DE2621775A1

DE2621775A1 - Umlaufraedergetriebe fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2621775A1
Application number: DE19762621775
Authority: DE
Inventors: Jun Stanley L Pierce
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1975-05-22
Filing date: 1976-05-15
Publication date: 1976-12-02
Also published as: JPS51138270A; US4014223A; CA1045416A; JPS5645023B2; DE2621775C2; GB1490965A

Description

Z/DR-2 Sp uk P atentanmeldung

Umlaufrädergetriebe für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufrädergetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem hydrokinetischen Drehmomentwandler, dessen Pumpenteil mit einer Antriebswelle verbunden ist und dessen Turbinenteil mit einem Eingangselement eines nachgeschalteten, zwei Eingangselemente, ein Reaktionselement und ein mit einer Abtriebswelle verbundenes Ausgangselement aufweisenden Verbund-Planetenradsatz verbindbar ist.

Umlaufrädergetriebe der eingangs genannten Art sind bereits in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt.

Diese bekannten Umlaufrädergetriebe weisen den Nachteil auf, daß der Gesamtwirkungsgrad des Getriebes durch StrömungsVerluste im hydrokinetischen Drehmomentwandler verringert ■wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Umlaufrädergetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Gesamtwirkungsgrad gegenüber bekannten Getrieben verbessert ist.

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Gemäß der Erfindung -wird diese Aufgabe gelöst, indem ein Umlaufrädergetriebe der eingangs genannten Art die in den Patentansprüchen aufgezeigten Merkmale aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnurg eines einfachen Planetenradsatzes parallel zum Drehmomentwandler, dessen Ringrad mit der Antriebswelle und dessen Sonnenrad mit der Turbinenwelle verbunden ist und dessen mit dem Ring- und Sonnenrad im Eingriff stehende Planetenräder auf einem nicht festgelegten Planetenradträger angeordnet sind, wirkt der einfache Planetenradsatz als ein das Antriebsdrehmoment aufteilendes Verteilergetriebe, wodurch das Antriebsdrehmoment zum Teil rein mechanisch und zum Teil hydrokinetisch auf die beiden Eingangs elemente des nachgeschalteten Verbund-Pia netenradsatzesübertragen wird. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im zweiten Gang das Antriebs drehmoment zu 33 % hydrokinetisch und zu 67 % mechanisch übertragen. Während eines Betriebes im dritten Gang wird das Antriebsdrehmoment zu 16 % hydrokinetisch und zu 84 % mechanisch übertragen. Daraus ist zu ersehen, daß durch den bei höheren Fahrgeschwindigkeiten größeren Anteil des mechanisch übertragenen Antrieb sdrehmom en te s eine Verringerung der Verluste im hydrokinetisehen Drehmomentwandler und damit eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades des Getriebes erzielt wird.

Obwohl es möglich wäre, mit den gemäß der Erfindung vorgesehenen Umlaufrädersätzen ein Getriebe mit mehr als drei Vorwärtsgängen zu konzipieren, werden gemäß der Erfindung zwei Ausführungsbeispiele mit je drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang aufgezeigt, wobei unter Beibehaltung einer günstigen Funktionsweise in den niedrigen Gängen in dem als direkten Gang ausgelegten dritten Gang ein verbesserter Wirkungsgrad erzielt wird.

Die beiden Ausführungsbeispiele werden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt ein Get riebe schema eines Umlaufrädergetriebes gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Tabelle über die bei einem Getriebe nach Fig. 1 in den verschiedenen Gängen betätigten Kupplungen und Bremsen sowie die hierbei erzielten Übersetzungen.

Fig. 3 zeigt einen vertikalen Schnitt durch ein Umlaufrädergetriebe nach Fig. 1.

Fig. 4 zeigt ein Getriebe schema eines weiteren Umlaufrädergetriebes gemäß der Erfindung.

Fig. 4 A zeigt eine Tabelle über die bei einem Getriebe nach Fig. 4 in den verschiedenen Gängen betätigten Kupplungen und Bremsen sowie die hierbei erzielten Untersetzungen.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein hydrokinetischer Drehmomentwandler mit 10 bezeichnet und besteht aus einem Pumpenteil 12, einem Turbinenteil 14 und einem Statorteil 16, die in einem ringförmigen Strömung skr ei slauf angeordnet sind. Das Pumpenteil 12 ist hierbei mit der Kurbelwelle 18 eines Verbrennungsmotors treibend verbunden.

Das Umlaufrädergetriebe besteht hierbei einmal aus einem Verbund-Planetenradsatz mit zwei Ringrädern 20 und 22, zwei Sonnenrädern 24 und 26, einem Satz von langen Planetenrädern 28, einem Satz von kurzen Planetenrädern 30 und einem beide Sätze von Planetenrädern 28 und 30 drehbar gelagert tragenden Plaiietenradträger 32. Das Ringrad 22, das Sonnenrad 26 und die Planeten räder 30 und 28 bilden einen Verbund-Planetenradsatz, wobei die Planetenräder 30 mit dem Sonnenrad 26 und den Planetenrädern 28 in Eingriff stehen,

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die wieder mit dem Ringrad 22 im Eingriff stehen. Die langen Planetenräder 28 stehen weiterhin mit einem Ringrad 20 und einem Sonnenrad 24 in Eingriff und bilden mit diesem einen einfachen Planetenradsatz. Das Ringrad 20 und das Sonnenrad 24 dieses Planetenradsatzes können über Bremsen 31 bzw 60 festgelegt werden. Das Ringrad 22 des Verbund-Planetenradsatzes bildet ein Eingang s el em ent und ist über eine Kupplung 34 mit einer Eingangswelle 36 verbindbar. Das Sonnenrad 26 des Verbund-Planetenradsatzes bildet ein weiteres Eingangselement und ist mit einer Eingangswelle 38 verbunden, die über eine Kupplung 42 mit einer Eingangswelle 40 verbindbar ist. Parallel zur Kupplung 42 ist hierbei eine Überholkupplung 44 angeordnet, die im ersten Gang in einer Richtung Drehmoment überträgt. Wird im ersten Gang eine Motorbremsung erwünscht, so wird die Kupplung 42 eingerückt.

Selbstverständlich ist der Statorteil des hydrokinetisch en Drehmomentwandlers in bekannter Weise über eine Überholkupplung 46 abgestützt.

Ein einfacher Planetenradsatz 48 , der als ein das Antriebsdrehmoment aufteilendes Verteilergetriebe dient, besteht aus einem Ringrad 50, das mit dem Pumpenteil 12 verbunden ist, einem Sonnenrad 52, das über die Turbinenwelle 40 mit dem Turbinenteil 14 verbunden ist, Planetenrädern 54, die in Eingriff mit dem Ringrad 50 und dem Sonnenrad 52 stehen und aus einem Planetenradträger 56, auf dem die Planetenräder 54 drehbar gelagert sind.

Eine Abtriebswelle 58 ist mit dem. gemeinsamen Planetenradträger 32 des Verbund-Planetenradsatzes verbunden.

In der in Fig. 2 gezeigten Tabelle sind die neben den einzelnen Bremsen und Kupplungen angegebenen Buchstaben aufgeführt. So wird die Bremse 60 mit B, die Kupplung 42 mit CL , die Bremse 31 mit CL und die Kupplung 34 mit CL bezeichnet.

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Die Überholkupplung 44 wird mit OWC bezeichnet, Die in Fig. 2 angegebenen Untersetzungen ergeben sich, wenn das Ringrad 50 sechzig Zähne, das Sonnenrad 52 dreißig Zähne, die Ringräder 20 und 22 dreiundsiebzig Zähne, das

26 Sonnenrad 24 fünfunddreißig Zähne und das Sonnenrad fünfundzwanzig Zähne aufweisen. In Fig. 2 ist hierbei der erste Gang unterteilt,indem mit M ein Betrieb mit erwünschter Motorbremsung und mit D ein Betrieb ohne Motorbremsung bezeichnet ist.

In Fig. 3 ist ein Umlaufrädergetriebe gemäß dem Getriebe schema nach Fig. 1 in konstruktiver Ausführung gezeigt. In einem Getriebegehäuse 62 ist im vorderen Wandlerteil 64 der hydrokinetische Drehmomentwandler 10 und im hinteren Getriebeteil 66 das- Umlaufrädergetriebe angeordnet. Der Wandlerteil ist hierbei vom Getriebeteil 66 durch eine Zwischenwand 68 abgetrennt, die an einer Schulter 70 im Getriebegehäuse 62 befestigt ist. An der Zwischenwand 68 ist ein Pumpengehäuse 72 befestigt, in dem eine Verdrängerpumpe 74 angeordnet ist, die über eine Welle 76 unmittelbar vom Pumpenteil 12 angetrieben wird.

Der Pumpenteil 12 ist hierbei über ein Mantelteil 78 und eine Art Kupplungsscheibe 80 treibend mit der Kurbelwelle 18 eines Verbrennungsmotors verbunden.

Das Ringrad 50 des das Antriebsdrehmoment aufteilenden einfachen Planetenradsatzes 48 ist mit dem Mantelteil 78 des Pump enteile s 12 verbunden. Der Planetenradträger 56 des Planetenradsatzes 48 ist über eine Kerbverzahnung 82 mit der Eingangswelle 36 verbunden. Das Sonnenrad 52 des Planetenradsatzes 48 ist über eine Kerbverzahnung mit der Eingang swelle 40 verbunden, mit der auch die Nabe 84 des Turbinenteiles 14 verbunden ist. Das andere Ende der Eingangswelle 40 ist über eine Kerbverzahnung 86 mit einem Kupplungsteil 88 einer Reibungskupplung 42 verbunden.

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Das Kupplungsteil 88 wirkt hierbei mit einem zweiten Kupplungsteil 90 über eine Vielzahl von Kupplungsscheiben 92 zusammen. Die Reibungskupplung

betätigt, wird hierbei über einen ringförmigen Kolben 94 der in einem ringförmigen Zylinder 96 angeordnet eine Druckkammer bildet, die über bei 98 teilweise gezeigte Kanäle wahlweise beaufschlagbar ist. Das Lösen der Reibungskupplung 42 erfolgt hierbei über eine Feder 100, sobald die Druckbeaufschlagung aufhört.

Zwischen den beiden zusammenwirkenden Kupplung steilen 88 und 90 ist eine Überholkupplung 44 angeordnet, die Drehmoment nur in einer Richtung überträgt.

Eine Bremstrommel 102 für die Reibungsbremse 60 ist auf einem Nabenteil 104 angeordnet, der drehbar auf einem feststehenden Schaft 108 am Pumpengehäuse 72 angeordnet ist. An einem ähnlichen Schaft 108 des Pumpengehäuses 72 ist die innere Lauffläche der Überholkupplung 46 für das Stator teil 16 festgelegt.

Die Bremstrommel 102 weist hierbei eine Bremstrommelnabe 110 auf, die über eine Kerbverzahnung mit dem Sonnenrad 24 verbunden ist. Die Bremstrommelnabe 110 bildet weiterhin eine Stütze 112 für das Ringrad 20. Zwischen dem Stützteil 112, der Bremstrommelnabe 110 und dem Kupplungsteil 90 sind Anlaufscheiben angeordnet, die eine Übertragung von axialen Druckkräften ermöglichen. Das Kupplungsteil 90 ist über eine Kerbverzahnung 114 mit der das Sonnenrad 26 bildenden Eingangswelle 38 verbunden.

Das Ringrad 20 trägt Brems scheiben, die einen Teil der Reibungsbremse 31 bilden. Diese Bremsscheiben wirken mit Bremsscheiben zusammen, die an einem Teil 66 des Getriebegehäuses festgelegt sind. Die Reibungsbremse 31 wird hierbei über einen Kolben 116 betätigt, der in einem, eine ringförmige Kammer bildenden Gehäuseteil 118 angeordnet ist.

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Der Planetenradträger 32 ist mit der Abtriebswelle 58 über ein glockenförmiges Übertragung steil 120 verbunden, das einen Teil des 'Verbund-Planetenradsatzes und einen Teil der Reibungskupplung 34 umfaßt. Eine Kupplungstrommel 122 ist über eine Kerbverzahnung 124 mit der Eingangswelle 36 verbunden und bildet einen ringförmigen Zylinder für einen ringförmigen Kolben 126. Die Kupplungstrommel 122 wirkt über Kupplungsscheiben mit einem Kupplungsteil 128 zusammen, das mit dem Ringrad 22 verbunden ist. Die Reibungsund eingerückt kupplung 34 wird über eine Feder 130 gelöst sobald der zwischen dem Zylinder

122 und dem Kolben 126 gebildete Raum mit Druckmittel beaufschlagt wird.

Während eines Betriebes im ersten Gang wird das gesamte Turbinendrehmoment über die Kupplung 42 oder die Überholkupplung 44 auf das Sonnenrad 26 übertragen. Das Sonnenrad 24 wird hierbei festgelegt, um das Reaktionsmoment zu bilden. Eine typische Untersetzung, die sich hierbei mit den gewählten Zähnezahlen ergibt, ist 2, 40. Die Bremse 60 bildet hierbei während eines zweiten Ganges das Reaktionselement. Das Drehmoment wird hierbei über die nun betätigte Kupplung 34 auf das Ringrad 22 übertragen. Auf diese Weise wird über den Planetenradsatz 48 eine Aufteilung des Antriebsdrehmomentes erzielt, wobei 33 % des Antriebsdrehmomentes über den hydrokinetischen Drehmomentwandler und 67 % mechanisch über den Planetenradträger 56 des Planetenradsatzes 48 übertragen werden. Um den dritten, direkten Gang zu schalten, werden beide Kupplungen 34 und 42 betätigt, wodurch die Elemente des Umlaufrädergetriebes gegeneinander verblockt werden und dieses als Einheit umläuft. Auch hier erfolgt die Aufteilung des Antriebsdrehmomentes über den Planetenradsatz 48 und zwar in der Weise, daß 16 % des Antriebsdrehmomentes über den hydrokinetischen Drehmomentwandler und 84 % mechanisch über den Planetenradträger 56 des Planetenradsatzes 48 übertragen werden.

In den Fig. 4 und 4 A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel weist ein Verbund-Planetenradsatz 132

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wieder zwei Eingangselemente auf, die über zwei getrennte Eingangswellen 134 und 136 mit Drehmoment beaufschlagt werden. Ein hydrokinetischer Drehmomentwandler 138 ist hierbei zwischen der Kurbelwelle 140 eines Verbrennungsmotors und einer Zwischenwelle 142 angeordnet, die mit dem Sonnenrad 144 eines das Antriebsdrehmoment aufteilenden Planetenradsatzes 146 verbunden ist. Das Ringrad dieses Planetenradsatzes ist hierbei über eine Antriebswelle 150 mit der Kurbelwelle 140 des Verbrennungsmotors verbunden. Planetenräder 152 des Planetenradsatzes 146 stehen im Eingriff mit dem Ringrad 148 und dem Sonnenrad 144 und sind auf einem Planetenradträger drehbar gelagert. Der Planetenradträger 154 ist hierbei über eine Kupplung 156 mit einer Eingangswelle 136 verbindbar, die mit dem Planetenradträger 158 des Verbund-Planetenradsatzes 132 verbunden ist. Der Verbund-Planetenradsatz 132 weist ein Ringrad 160, zwei Sonnenräder 162 und 164, einen Satz kurzer Planetenräder 166 und einen Satz langer Planetenräder 168 auf, die auf dem gemeinsamen Planetenradträger 158 angeordnet sind. Das Ringrad l60 ist hierbei mit der Abtriebswelle 172 verbunden.

Eine Kupplung 174 ist vorgesehen, um die Turbinen- oder Zwischenwelle 142 mit einem Übertragungsglied 176 zu verbinden, das den Planetenradsatz 146 übergreift und mit der Eingangswelle 134 verbunden ist, die mit dem Sonnenrad 162 verbunden ist.

Die Kupplung 174 wird hierbei im ersten Gang und im dritten Gang betätigt. Parallel zur Kupplung 174 ist eine Überholkupplung 178 angeordnet, die wirksam ist, wenn im ersten Gang keine Motorbremsung gewünscht wird.

Eine Bremse 180 ist vorgesehen, um das Sonnenrad 164 während eines Betriebes im zweiten Gang festzulegen. Eine zweite Bremse 182 ist vorgesehen, um den Planetenradträger 158 während eines Betriebes im Rückwärtsgang festzulegen.

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In der Tabelle nach Fig. 4 A sind die verschiedenen Kupplungen und Bremsen mit den in Fig. 4 eingetragenen Buchstabenkombinationen bezeichnet.

Die hierbei angegebenen Übersetzungsverhältnisse ergeben sich, wenn für das Ringrad 148 siebenundfünfzig Zähne, für das Sonnenrad 144 siebenundzwanzig Zähne, das Ringrad 16O zweiundsiebzig Zähne, das Sonnenrad 164 dreißig Zähne und das Sonnenrad 162 sechsunddreißig Zähne angenommen werden.

Ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel ergibt auch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ein Umlaufrädergetriebe, bei dem die Drehmomentübertragung im ersten Gang voll über-den hydrokinetisehen Drehmomentwandler erfolgt, während bei einem Hochschalten in den zweiten Gang ein Wechsel in der Drehmomentübertragung erfolgt. Dieser Wechsel in der Drehmomentübertragung wird durch das Einrücken der Kupplung 156 und das Lösen der Kupplung 174 hervorgerufen. Mit anderen Worten, die Eingangs elemente werden gewechselt, d.h. ein Eingang sei em ent ist im ersten Gang und ein anderes ist im zweiten Gang wirksam. Der dritte, direkte Gang wird durch gleichzeitiges Einrücken der beiden Kupplungen 174 und 156 erzielt, wodurch die Elemente des Umlaufrädergetriebes miteinander verblockt werden und dieses als eine Einheit umläuft.

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Claims

P atentan Sprüche

\ 1. Umlaufrädergetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem Iy dr ο kinetisch en

Drehmomentwandler, dessen Pumpenteil mit einer Antriebswelle verbunden ist und dessen Turbinenteil mit einem Eingangselemente eines nachgeschalteten, zwei Eingangselemente, ein Reaktionselement und ein mit einer Abtriebswelle verbundenes Ausgangselement aufweisenden Verbund-Planetenradsatz verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Drehmomentwandler (10) ein einfacher Planetenradsatz (48) angeordnet ist, dessen Ringrad (50) mit der Antriebswelle (18) und dessen Sonnenrad (52) mit der Turbinenwelle (40) verbunden ist und dessen mit dem. Ring- und Sonnenrad im Eingriff stehende Planetenräder (54) auf einem nicht festgelegten Planetenradträger (56) angeordnet sind und die Turbinenwelle (40) über eine Kupplung (42) im ersten Gang mit einem Eingangs element (26) und der Planetenradträger (56) über eine weitere Kupplung (34) im zweiten Gang mit einem anderen Eingangs element (22) des Verbund-Planetenradsatzes verbunden und das Reaktionselement (24) über eine Bremse (60) festgelegt ist.
2. Umlaufrädergetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Drehmomentwandler (138) ein einfacher Planetenradsatz (146) angeordnet ist, dessen Ringrad (148) mit der Antriebswelle (140) und dessen Sonnenrad (144) mit der Turbinenwelle (142) verbunden ist und dessen mit dem Ring- und Sonnenrad in Eingriff stehende Planetenräder (152) auf einem nicht festgelegten Planetenradträger (154) angeordnet sind und die Turbinenwelle (142) über eine Kupplung (174) im ersten und dritten Gang mit einem Einganselement (162) und der Planetenradträger (154) über eine weitere Kupplung (156) im zweiten und dritten Gang mit einem anderen Eingangselement (158) verbunden und das Reaktionsglied (164) über eine Bremse (180) im ersten und im zweiten Gang festgelegt ist.

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3. Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund-Planetenradsatz zwei Sonnenräder (24 und 26), zwei Ringräder (20. und 22), einen Satz kurzer Planetenräder (30) und einen Satz langer Planetenräder (28) aufweist, die miteinander im Eingriff stehen und auf einem gemeinsamen Planetenradträger (32) angeordnet sind, wobei die längen Planetenräder (28) in Eingriff mit den Ringrädern (20 und 22) und die kurzen Planetenräder (30) in Eingriff mit dem einen Sonnenrad (26) und die langen Planetenräder in Eingriff mit dem anderen Sonnenrad (24) stehen.
4. Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund-Planetenradsatz (132) zwei Sonnenräder (162 und 164), ein Ringrad (160), einen Satz langer Planetenräder (168) und einen Satz kurzer Planetenräder (166) aufweist, die miteinander im Eingriff stehen und auf einem gemeinsamen Planetenradträger (158) angeordnet sind und wobei ein Sonnenrad (162) ein erstes und der Planetenradträger (158) ein zweites Eingangs element bilden.
5. Umlaufrädergetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung für ein Eingangselement aus einer wahlweise einrückbaren Reibungskupplung (42 bzw 174) besteht und parallel hierzu eine nur in einer Richtung wirksame Überholkupplung (44 bzw 178) vorgesehen ist.

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