DE2821008C2

DE2821008C2 - Leistungsverzweigendes hydrodynamisch-mechanisches Verbundgetriebe

Info

Publication number: DE2821008C2
Application number: DE2821008A
Authority: DE
Inventors: Kunio Yokohama Ohtsuka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1977-05-13
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1983-10-20
Also published as: FR2390645B1; GB1601804A; DE2821008A1; JPS53140466A; US4282773A; FR2390645A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbundgetriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei einem solchen, aus der US-PS 34 86 398 bekannten Getriebe wird die Übertragung des Eingangsdrehmomentes auf die Ausgangswelle in sechs Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang vorgenommen, wobei im Rückwärtsgang und den ersten drei Vorwärtsgängen die Übertragung des Eingangsdrehmomentes ausschließlich hydrodynamisch über den Wandler und die nachgeschalteten Planetensätze erfolgt. Beim vierten Vorwärtsgang und dem als Overdrive ausgebildeten sechsten Vorwärtsgang erfolgt die Übertragung des Antriebsdrehmomentes von der Eingangswelle rein mechanisch über die zweite Kupplung, die dann die EingangsweUe unmittelbar mit dem das zweite drehbare Teil bildenden Planetenträger des weiteren Planetensatzes verbindet, dessen Hohlrad unmittelbar mit der Ausgangswelle verbunden ist. Das unterschiedliche Übersetzungsverhältnis vom vierten und sechsten Vorwärtsgang wird durch wahlweises Eingreifen der ersten bzw. zweiten Bremse bestimmt, die jeweils das das erste drehbare Teil des ersten Planetensatzes bildende Sonnenrad bzw. das das erste drehbare Teil des weiteren Planetensatzes bildende Sonnenrad stillsetzen, wobei das letztere über das zweite drehbare Teil des ersten Planetensatzes, das der Planetenträger ist, mit der zweiten Bremse verbunden ist Der fünfte Vorwärtsgang ist bei dem bekannten Getriebe als direkter Gang ausgelegt, bei dem eine auf zwei Übertragungswege aufgeteilte hydiodynamische und mechanische Übertragung des Antriebsdrehmomerates erfolgt Durch diese teilweise hydrodynamische Übertragung des Antriebsdrehmomentes beim direkten Gang, der für den normalen Fahrzustand sehr häufig benutzt wird, treten unnötige Übertragungsverluste in dem hydrodynamischen Wandler auf, wodurch ein erhöhter Kraftstoffverbrauch bedingt ist Außerdem treten auch bei der rein mechanischen Übertragung des Antriebsdrehmomentes beim vierten und sechsten Vorwärtsgang noch gewisse, wenn auch geringe, Übertragungsverluste auf, die durch die Zwischenschaltung mindestens eines der Planetensätze zwischen der zweiten Kupplung und der Ausgangsweile bedingt sind.

Aus der DE-OS 26 45 988 ist ein Getriebe bekannt, das einen hydrodynamischen Wandler und einen ihm als Eingangsteiler vorgeschalteten oder als Ausgangsteiler nachgeschalteten Planetensatz aufweist. Außerdem sind zwei Kupplungen vorgesehen, die zwischen der EingangsweUe und der Ausgangswelle in Reihe geschaltet sind und außerdem zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenträger des Planetensatzes bzw. zwischen dem Sonnenrad und der Ausgangswelle liegen. Befinden sich beide Kupplungen im Eingriff, so ist die EingangsweUe unmittelbar mit der Ausgangswelle verbunden und sowohl der Wandler als auch der Planetensatz überbrückt, so daß eine rein mechanische Übertragung des Antriebsdrehmomentes von der EingangsweUe auf die Ausgangswelle erfolgt. Befindet sich die allein auf den Planetensatz wirkende Kupplung im Eingriff, während die andere Kupplung gelöst ist, so erfolgt eine unmittelbare Übertragung der 'Eingangsdrehzahl der EingangsweUe auf die Pumpe des

■to Wandlers, und seine Turbine gibt eine entsprechende Drehzahl an die Ausgangswelle ab. In diesem Fall erfolgt also eine rein hydrodynamische Übertragung des Eingangsdrehmomentes auf die Ausgangswelle, wobei keine eingangsseitige oder ausgangsseitige Drehzahlumsetzung stattfindet. Ist dagegen die allein auf den Planetensatz wirkende Kupplung gelöst, während die andere Kupplung sich im Eingriff befindet, so findet eine eingangsseitige oder ausgangsseitige Umsetzung der Drehzahl statt, bevor diese auf den Wandler wirkt bzw. von diesem abgenom-

men wird, so daß eine hydrodynamische Übertragung des Drehmomentes unier gleichzeitiger Umsetzung der Drehzahl erfolgt, während gleichzeitig durch den Eingriff der anderen Kupplung auch eine mechanische Übertragung des Drehmomentes von der EingangsweUe auf die Ausgangswelle über den Planetensatz erfolgt. Dieses bekannte Getriebe ist für Baumaschinen oder Baufahrzeuge ausgelegt, die im Fahrbetrieb und z. B. einem Aushubbetrieb zu betreiben sind, wobei unterschiedliche Drehzahl- und Drehmomentübertragungen erfolgen sollen. Dieses bekannte Getriebe ist daher nicht zur wahlweisen Übertragung mit mehreren unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen geeignet, wie dieses z. B. bei Kraftfahrzeugen erwünscht ist.

Aus der GB-PS 9 75 885 ist ein Getriebe mit drei Kupp-

^fe5 lungen und drei Bremsen sowie einem hydrodynamischen Wandler bekannt, bei dem das Antriebsdrehmoment von der EingangsweUe in drei unterschiedlichen Gängen jeweils entweder rein hydrodynamisch oder aber rein

mechanisch übertragen werden kann, wobei im dritten Gang zusätzlich noch die Möglichkeit einer Aufspaltung des Übertragungsweges in einen hydrodynamischen und mechanischen Zweig besteht

Aus der GB-PS 1142052 ist ein Getriebe begannt, bei dem eine Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die Ausgangswelle in mehreren Vorwärtsgängen, einem Rückwärtsgang und zusätzlich einem Overdrivegang erfolgt, wobei nur beim letzteren für die Ausführungsbeispiele Fig. 1, 4 und 7 eine Leistungsverzweigung vorgesehen ist, während bei allen übrigen Gängen eine rein hydrodynamische Übertragung zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle stattfindet. Eine vollkommene Umgehung des Wandlers ist in keinem Fall möglich.

Aus der GB-PS 1131360 ist ein Getriebe bekannt, bei. dem die Antriebsübertragung von der Eingangswelle bei den dritten bis fünften Vorwärtsgängen unter Umgehung des hydrodynamischen Wandlers rein mechanisch erfolgt, während sie bei allen übrigen Gängen rein hydrodynamisch erfolgt

Aus der GB-PS 726697 ist ein Getriebe bekannt, das eine Übertragung des Antriebsdrehmomentes von der Eingangswelle in drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang auf die Ausgangswelle ermöglicht, wobei diese Übertragung im ersten Vorwärtsgang rein hydrodynamisch, im zweiten Vorwärtsgang teilweise hydrodynamisch und teilweise mechanisch und im dritten Vorwärtsgang entweder rein mechanisch, leistungsverzweigend oder rein hydrodynamisch erfolgt.

Aus der U S-PS 3 8 35 73 2 ist ein Getriebe vergleichbarer Art bekannt, bei dem das Antriebsdrehmoment von der Eingangswelle in vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang sowie gegebenenfalls in einem Overdrivegang auf die Ausgangswelle übertragen werden kann. Bei der Wahl des Overdrivegangs wird der hydrodynamische Wandler überbrückt und die Übertragung des Antriebsdrehmomentes erfolgt rein mechanisch auf die Ausgangswelle, während bei allen übrigen Vorwärtsgängen sowie dem Rückwärtsgang das Antriebsdrehmoment allein über den Wandler rein hydrodynamisch übertragen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß das Antriebsdrehmoment bei der rein mechanischen Übertragung mit minimalen Übertragungsverlusten zu übertragen ist, ohne dabei eine freizügige Wahl der Übersetzungsverhältnisse und der Leistungsaufteilung bei den übrigen Vorwärtsgängen zu beeinträchtigen.

Bei einem Getriebe der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe ist durch die Möglichkeit einer unmittelbaren Verbindung der Eingangswelle über die zweite und dritte Kupplung mit der Ausgangswelle bei der rein mechanischen Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die Ausgangswelle gewährleistet, daß keine unnötigen Übertragungsverluste durch die Planetensätze auftreten, die bei dieser rein mechanischen Übertragung des Antriebsdrehmomentes keinen Beitrag liefern. Diese Verbindungsart ist bei dem mit drei Vorwärtsgängen ausgestatteten leistungsverzweigenden Getriebe nach der GB-PS 7 26 697 schon bekannt. Andererseits ist durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Verbindung zwischen den einzelnen drehbaren Teilen der einzelnen Planetensätze, der Kupplungen und der Bremsen eine freizügige Wahl sowohl der Übersetzungsverhältnisse bei den anderen Vorwärtsgängen als auch der Aufteilung der teilweise hvdrodvnamischen und teilweise mechanischen Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die Ausgangswelle möglich. So findet beim ersten Vorwärtsgang eine rein hydrodynamische Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die Ausgangswelle statt, während bei dem zweiten und dritten Vorwärtsgang eine teilweise hydrodynamische und teilweise mechanische Übertragung des Antriebsdrehmomentes auf die Ausgangswelle erfolgt

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

ίο Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.

Zwischen einer Eingangswelle 1 und einer Ausgangswelle 2 sind drei Planetensätze X, YunA Z mit ihren Achsen jeweils fluchtend angeordnet.

Der erste Planetensatz X ist aus einem ersten Sonnenrad Sl, einem ersten Hohlrad Rl und einem ersten Planetenträger Al aufgebaut, der mehrere Planetenräder Pl drehbar lagert, die jeweils mit dem Sonnenrad 51 und dem Hohlrad Rl kämmen.

Der zweite Planetensatz Y ist ein Planetensatz mit doppelt kämmenden Planetenrädern und aus einem zweiten Sonnenrad S2, einem zweiten Hohlrad Rl und einem zweiten Planetenträger Al aufgebaut, der mehrere Paare kämmender Planetenräder Pl und Pl' drehbar lagert.

Jedes Planetenrad Pl kämmt mit dem Sonnenrad Sl während jedes Planetenrad PV mit dem Kohlrad Rl kämmt.

Der dritte Planetensatz Z ist ein Planetensatz mit doppelt kämmenden Planetenrädern ähnlich dem zweiten Planetensatz Y und ist aus einem dritten Sonnenrad S3, einem dritten Hohlrad Ri und einem dritten Planetenträger A3 aufgebaut, der mehrere Paare kämmender Planetenräder Pi und PS' drehbar lagert. Jedes Planetenrad Pi kämmt mit dem Sonnenrad Pi, während jedes Planetenrad Pi' mit dem Hohlrad Ri kämmt.

Beim ersten Planetensatz X gilt die folgende Gleichung:

NRl+a\ NSl=(I + al) NAl

beim zweiten Planetensatz Y gilt die folgende Gleichung:

NRl - al NS2 = (1 - al) NA2

beim dritten Planetensatz Z gilt die folgende Gleichung:

NR3 - <z3 NS3 = (1 - a3) NA3

wobei NRl, NR2 und NRi die Anzahl von Drehungen der Hohlräder der Planetensätze X₁ Y bzw. Z bezeichnen.

NSl, NSl und NSi bezeichnen die Anzahl von Drehungen der Sonnenräder der Planetensätze X, Y bzw. Z.

al, al und ai bezeichnen das Verhältnis der Zähnezahl eines Sonnenrades zur Zähnezahl eines Hohlrades des Planetensatzes X, Y bzw. Z.

Das Verbundgetriebe liefert über die Eingangswelle 1 bo das Eingangsdrehmoment an einen hydrodynamischen Wandler 3, der einen Pumpenläufer ia aufweist, der an der Eingangswelle 1 drehfest angeschlossen ist, sowie einen Turbinenläufer 36, der am zweiten Planetenträger Al drehfest angeschlossen ist. Das erste Sonnenrad Sl und das z/.veite Sonnenrad Sl sind miteinander drehfest verbunden und sind am zweiten Planetenträger Al über eine erste Kupplung Cl anschließbar sowie durch eine Bremse Bl feststellbar. Der erste Planetenträger Al ist mittels einer

zweiten Bremse Bl feststellbar, und das erste Hohlrad Al und das dritte Hohlrad A3 sind beide an der Ausgangswelle 2 angeschlossen, die das Ausgangsdrehmoment abgibt. Das zweite Hohlrad Rl ist am dritten Sonnenrad S3 drehfest angeschlossen. Der dritte Planetenträger Λ3 ist an der Eingangswelle 1 über eine zweite Kupplung Cl anschließbar. Eine dritte Kupplung Ci ist betätigbar, um den dritten Planetenträger Ai mit der Ausgangswelle 2 und den Hohlrädern Al, A3 Für einen anderen Übertragungsweg des Ausgangsdrehmomentes miteinander zu verbinden.

Die Betätigungsfolge der drei Kupplungen Cl, C2 und C3 und der zweiten Bremsen BX und Bl ist in einer nachstehenden Tabelle aufgelistet, in der das Zeichen ο den Eingriffszustand einer Kupplung oder den eingelegten Zustand einer Bremse bezeichnet. In der Tabelle sind das Untersetzungsverhältnis und der Anteil der direkten Kraftübertragung, d. h. der Anteil des Drehmoments, der über die zweite Kupplung C2 übertragen wird, die den Wandler 2 überbrückt, im Verhältnis zum gesamten Drehmoment der Eingangswelle 1 unter der Annahme berechnet, daß al = 0,35, al = 0,40 und al = 0,45 sind.

C₂

B\ D₂

	Über setzungs verhältnis	Anteil der direkten Kraft übertragung (%)
	-3,571	0,0
«,α—β₂)	1,847	67,1
*α, + α₂α,*	1,220	67,1
β,(1-β2β₃)	1,000	100,0
1	-2,857	0,0
l-a₂fl3
1,0
1

!.Gang

2. Gang

3. Gang

4. Gang

Rückwärts

O O

Beim Betrieb des Ausführungsbeispiels des Verbundgetriebes kann der Schaltvorgang vom ersten bis zum vierten Gang vorgenommen werden, wie es in der Tabelle angegeben ist. Der Drehmomentweg in jedem Gang durch das Getriebe hindurch ist jeweils durch den angegebenen wirksamen oder unwirksamen Zustand der Kupplungen Cl, C2 und C3 sowie der Bremsen BX und Bl bestimmt. Wenn eine Kupplung Cl, Cl und C3 im Eingriff steht, sind zwei benachbarte Elemente drehfestgekoppelt, und wenn eine Bremse BX und Bl angelegt ist, sind die Hohlräder und/oder der Planetenträger gegen eine Drehung festgestellt.

Bei Wahl des ersten Ganges oder Rückwärtsganges ist der direkt übertragene Anteil des Drehmomentes 0%, d.h., das gesamte Eingangsdrehmoment wird über den Wandler 3 übertragen, so daß ein ruckfreies Anfahren aus so dem Stillstand erreicht wird.

Wenn der Anteil der direkten Kraftübertragung 100% bei Wahl des höchsten Vorwärtsganges beträgt, wenn also das gesamte Eingangsdrehmoment durch den Eingriffder Kupplungen Cl und O unter Umgehung des Wandlers 3 übertragen wird, dann werden ein höherer Wirkungsgrad und ein niedrigerer Treibstoffverbrauch bei höheren Geschwindigkeiten erreicht, deren Werte denen eines herkömmlichen Handschaltgetriebes mit einer Trockenscheibenkupplung gleich sind. Da bei den mittleren Vorwärtsgängen ein Teil des Eingangsdrehmoments über den Wandler 3 und ein Teil direkt übertragen wird, können sanfte und glatte Übergänge bei einem Schaltvorgang zwischen nebeneinanderliegenden Gängen erreicht werden, wobei Drehschwingungen bei niedrigen Drehzahlen unterdrückt und trotzdem ein wirtschaftlicher Treibstoffverbrauch erzielt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Leistungsverzweigendes hydrodynamisch-mechanisches Verbundgetriebe mit mehr als drei Vorwärtsgängen, mit einem hydrodynamischen Wandler, dessen Pumpe mit einer Eingangswelle und dessen Turbine über eine erste Kupplung mit einem ersten drehbaren Teil eines ersten Planetensatzes verbunden sindj auf das eine erste Bremse wirkt, mit einer zweiten Bremse, die auf ein zweites drehbares Teil des ersten Planetensatzes wirkt, mit einer zweiten Kupplung, die die EingangsweUe mit einem zweiten drehbaren Teil eines weiteren Planetensatzes verbindet, dessen dritter drehbarer Teil mit einer Ausgangswelle verbunden ist, und mit einer dritten Kupplung, die mit einem drehbaren Teil des ersten Planetensatzes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Plaiietensatz ein dritter Planetensatz (Z) ist, dessen zweiter drehbarer Teil (A3) mit der dritten Kupplung (C3) verbunden ist, deren andere Seite außer mit dem dritten drehbaren Teil (A3) des dritten Planetensatzes (Z) auch mit dem dritten drehbaren Teil (Λ1) des ersten Planetensatzes (X) und der Ausgangswelle (2) verbunden ist, daß das erste drehbare Teil (52) eines zweiten Planetensatzes (Y) mit dem ersten drehbaren Teil (51) des ersten Planetensatzes (X) verbunden ist, daß das zweite drehbare Teil (Al) des zweiten Planetensatzes (Y) mit der Turbine (3 b) des Wandlers (3) verbunden ist und daß das dritte drehbare Teil (Rl) des zweiten Planetensatzes (Y) mit dem ersten drehbaren Teil (S3) des dritten Planetensatzes (Z) verbunden ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei allen Planetensätzen (X, Y, Z) jeweils das erste drehbare Teil (52,52,53) ein Sonnenrad, das zweite drehbare Teil (Al, Al, A3) ein Planetenträger und das dritte drehbare Teil (Al, Rl, A3) ein Hohlrad sind.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenträger (Al, A3) des zweiten und dritten Planetensatzes (Y, ZJjeweils zwei Gruppen von Planetenrädern (Pl, Pl'; P3, P3') tragen, die jeweils mit den Sonnenrädern (52,53) und den Hohlrädern (Rl, R3) kämmen.