeschaltete" 3-Stellung. Zwischen den Leitungen 436 und 440 ist ein Rückschlagventil 536 mit einer Ventilkugel 538 angeordnet; das Rückschlagventil 536 ist über die Leitung 540 an der Öffnung 504 angeschlossen.

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Für die Betätigungseinrichtung des Steuerflansches 150 und der Bremse 28 ist in der Reaktionsplatte 102 eine Bohrung 542 vorgesehen. Die Bohrung 542 enthält einen gleitbaren Kolben 544 und eine Ventilkugel 546, die sich an einen Ventilsitz 54B anlegen kann. Der Kolben 544 weist eine Verlängerung 522 auf, die, wie in Fig. 6 gezeigt, den Kolben 172 berührt. Eine Leitung 554 ist mit der Bohrung 198 für den Kolben 200 und mit dem Rückschlagventil 546, 548 verbunden. Eine Leitung 560 ist an der Öffnung 510 des Schaltventils 500 angeschlossen; die Leitung 560 bildet die Druckmittelquelle zur Betätigung der Kolben 172 und 200. Die Leitung 560 besitzt eine mit dem Kolben 172 verbundene Abzweigung 562 und eine mit dem Kolben 200 verbundene Abzweigung 564. In der mit dem Kolben 200 in Verbindung stehenden Abzweigung 564 ist eine Drosselstelle 566 vorgesehen.

Die Betriebsweise der in Fig. 6 gezeigten Steuereinrichtung ist wie folgt!

Die in Fig. 6 gezeigte Steuereinrichtung steuert den Schnellgang-Getriebeteil 15 selbsttätig in Abhängigkeit von gewissen Steuersignalen in der Steueranlage des Getriebes, wie im folgenden beschrieben wird. Das 3-4-Schaltventil 500 besitzt eine untere 3-Stellung und eine obere 4-Stellung, die beide in Fig. 6 dargestellt sind. Die Leitung 420 (vergl. die US-PS 3 774 378) enthält den Hauptleitungsdruck für die Getriebesteuerung. Wenn sich der Ventilschaft 520 in seiner 3-Stellung befindet, sperrt der Bund 522 die Leitung 420 an der Öffnung 508.

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2 7 b A 2 ü 1

Die Bewegung des Ventilschaftes 520 wird durch den drehzahlabhängigen Druck in der Leitung 450 an dessen einem Ende und durch den drosselabhängigen Druck in der Leitung 440 oder den Kick-down-Druck in der Leitung 436 und die am gegenüberliegenden Ende angreifende Feder 532 gesteuert. Wie in der genannten US-Patentschrift beschrieben, sind in der Steueranlage 1-2- und 2-3-Schaltventile vorgesehen, die von den gleichen Parametern wie das Schaltventil 500 gesteuert werden und in Abhängigkeit von dem drehzahlabhängigen Druck und dem drosselabhängigen Druck eine selbsttätige Schaltung zwischen dem ersten, zweiten und dritten Gang herbeiführen, wobei der dritte Gang ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 liefert, wobei beide Kupplungen 21 und 22 eingerückt sind.

Die Größe der Bunde 526 und die Fläche des Stopfens 530 sind derart, daß sichergestellt wird, daß der drehzahlabhängige Druck auf den Bund 526 keine ausreichend große Kraft erzeugen kann, um den Ventilschaft 520 in die obere Stellung zu bewegen, ehe nicht das 2-3-Schaltventil sich in seiner oberen Stellung befindet und das Getriebe das Übersetzungsverhältnis für den dritten Gang, das heißt ein Übersetzungsverhältnis von 1 l 1, liefert.

Es sei angenommen, daß das 3-4-Schaltventil 500 sich in seiner unteren Stellung befindet, in der der Ventilschaft 520 durch die Feder 532 in seine untere Stellung (in Fig. 6) bewegt worden ist; der Bund 522 trennt dann die Leitung 420 vom Hauptleitungsdruck ab, und es gelangt kein

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Strömungsmitteldruck in die Leitungen 560, 562 und 564. Der Zustand des Schnellgang-Getriebeteils 15 ist somit der, daß der Kolben 172 durch die Feder 190 nach links bewegt wird, wodurch der Steuerflansch 150 in die in Fig. 5 durch ausgezogene Linien gezeigte Stellung bewegt wird; der Käfig 142 wird somit freigegeben, und die Einwegkupplung 29 kann daher eine "zweizügige" direkte Antriebsverbindung zwischen der Welle 31 und der Welle 32 herstellen. Da zu dieser Zeit kein Druck in der Leitung 564 vorhanden ist, wird der Kolben 200 durch die Feder 206 nach rechts bewegt, wodurch die Bremse 28 ausgerückt wird, so daß ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 im Schnellgang-Getriebeteil 15 ermöglicht wird.

Wenn die Kombination des fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Drucks und des drosselabhängigen Drucks derart ist, daß sich der Ventilschaft in seine 4-Stellung, das heißt die in Fig. 6 euere Stellung bewegt, so gelangt der Leitungsdruck in der Leitung 420 durch die Nut zwischen den Bunden 522 und 524 und durch die Öffnung 510 in die Leitungen 560, 562 und 564. Anfangs wird dies den Kolben 172 betätigen, der den Steuerflansch 150 in die in Fig. 5 gestrichelt angedeutete Stellung bewegt, wodurch der Käfig 142 in seiner Schnellgang-Stellung gehalten wird. Der Steuerflansch 150 bewegt sich in seine in Fig. 5 mit ausgezogenen Linien dargestellte Stellung, wenn die Bedingungen, wie oben beschrieben, in Ordnung sind. Die Bewegung des Kolbens 172 nach rechts (in Fig. 6) wirkt durch den Kolben 544 und die Feder 545 und hat somit eine Bewegung der Ventilkugel 546 gegen den Ventilsitz 548 zur Folge, wodurch ein

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Ausströmen von Strömungsmittel aus dar Leitung 554 unterbunden und ein Druckaufbau in der Bohrung 198 ermöglicht wird. Somit verschiebt sich der Kolben 200, wodurch er die Bremse 28 einrückt und das Sonnenrad 108 stationär hält sowie ein Schnellgang-Übersetzungsverhältnis im Planetengetriebesatz 30 zwischen den Wellen 31 und 32 herstellt.

Die in Fig. 6 gezeigte Steuereinrichtung sorgt für eine hervorragende mechanische hydraulische Verriegelung zwischen der Steuerung des Käfigs 142 und dem Einrücken der Reibungsbremse 28. Wenn der Kolben 172 nicht weit genug nach rechts bewegt worden ist, um den Käfig in seinen Schnellgang-Stellungen (Fahrt- und Zentral-Stellung) zu halten, wird die Ventilkugel 546 vom Kolben 544 nicht gegen ihren Ventilsitz bewegt, und ein Druckaufbau in der Bohrung 198 kann nicht stattfinden, und die Bremse 28 kann nicht eingerückt werden. Dies ist notwendig, da, falls die Bremse 28 im gelösten Zustand des Käfigs zur Herstellung einer unmittelbaren Antriebsverbindung zwischen den Wellen 31 und 32 eingerückt werden kann, die Bremse 28 eine Drehbewegung beider Wellen 31, 32 zu unterbrechen suchen würde, was natürlich keine korrekte Betriebsweise ist, insbesondere bei Fahrzeuggeschwindigkeiten, bei denen der Schnellgang-Getriebeteil 15 zur Herstellung eines Schnellgang-Übersetzungsverhältnisses betätigt werden soll. Außerdem hat die oben erwähnte Verriegelungseigenschaft den Vorteil, daß nicht eine reine hydraulische Zeitsteuerung des Käfigs und der Betätigung der Bremse 28 verwendet wird, sondern es ist eine physikalische

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Verbindung zwischen dem Kolben 172 und der zur Betätigung des Kolbens 200 dienenden Leitung 554 vorgesehen, wodurch sichergestellt wird, daß die Bremse 26 nicht eingerückt werden kann, bis der Kolben 172 seine richtige Stellung eingenommen hat. Dies vermeidet Betriebsschwierigkeiten, die bei reinen hydraulischen Zeitsteuerungen und Verriegelungseinrichtungen auftreten kannten, bei denen im Falle einer inkorrekten Betriebsweise der Steueranlage oder einer Verstopfung einer Leitung oder einem anderen ähnlichen Defekt eine Situation eintreten könnte, in der die Bremse 2Θ aufgrund eines unerwünschten Druckaufbaus in der Leitung 564 eingerückt würde, ehe der Käfig "neutralisiert" ist.

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e e r j c

BAD ORiGiNAL

Claims

'/7 b 4 Borg-Warner Corporation South Michigan Avenue Chicago, Illinois 60604 /USA 1. Dezember 1977 11-4418 Patentansprüche

1.j Getriebe mit einem Planetengetriebesatz, der mehrere relativ drehbare Getriebeelemente aufweist, einer Bremse fur eines der Getriebeelemente, um dieses Getriebeelement stationär zu halten und ein Hochgeschwindigkeits-Übersstzungsverhältnis im Getriebe herzustellen, einer Rollenkupplung, die zwischen zweien der Getriebeelemente angeordnet ist, und einem Käfig für die Rollenkupplung, gekennzeichnet durcn eine Steuerung für den KHfig (142) mit einem in Drehrichtung stationären plattenförmigen Steuerglied (15O), das mit dem Käfig in Eingriff rückbar ist und das bei Betätigung den Käfig in einer Zentral-Stellung hält, in der zwischen den beiden Getriebeelementen (108,112) keine direkte Antriebsverbindung in einer Richtung der Relativdrehung herstellbar ist, wobei das Steuerglied (150) eine Stellung aufweist, in der der Käfig freigegeben ist, wodurch bei Freigabe des Käfigs und der Bremse eine zweizügige Antriebsverbindung durch den Planetengetriebesatz (30) mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 t 1 durch die Rollenkupplung (29) herstellbar ist.

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·■■■·■ ORIGINAL INSPECTED

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das plattenförmige Steuerglied (15O) mindestens eine Öffnung (152) und der Käfig (142) mindestens einen Mitnehmer (154) aufweist, wobei das Steuerglied so bewegbar ist, daß der Mitnehmer (154) in die Öffnung (152) greift, um den Käfig in der neutralen Stellung zu halten.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (28) mit dem besagten relativ drehbaren Getriebeelement (108) verbunden ist.

4. Getriebe nach einem der verhergehenden Ansprüche mit einer Eingangs- und einer Abtriebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeelemente des Planetengetriebesatzes aus einem Ringrad (110), einem Planetentröger (120) und einem Sonnenrad (108) bestehen, wobei das Sonnenrad mit der Bremse (28) und das Ringrad mit der Abtriebswelle (32) verbunden ist.

5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetsnradträger (120) mehrere Planetenräder (114) aufweist, die mit dem Sonnenrad (108) und dem Ringrad (110) in Eingriff stehen, und daß die Rollenkupplung (29) zwischen dem Planetenradträger (120) und dem Sonnenrad (108) angeordnet ist.

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6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochgeschwindigkeits-Übersetzungsverhältnis, das dadurch herstellbar ist, daß die Bremse (28) das Sonnenrad (108) stationär hält, ein Schnellgang-Übersetzungsverhältnis ist.

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