DE3818710C1 - Gearbox for vehicles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gangwechselgetriebe für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein Gangwechselgetriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus Fig. 7 der DE-OS 31 31 138 bekannt.

Ein Rückwärtsgang ist durch eine Schaltkupplung gebildet, mit welcher zum Einschalten des Rückwärtsganges ein zweites Hohlrad festbremsbar ist, welches koaxial zur Abtriebswelle angeordnet und mit dem im Durchmesser kleinsten Außenzahnkranzabschnitt der Zweifach-Planetenrädern in Eingriff ist. Dieses bekannte Gangwechselgetriebe hat ein kleines Bauvolumen und benötigt nur wenige Elemente. Um das zulässige Eingangsdrehmoment für den Rückwärtsgang zu vergrößern, müßte das Gangwechselgetriebe größer gebaut werden. Einer Erhöhung des übertragbaren Drehmomentes ohne Volumenvergrößerung steht entgegen, daß der kleinste Außenzahnkranzabschnitt der Zweifach-Planetenräder nicht verstärkt werden kann, ohne das gesamte Getriebe zu vergrößern.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Größe des Gangwechselgetriebes ohne Verringerung des übertragbaren Drehmomentes des Rückwärtsganges zu verkleinern, oder bei gleicher Baugröße wie das bekannte Gangwechselgetriebe das übertragbare Drehmoment des Rückwärtsganges zu vergrößern. Gleichzeitig soll der Vorteil beibehalten werden, daß nur ein Planetenträger benötigt wird, und die Teile auf einfache Weise hergestellt und montiert werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Durch die Erfindung ergeben sich die Vorteile, daß entweder bei gleicher Getriebegröße wie das bekannte Gangwechselgetriebe ein höheres Drehmoment im Rückwärtsgang übertragbar ist, oder für ein gleiches Drehmoment die Baugröße verkleinert werden kann. Ferner wurde der Vorteil beibehalten, daß nur ein Planetenträger benötigt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand mehrerer Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 einen abgebrochenen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Teiles des Gangwechselgetriebes von Fig. 1.

Die Erfindung betrifft insbesondere Gangwechselgetriebe für Landfahrzeuge, jedoch können solche Gangwechselgetriebe auch für Schiffe und Luftfahrzeuge verwendet werden.

Die Schaltkupplungen können Lamellenkupplungen oder Bremsen, beispielsweise Bandbremsen sein.

Das in Fig. 1 schematisch im Längsschnitt dargestellte Gangwechselgetriebe nach der Erfindung enthält einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 12 mit je mindestens einem Pumpenrad P, Leitrad S und Turbinenrad T, eine Überbrückungskupplung 14 zum wahlweisen Überbrücken des Drehmomentwandlers 12, ein Planetengetriebe 16 und eine Abtriebswelle 26. Ein erstes Hohlrad als Antriebs-Hohlrad 28 des Planetengetriebes 16 ist mit dem Turbinenrad T des Drehmomentwandlers 12 und einem Sekundärteil 34 der Überbrückungskupplung 14 verbunden. Die Abtriebswelle 26 ist axial zu einem Planetenträger 36 des Planetengetriebes 16 angeordnet und mit diesem drehfest verbunden. Vorzugsweise bestehen der Planetenträger 36 und die Abtriebswelle 26 zusammen aus einem einzigen Stück. Zur Bildung eines Direktganges als vierter Vorwärtsgang befindet sich zwischen dem Antriebs-Hohlrad 28 und dem Planetenträger 36 eine Vorwärtsgang-Schaltkupplung 40. Der Antriebskraftfluß geht von einem nicht dargestellten Motor entsprechend Pfeilen 22 und 24 entweder über den Drehmomentwandler 12 oder über dessen Überbrückungskupplung 14 zum Planetengetriebe 16 und von diesem zur Abtriebwelle 26. Auf der Eingangsseite des Planetengetriebes 16 befindet sich eine hydrodynamische Strömungsmittelbremse 42, deren Primärteil 44 drehfest mit dem Antriebs-Hohlrad 28, und dessen Sekundärteil 46 ortsfest mit dem betreffenden Fahrzeug verbunden ist. Die Strömungsmittelbremse 42 erzeugt, wenn sie mit Fluid gefüllt ist, an der Abtriebswelle 26 ein Bremsmoment, dessen Größe von dem jeweils geschalteten Gang 1, 2, 3, 4 oder R abhängig ist.

Das Planetengetriebe 16 hat mehrere vom Planetenträger 36 drehbar getragene Zweifach-Planetenräder 148, welche auf Bolzen 50 des Planetenträgers 36 drehbar gelagert sind. Die Zweifach-Planetenräder 148 haben einen im Durchmesser größeren Außenzahnkranzabschnitt 52, der mit einem Außenzahnkranz 54 eines ersten Sonnenrades 56 im Eingriff ist, und einen im Außendurchmesser kleineren Außenzahnkranzabschnitt 58, der mit einem Außenzahnkranz 60 eines zweiten Sonnenrades 62 in Eingriff ist. Der im Außendurchmesser größere Außenzahnkranzabschnitt 52 der Zweifach-Planetenräder 48 ist außerdem mit einem Innenzahnkranz 70 des Antriebs-Hohlrades 28 in Eingriff. Die zwei Außenzahnkranzabschnitte sind in der genannten Reihenfolge 52, 58 axial nacheinander angeordnet und drehfest miteinander verbunden, wobei der im Durchmesser kleinere Außenzahnkranzabschnitt 58 vom Planeten 36 axial am weitesten entfernt ist. Ein zweites Hohlrad 68 ist an seinem Außenumfang mit einer Rückwärtsgang-Schaltkupplung 72 versehen, mit welcher dieses zweite Hohlrad 68 festbremsbar, also blockierbar ist, wodurch der Rückwärtsgang R eingeschaltet wird. Das im Durchmesser kleinere Sonnenrad 56 und das größere mittlere Sonnenrad 62 sind, in dieser Reihenfolge, je durch eine Hohlwelle 74 und 76 mit einer Vorwärtsgang- Schaltkupplung 78 zum Festbremsen des kleineren Sonnenrades 56 als dritter Gang, und einer Vorwärtsgang-Schaltkupplung 80 zum Festbremsen des größeren Sonnenrades 62 als zweiter Gang versehen. Die Abtriebswelle 26 erstreckt sich axial durch die Hohlwellen 74 und 76.

Der erste Gang ist nicht durch ein drittes Sonnenrad gebildet, sondern durch folgende Elemente: Mehrere Zwischen-Planetenräder 82 sind getrennt von den Zweifach-Planetenrädern 148 auf Bolzenverlängerungen 184 der Bolzen 50 drehbar gelagert, die mit dem einzigen Planetenträger 36 verbunden sind. Die Außenzahnkränze 85 der Zwischen-Planetenräder 82 sind einerseits mit den im Durchmesser größeren Außenzahnkranzabschnitten 58 der Zweifach-Planetenräder 148 und andererseits mit einem Innenzahnkranz 86 eines dritten Hohlrades 88 in Eingriff, welches die Zwischen-Planetenräder 82 koaxial zur Abtriebswelle 26 umgibt und durch eine Vorwärtsgang-Schaltkupplung 90 zum Einschalten eines 1.-Ganges festbremsbar, also blockierbar, ist. In Fig. 1 sind die Bolzenverlängerungen 184 als achsparallel abgekröpfte Bolzen dargestellt, und die Zwischen-Planetenräder 82 sind in Fig. 1 radial außerhalb der Zweifach-Planetenräder 148 dargestellt, um die Verbindungen der einzelnen Elemente deutlich zeigen zu können. Für die Praxis ist jedoch zu beachten, daß die Zweifach-Planetenräder 148 in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordnet sind, so daß zwischen diesen Zweifach-Planetenrädern 148 in Umfangsrichtung Zwischenräume 92 sind. Deshalb werden in der praktischen Ausführungsform die Zwischen-Planetenräder 82 in den Umfangs-Zwischenräumen zwischen je zwei Zweifach-Planetenrädern 148 angeordnet, und die Bolzenverlängerungen 184 der Zwischen-Planetenräder 82 brauchen nicht abgekröpft zu sein, sondern können sich geradlinig durch die Umfangs-Zwischenräume zwischen den Zweifach-Planetenrädern 148 hindurch erstrecken. Dadurch kann die Vorwärtsgang-Schaltkupplung 90 für den 1. Gang ungefähr den gleichen Durchmesser haben wie die Rückwärtsgang-Schaltkupplung 72 und die anderen Vorwärtsgang-Schaltkupplungen 78 und 80 für den 2. Gang und den 3. Gang.

Bei der Ausführungsform der Erfindung kann das mit dem Rückwärtsgang übertragbare Drehmoment verdoppelt werden und dadurch etwa gleich groß sein wie das mit den Vorwärtsgängen übertragbare Drehmoment, ohne daß die Gesamtgröße des Gangwechselgetriebes vergrößert werden muß.

Dabei wird der Vorteil beibehalten, daß nur ein einziger Planetenträger erforderlich ist. Dies wird durch unabhängig von den Zweifach-Planetenrädern 148 drehbare Drehrichtungsumkehr-Planetenräder 164 erreicht, welche ebenfalls vom Planetenträger 36 so getragen werden, daß sie unabhängig von den Zweifach-Planetenrädern 148 am Planetenträger 36 drehbar sind. Zu diesem Zwecke sind die Bolzen 50 mit winkelförmigen Bolzenverlängerungen 150 versehen, auf welchen die Drehrichtungsumkehr-Planetenräder 164 drehbar sitzen. Die Bolzenverlängerungen 150 und 184 erstrecken sich im axialen Zwischenraum 202 zwischen den Zwischen-Planetenrädern 82 und den Drehrichtungsumkehr-Planetenrädern 164, und sind Z-förmig entgegengesetzt zueinander abgewinkelt. Der Außenzahnkranz 165 der Drehrichtungsumkehr-Planetenräder 164 ist sowohl mit dem Innenzahnkranz 66 des zweiten Hohlrades 68 als auch mit einem Außenzahnkranz 205 eines zentralen dritten Sonnenrades 204 in Eingriff. Das dritte Sonnenrad 204 ist koaxial zur Antriebswelle 26 angeordnet, umgibt die Hohlwelle 76 und ist mit dieser drehfest verbunden. Die Hohlwelle 76 verbindet das zweite Sonnenrad 62 mit der Vorwärtsgang-Schaltkupplung 80 des zweiten Ganges, und ist damit die äußerste Hohlwelle der Hohlwellen 76 und 74. Damit sind das zweite Hohlrad 68 und die Rückwärtsgang-Schaltkupplung 72 axial zwischen der Vorwärtsgang-Schaltkupplung 90 für den ersten Gang und dessen Hohlrad 88 einerseits und der Vorwärtsgang-Schaltkupplung 80 für den zweiten Vorwärtsgang andererseits angeordnet.

Gemäß Fig. 2 der Zeichnungen kann die Ausführungsform nach Fig. 1 dadurch vereinfacht werden, daß die Bolzen 50 des Planetenträgers 36 entsprechend axial verlängert werden, und die Drehrichtungsumkehr-Planetenräder 164 des Rückwärtsganges R auf diesen Bolzen 50 drehbar gelagert werden, ebenso wie die Zweifach-Planetenräder 148, jedoch in einer unabhängig von diesen drehbaren Weise. Auf den Bolzen 50 befindet sich, zwischen den Zweifach-Planetenrädern 148 und den Drehrichtungsumkehr-Planetenrädern 164, ein koaxial zur Abtriebswelle 26 angeordneter Ring 206 eines Ringkörpers 207. Zum Ringkörper 207 gehört ein weiterer Ring 208 und sie verbindende Lagerbolzen 209, auf welchen die Zwischen-Planetenräder 82 drehbar gelagert sind. Der weitere Ring 208 ist durch Zwischenräume 92 zwischen den Zweifach-Planetenrädern 148 hindurch mit dem Planetenträger 36 verbunden. Die Zwischen-Planetenräder 82 sind mit dem dritten Hohlrad 88 in Eingriff, welches zur Bildung des ersten Ganges durch die Vorwärtsgang-Schaltkupplung 90 festbremsbar ist. Wie Fig. 2 zeigt, können die Zweifach-Planetenräder 148 aus zwei Teilen bestehen, nämlich einem im Durchmesser kleineren Radkörper 148/1 mit dem Außenzahnkranzabschnitt 58 und einem auf diesen drehfest aufgesetzten zweiten Radkörper 148/2 mit dem Außenzahnkranzabschnitt 52. Die beiden Radkörper 148/1 und 148/2 sind durch eine Zahnkranzverbindung 149 steckbar und drehfest miteinander verbunden. Eine solche zweiteilige Ausbildung der Zweifach-Planetenräder 148 mit den steckbaren Zahnkranzverbindung 149 erleichtert die Herstellung und die Montage. In Fig. 2 sind der Ausführungsform von Fig. 1 entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszahlen versehen und werden deshalb nicht mehr neu beschrieben.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2 ist das im Rückwärtsgang R übertragbare Drehmoment gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 7 der DE-OS 31 31 138 um 100% erhöht, ohne eine Vergrößerung der Abmessungen des Gangwechselgetriebes. Gleichzeitig kann das Untersetzungsverhältnis beim Rückwärtsgang R bis etwa 10% erhöht werden.

Die Gangwechselgetriebe der Erfindung sind unter Last schaltbar.

Claims (9)

1. Gangwechselgetriebe für Fahrzeuge mit mindestens zwei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, mit einem Planetengetriebe (16), welches ein mit einem Innenzahnkranz (70) versehenes erstes Hohlrad (28) als Antriebs-Hohlrad, einen Planetenträger (36) als Antriebselement, mindestens ein zentrales Sonnenrad (56, 62, 204), und mindestens ein vom Planetenträger (36) drehbar getragenes Mehrfach-Planetenrad (148) aufweist, das mit mindestens zwei axial nacheinander angeordneten und drehfest miteinander verbundenen Außenzahnkranzabschnitten (52, 58) versehen ist, von welchen ein erster Außenzahnkranzabschnitt (52) mit dem Innenzahnkranz (70) des Antriebs-Hohlrades (28) in Eingriff ist und von welchen der gleiche oder ein anderer Außenzahnkranzabschnitt (52, 58) mit einem Außenzahnkranz je eines der Sonnenräder (56, 62) in Eingriff ist, mit einer zum Planetenträger (36) axial angeordneten und mit ihm drehfest verbundenen Abtriebswelle (26), die sich axial durch das oder die Sonnenräder (56, 62, 204) hindurcherstreckt und relativ zu diesen Sonnenrädern drehbar ist, mit je einer Vorwärtsgang-Schaltkupplung (78, 80) zum Festbremsen je eines der Sonnenräder (56, 62), was je einem Vorwärtsgang (3, 2) entspricht, mit einem koaxial zur Abtriebswelle (26) angeordneten zweiten Hohlrad (68), welches einen Innenzahnkranz (66) hat, der mit einem Außenzahnkranz (165) von mindestens einem Planetenrad (164) des Planetenträgers (36) in Eingriff ist, mit einer Rückwärtsgang-Schaltkupplung (72) zum Festbremsen des zweiten Hohlrades (68), was dem Rückwärtsgang (R) entspricht, mit einem innenverzahnten dritten Hohlrad (88) koaxial zur Abtriebswelle (26), mit einer Vorwärtsgang-Schaltkupplung (90) zum Festbremsen des dritten Hohlrades (88), was einem 1. Vorwärtsgang entspricht, mit mindestens einem vom Planetenträger (36) getragenen Zwischen-Planetenrad (82), welches einen Außenzahnkranz (85) aufweist und am Planetenträger (36) getrennt von den Mehrfach-Planetenrädern (148) drehbar gelagert ist, wobei das Zwischen-Planetenrad (82) je zwischen den Mehrfach-Planetenrädern (148) und dem dritten Hohlrad (88) des 1. Ganges angeordnet ist und sein Außenzahnkranz (85) sowohl mit dem zweiten Außenzahnkranzabschnitt (58) der Mehrfach-Planetenräder (148) als auch mit dem Innenzahnkranz (86) des dritten Hohlrades (88) des 1. Ganges in Eingriff ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Planetenräder (164) des zweiten Hohlrades (68), welches mit der Rückwärtsgang-Schaltkupplung (72) für den Rückwärtsgang (R) festbremsbar ist, getrennt von den Mehrfach-Planetenrädern (148) drehbar gelagerte Drehrichtungsumkehr-Planetenräder sind, welche von dem gleichen Planetenträger (36) wie die Mehrfach-Planetenräder (148) getragen werden, und daß diese Planetenräder (164) mit ihren Außenzahnkränzen (165) nicht nur mit dem Innenzahnkranz (66) des zweiten Hohlrades (68), sondern auch mit einem Sonnenrad-Außenzahnkranz (205) in Eingriff sind, der zu einem der Sonnenräder (56, 62) der Vorwärtsgänge (2, 3) axial angeordnet und mit diesem Sonnenrad (62) drehfest verbunden ist.

2. Gangwechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen-Planetenräder (82) in Umfangs-Zwischenräumen (92) zwischen Mehrfach-Planetenrädern (48; 148) angeordnet sind.

3. Gangwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen-Planetenräder (82) an einem Ringkörper (207) drehbar gelagert sind, der koaxial zur Abtriebswelle (26) angeordnet ist und vom Planetenträger (36) getragen wird.

4. Gangwechselgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (207) einen Ring (206) aufweist, welcher die Zwischen-Planetenräder (82) trägt, und daß der Ring (206) von Bolzen (50) getragen wird, welche sich durch ihn hindurcherstrecken und am Planetenträger (36) befestigt sind, und daß die Mehrfach-Planeten (148) auf diesen Bolzen (50) zwischen dem Ring (206) und dem Planetenträger (36) angeordnet sind.

5. Gangwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtungs-Planetenräder (164) auf den gleichen Bolzen (50) drehbar gelagert sind wie die Mehrfach-Planetenräder (148), jedoch in einer unabhängig von diesen drehbaren Weise.

6. Gangwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zentrale Sonnenräder (56, 62) vorgesehen sind, deren Außenzahnkränze (54, 60) je mit einem anderen der drehfest miteinander verbundenen Außenzahnkranzabschnitte (52, 58) der Mehrfach-Planetenräder (148) in Eingriff sind, und daß die Sonnenräder (56, 62) über koaxial zueinander, und koaxial zur Abtriebswelle (26) angeordnete Hohlwellen (74, 76) mit Vorwärtsgang-Schaltkupplungen (78, 80) verbunden sind, wobei jede Vorwärtsgang-Schaltkupplung (78, 80) einem anderen Vorwärtsgang (3, 2) entspricht und durch Schließen je einer dieser Vorwärtsgang-Schaltkupplungen ein anderer Vorwärtsgang eingeschaltet wird.

7. Gangwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltkupplung (40) zwischen dem Antriebs-Hohlrad (28) und der Abtriebswelle (26) zum direkten Verbinden dieser beiden Teile, unter Ausschluß einer Antriebsverbindung über die Planetenräder (148, 164), vorgesehen ist.

8. Gangwechselgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebs-Hohlrad (28) mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler (12) verbunden ist.

9. Gangwechselgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überbrückungskupplung (14) zur Überbrückung des Drehmomentwandlers (12) vorgesehen ist.