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Umlaufrädergetriebe, insbesondere für automatisch schaltbare Getriebe
für Kraftfahrzeuge Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufrädergetriebe,
insbesondere für automatisch schaltbare Getriebe für Kraftfahrzeuge mit zwei einfachen
Umlaufrädersätzen, die Je an einem Ringrad, einem Sonnenrad und einein die mit den
Ring- und Sonnenrädern in Eingriff stehenden Planetenräder drehbar lagernden Plenetenradträger
bestehen, wobei das Sonnenrad des ersten Umlaufrädersatzes mit er antriebswelle
und der Planetenradträger des zweiten Umlaufrädersatses mit der Abriebswelle verbunden
i3te Es sind bereits eine grosse Anzahl von Umlaufrädergetrieben der eingangs genannten
Art bekannt, bei denen die einselnen Gangstufen des Getriebes durch automatisch
gesteuertes und zeitlich aufeinander abgestimmtes Anziehen und Lösen von Bremsen
und Kupplungen, die die einzelnen Elemente der Umlaufrädergetriebe festlegen, kuppeln
oder freigeben, geschaltet.
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Dieses gleichzeitige zeitlich aufeinander abgestimmte Anziehen und
Lösen einer anderen Kuppiiin oder Bremse erfordert einen hohen Aufwand an
Steuereinrichtungen,
die, soll das Getriebe ruckfrei arbeiten, verhältnis mässing oft kontrolliert und
eingestellt werden messen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den obengenannten Nachteil
bekannter Getriebe zu vermeiden und ein Umlaufrägertriebe für automatisch schaltbare
Getriebe für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei dem zum Schalten von vier Vorwärtsgängen
und einem Rückwärtsgang nur jeweils eine Bremse oder eine Kupplung angezogen oder
gelöst werden muss.
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Gemäss der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem
bei einem Umlaufrädergetriebe der eingangs genannten Art eine das Ringrad des ersten
Umlaufrädersatzes mit dem Somerrad des zweiten Umlaufrädersatzes im ersten Gang
und im Rückwärtsgang verbindende erste Kupplung, eine das Ringrad des ersten Umlaufrädersatzes
mit dem Planetenradträger des zweiten Umlaufrädersatzes im zweiten Gang verbindende
eite Kupplung, eine zwei Drehmomentübertragungsteile des ersten Umlaufrädersatzes
im dritten Gang miteinander verbindende dritte Kupplung und eine das Sonnenrad des
zweiten Umlaufrädersatzes im ersten, zweiten und dritten Gang festlegende erste
Bremse, sowie eine das R ad dos ersten Umlaufrädersatzes mit dem Sonnenrad des zweiten
Umlaufrädersatzes im im vierten, direkten Gang bei eingerückt bleibender erster
verbindende vierte Kupplung und eine den Planetenradträger des ersten Umlaufrädersatzes
im Rückwärtsgang festlegende zweite Bremse vorgesehen sind.
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Gemäass der vorliegenden Erfindung weist die erste sine Überholkupplung
auf, deren innerer Laufring mit dem Sonnenrad des zweitenUM-laufrädersatzes und
deren äusserer Laufring mit dem Ringrad des ersten Umlaufrädersatzes verbunden ist
und zwischen den Laufringen Klemmelente angeordnet sind und wobei die zweite Kupplung
eine zweite Überholkupplung aufweist, deren innerer Laufring mit dem Planetenradträger
des zweiten Umlaufrädersatzes und deren äusserer Laufring mit einer Reibungskupplung
verbunden ist, die den äusseren Laufring mit dem Ringrad des ersten Umlaufrädersatzes
verbindet.
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Erfindungagemäss enthält die zweite Kupplung eine Reibungskupplung,
die das Ringrad des ersten Umlaufrädersatzes und den Planetenradträger des zweiten
Umlaufrädersatzes im zweiten Gang beim Beschleunigen und bei Motorbremsung in beiden
Drehrichtungen kraftechlUssig verbindet und wobei eine zweite Reibungskupplung das
Sonnenrad des zweiten Umlau£-rädersatzes mit dem Ringrad des ersten Umlaufrädersatzes
im ersten Gang bei Beschleunigung und bei Motorbremsung kraftw hlUsslg verbindet,
wobei die zweite Kupplung gleichzeitig zum Schalten des vierten Ganges dient.
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Gemäss einem weiteren erfindungsgemässen AusfUhrungabeispiel weist
ein Umlaufrädergetriebe der eingangs genannten Art eine das Ringrad des ersten Umlaufrädersatzes
mit dem Sonnenrad des zweiten Umlaufrädersatzes in eine Drehrichtung verhindernde
uberholkupplung, eine daß Ringrad des ersten Umlaufrädersatzes mit dem Planetenradträger
des zweiten Umlaufrädersatzes im zweiten Gang verbindende Kupplung, eine das Sonnenrad
des zweiten Umlaufrädersatzes in den beiden Vorwirtsgängen als Reaktionselement
festlegende erste Bremse und eins den Planetenrsdträger des ersten Umlaufrädersatzes
im Rückwärtsgag festlegende zweite Bremse auf.
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Die Kupplung fUr den zweiten Gang ist hierbei geeignet, das Ringrad
des ersten Umlaufrädersatzes mit dem Planetenradträger des zweiten Umlaufrädersatzes
im Rückwärtsgang zu verbinden, um einen zweiten RUckwärtsgang zu schaffen.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der Beschreibung der in der
beiliegenden Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele nur erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Umlaufrädersätze mit
der erfindungsgemässen Anordnung der Kupplungen und Bremsen.
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Fig. 2 zeigt eine Tabelle, aus der die einzelnen Gangstufen und die
hierzu entsprechenden Ubersetzungen zu entnehmen sind.
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Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer geänderten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 4 zeigt eine Tabelle, aus der die einzelnen Gangstufen und die
hierzu entsprechenden Übersetzungen der geänderten Ausführungsform zu entnehmen
sind.
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In Fig. 1 ist die Antriebswelle des Getriebes mit 10 bezeichnet. Die
Antriebswelle kann die Turbienenwelle eines hydrokynetischen Drehmomentm wandlers
sein, dessen Pumpenteil un/ittelbar mit dem Verbrennungsmotor des Fahrzeuges verbunden
ist. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit 12 bezeichnet und sie kann in herkömmlicher
Weise im Getriebegehäuse gelagert sein, das mit dem Motorblock des Fahrzeuges verschraubt
ist. Die Abtriebswelle 12 kann weiterhin über eine Kardanwelle mit einem Differentialgetriebe
und über Achswellen mit den Antriebsrädern verbunden sein.
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Die AusflIhrungsform nach Fig. 1 besteht aus zwei einfachen Umlaufrädersätzen,
die mit 14 und 16 bezeichnet sind. Der erste Umlaufrädersatz 14 besteht aus dem
Ringrad 18, dem Sonnenrad 20, dem Planetenradträger 22 und den auf diesem drehbar
gelagerten Planetenrädern 24. Die Planetenrader 24 stehen mit dem Ringrad 18 und
dem Sonnenrad 20 im Eingriff. Der Planetenradträger 22 ist mit dem Ringrad 26 des
zweiten Umlaufradersatzes 16 treibend verbunden. Dieser Umlaufrädersatz 16 besteht
neben dem Ringrad 26 noch aus dem Sonnenrad 28, dem Planetenradträger 30 und den
Planetenrädern 32. Die Planetenräder 32 sind auf dem Planetenradträger 30 drehbar
gelagert und stehen mit dem Sonnenrad 28 und dem.Ring 26 in Eingriff.
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Der Planetenradträger 30 ist mit der Abtriebswelle 12 treibend verbunden.
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Die Antriebswelle 10 kann Uber eine Reibungskupplung 34 wahlweise
mit dem Planetenradträger 22 verbunden werden. Diese Kupplung wird im dritten und
im vierten Gang betätigt, wobei der vierte Gang ein direkter Gang ist.
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Der Planetenradträger 22 ist im Rückwärtsgang durch eine RUckwärtsgang-Reibungsbremse
36 festgelegt, die die Drehmomentreaktion des Planetenradträgers 22 am Getriebegehäuse
abstützt, sobald sie betätigt ist.
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Das Sonnenrad 28 wirkt im ersten, zweiten und dritten Gang als Reaktionselement
für das Umlaufrädergetriebe. Es ist mit der Sonnenradwelle 38 verbunden, die als
Hohlwelle konzentrisch zur Abtriebswelle 12 angeordnet ist. Die Hohlwelle 38 ist
mit einem Bremsenteil 40 verbunden, der im ersten, zweiten und dritten Gang über
eine Reibungsbrsn se 42 am Getriebegehäuse festgelegt werden kann.
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Im ersten Gang wird das auf das Ringrad 18 wirkende Drehmoment über
eine Trommel 44, die konzentrisch zum zweiten Umlaufrädersatz 16 angeordnet ist,
übertragen. Die Tromnel 44 ist im ersten Gang und im Rückwärtsgang über die Uberholkupplung
46 treibend mit der Hohlwelle 38 verbunden.
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Die Drehmomentreaktion vom Ringrad 18 wird im ersten Gang und im Rückwärtsgang
in einer Drehrichtung über die Überholkupplung 46 auf die festgelegte Hohlwelle
38 übertragen, die Überholkupplung 46 ist Jedoch nicht in der Lage, eine Drehmomentreaktion
in der anderen Drehrichtung zu übertragen. Es ist somit dem Ringrad 18 möglich,
die Hohlwelle 38 bei einer Aufwärtsschaltung vom ersten in den zweiten Gang zu überholen.
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Um so eine AufwErtsschaltung vom ersten Gang zum zweiten Gang zu erzielen,
ist es nur erforderlich, die Reibungskupplung 48 zu betätigen.
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Diese verbindet den äusseren Laufring 51 einer Überholkupplung 52
mit der Trommel 44. Der innere Laufring 54 der Uberholkupplung 52 ist mit dem Planetenradträger
30 verbunden. Auf diese Weise ist es dem Planetenradträger 30 ermUglicht, Drehmoment
über die Überholkupplung 52 und die Reibungskupplung 48 auf die Tronnnel 44 zu übertragen
und das Ringrad 18 im zweiten Gang zu überholen.
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Wird im zweiten Gang eine Motorbremsung gewünscht, so kann eine andere
Reibungskupplung verwendet werden, um die Tromnel 44 mit dem Planetenradträger 30
zu verbinden. Diese Kupplung ist mit 50 bezeichnet. Die Kupplung 50 kann Drehmoment
zwischen dem Planetenradträger 30 und der Trommel 44 .in beiden Drehrichtungen übertragen.
Während eines normalen Beschleunigungsvorganges wurde jedoch die Kupplung 50 betätigt.
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Um eine Aufwärtsschaltung vom zweiten-Gang zum dritten Gang zu erreichen,
ist es nur erforderlich, die Reibungskupplung 56 zu betätigen, die die Antriebswelle
10 mit dem Planetenradträger 22 verbindet. Eine Betätigung oder ein Lösen der anderen
Reibungskupplungen und Bremsen wird hierbei nlcht benötigt. Sobald die Reibungskupplung
56 betätigt wird, überholt die Uberholkupplung 52. Das Sonnenrad 28 wirkt wieder
als Reaktionselement, da es über die Bremse 42 festgelegt ist. Die Überholkupplung
46 überholt sowohl im dritten als auch im zweiten Gang.
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Um eine Aufwärtsschaltung vom dritten Gang in den vierten Gang zu
erreichen, ist es nur erforderlich, die Reibungskupplung 58 zu betätigen, die die
Tromnel 44 mit der Hohlwelle 38 treibend verbindet. Zur gleichen Zeit wird die Bremse
42 gelöst und damit das Sonnenrad 28 freigegeben.
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Nun sind alle Elemente der beiden Umlaufrädersätze miteinander gekoppelt
und drehen sich als eine Einheit, wodurch ein direkter Antrieben der Antriebswelle
10 auf die Abtriebswelle 12 erfolgt.
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In Zusammenfassung: Der erste Gang wird geschaltet durch Betätigen
der Bremse 42. Das Sonnenrad 20 wirkt als Krafteingangselement. Das Ringrad 18 wird
durch die Uberholkupplung 46 gegen Drehung festgehalten. Der Planetenradträger 22,
der über das Sonnenrad 20 getrieben wird, treibt das Ringrad 26. Auf diese Weise
wird der Planetenradträger 30 bei dem das Sonnenrad 28 als Reaktionselement im Umlaufrädersatz
16 wirkt die Abtriebswelle 12 mit einer tibersetzung antreiben, wie sie aus Fig
2 zu ersehen ist.
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Der zweite Gang wird geschaltet durch Betätigen der Kupplung 48 während
die Bremse 42 betätigt bleibt. Die Vorwärtsdrehung des Planetenradträgers 30 wird
nunmehr über die Kupplung 44 auf die Uberholkupplung 52 übertragen. Hierdurch beginnt
das Ringrad 18 zu überholen und treibt hierdurch den Planetenradträger 22 mit einer
höheren Drehzahl als die Drehzahl der Antriebswelle 10. Dadurch dass das Ringrad
26 nunmehr durch eine Rückkoppelung über den Umlaufrädersatz 14 angetrieben wird,
wird die tatsächliche Abtriebsdrehzahl des Planetenradträgers 30 und der Abtriebswelle
12 gegenüber der Drehzahl der Antriebswelle 10 erhöht.
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Der dritte Gang wird geschaltet durch Blockieren des Umlaufrädersatzes
14. Dies wird durch Betätigen der Kupplung 34 erreicht.
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Das Ringrad 26 wird nunmehr zum Krafteingangselement und die Überholkupplung
52 uerholt. Die Drehmomentübersetzung erfolgt nunmehr nur im Umlaufradersstz 16,
wobei das Sonnenrad 28 wieder als Reaktionselement dient.
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Eine BlocMerung beider Umlaufrädersätze wird für den vierten Gang
durch Losen der Bremse 42 und Betätigen der Kupplung 58 erreicht.
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Die einzelnen Elemente der beiden Umlaufrädersätze sind nun miteinander
gekoppelt und drehen als eine Einheit.
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Der Rückwartsgang wird geschaltet durch Betätigen der Bremse 36, die
den Planetenradträger 22 festlegt. Alle anderen Reibungskupplungen oder Reibungsbremsen
werden gelöst. Der Planetenradträger 22 wirkt nun als Reaktionselement und das Sonnenrad
20 treibt das Ringrad 18 in eine umgekehrte Drehrichtung. Diese umgekehrte Drehrichtung
wird durch die Überholkupplung 46 auf die Hohlwelle 38 übertragen. Da der Planetenradträger
22 mit dem Ringrad 26 verbunden ist, wirkt das Rindrad 26 als Reakttnselement fUr
den Umlaufrädersatz sobald Drehmoment über das Sonnenrad 28 in den Umlaufrädersatz
16 übertragen wird.
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Der Planetenradträger 30 wird entsprechend der umgekehrten Drehrichtung
des Sonnenrades 28 gleichfalls in umgekehrter Richtung angetrieben.
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In Fig. 3 ist eine weitere geänderte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gezeigt, bei der anstelle von vier Vorwärtsgängen und einem Rtlckwärtsgang
nur zwei Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge gewünscht werden. Dies wird dadurch
erreicht, dass die entsprechenden Gegenstücke für die Kupplung 34, die Kupplung
48 und die Überholkupplung 52 in der in Fig. 3gezeigten Ausführungsform weggelassen
sind. Die Elemente der Umlaufrädersätze sowie die Anordnungen der Kupplungen und
Bremsen, die mit den in Fig. 1 gezeigten übereinstimmen, sind mit den gleichen nur
mit 6 Indizes versehenen Bezugszeichen versehen.
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In der geänderten Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Bremse 42' in
jeden der beiden Vorwärtsgänge festgelegt. Um eine Aufwärtsschaltung vom ersten
zum zweiten Gang zu erreichen, ist es nur erforderlich, die Kupplung 50' zu betätigen,
die wieder eine Rückkoppelung zwischen den beiden Umlaufrädersätzen herstellt, wie
es vorhergehend beschrieben wurde.
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Sowohl bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform als auch bei der
in Fig. 3 gezeigten geänderten Ausfiihrungsform können zwei Rückwärtsgänge erzielt
werden. Der erste der Rückwärtsgänge wurde bereits im vorausgehenden beschrieben.
Der zweite Rückwärtsgang kann durch Betätigen der Kupplung 50 in der Ausfuhrungsform
nach Fig. 1 oder durch Betätigen der Kupplung 50' in der Ausführungsform nach Fig.
3 erzielt werden. Im letzteren Fall wird die Rückwärtsdrehung des Ringradesl3t über
die Kupplung 50' direkt dem Planetenradträger 30' und damit der Abtriebswelle 12
mitgeteilt. Der Umlaufrädersatz 16' dient nicht zur Drehmomentübersetzung. Wird
eine grössere Drehmomentübersetzung im Rückwärtsgang gewünscht, so bleiben die Kupplungen
50 oder 50' gelöst, wodurch über die Kupplungen 46 oder 46 Drehmoment von der Trommel
44 oder 44' auf das Zahnrad 28 oder 28' übertragen werden kann.