DE4222911A1

DE4222911A1 - Getriebe mit mehreren schaltbaren gaengen

Info

Publication number: DE4222911A1
Application number: DE19924222911
Authority: DE
Inventors: Rudi G Dipl Ing Reppert
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1992-07-11
Publication date: 1993-09-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit mehreren schaltbaren Gängen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein solches Getriebe ist aus der US-PS 40 70 927 bekannt. Mit ihm können 6 verschiedene Vorwärtsgänge und 1 Rückwärtsgang geschaltet werden. Es besteht im wesentlichen aus 3 Planeten getrieben, 3 Schaltbremsen und 2 Schaltkupplungen. Es hat je doch den Nachteil, daß es nicht harmonisch gestuft werden kann. Der Gangstufensprung zwischen dem zweiten Gang und dem dritten Gang ist kleiner als der Gangstufensprung zwischen dem dritten Gang und dem vierten Gang. Harmonisch abgestufte Gangstufensprünge sind mit dem bekannten Getriebe nicht re alisierbar, weil hierfür bei dem bekannten Getriebe nicht herstellbare Zahnradgrößen erforderlich sind. Dies ist bei Radfahrzeugen, insbesondere bei schweren Lastkraftwagen und bei Autobussen von Nachteil. Ein ähnliches Getriebe für 9 Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang ist aus der EP 02 39 205 B1 bekannt.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Getriebe zu schaffen, welches mehrere schaltbare Gänge hat, beispielsweise wie das bekannte Getriebe mindestens 6 Vor wärtsgänge und 1 Rückwärtsgang, welches jedoch für alle Vor wärtsgänge harmonisch abgestufte Gangstufensprünge ermög licht.

Ferner soll das Getriebe so gestaltet werden, daß es nur we nige Teile benötigt und diese Teile auf einfache Weise herge stellt und montiert werden können.

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

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen an hand von bevorzugten Ausführungsformen als Beispiele be schrieben. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 ein Getriebeschema des Getriebes nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Ebene II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine harmonische Gangstufenfolge, wie sie mit dem Getriebe nach der Erfindung möglich ist,

Fig. 4 eine geometrische Gangstufenfolge, wie sie mit dem Getriebe nach der Erfindung möglich ist,

Fig. 5 eine ungleichförmige, nicht-harmonische Gangstu fenfolge, wie sie mit dem Getriebe nach der Erfin dung möglich ist und wie sie beispielsweise auch mit einem bekannten Getriebe nach Fig. 1 der US-PS 40 70 927 möglich ist.

Fig. 5, 7 und 8 das Getriebe von Fig. 1 mit drei verschiede nen Varianten für einen zusätzlichen zweiten Rück wärtsgang.

Das Getriebe nach der Erfindung kann entsprechend Fig. 1 sechs Vorwärtsgänge 1, 2, 3, 4, 5 und 6 sowie einen Rück wärtsgang R haben. Das Getriebe enthält ein erstes Planeten getriebe 12 mit einem zentralen ersten Sonnenrad 13, das von einem Eingangsrotationselement 14 angetrieben werden kann, mit einem ersten Hohlrad 15, mit einem ersten Satz von ersten Planetenrädern 16, mit einem zweiten Satz von ersten Plane tenrädern 17, und mit einem Planetenträger 18, an welchem beide Sätze von ersten Planetenrädern 16 und 17 drehbar gela gert sind. Alle Zahnräder 13, 15, 16, 17 sind in einer zu den Rotationsachsen senkrechten Ebene angeordnet. Das erste Son nenrad 13 und die ersten Planetenräder 16 und 17 haben je weils eine Außenverzahnung. Das erste Hohlrad 15 hat eine In nenverzahnung. Die ersten Planetenräder 16 des ersten Plane tenradsatzes sind nur mit dem ersten Sonnenrad 13 in Zahnein griff, jedoch nicht mit der Innenverzahnung des Hohlrades 15. Die ersten Planetenräder 17 des zweiten Planetenrädersatzes sind nur mit der Innenverzahnung des ersten Hohlrades 15 in Zahneingriff, jedoch nicht mit der Außenverzahnung des ersten Sonnenrades 13. Je ein erstes Planetenrad 16 des ersten Planetenrädersatzes ist mit je einem ersten Planetenrad 17 des zweiten Planetenrädersatzes in Zahneingriff.

Das erste Sonnenrad 13 des ersten Planetengetriebes 12 ist ein Hohlrad. Das Eingangsrotationselement 14 besteht aus ei ner Antriebswelle 22, einer mit dem Sonnenrad 13 drehfest verbundenen Hohlwelle 24, und einer hohlen Kupplungshülse 26, welche die Antriebswelle 22 mit der Hohlwelle 24 antriebs mäßig verbindet.

Ein zweites Planetengetriebe 32 besteht aus einem außenver zahnten zentralen zweiten Sonnenrad 33, einem innenverzahnten Hohlrad 35, einem Satz von außenverzahnten zweiten Planeten rädern 36, die jeweils sowohl mit dem zweiten Sonnenrad 33 als auch mit dem zweiten Hohlrad 35 in Zahneingriff sind, und aus einem zweiten Planetenträger 38, in welchem die zweiten Planetenräder 36 drehbar gelagert sind.

Ein drittes Planetengetriebe 42 besteht aus einem außenver zahnten zentralen dritten Sonnenrad 43, einem innenverzahnten dritten Hohlrad 45 und einem Satz von außenverzahnten Plane tenrädern 46, welche mit dem dritten Sonnenrad 43 und dem dritten Hohlrad 45 in Zahneingriff sind, sowie einem Plane tenträger 48, welcher mit einem Abtriebsrotationselement 52 in Form einer Welle antriebsmäßig verbunden ist.

Das zweite Planetengetriebe 32 ist zwischen dem ersten Pla netengetriebe 12 und dem dritten Planetengetriebe 42 ange ordnet. Eine Welle 54 erstreckt sich axial durch die Hohl welle 24, ist drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 33 des zwei ten Planetengetriebes 32 und mit dem dritten Sonnenrad 43 des dritten Planetengetriebes 42 verbunden, und kann durch eine erste Schaltkupplung 56, in der Kupplungshülse 26, wahlweise mit dem Antriebsrotationselement 14 antriebsmäßig verbunden oder von ihm getrennt werden.

Der zweite Planetenträger 38 des zweiten Planetengetriebes 32 ist auf der einen Seite der zweiten Planetenräder 36 mit dem dritten Hohlrad 45 des dritten Planetengetriebes 42 antriebs mäßig verbunden, und auf der anderen Seite der zweiten Pla netenräder 36 ist dieser gleiche zweite Planetenträger 38 durch eine zweite Hohlwelle 58 und durch eine mit dieser zweiten Hohlwelle zusammenwirkende zweite Schaltkupplung 60 in der Kupplungshülse 26 mit dem Antriebsrotationselement 14 wahlweise antriebsmäßig verbindbar oder vom Antriebsrotati onselement 14 trennbar. Die zweite Hohlwelle 58 erstreckt sich durch die erste Hohlwelle 24 hindurch und befindet sich zwischen dieser ersten Hohlwelle 24 und der weiteren Welle 54.

Das erste Hohlrad 15 und das zweite Hohlrad 35 sind durch einen Ring 64 drehfest miteinander verbunden. Mit einer er sten Schaltbremse 72 kann der Ring 64 mit dem ersten Hohlrad 15 und dem zweiten Hohlrad 35 wahlweise zur Rotation freige geben oder an einer Rotation gehindert werden.

Mit einer zweiten Schaltbremse 74 kann der erste Planeten träger 18 des ersten Planetengetriebes 12 wahlweise zur Ro tation freigegeben oder an einer Rotation gehindert werden. Diese zweite Schaltbremse 34 ist über einen Steg 75 mit dem ersten Planetenträger 18 verbunden. Der Steg 75 befindet sich auf der vom zweiten Planetengetriebe 32 abgewandten Seite des ersten Planetengetriebes 12. Mit einer dritten Schaltbremse 76 kann das dritte Hohlrad 45 des dritten Planetengetriebes 42 wahlweise zur Rotation freigegeben oder an einer Rotation gehindert werden.

Beim Einschalten des Rückwärtsganges R oder eines der sechs Gänge 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 müssen jeweils die Schaltkupp lungen 56 und 60 und/oder die Schaltbremsen 72, 74 und 76 ge schlossen werden, die in Fig. 1 mit diesen Gängen R, 1, 2, 3, 4, 5 und/oder 6 gekennzeichnet sind. Demzufolge müssen zum Einschalten des Rückwärtsganges R die zweite Schaltbremse 74 und die dritte Schaltbremse 76 geschlossen werden. Alle ande ren Schaltbremsen und Schaltkupplungen sind geöffnet. Zum Einschalten des ersten Ganges 1 muß die erste Schaltkupplung 56 und die dritte Schaltbremse 76 geschlossen werden; alle anderen Schaltkupplungen und Schaltbremsen sind offen. Zum Einschalten des zweiten Ganges 2 muß die erste Schaltkupplung 56 und die erste Schaltbremse 2 geschlossen werden; alle an deren Schaltkupplungen und Schaltbremsen sind offen. In ähn licher Weise werden entsprechend Fig. 1 die anderen Gänge ge schaltet. Das Schließen und Öffnen der Schaltkupplungen und der Schaltbremsen erfolgt durch eine Steuervorrichtung 80, welche elektrische, pneumatische und/oder hydraulische An schlüsse zur Betätigung der Schaltkupplungen und Schaltbrem sen für den Rückwärtsgang R und die wahlweise einschaltbaren Vorwärtsgänge 1, 2, 3, 4, 5 und 6 hat.

Fig. 3 zeigt eine harmonische Gangstufenfolge für die sechs Vorwärtsgänge des in Fig. 1 dargestellten Getriebes nach der Erfindung. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß bei einer harmoni schen Gangstufenfolge der größte Stufensprung im ersten Gang gegeben ist, der nächst kleinere Gangstufensprung zwischen dem ersten Gang und dem zweiten Gang gegeben ist, und daß dann alle folgenden Gangstufensprünge kontinuierlich kleiner werden. In Fig. 3 sind auf der horizontalen Linie die Vor wärtsgänge 1-6 angegeben. Auf der vertikalen Linie sind die Drehzahlen n des Abtriebsrotationselements 52 angegeben.

Fig. 4 zeigt eine geometrische Gangstufenfolge, welche mit dem Getriebe nach der Erfindung ebenfalls möglich ist.

Fig. 5 zeigt eine unharmonische Gangstufenfolge, wie sie mit dem Getriebe nach der Erfindung und nach dem Stand der Tech nik gemäß Fig. 1 der US 40 70 927 möglich ist. Hierbei ist der Gangstufensprung zwischen dem zweiten Gang und dem drit ten Gang wesentlich kleiner und zwischen dem dritten Gang und dem vierten Gang wesentlich größer als der Gangstufensprung zwischen den anderen Gängen.

Fig. 6 zeigt das Getriebe von Fig. 1, jedoch mit einer zu sätzlichen dritten Schaltkupplung 82 zwischen der Hohlwelle 24 des Eingangsrotationselements 14 und dem Steg 75 des Pla netenträgers 18, so daß diese beiden Teile durch Schließen der dritten Schaltkupplung 82 miteinander verbunden werden. Durch Schließen der dritten Schaltkupplung 82 wird das erste Planetengetriebe 12 in sich blockiert. Wenn zusätzlich zur dritten Schaltkupplung 82 auch die dritte Schaltbremse 76 des dritten Planetengetriebes 42 geschlossen wird, während alle anderen Schaltkupplungen und Schaltbremsen geöffnet sind, dann hat man entsprechend Fig. 6 einen zweiten Rückwärtsgang R2. Der zweite Rückwärtsgang R2 hat vorzugsweise eine wesent lich kleinere Untersetzung als der erste Rückwärtsgang R1 und ermöglicht deshalb wesentlich schnellere Rückwärtsfahrten mit dem betreffenden Fahrzeug als im ersten Rückwärtsgang R1.

Durch Schließen der dritten Schaltkupplung 82 werden die Pla netenräder 16 und 17 des ersten Planetengetriebes 12 mit des sen inneren ersten Sonnenrad 13 blockiert.

Die gleiche Wirkung, nämlich die Bildung eines zusätzlichen zweiten Rückwärtsganges R2, erhält man dann, wenn man die Planetenräder 16, 17 des ersten Planetengetriebes 12 durch eine andere dritte Schaltkupplung 84 entsprechend Fig. 7 mit dem ersten Hohlrad 15 des ersten Planetengetriebes 12 verbin det und diese dritte Schaltkupplung 84 zur gleichen Zeit schließt wie die dritte Schaltbremse 76 des dritten Planeten getriebes 42, während alle anderen Schaltkupplungen und Schaltbremsen geöffnet werden oder offengehalten werden.

Anstelle einer internen Blockierung der Zahnräder des ersten Planetengetriebes 12 gemäß den Fig. 6 und 7 ist es auch möglich, das Eingangsrotationselement 14 entsprechend der in Fig. 8 dargestellten dritten Variante durch eine nochmals an dere dritte Schaltkupplung 86 mit dem zweiten Hohlrad 35 des zweiten Planetengetriebes 32 zu verbinden. Durch Schließen dieser dritten Schaltkupplung 86 und gleichzeitiges Schließen der dritten Schaltbremse 76, während alle anderen Schaltkupp lungen und Schaltbremsen offen gelassen werden, erhält man wiederum den zweiten Rückwärtsgang R2.

Bei allen drei Varianten nach den Fig. 6, 7 und 8 wird also durch die dritte Schaltkupplung 82 oder 83 oder 86 die Dreh zahl der Antriebswelle 22 ohne Getriebeübersetzung oder Ge triebeuntersetzung direkt auf das innenverzahnte Hohlrad 35 des zweiten Planetengetriebes 32 übertragen. Um möglichst wenig Platz zu benötigen, ist die dritte Schaltkupplung 32 entsprechend Fig. 6, 84 entsprechend Fig. 7, und 86 entspre chend Fig. 8 angeordnet. Die dritte Schaltkupplung 82 von Fig. 6 befindet sich zwischen der zweiten Schaltkupplung 60 und der zweiten Schaltbremse 74. Die dritte Schaltkupplung 84 von Fig. 7 befindet sich räumlich axial zwischen der zweiten Schaltkupplung 74 und dem ersten Planetengetriebe 12. Die Schaltkupplung 86 von Fig. 8 befindet sich räumlich axial zwischen dem ersten Planetengetriebe 12 und dem zweiten Planetengetriebe 32.

Bei allen Ausführungsformen nach den Fig. 1-8 sind die Getriebestandübersetzungen der Planetengetriebe so gewählt, daß immer nur eine Schaltkupplung oder eine Schaltbremse bei einem Gangwechsel von einer Gangstufe auf eine danebenlie gende Gangstufe geschaltet werden muß. Dabei ergibt sich die in den Zeichnungen angegebene Gangverteilung der Gänge 1, 2, 3, 4, 5 und 6 und der Rückwärtsgänge R1 und R2. Durch Ände rung der Getriebe-Standübersetzungen der Planetengetriebe, hauptsächlich der ersten beiden Planetengetriebe 12 und 32, kann erreicht werden, daß die ersten drei Gangstufen 1, 2 und 3 gleiche oder eine mit Bezug auf die obengenannte Gangfolge umgekehrte Gangfolge haben, so daß dann der erste und der dritte Gang miteinander vertauscht sind. Bei einer solchen Vertauschung müssen dann aber bei einem Gangwechsel von einer Gangstufe auf eine benachbarte Gangstufe, teilweise zwei Schaltkupplungen und/oder Schaltbremsen gleichzeitig geschal tet werden.

Claims

1. Getriebe mit mehreren schaltbaren Gängen, welches folgende Merkmale aufweist:

- ein erstes Planetengetriebe (12) mit einem zentralen ersten Sonnenrad (13), das von einem Eingangsrotati onselement (14) angetrieben werden kann, mit einem ersten Hohlrad (15), mit mehreren ersten Planetenrä dern (16, 17) zur Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Sonnenrad (13) und dem ersten Hohlrad (15) und mit einem ersten Planetenträger (18), an welchem die ersten Planetenräder (16, 17) drehbar gelagert sind;
- ein zweites Planetengetriebe (32) mit einem zentralen zweiten Sonnenrad (33), welches über eine erste Schaltkupplung (56) vom Eingangsrotationselement (14) angetrieben werden kann, mit einem zweiten Hohlrad (35), mit mehreren zweiten Planetenrädern (36) zur Drehmomentübertragung zwischen dem zweiten Sonnenrad (33) und dem zweiten Hohlrad (35), und mit einem zweiten Planetenträger (38), an welchem die zweiten Planetenräder (36) drehbar gelagert sind;
- eine zweite Schaltkupplung (60), über welche der zweite Planetenträger (38) des zweiten Planeten getriebes (32) mit dem Eingangsrotationselement (14) antriebsmäßig verbunden werden kann;
- mindestens eine erste Schaltbremse (72), mit welcher das erste Hohlrad (15) des ersten Planetengetriebes (12) und das zweite Hohlrad (35) des zweiten Plane tengetriebes (32) wahlweise an einer Rotation gehin dert oder zur Rotation freigegeben werden können;
- mindestens ein drittes Getriebe (42), über welches das zweite Planetengetriebe (32) mit einem Abtriebs rotationselement (52) antriebsmäßig verbunden werden kann;
dadurch gekennzeichnet,
- daß die ersten Planetenräder (16, 17) des ersten Pla netengetriebes (12) aus zwei Sätzen bestehen, von denen die Planetenräder (16) des ersten Satzes nur mit dem ersten Sonnenrad (13), die Planetenräder (17) des zweiten Satzes nur mit dem ersten Hohlrad (15), und die Planetenräder (13) des ersten Satzes je paar weise mit den Planetenrädern (17) des zweiten Satzes in Antriebseingriff sind;
- daß eine zweite Schaltbremse (74) vorgesehen ist, die getrennt von der oder von den ersten Schaltbremsen (72) betätigbar ist und mit welcher der erste Planetenträger (18) des ersten Planetengetriebes (12) wahlweise an einer Rotation gehindert oder zur Rota tion freigegeben werden kann.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das erste Hohlrad (15) und das zweite Hohlrad (35) eine auf beide gleichzeitig wirkende erste Schalt bremse (72) vorgesehen ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Getriebe (42) ein drittes Planetengetriebe ist, daß der Planetenträger (38) des zweiten Planetenge triebes (32) mit einem dritten Hohlrad (45) des dritten Planetengetriebes (42) antriebsmäßig verbunden ist, daß ein zentrales drittes Sonnenrad (43) des dritten Planeten getriebes (42) mit dem zweiten Sonnenrad (33) des zweiten Planetengetriebes (32) antriebsmäßig verbunden ist, daß der dritte Planetenträger (48) des dritten Planetengetrie bes (42) mit dem Abtriebsrotationselement (52) verbunden ist oder dieses bildet, daß dritte Planetenräder (46) des dritten Planetengetriebes (42) am dritten Planetenträger (48) drehbar gelagert sind, und daß eine dritte Schalt bremse (76) vorgesehen ist, mit welcher das dritte Hohlrad (45) des dritten Planetengetriebes (42) wahlweise an einer Rotation gehindert oder zur Rotation freigegeben werden kann.

4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gangschaltvorrichtung (80) vorgesehen ist, mit welcher sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang durch Betätigung folgender Elemente in der angegebenen Weise ge schaltet werden können:

1. Gang: nur erste Schaltkupplung (56) und dritte Schaltbremse (76) geschlossen,
2. Gang: nur erste Schaltkupplung (56) und erste Schaltbremse (72) geschlossen,
3. Gang: nur erste Schaltkupplung (56) und zweite Schaltbremse (74) geschlossen,
4. Gang: nur erste Schaltkupplung (56) und zweite Schaltkupplung (60) geschlossen,
5. Gang: nur zweite Schaltkupplung (60) und zweite Schaltbremse (74) geschlossen,
6. Gang: nur zweite Schaltkupplung (60) und erste Schaltbremse (72) geschlossen,
Rückwärtsgang: nur zweite Schaltbremse (74) und dritte Schaltbremse (76) geschlossen,

während jeweils alle anderen Schaltkupplungen und Schalt bremsen geöffnet sind.

5. Getriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Schaltkupp lung (82; 84; 86) vorgesehen ist, die im geschlossenen Zu stand, aber nicht im geöffneten Zustand, einen überset zungslosen Direktantrieb vom Eingangsrotationselement (14) zum zweiten Hohlrad (35) des zweiten Planetengetriebes (32) bildet, daß diese dritte Schaltkupplung und die dritte Schaltbremse (76) des dritten Planetengetriebes (42) zur gleichen Zeit geschlossen werden können, während alle anderen Schaltkupplungen und Schaltbremsen geöffnet sind, und damit ein zweiter Rückwärtsgang (R2) mit einer anderen Getriebeuntersetzung als der erste Rückwärtsgang (R1) gebildet wird.