DE925928C

DE925928C - Gearbox with two planetary gears connected in series, especially for motor vehicles

Info

Publication number: DE925928C
Application number: DED11850A
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Dr-Ing Foerster
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1952-03-20
Filing date: 1952-03-20
Publication date: 1955-03-31

Description

Getriebe mit zwei hintereinandergeschalteten Planetengetrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe mit zwei hintereinandergeschalteten Planetengetrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem der Planetenträger des ersten Planetengetriebes mit dem Ringrad des zweiten Planetengetriebes verbunden und sowohl abbremsbar als auch antreibbar ist, ein Zentralrad des ersten Planetengetriebes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes kuppelbar ist und das zweite Zentralrad des ersten Planetengetriebes, vorzugsweise über einen Strömungswandler, und der Planetenträger des zweiten Planetengetriebes mit dem Abtrieb verbunden sind.Gearbox with two planetary gears connected in series, in particular for motor vehicles The invention relates to a transmission with two series-connected Planetary gears, especially for motor vehicles, in which the planet carrier of the first planetary gear connected to the ring gear of the second planetary gear and is both brakable and drivable, a central wheel of the first planetary gear can be coupled to the sun gear of the second planetary gear and the second central gear of the first planetary gear, preferably via a flow converter, and the Planet carrier of the second planetary gear are connected to the output.

Es ist ein Getriebe dieser Art bereits vorgeschlagen worden., doch weist dieses bekannte Getriebe den Nachteil auf, daß die Verbindung zwischen dem ersten Zentralrad des ersten Planetengetriebes und dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes lediglich durch einen Freilauf hergestellt wird. Dies hat zur Folge, daß ein Rückwärtsgang nur in einer Antriebsrichtung, also bei Antrieb des Fahrzeuges durch den Motor, geregelt werden kann, während bei Antrieb durch das Fahrzeug die Antriebsverbindung automatisch unterbrochen wird. Dies bedingt jedoch gerade bei eingeschaltetem Rückwärtsgang unter Umständen wesentliche Gefahrenmomente.A transmission of this type has already been proposed, but this known transmission has the disadvantage that the connection between the first central gear of the first planetary gear and the sun gear of the second planetary gear is only produced by a freewheel. This has the consequence that a reverse gear only in one drive direction, i.e. when the vehicle is driven by the engine, can be regulated, while the drive connection when driven by the vehicle is automatically interrupted. However, this is necessary especially when the reverse gear is switched on potentially significant dangers.

Des weiteren wird bei dem bekannten Getriebe bei eingeschaltetem Rückwärtsgang, also bei festgebremstem Planetenträger des ersten Planetengetriebes, das Ringrad desselben angetrieben, während die Antriebsübertragung vom ersten auf das zweite Planetengetriebe durch das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes erfolgt. Dadurch wird am ersten Planetengetriebe eine Übersetzung ins Schnellere bewirkt, die erst durch das zweite Planetengetriebe wieder ausgeglichen werden muß, damit insgesamt eire Übersetzung ins Langsamere erzielt wird.Furthermore, with the known transmission when reverse gear is engaged, So when the planet carrier of the first planetary gear is locked, the ring gear the same driven while the drive transmission from the first to the second Planetary gear takes place through the sun gear of the first planetary gear. Through this a transmission into faster speed is effected on the first planetary gear must be compensated again by the second planetary gear, so that a total of A translation into the slower speed is achieved.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile des bekannten Getriebes und besteht im wesentlichen darin, daß das Ringrad des ersten Planetengetriebes mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes durch eine ein- und ausrückbare, zweiseitig wirkende Kupplung kuppelbar ist. Hierdurch wird erreicht, daß bei ausgerückter Bremse für den Planetenträger des ersten Planetengetriebes und bei ausgerückter Kupplung für den zusätzlichen Antriebsstrang Vorwärtsgänge über den einen oder anderen der beiden genannten Antriebe erzielbar sind und bei eingerückter genannter Bremse und eingerückter genannter Kupplung sowie bei angetriebenem Sonnenrad des ersten Planetengetriebes ein doppelt untersetzter, bei Antrieb sowohl durch den Motor als auch durch den Abtrieb wirksamer Rückwärtsgang über den zweitgenannten zusätzlichen Antrieb eingeschaltet ist. Infolge der doppelten Übersetzung ins Langsame kann eine besonders hohe Gesamtübersetzung erzielt werden, was für die Rückwärtsgangübersetzung in besonderem - Maße erwünscht ist. Gleichzeitig wird hierdurch die Fahrsicherheit, insbesondere in Verbindung mit der zweiseitig wirkenden Kupplung, wesentlich erhöht.The invention avoids these disadvantages of the known transmission and consists essentially in that the ring gear of the first planetary gear with the sun gear of the second planetary gear through an engageable and disengageable, double acting coupling can be coupled. This ensures that when disengaged Brake for the planet carrier of the first planetary gear and when it is disengaged Clutch for the additional drive train forward gears over one or the other of the two drives mentioned can be achieved and with the brake mentioned and when the said clutch is engaged, and the first when the sun gear is driven Planetary gear a double reduction, when driven by both the motor and also through the downforce effective reverse gear over the second mentioned additional Drive is switched on. As a result of the double translation into slow speed, a particularly high overall gear ratio can be achieved, which for the reverse gear ratio in particular - is desirable. At the same time, this increases driving safety, especially in connection with the double-acting clutch, significantly increased.

Vorzugsweise ist ferner das zweite Planetengetriebe durch eine Kupplung unmittelbar in sich sperrbar. Eine baulich besonders vorteilhafte Ausführung ergibt sich ferner dadurch, daß erfindungsgemäß die .als Hohlwellenaggregat ausgebildete Verbindung zwischen dem Ringrad des ersten Planetengetriebes und dem Sonnenrad des zweiten Planetengeitriebes gleichzeitig die Zylinder für die Kupplungskolben der, in den Planetengetrieben angeordneten Kupplungen bilden, wobei das Aggregat mit seinen äußeren, vorzugsweise als Trommeln für die Bremse dienenden Teilen die Planetengetriebe umschließt und in seinem mittleren Teil lauf einem kleinen Durchmesser innerhalb einer z. B. zur Zufuhr des Druckmittels zu den Kupplungszylindern dienenden Gehäusenabe abgesetzt ist. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Die Zeichnung zeigt hierbei in Fig. I die schematische Darstellung eines z. B. für ein Kraftfahrzeug bestimmten Getriebes, in Fig. 2 eine Übersicht über- die Schaltung der einzelnen Gänge.Preferably, the second planetary gear is also through a clutch directly lockable in itself. A structurally particularly advantageous embodiment results is also characterized in that, according to the invention, designed as a hollow shaft unit Connection between the ring gear of the first planetary gear and the sun gear of the second planetary gear drive at the same time the cylinder for the clutch piston of the, Form clutches arranged in the planetary gears, the unit with its outer, preferably serving as drums for the brake parts, the planetary gear encloses and in its middle part runs a small diameter within one z. B. for supplying the pressure medium to the clutch cylinders serving housing hub is discontinued. Other features and advantages of the invention are as follows Refer to the description of an exemplary embodiment. The drawing shows in Fig. I the schematic representation of a z. B. intended for a motor vehicle Transmission, in Fig. 2 an overview of the shifting of the individual gears.

In Fig. I ist a die antreibende Welle, z. B. die Motorkurbelwelle, b eine durchgehende Getriebehauptwelle und c die Abtriebswelle des Getriebes. Ferner ist mit g das z. B. mit dem Motor verflanschte Getriebegehäuse bezeichnet.In Fig. I, a is the driving shaft, e.g. B. the engine crankshaft, b a continuous main transmission shaft and c the output shaft of the transmission. Further is the z with g B. designated with the engine flanged gear housing.

Mit der Welle a ist der Kupplungsträger a1 und der Primärteil hl des hydraulischen Wandlers H verbunden.. Von dem Primärteil h1 wird :gleichzeitig eine Zahnradpumpe z für die Lieferung der Schalt- bzw. Schmierflüssigkeit angetrieben. Die Leitschaufeln h3 sind mit dem Gehäuse g über einen Freilauf f, gegebenenfalls einstellbar verbunden. Der Sekundärteil h2 des hydraulischen Wandlers H steht durch eine die Innenwelle b umschließende Hohlwelle d1 mit dem Sonnenrad s1 des. Planetengetriebes p1 in fester Verbindung.With the shaft a is the clutch carrier a1 and the primary part hl des hydraulic converter H connected .. From the primary part h1: at the same time one Gear pump z driven for the delivery of the switching or lubricating fluid. The guide vanes h3 are connected to the housing g via a freewheel f, if necessary adjustable connected. The secondary part h2 of the hydraulic converter H is through a hollow shaft d1 surrounding the inner shaft b with the sun gear s1 of the planetary gear p1 in permanent connection.

Die Planetenräder p1 des Planetengetriebes P1 sind auf dem Träger t1 gelagert, welcher auf der Welle b fest aufgesetzt ist und durch eine z. B. als Klinkengesperre ausgebildete Bremse B3 feststellbar ist. Die Welle b ist ferner durch den Kupplungsteil h1 der Direktkupplung K1 unmittelbar mit der Antriebswelle a kuppelbar.The planet gears p1 of the planetary gear P1 are on the carrier t1 stored, which is firmly placed on the shaft b and by a z. B. as Ratchet trained brake B3 is lockable. The wave b is also through the coupling part h1 of the direct coupling K1 directly to the drive shaft a detachable.

Das Ringrad r1 des Planetengetriebes P1 ist durch eine Bremse B1 abbremsbar und als Hohlwelle oder Zylinder d3 ausgebildet, -welcher auf einer Gehäusenabe g1 gelagert ist und durch eine hydraulisch durch den Kolben q3 betätigte Kupplung K3 mit einer Hohlwelle d2 kuppelbar ist. Letztere ist wieder mit einer als Zylinder für den Kolben q2 ausgebildeten Hohlwelle d4 verbunden, die ihrerseits mit dem Sonnenrad s2 des Planetengetriebes P2 fest verbunden und durch eine Bremse B2 gegen das Gehäuse abbremsbar ist. Das andere Zentralrad des Planetengetriebes P2, nämlich das Ringrad r2, steht einerseits mit der Innenwelle b in fester Verbindung und kann durch die Kupplung K2 hydraulisch mit der Hohlwelle d2 bzw. dem Sonnenrad s2 gekuppelt werden. Die Planetenräder p2 des Planetengetriebes P2 sind auf einem Träger t2 gelagert, der auf der Abtriebswelle c fest angeordnet ist..The ring gear r1 of the planetary gear P1 can be braked by a brake B1 and designed as a hollow shaft or cylinder d3, -which on a housing hub g1 is mounted and by a hydraulically operated by the piston q3 clutch K3 can be coupled to a hollow shaft d2. The latter is again with a cylinder for the piston q2 formed hollow shaft d4, which in turn is connected to the sun gear S2 of the planetary gear P2 firmly connected and by a brake B2 against the housing can be braked. The other central gear of the planetary gear P2, namely the ring gear r2, is on the one hand with the inner shaft b in a fixed connection and can through the Clutch K2 can be hydraulically coupled to the hollow shaft d2 or the sun gear s2. The planet gears p2 of the planetary gear P2 are mounted on a carrier t2, which is fixed on the output shaft c ..

Die Schaltung der einzelnen Gänge. ist aus der Schalttafel Fig. 2 zu entnehmen. Im I . Gang sind (durch das Zeichen + angedeutet) die Bremsen BI und B2 angezogen, während die Kupplungen K1, K, und K3 sowie die Bremse B3 (durch das Zeichen -angedeutet) ausgerückt sind. r1 im z. Planetengetriebe und s2 im 2. Planetengetriebe sind daher festgebremst, wodurch sich eine doppelte Übersetzung ins Langsame unter Vorschaltung des hydraulischen Wandlers H ergibt.The shifting of the individual gears. is from the control panel Fig. 2 refer to. In the I. 2nd gear are the brakes BI and (indicated by the + sign) B2 is tightened, while the clutches K1, K, and K3 as well as the brake B3 (through the Sign - indicated) are indented. r1 in z. Planetary gear and s2 in the 2nd planetary gear are therefore braked, which means that a double gear ratio slows down Upstream connection of the hydraulic converter H results.

Zur Einschaltung des 2. Ganges wird die Bremse B2 aus- und die Kupplung K2 eingerückt. Das Planetengetriebe P1 übersetzt daher wie im i. Gang ins Langsame, während das Planetengetriebe P2 eine direkte Übersetzung vermittelt. Der Antrieb erfolgt hierbei ebenfalls über den hydraulischen Wandler H.To engage 2nd gear, brake B2 is disengaged and the clutch is disengaged K2 indented. The planetary gear P1 therefore translates as in i. Slow down while the planetary gear P2 provides a direct translation. The drive also takes place via the hydraulic converter H.

Zur Umschaltung auf den 3. Gang werden die Bremse BI und die Kupplung K2 ausgerückt und die Bremse B2 sowie die Direktkupplung K1 eingerückt. Der hydraulische Wandler H wird infolgedessen aus dem Antrieb ausgeschaltet und statt dessen der Antrieb unter Umgehung des Wandlers in direkter Kupplung der Wellen a und b :auf das 2. Planeten-Betriebe P2 übertragen. Das I Planetengetriebe P1 läuft hierbei leer mit. Im 3. Gang übersetzt hierbei das Planetengetriebe P2 ins Langsame während im 4 . Gang nach Ausrücken der Bremse B2 und nach Einrücken der Kupplung K2 ein direkter Antrieb von der Welle a über diel Welle b zur Welle c mittels der Direktkupplung K1 und dem in sich gesperrten Planetengetriebe P2 erzielt wird.To switch to 3rd gear, brake BI and clutch K2 are disengaged and brake B2 and direct clutch K1 are engaged. As a result, the hydraulic converter H is switched off from the drive and instead the drive is transferred to the 2nd planetary gear unit P2, bypassing the converter in direct coupling of shafts a and b. The I planetary gear P1 runs along idle. In 3rd gear, the planetary gear P2 translates to slow speed while in 4th gear. Gear after disengaging the brake B2 and engaging the clutch K2 a direct drive from the shaft a via the shaft b to the shaft c by means of the direct clutch K1 and the self-locking planetary gear P2 is achieved.

Zur Erzielung des Rückwärtsganb s wird erst die Bremse B3 und dann die Kupplung K3 eingerückt, wodurch der Planetenträger t1 des ersten Planeten-Betriebes festgebremst und das Ringrad y1 des z. Planetengetriebes mit dem Sonnenrad s2 des 2. Planetengetriebes fest verbunden wird. Da das Ringrad y2 des 2. Planetengetriebes über die Welle b mit dem Planetenträger t1 des r. Planetengrtriebes in fester Verbindung steht, wird auch dieses Ringrad mit Bezug auf das Gehäuse festgebremst. Der Antrieb erfolgt in diesem Fall über den hydraulischen Wandler H auf das Sonnenrad s1 des I . Planetengetriebes, wo der Antrieb durch die Planetenräder p1 eine Umkehrung und eine Übersetzung ins Langsame erfährt und hierauf von rl über K3, d2 und d4 auf s2 des 2. Planetengetriebes übertragen wird. Die auf dem festgebremsten Ringrad v2 ablaufenden Planetenräder p2 übersetzten nochmals ins Langsame, so daß die Abtriebswelle c mit einer Gesamtübersetzung ebenfalls ins Langsame in: umgekehrter Drehrichtung umläuft.To achieve the reverse gear, first brake B3 and then the clutch K3 is engaged, whereby the planet carrier t1 of the first planetary mode braked and the ring gear y1 of the z. Planetary gear with the sun gear s2 des 2. Planetary gear is firmly connected. Since the ring gear y2 of the 2nd planetary gear via the shaft b with the planet carrier t1 of the r. Planetary gear in is firmly connected, this ring gear is also braked with respect to the housing. In this case, the drive takes place via the hydraulic converter H on the sun gear s1 of the I. Planetary gear, where the drive through the planet gears p1 is reversed and experiences a translation into slow speed and then from rl to K3, d2 and d4 is transferred to s2 of the 2nd planetary gear. The one on the locked ring gear v2 running planet gears p2 again translated into slow speed, so that the output shaft c with an overall gear ratio also to the slow speed in: reverse direction of rotation running around.

Die Sonnenräder s1, s2, die Planetenräder p1, p2 und die Ringräder r1, r2 der Planetengetriebe P1 bzw. P2 können hierbei untereinander austauschbar gleich gestaltet werden. Wenn iIII das Übersetzungsverhältnis des 2. Planetengetriebes bei festgehaltener 2 Sonne s2 ist und die Beziehung @i ) = z + i @II IZI erfüllt, d. h. i III @ o,618 ist, ergibt eine solche Getriebeausbildung ohne weiteres eine Gangabstufung, welche rein geometrisch ist. Weiter ist dann auch der Rückwärtsgang gleich dem I . Gang. Jedoch sind auch außerhalb dieses speziellen Falls beliebig viele andere Übersetzungsverhältnisse möglich, bei denen ebenfalls der I. Gang und der Rückwärtsgang gleich abgestuft sind. Der erwähnte Sonderfall rein geometrischer Stufung hat den Vorteil, daß im gesamten Getriebe nur drei verschiedene Verzahnungen vorhanden zu sein brauchen, was wesentliche Vorteile für die Herstellung und Lagerhaltung bringt. Immer kommt man aber bei Verwendung von zwei Planetenrädern pro Planetengetriebe mit insgesamt acht verzahnten Rädern aus. Die Kupplungen K2 und K3 sowie gegebenenfalls auch die Kupplung K1 bzw. die Bremsen B1 und B2 werden zweckmäßig hydraulisch betätigt. Die Zuleitung zu den Kolben q2 bzw. q3 der Kupplungen K2 bzw. K3 kann hierbei durch die Gehäusenabe g1 erfolgen.The sun gears s1, s2, the planet gears p1, p2 and the ring gears r1, r2 of the planetary gears P1 and P2 can be interchangeable with one another be designed the same. If iIII is the transmission ratio of the 2nd planetary gear if the 2 sun is fixed, s2 is and the relation @i) = z + i @II IZI is fulfilled, d. H. i III @ o, 618, such a transmission design easily results in one Gear graduation, which is purely geometric. The reverse gear is then also further equal to the I. Corridor. However, outside of this special case are also arbitrary many other gear ratios possible, in which the 1st gear and the reverse gear are equally graduated. The special case mentioned is purely geometrical Gradation has the advantage that there are only three different toothings in the entire transmission need to be available, which has significant advantages for production and storage brings. But you always get when using two planet gears per planetary gear with a total of eight toothed wheels. The clutches K2 and K3 as well as, if applicable Clutch K1 and brakes B1 and B2 are also expediently operated hydraulically. The supply line to the pistons q2 and q3 of the clutches K2 and K3 can pass through the housing hub g1 take place.

Die in Fig. I schematisch dargestellte Anordnung hat des weiteren den Vorteil, daß die bei Verwendung von Bandbremsen auftretenden Radialkräfte direkt auf der Gehäusenabe abgestützt werden können, so daß das Getriebe von radialen Belastungen vollkommen frei ist.The arrangement shown schematically in Fig. I also has the advantage that the radial forces occurring when using band brakes are direct can be supported on the housing hub, so that the transmission from radial loads is completely free.

Die Bremse B2 kann, vor allem deswegen als Klinke ausgebildet werden, weil der Rückwär#sgang aus dem Stillstand geschaltet wird und die eigentliche kraftschlüssige Kupplung über die Kupplung K3 erfolgt.Brake B2 can be designed as a pawl, especially for this reason, because the reverse gear is switched from standstill and the actual non-positive one Coupling takes place via clutch K3.

Gegebenenfalls kann auch der Antrieb von c aus erfolgen, derart, daß z. B. die Strömungskupplung der Welle c vorgeschaltet und die Direktkupplung zwischen c und b angeordnet ist, wobei z. B. b als Innenwelle die hohle Welle c durchsetzt, während die Welle dl den Antrieb bildet. Ferner bezieht sich die Erfindung allgemein auf solche Getriebeanordnungen, bei welchen neben einem entkuppelbaren Antriebsstrang zwischen zwei Getriebeteilen der beiden Planetengetriebe eine weitere Antriebsverbindung zwischen zwei anderen Getriebeteilen der beiden Planetengetriebe vorgesehen ist, welche neben dem dritten Getriebeteil des einen Planetengetriebes einen Antrieb vermittelt, insbesondere derart, daß in dem einen dieser beiden Antriebe eine Strömunungskupplung bzw. ein Strömungswandler angeordnet ist und beide Antriebe durch eine Direktkupplung miteinander kuppelbar sind. Das dritte Getriebeglied des zweiten Planetengetriebes dient hierbei zur Weiterleitung des Abtriebes.If necessary, the drive can also take place from c, in such a way that z. B. the fluid coupling of the shaft c upstream and the direct coupling between c and b is arranged, where z. B. b as the inner shaft penetrates the hollow shaft c, while the shaft dl forms the drive. The invention also relates generally on such gear arrangements in which in addition to a disengageable drive train a further drive connection between two gear parts of the two planetary gears is provided between two other gear parts of the two planetary gears, which, in addition to the third gear part of the one planetary gear, has a drive mediated, in particular in such a way that a flow coupling in one of these two drives or a flow converter is arranged and both drives by a direct clutch are coupled to each other. The third gear member of the second planetary gear serves to forward the output.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Gearbox with two planetary gears connected in series, especially for motor vehicles in which the planet carrier of the first planetary gear connected to the ring gear of the second planetary gear and both braked can also be driven, a central gear of the first planetary gear with the sun gear of the second planetary gear can be coupled and the second central gear of the first Planetary operation, preferably via a flow converter, and the planet carrier of the second planetary gear are connected to the output, characterized in that that the ring gear (r1) of the first planetary gear (P1) with the sun gear (s2) of the second planetary gear (P2) by an engaging and disengaging double-acting Coupling (K3) can be coupled.

2. Transmission according to claim I, characterized in that that the second planetary gear (P2) through a clutch (K2) directly in itself is lockable.

3. Transmission according to claims I and 2, in which the by a clutch manufacturable connecting strand between the ring gear of the first planetary gear and the sun gear of the second planetary gear is formed by a hollow shaft unit is, characterized in that the hollow shaft assembly is simultaneously the cylinder for the clutch piston (93, 92) of the angeord- in the planetary gears. Neten couplings (K3, K2) forms, with its outer ones, serving as drums for the brakes (B1, B2) Divide (d3, d4) the planetary gear (P1, P2) encloses and in its middle Part (d2) to a small diameter within a z. B. for supplying the pressure medium to the clutch cylinders serving housing hub (g1) is offset.

4. Transmission according to claims i to 3, characterized in that the the planet carrier (t1) of the first planetary gear (P1) braking the brake (B3) is designed as a ratchet lock. References: French Patent No. 966238; British Patent No. 458 591; U.S. Patent No. 2,572,007.