DE2330661A1

DE2330661A1 - Wechselgetriebe, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2330661A1
Application number: DE2330661A
Authority: DE
Inventors: John Dennis Malloy
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1972-06-27
Filing date: 1973-06-13
Publication date: 1974-01-17
Also published as: DE2330661B2; JPS4950358A; GB1369169A; IT986140B; BR7304187D0; US3763719A; AU5615773A; DE2330661C3; AR194552A1; CA972584A; FR2191670A5

Description

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W/Vh-2962 13.6.73

General Motors Corporation, Detroit, Mich., V.St.A.

Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Eingangsglied wahlweise über eine erste und eine zweite Kupplung mit Eingangsgliedern eines Verbundplanetenrädergetriebes verbindbar ist, das ein besonderes, durch eine Bremse festlegbares Reaktionsglied aufweist und zwei Sätze von miteinander kämmenden Planetenrädern in einem gemeinsamen mit einem Ausgangsglied verbundenen Planetenräderträger gelagert enthält.

Derartige Wechselgetriebe sind durch die US-PS 3 554 057 und FR-PS 823 757 und das zugehörige Zusatzpatent FR-PS 53 264 bekannt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Wechselgetriebe so auszugestalten, dass sie im oberen Gangbereich ein besseres Betriebsverhalten aufweisen. Es soll hierdurch ein Mehrganggetriebe geschaffen werden, das besonders für Fahrzeuge mit kleiner Antriebsleistung, beispielsweise kleine Personenkraftwagen, geeignet ist und ein insgesamt besseres Betriebsverhalten erhalten soll, insbesondere wenn das Getriebe als Vierganggetriebe ausgebildet ist, wie es für derartige Fahrzeuge zweckmässig ist»

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 herausgestellten Merkmale gelöst«

Die erfindungsgemässe Lösung hat den Vorteil

eines sehr gedrängten Aufbaues des Getriebes, das durch übliche hydraulische oder andere Steueranlagen leicht steuerbar ist, beides Vorteile, die bei verhältnismässig billigen kleinen Personenkraftwagen eine besondere Bedeutung haben.

Durch die erfindungsgemäss vorgesehenen Verhältnisse der Teilkreisdurchmesser der Ringräder bzw. Sonnenräder ist es möglich, bei ^konstanter Eingangsdrehzahl im wesentlichen gleiche Schaltstufen in allen Gängen zu erhalten. Dies steht im Gegensatz zu den üblichen Bauarten, bei denen geometrische Schaltstufen vorgesehen sind, wodurch sich ein unvollkommenes Betriebsverhalten in den höheren Gängen ergibt. Dieses ist bei

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Fahrzeugen mit geringer Antriebsleistung besonders störend. Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung ergibt sich aus dem Anspruch 2. Die hiernach vorgesehene Freilaufkupplung liegt praktisch parallel zur ersten Kupplung zwischen dem Eingangsglied und dem Eingangssonnenrad und schaltet automatisch bei gewissen Gangwechseln, beispielsweise 4-2, 3-2, 4-1 und 3-1» ab, so dass eine besondere Steuerung der Überlappung des Einrückens und Ausrückens von Reibungsschalteinrichtungen entbehrlich wird. Ferner ermöglicht das Vorsehen der Freilaufkupplung in einfacher Weise Motorbremsung vorzusehen.

In der Zeichnung ist ein Teillängsschnitt durch ein Wechselgetriebe nach der Erfindung dargestellt.

Das Getriebe hat ein Getriebegehäuse 10, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 12, eine Eingangswelle 14, eine Ausgangswelle 15 und ein Verbundplanetenrädergetriebe 16« Der hydrodynamische Drehmomentwandler 12 ist von üblicher Bauart und besteht aus einem Pumpenrad 18, einem Turbinenrad 20 und einem Leitrad 22, das an dem Getriebegehäuse 10 über eine Einwegbremse 24 an einer Tragwelle des Leitrades und einem Pumpengehäuse 26 abgestützt ist.

Das Pumpenrad 18 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers wird von einer nicht dargestellten Antriebsmaschine angetrieben und ist mit einer Hohlwelle 28 verbunden, die drehbar

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in einer Büchse 30 im Getriebegehäuse 10 gelagert ist. Die Hohlwelle 28 treibt eine übliche Zahnradpumpe 31 an, die die verschiedenen Schalteinrichtungen des Getriebes mit Flüssigkeit versorgt, wenn das Pumpenrad 18 von der Antriebsmaschine angetrieben wird.

Das Turbinenrad 20 ist über Keile 32 auf die Eingangswelle 14 aufgekeilt. Die Eingangswelle 14 ist drehbar im Pumpengehäuse 26 über zwei Lagerbüchsen 34 und 36 gelagert und mit einer Trommel 38 verbunden, in der Trommel 38 ist eine ringförmige Kammer 40 für einen verschieblichen Stellkolben 42 gebildet. Der Stellkolben arbeitet mit mehreren Reibscheiben 44 und 46 zusammen, die abwechselnd nebeneinander liegen und mit der Trommel 38 bzw. einer Nabe 48 durch Keile verbunden sind. Eine Gegenplatte 50 für die Reibscheiben 44 und 46 ist ebenfalls auf die Trommel 38 abgekeilt und bildet den äusseren Laufring für eine Freilaufkupplung 52, deren innerer Laufring an der Nabe 48gebildet ist. Die Trommel 38 des Stellkolbens 42, die Reibscheiben 44 und 46 und die Gegenplatte 50 bilden eine erste flüssigkeitsbetätigte Kupplung 53» durch die bei Unterdrucksetzen der Kammer 40 die Trommel 38 mit der Nabe 48 verbunden wird.

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Eine zweite flüssigkeitsbetätigte Kupplung 57 besteht aus einem Stellkolben 54, der verschieblich in einer ringförmigen Kammer 55 einer Trommel 56 angeordnet ist und mehrerei wechselweise ineinandergreifende!Reibscheiben 58 und 60, ddie durch Keile an den Trommeln 38 bzw· 56 festgelegt sind. Eine Gegenplatte 61 für die Reibscheiben 58 und 60 ist mit der Trommel 56 verkeilt. Eine erste Bremse für die Trommel 56 wird durch einen Stellkolben 62 gebildet, der verschieblich in einer Ringkammer 64 im Pumpengehäuse 26 angeordnet ist, und mehreren wechselweise ineinandergreifenden Reibscheiben 66 und 68, die über Keile an der Trommel 56 bzw. dem Getriebegehäuse 10 festgelegt sind. Eine Gegenplatte 69 ist mit dem Getriebegehäuse 10 verkeilt. Die beschriebenen Kupplungen und die Bremse sind näher in der US-PS 3 554 057 beschrieben.

Das Verbundplanetenrädergetriebe 16 hat ein erstes Eingangssonenrad 70, das an der Nabe 48 gebildet ist, ein als Eingangs- oder Reaktionsglied arbeitendes erstes Ringrad 72, das auf die Trommel 56 aufgekeilt ist, ein zweites Reaktionssonnenrad 74, ein zweites Reaktionsringrad 76 und einen Planetenräderträger 78, in dem ein erster Satz von Planetenrädern 80 drehbar auf Zapfen 82 und ein zweiter Satz von Planetenrädern! 84 auf Zapfen 86 gelagert sind. Die Planetenräder 88 kämmen mit dem Eingangssonnenrad 70 und dem Reaktionsringrad 76,

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während die Planetenräder 84 mit dem Ringrad 72 und Planetenrädern 88 eines dritten Satzes von Planetenrädern kämmen, die über Zapfen 90 ebenfalls drehbar in dem Planetenräderträger gelagert sind und ausserdem mit dera Reaktionssonnenrad 74 kämmen. Die Planetenräder 84 und 86 kämmen ferner mit den Planetenrädern 80. Zur gleichmässigen Lastverteilung werden drei oder vier Planetenräder in jedem Satz vorgesehen, die im gleichen Abstand voneinander im Planetenraderträger 78 gelagert sind.

Der Planetenräderträger 78 trägt innen Keile 92, die in entsprechende Keile der Ausgangswelle 15 eingreifen, wodurch ein Antrieb von dera Planetenräderträger 78 zur Ausgangswelle 15 geschaffen ist. Das Reaktionssonnenrad 74 ist auf eine Nabe 94 aufgekeilt, die eine zylindrische Fläche 96 aufweist, die mit einem üblichen Bremsband 98 zwecks Bildung einer zweiten Bremse zusammenarbeitet, durch die das Sonnenrad 74 festgelegt werden kann.

Das Reek tionsringrad 76 ist an einer Bremstrommel gebildet, die drehbar in einer Büchse 102 gelagert ist, die mit dem Getriebegehäuse IG verbunden ist. Ein zweischleifiges Bremsband 104 bildet mit der Bremstrommel 100 eine dritte Bremse, um das Reaktionsringrad?6 festlegen zu können. Die Bandbremse 104 ist im einzelnen in der US-PS 2 975 870 näher beschrieben. Alle Schaltkupplungen und -bremsen sind fluss igkeitjs-

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betätigt und können durch bekannte hydraulische Steueranlagen gesteuert werden.

Im Leerlauf sind alle Kupplungen ausgerückt und alle Bremsen gelüftet. Zum Einschalten des ersten Vorwärtsganges wird die dritte Bremse 104 angelegt und die Freilaufkupplung 52 kuppelt die Eingangswelle 14 mit dem Eingangssonnenrad 70. Bei angetriebenem Sonnenrad 70 und festgelegtem Reaktionsringrad 76 wird der Planetenräderträger 78 vorwärts mit übersetzung ins Langsame durch die Wirkung der Planetenräder 80 angetrieben.

Zum Einschalten des zweiten Vorwärtsganges wird die zweite Bremse 98 angelegt und die dritte Bremse 104 gelüftet, so dass das Sonnenrad 74 Reaktionsglied des Planetenrädergetriebes 16 wird. Die Eingangswelle ist über die Freilaufkupplung 52 wiederum mit dem Eingangssonnenrad 70 verbunden und es erfolgt der Antrieb des Planetenräderträgers über die Planetenräder 80 und 88 zur Ausgangswelle 15.

Die beschriebene Art des Einschaltens des zweiten Ganges über den Freilaufkupplungseingang ist zu bevorzugen, da die Verwendung der Freilaufkupplung ein Abwärtsschalten vom vierten zum zweiten oder ersten Gang oder vom antwttmr dritten zum zweiten oder ersten Gang gestattet, ohne dass die Überlappung von Reibungsschalteinrichtungen zu steuern ist« Hier-

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durch wird die gesamte Steueranlage wesentlich vereinfacht.

, Eine abgewandelte Weise zum Schalten des zweiten Ganges steht zur Verfügung, wenn die zweite Kupplung 57 eingerückt wird und die dritte Bremse 104 angelegt wird, wodurch das Ringrad 72 als Eingangsglied mit der Eingangswelle 14 verbunden wird und das Ringrad 76 als Reaktionsglied festgelegt wird. Bei dieser Art der Schaltung des zweiten Ganges wird der Planetenräderträger 78 vorwärts mit Übersetzung ins Langsame durch die ¥irkung der Planetenräder 84 und 80 angetrieben, wobei .die Freilaufkupplung 52 im Überholbetrieb läuft.

Zum Schalten des dritten Vorwärtsganges wird die zweite Kupplung eingerückt und die zweite Bremse bleibt angelegt, wodurch das Ringrad 72 das Eingangsglied und das Sonnenrad 74 das Reaktionsglied des Planetenrädergetriebes 16 wird, wobei das Ringrad 76 freiläuft. In diesem Gang erfolgt der Antrieb vom Ringrad 72 zum Planetenräderträger 78 über die Hanetenräder 84, 80 und 88, wobei die Freilaufkupplung 52 im Überholbetrieb läuft.

Zum Schalten des vierten Vorwärtsganges wird die zweite Bremse 98 gelüftet, die erste Kupplung 53 eingerückt, während die zweite Kupplung 57 eingerückt bleibt. Bei eingerückten Kupplungen 53 und 57 wird das Verbundplanetenrädergetriebe blockiert und hat das Übersetzungsverhältnis 1:1 zwischen dem Eingangssonnenrad 70 und dem Planetenräderträger 78,

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so dass ein direkter Antrieb zwischen der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 15 erfolgt. In diesem Falle ist die Freilaufkupplung 52 durch die erste Kupplung 53 gesperrt.

Zum Einschalten des Rückwärtsganges wird die erste Bremse 66, 68 angelegt, während alle Kupplungen ausgerückt und alle übrigen Bremsen gelüftet werden. Hierdurch wird das Ringrad 72 zum Reaktionsglied des Planetenrädergetriebes und über die fassende »Freilaufkupplung 52 erfolgt ein Antrieb von der Eingangswelle 14 zum Eingangssonnenrad 70 und ein Umlaufendes Planetenräderträger 78 in entgegengesetzter Richtung durch die Wirkung der Planetenräder 80 und 84.

Bei eingeschaltetem ersten Vorwärtsgang und der zu

bevorzugenden Einschaltung des zweiten Vorwärtsganges sowie

i des Rückwärtsganges kann die erste Kupplung 53 eingerückt I werden, um einen verzweigten Antrieb von der Eingangswelle 14 j zum Eingangssonnenrad 70 zu erhalten, wodurch Motorbremsung !

ermöglicht ist. j

Wie die Zeichnung erkennen lässt, ist der Teilkreisdurchmesser R- des als Eingangs- oder Reaktionsglied arbeitenden Ringrades 72 grosser als der Teilkreisdurchmesser R₂ des Reaktionsringrades 76 und der Teilkreisdurchmesser S^ des Eingangssonnenrades 70 i«t grosser als der Teilkreisdurchmesser S

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des Reaktionssonnenrades 74. Das heisst, die Teilkreisdurchmesser-Verhältnisse R₁/R₂ und S₁/Sp sind beide grosser als 1.00.

Nachstehend sind zwei Beispiele\on Ausführungsformen angegeben, bei denen sich zweckmässige Gänge ergeben.

Beispiel I

Ringrad	72	Eingangs- Reaktions- glied	101	Zähne
Ringrad	76	70/76	82	Il
Sonnenrad 70	70/74	35	Il
Sonnenrad 74	72/74	31	Il
Gang			Ubersetzungs Verhältnis
1.	Rückwärts gang 70/72		3.343
2.		1.886
3.		1.307
4.		1.00
	1.886

= 1.23 = 1.12

Ausgangsschaltstufe

bei 4 000 U/min Eingangsumschaltdrehzahl

935 930 950

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	Beispiel II	72 76	Eingangs/ Reaktions glied	72/74	88 Zähne 74 «	^R1 ^S1	/R₂ = 1.19 /S₂ = 1.19 !
Ringrad Ringrad	Sonnenrad 70	70/76		31 "
Sonnenrad 74	70/74	Rückwärts gang 70/72	26 ⁿ
Gang	2. 72/76 (wahlweise)	Übersetzungs verhältnis		Ausgangsschaltstufe ; bei 4 000 U/min Eingangsaufwärts- ' schaltdrehzahl
1.	3.	3.390
2.	4.	1.841		980 :
1.841
1.295		920
1.00		900
1.84

Wie sich aus den Beispielen ergibt, ist die Schaltstufe in jedem Vorwärtsgang im wesentliche! konstant, wenn die Eingangsaufwärtsschaltdrehzahl konstant gehalten wird. Die Teilkreisverhältnisse R^/R₂ und S./S₂ ermöglichen diese

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im wesentlichen konstanten Schaltstufen. Zum Vergleich würden "bei einer geometrischen Schaltstufenanordnung anstelle der Werte des Beispiels II bei einem Übersetzungsbereich im ersten Gang von 3.39 und im -vierten Gang von 1.0.0 bei einer konstanten Eingangsaufwärtsschaltdrehzahl beträchtlich unterschiedliche Ausgangsschaltstufen auftreten. Bei einer gleichen Eingangsaufwärtsschaltdrehzahl von 4 000 U/min würde die Schaltdufe im zweiten Gang, d.h. zwischen dem ersten und zweiten Gang, 590 U/min betragen, im zweiten Gang 880 U/min und im vierten Gang 1 320 U/min.

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Claims

-13-Patentansprüche

fly Wechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, J bei dem ein Eingangsglied wahlweise über eine erste und eine I

zweite Kupplung mit Eingangsgliedern eines Verbundplaneten- j rädergetriebes verbindbar ist, das ein besonderes, durch eine j Bremse festlegbares Reaktionsglied aufweist und zwei Sätze | von miteinander kämmenden Planetenrädern in einem gemeinsamen j

drehbar mit einem Ausgangsglied verbundenen Planetenräderträger/gelagert enthält, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kupplung (53) und eine zweite Kupplung (57) wahlweise mit dem Eingangsglied (14) verbindbar sind, drei wahlweise betätigbare Bremsen (66, 98 und 104) mit dem Getriebegehäuse (10) zusammenarbeiten und das Verbundplanetenrädergetriebe (16) ein erstes mit der ersten Kupplung verbundenes Sonnenrad (70), ein erstes mit der zweiten Kupplung und der ersten Bremse verbundenes erstes Ringrad (72), ein mit der zweiten Bremse verbundenes zweites Sonnenrad (74) kleineren Teilkreisdurchmessers als das erste Sonnenrad, ein mit der dritten Bremse (!J.O4) verbundenes zweites Ringrad (76) kleineren Teilkreisdurchmessers als das erste Ringrad, erste Planetenräder (80) in Eingriff mit dem ersten Sonnenrad und dem zweiten

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Ringrad, zweite Planetenräder (84,88) in Eingriff mit dem ersten Ringrad, dem zweiten Sonnenrad und den ersten Planetenrädern, und dem mit dem Antriebsglied (15) des Getriebes verbundenen Planetenräderträger (78) für die Planetenräder enthält.
2. Wehhselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freilaufkupplung (52) zwischen dem Eingangsglied (14) und dem ersten Sonnenrad (70) angeordnet ist, die bei angelegter dritter Bremse (104) einkuppelt, um den ersten Vorwärtsgang zu schalten, bei angelegter zweiter Bremse (98) kuppelt, um den zweiten Vorwärtsgang zu schalten, während bei angelegter zweiter Bremse (98) und eingerückter zweiter Kupplung ■ (57) der dritte Vorwärtsgang und bei eingerückter erster und

zweiter Kupplung (53»57) der vierte Vorwärtsgang geschaltet wird, und bei angelegter erster Bremse (66,68) über die kuppeln- |de Freilaufkupplung das Ausgangsglied (15) des Getriebes rückwärts angetrieben wird.

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