DE2544173A1

DE2544173A1 - Automatisches getriebe fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2544173A1
Application number: DE19752544173
Authority: DE
Inventors: Thomas R Stockton
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1974-12-09
Filing date: 1975-10-03
Publication date: 1976-06-10
Also published as: US4028965A; JPS5183963A; GB1475958A; JPS5744102B2

Description

Patentanmeldung
Automatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein automatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge mit einem hydrokinetisehen Drehmomentwandler mit einem Pumpen-, Leit- und Turbinenteil und zwei nachgeschalteten Planetenradgetrieben, von denen das eine ein Verbund-Planetenradgetriebe mit einem Sonnenrad, einem Ringrad und zwei mit diesem und untereinander in Eingriff stehenden Planetenradsätzen und das andere ein einfaches Planetenradgetriebe mit einem Sonnenrad, einem Ringrad und einem mit diesen in Eingriff stehenden Planetenradsatz ist und wobei diese Elemente über Kupplungen und Bremsen zum Schalten verschiedener Gänge wahlweise verbindbar bzw festlegbar sind.

Automatische Getriebe für Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art sind bereits in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Diese bekannten automatischen Getriebe sind hierbei meistens zur Verwendung in Kraftfahrzeugen der gehobenen Mittelklasse vorgesehen, wo eine verhältnismäßig große Motorleistung und ausreichender Raum zur Unterbringung des Getriebes zur Verfügung steht. Die hierbei erforderlichen Untersetzungen müssen hierbei nicht sehr groß sein und der Aufbau des Getriebes muß nicht besonders kompakt und gedrungen sein.
US-719 / 22. September 1975 609824/02SO

Sitz der Gesellschaft- Köln · Registergericht Köln. HRB 84 ■ Vorsitzender des Aufsichtsrates: Hans Schaberger · Vorstand: Robert A. Lutz, Vorsitzender

Horst Bergemann ■ Franz J. Bohr · Waldemar Ebers ■ Wilhelm Inden · Alfred Langer Steilvertretend: Hans Wilhelm Gab ■ Paul A. Guckel · Hans-Joachim Lehmann · Peter Weiber

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein automatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere der unteren Mittelklasse zu schaffen, bei dem infolge der vorgebenen geringeren Motorleistung und des geringeren vorhandenen Raumes die erforderlichen großen Untersetzungen bei einer möglichst gedrungenen Bauart des Getriebes erzielt werden. Vorzugsweise soll das erfindungsgemäße automatische Getriebe in Verbindung mit einem im Kraftfahrzeug quer eingebauten Antriebsmotor verwendbar sein.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem ein automatisches Getriebe der eingangs genannten Art den in den Patentansprüchen beschriebenen Aufbau besitzt.

Durch die erfindungsgemäße Verknüpfung eines hydrokinetischen Drehmomentwandlers mit einem nachgeschalteten Verbund-Planetenradgetriebe und einem einfachen Planetenradgetriebe werden die erwünschten großen Untersetzungen erzielt, wobei diese Anordnung der Planetenradgetriebe noch die Unterbringung eines Ausgleichsgetriebes für die Abtriebsachswellen innerhalb des Getriebegehäuses ermöglicht, wodurch eine ungemein kompakte und gedrungene Getriebe-Achsgetriebeeinheit erzielt wird, wie sie z. B. in besonders vorteilhafter Weise für Kraftfahrzeuge der unteren Mittelklasse in Verbindung mit einem querliegend angeordneten Antriebsmotor und Frontantrieb verwendet werden kann.

Die Erfindung wird anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 A zeigt einen ersten Teil eines Schnittes durch ein automatisches Getriebe gemäß der Erfindung.

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Fig. 1 B zeigt den zweiten Teil eines Schnittes durch ein automatisches Getriebe gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Getriebeaufbaus nach den Figuren 1 A und 1 B.

In den Figuren 1 A und 1 B ist ein Getriebegehäuse 10 an seiner linken Seite mit einem Drehmomentwandlergehäuse 12 verbunden, in dem ein hydrokinetischer Drehmomentwandler 14 angeordnet ist. Das Getriebegehäuse 10 umschließt zwei Planetenradgetriebe 16 und 18 sowie die dazugehörigen Kupplungen und Bremsen. Es umschließt weiterhin ein Ausgleichsgetriebe 20. Jede dieser Baugruppen des erfindungsgemäßen automatischen Getriebes wird im nachfolgenden einzeln beschrieben.

Der hydrokinetische Drehmomentwandler 14 besteht aus einem Pumpenteil 22, einem Turbinenteil 24 und einem Leitteil 26, die jeweils mit entsprechenden Schaufeln versehen sind und zueinander in einem ringförmigen Strömungskreislauf angeordnet sind. Der Pumpenteil 22 weist einen Mantel 28 auf, der mit der Kurbelwelle 30 eines Verbrennungsmotors treibend verbunden ist.

Das Drehmomentwandlergehäuse 12 weist eine vertikale Wand 32 auf, von der sich eine Lagerhülse 34 für den Leitteil 26, eine Lagerschulter 36 für den Pumpenteil 22 und eine Lager schulter 44 für den Planetenradträger 38 des ersten Planetenradgetriebes 16 axial erstrecken. Der Planetenradträger 38 weist eine Hülsennabe 46 auf, über die er sich über ein Radialnadellager 48 in der Lagerhülse 34 abstützt. Der Planetenradträger 38 weist eine Lagerschulter 40 auf, über die er sich über ein Axialnadellager 42 an der vertikalen Wand 32 abstützt. Der Planetenradträger 38 ist mit einem trommeiförmigen Außenumfang versehen, an dem über eine Außen verzahnung Kupplungsscheiben -50 angeordnet sind, die mit entsprechenden Kupplungsscheiben 52

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zusammenwirken, die über eine Innenverzahnung am Getriebegehäuse 10 festgelegt sind.

In der vertikalen Wand 32 ist benachbart den Kupplungsscheiben 50 und 52 ein ringförmiger Zylinder 56-angeordnet, der einen ringförmigen Kolben aufnimmt. Der vom Zylinder 56 und vom Kolben 54 gebildete Druckraum kann über einen Kanal 58 mit Druckmittel beaufschlagt werden, wodurch über eine außen am Getriebegehäuse 10 abgestützte Tellerfeder 62 ein Druckstück 60 verschiebbar ist, über das die Kupplungsscheiben 50 und 52 in Reibungseingriff miteinander bringbar sind.

Eine Ringradtrommel 64 ist an ihrem linken und rechten Ende mit je einem Ringrad 66 bzw 68 für die Planetenradgetriebe 16 bzw 18 versehen. Das Ringrad 66 steht in Eingriff mit Planetenrädern 70 eines ersten Planetenradsatzes, die wieder in Eingriff mit den Planetenrädern 72 eines zweiten Planetenradsatzes in Eingriff stehen. Beide Planetenradsätze 70 und 72 sind auf einem

Planetenradträger

gemeinsamen 38 drehbar gelagert. Die Planetenräder 72 des zweiten Planetenradsatzes stehen in Eingriff mit dem Sonnenrad 74 des ersten Planetenradgetriebes 16, das an einer Turbinenhohlwelle 76 ausgebildet ist. Das linke Ende der Turbinenhohlwelle 76 ist über eine Kerbverzahnung mit der Nabe 78 des Turbinenteiles 24 verbunden.

Während eines Betriebes des Drehmomentwandlers wird das Turbinendrehmoment über die Turbinenhohlwelle 76 übertragen. Das Reaktionsmoment des Leitteiles 26 wird über eine Überhohlkupplung 80 an der Lagerhülse 34 der vertikalen Wand 32 abgestützt. Sobald der Drehmomentwandler als hydraulische Kupplung arbeitet, läuft die Überholkupplung 80 frei und der Leitteil 26 läuft in gleicher Richtung wie der Turbinenteil 24 .

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Die Versorgung des Drehmomentwandlers mit Drucköl ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem Schmierölsystem des Verbrennungsmotors kombiniert. Drucköl von einer Schmiermittelpumpe wird über einen Kanal in der vertikalen Wand 32 dem Strömung skr ei slauf des Drehmomentwandler s zugeführt. Das Drucköl gelangt hierbei über einen Kanal 84 im radial inneren Teil des Pumpenteiles 22 in den ringförmigen Strömung skr ei slauf des Drehmomentwandler s und v/ird über den benachbart dem Turbinenteil 24 liegenden Raum 86 wieder abgeführt.

Der Planetenradträger 38 ist mit einem trommeiförmigen Ansatz 88 versehen, in dem ein ringförmiger Zylinder 90 ausgebildet ist, in dem ein ringförmiger Kolben 92 aufgenommen wird. Der von dem Zylinder 90 und dem Kolben 92 gebildete Raum kann über einen Kanal 94 in der vertikalen Wand und einem entsprechenden Verbindungskanal 96 im Planetenradträger 38 mit Druckmittel beaufschlagt werden. Der die Druckkammer mit dem Kanal 96 verbindende Kanal ist hierbei nicht gezeigt.

Die sich axial erstreckende Innenwand des trommeiförmigen Teiles 88 des Planetenradträgers 38 ist hierbei mit einer Kupplungsscheibe 108 und ein Druckstück 98 aufnehmenden Verzahnung versehen.

Das Druckstück 98 ist mit einem sich axial erstreckenden Ansatz versehen, dessen Innenfläche unmittelbar die äußere Lauffläche für eine Überholkupplung 100 bildet. Die innere Lauffläche für die Überholkupplung 100 wird durch den mittleren Teil 102 eines trommeiförmigen Sonnenrades 104 für das zweite Planetenradgetriebe 18 gebildet. Die Außenwand des linken Abschnittes des trommeiförmigen Teiles 102 ist hierbei mit einer Kupplungsscheiben 106 aifnehmenden Verzahnung versehen. Die Kupplungsscheiben 108 und 106 können über den Kolben 92 während eines Rückwärtsganges in Reibungsschluß gebracht werden.

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Konzentrisch innerhalb der Turbinenhohlwelle 76 ist eine Pumpenhohlwolle 110 angeordnet, deren linkes Ende bei 114 über eine Kerbverzahnung mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist. Die Pumpenhohlwelle 110 stützt sich über Lagerbüchsen 116 und 118 an der Turbinenhohlwelle 7 6 ab. Das rechte Ende der Pumpenhohlwelle 110 kann über eine im dritten Gang wahlweise einrückbare Kupplung 120 mit dem die innere Lauffläche der tberholkupplung 100 bildenden trommelförmigen Teil 102 verbunden werden. Die Kupplung 120 besteht hierbei aus Kupplungsscheiben 122, die an einer Außenverzahnung der Pumpenhohlwelle 110 festgelegt sind. Kupplungsscheiben 124 sind an einer Innenverzahnung des trommelförmigen Teiles 102 festgelegt und wirken mit den Kupplungsscheiben 122 zusammen. Ina rechten Ende der Pumpenhohlwelle 110 ist ein ringförmiger Zylinder 126 ausgebildet, der einen ringförmigen Kolben 128 aufnimmt. Der vom Zylinder 126 und vom Kolben gebildete Raum kann über den ringförmigen Zwischenraum zwischen der Abtriebsachswelle 112 und der Pumpenhohlwelle 110 und einem Kanal 130 mit Druckmittel beaufschlagt werden.

Das die Kupplung betätigende Druckmittel kann hierbei über einen Kanal 132 in der vertikalen Wand 32 und über Bohrungen 134, 136 und 138 in der Lagerhülse 46, der Turbinenhohlwelle 76 und der Pumpenhohlwelle 110 zugeführt werden. Die Reaktionskraft der auf die Kupplungsscheiben einwirkenden Kraft wird hierbei über ein mit der Pumpenhohlwelle 110 verbundenes Druckstück 140 aufgenommen.

Das zweite Planetenradgetriebe 18 weist Planetenräder 142 auf, die mit dem Ringrad 68 und dem Sonnenrad 104 in Eingriff stehen. Die Planetenräder 142 sind auf einem Planetenradträger 144 drehbar gelagert, der in einem Stück mit einem Ausgleichsgetriebegehäuse 146 besteht. Im Ausgleichsgetriebegehäuse 146 sind in herkömmlicher Weise Achswellenkegelräder 148 und 150 sowie um eine hierzu vertikale Achse 156 drehbare Ausgleichskegelräder

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und 154 angeordnet. Das Ausgleichsgetriebegehäuse 146 ist über Lagerbüchsen 158 und Anlauf scheiben 160 und 162 um die Achse der Abtrieb Sachs welle 112 drehbar gelagert.

Das eine Achswellenkegelrad 150 ist über eine Kerbverzahnung mit der Abtriebsachswelle 112 und das andere Achswellenkegelrad 148 ist über eine Kerbverzahnung mit einem Außenmantel 164 eines Gleichlaufgelenkes 166 verbunden. Das Gleichlauf gelenk 166 bildet hierbei die Verbindung zu einer Abtrieb sachswelle 168. Der Außenmantel 164 des Gleichlaufgelenkes 166 ist hierbei über Lagerbüchsen 170 an einer Lagerhülse 172 an einer Wand 174 des Getriebegehäuses 10 abgestützt.

Die Lagerhülse 172 bildet gleichzeitig das Lager für eine Nabe 176 einer Bremstrommel 178. Die Bremstrommel 178 ist mit dem trommeiförmigen Bauteil 64 für die beiden Ringräder fest verbunden und wird von einem Bremsband 18Ö umgeben.

Die Bremstrommelnabe 176 weist einen ringförmigen Zylinder 182 auf, in dem ein ringförmiger Kolben 184 angeordnet ist. Der von dem Zylinder 182 und dem Kolben 184 gebildete Raum kann über einen Kanal 192 und einen Kanal 194 in der Wand 174 mit Druckmittel beaufschlagt werden. Der Innenumfang der Bremstrommel 178 nimmt über eine Innenverzahnung Kupplungsscheiben und ein Druckstück 186 auf, die mit Kupplungsscheiben 188 zusammenwirken, die über eine Außenverzahnung an dem das Ausgleichsgetriebegehäuse bildenden Planetenradträger 146 des zweiten Planetenradgetriebes 18 festgelegt sind.

Vom Außenmantel 164 des Gleichlaufgelenkes 166 wird hierbei der Antrieb 196 für einen Geschwindigkeits-Druckregler 198 sowie der Antrieb für eine Tachometerwelle 202 abgenommen.

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Die Funktion des erfindungsgemäßen automatischen Getriebes wird nunmehr in Zusammenhang mit Figur 2 näher erläutert.

Der in Fig. 2 mit 50, 52 bezeichneten Bremse sind die Zahlen 1, 2 zugeordnet, um anzudeuten, daß diese Bremse während eines Betriebes im ersten Gang und im zweiten Gang angezogen ist. Der in Fig. 2 mit 180 bezeichneten zweiten Bremse sind die Symbole 3 und R zugeordnet, um anzudeuten, daß diese Bremse während eines Betriebes im dritten Gang und im Rückwärtsgang angezogen ist. Der in Fig. 2 mit 120 bezeichneten Kupplung ist die Zahl 3 zugeordnet, um anzudeuten, daß diese Kupplung während eines Betriebes im dritten Gang eingerückt ist. Der mit 106, 108 bezeichneten Kupplung ist das Symbol R zugeordnet, um anzudeuten, daß diese Kupplung während eines Betriebes im Rückwärtsgang eingerückt ist. Der mit 190 bezeichneten Kupplung ist die Zahl 2 zugeordnet, um anzudeuten, daß diese Kupplung während eines Betriebes im zweiten Gang eingerückt ist. Die mit 100 bezeichnete Überholkupplung überträgt hierbei Drehmoment nur im ersten Gang und läuft während der anderen Gang stufen frei.

Während eines Betriebes im ersten Gang wird der Planetenradträger 38 des ersten Planetenradgetriebes 16 festgelegt. Das über die Turbinenhohlwelle 76 dem Sonnenrad 74 mitgeteilte Turbinendrehmoment bewirkt somit eine Vorwärtsdrehung der Ringräder 66 und 68. Das Sonnenrad 104 wird durch die Wirkung der Überholkupplung 100 festgehalten und der Planetenradträger 146 und damit das Ausgleichsgetriebe dreht sich mit einer für den ersten Gang gewünschten 5, 95 untersetzten Drehzahl.

Soll ein Wechsel vom ersten Gang zum zweiten Gang erfolgen, so wird die Kupplung 190 eingerückt, während die Bremsen 50 und 52 angezogen bleiben. Die gesamte Untersetzung der Drehzahl erfolgt hierbei nur im ersten Planetenradgetriebe 16, da das zweite Planetenradgetriebe 18 gesperrt ist.

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Das Ausgleichsgetriebegehäuse dreht sich somit mit einer für den zweiten Gang erwünschten um 3, 5 untersetzten Drehzahl.

Soll ein "Wechsel vom zweiten Gang zum dritten Gang erzielt werden, so werden die Bremsen 50 und 52 gelöst und die Bremse 180 angezogen, wodurch das Ringrad 68 festgelegt wird. Die Kupplung 120 wird eingerückt und überträgt das Motor en drehmoment direkt auf das Sonnenrad 104 des zweiten Planetenradgetriebes 18. Das Ausgleichsgetriebegehäuse dreht sich somit mit einer um 2,42 untersetzten Drehzahl.

Das erfindungsgemäße Getriebe ergibt somit zwischen dem ersten und zweiten Gang einen erwünschten Sprung von 1, 7 und zwischen dem zweiten und dritten Gang einen erwünschten Sprung von 1,45. Darüber hinaus wird beim dritten Gang der Drehmomentwandler umgangen und dessen Turbinenteil läuft frei.

Soll ein Rückwärtsgang eingelegt werden, so wird die Kupplung 106, 108 eingerückt und die Bremse 180 angezogen. Das auf das Sonnenrad 74 übertragene Turbinendrehmoment wird hierbei eine Drehung des Planetenradträgers 38 des ersten Planetenradgetriebes nach rückwärts bewirken. Diese Rückwärtsdrehung wird dem Sonnenrad 104 mitgeteilt, wodurch sich eine Rückwärts drehung des Planetenradträgers 146 und damit des Ausgleichsgetriebes und der Achsabtriebswellen ergibt.

Die linke Abtrieb sachswelle 112 erstreckt sich hierbei konzentrisch durch die Pumpenhohlwelle 110 und ist an ihrem linken Ende mit einem ähnlichen Gleichlaufgelenk wie bei 166 gezeigt verbunden.

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Claims

Patentansprüche

1. j Automatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge mit einem hydrokinetischen Drehmomentwandler mit einem Pumpen-, Leit- und Turbinenteil und zwei nachgeschalteten Planetenradgetrieben, von denen das eine ein Verbund-Planetenradgetriebe mit einem Sonnenrad, einem Ringrad und zwei mit diesem und untereinander im Eingriff stehenden Planetenradsätzen und das andere ein einfaches Planetenradgetriebe mit einem Sonnenrad, einem Ringrad und einem mit diesen in Eingriff stehenden Planetenradsatz ist und wobei diese Elemente über Kupplungen und Bremsen zum Schalten verschiedener Gänge wahlweise verbindbar bzw festlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenteil (24) des Drehmomentwandlers (14) mit dem Sonnenrad (74) des ersten Planetenradgetriebes (16) verbunden ist, der Planetenradträger (38) für die zwei Planetenradsätze (70 und 72) über eine erste Bremse (50, 52) im ersten und im zweiten Gang festlegbar ist, das Ringrad (66) des ersten Planetenradgetriebes (16) mit dem Ringrad (68) des zweiten Planetenradgetriebes (18) fest verbunden und über eine zweite Bremse (180) im dritten Gang und im Rückwärtsgang festlegbar ist und wobei der Planetenradträger (38) des ersten Planetenradgetriebes (16) über eine erste Kupplung (100) im ersten Gang mit dem Sonnenrad (104) des zweiten Planetenradgetriebes (18) verbindbar ist und das Ringrad (68) des zweiten Planetenradgetriebes (18) über eine zweite Kupplung (190) im zweiten Gang mit dessen Planetenradträger (146) das zweite Planetenradgetriebe (18) sperrend verbindbar ist und der Pumpenteil (22) des Drehmomentwandlers (14) über eine dritte Kupplung (120) im dritten oder direkten Gang unter Umgehung des Drehmomentwandler s (14) mit dem Sonnenrad (104) des zweiten Planetenradgetriebes (18) verbindbar ist und wobei über eine vierte Kupplung (106, 108) im Rückwärtsgang der Planetenradträger (38) des ersten Planetenradgetriebes (16) mit dem Sonnenrad (104) des zweiten Planetenradgetriebes (18) verbindbar ist und wobei der Planetenradträger (146) des zweiten Planetenradsatzes (18) mit dem Ausgleichsgetriebegehäuse eines Ausgleichsgetriebes (148, 150, 152, 154 und 156) verbunden i st.

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• AA · .

2. Automatisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Planetenradträger (38) des ersten Planetenradgetriebes (16) im ersten Gang mit dem Sonnenrad (104) des zweiten Planetenradgetriebes (18) verbindende Kupplung eine Uberholkupplung (100) ist.

3. Automatisches Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Planetenradträger (146) des zweiten Planetenradsatzes verbundene Ausgleichsgetriebegehäuse in bekannter-Weise über Ausgleichs-und Achswellenkegelräder (152, 154 bzw 148 und 150) mit Abtrieb Sachs well en (112 bzw 168) verbunden ist, von denen sich eine (112) koaxial durch das erste Planetenrädergetriebe (16) und den Drehmomentwandler (14) erstreckt.

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