DE4238856C2 - Gangwechselgetriebe mit drei Planetenräder-Teilgetrieben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gangwechselgetriebe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Gangwechselgetriebe der eingangs genannten Art (US-PS 3,863,524, Fig. 6) sind das innere Zentralrad des ausgangsseitigen Teilgetriebes und das innere Zentralrad des im Rückwärtsgang als Umkehrgetriebe verwendeten dritten Teilge­ triebes durch eine mit der Vorwärtsgang-Bremse verbundene Kop­ pelwelle nach der bekannten Simpson-Bauart starr miteinander verbunden. Infolgedessen wird in dem signifikanten Vorwärts­ gang, in diesem Falle im dritten Gang, das mit dem Planeten­ träger des eingangsseitigen Teilgetriebes verbundene Zentral­ rad des dritten Teilgetriebes gegenüber der Eingangswelle ins Schnelle angetrieben, obwohl in diesem Leistungszweig kein Drehmoment zur Ausgangswelle übertragen wird. Besonders nach­ teilig ist es hierbei, daß im eingangsseitigen Teilgetriebe die gegenüber der Drehzahl der Eingangswelle schnellere Drehzahl des Planetenträgers nochmals ins Schnelle in bezug auf die Drehzahl des zweiten Zentralrades übersetzt wird.

Aus der DE 32 48 350 C2 ist ein gattungsfremdes Gangwechselge­ triebe mit vier Planetenräder-Teilgetrieben mit jeweils einem inneren und einem äußeren Zentralrad und mit wenigstens einem mit beiden Zentralrädern im Kämmeingriff stehenden, an einem Planetenträger gelagerten Planetenrad bekannt, bei welchem das vierte Teilgetriebe in einem als Schnellgang ausgelegten Gang allein die Gangübersetzung bildet und zu diesem Zweck durch seinen Planetenträger über eine vierte ein- und ausrückbare Antriebskupplung und das im Kraftfluß in Reihe liegende ein­ gangsseitige Teilgetriebe mit der Eingangswelle kuppelbar ist, wenn letztere durch zwei eingerückte Antriebskupplungen mit dem eingangsseitigen Teilgetriebe verbunden ist und letzteres da­ durch als Block umläuft. Die Schnellgangübersetzung wird dann so gebildet, daß im vierten Teilgetriebe das innere Zentralrad durch eine Gangbremse festgebremst ist, so daß der mit der Ein­ gangswelle gekuppelte Planetenträger das äußere Zentralrad ins Schnelle antreibt, welches über den Planetenträger des ausgangs­ seitigen Teilgetriebes mit der Ausgangswelle verbunden ist.

Bei diesem bekannten Gangwechselgetriebe wird die mit dem inne­ ren Zentralrad des als Schnellganggetriebe verwendeten vierten Teilgetriebes verbundene Gangbremse auch zur Bildung der Gang­ übersetzung des signifikanten Vorwärtsganges verwendet, bei welchem die Gangübersetzung gleich der Getriebeübersetzung des ausgangsseitigen Teilgetriebes ist. Zu diesem Zweck ist das mit der Gangbremse verbundene innere Zentralrad des vierten Teil­ getriebes mit dem inneren Zentralrad des ausgangsseitigen Teil­ getriebes durch eine dritte ein- und ausrückbare Antriebskupp­ lung verbunden, welche im signifikanten Vorwärtsgang zusammen mit der Gangbremse eingerückt ist, bei welchem das mit der Kop­ pelwelle des eingangsseitigen Teilgetriebes in ständiger An­ triebsverbindung stehend äußere Zentralrad von der Eingangs­ welle angetrieben ist, wenn beide Antriebskupplungen des ein­ gangsseitigen Teilgetriebes eingerückt sind.

Bei diesem bekannten Gangwechselgetriebe ist das ausgangssei­ tige Teilgetriebe in dem als Schnellgang ausgelegten Vorwärts­ gang an der Drehmomentwandlung unbeteiligt, wobei sein inneres Zentralrad durch den ausgerückten Zustand der dritten Antriebs­ kupplung als freies Getriebeglied mit einer gegenüber der be­ reits ins Schnelle übersetzten Drehzahl der Ausgangswelle nochmals ins Schnelle übersetzten Drehzahl rotiert.

Aus der DE 32 48 348 A1 ist ein weiteres gattungsfremdes Gangwechselgetriebe mit vier Planetenräder-Teilgetrieben bekannt, welches sich vom gattungsgemäßen Gangwechselgetriebe u. a. bereits dadurch unterscheidet, daß eine erste Antriebskupplung zum direkten Ankuppeln der Eingangswelle an das eine Zentralrad des ausgangsseitigen Teilgetriebes nicht verwendet, sondern die Eingangswelle mit dem einen Zentralrad des ausgangsseitigen Teilgetriebes indirekt durch das dritte Teilgetriebe über eine Antriebskupplung verbunden ist. Bei diesem bekannten Gangwechselgetriebe liefert das ausgangsseitige Teilgetriebe im dritten Gang allein die Gangübersetzung, während die übrigen drei Teilgetriebe als Block umlaufen. Zu diesem Zweck müssen bei dem zusätzlichen Teilgetriebe das innere Zentralrad mit der Eingangswelle, das äußere Zentralrad mit dem inneren Zentralrad des eingangsseitigen Teilgetriebes jeweils drehfest sowie der Planetenträger durch eine zusätzliche ein- und ausrückbare Antriebskupplung mit einer zusätzlichen Hauptantriebswelle und letztere noch durch eine weitere zusätzliche ein- und ausrückbare Antriebskupplung mit der Eingangswelle verbunden sein, so daß durch Einrücken der beiden mit der Hauptantriebswelle verbundenen zusätzlichen Antriebskupplungen die besagten übrigen drei Teilgetriebe gegenseitig als umlaufender Block gekuppelt sind. Dieses bekannte Gangwechselgetriebe weist zwar insgesamt fünf Vorwärtsgänge auf, benötigt jedoch zur Bildung des als Schnellgang ausgelegten fünften Ganges gegenüber einem gattungsgemäßen Gangwechselgetriebe ein zusätzliches viertes Teilgetriebe.

Aus der DE 39 35 570 A1 ist ein 5gängiges Gangwechselgetriebe bekannt, das aus drei Planetenräder-Teilgetrieben besteht und vier Kupplungen und drei Bremsen zum Schalten der Vorwärtsgänge und des Rückwärtsganges aufweist. Die beiden im 3. Gang nicht an der Drehmomentwandlung beteiligten beiden Teilgetriebe sind als Koppelgetriebe verwendet, bei dem der Planetenträger und das äußere Zentralrad des einen Teilgetriebes durch je eine Koppelwelle mit dem äußeren Zentralrad und im inneren Zentralrad des anderen Teilgetriebes jeweils drehfest verbunden und die die Zentralräder verbindende Koppelwelle als Ausgangswelle des Gangwechselgetriebes verwendet ist, welche noch mit dem Planetenträger des eingangsseitigen dritten Planetenräder-Teilgetriebes verbunden ist, bei welchem im 3. Gang das äußere Zentralrad durch eine Antriebskupplung mit einer durch einen Antriebsmotor über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler antreibbaren Eingangswelle und das innere Zentralrad über eine Zwischenkupplung mit einer im Kraftfluß in Reihe liegenden eingerückten Gangbremse verbunden sind. Im 3. Gang sind vom Koppelgetriebe eine Zwischenkupplung und eine Bremse, die jeweils mit der zu dem einen Planetenträger führenden Koppelwelle verbunden sind, sowie eine mit dem freien, nicht gekoppelten Planetenträger verbundene Bremse ausgerückt. In diesem 3. Gang ist es nicht möglich, das an der Drehmomentwandlung unbeteiligte Koppelgetriebe als Block umlaufen zu lassen, selbst wenn eine nicht vorhandene, hierzu jedoch erforderliche Kupplung verwendet werden würde, weil das freie ungekoppelte Zentralrad mit der eingerückten Gangbremse verbunden ist. Bei diesem bekannten Gangwechselgetriebe ist das eingangsseitige dritte Planetenräder-Teilgetriebe in dem am meisten benutzten 5. Gang und im Rückwärtsgang an der Drehmomentwandlung unbeteiligt, wobei sein äußeres Zentralrad in diesen Gängen extrem ins Schnelle gegenüber der Drehzahl der Eingangswelle über den mit der Ausgangswelle verbundenen Planetenträger angetrieben ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht im wesent­ lichen darin, ein Gangwechselgetriebe mit drei Planetenräder- Teilgetrieben zu schaffen, bei dem in möglichst allen Gängen vermieden ist, daß die nicht an der Drehmomentübertragung be­ teiligten Getriebeglieder wesentlich höhere Drehzahlen als die Eingangswelle aufweisen können.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Bei dem Gangwechselgetriebe nach der Erfindung rotiert in dem signifikanten Vorwärtsgang das in seiner Antriebsverbindung von dem zweiten Zentralrad des ausgangsseitigen Teilgetriebes ge­ löste zweite Zentralrad des dritten Teilgetriebes als freies Getriebeglied, wobei im dritten Teilgetriebe sowohl der Pla­ netenträger durch die eingerückte Antriebskupplung als auch das erste Zentralrad durch die eingerückte Block-Kupplung des ein­ gangsseitigen Teilgetriebes jeweils die Drehzahl der Eingangs­ welle aufweisen, somit das dritte Teilgetriebe wie auch das eingangsseitige Teilgetriebe jeweils für sich als Block umlau­ fen, so daß in diesen nicht an der Drehmomentübertragung be­ teiligten Teilgetrieben keine höheren Drehzahlen auftreten kön­ nen.

Bei dem bekannten gattungsbildenden Gangwechselgetriebe ist der direkte vierte Gang der höchste Gang, während im signifikanten dritten Gang die Gangübersetzung allein durch die Getriebeüber­ setzung des ausgangsseitigen Teilgetriebes erhalten wird.

Um einen fünften Gang zu erhalten, ist bei dem bekannten gat­ tungsbildenden Gangwechselgetriebe entweder ein viertes Plane­ tenräder-Teilgetriebe oder eine zweite Koppelwelle zwischen dem eingangsseitigen Teilgetriebe einerseits und den beiden anderen Teilgetrieben andererseits vorgesehen.

Bei dem Gangwechselgetriebe nach der Erfindung ist ein fünfter Gang ohne zusätzliche Getriebeglieder und ohne zusätzliche Schaltmittel ermöglicht.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 ein Getriebeschema eines Gangwechselgetriebes mit fünf Vorwärtsgängen nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine Tabelle der in den einzelnen Gängen akti­ vierten Schaltmittel.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 weist ein Gangwechselgetriebe drei einstegige Planetenräder-Teilgetriebe T1, T2 und T3 mit je ei­ nem inneren und äußeren Zentralrad auf. Eine von einem Antriebs­ motor her gegebenenfalls über einen hydrodynamischen Drehmoment­ wandler antreibbare Eingangswelle E ist mit dem äußeren Zentral­ rad 1 des einen, eingangsseitig angeordneten Teilgetriebes T1 direkt und mit dem äußeren Zentralrad 8 des zweiten, ausgangs­ seitig angeordneten Teilgetriebes T2 durch eine erste ein- und ausrückbare Antriebskupplung K2 verbunden. Eine mit Fahrzeug­ rädern in bekannter Weise koppelbare Ausgangswelle A ist mit dem Planetenträger 9 des ausgangsseitigen Teilgetriebes T2 ver­ bunden, dessen inneres Zentralrad 10 mit einer Vorwärtsgang­ bremse B2 verbunden ist. An dem Planetenträger 9 ist wenigstens ein Planetenrad PL9 drehbar gelagert, welches mit beiden Zen­ tralrädern 8 und 10 im Kämmeingriff steht.

Das innere Zentralrad 3 des eingangsseitigen Teilgetriebes T1 ist sowohl mit einer Gangbremse B1 als auch über eine ein- und ausrückbare Block-Kupplung K1 mit dem Planetenträger 2 dieses Teilgetriebes verbunden. Weiterhin ist das innere Zentralrad 3 mit einer wirkungsmäßig parallel zur Gangbremse B1 angeordneten Freilaufkupplung F1 verbunden. An dem Planetenträger 2 ist we­ nigstens ein Planetenrad PL2 drehbar gelagert, welches mit bei­ den Zentralrädern 1 und 3 im Kämmeingriff steht. Der Planeten­ träger 2 ist mit dem äußeren Zentralrad 5 des dritten Teilge­ triebes T3 verbunden, dessen Planetenträger 6 sowohl mit dem äußeren Zentralrad 8 des ausgangsseitigen Teilgetriebes T2 als auch mit einer Rückwärtsgangbremse BR verbunden ist. Das innere Zentralrad 7 des dritten Teilgetriebes T3 ist mit dem inneren Zentralrad 10 des ausgangsseitigen Teilgetriebes T2 sowohl durch eine zweite ein- und ausrückbare Antriebskupplung K3 als auch durch eine Freilaufkupplung F2 verbunden. An dem Plane­ tenträger 6 des dritten Teilgetriebes T3 ist wenigstens ein Planetenrad PL6 drehbar gelagert, welches mit beiden Zentral­ rädern 5 und 7 im Kämmeingriff steht.

Die Freilaufkupplungen F1 und F2 sind an sich zur Bildung der Gangübersetzungen nicht erforderlich und lediglich zur Erleich­ terung der Steuerung des zugehörigen parallel liegenden Schalt­ mittels B1 bzw. K3 verwendet.

Die fünf Vorwärtsgänge und der Rückwärtsgang werden gemäß der Tabelle von Fig. 2 wie folgt gebildet:

Zum Schalten des ersten Ganges werden die Antriebskupplung K3, die Gangbremse B1 und die Vorwärtsgangbremse B2 eingerückt. Auf diese Weise sind die inneren Zentralräder 3, 7 und 10 aller drei Teilgetriebe T1, T2 und T3 festgebremst, so daß die Gang­ übersetzung durch multiplikative Verknüpfung der Getriebeüber­ setzungen der drei Teilgetriebe erhalten wird.

Im zweiten Gang sind die Block-Kupplung K1 des eingangsseitigen Teilgetriebes T1, die zweite Antriebskupplung K3 sowie die Vor­ wärtsgangbremse B2 eingerückt. Auf diese Weise läuft das ein­ gangsseitige Teilgetriebe T1 als Block um, wodurch das äußere Zentralrad 5 des dritten Teilgetriebes T3 mit der Drehzahl der Eingangswelle E angetrieben wird, während die inneren Zentral­ räder 7 und 10 der beiden Teilgetriebe T2 und T3 festgebremst sind. Somit ergibt sich die Gangübersetzung durch multiplika­ tive Verknüpfung der Getriebeübersetzungen der beiden Teilge­ triebe T2 und T3.

In dem signifikanten dritten Gang sind die Block-Kupplung K1 des eingangsseitigen Teilgetriebes T1, die mit der Eingangs­ welle E verbundene Antriebskupplung K2 sowie die Vorwärtsgang­ bremse B2 eingerückt. Dadurch wird das äußere Zentralrad 8 des ausgangsseitigen Teilgetriebes T2 mit der Drehzahl der Eingangs­ welle E angetrieben, während das innere Zentralrad 10 dieses Teilgetriebes T2 festgebremst ist. Die Gangübersetzung wird demnach ausschließlich im ausgangsseitigen Teilgetriebe T2 ge­ bildet.

Die Getriebeglieder des eingangsseitigen Teilgetriebes T1 wei­ sen in diesem signifikanten Gang infolge der eingerückten Block- Kupplung K1 alle die Drehzahl der Eingangswelle E auf. Dies gilt auch für die Getriebeglieder des dritten Teilgetriebes T3, weil in letzterem sowohl das äußere Zentralrad 5 (indirekt durch die Block-Kupplung K1) als auch der Planetenträger 6 (durch die Antriebskupplung K2) mit der Eingangswelle E dreh­ fest verbunden sind, und weil dies durch den ausgerückten Zu­ stand der zweiten Antriebskupplung K3 und den dadurch erreich­ ten Freiheitsgrad des inneren Zentralrades 7 ermöglicht ist.

Im direkten vierten Gang sind alle Kupplungen K1, K2 und K3 eingerückt, wodurch alle drei Teilgetriebe T1, T2 und T3 je­ weils als Block umlaufen und dadurch Ein- und Ausgangswelle E und A drehfest miteinander verbunden sind.

In dem als Schnellgang ausgelegten fünften Gang sind die beiden Antriebskupplungen K2 und K3 sowie die Gangbremse B1 des ein­ gangsseitigen Teilgetriebes T1 eingerückt. Auf diese Weise weist im dritten Teilgetriebe T3 das äußere Zentralrad 5 in­ folge seiner Verbindung mit dem langsamer als die Eingangswelle E drehenden Planetenträger 2 gegenüber dem infolge seiner Kupp­ lung mit der Eingangswelle E mit der Drehzahl der Eingangswelle drehenden Planetenträger 6 die langsamere Drehzahl auf, wodurch das innere Zentralrad 7 im dritten Teilgetriebe T3 gegenüber der Eingangswelle E ins Schnelle angetrieben wird. Da im aus­ gangsseitigen Teilgetriebe T2 das äußere Zentralrad 8 die Dreh­ zahl der Eingangswelle E aufweist und das innere Zentralrad 10 mit dem ins Schnelle übersetzten inneren Zentralrad 7 des drit­ ten Teilgetriebes T3 verbunden ist, wird auch die Ausgangswelle A noch ins Schnelle angetrieben, jedoch mit einer gegenüber der Drehzahl des inneren Zentralrades 10 entsprechend der Getriebe­ übersetzung verminderten Drehzahl.

Im Rückwärtsgang sind die Gangbremse B1 des eingangsseitigen Teilgetriebes T1, die Rückwärtsgangbremse BR sowie die mit den inneren Zentralrädern 7 und 10 verbundene Antriebskupplung K3 eingerückt. Auf diese Weise wird das mit dem langsamer als die Eingangswelle E drehenden Planetenträger 2 des eingangsseitigen Teilgetriebes T1 verbundene äußere Zentralrad 5 des hierbei als Umkehrgetriebe arbeitenden dritten Teilgetriebes T3 ins Lang­ same in Vorwärtsdrehrichtung angetrieben, während das innere Zentralrad 7 infolge des festgebremsten Planetenträgers 6 in Rückwärtsdrehrichtung mit einer entsprechend der Getriebeüber­ setzung schnelleren Drehzahl als das äußere Zentralrad 5 ange­ trieben ist. Infolgedessen dreht auch das durch die Antriebs­ kupplung K3 mit dem inneren Zentralrad 7 des dritten Teilge­ triebes T3 verbundene innere Zentralrad 10 des ausgangsseitigen Teilgetriebes T2 in Rückwärtsdrehrichtung, so daß auch die Aus­ gangswelle A mit einer entsprechend der Getriebeübersetzung des Teilgetriebes T2 gegenüber der Drehzahl des inneren Zentralra­ des 10 verminderten Drehzahl in Rückwärtsdrehrichtung angetrie­ ben ist.

Claims (1)

1. Gangwechselgetriebe mit drei Planetenräder-Teilgetrieben mit jeweils einem inneren und einem äußeren Zentralrad und mit jeweils wenigstens einem mit beiden Zentralrädern im Zahneingriff stehenden und an einem Planetenträger gelagerten Planetenrad, und bei dem eine Eingangswelle mit dem einen Zentralrad des eingangsseitigen Teilgetriebes direkt und mit dem einen Zentralrad des ausgangsseitigen Teilgetriebes durch eine ein- und ausrückbare Antriebskupplung verbunden ist, und bei dem im ausgangsseitigen Teilgetriebe der Planetenträger ständig mit einer Ausgangswelle und das andere Zentralrad mit einer Vorwärtsgangbremse verbunden sind, und bei dem im eingangsseitigen Teilgetriebe durch Einrücken einer Block-Kupplung auch das mit einer im niedrigsten Vorwärtsgang eingerückten Gangbremse verbundene andere Zentralrad sowie der mit dem einen Zentralrad des dritten Teilgetriebes ständig verbundene Planetenträger gegenüber der Eingangswelle undrehbar festlegbar sind, und bei dem im dritten Teilgetriebe der Planetenträger sowohl ständig mit dem mit der Eingangswelle kuppelbaren Zentralrad des ausgangsseitigen Teilgetriebes als auch mit einer Rückwärtsgangbremse verbunden ist und das andere Zentralrad eine Antriebsverbindung mit dem mit der Vorwärtsgangbremse verbundenen Zentralrad des ausgangsseitigen Teilgetriebes aufweist sowie durch Einrücken der Rückwärtsgangbremse unter einen gegenüber dem Drehsinn der Eingangswelle gegenläufigen Drehsinn setzbar ist, und bei dem in einem signifikanten Vorwärtsgang sowohl die das eine Zentralrad des ausgangsseitigen Teilgetriebes mit der Eingangswelle verbindende erste Antriebskupplung als auch die mit dem einen Zentralrad des ausgangsseitigen Teilgetriebes verbundene Vorwärtsgangbremse eingerückt sind und dadurch die Gangübersetzung gleich der Getriebeübersetzung des ausgangsseitigen Teilgetriebes ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsverbindung zwischen dem unter gegenläufigen Drehsinn setzbaren Zentralrad (7) des dritten Teilgetriebes (T3) und dem mit der Vorwärtsgangbremse (B2) verbundenen Zentralrad (10) des ausgangsseitigen Teilgetriebes (T2) eine zweite ein- und ausrückbare Antriebskupplung (K3) verwendet ist, daß in dem signifikanten Vorwärtsgang (III) zusätzlich die Block-Kupplung (K1) des eingangsseitigen Teilgetriebes (T1) eingerückt, die zweite Antriebskupplung (K3) dagegen ausgerückt ist, daß in einem weiteren Vorwärtsgang (V) der Planetenträger (6) des dritten Teilgetriebes (T3) durch Einrücken der ersten Antriebskupplung (K2) mit der Eingangswelle (E) gekuppelt ist, daß das im Rückwärtsgang gleichsinnigen Drehsinn zur Eingangswelle (E) aufweisende Zentralrad (5) des dritten Teilgetriebes (T3) durch Einrücken der mit dem anderen Zentralrad (3) des eingangsseitigen Teilgetriebes (T1) verbundenen Gangbremse (B1) in dem weiteren Vorwärtsgang (V) mit einer gegenüber der Drehzahl der Eingangswelle (E) verringerten Drehzahl angetrieben ist, und daß in dem weiteren Vorwärtsgang (V) auch die mit dem unter gegenläufigen Drehsinn zur Eingangswelle (E) setzbaren Zentralrad (7) des dritten Teilgetriebes (T3) verbundene zweite Antriebskupplung (K3) eingerückt ist.