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P¢an*tenwechselgetriebe mit drei Sätzen Die Erfindung bezieht sich
auf Getriebe für eine Ubertragungsanlage eines Kraftfahrzeugs und insbesondere auf
Getriebe üer Planetenbauart, die grundsdtzlich vier VarwArtsgange und einen Rückwärtsgang
liefern können.
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Ein übliches Zahnradgetriebe, das ein Planetenradsystem anwentiet,
besteht aus einer Kombination von ein oder mehreren gleichen oder unterschiedlichen
Planetengetriebesätzen, die jeweils ein oder mehrere Planetenräder haben und durch
Betätigen von Reibunyselementen wie Kupplungen und Bremsen betätigt werden, die
so
angeordnet sind, daß die erwünschte Kombination von übersetzungaverbältnissen erhalten
wird, Für einen derartigen ZahnradUbertragungsweg ist derjenige typisch, der drei
einfache Planetengetriebesätze verwendet, die so miteinander kombiniert sind, daß
sie drei Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang liefern. (Der hier verwendete Ausdruck
"einfacher Planetengetriebesatz bedeutet einen Planetengetriebesatz mit einem einzigen
Planetenrad.) Zur Erzielung einer vergrößerten Anzahl von FahrzeuggEngen ist Hauptanforderung
an eine Getriebe eine breite Wahl von Kombinationen an übersetzungsverhältnissen.
Zur Erfüllung dieser Anforderung ist eine vergrößerte Anzahl von Getriebebestandteilen
und sind komplizierte Gangschaltvorgänge nötig.
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Es sollte jeder Bestandteil des Planetengetriebesystems in den Abmessungen
so klein wie möglich sein, damit das Getriebe in einem kleinen Raum in der übertragungsanlage
untergebracht werden kann. Vom Standpunkt der wirtschaftlichen Herstellung ist es
darüber hinaus erwünscht, daß die Anzahl der Bestandteile des Zahnradübertragungswegs
auf ein Minirnum reduziert wird und die in ihrer Funktion einander entsprechenden
Teile geometrisch einander gleich sind, so daß Massenproduktion möglich ist. Eine
weitere wichtige Anforderung an einen Zahnradübertragungsweg einer übertragungsanlage
ist leichtes Schalten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zahnradubertragungsweg zu schaffen,
der vier oder sogar mehr Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang liefert, wobei mit
einer minimalen Anzahl an Bestandteilen auagekomben wird und dennoch jede gewffinschte
Kombination von Übersetzungsverhältnissen möglich ist, die untereinander durch einfachen
und unbeschwerlichen Zahnradumschaltvorgang gewechselt werden können, wobei diese
Anordnung f«r Massenproduktion geeignet ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, vielerlei Kombinationen
von grundsätzlich drei Planetengetriebesätzen mit im wesentlichen gleicher Abmessung
zu nutzen, die mit hilfe von zwei oder drei kupplungen und zwei oder drei Bremsen
betätigt werden. Die Getriebeanordnungen, die solche Kombinationen benutzen, können
durch Eingliederung zusätzlicher kleinerer Anordnungen leicht in solche umgewandelt
werden, die fünf oder sechs Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang liefern.
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Die Erfindung wird in folgenden anhand schematischer Zeichnungen
näher erläutert.
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Fig. 1 bis 8 sind schematisch Schnittansichten durch verschiedene
bevorzugte Aus fuhrungs formen- der Erfindung, von denen jede drei Planetengetriebesätze
mit zwei kupplungen und drei Bremsen benutzt, die vier Vorwärtsgänge und einen RUckwärtsgang
liefern;
Fig. 9 ist eine den Fig. 1 bis 8 entsprechende Darstellung,
die eine weitere Ausführungsform zeigt, welche drei Planetengetriebesätze mit drei
Kupplungen und zwei Bremsen benutzt, um vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang
zu erhalten; Fig. 10,11 und 12 sind Ansichten, die weitere Ausführungsformen der
Erfindung verdeutlichen, die drei Planetengetriebesätze mit drei Kupplungen und
drei Bremsen benutzen, um vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zu erhalten;
Fig. 13 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung,die vier (einen zusätzlichen)
Planetengetriebesätze mit drei Kupplungen und vier Bremsen verwendet, um vier Vorwärtsgänge
und einen Rückwärts gang zu erhalten; Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform,
die drei Planetengetriebesätze mit drei Kupplungen und drei Bremsen benutzt, um
fünf Vorwärtsgänge und einen Rüekwärtsgang zu erhalten; Fig. 15 zeigt eine weitere
Ausführungsform der Erfindung, die vier (einen zusätzlichen) Planetengetriebesätze
mit zwei Kupplungen und drei Bremsen verwendet, um fünf Vorwärtsgänge und einen
Rückwärtagang
tu erhalten; Fig. 16 verdeutlicht eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, die vier (einen zusätzlichen) rianetengetriebesätze mit drei Kupplungen
und vier Bremsen verwendet, um sechs Vorwärts- und einen Rückwärtsgang zu liefern;
Fig. la bis 16a sind graphische Darstellungen, die die unterschiedlichen Umlaufgeschwindigkeiten
der einzelnen Umlaufglieder der Planetengetriebesätze verdeutlichen, die bei den
Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 16 verwendet sind; Fig. lb, 4b, 6b, 7b, 8b,
9b und lOb sind Ansichten, die jeweils eine Abwandlung der Ausführungsform nach
den Fig. 1, 4, 6, 7, 8, 9 und 10 verdeutlichen.
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In allen Figuren sind für einander entsprechende Teile gleiche ßezugszeichen
verwendet worden.
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Im übrigen ist in den Zeichnungen lediglich die obere hälfte jedes
Zahnradübertragungswegs zur Vereinfachung der Darstellung gezeigt, da der Zahnradübertragungsweg
generell symmetrisch zur Antriebs- und Abtriebswelle liegt.
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Gemäß Fig. 1 ist der Zahnradübertragungsweg oder kurz das Getriebe
nach einer Aus führungs form der Erfindung wie gewöhnlich an einem Ende über eine
Eingangswelle und einen Drehmomentwandler oder eine Strömurigsmittelkupplung (nicht
gezeigt) an einen Motor und an dem anderen Ende über eine Ausgangswelle oder Abtriebswelle
11 der Übertragungsanlage an ein Differential (nicht gezeigt) angeschlossen.
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Das Getriebe besitzt einen ersten, zweiten und dritten Planetengetriebesatz
12, 13 und 14, die jeweils als einfache Planetengetriebesätze ausgebildet sind und
im wesentlichen in ihrer Geometrie identisch untereinander sind.
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Der erste Planetengetriebesatz 12 besitzt einen äußeren Zahnkranz
oder ein Hohlrad R1, einen Planetenrad Pl, das mit dem Hohlrad kämmt und ein Sonnenrad
S1, das mit dem Planetenrad kämmt. Der zweite Planetengetriebesatz 13 besitzt in
gleischer Weise ein Hohlrad R2, ein mit dem Hohlrad kämmendes Planetenrad P2 und
ein mit dem Planetenrad kämmendes Sonnenrad Der dritte Planetengetriebesatz 14 besitzt
in gleicher Weise ein äußeres Hohlrad A3, ein mit dem Hohlrad kämmendes Planetenrad
P3 und ein mit dem Planetenrad kämmendes Sonnenrad S3. Die Planetenräder P1, P2
und P3 werden jeweils von eine PlanetenriarltrAger 15, 16 und 17 getragen. und durch
diesen in Umlauf gebracht. Die ilohiräder, Planetenträger und Sonnenräder sind alle
um eine gemeinsame Achse drehbar, die mit der Achse der Planetenradträger fluchtet.
Eine nähere Erläuterun; des Aufbaus
und der Bewegungen der Planetengetriebesätze
wurde weggelassen, da dies bekannt ist.
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Das Sonnenrad R1 des ersten Planetengetriebesatzes 12 ist ständig
über den einen Teil einer Trommel 18 bildenden Planetenradträger mit dem Planetenrad
P2 des zweiten Planetengetriebesatzes 13 verbunden una mit diesem drehbar. Die Sonnenräder
S1 und S2 des ersten und zweiten Planetengetriebesatzes 12 bzw. 13 sind ständig
über mechanische Anschlüsse 19 bzw. 20 mit der Eingangswelle oder Antriebswelle
10 der Ubertragungsanlage verbunden und mit dieser drehbar. Das Hohlrad R2 ist ständig
durch eine Trommel 21 mit dem Sonnenrad S3 des dritten Planetengetriebesatzes 14
verbunden und mit diesem drehbar. Der Planetenradträger 17 ist ständig mit der Abtriebswelle
11 der übertragungsanlage verbunden und mit dieser drehbar, um eine Abtriebskraft
auf das Differential (nicht gezeigt) zu übertragen.
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Der Planetenradträger 15 des Planetenritzels P1 ist an eine erste
Bandbremse B1 angeschlossen, fl1cng1csn, die beim Anziehen das Planetenrad P1 festhält.
Die das Hohlrad R1 mit dem Planetenrad P2 verbindende Trommel 18 arbeitet mit einer
zweiten Bandbremse B2 zusammen, die beim Anziehen sowohl das Hohlrad R1 als auch
das Planetenrad P2 festhält. Die das Hohlrad R2 und das Sonnenrad 5 verbindende
Trommel 21 arbeitet mit einer dritten Bandbremse B3 zusammen, die beim Anlegen sowohl
das Hohlrad R2
als auch das Sonnenrad S3 festhält.
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Es sind zwei Kupplungen C1 und C2 vorgesehen5 die selektiv das Hohlrad
R3 an die Trommel 21 bzw. an die Antriebswelle 10 anschließen.
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Es sei angenommen, daß die Umlaufgeschwindigkeiten eines Hohlrad,
Sonnenrads und Planetenradträgers eines gegebenen Planetengetriebesatzes-die Werte
Nr bzw. NS bzw. N haben und daß das Verhältnis der Anzahl der Zähne des Sonnenrads
zu der Anzahl der Zähne des Hohlrads α ist; dann gilt die folgende Gleichung:
(α + 1) Np = Nr + α Ns Somit können für die Planetengetriebesätze 12,
13 und 14 die folgenden Gleichungen abgeleitet werden: (α1 + 1) . Np1 = Nr1
+ α1 . Ns1, (α2 + 1) . Np2 = Nr2 + α2 . Ns2, und (α3 + 1)
. Np3 = Nr3 + α3 . Ns3, 3 3 3' worin die Indizes 1, und 3 den ersten bzw.
zweiten bzw.
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dritten Planetengetriebesatz 12, 13 und 14 repräsentieren.
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Mit Rücksicht auf die ständigen Verbindungen zwischen einigen der
umlaufenden Gliedern der Planetengetriebesätze gilt die folgende Gleichung: Ns1
= Ns2, Nr1 = NP2 und Nr2 = Ns7.
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Die Geschwindigkeiten Ns1 und Np3 sind gleich den Umlaufgeschwindigkeiten
der Antriebswelle 10 bzw. der Abtriebswelle 11.
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Diese mathematischen Beziehungen zwischen den Umlaufgeschwindigkeiten
der einzelnen umlaufenden Teile der Planetengetriebesätze können in der Fig la graphisch
wiedergegeben werden, in der die Punkte L, M und N derart auf einer Linie 0-0' liegen,
daß die folgenden Beziehungen beibehalten werden: OL/LM = α1, ON/NO' α2,
und O'L/LO = Die Punkte O, L, M, N und 0' stehen für die Beziehungen zwischen den
einzelnen umlaufenden Gliedern der Planetengetriebesätze, die jeweils unter diesen
Punkten gezeigt sind. Der Geschwindigkeitsvektor jedes umlaufenden Glieds der Planetengetriebesätze
ist durch eine Länge von dem jeweiligen Punkt 0, L, M, N oder 0' auf einen sich
hiervon erstreckenden Linie angezeigt.
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Soll beim Betrieb der erste Gang gewählt werden, wird die zweite
Kupplung C2 eingerückt und die erste Bremse B1 angezogen. Es dreht sich dann das
Hohlrad R 3 des dritten Planetengetriebesatzes 14 mit der Antriebswelle 10, während
der Planetenradträger 15 festgehalten wird, so daß die folgende Gleichung gilt:
Ns2 = Nr3 und Np1 = 0.
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Unter dieser Bedingung wird das Sonnenrad S1 unmittelbar durch die
Antriebswelle 10 gedreht, während das Planetenrad Pl festgehalten wird, so daß das
ilohlrad R1 und der Planetenradträger 16 des Planetenrads P2 mit einer Geschwindigkeit
gedreht werden, die dem Vektor NN1 in Fig. la entspricht. Dreht sich das Sonnenrad
S2 mit der Antriebswelle 10 drehen sich das Hohlrad R2 und das Sonnenrad 33 mit
einer einem Vektor 001 entsprechenden Geschwindigkeit. Dreht sich das Hohlrad R3
mit der Antriebswelle und das Sonnenrad 33 mit einer 0'0 entsprechenden Geschwindigkeit,
dreht sich der Planetenradträger 17 des Planetenrads P3 mit einer LL1 entsprechenden
Geschwindigkeit, so daß sich ein übersetzungsverhältnis für den ersten Vorwärtsgang
ergibt.
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Das den ersten Gang liefernde, von der Abtriebswelle 11 abgegebene
Übersetzungsverhältnis läßt sich durch die folgende Gleichung ausdrücken:
Soll eine Schaltung vom ersten zum zweiten Gang erfolgen, wird die erste Bremse
Dl gelöst und stattdessen die zweite Bremse B2 angezogen, während die zweite Kupplung
C2 eingerückt bleibt. Damit gilt: iQrl = iJP2 = O.
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Bei angezogener Bremse B2 wird das Planetenrad P2 festgehalten, während
sich das Sonnenrad 33 mit der Antriebswelle 10 dreht, so daß sich das Hohlrad R2
und das Sonnenrad 53 mit einer Geschwindigkeit drehen, die einem Vektor °'°'2 2
in Fig. la entspricht. Bei eingerückter Kupplung C2 dreht sich das Hohlrad 53 mit
der Antriebswelle 10 so daß der Planetenradträger 17 des Planetenrades P3 mit einer
Geschwindigkeit dreht, die einem Vektor LL2 entspricht, so daß ein übersetzungsverhältnis
für den zweiten Vorwärtsgang erhalten wird.
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Das Übersetzungsverhältnis für den zweiten Gang wird durch die folgende
Gleichung ausgedrückt:
Soll eine Umschaltung vom zweiten Gang auf den dritten Gang erfolgen, wird die zweite
Bremse B2 gelöst und stattdessen die dritte Bremse B3 angezogen, wobei die zweite
Kupplung C2 eingerückt bleibt. Daraus ergibt: Nr2 = Ns3 = 0 und Nr3 = Ns2.
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Bei angezogener Bremse B3 und eingerückter Kupplung C2 wird das Sonnenrad
S3 festgehalten und dreht sich das Hohlrad R3 mit der Antriebswelle 10> so daß
der Planetenradträger 17 des Planetenritzeis P3 mit einer Geschwindigkeit umläuft,
die einem Vektor LL, entspricht, wodurch ein Ubersetzungsverliltnis
erhalten
wird, das den dritten Vorwärtsgang liefert.
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Das Übersetzungsverhältnis für den dritten Gang wird damit durch
die folgende Beziehung ausgedrückt:
Soll eine Schaltung vom dritten Gang in den vierten Gang erfolgen, wird die dritte
Bremse B3 gelöst und die erste Kupplung C1 eingerückt, während die zweite Kupplung
C2 eingerückt bleibt. Daraus ergibt sich: Nr2 ~ Nr3 : Ns2.
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Sind die Bremsen B1, B2 und B3 gelöst und die Kupplungen C1 und C2
eingerückt, drehen sich alle Planetengetriebesätze mit der Antriebswelle, so daß
die Umlaufgeschwindigkeit des Planetenradträgers 17 des Planetenrads P3 gleich der
Geschwindigkeit der Antriebswelle ist, wie es durch den Vektor in Fig. 1a verdeutlicht
ist.
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Das auf diese Weise erhaltene Ubersetzungsverhältnis für.den vierten
Gang ist wie folgt:
Soll das Fahrzeug rückwärts bewegt werden, wird die erste Kupplung
C1 eingerückt und die zweite Bremse B2 angezogen. Daraus ergibt sich Nr2 = Nr3 und
Nrl : Np2 0.
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Ist die Bremse B2 angezogen und dreht sich das Sonnenrad mit der
Antriebswelle 10, drehen sich das Hohlrad R3 und das Sonnenrad S3 mit einer Geschwindigkeit,
die einem Vektor O'02 entspricht. Da in diesem Fall die Kupplung C1 eingerückt ist,
dreht sich auch das Hohlrad R3 mit einer Geschwindigkeit, die gleich der Geschwindigkeit
des Hohlrads R2 und des Sonnenrads S3 ist. Drehen sich sowohl das Hohlrad R2 und
das Sonnenrad S3 mit einer dem Vektor 0102 entsprechenden Geschwindigkeit, dreht
sich der Planetengetriebesatz 14 als Ganzes mit dieser Geschwindigkeit. Die Abtriebswelle
11 wird somit mit einer °'°2 entsprechenden Geschwindigkeit in Gegenrichtung zur
Drehrichtung der Antriebswelle 10 gedreht.
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Das Übersetzungsverhältnis für den RUckwSrtsgang läßt sich somit
durch die folgende Beziehung ausdrücken:
Die Betriebs zustände der Kupplungen und Bremsen für die einzelnen Fahrzeuggänge
und übersetzungsverhältnisse, die unter diesen Bedingungen erhalten werden, sind
in der Tabelle I zusammengeiaßt, in der das Zeichen "t" bedeutet, daß die jeweilige
Kupplung
oder Bremse betätigt ist, während das Zeichen J7- bedeutet, daß'die Kupplung oder
Bremse gelöst ist.
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Die in Klammern gesetzten Übersetzungsverhältnisse ergeben sich aus
der Annahme, daß α1 = α3 - Qa45 ist. (Dies gilt für alle im folgenden
angegebenen Tabellen).
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Tabelle I
| z JffiiLCz fBs ' übersetzungsverhältnisse |
| 1. i i t + + i - ;8) |
| 1 ~~ :( - 2,88) |
| 1 -13 1 CL C p CL oL(1 & |
| ,- 2.* , I- +--lc Q3. z 2 i,ß) |
| f X CL 2;6 |
| 1 - 1 |
| t 3* ' t i 1 + § 1, 45) |
| t i |
| > .;4* 1 (!( lrOQ) |
| 3 g - ~ - -. A . ~~ . ~ ~ ~ ~ ~~ -,,-----.-~ |
| 1 --. -- - - |
| ruck- j + ,(-2,24 |
| ;-w.Erts 4 f 1 |
Zur Erleichterung des Schaltens zwischen dem ersten und zweiten Gang kann auf dem
Planetenradträger 15 des ersten Planetengetriebesatzes 12 eine Einwegkupplung 23
vorgesehen werden, wie es in der Fig. 1b angedeutet ist.
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Es ergibt sich, daß die Getriebe nach Fig. 1 und 1b für leichte Schaltvorgänge
geeignet sind, da die Übersetzungsverhältnisse lediglich durch Lösen einer der Kupplungen
und Bremsen und Betätigen einer anderen gewechselt werden können.
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Die Fig. 2 zeigt eine andere Form eines erfindungsgemaßen Getriebes.
Das Getriebe ist im wesentlichen gleich demjenigen nach Fig. 1 aufgebaut, in dem
vier Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang unter Verwendung von drei identischen Planetengetrlebesätzen,
12, 13 und 14 geliefert werden, die durch Kupplungen C1 und C2 und durch drei Bandbremsen
B1, B2 und B3 betätigt werden.
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Die erste Kupplung C1 ist einerseits mit der Antriebswelle 10 der
Ubertragungsanlage und andererseits mit dem Hohlrad R1 des ersten Planetengetriebesatzes
12 verbunden. Die ebenfalls mit der Antriebswelle 10 verbundene zweite Kupplung
C2 ist durch eine Trommel 24 für die erste Bandbremse B1 mit den Sonnenrädern S1
und S2 des ersten und zweiten Planetengetriebesatzes 12 bzw. 13 verbunden. Die Sonnenräder
S1 und S2 sind daher ständig miteinander verbunden und drehen sich miteinander.
Das Planetenrad P1 des ersten Planetengetriebesatzes 12 steht durch den Planetenträger
15 und eine Zwischenwelle 25 ständig mit dem Hohlrad R2 des zweiten Planetengetriebesatzes
13, dem Sonnenrad 53 des dritten Planetengetriebesatzes 14 und der Abtriebswelle
11 der übertragungsanlage in Verbindung und wird hiermit gedreht. Das Planetenrad
P2 des zweiten Planetengetriebesatzes 13 ist ständig mit dem Planetenrad P3 des
dritten Planetenetriebesatzes 14 verbunden und wird mit diesem gedreht, und zwar
durch die Planetenträger 16 und 17, die einen Teil einer Trommel 26 für die zweite
Bandbremse
B2 bilden. Das Hohlrad R3 des dritten Planetengetriebesatzes
14 ist mit einer Trommel 27 für die dritte Bandbremse B3 verbunden.
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Die Betriebszustände der Kupplungen und Bremsen für die einzelnen
Fahrzeuggänge und Ubersetzungsverhältnisse, die unter diesen Bedingungen erhalten
werden, sind in der Tabelle II dargelegt. Die übersetzungsverhältnisse sind in gleicher
Weise vermittelt worden, wie sie in Verbindung mit dem Getriebe nach Fig. 1 angewendet
wurde.
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Tabelle II
| ~~~~~~~~~ 1B - - --.-- ---.- |
| t IC1 z 3 ,~UbersetzungsverhäItnisse |
| i ---I--- 2,45) |
| w 1 |
| CL --,----- ci CL ) |
| 2. - - -- z ~~~ Z 3 iS23 |
| 1 ai~cc,(? - |
| S + - - - |
| \d -'-- ¼ --j'- --"-- -I- 1 |
| t S ° I S t , ~ 4. .~~~-~ ----- - - - |
| 4. + - - 4 ( 1,00) |
| , . , |
| E rückw (-2,229 |
| wärts - OL C 1 |
| wärts - |
Wird der erste Vorwärtsgang gewählt, ist die Kupplung C1 eingerückt und die Bremse
B2 angezogen. Für diesen Fall wird der Einsatz der einzelnen drehbaren Glieder ohne
Schwierigkeit verständlich, wenn angenommen wird, daß zunächst die Abtriebswelle
11 gedreht wird, um eine Drehkraft auf die Antriebswelle 10 auszuüben, also umgekehrt
zu dem tatsächlichen Betrieb. Wird somit die Abtriebswelle 11 mit einer Geschwindigkeit
gedreht,
die einem Vektor L L1 in Fig, 2a entspricht, dann dreht sioh das Hohlrad R2 und
der Planetenträger 15 des Planetenrade P1 mit derselben Geschwindigkeit wie die
Abtriebswelle 11. Bet angezogener Bremse B2 wird das Planetenrad P2 festgehalten,
ao daß sie Sonnenräder S2 und S1 mit einer einem Vektor 0t4i entsprechenden Geschwindigkeit
drehen. Derartige Drehung des Sonnenrads S1 unter Umlauf des Planetenrads P1 (der
mit einer Geschwindigkeit umläuft, die gleich der Umlaufgeschwindigkeit der Abtriebswelle
lt ist) diktieren die Geschwindigkeit, mit der das hohlrad R1 des ersten Planetengetriebesatzes
12 umläuft, wie es durch einen Vektor 002 in Fig. 2a verdoutlicht ist. Die Antriebskraft
wird tatsächlich zur Antriebswelle 10 und nicht zur Abtriebswelle 11 übertragen,
so daß der au: der Drehung genau umgekehrt zu dem erlAuterten ist. Daraus ergibt
sich, daß der erste Gang dem Vektor LL in Fig. 2a ontspricht.
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Wenn ein Umschalten vom ersten auf den zweiten Gang erfolgte wird
die Bremse B2 gelöst und die Bremse B3 angezogen, während die Kupplung C1 eingerückt
bleibt. Hier sei auch angenommen, daß die Antriebskraft anfänglich zu der Abtriebswelle
11 übertragen wird. Wird die Abtriebswelle 11 mit einer Geschwindigkeit gedreht,
die einem Vektor LL2 in Fig. 2a entspricht dreht sich das Sonnenrad S3 mit der Abtriebswelle
11.
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Das Hohlrad R3 wird bei angezogener Bremse B3 festgehalten, so daß
sich die Planetenträger 16 und 17 mit einer Geschwindigkeit drehen, die einem Vektor
MM' entspricht. Da in diesem Fall
das Hohlrad R2 mit der Abtriebswelle
11 mit einer Geschwindigkeit umläuft, die dem Vektor LL2 entspricht, drehen sich
die Sonnenräder S2 und S1 mit einer Geschwindigkeit, die den Vektor 0101 entspricht.
Das Planetenrad P1 wird mit dem mit der Abtriebswelle 11 umlaufenden Planetenträger
15 gedreht, so daß das Hohlrad Rj mit einer Geschwindigkeit umläuft, die dem Vektor
002 in Fig. 2a entspricht. Die tatsächliche Betriebsweise der Planetengetriebesätze
ist genau umgekehrt zu der erläuterten Arbeitsweise, wobei man jedoch versieht,
daß der zweite Gang dem Vektor LL2 in Fig. 2a entspricht.
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Erfolgt ein Schalten vom zweiten zum dritten Gang, wird anstelle
der Bremse 133 die Bremse B1 angezogen und die Kupplung Cl bleibt eingerückt>
so daß die Sonnenräder S1 und festgehalten werden und sich das Hohlrad R1 mit der
Antriebswelle 10 dreht, Somit dreht sich der das Planetenrad P1 tragende Planetenradträger
15 mit einer Geschwindigkeit, die einem Vektor LL3 entspricht, wodurch das Obersetzungsverhältnis
für den dritten Vorwärtsgang geliefert wird.
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Erfolgt ein weiteres Hochschalten vom dritten auf den vierten Gang,
sind alle Bremsen angezogen und alle Kupplungen eingerückt, so daß der erste Planetengetriebesatz
12 in seiner Gesamtheit mit derselben Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 10 umläuft.
Die Geschwindigkeit der Antriebswelle 10 wird auf diese Weise ohne Anderung auf
die Abtriebswelle 11 übertragen.
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Für die Erzielung der Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs wird die Kupplung
C2 eingerückt und die Bremse B2 angezogen. Dann dreht sich das Sonnenrad S2 mit
der Antriebswelle 10, während das Planetenrad P2 festgehalten wird, so daß das Hohlrad
R2 mit einer Geschwindigkeit umläuft, die dem Vektor LLr entspricht, wodurch das
übersetzungsverhältnis für den Rückwärtsgang geliefert wird.
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Die Getriebegruppe nach Fig. 2 möglichst in gleicher Weise wie die
Fig. 1 leichte Schaltvorgange, da die übersetzungsverhältnisse durch bloßes Lösen
lediglich einer der Kupplungen und Bremsen und Betätigen einer anderen von ihnen
geändert werden können, wobei das Getriebe oder die Getriebegruppe dadurch, daß
die Abgabeleistung vom Zwischenabschnitt der Getriebegruppe ohne Beeinträchtigung
des Abtriebsdrehmoments entnommen werden kann, für ein Fahrzeug mit Frontmotor,
mit Frontantrieb oder Heckmotor oder Heckantrieb benutzt werden kann.
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Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Getriebes für vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang. Das Getriebe oder die
Getriebegruppe hat drei identische Planetengetriebesätze 12, 13 und 14 mit zwei
Kupplungen C1 und C2 und drei bremsen B1, B2 und B3, wie man aus der Darstellung
ersieht.
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Die erste Kupplung C1 ist an der einen Seite an die Antriebswelle
10 und auf der anderen Seite an das Hohlrad R1 des ersten Planetengetriebesatzes
12 über eine Trommel 28 der ersten Bandbremse B1 angeschlossen. Die zweite Kupplung
C2 ist auf der einen Seite mit der Antriebswelle 10 und aur der anderen Seite über
eine Zwischenwelle 29 mit den Sonnenrädern Sla S2 und 83 des ersten, zweiten und
dritten Planetengetriebesatzes 12, 13 und 14 verbunden. Die Sonnenräder S1J S2 und
S3 sind somit ständig miteinander verbunden und drehen sich mit der Antriebswelle
10, wenn die Kupplung C2 eingerückt ist.
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Der Planetenträger 15 des Planetenrads P1 des ersten Planetengetriebesatzes
12 ist durch eine Trommel 30 für die zweite bandbremse B2 Ständig mit dem Hohlrad
R2 des zweiten Planetengett'i'ebesatzes 13 verbunden und' wird hiermit gedreht,
Der Planetentadträger 16 des Planeteflrads P2 des zweiten Planetengetriebesatzes
13 ist ständig mit dem hohlrad Çt3 des dritten Planetengetriebesatzes 14 verbunden
und wird mit deaem bedreht und ist über eine Trommel 31 an die dritte Bremse B3
angeschlossen. Der Planetenradträger 17 des Planetenrads P3 des dritten Planetengetriebesates
14 ist an die Abtriebswelle 11 angeschlossen. Es ist eine Einwegbremse 32 vorgesehen,
um zu verhindern, daß sich das Planetenrad P2 und das Sonnenrad 83 in Oegenrichtung
zur Drehrichtung der Antriebswelle 10 drehen.
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Mit Rücksicht auf die ständigen Verbindungen zwischen einigen der
umlaufenden Glieder der ?lanetengetriebestze bei dieser Ausführungsform gilt die
folgende Besiohung: Np2 = Nr3, Np1 = Nr2 und Ns1 = Ns2 = Ns3.
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Die Betriebszustände der Kupplungen und Bremsen für die verschiedenen
Fahrzeuggänge und Übersetzungsverhältnisse, wie sie unter diesen Bedingungen erhalten
werden, sind in der Tabelle III dargelegt.
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Tabelle III
| 1! ak3'i'; @3 UbersetzungsverhSlinis3eUffib&ffQtzungsverhält#sse
-- |
| "- i t 1'7 |
| I ,r a |
| - zu I 3 |
| I I 3 |
| 7- -7--3 -tr a d, i & $ I |
| -i * ci zu -. + -: |
| zwei - -.- d7 - -- |
| 4) ! 3 C2 + d; t i |
| z 3 3 |
| > 3 S + + S C6 t3 t 4) |
| f f- ~ - ~ -- ~ w |
| 3. d + 4 ( 4 + Ks 3 + aus |
| 4 ,4»4 |
| 4. ---' --'"~--------''- +1 - - 4 ,CtQ)zwar |
| rUckw t ,I'Qi |
| rück- zur ~ C . #4)''&& t . - |
| Wrt8 I d, . , 13 (3 55) |
Bei dem ersten Vorwärtsgang ist die Kupplung C2 eingerückt und sind die Bremsen
B1, B2 und B3 gelöst. Die drei Planetengetriebesätze laufen zusammen mit derselben
Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 10 um. In diesem Fall möchte sich das Hohlrad
I3 in Gegenrichtung zur Drehrichtung der
Planet.netriebesätze drehen,
und zwar, wegen des von den Radachsen übertragenen Laufwerstands des Fahrzeugs,
Diese Tendenz wird Jedoch durch die Einwegbremse 32 unterbundent so daß die Beziehung
Nr7 t O gilt. Die von der Abtriebswelle li gelieferte Abtriebsgeschwindigkeit ist
in Fig. 3a als Vektor LL1 angegeben.
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Erfolgt ein Schaltung auf den zweiten Gang, wird bei eingerückter
Kupplung C2 die Bremse B2 angezogen. Da das Sonnenrad S2 durch die Antriebswelle
10 über die Kupplung C2 und die Zwischenwelle 29 gedreht wird, dreht sich der Planetenträger
16 des Planetenrads P2 mit einer Geschwindigkeit, die einem Vektor MM1 in Fig. 3a
entspricht, wobei das Hohlrad R2 durch die Bremse B2 festgehalten wird. Das Hohlrad
R3 dreht sich somit mit derselben Geschwindigkeit wie der Planetentra"-ger 16, während
das Sonnenrad S3 mit derselben Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 10 gedreht
wird. Daraus ergibt sich, daß der Planetenradträger 17 des Planetenrads P3 mit einer
Geschwindigkeit umläuft, die einem Vektor LL2 entspricht, wodurch ein Übersetzungsverhältnis
für den zweiten Gang erhalten wird.
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Für das Schalten vom zweiten auf den dritten Gang wird bei eingerückter
Kupplung C2 die Bremse B1 angezogen. Bei festgehaltenem Hohlrad R1 drehen sich der
Planetenradträger 15 des Planetenrads 1 und das Hohlrad R2 mit einer Geschwindigkeit,
die einem Vektor NN1 in Fig. 3a entspricht. Der Planetenradtr
Eger
i6 des Planetenrads P2 und das Hohlrad R3 drehen sich somit mit einer Geschwindigkeit,
die einem Vektor MM2 entspricht, wodurch der Planetenradträger 17 des Planetenrads
P3 mit einer Geschwindigkeit umläuft, die einem Vektor Lt, entspricht.
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Für das Schalten vom dritten auf den vierten Gang werden die beiden
Kupplungen C1 und C2 eingerückt und alle Uremsen gelöst, so daß die drei Planetengetriebesätze
zusammen umlaufen und die Abtriebswelle 11 mit derselben Geschwindigkeit wie die
Antriebswelle 10 gedreht wird.
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Für die Wahl des Rückwärtsgangs wird die Kupplung C1 eingerückt und
die Bremse B3 angezogen. Das Hohlrad R1 dreht sich womit mit der Antriebswelle 10;
da der Planetenradträger 16 des Planetenrads P2 durch die Bremse B3 festgehalten
wird, läuft der Planetenradträger 17 des Planetenrads P3 mit einer Geschwindigkeit
um, die einem Vektor tLr in Fig. 3a entspricht.
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Man ersieht, daß die Bremse B3, die notwendig ist, um für die Bewirkung
der Rückwärtsdrehung der Abtriebswelle 11 eine relativ große Drehmomentkapaität
zu haben, nicht betS-tigt iBt, wenn das Fahrzeug sich im Vorwärtsantrieb befindet,
so daß aus diesem Grund die Übersetzungsverhältnisse für die Vorwärtagänge weich
geschaltet werden können.
-
In der Fig. 4 ist ein weiteres Getriebe dargestellt, das vier Vorwärtsgånge
und einen Rückwärtsgang bei Verwendung drei identische Planetengetriebesätze liefert.
-
Das Getriebe hat gemäß Darstellung einen ersten, zweiten und dritten
Planetengetriebesatz 12, 13 und 14> die durch zwei Kupplungen C1 und C, 2 und
drei Bandbremsen Bt, 52 und B3 betätigt werden.
-
Die Antriebswelle 10 ist ständig mit dem hohlrad R1 verbunden und
lösbar an den Planetenradträger 15 des Planetenrads P1 des ersten Planetengetriebesatzes
angeschlossen, und zwar durch die erste Kupplung C1 und eine Trommel 33 für die
erste Bandbremse B1 Dieser Planetenradträger 15 ist ständig mit dem Hohlrad R2 des
zweiten Planetengetriebesatzes 13 verbunden und wird mit diesem gedreht. Das Sonnenrad
S1 des ersten Planetengetriebesatzes 12 ist lösbar an das Sonnenrad S2 des zweiten
Planetengetriebesatzes 13 und an das Hohlrad R3 des dritten Planetengetriebesatzes
14 angeschlossen, und zwar über die zweite Kupplung C2 und eine Trommel 34 für die
zweite Bandbremse B2. Das Sonnenrad S2 und das Iiohlrad R3 sind somit ständig miteinander
verbunden. Der Planetenradträger 16 des Planetenrads P2 ist ständig mit dem Sonnenrad
S3 des dritten Planetengetriebesatzes 14 und mit der Abtriebswelle 11 verbunden
und wird hiermit gedreht. Der Planetenradträger 17 des dritten Planetengetriebesatzes
14 ist lösbar mit der dritten Bremse B3 verbunden.
-
Bei dieser Anordnung der ?laneteng.t'r'iebesätze gelten die folgenden
Beziehungen: Np1 s Nr2> Ns2 = Nr3 und NP2 = N53.
-
Die Betriebs zustände der Kupplungen und Bremsen für die verschiedenen
Fahrzeuggänge und die dabei erzielbaren Uberßetzungsverhältnisse sind in der Tabelle
IV angegeben: Tabelle IV
| ~. Oi C 7 |
| ------ 9 aSsa$3 Ube Übersetzungsverhältnisse |
| 'it |
| 6 )(1*«+a.&4cr . .. . ;azol |
| 1 zu zu-, 1 ? 3; |
| k 2 |
| 0 |
| o |
| 1+ - |
| > + t |
| . ~ i,o) |
| 4 ; 0) |
| ,?+ ffijffi w - |
| rUckwArt8 zu{ -''' -1 |
| j S , az |
Die Betriebsweise des Getriebes nach Fig. 4 für die Erzielung des ersten Vorwärtsgangs
wird am besten verstanden unter der Annahme, daß das Getriebe durch die Abtriebswelle
11 angetrieben wird, wie es auch im Falle der Fig. 2 erfolgte.
-
Die Arbeitsweise des Getriebes für die verbleibenden Gänge ist selbstverständlich,
wenn auf die graphische Darstellung gemäß Fig. 4a sowie auf die Tabelle IV verwiesen
wird, 50 daß eine weitere Erläuterung weggelassen wurde.
-
Das Getriebe nach Fig. 4 hat ähnlich dem Getriebe nach Fig. 3 den
Vorteil, daß di! den Rückwärtsgang bewirkende Bremse B1 für die Wahl für irgendeinen
Vorwärtsgang nicht benutzt wird, so daß ein weiches Schalten des ersten Vorwärtsgangs
erreicht wird.
-
Im Bedarfsfall kann die Kupplung C1 zwischen dem Hohlrad R2 und dem
Sonnenrad 2 des zweites Planetengetriebesatzes 13 angeordnet werden und die zweite
Kupplung C2 zwischen der Trommel 34 und de Sonnenrad S2 des zweiten Planetengetriebesatzes
13, wie es aus Fig. 4b ersichtlich ist. Bei dieser Abwandlung des Getriebes nach
Fig. 4 können durch Betätigen derselben Kupplungen und Bremsen wie bei der Fig.
4 dieselben Ubersetzungsverhaltnisse erhalten werden.
-
Für das Erleichtern der Schaltvorgänge- vom zweiten auf den dritten
Gang im Getriebe nach Fig. 4b kann eine Einwegkupplung 35 parallel zur zweiten Kupplung
C2 vorgesehen werden. Folgt eine Schaltung vom zweiten auf den dritten Gang, wird
die Bremse 22 angezogen und die Kupplung C1 eingerückt, während die Kupplung C2
ausgerückt ist. Versagt das Einrücken der Kupplung Ci vor dem Ausrücken der Kupplung
C2, wird das Getriebe im Neutralzustand gehalten. Wird demgeeenüber die Kupplung
C2 nach dem Einrücken der Kupplung Cl ausgerückt, wird das Getriebe in seiner Gesamtheit
blockiert, wodurch die Radachsen an einer Drehung gehindert werden. Dieses Problem
kann dadurch beseitigt werden, daß die Einwegkupplung vorgesehen
wird,
wobei selbst bei ausgerückter Kupplung C2 das Sonnenrad durch die Einwegkupplung
35 festgehalten wird, bis die Kupplung C1 vollständig eingerückt ist, wobei die
Einwegkupplung 35 sich abhebt, sobald die Kupplung C1 bei zuvor ausgerückter Kupplung
C2 faßt.
-
Die Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die
im wesentlichen gleich den vorbeschriebenen Ausführungsformen ist.
-
Das Getriebe nach Fig. 5 hat ebenfalls drei identische Planetengetriebesätze
12, 13 und 14, die durch zwei Kupplungen C1 und C2 und drei Bremsen 1, B2 und B3
betätigt werden.
-
Die Antriebswelle 10 ist unmittelbar mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebesatzes
12 verbunden. Die Antriebswelle 10 und das Hohlrad R1 sind durch die erste Kupplung
CI und eine Zwischenwelle 29 lösbar mit den Sonnenrädern S2 und S3 des zweiten und
dritten Planetengetriebesatzes 13 bzw. 14 verbunden. Die Sonnenräder S2 und S3 sind
lösbar mit dem Hohlrad R2 des zweiten Planetengetriebesatzes 13 und dem Planetenradträger
17 des Planetenrads P3 des dritten Planetengetriebesatzes 18 verbunden. Das Hohlrad
R2 und der Planetenradträger 17 sind somit ständig miteinander in Verbindung. Das
Sonnenrad S1 des ersten Planetengetriebesatzes 12 ist lösbar mit der ersten Bremse
B1 verbunden. Der Planetenradträger 15 des Planetenrads P1 des ersten Planetengetriebesatzes
12 ist
durch eine Trommel 36 für die zweite Bremse B2 ständig mit
dem Planetenradträger 16 des zweiten Planetengetriebesatzes 13 verbunden und dreht
sich hiermit Das Hohlrad R3 des dritten Planetengetriebesatzes 14 ist lösbar mit
der dritten Bremse B3 verbunden. Der Planetenradträger 17 des dritten Planetengetriebesatzes
14 ist unmittelbar an die Abtriebswelle 11 angeschlossen.
-
Mit Rücksicht auf die ständige Verbindung zwischen einigen der drehbaren
Glieder , gelten die folgenden Beziehungen; P1 Np2, Nr2 = Np3 und Ns2 : Ns Werden
die Kupplungen Cj und C2 und die Bremsen B1> B2 und B3 bei diesem Getriebeaufbau
gemäß der Tabelle V selektiv betätigt, können die dort angegebenen Übersetzungsverhältnisse
für vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärts gang erhalten werden. Die Arbeitsweise
jedes Planetengetriebesatzes zur Erzielung dieser Übersetzungsverhältnisse ergibt
sich aus der Fig. 5a.
-
Tabelle V
| MM. C4C'2"1B {B2!B35 Obersetzu~Egverhältnisse |
| t |
| 1 2 |
| ft t ?t9L2 i 9/45) |
| » 82) 3--- --- --- |
| ~~~~~~~ ?-dl'nZ |
| h L |
| - i3 1 + a1 ( 1,45) |
| 4, 1 ( q,o) |
| - 1 |
| rückwärtss I-I-lt' |
| . zu- . . --------- -..-.~~ . -- |
Das in dieser Weise aufgebaute und angeordnete Getriebe erweist
sich dort als vorteilhaft, wo es erwünscht ist, eine verminderte Drehmomentkapazität
einer kupplung zur Verfügung zu haben. Da darüber hinaus die Ausgangsleistung aus
dem Zwischenabschnitt des Getriebes ohne bemerkenswerte Verringerung des Ausgangsdrehmoments
abgeleitet werden kann, ist das Getriebe nach rig. 5 besonders bei einem Fahrzeug
mit Frontmotor, mit Frontantrieb oder Heckmotor und mit Heckantrieb anwendbar. Mit
Rücksicht darauS, daß die Bremse B2 nur dann betätigt wird, wenn der flückwärtsgang
gewählt wird, können die Übersetzungsverhältnisse zwischen den Vorwärtsgängen weich
gewechselt werden.
-
Anhand der Fig. 6 wird eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Getriebes erläutert.
-
Gemäß Darstellung hat das Getriebe einen ersten, zweiten und dritten
Planetengetriebesatz 12, 13 und 14, die durch zwei Kupplungen C1 und C2 und drei
Bremsen bzw B2 und B3 betätigt werden.
-
Das Hohlrad 111 des ersten Planetengetriebesatzes 12 ist ständig
mit der Antriebswelle 10 verbunden. Die Antriebswelle 10 ist durch die erste Kupplung
C1 lösbar mit dem Sonnenrad S1 des ersten Planetengetriebesatzes 12 verbunden, das
seinerseits lösbar mit der ersten Bremse b1 verbunden ist.
-
Der Planetenadträger 15 des Planetenrads P1 des ersten Planetengetriebesatzes
12 Irst ständig mit dem Hohlrad R2 des zweiten Getriebesatzes 13 verbunden und wird
hiermit gedreht. Die Antriebswelle 10 und das Hohlrad R1 wird ebenfalls durch die
zweite Kupplung C2 lösbar mit dem Planetenradträger 16 des Planetenrads 2 des zweiten
Planetengetriebesatzes 13 verbunden sowie mit dem Hohlrad R3 des - dritten Planetengetriebesatzes
14. Der Planetenradträger 16 und das Hohlrad R3 sind somit ständig miteinander in
Verbindung. Das Planetenradträger 16 ist ferner lösbar mit der zweiten Bremse B2
verbunden1 Die Sonnenräder S2 und 5 sind ständig miteinander 3 durch die Zwischenwelle
29 und lösbar mit der dritten Bremse B3 verbunden. Der Planetenradträger 17 des
Planetenrads P3 des dritten Planetengetriebesatzes 14 ist mit der Ab triebswelle
11 verbunden.
-
Die Kupplungen C1 und C2 und die Bremsen B1> B2 und B3 werden
in der aus der Tabelle VI ersichtlichen Weise selektiv betätigt und gelöst. Der
Einsatz der einzelnen drehbaren Glieder des so aufgebauten Getriebes und die dadurch
erzielbaren Übersetzungsverhältnisse werden aus der graphischen Darstellung in Fig.
6a und den mathematischen Ausdrücken in der Tabelle VI verständlich.
| FE B t |
| - er set nisse ~. ~ |
| j II ( 3,at |
| I L~~~ » 3 ~ ~ L~~~. ~ |
| 12. jf. -c I2,10) |
| > 1 i ( gilt |
| :i,3. !- ta, |
| 1 Oi - ( i,oo) |
| 0 1 |
| : rück- --- - - |
| wårtsi aw a )(1 S ) ; (~2rd0) |
| :wärts 1 -- (I )(i ) |
| t --- |
Für das Erleichtern der Schaltvorgänge zwischen dem ersten und zweiten Gang im Getriebe
nach Fig. 6 kann in Verbindung mit der Bremse B1 gemäß Fig. 6b eine Einwegkupplung
37 vorgesehen werden.
-
Die Vorteile des Getriebes nach Fig. 6 und 6b sind im wesentlichen
gleich denjenigen, die mit dem Getriebe nach Fig. 5 erhalten werden.
-
Die Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die
vier Vorwärtsgange und einen Rückwärtsgang bei Verwendung von drei Planetengetriebesätzen
mit zwei Kupplungen und drei Bremsen liefert.
-
Gemäß Darstellung besitzt das Getriebe einen ersten, zweiten und
dritten Planetengetriebesatz 12, 13 und 14, die durch erste und zweite Kupplungen
C1 und C2 und eine erste, zweite und dritte Bremse B1, B und B betätigt werden.
-
Die Antriebswelle 10 ist durch die erste Kupplung C1 lösbar mit dem
Hohlrad R1 des ersten Planetengetriebesatzes 12 und durch die zweite Kupplung C2
lösbar mit den Sonnenrädern S1, S2 und S3 der Planetengetriebesätze 12, 13 und 14
verbunden. Die Sonnenräder S1, S2 und 53 stehen somit ständig miteinander -durch
eine Zwischenwelle 29 in Verbindung.
-
Der Planetenradträger 15 des Planetenrads P1 des ersten Planetengetriebesatzes
12 ist ständig mit dem lIohlrad R2 des zweiten Planetengetriebesatzes 13 verbunden
und dreht sich hiermit, Der Planetenradträger 16 des Planetenrads P2 des zweiten
Planetengetriebesatzes 13 ist ständig mit dem Hohlrad R3 des dritten Planetengetriebesatzes
14 verbunden und dreht sich hiermit. Das Planetenrad P2 und das Hohlrad X3 sind
lösbar mit der ersten Bremse B1 verbunden, während das Planetenrad P3 außerdem lösbar
mit der zweiten Bremse B2 verbunden ist. Die die Sonnenräder S1, S2 und 53 verbindende
Zwischenwelle ist lösbar mit der dritten Bremse B3 verbunden.
-
In Verbindung mit der ersten Bremse B1 ist eine Einwegbremse 37 vorgesehen,
damit sich der Planetenradträger 16 und das Hohlrad R3 nicht in Gegenrichtung zur
Drehrichtung der Antriebswelle 10 drehen.
-
Die Stellungen der Kupplungen und Bremsen für die verschiedenen Gänge
und die dabei erhaltenen Ubersetzungsverhältnisse sind in der Tabelle VII festgelegt.
Die Arbeitsweise der einzelnen drehbaren Teile ergibt sich aus der Fig. 7a.
-
Tabelle VII
| .Ca > bersetzung8verh§1tni8se--Cciiffl7 C= 7i''1!8 !8 ~~~~~~~~~~~~~ |
| * J. w |
| ( 2 1 45 ) |
| - + ,- 2 |
| c2.+j-Sc Xte 1,8G) |
| 2. ;+ - 1- |
| -------------- t tX 45) |
| ,3< ~ ~ ~ .O a +1 |
| rUckw zu -t (~2 ~~~~~ |
| ~wiSrfdti , I az ~~ ~~~~, .~j |
Die ginwegbremse 37 arbeitet derart, daß bei Wahl des ersten Gangs bei eingerückter
Kupplung C1 der Planetenradträger 16, der sich mit Rücksicht auf den von den Radachsen
übertragenen Laufwiderstand in Gegenrichtung zur Drehrichtung der Antriebswelle
10 drehen möchte an einer Drehung in dieser G*genriahtung durch die EXinwegbremse
gehindert wird. Ist der erste Gang geschaltet, gilt die Beziehung NP2 2 Na3 X O,
Im Bedarfsfall kann in Verbindung mit der zweiten Bremse b2 gemäß Fig. 7b eine zweite
Einwegbremse 38 zusätzlich vorgesehen werden, damit sich der Planetenradträger 17
des Planetenrads P3 nicht in Gegenrichtung zur Drehrichtung der Antriebswelle 10
dreht, wodurch das Schalten vom ersten auf den zweiten Vorwärtsgang erleichtert
wird. Die Ausbildung
der Planetengetriebesätze und der Reibungselemente
des Getriebes nach Fig. 7b ist insgesamt identisch mit dem Getriebe nach Fig. 7
mit Ausnahme der zusätzlichen Einwegbremse 38.
-
In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Getriebes gezeigte das ebenfalls einen ersten; zweiten und dritten Planetengetriebesatz
12, 13 und 14 mit einer ersten und zweiten Kupplung C1 und C2 und drei Bremsen B1>
2 und g gezeigt.
-
Die Antriebswelle 10 ist ständig mit dem Sonnenrad S1 des' Planetengetriebesatzes
12 und lösbar mit dem Hohlrad R1 des ersten Planetengetriebesatzes 12 und den Sonnenrädern
32 und 93 des zweiten und dritten Planetengetriebesatzes 13 und 14 verbunden, und
zwar über die erste Kupplung C1. Der Planetenradträger 15 des Planetenrads Pl des
ersten Planetengetriebesatzes 12 ist lösbar mit der ersten Bremse Di verbunden>
während das Hohlrad Ri und die Sonnenräder S2 und S3, die ständig miteinander in
Verbindung- stehen, ebenfalls lösbar mit der zweiten Bremse BS verbunden sind. Der
Planetenradträger 16 des Planetenrads P2 des zweiten Planetengetriebesatzes 13 ist
lösbar mit der dritten Bremse B3 verbunden. Die Antriebswelle 10 ist ebenfalls lösbar
mit dem Hohlrad R3 des dritten Planetengetriebesatzes 14 über die zweite Kupplung
C2 verbunden. Der Planetenradträger 17 des Planetenrads P3 des dritten Planetengetriebesatzes
14 ist ständig verbunden mit
dem Hohlrad R2 des zweiten Planetengetriebesatzes
13 sowie mit der Abtriebswelle 11. Die Arbeitsweise des Getriebes und die dabei
erzielten übersetzungsverhältnisse ergeben sich aue der Tabelle VIII sowie aus der
Fig. 8a, so daß sich eine weitere Diskussion erübrigt.
-
Tabelle VIII
| a, ulzel et & Ubersetzunexsverb<t isse ~~~ |
| J 3----- - ( |
| - I ( 45) |
| CL |
| 2 |
| 5- |
| d3 - lt 829 |
| :ct 3 |
| > 3 . + + , 1+a3 ( St*450 |
| 0 3 - |
| ow i,(;) |
| 4. 4 7 ( l t 6»;,- j |
| rückwärts ;+ - .- + -e Cs |
| rüc I- -f- -1 "21 =1 |
| ~~~ 1, |
Die Fig. 8b verdeutlicht ein Getriebe} das derart abgewandelt ist, daß die relativen
Stellungen des zweiten und dritten Planetengetriebesatzes 13 und 14 miteinander
vertauscht sind. Unter Berücksichtigung dieser änderungen ist das Getriebe nach
Fig. 8a im wesentlichen gleich demjenigen nach Fig. 8 aufgebaut und angeordnet und
liefert dieselben Übersetzungsverhältnisse.
-
Die Getriebe nach den Fig. 1 bis 8 besitzen zwei Kupplungen und drei
Bremsen, um selektiv die drehbaren Glieder
der drei Planetengetriebesätze
zu drehen. Selbstverständlich kann die Anzahl der Kupplungen und Bremsen geändert
werden, um gleiche übersetzungsverhältnisse für vier Vorwärtsgänge und einen Rückwartsgang
zu erhalten, ohne daß wesentliche Änderungen im Gesamtaufbau des Getriebes notwendig
sind.
-
Die Fig. 9 verdeutlicht ein Beispiel für ein Getriebe, das drei Kupplungen
und zwei Bremsen zur Betätigung drei identischer Planetenradsätze verwendet.
-
Dieses abgewandelte Getriebe besitzt wie auch die zuvor beschriebenen
Ausführungsformen einen ersten zweiten und dritten Planetengetriebesatz 12, 13 und
14, die mit einer ersten, zweiten und dritten Kupplung C1> C2 und C3 und einer
ersten und zweiten Bremse B1 und B2 kombiniert und durch diese betätigt werden.
-
Die Antriebswelle 10 ist über die erste Kupplung C1 mit dem Planetenradträger
15 des Planetenrads P1 des ersten Planetengetriebesatzes 12, über die zweite Kupplung
C2 mit den IIohlrädern R1 und R2 des ersten und zweiten Planetengetriebesatzes 12
bzw. 13 und durch die dritte Kupplung C3 mit den Sonnenrädern S2 und S3 des zweiten
und dritten Planetengetriebesatzes 13 bzw. 14 lösbar verbunden. Die Hohlräder R1
und R2 und die Sonnenräder S2 und S3 sind somit ständig miteinander in Verbindung.
Das Sonnenrad S1, der Planetenradträger 16 des
Planetenrads P2
des zweiten Planetengetriebesatæes 13 und das Hohlrad R3 des dritten Planetengetriebesatzes
14 sind ständig miteinander und mit der Abtriebswelle 11 verbunden.
-
Die Sonnenräder S2 und 5 sind lösbar mit der ersten Bremse 3 B1 verbunden,
während der Planetenradträger 17 des Planetenrads P3 des dritten Planetengetriebesatzes
14 ebenfalls 108-bar mit der zweiten Bremse B2 verbunden ist, Soll der erste Vorwärtsgang
gewählt werden, wird die zweite Kupplung C2 eingerückt und die zweite Bremse B2
angezogen, so daß die Beziehung Np3 = O gilt. Die Betriebsweise des Getriebes unter
dieser Bedingung läßt sich leicht verstehen,wenn angenommen wird, daß das Getriebe
durch die Abtriebswelle 11 angetrieben wird, obwohl die Antriebskraft tatsächlich
von der Antriebswelle 10 auf das hohlrad R2 des zweiten Planetengetriebesatzes 13
übertragen wird.
-
Wird das Hohlrad R, der Planetenradträger 16 und das Sonnenrad 81
durch die Abtriebswelle 11 mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die einem Vektor
MM1 in Fig.9a entspricht, während der Planetenradträger 17 festgehalten wird, dann
dreht sich das Sonnenrad 53 und dementsprechend das Sonnenrad S2 mit einer Geschwindigkeit,
die einem Vektor O'O1 entspricht.
-
Dreht sich der Planetenradträger mit einer Geschwindigkeit MM' und
das Sonnenrad S2 mit einer Geschwindigkeit 0'01 dreht sich das Hohlrad R2 mit einer
Geschwindigkeit entsprechend dem Vektor 002> Der Antriebsfluß der drehbaren Teile
ist tatschlich umgekehrt; wenn nämlich das Hohlrad R1 (durch die Antriebswelle 10)
mit einer Geschwindigkeit gedreht wird, die
dem Vektor 002 entspricht,
dann dreht sich der mit der Abtriebswelle 11 verbundene Planetenradträger 16 mit
einer Geschwindigkeit, die dem Vektor itM1 ih Fig. 9a entspricht.
-
Erfolgt eine Schaltung vom ersten auf den zweiten Gang, wird die
Kupplung C2 ausgerückt und die Kupplung Ct eingerückt, während die Bremse B2 angezogen
bleibt. Die Arbeitsweise des Getriebes unter dieser Bedingung läßt sich in der Weise
verstehen, wie im Falle des ersten Gangs, wobei sich ergibt, daß das Sonnenrad S1
und der Planetenradträger 16, die die Abtriebskraft übertragen, mit einer Geschwindigkeit
umlaufen, die einem Vektor MM2 in Fig. 9a entspricht.
-
Beim Schalten vom zweiten auf den dritten Gang wird die Bremse B2
gelöst und die Bremse B1 angezogen, während die Kupplung C1 eingerückt bleibt, so
daß die Beziehung Ns2 = Ns3 = gilt. Auch in diesem Fall ergibt sich die Betriebsweise
des Getriebes unter der Annahme, daß der Planetenradträger 17 und das Sonnenrad
1 durch die Abtriebswelle 11 mit einer Geschwindigkeit angetrieben werden, die einem
Vektor MM3 in Fig.
-
9a entspricht.
-
Für das Schalten vom dritten auf den vierten Gang wird die Bremse
B1 gelöst und die dritte Kupplung C3 eingerückt, während die erste Kupplung C1 eingerückt
bleibt, wobei die Beziehung Np1 s, = Ns2 = Ns3 gilt, was gleich der Drehgeschwindigkeit
der Antriebswelle 10 ist. Es drehen sich nunmehr
die Planetengetriebesätze
12, 13 und 14 zusammen, so daß die Abtriebswelle 11 eine Abtriebskraft erhält, wie
sie durch die Antriebswelle 10 geliefert wird.
-
Soll Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs bewirkt werden, wird die dritte
Kupplung C3 eingerückt und die zweite Bremse B2 angezogen. Unter dieser Bedingung
werden die Sonnenräder und S3 durch die Antriebswelle 10 gedrehte wobei die Beziehen£
14p3 = O gilt. Wird der Planetenradträger 17 festgehalten und das Sonnenrad S3 mit
derselben Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 10 gedreht, dreht sich das Hohlrad
R 3 mit einer Geschwindigkeit, die einem Vektor MMr in Fig. 9a entspricht.
-
Im Bedarfsfall kann der zweiten Bremse B2 gemäß Fig. 9b eine Einwegkupplung
39 zugeordnet werden, die das Schalten vom zweiten auf den dritten Gang erleichtert.
-
Die Betriebszustände der Kupplungen und Bremsen für die Lieferung
der verschiedenen Gänge und Übersetzungsverhältnisse sind in der Tabelle IX angegeben.
-
Tabelle IX
| {C<,Ci 3 2, Ubersetzungpverhäl niçse~ ---- - -- |
| ii * w a+ a |
| 2' 1t I- 't /Ii'oL2f 2r45 |
| : ~ ~ ~ ~~ ~ ~~ ~ ~ ~ ~~ ~ ~ ~~ ~ ~ ( ~ ) ~ ~~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
~ |
| 2,. ti + ( 2,00) |
| s ~ ~ ~ ~ ~ ~ - ----- |
| h, 3 t : |
| rtl ~~~~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ( |
| d c ,aaJ |
| ~ ~ ~~, ~ . ~~~ ~- , ~~ ~ ~ ~~~ ~ ~ 1,00) |
| q |
| , rückt + C-2, 2,11) |
| ~~~-- 3 -- ------3 |
Unter Bezugnahme auf die Getriebe nach den Fig. 9 und 9b sei bemerkt, daß beim Umschalten
des Ubersetzungsverhältnisses keine Geräusche entstehen, da kein Glied gedreht wird,
wenn das Getriebe in einer Neutralstellung gehalten wird und dabei alle Kupplungen
ausgerückt sind.
-
Die Fig. 10 zeigt ein Getriebe mit drei Planetengetriebesätzen, die
durch drei Kupplungen und drei Bremsen betätigt werden, um vier Vorwärtsgänge und
einen Rückwärtsgang zu liefern.
-
Das Getriebe besitzt einen ersten, zweiten und dritten Planetengetriebesatz
12, 13 und 14. Diese Planetengetriebesätze werden durch'eine erste, zweite und dritte
Kupplung C1, C2 und C3 und durch eine erste, zweite und dritte Bremse B1, B2 und
B3 betätigt.
-
Die Antriebswelle 10 ist ständig mit dem Hohlrad R1 des ersten Planetengetriebesatzes
12 und über die erste Kupplung C1 lösbar mit dem Sonnenrad S1 des ersten Planetengetriebesatzes
12 verbunden. Dieses Sonnenrad S1 ist ferner lösbar mit der ersten Bremse B1 verbunden.
Der Planetenradträger 15 des Planetenrads P1 des ersten Planetengetriebesatzes 12
ist ständig mit dem Sonnenrad S2 des zweiten Planetengetriebesatzes 13 über eine
Zwischenwelle 29 verbunden. Der Planetenradträger 15 und dementsprechend das Sonnenrad
S2 sind durch die zweite Kupplung C2 lösbar mit dem Ilohlrad R3 des dritten Planetengetriebesatzes
14 verbunden. Der Planetenradträger 16 des Planetenrads P2 des zweiten Planetengetriebesatzes
13 ist'lösbar mit der zweiten Bremse B2 verbunden. Das Hohlrad R2 des zweiten Planetengetriebesatzes
13 ist ständig mit dem Sonnenrad 53 des dritten Planetengetriebesatzes 14 verbunden.
-
Dieses Sonnenrad 53 ist durch die dritte Kupplung C3 lösbar mit dem
Hohlrad R3 verbunden. Das Hohlrad R2 und das Sonnenrad 53 sind weiterhin lösbar
verbunden mit der dritten Bremse B.
-
Die Betriebs zustände der Reibungsglieder, die vier Vorwärtsgänge
und einen lückwartsgang im Getriebe liefern, und die dabei erzielbaren Übersetzungsverhältnisse
sind in der Tabelle X angegeben. Die Arbeitsweise des Getriebes bei derartigen unterschiedlichen
Betriebs zuständen der Kupplungen und Bremsen ergibt sich aus der graphischen Darstellung
in Fig. lOa.
-
Tabelle X
| \C41C2';Cj'81 ,cdlc2C3lß1tB2283iübersetizungsverhåltni;sse |
| 1. - . - 1 3 |
| ( I I |
| X ; 2 ," 1 4+c |
| - 3 |
| ?:" ~3 |
| ---- - -- - - - - - |
| - - 1cL |
| 3. ' 3 |
| o ~~~ --------------------------- - - - |
| 4. ¼;- ;; 4 . + t | , oo) |
| ritck- ~ 4 - ~ . ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
~ ~ .'- (-2N22) |
| ci |
| ! warts -t |
| ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 1 1 ~ |
Im Bedarfsfall kennen parallel zu der ersten und zweiten Bremse B1 und B2 gemäß
Fig. lOb zwei Einwegbremsen 40 und 41 vorgesehen werden. Diese Einwegbremsen 40
und 41 dienen dazu, das Sonnenrad S1 und den Planetenradträger 16 des Planetenrads
P2 daran zu hindern, sich in Gegenrichtung zur Drehrichtung der Antriebswelle 10
zu drehen. Wird der erste Gang gewählt und die Antriebswelle 10 durch den Motor
(nicht gezeigt) bei ausgerückter Kupplung C1 angetrieben, wird der Innenring 40a
der Einwegbremse 40 gegenüber dem Außenring 40b in Gegenrichtung zur Drehrichtung
der Antriebswelle 10 gedreht, so daß das Sonnenrad S1 durch die Einwegbremse 40
gestoppt wird, wie wenn die Bremse B1 angezogen würde. Erhält jedoch die Antriebswelle
10 eine Drehkraft, die eine Beschleunigung der Antriebswelle 10 verursacht, wird
die Einwegbremse 40 in dieselbe Richtung wie die Antriebswelle gedreht, so daß das
Sonnenrad
unverriegelt bleibt. Die Bremse B1, die für das Sperren
des Sonnenrads S1 unter dieser Bedingung vorgesehen ist, wird in seinem Sperreinsatz
durch die Einwegbremse 40 unterstützt, wobei für diesen Grund die Bremse B 1 derjenigen
Bauart sein kann, die eine relativ kleine Drehmomentkapazität besitzt.
-
Wird die Kupplung C1 eingerückt, dreht sich der Innenring 40a der
Einwegbremse 40 in dieselbe Richtung wie die Antriebswelle 1C. Das Schalten vom
ersten auf den zweiten Gang kann somit durch die Anordnung der Einwegbremse 40 beträchtlich
erleichtert werden.
-
Die Einwegbremse 41 arbeitet im wesentlichen in gleicher Weise wie
die Einwegbremse 40, wobei der Innenring 41a und der Außenring 41b in gleicher Weise
wie ihre Gegenstücke der Einwegbremse 40 angeordnet ist. Es ist jedoch klar, daß
die Einwegbremse 41 für weiches Schalten vom zweiten zum dritten Gang in Verbindung
mit der Bremse B2 dient.
-
Die Pig. 11 zeigt ein weiteres Beispiel eines Getribes, das drei
Planetengetriebesätze mit drei Kupplungen und drei Bremsen liefert, um vier Vorwärtsgänge
und einen Rückwärtsgang zu erhalten.
-
Gemäß Darstellung besteht das Getriebe aus einem ersten, zweiten
und dritten Planetengetriebesatz 12, 13 und 14, die mit einer ersten, zweiten und
dritten Kupplung C1, C2 und C3
und einer ersten, zweiten und dritten
Bremse B1, B2 und B3 kombiniert sind.
-
Die Antriebswelle 10 ist ständig mit dem Hohlrad R1 des ersten Planetengetriebesatzes
12 und durch die erste Kupplung C1 lösbar mit dem Sonnenrad S2 des zweiten Planetengetriebesatzes
13 verbunden. Der Planetenradträger 15 des Planetenrads 1 des ersten Planetengetriebesatzes
12 ist ständig mit dem Planetenradträger 16 des Planetenrads P2 des zweiten Planetengetriebesatzes
13 verbunden. Die Planetenradträger 15 und 16 sind durch eine Bremstrommel (nicht
bezeichnet) lösbar mit der zweiten Bremse B2 verbunden. Das Sonnenrad S2 ist durchdie
zweite Kupplung C2 lösbar mit den Hohlrädern R2 und R3 des zweiten und dritten Planetengetriebesatzes
13 und 14 verbund,en. Die ohlräder R2 und R3 sind somit ständig miteinander verbunden
und sind lösbar mit dem Sonnenrad S3 des dritten Planetengetriebesatzes 14 durch
die dritte Kupplung C3 verbunden. Das Sonnenrad S3 ist lösbar mit der dritten Bremse
B3 verbunden. Der Planetenradträger 17 des Planetenrads P3 des dritten Planetengetriebesatzes
14 ist an die Abtriebswelle 11 angeschlossen. Mit Rücksicht auf die ständige Verbindung
zwischen einigen der drehbaren Glieder gelten die Beziehungen NP1 = Np2 und Nr2
= Nr3.
-
Die Betriebsweise des in dieser Weise aufgebauten Getriebes zur Erzielung
der verschiedenen Gänge und der dabei erhaltenen Übersetzungsverhältnisse ergibt
sich aus der Tabelle XI und
der Fig. lla.
-
Tabelle XI
| Bj F1;28 |
| t ! tt R Cz 84 ß; 83 Ubersetzun rli j~~~ - |
| 1. ;* - - t 2r64) |
| 7 ., |
| 2 I i+ t 1, 8D |
| 11 2. . |
| ,V3!,( |
| ttS ( 1, 45) |
| , X ~~ :- != , 1,S |
| - B 4, $E - + ,'t - 1t0°) - |
| rück- i I |
| wräürckta - (-2,22) |
| 1 - - |
Die Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes,
bei dem drei Planetengetriebesätze abgewandelter Bauart in Verbindung mit drei Kupplungen
(unter Einschluß einer Einwegbremse) und drei Bremsen benutzt'werden.
-
Das Getriebe besitzt einen ersten, zweiten und dritten Planetehradsatz
12a, 13a und 14, die mit einer ersten und zweiten Kupplung C1 und Ca, einer Einwegbremse
42 (C3) und einer ersten, zweiten und dritten Bremse B1, B2 und B kombiniert 3 sind.
-
Der erste Planetengetriebesatz 12a hat ein äußeres llohlrad R1, das
innen verzahnt ist, ein Planetenrad P1, das mit dem
Hohlrad R1
kämmt und ein Sonnenrad S1, das außen mit dem Planetenrad P1 kämmt. Der zweite Planetengetriebesatz
13a hat ein Planetenrad P2, das außen mit dem verlängerten Abschnit 1a des Planetenrads
P1 kämmt und ein Hohlrad R2> das im Inneren mit dem Planetenrad P2 kämmt. Die
Planetenräder P1 und P2 sind auf einem gemeinsamen Planetenradträger 15a getragen.
Der dritte Planetengetriebesatz 14 hat ein Hohlrad R3> ein Planetenrad P3>
das auf einem Planetenradträger 17 getragen ist und ein Sonnenrad S3, die alle miteinander
kämme.
-
Die Antriebswelle 10 der Übertragungsanlage ist über die erste Kupplung
C1 und Zwischerwelle 29 lösbar mit demSonenrad R1 des ersten Planetengetriebesatzes
12a zuverbunden sowie über die zweite Kupplung C2 mit den Sonnenrädern S1 und 53
Die Sonnenräder S1 und 53 stehen ständig miteinander in Verbindung. Der Planetenradträger
15a des Planetenrads P1 und P2 ist ständig mit dem Hohlrad R3 des dritten Planetengetriebesatzes
14 verbunden und dreht sich hiermit. Das hohlrad R2 des zweiten Planetengetriebesatzes
13a ist lösbar mit der ersten Bremse B1 verbunden, während der Planetenradträger
17 des Planetenrads P3 lösbar mit der zweiten Bremse B2 durch eine Einwegkupplung
42 (C3) verbunden ist, die das Planetenrad P3 an einer Drehung in Gegenrichtung
zur Drehrichtung der Antriebswelle 10 hindert. Die Sonnenräder S1 und 53 sind lösbar
mit der dritten Bremse B3 verbunden. Der Träger 15a der Planetenräder P1 und P2
ist an die Abtriebswelle 11 angeschlossen.
-
Das Hohlrad R2 dreht sich in Gegenrichtung zur Drehrichtung des Sonnenrads
Gemäß Vorbeschreibung arbeiten der erste und der zweite Planetengetriebesatz 12a
und 14 unter den folgenden Beziehungen miteinander; (α 1 + 1) . Np1 = : Nr1+α
1. Ns1 und (α3 + 1) . Np3 = Nr3+α 3. Ns3, worin α 1 und α
3 die Beziehungen der Zahl der Zähne der Sonnenräder S1 und 53 zu der Zahl der Zähne
der Hohlräder R1 bzw.
-
R3 sind.
-
Nimmt man an, daß das Verhältnis der Zähnezahl des Sonnenrads S1
zu der Zähnezahl des Hohlrads R2=α2 ist, dann gilt in Verbindung mit dem zweiten
Planetengetriebesatz 13a die folgende Beziehung: (1 -d α2) . NP2 = α2
2 Ns1 - Nr2, da das Hohlrad R2 in Gegenrichtung zum Sonnenrad S1 umläuft.
-
Unter Berücksichtigung der ständigen Verbindungen zwischen einigen
drehbaren Gliedern gelten die folgenden Beziehungen: Np1 = Np2 3 Ns3 und ist = Ns3
Wird der erste Gang gewählt, wird die erste Kupplung C1 eingerückt. Wird das Getriebe
durch die Antriebswelle 10 angetrieben, sperrt die Einwegkupplung 42 (C3) den Planetenradträger
17
des Planetenrads P3, wodurch Np3 = 0 ist. In diesem Fall kann bei Bedarf die Bremse
B3 angezogen werden.
-
Die unter diesem Zustand erhaltenen Ubersetzungsverhältnisse lassen
sich wie folgt ausdrücken:
Für das Schalten vom ersten zum zweiten Gang wird bei eingerückter oder gekuppelter
Kupplung C1 die zweite Bremse B2 angezogen oder angelegt, wobei die Beziehung Nr2
= 0 gilt und sich das Übersetzungsverhältnis wie folgt ergibt:
Für das Schalten vom zweiten auf den dritten Gang wird die Bremse B2 gelöst und
die Bremse B1 angezogen,so daß Nsl = Ns3 0 O ist. Das Übersetzungsverhältnis ergibt
sich wie folgt:
Wird vom dritten auf den vierten Gang geschaltet, wird die Bremse B1 gelöst und
die zweite Kupplung C2 eingerückt, während die erste Kupplung eingerückt bleibt.
Es dreht sich somit der erste Planetengetriebesatz 12a in seiner Gesamtheit mit
derselben Geschwindigkeit wie die Abtriebswelle 10.
-
Für die Erzielung des Rückwärtsgangs wird die zweite Kupplung C2
eingerückt und die dritte Bremse B3 angezogen, womit Np3 = 0 ist. Das Übersetzungsverhältnis
für den Rückwärtsgang ist demnach:
Diese Betriebs zustände der Reibungselemente für die einzelnen Gänge und die dabei
erhaltenen Übersetzungsverhältnisse sind in der Tabelle XII niedergelegt, in der
die in Klammern gesetzten übersetzungsverhältnisse unter der Annahme errechnet wurden,
daßO(1 = a = 0,40 und α 2 0>50 ist. Die 3 Betriebsweise aller drehbaren
Glieder ergibt sich aus der graphischen Darstellung in Fig. 12a.
-
Tabelle XII
| S l Cj 1C3 P B2 ßw - |
| 1(42) 3 3 ~~~~~~ |
| | < 1 I CL r t+) |
| 4. t+ f CL 1 |
| I |
| I 2. i I II 4 t Wo) ( 1,o) |
| u c - |
| 3..--~~~~~~~~~~L |
| F |
| lo- yyy{.:{,{£, t ( 1,aa) |
| 1 rück- ( zuf, , I 1,00) |
| 7't4~~ |
| wärts - + X w |
Das Getriebe nach Fig. 12 ist insofern von Vorteil, wo es erwünscht
ist, einen übertragungsanageaufbau kompakter Konstruktion zu erhalten,da sich durch
die Erfindung eine Reduzierung in der Länge ergibt.
-
Die Getriebe, die drei Kupplungen und drei Bremsen verwenden, können
zur Lieferung einer vergrößerten Anzahl von Übersetzungsverhältnissen umgeordnet
werden, vorausgesetzt, daß kleine Abwandlungen getroffen werden, wofür ein Beispiel
in der Fig. 13 verdeutlicht ist.
-
Das Getriebe nach Fig. 13 besitzt einen ersten, zweiten und dritten
Planetengetriebesatz 12, 13 und 14 mit einer ersten, zweiten und dritten Kupplung
C1> C2 und C3 und eine erste, zweite und dritte Bremse B1, B2 und B3.
-
Die Antriebswelle 10 ist durch die erste Kupplung C1 mit dem Sonnenrad
S1 des Planetengetriebesatzes 12 lösbar verbunden und durch die zweite Kupplung
C2 mit dem Hohlrad R1, dem Sonnenrad S2 und dem Sonnenrad S3 des ersten,, zweiten
und dritten Planetengetriebesatzes 12, 13 und 14 ebenfalls lösbar verbunden. Das
Sonnenrad S1 ist mit der ersten Bremse B1 lösbar verbunden. Das hohlrad R1 und die
Sonnenräder S2 und 53 stehen ständig miteinander in Verbindung. Die Antriebswelle
10 ist ferner durch die dritte Kupplung C3 lösbar mit dem Planetenradträgern 15
und 16 der Planetenräder P1 und P2 des ersten und zweiten Planetengetriebesatzes
12 und 13 und mit dem Hohlrad
R3 des dritten Planetengetriebesatzes
14 verbunden. Die Planetenradträger 15 und 16 und das Hohlrad R3 stehen ständig
miteinander in Verbindung und sind lösbar mit der Bremse B2 vcrbunden. Diese zweite
Bremse ist mit einer Einwegbremse t4 kombiniert, um zu verhindern, aaß sich das
Hohlrad R3, der Planetenradträger 16 und das Hohlrad R3 in Gegenrichtung zur Drehrichtung
der Antriebswelle 10 drehen. Das Hohlrad R2 des zweiten Planetengetriebesatzes 13
ist lösbar mit der dritten Bremse B3 verbunden.
-
Bei dieser Anordnung des Getriebes ergeben sich die stets gültigen
Beziehungen: Nrl = Ns2 = Ns3 und Npl = Np2 = Ns.
-
Wird der erste Gang gewählt, wird die zweite Kupplung C2 eingerückt
und werden das Hohlrad R1 und die Sonnenräder S2 und S3 durch die Antriebswelle
10 angetrieben. In diesem Fall möchte sich das Hohlrad R3 mit Rücksicht auf den
von den Radachsen übertragenen Laufwiderstand in Gegenrichtung zur Drehrichtung
der Antriebswelle 10 drehen. Dies wird jedoch durch die Wirkung der Einwegbremse
44 verhindert, so daß die Beziehung Npl = Np2 = Nr3 = 0 gilt. Dadurch ergibt sich
das folgende übersetzungsverhältnis:
Für das Festhalten des Hohlrads R3 kann insbesondere bei Bergabfahrt
des Fahrzeugs die zweite Bremse B2 angezogen werden.
-
Für das Schalten vom ersten auf den zweiten Gang wird die dritte
Bremse B3 angezogen und die Kupplung C2 eingerückt gehalten. Daraus ergibt sich:
Nr2 = 0.
-
Das Übersetzungsverhältnis für den zweiten Vorwärtsgang ist:
Für das Schalten vom zweiten auf den dritten Gang wird die dritte Bremse B3 gelöst
und stattdessen die erste Bremse B1 angezogen und die Kupplung C2 noch in eingerücktem
Zustand gehalten.
-
In diesem Fall ergibt sich das übersetzungsverhältnis wie folgt:
da Ns1 = O ist.
-
ur das Schalten vom dritten auf den vierten Gang wird die dritte
Kupplung C3 gekuppelt, wobei alle Bremsen gelöst sind und die Kupplung C2 eingerückt
bleibt. In diesem Fall werden sowohl das IIohlrad R1 als auch der Planetenträger
15 unmittelbar durch die Antriebswelle 10 gedreht, so daß die drei Planetengetriebesätze
12, 13 und 14 zusammen mit der Antriebswelle 10 umlaufen. Das Übersetzungsverhältnis
ist dann 1:1.
-
Erfolgt das Schalten vom vierten auf den fünften Gang, wird die zweite
Kupplung C2 ausgerückt und die erste Bremse B angezogen. Das Übersetzungsverhältnis
für den fünften Gang ergibt sich wie folgt:
Für die Wahl des Rückwärtsgangs wird die erste Kupplung C1 eingerückt und dia zweite
Bremse B2 angezogen, wodurch sich das folgende Übersetzungsverhältnis ergibt:
Diese Betriebszustände der Reibungselemente zur Erzielung der fünf Vorwärtsgänge
und des einen Rückwärtsgangs und die dabei erreichbaren Übersetzungsverhältnisse
sind in der Tabelle XIII niedergelegt, in der die in Klammern gesetzten übersetzungsverhältnisse
unter der Annahme ermittelt wurden,
daß G( 2 0<3 = 0,45 ist.
-
Tabelle XIII
| üb e rs e t zungs verhäl tni s s e |
| 4 :- + i 1 3 t 3'2 |
| - CL 1 |
| + ( |
| - e -I I |
| 2+ 2 3 33 |
| v 3. - ,.- 1 ~~~~ |
| 1' 1+ :- zu I 7 |
| k |
| o Ilr I I$- 4. , I t 1 1 < 1'OO')' |
| o .---,------ ----- |
| t t i '-t- e ~~~~- |
| 14-0 +0 0 (Ot77). |
| I . 7 |
| + .. ..-I,.,-I,-,, 3 ~~~~ |
| rückw ~3~ t |
| ccI~ CL? 1 |
Die Arbeitsweise der Planetengetriebesätze dieses Getriebes zusammen mit den gemäß
Vorbeschreibung betätigten Reibungselementen ergibt sich aus der Fig. 13a.
-
Die Anzahl der Übersetzungsverhältnisse, die bei dem Getriebe nach
Fig. 13 erzielbar ist, kann noch durch geringfügige zusätzliche Abwandlungen erhöht
werden. Die Fig. 14 zeigt ein Beispiel eines derartig abgewandelten Getriebes, das
im wesentlichen aus drei identischen und einem zusätzlichen Planetengetriebesatz
besteht, um sechs Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang zu liefern.
-
Das Getriebe nach Fig. 14 ist im wesentlichen gleich demjenigen
nach
Fig. 13 aufgebaut, soweit die Planetengetriebesätze 12, 13 und 14 und die KupplungO
C1, C2 und C3 und die erste und die dritte Bremse B1 und B3 betroffen sind. Die
zweite Bremse B2 und die zugehörige Einwegbremse 44 befinden sich nunmehr zwischen
den Planetenradträgern 16 und 17 des zweiten und dritten Planetengetriebesatzes
13 und 14.
-
Im Unterschied zum Getriebe nach Fig. 13 ist in Verbindung mit dem
dritten Planetengetriebesatz 14 ein zusätzlicher Planetengetriebesatz 45 vorgesehen.
Der Planetengetriebesatz 45 hat ein Planetenrad P4, das mit dem Planetenrad P3 aus
einem Stück besteht und durch den Planetenradträger 17 getragen wird, sowie ein
Sonnenrad S4, das außen mit dem Planetenrad P4 kämmt. Das Sonnenrad S4 ist lösbar
mit einer vierten Bremse B4 verbunden, die als ein Beispiel als Scheibenbremse dargestellt
ist und zum Festhalten des Sonnenrads S4 beim Anziehen dient. Da das Planetenrad
P4 durch den Planetenradträger 17 des Planetenrads P3 getragen wird, ist auch die
Abtriebswelle 11 mit dem Planetenrad P4 verbunden.
-
Beim Schalten in den ersten Gang wird die Kupplung C1 eingerückt
und die vierte Bremse B4 angezogen. Bein Anziehen der Bremse B4 wird das vierte
Sonnenrad S4 festgehalten, während sich der Planetenträger 17 mit einer Geschwindigkeit
dreht, die zu bewirken ist, wenn das Sonnenrad S3 blockiert wird. In
diesem
Fall gilt die folgende Beziehung: Nrl = Ns2 = Ns 5 = 0 Das so erhaltene übersetzungsverhältnis
lautet wie folgt:
Wenn 1 = d 2 = a 3 = 0,45 ist, dann ist das Übersetzungsverhältnis für den ersten
Vorwärtsgang 4,66.
-
Die Übersetzungsverhältnisse für die Erzielung des zweiten? dritten,
vierten, fünften und sechsten Gangs und des Rückwärtsgangs und die Betriebsweise
des Getriebes zur Erzielung dieser Übersetzungsverhältnisse entsprechen den Vorgängen
beim ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Gang sowie dem Rückwärtsgang
bei dem Getriebe nach Fig. 13.
-
Man ersieht, daß das Getriebe nach Fig. 14 größere Übersetzungsverhältnisse
als dasjenige nach Fig. 13 liefern kann.
-
Im Bedarfsfall kann die Kupplung C3 beim Getriebe nach Fig. 14 weggelassen
werden, wobei der Planetenträger 15 zu jeder Zeit von der Abtriebswelle 10 getrennt
ist, so daß sich vier Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang ergeben, wie es in Fig.
15 dargestellt ist. In diesem Fall sind die Betriebsvorgänge im Getriebe und die
erhaltenen Übersetzungsverhältnisse
vollständig gleich dem Getriebe
nach Fig. 14 beim Schalten des ersten, zweiten, dritten und vierten Vorwärtsgangs
und des Rückwärtsgangs.
-
Eine weitere abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Getriebes, das einen vierten Planetengetriebesatz verwendet, ist in Fig. 16 gezeigt,
bei dem fünf Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang geliefert weSen.Das dargestellte
Getriebe ist eine spezielle Abwandlung des Getriebes nach Fig. 3, so daß die Erläuterung
der Planetengetriebesätze 12, 13 und 14 weggelassen wurde.
-
Im Unterschied zu Fig. 3 hat das Getriebe nach Fig. 16 einen zusätzlichen
Planetengetriebesatz 45a abgewandelter Ausführungsform mit einem im Inneren gezahnten
Hohlrad R11 und einen Planetenrad P4, das sich mit dem Iiohlrad n} in Eingriff befindet.
Das Planetenrad P4 besteht aus einem Stück mit dem Planetenrad P3 und wird durch
den Planetenradträger 17 getragen, der an die Abtriebswelle 11 angeschlossen ist.
Die erste und die zweite Bremse B1 und B2 befinden sich zwischen der ersten Kupplung
C1 und de hohlrad R1 bzw. zwischen dem Planetenradträger 15 und dem Ilohlrad R2,
und zwar in ähnlicher Weise wie bei der Anordnung nach Fig. 3. Die dritte Bremse
B3 und die zugehörige Linwegbremse 32 befinden sich nun zwischen dem Planetenradträger
16 und dem Hohlrad R Alle Planetengetriebesätze 12, 13 und 14 werden selektiv durch
die Antriebswelle
10 angetrieben, die mit einer Turbine T eines
Drehmomentwandlers 46 verbunden isE, wie es üblich ist.
-
Bei dem Getriebe nach Fig. 16 wird das Hohlrad R4 des vierten Planetengetriebesatzes
45a durch eine zweite Antriebswelle lOa angetrieben, die lösbar an das Pumpenrad
P des Drehmomentwandlers 46 durch eine dritte Kupplung C3 angeschlossen ist.
-
Diese dritte Kupplung C3 wird'mit der ersten Bremse 51 gekuppelt,
die für den Schnellgang vom vierten Gang angezogen wird.
-
Bei angezogener Bremse B1 wird das Hohlrad R1 aes ersten Planetengetriebesatzes
12 festgehalten und die mit den Kupplungen C1 und C2 gekuppelte Kupplung C3 ausgeruckt,
wobei das llohlrad R4 des vierten Planetengetriebesatzes 45a durch die zweite Antriebswelle
1Oa angetrieben wird, die ihrerseits durch die Pumpe P des Drehmomentwandlers 46
angetrieben wird.
-
Das den fünften Gang liefernde Übersetzungsverhältnis ergibt sich
aus der folgenden Gleichung:
Die Betriebsweise des Getriebes für die Bewirkung des fünften
Gangs ergibt sich aus der Linie OLy in Fig. 3a. Die ÜbersetzungsverhAltnisse für
die verbleibenden Gänge sind gleich denjeni;en, wie sie bei dem Getriebe nach Fig.
3 erhalten werden.
-
Bei dem Getriebe nach Fig. 16 wird ein Anteil des Ausgangsdrehmoments
des Motors zur zweiten Antriebswelle 10a übertragen, wenn die Kupplung C3 eingerückt
ist, so daß der Wirkungsgrad in der Paftübertragung; erhöht wird Zur Vermeidung
des Auftretens mechanischer Stöße in der Übertragungsanlage kann die zweite Antriebswelle
lOa mit der ersten Antriebswelle 10 durch eine Strömungsmittelkupplung verbunden
werden, wodurch die zweite Antriebswelle 10a durch die Kupplung C3 mit der Turbine
T des Drehmomentwandlers 46 verbunden werden kann.
-
Die Fig. 17 zeit eine weitere Abwandlung des Getriebes nach Fig.
3 für die Lieferung eines Scbm)Igangs aus dem vierten Gang; diese Abwandlung ist
im wesentlichen gleich derjenigen nach Fig. 16.
-
Wie man aus der Darstellung ersieht, hat das Getriebe einen vierten
Planetengetriebesatz 45a, der nunmehr zwischen dem zweiten und dem dritten Planetengetriebesatz
13 bzw. 14 lieGt. Der Planetengetriebesatz 45a besitzt ein sonnenrad S4,
das
ständig mit dem Sonnenrad S3 verbunden ist und ein Planetenrad P4, das sich mit
dem Sonnenrad S4 in Eingriff befindet. Das Planetenrad P4 besteht aus einem Stück
mit dem Planetenrad P2 und wird durch den Planetenradträger 16 des Planetenrads
P2 getragen. Der Planetenradträger 16 ist in gleicner Weise wie bei den Getrieben
nach Fig. 3 und 16 ständig mit dem Hohlrad R3 verbunden und durch eine zweite Antriebswelle
Oa und eine dritten Kupplung C3 mit der Turbine T des Drehmomentwandlers 46 verbunden,
ähnlich wie es in dem Fall des Getriebes nach Fig. 16 vorliegt. Die Bremse B1 befindet
sich zwischen der ersten Kupplung C1 und dem Hohlrad R1, die zweite Bremse Bs und
die zugehörige Einwegbremse 32beflrÜen sich zwischen dem Planetenradträger 16 und
dem Hohlrad R3. Die dritte Bremse B3 ist mit einer Einwegbremse 47 kombiniert, die
beide zwischen dem Planetenradträger 15 und dem Hohlrad R2 angeordnet sind.
-
Die Arbeitsweise des so aufgebauten Getriebes für die Bewirkung des
fünften Gangs und des dabei erzielten übersetzungsverhältnisses ist gleich dem Fall
des Getriebes nach Fig. 16.
-
Aus der Vorbeschreibung der verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung ergibt sich, daß man Abwandlungen und Modifikationen ohne Schwierigkeit
vornehmen kann, ohne daß der Schutzbereich der Ansprüche verlassen wird und zwar
können folgend Abwandlungen vorgenommen werden:
(1) Der Fluß der
Energieübertragung durch die Planetengetriebesätze kann umgedreht werden, indem
die Welle 11 an den Drehmomentwandler (oder Strömungsmittelkupplung) und die Welle
10 an das Differential angeschlossen wird, obwohl erstere als Abtriebswelle und
letztere als Antriebswelle bezeichnet worden ist.
-
(2) Die in den Getriebegruppen benutzten Bremsen können jegliche Bauart
haben, wie sie derzeit für Kraftübertragungsanlagen in Gebrauch sind.
-
(3) Die Kupplungen können solange verlegt werden, sofern bei einem
speziellen Gangschaltvorgang die beabsichtigten drehbaren Glieder oder das beabsichtigte
drehbare Glied festgehalten werden.
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(4) Die PlanetengetriebesEtze, die Gemäß Vorbeschreibung im wesentlichen
in ihrer Geometrie identisch sind, können insoweit abgewandelt werden, daß sie voneinander
unterschiedliche Abmessungen haben, so daß jegliche gewünschte Zahnradkombination
von Übersetzungsverhältnissen geliefert werden kann.
-
(5) Die Getriebegruppen können nicht nur für die raftübertragungsanlage
eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, sondern für jegliche andere Anlage, bei der
von einem Antriebsmotor
mecllanische Kraft mit einer modifizierten
Beschwindigkeit zu übertragen ist.
-
(6) Wird irgendeiner der Planetengetriebesätze aus dem erfindungsgemäßen
Getriebe entfernt verwandelt ich das Getriebe von selbst zu einem einem Kraftübertragungssystem
mit drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang.
-
Zu den mit der Erfindung verbundenen Vorteilen der Getriebeausgestaltungen
gehören: (a) breite Wahl von Kombinationen der Übersetzungsverhältnisse; (bj Kompakt
Mit des gesamten Getriebeaufbaus, der die Beschränkungen in der Aufnahme des Getriebes
in der Übertragungsanlage überwindet; (c) Anpassungsmöglichkeit an Massenproduktion
auf wirtschaftlicher Basis im Falle identischer Geometrie der Planetengetriebesätze;
(d) Leichtes Gangschalten; jeder der Vorwärtsgänge kann rauf-und runUerg;eschaltet
werden, indem lediglich eines der Reibungselemente gelost und ein anderes betätigt
wird;
(e) Für jede Kupplung ist eine verminderte Drehmomentkapazität
notwendig; (f) Beim Schalten in der Übertragungsanlage werden weniger Geräusche
erzeugt.