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Planetenrädergetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf Planetenrädergetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
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Es sind bereits Planetenrädergetriebe bekannt, die aus zwei Planetenrädersätzen
bestehen, von denen zwei Teile durch eine Welle fest miteinander verbunden sind
und von denen entweder Teile des gleichen Planetenrädersatzes oder Teile der beiden
Planetenrädersätze durch Reibungskupplungen miteinander kuppelbar oder durch Bremsen
gegen das feste Gehäuse verstellbar sind.
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Gegenüber diesen bekannten Getrieben besteht die Erfindung in der
Hauptsache darin, daß die Planetenräderträger fest miteinander verbunden sind, das
Sonnenrad des zweiten. Planetenrädersatzes mit dem Ringrad des ersten Planetenrädersatzes
durch eine erste Reibungskupplung kuppelbar und bzw. oder durch eine erste Bremse
abbremsbar ist und ein Sonnenrad des ersten Planetenrädersatzes durch eine zweite
Bremse feststellbar ist, wobei ein Sonnenrad eines der Planetenrädersätze mit einem
weiteren Teil des gleichen Planetenrädersatzes durch eine zweite Reibungskupplung
kuppelbar ist.
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Durch das erfindungsgemäße Planetenrädergetriebe wird der Vorteil
erzielt, daß beim Übergang von einem auf einen anderen Gang immer nur eine Kupplung
aus- und eine Bremse eingeschaltet wird oder umgekehrt. Außerdem wird gegenüber
den bekannten Getrieben bei gleicher Gangzahl eine Reibungskupplung weniger benötigt,
und es sind keine Freilaufkupplungen notwendig, wodurch eine wesentlich einfachere
Schaltung erreicht wird.
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Nachstehend ist die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine Ansicht im Längsschnitt durch das Getriebe gemäß
der Erfindung, wobei der Zahnradgetriebeteil mit einem hydraulischen Strömungsgetriebe
in Reihe geschaltet ist, Fig 2 eine schematische Darstellung des Zahnradgetriebeteils
des in Fig.1 gezeigten Getriebes, der dem hydraulischen Strömungsgetriebe nachgeschaltet
ist, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Abänderungsform des in Fig. 1 gezeigten
Getriebes, wobei zwischen bestimmten Teilen des Zahnradgetriebeteils und der Getriebeantriebswelle
eine Kupplung vorgesehen ist, so daß das hydraulische Strömungsgetriebe umgangen
werden kann, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren abgeänderten Form
des in Fig. 1 gezeigten Getriebes, bei der eine Flüssigkeitskupplung statt eines
hydraulischen Strömungsgetriebes vorgesehen ist und die so ausgebildet ist, daß
die Flüssigkeitskupplung mit mindestens einem Teil der von der Antriebswelle gelieferten
Leistung umgangen werden kann, und Fig. 5 eine der Fig. 2 ähnliche schematische
Darstellung des dem Strömungsgetriebe nachgeschalteten Getriebeteils, der eine Abänderungsform
des in Fig. 1 und 2 gezeigten Getriebes darstelllt.
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Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Getriebe besitzt eine Antriebswelle
10, eine Zwischenwelle 11, eine zweite Zwischenwelle 12 und eine getriebene Welle
13. Die Wellen sind gleichachsig angeordnet, wobei die Antriebswelle 10 durch den
nichtgezeigten Fahrzeugmotor angetrieben wird, während die Abtriebswelle 13 über
geeignete Mittel die Fahrbahnräder des nicht gezeigten Fahrzeuges antreibt. Das
Getriebe weist ferner ein allgemein mit 14 bezeichnetes Strömungsgetriebe, einen
ersten Doppelritzel-Planetenrädersatz 15, eine Reibungskupplung 16, eine Reibungskupplung
17, eine Reibungsbremse 18, eine Reibungskupplung 19, einen zweiten Doppelritzel-Planetenrädersatz
20 und eine Reibungsbremse 21 auf.
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Das hydraulische Strömungsgetriebe 14 wird durch ein beschaufeltes
Pumpenrad 22, das von der Antriebswelle 10 angetrieben wird, ein beschaufeltes Turbinenrad
23, das auf der Zwischenwelle 11 fest ist, und durch ein beschaufeltes festes Leitrad
24 gehild.et. Das Strömungsgetriebe ist in an sich bekannter Weise so konstruiert,
daß sich die Schaufeln der Elemente 22,
23 und 24 in einem gemeinsamen
Kreislauf befinden, so daß, wenn das Pumpenrad 22 angetrieben wird, das Turbinenrad
23 durch die Flüssigkeit angetrieben wird, die durch die Drehung des Pumpenrades
in Umlauf versetzt wird, wobei das Leitrad 24 zur Veränderung der Strömungsrichtung
der Flüssigkeit dient, so daß das Turbinenrad mit einem größeren Drehmoment angetrieben
wird, als dem Pumpenrad 22 mitgeteilt wird.
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Zwischen dem Leitrad 24 und einer hülsenförmigen Verlängerung
26 des Getriebegehäuses 27 ist eine Frei-Iaufbremse 25 von an sich bekannter
Konstruktion angeordnet. Die Bremse 25 kann eine Vielzahl kippbarer Spreizkörper
25 a aufweisen, die zwischen dem inneren Laufring 25 b und dem äußeren Laufring
25 c verkeilt werden können. Die Bremse 25 ist so angeordnet, daß sie eine Drehung
des Leitrades 24 in einer Drehrichtung verhindert, die der der Antriebswelle 10
entgegengesetzt ist.
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Bei Strömungsgetrieben dieser Art erfährt, wenn die Drehung des Turbinenrades
über eine bestimmte Drehzahl ansteigt, die Rückwirkung der Flüssigkeit auf das Leitrad
bekanntlich eine Umkehrung, so daß das Bestreben besteht, das Leitrad in der Vorwärtsrichtung
anzutreiben, und die Freilaufbremse gelöst wird. Das Strömungsgetriebe 14 wirkt
sodann als einfache Flüssigkeitskupplung, durch die das Turbinenrad 23 ohne erhöhtes
Drehmoment angetrieben wird.
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Der Doppelritzel-Planetenrädersatz 15 besteht aus einem auf der Welle
11 ausgebildeten Sonnenrad 28, einem auf einer Hülse 30, die konzentrisch zur Welle
11 und relativ zu dieser drehbar angeordnet ist, ausgebildeten Sonnenrad 29, kämmenden
langen und kurzen Planetenrädern 31 und 32, einem Planetenradträger 33, der zur
drehbaren Lagerung der Planetenräder dient und bei 34 mit der Welle 12 verkeilt
ist, und einem Ringrad 35. Die langen Planetenräder 33 stehen mit einem Sonnenrad
28 und mit dem Ringrad 35 im Eingriff, während die kurzen Planetenräder 32 mit dem
Sonnenrad 29 kämmen.
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Die Reibungsbremse 16 besteht aus einer hohlen Trommel 26, die auf
der Hülse 30 befestigt ist, und einem biegsamen Bremsband 37, das durch geeignete
Mittel, beispielsweise durch einen nicht gezeigten hydraulisch betätigten Servomotor,
in Reibungsangriff an der Trommel 36 gebracht werden kann.
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Die Reibungskupplung 17 besteht aus einer Anzahl Kupplungsplatten
38 und mehreren wechselweise zwischen diesen angeordneten Reibscheiben 39, von denen
jede mit einem geeigneten Reibbelag versehen ist. Die Kupplungsplatten 38 sind mit
dem Innern der hohlen Trommel 36 verkeilt, während die Reibscheiben
39 mit dem Planetenradträger 33 des Planetenradsatzes 15 verkeilt sind. Innerhalb
der Trommel 36 ist eine Abstützplatte 40 befestigt und innerhalb des Trommelhohlraumes
42 auf der anderen Seite der Scheiben 38 und 39 ein ringförmiger Kolben 41 gleitbar
angeordnet. Der Kolben 41 dient dazu, die Scheiben 38 gegeneinander in Reibungseingriff
zwischen sich selbst und der Abstützplatte 40 zusammenzudrücken, wenn dem Hohlraum
42 Druckflüssigkeit zugeführt wird. An der Hülse 30 ist ein Federhaltering 43 befestigt,
und zwischen dem Kolben 41 und dem Federhaltering 43 ist eine Schraubenfeder 44
angeordnet, durch die der Kolben 41 in der Kupplungseinrückstellung gehalten wird,
wenn dem Hohlraum 42 keine Druckflüssigkeit mehr zugeführt wird.
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Die Reibungsbremse 18 weist eine hohle Bremstrommel 45 auf, die bei
46 mit einer Hohlwelle 47 verkeilt ist, welche konzentrisch zur Welle 12 und relativ
zu dieser drehbar angeordnet ist, und ein biegsames Bremsband 48; das durch geeignete
an sich bekannte Mittel, beispielsweise durch einen druckmittelbetätigten Servomotor,
in Reibungsangriff an der Bremstrommel 45 gebracht werden kann.
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Die Reibungskupplung 19 weist mehrere Kupplungsplatten 49 und eine
Anzahl abwechselnd mit diesen angeordneten Reibscheiben 50 auf, von denen jede mit
einem geeigneten Reibbelag versehen ist. Die Kupplungsplatten 49 sind in der Trommel
45 verkeilt, während die Reibscheiben 50 mit dem Ringrad 35 des Planetenrädersatzes
15 verkeilt sind. In der Trommel 45 ist eine Abstützplatte 51 befestigt und ein
ringförmiger Kolben 52 in einem in der Trommel 45 ausgebildeten Hohlraum 53 auf
der anderen Seite der Scheiben 49 und 50 gleitbar angeordnet. Der Kolben 52 dient
dazu, die Scheiben 49 und 50 gegeneinander in Reibungseingriff zwischen sich und
der Abstützplatte 51 zusammenzudrücken, wenn dem Hohlraum 53 Druckflüssigkeit zugeführt
wird. An der Trommel 45 ist ein Federhaltering 45 befestigt, und zwischen dem Kolben
52 und dem Federhaltering 54 ist eine Schraubenfeder 55 angeordnet, durch die der
Kolben 52 in der Kupplungseinrückstellung gehalten wird, wenn dem Hohlraum 53 keine
Druckflüssigkeit mehr zugeführt wird.
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Der Doppelritzel-Planetenrädersatz 20 weist ein auf der Hülse 47 ausgebildetes
Sonnenrad 56 auf, kämmende Planetenräder 57 und 58, die durch einen Planetenradträger
59 drehbar gelagert sind, sowie ein Ringrad 60, das, bezogen auf die Abtriebswelle
13, feststehend ist. Die Planetenräder 57 kämmen ferner mit dem Sonnenrad 56 und
die Planetenräder 58 außerdem mit dem Ringrad 60. Ein Leistungsentnahmerad 61 ist
als Verlängerung des Planetenradträgers 59 ausgebildet und ist zu einem Hülsenteil
62 des Getriebegehäuses 27 relativ drehbar.
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Die Reibungsbremse 21 weist eine auf dem Planetenradträger 59 des
Planetenräderblocks 20 ausgebildete Bremstrommel 63 und ein biegsames Bremsband
64 auf, das an der Trommel 63 durch geeignete Betätigungsmittel, beispielsweise
durch einen nicht gezeigten druckmittelbetätigten Servomotor, in Reibungsangriff
gebracht werden kann.
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Das Getriebe vermittelt vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang.
Bei allen diesen Gängen wird die Welle 10 durch den Fahrzeugmotor angetrieben und
dessen Drehung auf die Welle 11 durch das Strömungsgetriebe 14 übertragen.
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Im Leerlauf des Getriebes sind alle Reibungsbremsen und Kupplungen
gelöst bzw. ausgerückt, so daß kein Leistungsfluß durch das Getriebe stattfindet.
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Der 1. Vorwärtsgang wird durch das Einrücken der Reibungskupplung
19 und das Anziehen der Reibungsbremse 18 vervollständigt. Die Reibungskupplung
19 verbindet das Ringrad 35 des Planetenrädersatzes 15 und das Sonnenrad 56 des
Planetenrädersatzes 20 miteinander, während die Reibungsbremse 18 das Ringrad 35
und das Sonnenrad 56 gegen Drehung festhält, so daß das Ringrad 35 als Getriebestütze
für den Planetenrädersatz 15 wirkt und das Sonnenrad 56 als Getriebestütze für den
Planetenrädersatz 20. Die Leistung fließt durch die Welle 11, das Sonnenrad28, die
Planetenräder31, den Planetenradträger 33, die Welle 12, den Planetenradträger 59,
die Planetenräder 57 und 58 und über das Ringrad 60 zur Abtriebswelle 13. Das Ringrad
60 und die Abtriebswelle 13 drehen sich in der Vorwärtsrichtung mit einer gegenüber
der der Welle 11 stark verringerten Drehzahl. Bei diesem Antrieb vermitteln der
Rädersatz
15 und der Rädersatz 20 je eine Drehzahlverringerung und eine Drehmomentvervielfachung
und sind die beiden Rädersätze in Reihe geschaltet, so daß die Gesamtdrehmomentvervielfachung
zwischen den Wellen 11 und 12 das Produkt der durch die einzelnen Rädersätze 15
und 20 erzielten Drehmomentvervielfachungen ist.
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Zur Schaltung des 2. Vorwärtsgangs wird die Reibungskupplung 19 ausgerückt
und die Reibungsbremse 16 angezogen, während die Reibungsbremse 18 angezogen bleibt.
Die Reibungsbremse 16 hält das Sonnenrad 29 gegen Drehung fest, so daß es als Getriebestütze
für den Planetenrädersatz 15 dient, während die Reibungsbremse 18 das Sonnenrad
56 des Planetenrädersatzes 20 gegen Drehung festhält, so daß das Sonnenrad 56 als
Getriebestütze für den Planetenrädersatz 20 dient. Der Leistungsfluß nimmt seinen
Weg über die Welle 11, das Sonnenrad 28, die Planetenräder 31 und 32, den Planetenradträger
33, die Welle 12, den Planetenradträger 59, die Planetenräder 57 und 58 und über
das Ringrad 60 zur Abtriebswelle 13. Das Ringrad 60 und die Abtriebswelle 13 drehen
sich in der Vorwärtsrichtung mit einer Geschwindigkeit, die gegenüber der der Welle
11 herabgesetzt ist, jedoch höher ist als die der Welle 13 im 1. Vorwärtsgang. Der
Rädersatz 20 wirkt in der gleichen Weise wie im 1. Gang und erzeugt das gleiche
Drehzahlverhältnis und die gleiche Drehmomentvervielfachung. Der Rädersatz 15 erzeugt
ein höheres Drehzahlverhältnis für den 2. Gang als für den 1. Gang, da für den 2.
Gang das Sonnenrad 29 statt das Ringrad die Getriebestütze 35 ist.
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Zur Schaltung des 3. Vorwärtsgangs wird die Bremse 16 gelöst und die
Kupplung 17 eingerückt; die Bremse 18 bleibt angezogen. Die Kupplung 17 verbindet
den Planetenradträger 33 und das Sonnenrad 29 des Planetenrädersatzes 15 miteinander,
während die Reibungsbremse 18 das Sonnenrad 56 des Planetenrädersatzes 20 gegen
Drehung festhält, so daß das Sonnenrad 56 als Getriebestütze für den Planetenrädersatz
20 dient. Der Leitungsfluß nimmt seinen Weg über die Welle 11, das Sonnenrad 28,
die Planetenräder 31 und 32, den Planetenradträger 33, die Welle 12, den Planetenradträger
59, die Planetenräder 57 und 58 und über das Ringrad 60 zur Abtriebswelle 13. Das
Ringrad 60 und die Abtriebswelle 13 drehen sich in der Vorwärtsrichtung mit einer
Geschwindigkeit, die gegenüber der der Welle 11 herabgesetzt ist, jedoch höher ist
als diejenige der Welle 13 im 1. und im 2. Vorwärtsgang. Im 3. Gang verriegelt die
Kupplung 17 den Planetenrädersatz 15, so daß alle Elemente des letzteren sich zusammen
als eine Einheit drehen und die Wellen 11 und 12 praktisch direkt miteinander verbunden
sind. Der Rädersatz 20 wirkt in der gleichen Weise wie im 1. und im 2. Vorwärtsgang,
und die Drehmomentvervielfachung zwischen den Wellen 11 und 12 ist diejenige, die
durch den Rädersatz 20 allein erzeugt wird.
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Der 4. Vorwärtsgang des Getriebes wird durch das Einrücken der Kupplung
19 und durch das Lösen der Bremse 18 bei eingerückt bleibender Kupplung 17 geschaltet.
Die Kupplung 17 verbindet den Planetenradträger 33 mit dem Sonnenrad 29 des Planetenrädersatzes
15, wodurch dieser verriegelt wird, so daß alle Elemente desselben sich als eine
Einheit drehen. Die Wellen 11 und 12 sind daher praktisch direkt miteinander verbunden.
Die Kupplung 19 verbindet das Ringrad 35 des Rädersatzes 15 mit dem Sonnenrad 56
des Planetenrädersatzes 20. Der Planetenradträger 59 ist über die Welle 12 mit dem
Planetenradträger 33 verbunden, so daß sowohl das Sonnenrad 56 als auch der Planetenradträger
59 mit Elementen des verriegelten Planetenrädersatzes 15 verbunden sind. Der Planetenrädersatz
20 ist daher in ähnlicher Weise verriegelt, so daß die Welle 12 und 13 praktisch
direkt miteinander verbunden sind. Der 4. Vorwärtsgang ist daher ein Antrieb im
Verhältnis 1 :1 zwischen den Wellen 12 und 13.
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Zur Schaltung des Rückwärtsgangs wird die Kupplung 19 eingerückt und
die Bremse 21 angezogen. Die Reibungskupplung 19 kuppelt das Ringrad 35 des Planetenrädersatzes
15 mit dem Sonnenrad 56 des Planetenrädersatzes 20. Die Reibungsbremse 21 hält den
Planetenradträger 59 des Planetenrädersatzes 20 und den Planetenradträger 33 des
Planetenrädersatzes 15, die miteinander durch die Welle 12 verbunden sind, gegen
Drehung fest, so daß die Planetenradträger beider Planetenrädersätze die Getriebestützen
der Rädersätze sind. Der Leistungsfluß nimmt seinen Weg über die Welle 11, das Sonnenrad
28, die Planetenräder 31, das Ringrad 35, die Kupplung 19, das Sonnenrad 56 und
die Planetenräder 57 und 58 zum Ringrad 60 und zur Abtriebswelle 13. Das Ringrad
35 dreht sich in der entgegengesetzten Richtung mit einer Geschwindigkeit, die gegenüber
der der Welle 11 herabgesetzt ist, während sich das Ringrad 60 und die Abtriebswelle
13 in der gleichen Rückwärtsrichtung mit einer Geschwindigkeit drehen, die gegenüber
der des Ringrads 35 und der Welle 11 herabgesetzt ist.
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Der Planetenrädersatz 15 kehrt, da bei ihm sich nur die einzigen Planetenräder
31 zwischen dem Sonnenrad 28 und dem Ringrad 35 befinden, den Antrieb um, so daß
das Ringrad 35 und das Sonnenrad 56, die damit über die Kupplung 19 gekuppelt- sind,
sich in der entgegengesetzten Richtung drehen. Der Planetenrädersatz 20 treibt,
da er ein Doppelplanetengetriebe mit Planetenräderpaaren 57 und 58 zwischen dem
Sonnenrad 56 und dem Ringrad 60 ist, das Ringrad 60 in der gleichen Richtung an,
wie das Sonnenrad 56 getrieben wird, nämlich in den entgegengesetzten Richtungen.
Dieser Antrieb des Ringrads 60 erfolgt mit verringerter Drehzahl und erhöhtem Drehmoment.
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Die Zahnräder des Getriebes können in ihrer Größe so bemessen werden,
daß die Übersetzungsverhältnisstufen zwischen den Vorwärtsgängen nahezu die gleichen
sind. Wenn die Zahnräder mit den folgenden Zähnezahlen hergestellt werden: das Zahnrad
28 mit 37 Zähnen, das Zahnrad 31 mit 17 Zähnen, das Zahnrad 35 mit 71 Zähnen, das
Zahnrad 32 mit 22 Zähnen. das Zahnrad 29 mit 26 Zähnen und das Zahnrad 56 mit 29
Zähnen, die Zahnräder 57 und 58 mit 19 Zähnen und das Zahnrad 60 mit 71 Zähnen,
sind die Drehmomentverhältnisse der verschiedenen Gänge und die Übersetzungsverhältnisstufen
zwischen den Vorwärtsgängen wie folgt:
Drehmoment- Übersetzungs- |
verhältnis verhältnisstufen |
Rückwärtsgang ...... -4,69 |
1. Gang ............. 4,93 |
2. Gang ............. 2,87 1,71 |
3. Gang ............. 1,69 1,70 |
4. Gang ............. 1,00 1,69 |
Wie ersichtlich, ist die Übersetzungsverhältnisstufe zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Drehmomentverhältnissen jene besondere Zahl, die durch das Drehinomentverhältnis
eines höheren Gangs, multipliziert
das Drehmomentverhältnis des
nächstniedrigeren Gangs ergibt. Beispielsweise ist das Drehmomentverhältnis von
2,87 für den, 2. Gang das Produkt aus dem Drehmomentverhältnis für den 3. Gang von
1,69 und der Übersetzungsverhältnisstufe von 1,70 der Übersetzungsverhältnisstufe
zwischen dem 2. und 3. Gang.
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Wenn statt der vorstehend angegebenen Zahnradgrößen die folgenden
Größen verwendet werden; Zahnrad 28 mit 34 Zähnen, Zahnrad 31 mit 20 Zähnen, Zahnrad
35 mit 74 Zähnen, Zahnrad 32 mit 19 Zähnen, Zahnrad 29 mit 29 Zähnen, und die Zahnräder
des Planetenradsatzes die gleichen bleiben, ergeben sich die folgenden Drehmomentverhältnisse
und Übersetzungsverhältnisstufen:
Drehmoment- Übersetzungs- |
verhältnis verhältnisstufen |
Rückwärtsgang ...... -5,32 |
1. Gang ............. 5,36 |
2. Gang ............. 3,13 1,71 |
3. Gang ............. 1,69 1,85 |
4. Gang ............. 1,00 1,69 |
In Fig. 3 ist eine weitere Abänderungsform des in Fig. 1 gezeigten Getriebes dargestellt.
Der Hauptunterschied zwischen dem Getriebe nach Fig. 3 und dem in Fig. 1 dargestellten
besteht darin, daß die in Fig. 1 vorgesehene Reibungskupplung 17 durch eine Reibungskupplung
77 ersetzt ist, durch die der Planetenradträger 33 mit der Antriebswelle 10 und
mit dem Sonnenrad 28 über das Strömungsgetriebe 14 direkt verbunden werden kann,
der bei eingerückter Kupplung 77 praktisch im direkten Gang arbeitet. Die Kupplung
77 ist so angeordnet, daß das hydrodynamische Strömungsgetriebe 14 im 3. Vorwärtsgang
umgangen wird und im 4. Vorwärtsgang ein verzweigter Leistungsfluß vorhanden ist.
Zur Anpassung an diese Veränderung ist die Welle 11 durch eine Hohlwelle 11 a ersetzt
und die Welle 12 bis zu einer Reibscheibe 78 geführt und mit dieser fest verbunden,
welche einen Teil der Reibungskupplung 77 bildet.
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Die Reibungskupplung 77 ist eine an sich bekannte Einscheibenkupplung,
deren Reibscheibe 78 in Reibungseingriff zwischen einer festen Druckplatte 79 und
einem durch Flüssigkeitsdruck betätigbaren Kolben 80 in Reibungseingriff gebracht
werden kann. Die Reibscheibe 78 ist mit der Welle 12 verbunden und der Kolben 80
sowie die Scheibe 78 mit der Antriebswelle 10 und dem Pumpenrad 22.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 geschieht der Antrieb im 1, und
im 2. Vorwärtsgang sowie im Rückwärtsgang wie bei der Ausführungsform nach Fig.
1 und sind bei jedem dieser Gänge die gleichen Reibungselemente eingerückt.
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Der 3. Vorwärtsgang wird durch das Einrücken der Kupplung 77 und das
Anziehen der Reibungsbremse 18 geschaltet. Durch das Einrücken der Reibungskupplung
77 wird die Antriebswelle 10 unter Umgehung des hydraulischen Strömungsgetriebes
14 direkt mit der Welle 12 gekuppelt. Die Reibungsbremse 18 hält das Sonnenrad 56
des Planetenrädersatzes 20 gegen Drehung fest, so daß das Sonnenrad 56 als Getriebestütze
für den Planetenrädersatz 20 wirkt. Bei diesem 3. Gang ist daher der Planetenrädersatz
15 an der Drehzahlverminderung nicht beteiligt und geschieht die Drehzahluntersetzung
durch den Planetenrädersatz 20. Der Leistungsfluß verläuft über die Welle 10, die
Kupplung 77, die Welle 12, den Planetenradträger 59, die Planetenräder 57 und 58
zum Ringrad 60 und zur Abtriebswelle 13. Die Drehring der Abtriebswelle 13 ist die
gleiche oder im wesentlichen die gleiche wie im 3. Vorwärtsgang der Ausführungsform
nach Fig. 1, jedoch geschieht bei der Ausführungsform nach Fig. 3 der Antrieb unter
Umgehung des hydraulischen Strömungsgetriebes 14.
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Im 4. Vorwärtsgang sind bei der Ausführungsform nach Fig. 3 die Kupplungen
77 und 19 eingerückt. Durch die Kupplung 77 ist die Welle 10 direkt mit der Welle
12 verbunden, während die Kupplung 19 das Ringrad 35 des Planetenrädersatzes 15
mit dem Sonnenrad 56 des Planetenrädersatzes 20 verbindet. Der Leistungsfluß im
4. Gang wird über die Kupplung 77 und das Strömungsgetriebe 14 verzweigt und in
den Planetenrädersätzen 15 und 20 wieder vereinigt. Ein Zweig des Leistungsflusses
nimmt seinen Weg über die Welle 10, die Kupplung 77, die Welle 12, den Planetenradträger
33 und die Planetenräder 31 und 32 zum Ringrad 35. Der andere Zweig des Leistungsflusses
verläuft über die Welle 10, das Strömungsgetriebe 14, die Hohlwelle 11a, das Sonnenrad
28 und über die Planetenräder 31 und 32 zum Ringrad 35. Zwei Wege für den Leistungsfluß
bestehen zwischen den Planetenrädersätzen 15 und 20, von denen der eine vom Ringrad
35 über die Kupplung 19, das Sonnenrad 56 und die Planetenräder 57 und 58 zum Ringrad
60 und zur Abtriebswelle 13 verläuft. Der andere Weg verläuft vom Planetenradträger
33 über den rückwärtigen Teil der Welle 13, den Planetenradträger 59, die Planetenräder
57 und 58 zum Ringrad 60 und zur Abtriebswelle 13. Wenn der geringe Schlupf, der
normalerweise im Strömungsgetriebe 14 besteht, vernachlässigt wird, drehen sich
alle Elemente des Planetenrädersatzes 15 und alle Elemente des Planetenrädersatzes
20 als Einheiten mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Welle 10, so daß praktisch
zwischen den Wellen 10 und 13 ein Antriebsverhältnis 1:1 besteht.
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In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des Getriebes gemäß der
Erfindung dargestellt, bei welchem eine Flüssigkeitskupplung verwendet wird und
vier Vorwärtsgänge vorgesehen sind. Die Ausführungsform nach Fig. 4 ist der in Fig.
1 dargestellten im wesentlichen gleich mit der Ausnahme, daß die Reibungskupplung
17 der Ausführungsform nach Fig. 1 durch eine Reibungskupplung 81 ersetzt ist und
das Strömungsgetriebe 14 durch eine Flüssigkeitskupplung 82. Die Reibungskupplung
81 besteht aus einer Anzahl Kupplungsscheiben 83 und einer Anzahl mit diesen abwechselnden
Reibscheiben 84, welche durch einen nicht gezeigten, durch Druckmittel betätigbaren
Kolben üblicher Art in Reibungseingriff miteinander gebracht werden können.
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Die Flüssigkeitskupplung 82 weist ein Pumpenrad 85 und ein Turbinenrad
oder getriebenes Element 86 auf. Das Pumpenrad 85 wird von der Antriebswelle 10
angetrieben und ist mit den Kupplungsscheiben 83 durch eine Hohlwelle 87 verbunden.
Das Turbinenrad 86 ist wie das Pumpenrad oder getriebene Element 23 des Strömungsgetriebes
14 mit der Welle 11 verbunden. Die Kupplung 81 verbindet das Sonnenrad 29 mit der
Antriebswelle 10 über das Pumpenrad 85 der Flüssigkeitskupplung 82 und mit dem Sonnenrad
28 über das Pumpenrad 85 und das Turbinenrad 86 der Flüssigkeitskupplung 82, welche,
wenn die Kupplung 8.1 eingerückt ist, praktisch im direkten Gang mit einem Übersetzungsverhältnis
von annähernd 1 :1 arbeitet.
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Für den 1.. und den. 2. Gang sowie für den Rückwärtsgang isst der
Leistungsfluß. durch das Getriebe der gleiche wie bei der Ausiührungsform nach.
Fig. 1 und
sind die gleichen Reibungselemente eingerückt. In jedem
dieser Gänge wird die gesamte Leistung von der Antriebswelle 10 über die Flüssigkeitskupplung
82 auf die Zwischenwelle 11 übertragen statt über die drei Elemente des Strömungsgetriebes
14, das durch die Flüssigkeitskupplung 82 ersetzt worden ist.
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Zur Schaltung des 3. Vorwärtsgangs durch das Getriebe nach Fig. 4
wird die Reibungskupplung 81 eingerückt und die Reibungsbremse 18 angezogen. Die
Reibungskupplung 81 verbindet das Sonnenrad 29 direkt mit der Antriebswelle 10 über
das Pumpenrad 85, während die Reibungsbremse 18 das Sonnenrad 56 des Planetenrädersatzes
20 gegen Drehung festhält, so daß das Sonnenrad 56 als Getriebestütze für den Rädersatz
20 wirkt. Die Kupplung 81 verzweigt den Leistungsfluß, wobei der eine Zweig über
das Pumpenrad 85, die Kupplung 81, das Sonnenrad 29 und die Planetenräder 31, 32
zum Planetenradträger 33 verläuft und der andere Zweig des Leistungsflusses vom
Pumpenrad 85 über das Turbinenrad 86, die Welle 11, das Sonnenrad 28 und das Planetenrad
31 zum Planetenradträger 33. Der Planetenrädersatz 15 vereinigt den Leistungsfluß
wieder. Wenn der Schlupf in der Flüssigkeitskupplung 82 vernachlässigt wird, drehen
sich die Teile des Planetenrädersatzes 15 als eine Einheit, um die Zwischenwelle
12 im wesentlichen mit der gleichen Drehzahl, wie sie die Antriebswelle 10 hat,
anzutreiben. Der Planetenradträger 33 des Rädersatzes 15 treibt die Welle 12 an,
und die Leistung fließt über den Planetenradträger 59, die Planetenräder 57 und
58 und das Ringrad 60 zur Abtriebswelle 13. Das Sonnenrad 56 wirkt als Getriebestütze
des Rädersatzes 20; so daß, da der letztere ein Doppelplanetengetriebe ist, das
Ringrad 60 und die Abtriebswelle 13 gegenüber den Wellen 11 und 12 mit verringerter
Geschwindigkeit und erhöhtem Drehmoment angetrieben werden.
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Zur Schaltung des 4. Vorwärtsgangs durch das Getriebe nach Fig. 4
wird die Reibungskupplung 19 eingerückt und die Reibungsbremse 18 gelöst. Die Reibungskupplung
81 wird im eingerückten Zustand belassen. Die Leistung von der Antriebswelle 10
verzweigt sich in zwei Wege ähnlich wie beim 3. Gang, wobei das Sonnenrad 28 durch
die Flüssigkeitskupplung 82 und das Sonnenrad 29 unmittelbar von der Antriebswelle
10 über das Pumpenrad 85 angetrieben wird. Da daher beide Sonnenräder 28 und 29
von der Antriebswelle 10 angetrieben werden, ist der Planetenrädersatz 15 praktisch
verriegelt, so daß sich alle seine Teile als eine Einheit drehen. Vom Planetenrädersatz
15 aus wird die Leistung wiederum verzweigt, wobei der eine Zweig des Leistungsflusses
vom Planetenradträger 33 über die Welle 12, den Planetenradträger 59, die Planetenräder
57 und 58 und das Ringrad 60 zur Abtriebswelle 13 verläuft und der andere Zweig
vom Ringrad 35 über die Kupplung 19, das Sonnenrad 56, die Planetenräder 57 und
58 und das Ringrad 60 zur Abtriebswelle 13 verläuft. Der Planetenrädersatz 20 vereinigt
daher die Leistung wieder auf einen einzigen Weg, und da der Planetenrädersatz 15
praktisch verriegelt ist, so daß sich sein Planetenradträger 33 und sein Ringrad
35 im wesentlichen mit der gleichen Drehzahl drehen, werden der Planetenradträger
59 und das Sonnenrad 56 praktisch mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben,
um den Rädersatz 20 zu verriegeln und das Ringrad 60 sowie die Abtriebswelle 13
mit der gleichen Geschwindigkeit anzutreiben, die der Planetenradträger 59 und das
Sonnenrad 56 haben. Es besteht daher zwischen den Wellen 10, 11, 12 und 13 ein 1
: 1 = Leistungsweg. Das in Fig.5 schematisch dargestellte Getriebe stellt eine weitere
Ausführungsform zu dem in Fig. 1 gezeigten Getriebe dar und weicht von diesem in
der Hauptsache darin ab, daß die vordere Kupplung 17 durch eine hintere Kupplung
88 ersetzt ist. Die hintere Kupplung 88 wirkt auf den Planetenrädersatz 20, während,
wie beschrieben, die vordere Kupplung 17 bei der ersten Ausführungsform auf den
vorderen Planetenrädersatz 15 wirkt. Die Kupplung 88 besteht aus einer Anzahl von
Kupplungsplatten 89 und einer Anzahl von Reibscheiben 90, die abwechselnd angeordnet
sind. Die Platten 89 und die Scheiben 90 können in an sich bekannter Weise, beispielsweise
durch einen nicht gezeigten druckmittelbetätigbaren Kolben, in Reibungseingriff
gebracht werden. Die Kupplung 88 ist innerhalb der Bremstrommel 63 angeordnet, die
Kupplungsplatten 89 sind mit der Trommel verbunden und die Reibscheiben 90 mit der
Hohlwelle 47.
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Der Rückwärtsgang und der 1. sowie der 2. Vorwärtsgang der Ausführungsform
nach Fig. 5 sind im wesentlichen gleich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1,
und es sind in den entsprechenden Gängen die gleichen Reibungselemente im Eingriff.
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Der 3. Vorwärtsgang der Ausführungsform nach Fig. 5 ergibt ebenso
wie der 3. Vorwärtsgang bei den anderen Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine
Drehzahluntersetzung. Bei der Ausführungsform nach der Fig. 5 wird die Drehzahluntersetzung
mit Hilfe des Planetenrädersatzes 15 statt wie bei der Ausführungsform nach Fig.
1 durch den Planetenrädersatz 20 erzielt. Der 3. Vorwärtsgang wird bei der Ausführungsform
nach Fig. 5 durch das Einrücken der Kupplung 88 und das Anziehen der Bremse 16 geschaltet.
Die Bremse 16 hält das Sonnenrad 29 gegen Drehung fest, so daß das letztere als
Getriebestütze für den Planetenrädersatz 15 wirkt. Die Kupplung 88 kuppelt das Sonnenrad
56 und den Planetenradträger 59 miteinander, so daß die Teile des Planetenrädersatzes
20 sich nicht relativ zueinander drehen und der Rädersatz 20 verriegelt ist. Die
Leistung fließt durch die Welle 11, das Sonnenrad 28, die Planetenräder 31 und 32,
den Planetenradträger 33, die Welle 12, den Planetenradträger 59, die Planetenräder
57 und 58 zum Ringrad 60 und zur Abtriebswelle 13. Das Ringrad 60 und die Welle
13 drehen sich in der gleichen Richtung mit einer gegenüber der Welle 11 verringerten
Drehzahl, jedoch mit einer höheren Drehzahl als im 2. Gang. Der Planetenrädersatz
15 treibt, da die Bremse 16 das Sonnenrad 29 gegen Drehung festhält, so daß es als
Getriebestütze wirkt, den Planetenradträger 33 und die Welle 12 mit einer Drehzahl
an, die geringer ist als die Drehzahl der Welle 11, und die Welle 12 ist direkt
mit der Antriebswelle 13 verbunden, wobei diese direkte Verbindung über den Planetenrädersatz
20 besteht, der verriegelt ist.
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Der- 4. Vorwärtsgang kann durch das Einrücken der beiden Kupplungen
88 und 19 geschaltet werden. Die Kupplung 88 verriegelt den Planetenrädersatz 20,
wie vorangehend in Verbindung mit dem 3. Vorwärtsgang beschrieben. Die Kupplung
19 verbindet das Sonnenrad 56 des Planetenrädersatzes 20 mit dem Ringrad 35 des
Planetenrädersatzes 15, und der Planetenradträger 33 des Planetenrädersatzes 15
ist ständig über die Welle 12 mit dem Planetenradträger 59 des Planetenrädersatzes
20 verbunden. Da die Kupplung 88 alle Teile des Planetenrädersatzes 20 verriegelt,
so daß sie sich als eine Einheit drehen, ist der Planetenrädersatz 15 in gleicher
Weise verriegelt, so daß alle Teile desselben sich als eine Einheit drehen; da das
Ringrad 35 und der Planetenradträger33 des
Rädersatzes 15 mit Teilen
des verriegelten Rädersatzes 20 verbunden sind. Der Antrieb geschieht von der Welle
11 aus über das Sonnenrad 28, die Planetenräder 31 und 32 sowohl zum Ringrad 35
als auch zum Planetenradträger 33, die Leistungsverzweigung im Planetenradsatz 15
zum Ringrad 35 und zum Planetenradträger 33. Der Weg des Leistungsflusses verläuft
vom Ringrad 35 über die Kupplung 19 und die Welle 47 zum verriegelten Planetenrädersatz
20 und der Weg des Leistungsflusses vom Planetenradträger 33 über die Welle 12 ebenfalls
zum verriegelten Planetenrädersatz 20. Vom Planetenrädersatz 20 fließt die Leistung
direkt zur Abtriebswelle 13. Der 4. Vorwärtsgang ist daher ein direkter Antrieb,
da beide Rädersätze 15 und 20 verriegelt sind.
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Bei dieser Ausführungsform des Getriebes gemäß der Erfindung können
die Zahnräder so bemessen werden, daß die Übersetzungsverhältnisstufen für die Vorwärtsgänge
praktisch gleich sind. Wenn die Zahnräder mit folgenden Zähnezahlen hergestellt
werden: das Zahnrad 28 mit 37 Zähnen, das Zahnrad 31 mit 17 Zähnen, das Zahnrad
32 mit 19 Zähnen, das Zahnrad 29 mit 26 Zähnen, das Zahnrad 35 mit 71 Zähnen, das
Zahnrad 56 mit 29 Zähnen, die Zahnräder 57 und 58 mit 19 Zähnen und das Zahnrad
60 mit 71 Zähnen, sind die Drehmomentverhältnisse der verschiedenen Gänge und die
Übersetzungsverhältnisstufen zwischen den Vorwärtsgängen folgende:
Die Getriebe gemäß der Erfindung zeichnen sich durch eine geringstmögliche Zahl
von Zahnrädern und Reibungseingriffselementen aus, wobei sie jedoch mindestens vier
Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang liefern. Die Schaltvorgänge zwischen aufeinanderfolgenden
Vorwärtsgängen sind alle einfache Übergangsschaltungen, d. h., es ist für eine Getriebeschaltung
lediglich das Ausrücken der einen Reibungsvorrichtung und das gleichzeitige Einrücken
einer anderen Reibungsvorrichtung erforderlich. Ferner geschehen alle Gangschaltungen
von einer Reibungsbremse zu einer Reibungskupplung oder umgekehrt. Für das Schalten
aufeinanderfolgender Gänge ist es nicht erforderlich, daß die eine Kupplung ausgerückt
wird, während eine andere eingerückt wird, oder daß die eine Bremse eingerückt wird,
während eine andere ausgerückt wird, so daß sich weiche Übergänge zwischen aufeinanderfolgenden
Gängen ergeben.
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Bei den Getrieben gemäß der Erfindung nehmen die Reibungsbremsen 18
und 21 das stärkste Rückdrehmoment auf, so daß diese Bremsen zweckmäßig statisch
angezogen werden, d. h., sie werden angezogen, wenn sich das Getriebe zur Schaltung
des 1. Vorwärtsgangs oder des Rückwärtsgangs in der Leerlaufstellung befindet. Die
andere Bremse 16, die kein so großes Rückdrehmoment aufnimmt, wird dynamisch angezogen,
d. h., sie wird für das Schalten der höheren Vorwärtsgänge eingerückt.
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Kombinationen mit ungeraden Zähnezahlen der Zahnräder können mit Vorteil
bei den Planetenrädersätzen des Getriebes gemäß der Erfindung verwendet werden,
wodurch die Abnutzung der Sätze auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird. Das beschriebene
Getriebe ist ferner einfach und robust. Die freien Kupplungs- und Bremsdrehzahlen,
d. h. die Drehzahlen der Kupplungs- und Bremsteile, entsprechen in nicht eingerücktem
bzw. nicht angezogenem Zustand den Solldrehzahlen, wodurch Stöße auf das Fahrzeug
beim Gangschalten auf ein Mindestmaß zurückgeführt werden. Die Drehzahlen der Zahnräder
der Planetenrädersätze sind unter allen Betriebsbedingungen nicht übermäßig hoch,
so daß die Geräusche so gering als möglich bleiben. Das zur Leistungsentnahme vorgesehene
Zahnrad 61 ist vorteilhafterweise im Mittelteil des Getriebes mit einer für viele
Verwendungszwecke angemessenen Drehzahl vorgesehen. Wie gezeigt, ist das Leistungsentnahmerad
61 mit dem Planetenradträger 33 des vorderen Planetenrädersatzes 15 über den Planetenradträger
59 und die Welle 12 verbunden, so daß, immer wenn der Planetenradträger 33 des vorderen
Planetenrädersatzes 15 angetrieben wird, beispielsweise durch das Anziehen der Bremse
16 oder durch gleichzeitiges Anziehen der Bremse 18 und Einrücken der Kupplung 19,
das Leistungsentnahmerad 61 angetrieben wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens beliebige Abänderungen erfahren.