DE3030606C2

DE3030606C2 -

Info

Publication number: DE3030606C2
Application number: DE3030606A
Authority: DE
Inventors: Kunio Yokohama Kanagawa Jp Ohtsuka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-08-14
Filing date: 1980-08-13
Publication date: 1988-04-28
Also published as: DE3030606A1; US4748869A; JPS5628334A; GB2073342A; FR2463333B1; JPS6119859B2; FR2463333A1; GB2073342B

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Kraftfahrzeuggetriebe in Planetenbauart mit einem Schnellgang gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im Hinblick auf die Reduzierung des Brennstoffverbrauchs sind verschiedene Getriebe mit Schnellgangübersetzung vorgeschlagen worden. Ein derartiges Getriebe sollte möglichst sämtliche der folgenden Anforderungen erfüllen, die jedoch vielfach nur schwer miteinander zu vereinbaren sind.

1. Es soll eine ausreichende Anzahl von geeigneten Übersetzungsverhältnissen erzielt werden, so daß eine im Hinblick auf die Eigenschaften der Antriebsmaschine und des Fahrzeugs optimale Abstufung des Getriebes ermöglicht wird.
2. Es sollte vermieden werden, daß bestimmte Teile des Getriebezuges mit sehr hoher Drehzahl laufen.
3. Getriebe sollten möglichst einfach aus verhältnismäßig wenigen Teilen herstellbar sein.
4. Der Gangwechsel soll auf möglichst einfache Weise steuerbar sein

In der US-PS 34 86 398 wird ein Getriebe der eingangs genannten Art beschrieben, bei dem sämtliche Übersetzungsverhältnisse einschließlich des Schnellgangs durch eine aus zwei Planetensätzen gebildete Getriebeeinheit mit vier unabhängig voneinander drehbaren Teilen festgelegt werden. Dies hat den Nachteil, daß die Übersetzungsverhältnisse voneinander abhängig sind. Wenn das Übersetzungsverhältnis für den Schnellgang geändert werden soll, so ändern sich zwangsläufig auch die Übersetzungsverhältnisse in allen anderen Getriebestufen. Dies erweist sich im Hinblick auf eine Optimierung des Schnellgang-Übersetzungsverhältnisses als erheblicher Nachteil.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schnellgang zu schaffen, dessen Übersetzung unabhängig von den Übersetzungen der Getriebeeinheit wählbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Da erfindungsgemäß das Übersetzungsverhältnis im Schnellgang durch einen zusätzlich zu der regulären Getriebeeinheit vorgesehenen Planetensatz festgelegt wird, läßt sich das Übersetzungsverhältnis im Schnellgang variieren, ohne daß die durch die Getriebeeinheit festgelegten Übersetzungsverhältnisse in den übrigen Gängen hierdurch beeinflußt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß im Schnellgang in der Getriebeeinheit nur verhältnismäßig niedrige Drehzahlen auftreten.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes;

Fig. 2 bis 13 veranschaulichen zweite bis dreizehnte Ausführungsformen der Erfindung, insbesondere hinsichtlich der Beziehung zwischen deren drehbaren Teilen.

In Fig. 1 ist mit 10 ein herkömmlicher Getriebezug mit drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang bezeichnet. Der Getriebezug 10 umfaßt zwischen einer Eingangswelle A₁ und einer Ausgangswelle A₂ einen Drehmomentwandler T/C, ein Planetengetriebe G₁ mit vier drehbaren Teilen M₁-M₄, beispielsweise ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad, zwei Reibungskupplungen C₁, C₂ und zwei Reibungsbremsen B₁ und B₂. Der Aufbau und die Arbeitsweise des Getriebezuges 10 ist im wesentlichen bekannt, so daß eine nähere Erläuterung nicht notwendig ist. Tabelle 1 zeigt die Beziehung zwischen den Kupplungen C₁, C₂ und den Bremsen B₁, B₂. Die Kreise in der Tabelle geben an, daß die Kupplungen C₁, C₂ und die Bremsen B₁, B₂ in Eingriff stehen.

Tabelle 1

Entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind zusätzlich ein Planetengetriebe G₂ und eine Kupplung C₃ innerhalb der strichpunktierten Linie 11 in Fig. 1 vorgesehen. Das Planetengetriebe G₂ umfaßt drei drehbare Teile M₅-M₇, beispielsweise ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad. Das Teil M₅ ist über die Kupplung C₃ mit der Eingangswelle A₁ verbunden. Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann das drehbare Teil M₅ über die Kupplung C₃ mit einem Ausgangsteil M₈ verbunden sein, das gestrichelt in Fig. 1 wiedergegeben ist und seinerseits mit dem Drehmomentwandler T/C in Verbindung steht. Die anderen drehbaren Teile M₆, M₇ sind mit zwei ausgewählten Teilen der Gruppe M₁-M₄ des Getriebezuges 10 verbunden, wie später näher erläutert werden soll.

Der vierte Vorwärtsgang wird dadurch erzielt, daß die Kupplung C₃ und die Bremse B₂ eingreifen, während die anderen Kupplungen C₁, C₂ und die Bremse B₁ gelöst sind.

Die Einstellung der Übersetzungsverhältnisse kann einfach und in flexibler Weise mit Hilfe des Planetengetriebes G₂ erfolgen. Die Beziehungen zwischen den drehbaren Teilen können leicht verändert oder anderweitig gewählt werden, so daß verschiedene Charakteristika des Getriebes erreicht werden können. Außerdem kann ein over-drive unabhängig von den anderen Übersetzungsverhältnissen vorgesehen sein. Schließlich kommt es bei keinem der verwendeten Teilen zu extrem hohen Drehzahlen.

Andererseits wächst üblicherweise die Belastung des Drehmomentwandlers T/C, wenn ein Getriebezug für den over-drive hinzugefügt wird. Daher tritt im Drehmomentwandler ein Schlupf auf, der es erschwert, den Brennstoffverbrauch zu senken. Beim Hinzufügen des over-drive ist es daher zweckmäßig, eine Blockierungskupplung zu verwenden, die das Pumpenrad und das Turbinenrad des Drehmomentwandlers mechanisch verriegelt und den erwähnten Schlupf ausschließt.

Entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch das drehbare Teil M₃ über die Kupplung C₃ mit der Eingangswelle A₁ verbunden, so daß die Kraftübertragung direkt von der Eingangswelle A₁ über die Kupplung C₃ an das drehbare Teil M₅ erfolgt und der Drehmomentwandler T/C umgangen wird. Es kann daher ein Energieverlust durch Schlupf des Drehmomentwandlers T/C vermieden werden.

Wenn die Kupplungen C₁ und C₂ zur Bildung des dritten Vorwärtsganges in Eingriff stehen, stellt das Getriebe eine Art von Verzweigungsgetriebe dar. Die Leistung wird durch den Drehmomentwandler und die Kupplung C₁ in einer Fluidverbindung und im übrigen direkt von der Eingangswelle A₁ über die Kupplung C₃ in mechanische Verbindung übertragen. Während dieses Verzweigungsantriebs können Schwingungen des Antriebs aufgrund der Drehung verringert werden. Im übrigen kann auch ein Leistungsverlust am Drehmomentwandler verringert werden. Dadurch ergibt sich ein sehr geringer Brennstoffverbrauch. Wenn Schwingungen der Kraftübertragung unter bestimmten Voraussetzungen im dritten Vorwärtsgang vernachlässigt werden können, könnten die drei Kupplungen C₁, C₂ und C₃ derart in Eingriff gebracht werden, daß sie eine vollständige mechanische Verbindung ergeben, die einen Schlupf des Drehmomentwandlers verhindert.

Entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung kann die Kupplung C₃ als Blockierungskupplung arbeiten, so daß keine zusätzliche Kupplung für ein herkömmliches Dreiganggetriebe zur Bildung von vier Vorwärtsgängen und einem over-drive notwendig ist. Im Vergleich zu bekannten Getrieben mit einer Blockierung kann daher eine Kupplung eingespart werden.

Fig. 2-13 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die drehbaren Teile M₁-M₄, M₆ und M₇ in verschiedener Weise verbunden sind. In der Zeichnung beziehen sich die selben Bezugsziffern auf entsprechende Teile.

Tabelle 2-13 zeigen die Beziehung zwischen den Kupplungen C₁, C₂, C₃ und Bremsen B₁, B₂ bei verschiedenen Antriebsarten F₁-F₄ und R. F₁, F₂, F₃ und F₄ beziehen sich auf die vier Vorwärtsgänge und R auf den Rückwärtsgang. Die Kreise in Tabellen 2-13 geben die im Eingriff befindlichen Elemente an. α₁-α₃ geben die Getriebeübersetzungen zwischen den Hohlrädern R₁, R₂ und R₃ und den Sonnenrädern S₁, S₂ und S₃ wieder.

Gemäß Fig. 2 ist das Pumpenrad 2 des Drehmomentwandlers T/C mit der Eingangswelle A₁ und das Turbinenrad 4 über die Kupplung C₁ mit den Sonnenrädern S₁ und S₃ und der Kupplung C₂ mit dem Sonnenrad S₂ und einem Planetenträger PC₁ verbunden. Der Planetenträger PC₁ kann durch die Bremse B₂ gebremst werden. Das Leitrad des Drehmomentwandlers ist mit 5 bezeichnet.

Ein Planetenrad P₁, das mit dem Sonnenrad S₁ in Eingriff steht, greift in ein Hohlrad R₁ ein, das mit einem Planetenträger PC ₂ verbunden ist, der ein Planetenrad P₂ trägt. Ein derartiger Getriebezug kann durch die Bremse B₁ gebremst werden. Das Sonnenrad S₂ ist mit dem Planetenträger PC₁ verbunden und steht mit dem Planetenrad P₂ in Eingriff, das seinerseits in das Hohlrad R₂ eingreift. Das Hohlrad R₂ ist mit einem Planetenträger PC₃ verbunden, der ein Planetenrad P₃ trägt, und steht mit der Ausgangswelle A₂ in Verbindung.

Ein Hohlrad R₃, das mit dem Planetenrad P₃ in Eingriff steht, ist über die Kupplung C₃ mit der Eingangswelle A₁ verbunden.

Im Vergleich zu Fig. 2 zeigen Fig. 3-13 Ausführungsformen, bei denen nur derjenige Teil des Getriebezuges innerhalb der strichpunktierten Linie 11 gezeigt ist, d. h. das Planetengetriebe G₂. Die Verbindungen zu den anderen Elementen sind unterschiedlich. Eine Erläuterung der gemeinsamen Teile dieser Ausführungsform soll fortgelassen werden.

In Fig. 1 ist die Eingangswelle A₁ über die Kupplung C₃ mit dem Planetenträger PC₃ verbunden. Das Sonnenrad S₃ ist mit dem Sonnenrad S₁ und der Kupplung C₁ verbunden. Das Hohlrad R₃ steht mit dem Planetenträger PC₂ in Verbindung.

In Fig. 4 ist das Hohlrad R₃ über die Kupplung C₃ mit der Eingangswelle A₁ verbunden. Der Planetenträger PC₃, der das Planetenrad P₃ trägt, ist mit dem Sonnenrad S₂ und dem Planetenträger PC₁ verbunden. Das Sonnenrad S₃ ist mit dem Sonnenrad S₁ und der Kupplung C₁ verbunden.

Gemäß Fig. 5 ist das Hohlrad R₃ über die Kupplung C₃ mit der Eingangswelle A₁ verbunden. Das Sonnenrad S₃ steht mit dem Planetenträger PC₂ in Verbindung. Der Planetenträger PC₃, der das Planetenrad P₃ aufnimmt, ist mit dem Hohlrad R₂ und der Ausgangswelle A₂ verbunden.

In Fig. 6 ist das Hohlrad R₃ mit dem Hohlrad R₂ und der Ausgangswelle A₂ verbunden. Der Planetenträger PC₃ ist mit der Kupplung C₃ verbunden. Das Sonnenrad S₃ steht mit dem Sonnenrad S₂ und dem Planetenträger PC₁ in Verbindung.

In Fig. 7 ist das Hohlrad R₃ über die Kupplung C₃ mit der Eingangswelle A₁ verbunden. Der Planetenträger PC₃ steht mit dem Planetenträger PC₂ in Verbindung. Das Sonnenrad S₃ ist mit dem Sonnenrad S₂ und dem Planetenträger PC₁ verbunden.

Gemäß Fig. 8 steht die Eingangswelle A₁ über die Kupplung C₃ mit dem Hohlrad R₃ in Verbindung. Die Kupplung ist mit den Sonnenrädern S₂ und S₃ verbunden. Die Kupplung C₂ steht mit dem Sonnenrad S₁ in Verbindung. Der Planetenträger PC₁, der das Planetenrad P₁ aufnimmt, das in das Sonnenrad S₁ eingreift, kann durch die Bremse B₁ gebremst werden. Der Planetenträger PC₁ ist über den Planetenträger PC₂ mit einer Ritzelachse PP₂ eines Ritzels PG₂ verbunden. Das Ritzel PG₂ steht in Eingriff mit dem Planetenrad P₂. Das Hohlrad R₂, das mit dem Planetenrad P₂ in Eingriff steht, ist mit dem Planetenträger PC₃ und der Ausgangswelle A₂ verbunden. Das Planetenrad P₁, das mit dem Sonnenrad S₁ in Eingriff steht, ist mit dem Planetenrad P₂ verbunden.

Gemäß Fig. 9 ist der Planetenträger PC₃ mit der Kupplung C₃ verbunden. Das Hohlrad R₃ ist mit dem Planetenträger PC₂ und dem Ritzel (Ritzelachse) PP₂ verbunden. Das Sonnenrad S₃ steht mit der Kupplung C₁ und dem Sonnenrad S₂ in Verbindung. Im übrigen entspricht diese Ausführungsform im wesentlichen derjenigen der Fig. 8.

Gemäß Fig. 10 ist das Hohlrad R₃ über die Kupplung C₃ mit der Eingangswelle A₁ verbunden. Der Planetenträger PC₃ ist mit der Kupplung C₁, einer Ritzelachse PP₃ und dem Sonnenrad S₂ verbunden. Das Sonnenrad S₃ steht mit dem Sonnenrad S₁ in Verbindung Im übrigen stimmt diese Ausführungsform weitgehend mit derjenigen der Fig. 8 überein.

Gemäß Fig. 11 ist die Eingangswelle A₁ über die Kupplung C₃ mit dem Planetenträger PC₃ verbunden. Das Sonnenrad S₃ steht mit der Ausgangswelle A₂ und dem Hohlrad R₂ in Verbindung. Das Hohlrad R₃ ist mit dem Planetenträger PC₂ und der Ritzelachse PP₂ verbunden. Im übrigen stimmt diese Ausführungsform weitgehend mit derjenigen der Fig. 10 überein.

Gemäß Fig. 12 ist die Eingangswelle A₁ über die Kupplung C₃ mit dem Planetenträger PC₃ verbunden. Das Hohlrad R₃ steht mit dem Hohlrad R₂ und der Ausgangswelle A₂ in Verbindung. Das Sonnenrad S₃ ist über ein Zahnrad Z₁, das unmittelbar an diesem ausgebildet ist, mit dem Planetenrad P₂ verbunden.

Gemäß Fig. 13 ist das Hohlrad R₃ über die Kupplung C₃ mit der Eingangswelle A₁ verbunden. Der Planetenträger PC₃ steht mit der Ritzelachse PP₂ und dem Planetenträger PC₁ in Verbindung. Das Sonnenrad S₃ ist über das Zahnrad Z₁ mit dem Planetenrad P₂ verbunden.

Bei der obigen Ausführungsformen ist vorzugsweise eine Kupplungseinrichtung, wie etwa ein Drehmomentwandler T/C oder eine Fluidkupplung zwischen der Eingangswelle A₁ und den ersten und zweiten Kupplungen C₁ und C₂ vorgesehen. Es kann jedoch auch eine mechanische Kupplung, wie etwa ein Zentrifugalkupplung verwendet werden.

Die vorgesehenen Kupplungen und Bremsen können Reibungskupplungen und -bremsen sein und mit Hilfe von Fluiddruck gesteuert werden. Dies trägt zu einer sehr gleichmäßigen Arbeitsweise des Getriebes bei.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß bei dem erfindungsgemäßen Getriebe die Anzahl der verwendeten Teile nicht erhöht ist. Geeignete Übersetzungsverhältnisse können in einfacher Weise durch Auswahl der Verbindungen zwischen den drehbaren Teilen verwirklicht werden. Drehbare Teile, die mit sehr hoher Drehzahl umlaufen, sind nicht vorgesehen.

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Tabelle 6

Tabelle 7

Tabelle 8

Tabelle 9

Tabelle 10

Tabelle 11

Tabelle 12

Tabelle 13

Claims

1. Mehrstufiges Kraftfahrzeuggetriebe in Planetenbauart mit einem Schnellgang, mit
- einer Drehmoment-Übertragungseinrichtung (T/C), deren Eingangselement (2) an die Eingangswelle (A₁) angeschlossen ist,
- einer Getriebeeinheit (G₁) zur Übertragung von Antriebsleistung von der Drehmoment-Übertragungseinrichtung zu der Ausgangswelle (A₂) unter Bildung von drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, mit ersten, zweiten, dritten und vierten drehbaren Teilen (M₁, M₂, M₃, M₄), von denen das vierte (M₄) mit der Ausgangswelle verbunden ist,
- ersten und zweiten Kupplungen (C₁, C₂) zur Verbindung der Drehmoment-Übertragungseinrichtung mit dem ersten bzw. zweiten drehbaren Teil (M₁, M₂) der Getriebeeinheit,
- einer ersten Bremse (B₁) zum Stillsetzen des dritten drehbaren Teils der Getriebeeinheit,
- einer zweiten Bremse (B₂) zum Stillsetzen des zweiten drehbaren Teils der Getriebeeinheit und
- einer mit der Eingangswelle (A₁) verbundenen dritten Kupplung (C₃),
gekennzeichnet durch
- einen zusätzlichen Planetensatz (G₂), der das Übersetzungsverhältnis im Schnellgang festlegt, ohne die durch die Getriebeeinheit (G₁) festgelegten Übersetzungsverhältnisse in den übrigen Gängen zu beeinflussen, und der fünfte, sechste und siebte drehbare Teile (M₅, M₆, M₇) aufweist, von denen das fünfte drehbare Teil (M₅) mit der dritten Kupplung (C₃) verbunden ist, während die sechsten und siebten drehbaren Teile (M₆, M₇) mit zweien der ersten bis vierten drehbaren Teile (M₁, M₂, M₃, M₄) der Getriebeeinheit (G₁) verbunden sind, wobei der Schnellgang durch Eingriff der dritten Kupplung (C₃) und der zweiten Bremse (B₂) entsteht.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmoment-Übertragungseinrichtung (T/C) eine Flüssigkeitskupplung oder ein hydraulischer Drehmomentwandler ist und daß die ersten und dritten Kupplungen (C₁, C₃) derart in Eingriff zu bringen sind, daß seine Antriebsverzweigung durch direkte Verbindung der Eingangswelle (A₁) mit dem fünften drehbaren Teil (M₅) des zusätzlichen Planetensatzes (G₂) entsteht.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das fünfte drehbare Teil (M₅) das Hohlrad des zusätzlichen Planetensatzes (G₂) ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das fünfte drehbare Teil (M₅) das Hohlrad des zusätzlichen Planetensatzes (G₂) ist.