DE2918924A1 - Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Getriebe.

Die Entwicklung von automatischen* Getrieben oder Gangschaltungen für Vorderradantriebe umfaßt verschiedene Planetengetriebe, die normalerweise mit einem Abtriebsbauteil zwischen dem Räderwerk und dem Motor versehen sind und eine Anzahl von Bremsbelägen oder Bremselementen für die Vorwärtsgänge umfassen. Die bisher bekannten Lösungen umfassen zwei Bremsbeläge für jeden erforderlichen Gang oder jede erforderliche Übersetzung und bilden meist eine rein hydraulische Kraftübertragung, wenn ein Drehmomentwandler verwendet wird.

Die Erfindung soll die vorstehenden Schwierigkeiten lösen, wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht.

Erfindungsgemäß ist ein Getriebe oder eine Kraftübertragung mit einer Antriebswelle, einer hydrodynamischen Vorrichtung einschließlich eines von der Antriebswelle getriebenen Laufrades sowie eine mit einer Turbinenwelle verbundene Abgasturbine und mit einem Planetengetriebe mit einer Anzahl von miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenwelle an eines der Zahnräder und die Antriebswelle an ein anderes Zahnrad angekoppelt ist, daß eine Anzahl von Reibbelägen mit bestimmten Zahnrädern verbunden ist und eine Kupplung zwischen die Antriebswelle und eines der Zahnräder geschaltet ist, wodurch sich durch wahlweisen Eingriff der Reib- oder Bremsbeläge eine Anzahl von Untersetzungsverhältnissen oder Gängen wahlweise einstellen läßt, und ein direkter Gang kann durch Schaltung der Kupplung alleine erreicht werden.

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Diese Auslegung kann die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten überwinden und bietet eine einfache und kompakte Gangschaltung durch eine direkte Kraftübertragung vom Motor zum Getriebe sowie eine hydraulische Kraftübertragung vom Motor über einen hydraulischen Drehmomentwandler zum Getriebe, wodurch ein erheblicher Anteil der Antriebskraft von der direkten mechanischen Kraftübertragung übernommen wird, um ein wirksames Triebwerk zu bilden. Durch die Verwendung einer geteilten Kraftübertragung sowie aufgrund der Tatsache, daß der Direktantrieb über beide Kraftübertragungswege möglich ist, ergibt sich außerdem ein vereinfachtes Getriebe, bei welchem nur ein Reibteil für jeden Gang erforderlich ist. Die Einfachheit des Getriebes ermöglicht eine leichte Steuerung durch hydraulische oder elektronische Vorrichtungen.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Schema-Zeichnung der Antriebsseite vom Mo

tor her eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Getriebes.

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine praktische Ausfüh

rung des erfindungsgemäßen Getriebes.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Getriebe 10 für Vorderradantriebe gezeigt. Die Hauptbauteile des Getriebes sind: ein von einem Motor 14 angetriebener hydraulischer Drehmomentwandler 12, ein Gehäuse 18, eine Direktgangkupplung 20, eine Getriebebremse 22 mit niedrigem Übersetzungsverhältnis, eine Getriebebremse 24 für den mittleren Gang und eine Rückwärtsgangbremse 26.

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Der Motor 14 treibt eine Motorwelle 28 an. Diese treibt ihrerseits ein Laufrad 30 des hydraulischen Drehmomentwandlers 12 an. In Fig. 1 ist dieser schematisch dargestellt und umfaßt das von der Motorwelle 28 angetriebene Laufrad 30, eine Turbine 32 sowie ein Leitrad oder einen Stator 34. Die Turbine 32 treibt eine Turbinenwelle 36 an. Der hydraulische Drehmomentwandler 12 ist von herkömmlicher Bauart, beispielsweise nach dem US-Patent 3 859 872 ausgelegt.

Das Planetengetriebe 16 umfaßt ein erstes Sonnenrad 40, ein zweites Sonnenrad 42, ein erstes Hohlrad 44, ein zweites Hohlrad 46 sowie einen Planetenradträger 48, welcher zwei miteinander in Eingriff stehende Planetenradsätze trägt. Der erste Planetenradsatz umfaßt verhältnismäßig schmale Zahnräder 50 von großem Durchmesser, und der zweite Planetenradsatz umfaßt verhältnismäßig breite Zahnräder 52 von kleinerem Durchmesser. Die Zahnräder 50 und 52 greifen ineinander. Außerdem stehen die Planetenräder 52 mit dem Sonnenrad 40 und dem Hohlrad 44 in Eingriff, während die Planetenräder 50 in das Sonnenrad 42 und das Hohlrad 46 eingreifen.

Die Direktgangkupplung 20 umfaßt ein schalenförmiges Kupplungsgehäuse aus Blech 70 mit einer axialen Innenwand 72 und einer axialen Außenwand 74. Ein röhrenförmiger Achsstumpf 75 ist kraftschlüssig mit der Motorwelle 28 und dem Kupplungsgehäuse 70 verbunden, wodurch das Kupplungsgehäue 70 durch die Motorwelle 28 angetrieben wird. Ein Blechkolben 76 ist zwischen den eine Strömungsmittelkammer 78 bildenden Wänden 72 und 74 montiert. Die Wand 74 umfaßt Kei!verbindungen 80, die mit einer Anzahl von Kupplungsscheiben 82 verkeilt sind, wobei ein Kupplungsflansch 84 mit Keilen oder einem Zahnwellenprofil 86 versehen ist, die mit einer Reihe von zwischen

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den Kupplungsscheiben 82 liegenden Kupplungsscheiben 88 verbunden sind. Eine Tellerfeder 90 ist zwischen dem Kolben 76 und den Scheiben 82,88 montiert, und dient als Kupplungs- oder Einrastteil, um die Kupplung in Abhängigkeit von einer Axialbewegung des Kolbens 76 nach rechts (bei Draufsicht auf die Zeichnung) einzurücken.

Der Kupplungsflansch 84 ist beispielsweise an einer sich radial erstreckenden Trommel 100 angeschweißt, die mit dem Sonnenrad 42 kraftschlüssig verbunden ist und einen äußeren Axialflansch 102 besitzt. Dieser weist eine Keilverzahnung 104 auf, die mit einer Reihe von Bremsscheiben 106 im Eingriff stehen. Zwischen den Bremsscheiben 106 ist eine Reihe von Bremsscheiben 108 angeordnet, die von Innenkei!verbindungen 110 aufgenommen werden, die im Gehäuse 18 ausgeformt sind. Ein ringförmiger Kolben 112 aus Blech läßt die Bremsscheiben 108 und 106 ineinandergreifen, wodurch das Sonnenrad 42 stationär bleibt. Der Kolben 112 weist eine an ihm befestigte ringförmige Dichtung 114 auf, welche im Gehäuse eine Strömungsmittelkammer 116 bildet, durch welche der Kolben 112 nach rechts in Eingriff mit der Bremse 2 4 bewegt werden kann. Eine Reihe von Rückholspiralfedern 118 steht im Eingriff mit dem Kqlben 112.

Die Rückwärtsgangbremse 26 umfaßt eine Anzahl von mit Keilen oder Zahnwellenprofilen 110 im Gehäuse 18 verbundene Bremsscheiben 120. Zwischen diesen Scheiben 120 ist eine Anzahl von Scheiben 122 angeordnet, die mit dem Außendurchmesser des Hohlrades 46 verkeilt sind. Ein Kupplungskolben 124 aus Blech ist für eine Linksbewegung (bei Draufsicht auf die Zeichnung) ausgelegt, um mit den Bremsscheiben 120 und 122 in Eingriff zu kommen, wodurch das Hohlrad 46 stationär gehalten wird. Der Kolben 124 umfaßt eine eine Strömungs-

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mi ttelkaitimer 128 im Gehäuse 18 bildende ringförmige Dichtung 126. Für den Kolben 124 ist eine Reihe von Spiralrückholfedern 130 vorgesehen.

Die Getriebebremse 22 für den niederen Gang umfaßt einen Flansch 140, der an einem sich radial erstreckenden Träger 142 des Hohlrades 44 befestigt ist und mit sich axial erstreckenden Keilen bestückt ist. Das Gehäuse 18 umfaßt einen sich axial erstreckenden Teil 146, der die Kammer für den Bremskolben 124 bildet und mit Innenkeilen 148 für die Bremse 22 versehen ist. An den Keilen 148 ist eine Anzahl von Bremsscheiben 150 befestigt, die zwischen einer Anzahl von Bremsscheiben 152 angeordnet sind, welche mit den Keilen 144 verbunden sind. Ein ringförmiger Kolben 154 greift über ein Einrückglied 156 in die Bremsscheiben 150 und 152 ein, um mit der Bremse 22 in Eingriff zu kommen. Der ringförmige Kolben 154 bildet eine Strömungsmittelkammer 160 im Gehäuse 18, durch welche der Kolben nach links zum Eingriff in die Bremse 22 bewegt werden kann. Eine Reihe von Rückholspiralfedern 162 ist für den Kolben 154 vorgesehen, um ihn bei Freigabe der Bremse 22 in seine Ruhestellung zurückzuführen.

Der Planetenradträger 48 ist mit einer röhrenförmigen Abtriebswelle 170 verbunden, an welcher ein Abtriebskettenrad 172 montiert ist, welche ein nicht gezeigtes Fahrzeugdifferential über eine Kette 174 antreibt. Somit erfolgt der Abtrieb vom Getriebe 16 auf die Welle 170 und das Kettenrad 172 vom Träger 48.

Die vorstehend beschriebene übersetzung oder Getriebeeinrichtung wird mit drei Vorwärtsgangen und einem Rückwärtsgang über den wahl-

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weisen Eingriff der beschriebenen Bremsscheiben oder Reibelemente betrieben. Für jeden Gang ist nur eine Bremsscheibe oder ein Reibelement erforderlich. Eine hydraulische Steuerung, die kein Teil der Erfindung ist, würde als Druckversorgung dienen, um die Bremsscheiben in programmierter Folge in Eingriff zu bringen, damit die Gänge zu den richtigen Zeitpunkten schalten, wie es auf dem Gebiet der automatischen Getriebe üblich ist.

Der erste Gang wird durch den Eingriff der Bremse 22 geschaltet. Ist die Bremse 22 angezogen, so bleibt das Hohlrad 44 stationär, und die durch das Laufrad 30 angetriebene Turbine 32 treibt die das Sonnenrad 40 antreibende Welle 36. Wirkt am Sonnenrad 40 ein Antriebsmoment und bleibt das Hohlrad 44 stationär, so ergibt sich eine einfache Planetenuntersetzung, welche den Träger 48 in Vorwärtsrichtung mit untersetztem Verhältnis antreibt.

Der zweite Gang ergibt sich durch Anziehen der Bremse 24 und Lösen der Bremse 22. Bei angezogener Bremse 24 bleibt das Sonnenrad 42 stationär, und da noch immer ein Antriebsmoment auf das Sonnenrad 40 wirkt, ergibt sich ein Vorwärtsantrieb des Trägers 48, jedoch mit einer kleiner Untersetzung als bei stationär bleibendem Hohlrad 44.

Der dritte Gang wird durch Lösen der Bremse 24 und Eingriff der Kupplung 20 geschaltet. Wie erwähnt, wird die Welle 28 durch den Motor direkt angetrieben, und bei eingerückter Kupplung 20 ist die Welle 28 mit dem Antriebssonnenrad 42 verbunden. Wenn das Sonnenrad 42 direkt durch den Motor und das Sonnenrad 40 über den Drehmomentwandler 12 durch den Motor angetrieben wird, werden beide

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Sonnenräder 40,42 mit im wesentlichen der gleichen Drehzahl angetrieben, wobei der Planetenradsatz 16 arretiert wird und eine übersetzung von nahezu 1:1 abgibt. Wie allgemein bekannt ist, tritt im hydraulischen Drehmomentwandler 12 ein gewisser Schlupf auf. Dieser Schlupf ist jedoch minimal, und der Unterschied der Drehzahlen zwischen den Sonnenrädern 40 und 42 ist nicht so groß, daß die Übersetzung von 1:1 erheblich verändert wird, die sich ergibt, wenn die beiden Sonnenräder mit derselben Drehzahl angetrieben werden.

Der dritte und Endgang ist bei dem erfindungsgemäßen einmaligen Planetengetriebe dadurch von großem Vorteil, daß ein doppelter Kraftübertragungsweg geboten wird, bei welchem beispielsweise 60 % der Antriebskraft über den hydraulischen Drehmomentwandler und 40 % über den mechanischen Weg des Motors laufen, wodurch der normale Leistungsverlust bei einem automatischen Getriebe mit einem hydraulischen Drehmomentwandler (infolge von Schlupf) so gering wie möglich gehalten und erheblich verringert wird.

Der Rückwärtsgang wird durch Anziehen der Bremse 26 geschaltet. Bei angezogener Bremse 26 ist das Hohlrad 46 stationär, wobei das Sonnenrad 40 infolge der ineinandergreifenden Planetenräder 52 und 50 vorwärts angetrieben wird und der Träger 48 mit einem Untersetzungsverhältnis rückwärts getrieben wird, wodurch sich der Rückwärtsgang ergibt.

Erfindungsgemäß wurde ein einzigartiges Planetengetriebe geschaffen, welches einen hydraulischen Drehmomentwandler verwendet, dessen Verluste mit Hilfe eines geteilten Kraftübertragungsweges verringert werden, wobei dieser geteilte Kraftübertragungsweg es außerdem er-

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möglicht, mit einem Minimum an Bremsbelägen auszukommen, um drei Vorwärts- und einen Rückwärtsgang zu erhalten.

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L e e r s e i t e

Claims (2)

1. Patentansprüche

   M. j Getriebe mit einer Antriebswelle, einer hydrodynamischen Vorrichtung mit einem von der Antriebswelle angetriebenen Laufrad sowie einer an eine Turbinenwelle gekoppelte Ausgangsturbine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Planetenrädersatz (T6)mit einer Anzahl von ineinandergreifenden Planetenrädern (40,42,44,46,48, 50,52) versehen ist, daß die Turbinenwelle (36) mit einem Sonnenrad (40) und die Antriebswelle (28) mit dem anderen Sonnenrad (42) verbunden ist, ferner dadurch, daß eine Anzahl von Bremsbelägen (20,22,24,26) mit bestimmten Planetenrädern verbunden ist und, daß eine Kupplung (20) zwischen die Antriebswelle (28) und das andere Sonnenrad (42) geschaltet ist, wodurch sich durch wahlweises Einrücken der Bremsbeläge eine Anzahl von Gangschaltungen ergibt und schließlich dadurch, daß ein Einrücken der Kupplung alleine die Einschaltung eines Direktganges bewirkt.

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2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrodynamische Vorrichtung (12) einen hydraulischen Drehmomentwandler umfaßt.

   3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradsatz (16) zwei Sonnenräder (40,42), zwei Hohlräder (44,46) und zwei Sätze von ineinandergreifenden Planetenrädern (50,52) umfaßt, die von einem Planetenradträger (48) getragen werden, sowie dadurch, daß bei eingerückter Kupplung (20) die Turbinenwelle (36) an das eine Sonnenrad (40) und die Antriebswelle (28) an das andere Sonnenrad (42) angekuppelt ist.

   4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Träger (48) verbundenes Abtriebsrad (172) vorgesehen ist, sowie dadurch, daß das Abtriebsrad (172) zwischen dem Planetenradsatz (16) und dem hydraulischen Drehmomentwandler (12) angeordnet ist.

   5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrodynamische Vorrichtung einen hydraulischen Drehmomentwandler (12) mit einem von der Antriebswelle (28) angetriebenen Laufrad (30) umfaßt sowie eine mit einer Turbinenwelle (36) verbundene Abtriebsturbine (32), ferner dadurch, daß ein Planetenradsatζ (16) eine Anzahl von ineinandergreifenden Rädern (40,42,44,46, 50,52) aufweist, daß die Turbine (32) und die Antriebswelle (28) je an eines der Planetensatzräder angekuppelt sind, weiter dadurch, daß eine Anzahl von Bremsbelägen (22,24,26) mit bestimmten Planetensatzrädern verbunden sind und, daß eine Kupplung (20) zwischen die Antriebswelle (28) und eines der Planetensatz-

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   räder (40) geschaltet ist, wodurch sich durch wahlweises Einrükken der Bremsbeläge eine Anzahl von Gängen ergibt und schließlich dadurch,- daß durch Einrücken der Kupplung alleine ein Direktgang geschaltet wird.

   6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradsatz (16) zwei Sonnenräder (40,42), zwei Hohlräder (44, 46) umfaßt, ferner dadurch, daß auf einem Planetenradträger (48) zwei Sätze von ineinandergreifenden Planetenrädern (50,52) drehbar gelagert sind, sodann dadurch, daß eine Kupplung (20) eingerückt wird, um die Antriebswelle (28) an das eine Sonnenrad (42) und die Turbinenwelle (36) an das andere Sonnenrad (40) anzukuppeln.

   7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bremse (22) mit einem Hohlrad (44) verbunden ist und ein erstes Untersetzungsverhältnis liefert, daß eine zweite Bremse (24) für ein Sonnenrad (42) vorgesehen ist, und ein zweites oder mittleres Untersetzungsverhältnis liefert und schließlich dadurch, daß eine Kupplung (20) ein drittes oder direktes Untersetzungsverhältnis ergibt.

   8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsen (22,24) Mehrfachbremsscheiben (150,152,106,108) umfassen.

   9. Getriebe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsrad (172) an den Träger (48) angekuppelt ist.

   10.Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das An-

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   triebsrad (172) zwischen dem Planetenradsatz (16) und dem Drehmomentwandler (12) angeordnet ist.

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